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PLC控制系统设计－锅炉输煤系统 ,毕业设计
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毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 1 页 西安建筑科技大学 毕业设计（论文）任务书 课题名称： PLC控制系统设计锅炉输煤系统 学 院： 信 控 学 院 专 业： 自 动 化 姓 名： 王 宇 学 号： 201051108 教师 (签字 )： 二五 年 三 月 二十八 日 nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 2 页 一、毕业设计（论文）的目的与要求 毕业设计是自动化专业教学计划中重要的实践性教学环节，它是实现教学、科研和社会实践的重要结合， 是培养学生综合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能，提高分析 、 解决实际问题的能力，完成基本 工程 训练和初步培养从事科学研究 能力的重要环节。 要求毕业设计的学生，能积极主动地接受设计任务，并能独立自主地完成设计工作。通过毕业设计，应能使学生受到综合运用所学知识和技术并解决实际问题的训练，使学生的创造性和实际动手能力得以充分发挥，从而具备系统分析、设计、开发与研究的能力。 二毕业设计（论文）的主要内容（含主要技 术参数） 1了解 PLC 的工作原理及发展状况； 2了解西门子公司 SIMATIC S7-200 系列 PLC 的硬件结构； 3掌握并应用 SIMATIC S7 编辑软件进行程序设计，熟练掌握 S7-200 系列可编程控制器的指令系统； 4熟练掌握工业通用组态软件“组态王”的组态原则及操作nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 3 页 画面的绘制； 5以锅炉输煤系统为背景，西门子 S7-200 CPU226 作为控制器，用“组态王”软件绘制操作界面，实现上下位机的监控。 三、毕业设计（论文）题目应完成的工作 1按实际的 I/O 点数进行地址分配，并画出硬件线路图。 2根据输煤系统的具体要求编写相应梯形图程序，并通过实验装置加以实现。 3用组态王软件设计操作界面，实现上下位机通信，要求对现场各设备能进行手动及自动控制，并能通过实验装置进行现场模拟。 四、毕业设计（论文）进程的安排 序 号 设计（论文）各阶段任务 日 期 备 注 1 安排设计内容，拟定设计题目 1周 2 查找相关书籍和资料 2 4周 3 明确设计任务，选择设计方案 5周 4 PLC程序设计与调试 6 8周 5 上位机操作界面设计与系统调试 9 13周 nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 4 页 6 撰写毕业论 文 14 15周 7 毕业设计答辩 16周 五、应收集的资料及主要参考文献： 收集的资料及文献应涉及以下几个方面： 1 S7-200 系列 PLC 工作原理及程序设计； 2锅炉输煤系统皮带控制方法； 3工业组态软件“组态王”的使用 六、任务执行日期： 自 2005 年 3 月 28 日起，至 2005 年 6 月 25 日止。 七、审核批准意见 指导教师（签字） 教研室主任（签字） 主管院长（主 任）（签字） nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 5 页 PLC 控制系统设计 锅炉输煤系统 专 业 : 自 动 化 班 级 : 0101 本 科 生 : 王 宇 指导教师 : 何 波 nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 6 页 PLC 控制系统设计 锅炉输煤系统 摘 要 本文介绍的是用 PLC 来对锅炉输煤系统进行控制。锅炉 输煤系统，是指从卸 煤开始，一直到将合格的煤块送到煤仓的整个工艺过程，它包括以下几个主要环节：卸煤生产线、煤场、输煤系统、破碎与筛分、配煤系统以及一些辅助生产环节。 本设计中主要研究的是其中的输煤系统部分，即煤块从给煤 机传输到原煤仓的过程。采用了顺序控制的方法。首先，介绍了 PLC 的一些基本常识问题。在具体的设计中，先讲述了 PLC 设计的一些基本方法及步骤。详细介绍了西门子公司的型号为 S7-200的 PLC 的一些基本知识。之后重点讲述了 PLC 程序设计中的启动，停止，位置选择及输出报警等问题，也讲了 I/O 点分配的一些事项并对本设计中的对象进行了地址分配。在上位机的设计中，我用了工业组态软件 组态王来进行操作界面制作，并使之与 PLC 进行通讯，使之达到远程控制的功 能，中间又重点讲述了制作操作界面的步骤及方法。 关键词 : 输煤 系统 ,PLC,I/O,组态王 nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 7 页 Design of PLC Control System The System of Transport Coal in Boiler Abstract This paper design for the boiler which is beaten the coal measures together with PLC . The transportation system of coal in boiler is that beginning with unload coal from car, and until to warehouse. The system includes several chief segments: coal does unload manufacture part, coal warehouse, transportation system of coal, fragmentation coal, sift through and other