基于PLC的运输带控制系统设计

1、基于PLC的运输带控制课程设计P09可编程控制器课程设计得分： 任课教师： 张 世 生 班级： P09电气二班 姓名： 袁久青 学号： 0903110205 2011年10月摘 要运输带广泛用于建材、化工、煤炭、电力、冶金等部门，适用于常温下输送非腐蚀性的无尖刺的块状、粒状、粉末的多种物料、如煤炭、焦炭、砂石、水泥等散物（料）或成件物品，输送堆积密度为6.52.5t/m3的各种块状、粒状、粉状等松散状物料，也可用于成体物品输送。本设计3条运输带系统有三个运行状态：手动状态（I0.0 I0.1为00）和单步状态（I0.0 I0.1为01），自动状态为（I0.0 I0.1为11）。系统进入手动状态

2、，触摸屏进入手动画面，可单独启动和停止某一运输带。系统进入单步状态，触摸屏进入单步画面：第一次按启动按钮SB2：ON（一次），第一条运输带启动正常运行；第二次按启动按钮SB2：ON（一次），第二条运输带启动正常运行；第三次按启动按钮SB2：ON（一次），第三条运输带启动正常运行。至此三条运输带全部启动正常运转。第一次按动停止按钮SB3：ON（一次），先停止第三条运输带，其它两条运输带照常运行；第二次按动停止按钮SB3：ON（一次），再停止第二条运输带；第三次按动停止按钮SB3：ON（一次），停止第一条运输带；至此三条运输带全部停止运行。系统进入自动状态，触摸屏进入自动画面，点击启动按钮，1号运

3、输带启动，过5秒2号运输带启动，过5秒3号运输带启动；点击停止按钮，3号运输带立即停止，过5秒2号运输带停止，过5秒1号运输带停止。任意状态，1号运输带启动以后，按下I0.7，系统显示报警信息：1号运输带故障；按下确认按钮，报警信息消失。若故障消失（I0.7）为0，报警信息不再显示；若故障未消失（I0.7为1），过5秒报警信息又出现。当系统出现紧急情况，按下急停按钮，三条运输带停止运行。触摸屏组态有5个画面：主画面、手动画面、单步画面、自动画面、报警画面。主画面：用于画面切换，系统介绍，广告动画，设计者姓名；动画面：单独启停某一设备，3组启停按钮，动画显示电机旋转；单步画面：单步启动3条运输带

4、，单步停止3条运输带，动画显示；自动画面：用于系统的整体启停，动画显示电机旋转；报警画面：显示报警信息；此外，报警信息出现时，可在任意画面显示。关键词：PLC、S7-300、触摸屏、运输带目 录第1章 运输带控制发展21.1运输带在生产中的应用21.2PLC控制及发展21.3控制系统人机界面作用及发展3第二章 系统硬件设计42.1设计方案42.2控制电路设计52.3主电路设计5第三章 系统软件设计63.1PLC程序设计73.2触摸屏画面组态10第四章 系统调试与运行操作114.1调试过程114.2运行操作12附录13参考文献19第1章 运输带控制发展1.1 运输带在生产中的应用运输带又称输送带

5、，由几层纤维织物与橡胶粘合而成的一种胶带。用于运输块状、粒状、粉状或成件物品等。有叠层式运输带和包层式运输带两种，也有两种同时并用。叠层式的夹布层由挂胶帆布组成，可使带身柔软和富有弹性，适用于运输各种物品。包层式用于运输细小而不易磨损运输带的物质，如粉末状物质等。普通运输带适宜在坡度不大或沿水平方向运送物品。升降机运输带可运送坡度大或垂直方向的物品，外面覆盖胶，可以升起沉得的、湿的或坚硬的物质，如矿石、石块、焦炭、煤、玻璃等。各类运输带可制成有接头和环形无接头两种。一般根据带的宽度（3001500毫米）和织物层数（312层）分为各种规格。按用途可分耐寒、耐热、耐油、食品工业用等运输。 运输带广

