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2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,1/28,物料灌装自动生产线,物料灌装自动生产线示意图,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,2/28,自动化控制系统设计流程,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,3/28,确定系统控制任务与设计要求,了解机械运动与电气执行元件之间的关系，仔细分析被控对象的控制过程和控制要求，熟悉工艺流程及设备性能，明确各项任务的要求、约束条件及控制方式。 对于较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立的部分，这样可以化繁为简，有利于编程和调试。,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,4/28,制定电气控制方案,根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定控制系统的工作方式，例如全自动、半自动、手动、单机运行、多机联线运行等。还要确定控制系统应有的其他功能，例如故障诊断与显示报警、紧急情况的处理、管理功能、网络通信等。,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,5/28,确定控制系统的输入输出信号,1. 控制对象的类型,数字量输出对象: 继电器 电磁阀 电动机起动器 指示灯 蜂鸣器等,模拟量输入对象: 温度 压力 流量 液位 电动机电流等,数字（开关）量型 模拟量型,数字量输入对象: 按钮 选择开关 行程开关 限位开关 光电开关等,模拟量输出对象: 电动调节阀 变频器等,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,6/28,确定控制系统的输入输出信号,外部负载 电压等级: DC24/48V DC48125V AC120/230V,外部输入传感器信号的类型（如电压、电流、电阻等）及测量的量程范围,数字（开关）量型 模拟量型,外部输入信号 电压等级: DC24V DC48 125V AC120/230V,外部负载的类型（如电压或电流）及对应的输出值范围,2.控制对象的数值范围,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,7/28,硬件选型与配置,PLC选型主要考虑以下几点：,选择硬件模块时要留有适当的余量： 根据已经确定的I/O信号的点数和类型，预留10% 15%的容量。,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,8/28,I/O分配,通过对输入输出设备的分析、分类和整理，进行相应的I/O地址分配，应尽量将相同类型的信号、相同电压等级的信号地址安排在一起，以便施工和布线，并绘制I/O接线图。,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,9/28,控制程序设计,按照控制系统的要求进行PLC程序设计是工程项目设计的核心。程序设计时应将控制任务进行分解，编写完成不同功能的程序块，包括循环扫描主程序、急停处理子程序、手动运行子程序、自动运行子程序、故障报警子程序等。 编写的程序要在实验室进行模拟运行与调试，检查逻辑及语法错误，观察在各种可能的情况下各个输入量、输出量之间的变化关系是否符合设计要求，发现问题及时修改设计。,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,10/28,现场运行调试,在工业现场所有的设备都安装到位，所有的硬件连接都调试好以后，要进行程序的现场运行与调试。在调试过程中，不仅要进行正常控制过程的调试，还要进行故障情况的测试，应当尽量将可能出现的情况全部加以测试，避免程序存在缺陷，确保控制程序的可靠性。只有经过现场运行的检验，才能证明设计是否成功。,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,11/28,项目归档,在设计任务完成后，要编制工程项目的技术文件。技术文件是用户将来使用、操作和维护的依据，也是这个控制系统档案保存的重要材料，包括总体说明、电气原理图、电器布置图、硬件组态参数、符号表、软件程序清单及使用说明等。,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,12/28,物料灌装自动生产线控制要求,就地/远程选择开关 物料灌装自动生产线模型设计了就地和远程两种控制方式。就地控制是用操作面板上的按钮和开关来控制设备的运行。远程控制是通过网络用HMI的监控系统来控制设备的运行。 手动/自动选择开关 物料灌装自动生产线模型设计了手动和自动两种工作模式。手动模式用于设备的调试和系统复位，包括：允许通过点动按钮使传送带正向或反向运行，用来调试设备；允许按下计数值清零按钮对计数统计值进行复位。自动模式下允许启动生产线运行。 只有在设备停止运行的状态下，才允许切换手动/自动模式。,控制面板模型,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,13/28,物料灌装自动生产线控制要求,启动按钮 在自动模式下，按下启动按钮，启动生产线运行。物料灌装工艺流程为： （1）按下启动按钮，电动机正转，传送带正向运行。 （2）空瓶子到达灌装位置时电动机停止转动，灌装阀门打开，开始灌装物料。 （3）灌装时间到，灌装阀门关闭，电动机正转，传送带继续运行，直到下一个空瓶子到达灌装位置。 停止按钮 在自动模式下，按下停止按钮，停止生产线运行，电动机停止转动，传送带停止运行，灌装阀门关闭。 急停按钮 当设备发生故障时，按下急停按钮停止生产线的一切运行。,控制面板模型,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,14/28,物料灌装自动生产线控制要求,正向点动/反向点动按钮 在手动模式下，正向点动/反向点动按钮用于调试设备。按下正向点动按钮，传送带正向运行，松手后传送带停止运行；按下反向点动按钮，传送带反向运行，松手后传送带停止运行。 工件计数统计 要求控制系统可以实现工件的计数统计，包括空瓶数、成品数和废品数。成品数显示在操作面板的数码管上。 模拟量检测 灌装液罐的液位由模拟量液位传感器进行监视。液位低于下限时要打开进料阀门，液位高于上限时要关闭进料阀门。,控制面板模型,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,15/28,物料灌装自动生产线控制要求,故障报警 当设备发生故障时，控制系统能够立即响应，操作面板上相应的故障报警灯会闪亮。按下故障应答按钮后，如果故障已经排除则故障报警灯不亮；如果故障依然存在则故障报警灯常亮。 PROFIBUS-DP网络 构建现场总线PROFIBUS-DP网络，实现物料灌装自动生产线上的I/O信号通过PROFIBUS-DP网络与控制柜中的CPU进行通信。 HMI监控系统 在计算机组态上位监控系统，能够实时监视与控制生产线的运行 。,控制面板模型,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,16/28,物料灌装自动生产线信号分析,数字量输入信号,数字量输出信号,模拟量输入信号,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,17/28,工程项目设计报告,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,18/28,自动化项目设计软件STEP7,或,启动SIMATIC管理器,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,19/28,SIMATIC管理器用户自定义选项,定义存盘路径,定义软件和编程的语言 退出STEP7重新进入有效,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,20/28,设置编程器通信接口,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,21/28,检查通信状态,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,22/28,STEP 7项目结构,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,23/28,创建 S7 项目,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,24/28,在项目中插入站点,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,25/28,设置项目属性,2019/7/28,第3章 自动化工程项目设计,26/28,STEP7的帮助系统,帮助文档,2019/7/28,第3章 自动