supplementary system. The transportation system of coal is the chief part of this design. In other words is that a course from the machine of supply coal to the warehouse of coal. We chose the method of sequential control in the system. First, the paper tells us some fundamental general knowledge problems of PLC and the fundamental means and step in this design. The type detailed to introduce some fundamental in formations of the PLC of S7-200 of the siemens corporation. Then we can know some problem about PLC programming s start, stop and output alarm, and also say that I/O touches some matters distributing has been underway the address assignment allocation to the target in native design . In ordinate engine design , I use the industry configuration , and software - configuration monarch comes to manipulate interface manufacturing , and cause it carry on the news dispatch against PLC , causing it attain the remote control meritorious service capacity , move and means manufacturing the operation interface are stress give an account of once more to the middle . Keywords: the system of transport coal in boiler, PLC, I/O, Kingviews nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 8 页 目录 1 绪论 . 10 1.1 锅炉系统概述 . 10 1.2 锅炉输煤系统 . 10 2 可编程控制器 (PLC) . 11 2.1 可编程控制器 (PLC)简介 . 11 2.1.1 PLC 的历史 . 11 2.1.2 PLC 的基本概念 . 11 2.1.3 PLC 的基本机构 . 12 2.1.4 PLC 的扫描工作方式 . 12 2.1.5 PLC 的 I/O 模块 . 14 2.1.6 PLC 的功能及特点 . 14 2.1.7 PLC 的分类 . 15 2.1.8 PLC 的通信联网 . 16 2.2 PLC 控制系统设计步骤及内容 . 17 2.2.1 分析评估及控制任务 . 17 2.2.2 PLC 的选择 . 19 2.2.3 I/O 地址分配 . 21 2.2.4 系统设计 . 21 2.2.5 系统调试 . 22 2.3 SIMATIC S7-200 . 23 nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 9 页 2.3.1 SIMATIC S7-200 概述 . 23 2.3.2 SIMATIC S7-200 的 CPU 型号 . 23 3 PLC 输煤控制系统设计 . 25 3.1 输煤系统简介 . 25 3.1.1 系统组成 . 25 3.1.2 系统目标 . 27 3.1.3 控制对象及控制方案 . 27 3.1.4 系统设计的关键问题及解决方案 . 28 3.1.5 系统的 I/O 分配 . 29 3.2 系统设计 . 33 3.2.1 系统启动部分设计 . 33 3.2.2 系统停止部分设计 . 36 3.2.3 系统位置选择及输出报警设计 . 37 4 操作界面设计 . 39 4.1 工业组态软件 组态王 . 39 4.1.1 组态王简介 . 39 4.1.2 关于组态王变量的问题 . 39 4.1.3 组态王的动画连接 . 42 4.1.4 本设计中组态王的界面设计 . 45 论文总结 . 46 致谢 . 47 参考文献 . 48 附录 设计程序 . 49 nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 10 页 1 绪论 1.1 锅炉系统概述 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备，它所产生的高压蒸汽，既可作为风机、压缩机、大型泵类 的驱动的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大、生产设备的不断革新，作为动力和热源的锅炉，亦向着大容量、高效率发展。为了确保安全、稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得更加重要。 输煤系统是整个 系统 的第一关。燃料是 工 厂安全经济生产，全面完成任务的物质基础，没有了燃料，一切将无从谈起。燃料费用占成本的 75%左右，这就奠定了输煤系统是 工 厂经营管理的重要组成部分，也是安全生产管理的主要环节。随着能源供需矛盾的发展变化，输煤系统的地位 显得更加重要。 1.2 锅炉输煤系统 所谓 锅炉 输煤系统，是指从卸煤开始，一直到将合格的煤块送到原煤仓的整个工艺过程，它包括以下几个主要环节：卸煤生产线、煤场、输煤系统、破碎与筛分、配煤系统以及一些辅助生产环节。 