plc自动配料系统.doc

沈阳理工大学课程设计论文目录1 绪论21.1背景21.2课程设计内容及要求32系统硬件设计42.1 S7-200简介42.2 S7-200性能参数42.3系统设计图62.3.1自动配料系统模拟实验面板图62.3.2 I/O地址表62.3.3 I/O接线图72.4系统运行过程72.4.1工作过程图82.4.2过程分析83 系统软件设计103.1 STEP7简介103.2设计梯形图113.3设计语句表174调试结果22结束语23参考文献241 绪论1.1背景 随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围，它与计算机有效结合，可进行模拟量控制，具有远程通信功能等。有人将其称为现代工业控制的三大支柱（即PLC，机器人，CAD/CAM）之一。目前可编程序控制器（Programmable Controller）简称PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，为工业自动化提供了有力的工具。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，中国研制出第一台PLC 。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，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。 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。此次设计的目标： 配料工人收到每天的生产作业表后, 将依次对每种原料进行称重根据配料的多少, 先计算每种成分的重量,然后在各种成分的料桶中取料,送到电子称上进行称重,最后进行包装在这个过程中工人工作繁重,出错率高,称重重量无监测,生产数据无纪录等不能保证企业的生产工艺文中以PC机编程,可编程逻辑控制器(PLC),现场总线技术等现代工控技术为基础,开发了以PC机为上位机, 以PLC作为下位机的自动配料系统在整个生产过程中,一旦生产计划制定完成,计算机将按照计划对每种原料进行称重,不再需要人工来干预在这个过程中工人只是进行取料,由计算机通过电子称发来的数据校核重量,减轻了工人的工作负担,提高了工作效率1.2课程设计内容及要求内容：系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配 料，当车装满时，配料系统能自动关闭。要求：1、按实验要求选择PLC型号 2、画出系统设计流程示意图 3、列出I/O分配表，画出I/O接线图 4、设计梯形图，指令表,完成调试 5、进行总结，编写课程设计报告，形成符合要求的书面2系统硬件设计2.1 S7-200简介 S7-200 是一种小型的可编程序控制器，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 是一种小型的可编程序控制器，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： （1）极高的可靠性。 （2）极丰富的指令集。 （3）易于掌握。 （4）便捷的操作。 （5）丰富的内置集成功能。 （6） 实时特性。 （7） 强劲的通讯能力。 （8） 丰富的扩展模块。适用范围：-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。 - S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供您使用。2.2 S7-200性能参数（1） CPU单元设计-集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU 221，222具有180mA输出， CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分别输出280，400mA。可用作负载电源。（2）不同的设备类型-CPU 221226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。（3）本机数字量输入/输出点-CPU 221具有6个输入点和4个输出点，CPU 222具有8个输入点和6个输出点，CPU 224具有14个输入点和10个输出点，CPU 224XP具有14个输入点和10个输出点，CPU 226具有24个输入点和16个输出点。（4）本机模拟量输入/输出点-CPU 224XP具有2个输入点，1个输出点。（5）中断输入-允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。（6）高速计数器-CPU 221/222-4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（7）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-CPU 224/224XP/226-6个高速计数器（30KHz），具有CPU 221/222相同的功能。CPU 222/224/224XP/226-可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。可使用仿真器（选件）对（8）本机输入信号进行仿真，用于调试用户程序。