基于PLC的运输带控制系统论文设计.doc

基于基于 PLC 的运输带控制课程设计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 姓名 学号 2011 年 10 月 1 摘摘 要要 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 5 2 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 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 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 关键词 PLC S7 300 触摸屏 运输带 触摸屏 运输带 2 目目 录录 摘摘 要要 1 目目 录录 2 第第 1 章章 运输带控制发展运输带控制发展 3 1 1 运输带在生产中的应用 3 1 2 PLC 控制及发展 3 1 3 控制系统人机界面作用及发展 4 第二章第二章 系统硬件设计系统硬件设计 5 2 1 设计方案 5 2 2 主电路设计 6 2 3 控制电路设计 6 第三章第三章 系统软件设计系统软件设计 7 3 1PLC 程序设计 7 3 2 触摸屏画面组态 12 第四章第四章 系统调试与运行操作系统调试与运行操作 13 4 1 调试过程 13 4 2 运行操作 14 附件 附件 15 参考文献参考文献 25 3 第第 1 章章 运输带控制发展运输带控制发展 1 1 运输带在生产中的应用运输带在生产中的应用 运输带又称输送带 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 300 1500 毫米 和织物层数 3 12 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 5 2 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 21 2 PLCPLC 控制及发展控制及发展 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 Computer 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 P PL LC C 发发展展历历史史 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 PDP 14 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 中国研制出第一台 PLC PLCPLC 的发展 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 4 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 30 40 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 使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易 1 31 3 控制系统人机界面作用及发展控制系统人机界面作用及发展 人机界面的作用 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 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 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 5 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 系统硬件设计 2 1 设计方案设计方案 1 工艺要求工艺要求 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 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 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 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 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 5 急停 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 6 2 2 主电路设计主电路设计 7 2 3 控制电路设计控制电路设计 图 2 控制电路接线图 第三章第三章 系统软件设计系统软件设计 3 1PLC 程序设计程序设计 1 1 定义符号的地址 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 2I0 11 号手动动画MW2 报警按钮I0 71 号单步动画MW4 1 号运输带Q0 01 号自动动画MW6 2 号运输带Q0 12 号手动动画MW8 3 号运输带Q0 22 号单步动画MW10 1 号手动启停M0 02 号自动动画MW12 2 号手动启停M0 13 号手动动画MW14 3 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 8 单步按钮 1M1 0 2 2 程序流程图 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 号运输带 Q0 0 置位Q0 1 置位Q0 2 置位 图 4 手动子程序流程图 9 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 10 自动启动 3 Q0 0 置位 启动定时器 T37 延时 5S Q0 1 置位 延时 5S Q0 2 置位 自动停止 Q0 0 复位 启动定时器 T38 延时 5S Q0 1 复位 延时 5S Q0 2 复位 图 5 自动子程序流程图 11 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 12 MW0 清零 计 数器清零 启动定时器 T40 延时 1S MW20 加 1 Q0 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 1S MW2 加 1 启动定时器 T42 延时 1S MW4 加 1 启动定时器 T43 延时 1S MW6 加 1 MW2 是 否为 12 MW2 清零 MW4 是 否为 12 MW4 清零 MW6 是 否为 12 MW6 清零 MW20 是否为 7 MW10 清零 N N N Y Y Y N N N N Y Y Y Y 图 7 动画子程序流程图 3 3 程序设计 程序设计 见附件 13 3 2 触摸屏画面组态触摸屏画面组态 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