本设计中主要研究的是其中的输煤系统部分，即煤块从给煤机传输到原煤仓的过程。 nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 11 页 2 可编程控制器 (PLC) 2.1 可编程控制器 (PLC)简介 2.1.1 PLC 的历史 1968 年美国 GM(通用汽车 )公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一代可编程序控制器，满足了 GM 公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术 的发展，现在已有第五代 PLC产品了。 在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作 及 时序动作 ;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制 ;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的 离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以 PLC 发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品 。 在 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%。由于 PLC 机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分 DCS 的市场 (过程控制 )并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业 PC(IPC)的出现，特别是近年来现场总线技术的发展， IPC 和 FCS也挤占了一部分 PLC 市场，所以近年来 PLC 增长速度，总的说是渐缓。目前全世界有 200 多厂家生产 300 多品种 PLC 产品，主要应用在汽车、粮食加工、化学 /制药、金属 /矿山、纸浆 /造纸 等。 2.1.2 PLC 的基本概念 可编程逻辑 控制器 PLC (Programmable Logic Controller)，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器主要用来代替继电器实现逻辑控制，但随着技术的发展，这种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(Programmable Controller)。但是为了避免与个人计算机 (Personal nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 12 页 Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器仍简称为 PLC。 2.1.3 PLC 的基本机构 PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构 基本上与微型计算机相同，主要包括 CPU、存储器、 I/0 映像区和电源。 中央处理单元 (CPU)：中央处理单元 (CPU)是 PLC 的控制中枢。它按照PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、 I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当 PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入 I/O 映 像 区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映 像 区或数据寄存器内。等所有的用户程 序执行完毕之后，最后将 I/O映 像 区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 存储器包括存放系统软件的存储器 系统程序存储器和存放应用软件的存储器 用户程序存储器。 PLC 常 用 的 存 储 器 类 型 有 RAM (Random Assess Memory)、 EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) 和 EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)。 2.1.4 PLC 的扫描工作方式 PLC 的 CPU 采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点 (包括其常开或常闭触点 )不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。 扫描技术：当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间， PLC 的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 13 页 图 2.1 PLC 的扫描工作方式 电源 ON 内部处理 输入处理（输入传输、远程 I/O） 通信服务 CPU 的运行方式 执行用户程序 输出处理 执行自诊断 PLC 运行正常 存放自诊断错误结果 致命错误 CPU 强制为 STOP 更新时钟、特殊寄存器 N Y Y N STOP RUN nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 14 页 2.1.5 PLC 的 I/O 模块 PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（ I/O）完成的。 I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。 