模拟电位器-CPU 221/222 1个-CPU 224/224XP/226 2个-CPU 221/222/224/224XP/226还具有（9）脉冲输出-2路高频率脉冲输出（最大20KHz），用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。（10）实时时钟-例如为信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。（11）EEPROM存储器模块（选件）-可作为修改与拷贝程序的快速工具（无需编程器），并可进行辅助软件归档工作。（12）电池模块-用于长时间数据后备。用户数据（如标志位状态，数据块，定时器，计数器）可通过内部的超级电容存贮大约5天。选用电池模块能延长存贮时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。2.3系统设计图2.3.1自动配料系统模拟实验面板图 图2.3.1自动配料系统图2.3.2 I/O地址表面板SB1SB2S1SQ1SQ2D1D2D3PLCI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.1Q0.2面板D4L1L2M1M2M3M4PLCQ0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.12.3.3 I/O接线图图2.3.3I/O接线图2.4系统运行过程2.4.1工作过程图 图2.4.1工作过程2.4.2过程分析（1）初始状态红灯L2灭，绿灯L1亮，表明允许汽车开进装料。料斗出料口D2关闭，若料位传感器S1置为OFF（料斗中的物料不满），进料阀开启进料（D4亮）。当S1置为ON（料斗中的物料已满），则停止进料（D4灭）。电动机M1、M2、M3和M4均为OFF。（2）装车控制装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开关SQ1置为ON，红灯信号灯L2亮，绿灯L1灭；同时启动电机M4，经过2S后，再启动启动M3，再经2S后启动M2，再经过2S最后启动M1，再经过2S后才打开出料阀（D2亮），物料经料斗出料。当车装满时，限位开关SQ2为ON，料斗关闭，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。（3）停机控制按下停止按钮SB2，自动配料装车的整个系统终止运行。3 系统软件设计3.1 STEP7简介 西门子STEP7是用于SIMATIC S7-300/400站创建可编程逻辑控制程序的标准软件，可使用梯形图逻辑、功能块图和语句表进行编程操作。 PCD1 和 PCD2 Saia-PCD 控制设备也可以用 Siemens Step7 来编程。使用Step7编程可以在Saia PCD上实现某些集成在Step7内的功能.不只是兼容功能特点：（1）DK 3964 R/RK 512 等标准协议已经集成到控制器内，不需要额外驱动 （2）MPI 接口 集成 modem 支持: 内置modem 功能，可进行远程编程、诊断或数据传输 （3） 编程不需 MPI 转换器，直接通过PC上的 RS232 口 （4） 现场总线通讯功能. 控制器功能中已集成了Profibus DP Master / Slave, Profibus FMS 和 LONWorks. （5） 利用web server进行监控. 储存 HTML 网页、图片、PDF 文件等到控制器里供通用浏览器查看 （6） 扩展操作系统功能 如保护技术秘密，防止被非法查看或复制 （7） 用Siemens 原装Step7编程 （8） 直接运行Step7程序，毋需转换 （9） 兼容普遍使用的编程环境，使用熟悉的编程测试功能 （10） 用STL, LAD, FBD编程 （11） 使用Siemens工程工具，监视修改变量，程序状态等 （12） 相同指令集 (Siemens S7-300 和S7-400系列) （13） 一些特殊功能，如 串口通讯、计数等可在系统功能 (SFCs)中编辑 3.2设计梯形图3.3设计语句表4调试结果（1）系统联调 按系统接线图正确连接好输入、输出设备，进行系统联调。（2）输入回路调试：PLC设置为“STOP”模式，将输入设备依次进行通断设置，观察PLC输入回路指示灯是否发亮，若某一指示灯不发亮，则检查输入设备和输入回路；（3）输出回路调试：打开电源开关，下载后，PLC设置为“RUN”模式，按控制系统要求进行输入设备动作，观察输出设备是否符合控制要求，若与控制要求不符，则检查输出设备和输出回路；调试过程记录表：输入继电器动作情况输出继电器动作情况是否符合控制要求故障原因按下启动按钮SB1D4亮符合按下开关S1D4灭，D3亮符合按下开关SQ1L2、M4同时亮，M3、M2、M1依次启动最后D2亮符合按下开关SQ2D1 亮，D2、M1、M2、M3、M4依次关闭最后D1亮符合按下停止按钮（SB2）M1、M2、M3、M4每隔5秒灭一个灯符合结束语 为期一周的plc到这里就快要结束了，本次课设我体会良多。由于自己的学业不精，在课设的进行之中遇到很多难题，感谢同学和老师在本次课设之中给与本人的巨大帮助。 通过本次课设，我对pcl有了更深的了解，对其相关的应用也有了一定的经验。在调试的环节，由于本人错误的连线导致系统无法正常运转，老师的指导下和同学悉心的检查下找到了结症所在，终于让系统正常运转。这让我的