6、泛用于建材、化工、煤炭、电力、冶金等部门，适用于常温下输送非腐蚀性的无尖刺的块状、粒状、粉末的多种物料、如煤炭、焦炭、砂石、水泥等散物（料）或成件物品，输送堆积密度为6.52.5t/m3的各种块状、粒状、粉状等松散状物料，也可用于成体物品输送。 1.2 PLC控制及发展早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Comp

7、uter)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1966年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。PLC发展历史：1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。 1969年，美国研制出世界第一台PDP-14 1971年，日本研制出第一台DCS-8 1973年，德国研制出第一台PLC 1974年，

8、中国研制出第一台PLCPLC的发展： 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在

9、现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可

10、编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。1.3 控制系统人机界面作用及发展人机界面的作用：过程可视化：将工业生产过程动态地显示在HMI设备上。显示报警：对工业生产过程的临界状态会自动触发报警。归档过程值和报警：根据需求，可以记录报警和过程值，检索以前的生产数据。过程值和报警记录：根据需求，可以打印输出报警和过程值报表。过程和设备的参数管理：根据产品的品种，可以将工业生产过程中相应产品的参数存储在配方中。操作员对过程的控制：操作员可以通过图形用户界面来控制工业生产过程。人机界面的发展：(1)具体形式的发展，过去经历了批处理、联机终端(命令接口)、(文本)菜单等多通道多媒体用户界面和虚拟现实系统。

11、(2)用户界面中信息载体类型的发展，经历了以文本为主的字符用户界面(CUI)、以二维图形为主的图形用户界面(GUI)和多媒体用户界面，计算机与用户之间的通信带宽不断提高。(3)计算机输出信息的形式而言的发展，经历了以符号为主的字符命令语言、以视觉感知为主的图形用户界面、兼顾听觉感知的多媒体用户界面和综合运用多种感观(包括触觉等)的虚拟现实系统。在符号阶段，用户面对的只有单一文本符号，虽然离不开视觉的参与，但视觉信息是非本质的，本质的东西只有符号和概念。在视觉阶段，借助计算机图形学技术使人机交互能够大量利用颜色、形状等视觉信息，发挥人的形象感知和形象思维的潜能，提高了信息传递的效率。早期的计算机

12、系统只有单调的峰鸣声，虽然多媒体技术将声频形式和视频形式同时带入人机交互，但仍缺少听觉交互手段，即人处于被动收听状态，声音缺少位置和方向的变化，交互输入方面仍沿用图形用户界面所采用的键盘和鼠标器等交互设备。当前，在人机交互中结合进视觉的、听觉的以及更多的通道是必然趋势，特别是将听觉通道作为补充的或替换的信息通道已显示出重要性和优越性。(4)人机界面中的信息维度的发展，经历了一维信息(主要指文本流，如早期电传式终端)、二维信息(主要是二维图形技术，利用了色彩、形状、纹理等维度信息)、三维信息(主要是三维图形技术，但显示技术仍利用二维平面为主)和多维信息(多通道的多维信息)空间。第二章 系统硬件设

13、计2.1设计方案1.工艺要求3条运输带系统有三个运行状态：手动状态（I0.0 I0.1为00）和单步状态（I0.0 I0.1为01），自动状态为（I0.0 I0.1为11）。（1）手动状态系统进入手动状态，触摸屏进入手动画面，可单独启动和停止某一运输带。（2）单步状态系统进入单步状态，触摸屏进入单步画面：启动过程：第一次按启动按钮SB2：ON（一次），第一条运输带启动正常运行；第二次按启动按钮SB2：ON（一次），第二条运输带启动正常运行；第三次按启动按钮SB2：ON（一次），第三条运输带启动正常运行。至此三条运输带全部启动正常运转。停止过程：第一次按动停止按钮SB3：ON（一次），先停止第三