I/O 分为开关量输入（ DI），开关量输出（ DO），模拟量输入（ AI），模拟量输出（ AO）等模块 。 2.1.6 PLC 的功能及特点 A PLC 的功能 a 逻辑控制 b 定时控制 c 计数控制 d 步进 (顺序 )控制 e PID 控制 f 数据控制、数据处理能力。 g 通信和联网 h 其它， PLC 还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求 ，如：定位控制模块， CRT 模块。 B PLC 的特点 a 高可靠性 (1) 所有的 I/O 接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离。 (2) 各输入端均采用 R-C 滤波器，其滤波时间常数一般为 1020ms。 (3) 各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 (4) 采用性能优良的开关电源。 (5) 对采用的器件进行严格的筛选。 (6) 良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况， CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。 nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 15 页 (7) 大型 PLC还可以采用由双 CPU构成冗余系统或有三 CPU 构成表决系统 ,使可靠性更进一步提高。 b 丰富的 I/O 接口模块 (1) PLC 针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。 (2) 有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设备，如：按钮 ;行程开关 ;接近开关 ;传感器及变送器 ;电磁线圈 ;控制阀 。 (3) 直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人 -机对话的接口模块 ; 为 了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 c 采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型 PLC 以外，绝大多数 PLC 均采用模块化结构。 PLC 的各个部件，包括 CPU，电源， I/O 等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 d 编程简单易学 PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因 此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 e 安装简单，维修方便 PLC 不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。 2.1.7 PLC 的分类 A 小型 PLC 小型 PLC 的 I/O 点数一般在 128 点以下，其特点是体积小、结构紧nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 16 页 凑，整个硬件融为一体，除了开关量 I/O 以外，还可以连接模拟量 I/O 以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令。 B 中型 PLC 中型 PLC 采用模块化结构，其 I/O 点数一般在 256 1024 点之间。I/O 的处理方式除了采用一般 PLC 通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。 C 大型 PLC 一般 I/O 点数在 1024 点以上的称为 大型 PLC。大型 PLC 的软、硬件功能极强。具有极强的自诊断功能。通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂生产管理自动化。大型 PLC 还可以采用三 CPU 构成表决式系统，使机器的可靠性更高。 2.1.8 PLC 的通信联网 依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出 网络就是控制器 的观点说法。 PLC 具有通信联网的功能，它使 PLC与 PLC 之间、 PLC 与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统 一的整体，实现分散集中控制。多数 PLC 具有 RS-232 接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。 PLC 的通信，还未实现互操作性，IEC 规定了多种现场总线标准， PLC 各厂家均有采用。对于一个自动化工程 (特别是中大规模控制系统 )来讲，选择网络非常重要的。首先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；再次，综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网 络标准。 由于各 PLC 厂家产品在指令系统上的差异及编程方法上用户要求不nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 17 页 同，近年来 IEC 制订了基于 Windows 的编程语言标准 IEC61131-3(1993 年IEC 颁布可编程序控制器的国际标准 IEC1131)，它规定了指令表 (IL)、梯形图 (LD)、顺序功能图 (SFC)、功能块图 (FBD)、结构化文本 (ST)五种编程语言。这包括了文本化编程 (IL、 ST)和图形编程 (LD、 FBD)两个方面，而SFC 则在两类编程语言中均可使用 。 2.2 PLC 控制系统设计步骤及内容 设计一个较大的 PLC 控制系统时，要全面考虑许 多因素，不管所设计的控制系统的大小，一般都要按图 2.2 所示的设计步骤进行系统设 计。 2.2.1 分析评估及控制任务 随着 PLC 功能的不断提高和完善， PLC 几乎可以完成工业控制领域的所有任务。但 PLC 还是有它最适合的应用场合，所以在接到一个控制任务后，要分析被控对象的控制过程和要求，看看用什么控制装备（ PLC、单片机、 DCS 或 IPC）来完成该任务最合适。比如仪器及仪表装置、家电的控制就要用单片机来做；大型的过程控制系统大部分要用 DCS 来完成。而PLC 最适合的控制对象是：工业环境较差，而对安全性、可靠性要求较高，系统工艺复杂，输入 /输出以开关量为主的工业控制系统或装置。其实，现在的可编程控制器不仅处理开关量，而且对模拟量的处理能力也很强。所以在很多情况下，也可以取代工业控制机（ IPC）作为主控制器，来完成复杂的工业自动控制任务。控制对象及控制装置（选定为 PLC）确定后，还要进一步确定 PLC 的控制范围。一般来说，能够反映生产过程的运行情况，能用传感器进行直接测量的参数，控制逻辑复杂的部分都由 PLC 完成。另外，如紧急停车等环节，对主要控制对象还要加上手动控制功能，这就要在设计电气系统原理图与编程时统一考虑。 nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 18 页 图 2.2 PLC 控制系统设计步骤 分析评估控任务制任务 PLC 机选型， I/O 设备选择 I/O 地址分配 程序设计 电气系统安装 检查修改程序 调试程序 设计硬件系统接线图和控制柜 满足要求 ? 检查硬件接线 联机调试 编制技术文件 现场安装调试 交付使用 满足要求 ? N N N Y Y nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 19 页 2.2.2 PLC 的选择 当某一个控制任务决定由 PLC 来完成后，选择 PLC 就成为最重要的事情。一方面是选择多大容量的 PLC，另一方面是选择什么公司的 PLC 及外设。 对一个问题，首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的 I/O 点都找出来，包括开关量 I/O 以及这些 I/O 点的性质。 I/O 点的性质主要指它们是直流信号还是交流信号，它们的电源电压，以及输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。控制 系统输出点的类型非常关键，如果它们之中既有交流 220V 的接触器、电磁阀，又有直流 24V 的指示灯，则最后选用的PLC 的输出点数有可能大于实际点数。因为 PLC 的输出点一般是几个一组共用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。所以一旦它们是交流 220V 的负载使用，则直流 24V 的负载只能使用其他组的输出端了。这样有可能造成输出电数的浪费，增加成本。所以要尽可能选择相同等和种类的负载，比如使用交流 220V 的指示灯等。一般情况下继电器输出的 PLC 使用最多，但对于要求高速输出的情况，如运动控制时的高速输出的情况 ，如运动控制时的高速脉冲输出，就要使用无触点的晶体管输出的 PLC 了。知道这些以后，就可以定下选用多少点和 I/O 是什么类型的PLC 了。 PLC 主机选定后，如果控制系统需要，则相应的配套模块也就选定了。如模拟量单元、显示设定单元、位置控制单元或热电偶单元等。 A PLC 的机型选择 a 合理的结构型式 整体式 PLC 一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式 PLC 一般用于较复杂系统和环境差（维修量大）的场合。 b 安装方式的选择 集中式不需要设置驱动远程 I/O 硬件，系统反应快、成本低。大型系nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 20 页 统因 为它们的装置分布范围广，经常采用远程 I/O 式。多台联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合。 c 相当的功能要求 d 响应速度的要求 PLC 的扫描工作方式引起的延迟可达 23 个扫描周期。然而对于某些个别场合，选用具有高速度 I/O 处理功能指令的 PLC 和中断输入模块的PLC 等。 e 系统可靠性的要求 对于一般 PLC 的可靠性均能满足，对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余控制系统或热备用系统。 f 机型统一 B PLC 的容量选择 a I/O 点数 应该合理选用 PLC 的 I/O 点的数量，在满足控制 要求的前提下力争适用的 I/O 点最少，但必须留有一定的备用量（ 10%15%）。 b 用户存储容量 C I/O 模块的选择 a 开关量输入模块的选择 (1)输入信号的类型及电压等级的选择 常用的开关量输入模块的信号类型有三种：直流输入、交流输入和交流 /直流输入。 (2)输入接线方式选择 按输入电路接线方式的不同，开关量输入模块可分为汇点式输入和分组式输入两种。 b 开关量输出模块的选择 nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 21 页 (1)输出方式的选择 开关量输出模块有三中输出方式：继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。 (2)输出接线方式的选择 PLC 的输出 接线方式不同，一般有分组式输出和分隔式输出两种。 (3)输出电流的选择 D 电源模块及其它外设的选择 a 电源模块的选择 b 编程器的选择 2.2.3 I/O 地址分配 输入 /输出信号在 PLC 接线端子上的地址分配是进行 PLC 控制系统设计的基础。