14、条运输带，其它两条运输带照常运行；第二次按动停止按钮SB3：ON（一次），再停止第二条运输带；第三次按动停止按钮SB3：ON（一次），停止第一条运输带；至此三条运输带全部停止运行。（3）自动状态系统进入自动状态，触摸屏进入自动画面，点击启动按钮，1号运输带启动，过5秒2号运输带启动，过5秒3号运输带启动；点击停止按钮，3号运输带立即停止，过5秒2号运输带停止，过5秒1号运输带停止。（4）报警功能任意状态，1号运输带启动以后，按下I0.7，系统显示报警信息：1号运输带故障；按下确认按钮，报警信息消失。若故障消失（I0.7）为0，报警信息不再显示；若故障未消失（I0.7为1），过5秒报警信息又出现

15、。（5）急停当系统出现紧急情况，按下急停按钮，三条运输带停止运行。2.触摸屏组态至少5个画面：主画面、手动画面、单步画面、自动画面、报警画面主画面：用于画面切换，系统介绍，广告动画，设计者姓名；手动画面：单独启停某一设备，3组启停按钮，动画显示电机旋转；单步画面：单步启动3条运输带，单步停止3条运输带，动画显示；自动画面：用于系统的整体启停，动画显示电机旋转；报警画面：显示报警信息；此外，报警信息出现时，可在任意画面显示。2.2主电路设计2.3控制电路设计图2 控制电路接线图第三章 系统软件设计3.1PLC程序设计（1）定义符号的地址表1 资源分配表模式开关1I0.0单步按钮2M1.1模式开关

16、2I0.11号手动动画MW2报警按钮I0.71号单步动画MW41号运输带Q0.01号自动动画MW62号运输带Q0.12号手动动画MW83号运输带Q0.22号单步动画MW101号手动启停M0.02号自动动画MW122号手动启停M0.13号手动动画MW143号手动启停M0.23号单步动画MW16自动启停M0.33号自动动画MW18报警确认M0.4主画面动画MW20紧急M0.7报警信息MW30单步按钮1M1.0（2）程序流程图开始手动子程序自动子程序报警子程序动画子程序手动自动0符号全部复位符号全部复位符号全部复位单步0符号全部复位单步子程序图3 主程序流程图启动2号运输带启动1号运输带启动3号运输

17、带Q0.0置位Q0.1置位Q0.2置位图4 手动子程序流程图计数计数1次2次1次2次3次3次启动1号运输带启动1号运输带启动1号运输带启动1号运输带启动1号运输带启动1号运输带单步启动是否按下单步停止是否按下图5 单步子程序流程图自动启动3Q0.0置位启动定时器T37延时5SQ0.1置位延时5SQ0.2置位自动停止Q0.0复位启动定时器T38延时5SQ0.1复位延时5SQ0.2复位图5 自动子程序流程图报警按钮置位且Q0.0启动报警置位报警确认按钮是否按下启动定时器T39延时5S报警按钮是否复位报警复位报警复位 Y N Y N图6 报警子程序流程图MW0清零、计数器清零启动定时器T40延时1S

18、MW20加1Q0.0是否置位Q0.1是否置位Q0.2是否置位启动定时器T41延时1SMW2加1启动定时器T42延时1SMW4加1启动定时器T43延时1SMW6加1MW2是否为12MW2清零MW4是否为12MW4清零MW6是否为12MW6清零MW20是否为7MW10清零N N NY Y Y N N N N Y Y Y Y图7 动画子程序流程图（3）程序设计见附件。3.2触摸屏画面组态 触摸屏组态中的传送带才用画图软件绘制如图8，传送带上的工件引用wincc flexible 2008软件自带的图形。传送带上的动画用传送带上卡子的运转来实现，如图812。 图8 触摸屏主画面组态 图9 触摸屏手动画面组态图10 触摸屏单步画面组态 图11 触摸屏自动画面组态 图12触摸屏报警画面组态 第四章 系统调试与运行操作4.1调试过程本设计在调试过程中费了很大的努力。遇到的困难有： 软件：PLC程序变量设置与触摸屏变量的设置之间出现矛盾。 硬件：PLC与触摸屏连接时，无法正常进行通讯。现剪切若干调试画面如下：图12 触摸屏主画面调试 图13 触摸屏手动画面调试图14 触摸屏自动画面报警调试 图15 触摸屏报警画面调试图1