对软件设计来说， I/O 地址分配以后才可以进行编程；对控制柜及 PLC 外围接线来说，只有 I/O 地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员根据线路图和安装图安装控制柜。分配输出点地址时，要注意上面所说的负载类型的问题。 在进行 I/O 地址分配时最好把 I/O 点的名 称、代码和地址以表格的形式列写出来。 2.2.4 系统设计 系统设计包括硬件系统设计和软件系统设计。硬件系统设计主要包括PLC 及外围线路图的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等。软件系统设计主要指编制 PLC 控制程序 选定 PLC 及其扩展模块（如需要的话）和分配完 I/O 地址后，硬件设计的主要内容是电气控制系统原理土的设计，电气控制元器件的选择和控制柜的设计。电气控制系统原理图包括主电路和控制电路。控制电路中包括 PLC 的 I/O 接线和自动部分、手动部分的详细连接等，有时还要在电气原理图中标上器件代号或另外配上安 装图、端子接线图等，以方便控制柜的安装。电气元器件的选择主要是根据控制要求选择按钮、开关、传感器、nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 22 页 保护电器、接触器、指示灯和电磁阀等。 控制系统软件设计的难易程度因控制任务而异，也因人而异。对经验丰富的工程技术人员来说，在长时间的专业工作中，受到过各种各样的磨练，积累了许多经验，除了一般的编程方法外，更有自己的编程技巧和方法。但不管怎么说，平时多注意积累和总结是很重要的。 在程序设计时，除 I/O 地址列表外，有时还要把在程序中用到的中间继电器（ M）、定时器（ T）、计数器（ C）和存储单元（ V）以及它们的 作用或功能列写出来，以便编写程序和阅读程序。 在编程语言的选择上，用梯形图编程还是用语句表编程或使用功能图编程，这主要取决于以下几点： A 有些 PLC 使用梯形图编程不是很方便（例如书写不方便），则可用语句表编程，但梯形图总比语句表直观。 B 经验丰富的人员可用语句表直接编程，就像使用汇编语言一样。 C 如果是清晰的单顺序、选择顺序或并发顺序的控制任务，则最好是用功能图来设计程序。 软件设计和硬件安装可同时进行，这样做可以缩短工期。 2.2.5 系统调试 系统调试分模拟调试和联机调试。 硬件部分的 模拟调试可在断开主电路的情况下，主要试一试手动控制部分是否正确。 软件部分的模拟调试可借助于模拟开关和 PLC 输出端的指示灯进行。需要模拟量信号 I/O 时，可用电位器和万用表配合进行。调试时，可利用上述外围设备模拟各种现场开关和传感器状态，然后观察 PLC 的输出逻辑是否正确。如果有错误则修改后反复调试。现在 PLC 的主流产品都可在PC 上编程，并可在电脑上直接进行模拟调试。 联机调试时，可把编制好的程序下载到现场的 PLC 中。有时 PLC 也许只有这一台，这时就要把 PLC 安装到控制柜的相应的位置上。调试是一定nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 23 页 要将主电路断电，只对控制电路进行联调即可。通过现场联调的信号的接入常常还会发现软硬件中的问题，有时厂家还要对某些控制功能进行改进，这种情况下，都要进行反复测试系统后，才能最后交付使用 。 2.3 SIMATIC S7-200 根据第二节的方法，我在这次设计中选用的是 SIMATIC（ 西门子）S7-200 系列的 PLC。 2.3.1 SIMATIC S7-200 概述 SIMATIC S7-200 系列 PLC 适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。 S7-200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此 S7-200 系列具有极高的性能 /价格比。 S7-200 系列出色表现在以下几个方面： A 极高的可靠性； B 极丰富的指令集； C 易于掌握； D 便捷的操作； E 丰富的内置集成功能； F 实时特性； G 强劲的通讯能力； H 丰富的扩展模块； -S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简 单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。 2.3.2 SIMATIC S7-200 的 CPU 型号 本设计中选用的是 SIMATIC S7-200 CPU226。具有 6 个 高速计数器（ 30KHz），可编程并具有复位输入， 2 个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为 90的 A/B 相增量编码器。 nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 24 页 SIMATIC S7-200 CPU226 集成了 24 输入 /16 输出共 40 个数字量 I/O 点。可连接 7 个扩展模块，最大扩展至 248 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点。 13K 字节程序和数据存储空间。 6 个独立的 30kHz 高速计数器，2 路独立的 20kHz 高速脉冲输出，具有 PID 控制器。 2 个 RS485 通讯 /编程口，具有 PPI 通讯协议、 MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。 I/O 端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入 /输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小 型控制系统。 nts 毕业设计（论文）报告纸 共 83 页 第 25 页 3 PLC 输煤控制系
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