基于PLC的梗预处理的电控系统设计.doc

基于PLC的梗预处理的电控系统设计基于PLC 的梗预处理的电控系统设计摘 要 本文主要介绍卷烟厂制丝车间梗预处理的电控系统设计,近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段，而现今PLC技术飞快发展，应用越来越广，在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。同时电控系统更是趋向智能化方向发展。本系统采用PLC 作为控制核心, STEP7-200 软件进行下位机的软件程序设计,基于WINNCC 对系统进行模拟仿真,完成S7-200 与WINNCC 间的通讯。WinCC集生产自动化和过程自动化于一体，实现了相互之间的整合，这在大量应用和各种工业领域的应用实例中业已证明，包括：汽车工业、化工和制药行业、印刷行业、能源供应和分配、贸易和服务行业、塑料和橡胶行业、机械和设备成套工程、金属加工业、食品、饮料和烟草行业、造纸和纸品加工、钢铁行业、运输行业、水处理和污水净化。整个系统控制精度高,可靠性好。关键词：关键词: STEP7-200; 控制核心; 通讯 西门子 目录1 引言22 全控制系统总体控制方案确定32.1 总体控制方案确定32.1.1 控制系统的比较32.2.2 洗衣机的PLC控制系统概述33 全自动洗衣机的基本结构53.1 全自动洗衣机的原理和构造53.2 洗涤脱水系统73.3 排水和进水系统73.4 电动机及传动系统84 电气控制系统94.1 控制系统结构94.2 控制系统原理94.3 检测电路系统105 主要器件的选择115.1 电动机的选择115.2 传感器的选择115.3 可编程控制器外部设计126 软件设计146.1 系统的顺序功能图设计146.2 全自动洗衣机的控制要求146.3 控制系统顺序功能图156.4 控制系统的梯形图设计166.5 程序语句表18设计体会 187 结束语18致谢19参考文献20 引言烟梗预处理指从打叶风分出来的梗到切梗丝之间各道工艺过程, 烟梗预胀包括润梗、蒸梗、贮梗过程。在预处理中关键工序是预胀, 洗梗工艺是利用恒温循环水对打后烟梗进行在线处理。设备的波纹状槽底便于水在一定流速下形成波纹以冲击烟梗,使烟梗在水槽中连续翻滚而得以充分清洗;同时,一些金属石块等杂物沉入槽底。此外,由于烟梗温度和水份的增加,还可以使其柔软性、可塑性和耐加工性得到提高, 从而满足形变(压梗和切梗丝)的工艺要求,减少烟梗在形变过程中的碎损。由此可见,水洗梗对提高烟丝的质量有着重要的意义。第1章：plc的基础知识1.1概念 PLC是Programmable Logic Controller的缩写，即可编程逻辑控制器。它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC和可编程序控制器PC几个不同时期。为与个人计算机（PC）相区别，所以现在仍然将可编程逻辑控制器简称plc。它是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。1.2 plc的由来与发展1.21 由来1968年美国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;1.22 发展(一) 早期的PLC(60年代末70年代中期)早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。(二) 中期的PLC(70年代中期80年代中，后期)在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU)。这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。(三) 近期的PLC(80年代中、后期至今)进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、交通，轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。 1.3 plc的功能1.31 PLC的功能主要包含以下几个方面： 1：控制功能逻辑控制，包括（定时，计数，顺序，逻辑）控制。 2：数据采集、存储与处理功能数学运算功能 3：输入/输出接口调理功能具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。位数和精度可以根据用户要求选择。 具有温度测量接口，直接连接各种电阻或电偶。 4：通信、联网功能现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台 PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。通信接口或通信处理器按标准的硬件接口或专有的通信协议完成程序和数据的转移。如西门 子S7-200的Profibus现场总线口，其通信速率可以达到12Mbps。 在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SCADA系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。 5：人机界面功能提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整。 6：编程、调试等使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式编程器、工作站和操作屏，进行编程、调试、监视 、试验和记录，并通过打印机打印出程序文件。1.4 plc的工作原理和结构1.41 PLC的工作原理： 采用循环扫描方式。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。注意：由于PLC是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。1.42 结构：plc实质上是一种专用与工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机再结构上分为固定式和组合式（模块式）两种，固定式plc包括CPU板，I/O板，显示面板，内存块，电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式plc包括CPU模块，I/O模块，内存模块，电源模块，底板或机架。这些模块可以按照一定的规则组合配置。接口部件输出PLC的基本结构框图如下：输入接口部件件中央处理单元 CPU板 电源部件1.5 PLC的硬件介绍及选型1.51 硬件介绍（一）PLC的类型 PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。 （二）输入输出模块的选择 输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。 （三）CPU的构成 CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。 在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 （四）I/O的分配 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。 常用的I/O分类如下： 开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。 除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 （五）电源的选择 根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。 电源模块的选择主要考虑电源输出额定电流和电源输入电压.电源模块的输出额定电流必须大于CPU模块、I/O模块和其它特殊模块等消耗电流的总和,同时还应考虑今后I/O模块的扩展等因素;电源输入电压一般根据现场的实际需要而定。直流输入电源对于输入电压一般都是宽范围:如5V为4.5-9V,12V为9-18V,24V为18-36V,48V为36-72V,110V为60-160V。交流输入电源一般为220VAC(176-264V)和三相三线(四线),并带有PFC功率因数校正功能。（六）存储器的选择 由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。 经济性的考虑 ，选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。 输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。 （七）PLC 接地良好的接地是PLC安全可靠运行的重要条件。为了抑制干扰，PLC一般最好单独接地，与其它设备分别使用各自的接地装置，PLC的接地线应尽量短，使接地点尽量靠近PLC。同时，接地电阻要小于100，接地线的截面应大于mm。另外，PLC的CPU单元必须接地，若使用了I/O扩展单元等，则CPU单元应与它们具有共同的接地体，而且从任一单元的保护接地端到地的电阻都不能大于100。（八）底板或机架 大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。 1.52 PLC系统的其它设备 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 1.53 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的通信现在主要采用通过多点接口（MPI）的数据通讯、PROFIBUS 或工业以太网进行联网。1.6 S7-200系列PLC的基本指令1.61 逻辑取及输出线圈指令（LD、LDI、OUT）（一）指令用法LD：取指令，用于常开触点与母线连接。LDI：取反指令，用于常闭触点与母线连接。OUT：线圈驱动指令，用于将逻辑运算的结果驱动一个指定线圈。（二）指令用法说明（1）LD、LDI指令用于将触点接到母线上，操作目标元件为X、Y、M、T、C、S。LD、LDI指令还可与AND、ORB指令配合，用于分支回路的起点。（2）OUT指令的目标元件为Y、M、T、C、S和功能指令线圈。（3）OUT指令可以连续使用若干次，相当于线圈并联。1.62 单个触点串联指令（AND、ANI）1.指令用法AND：与指令。用于单个触点的串联，完成逻辑“与”运算，助记符号为AND*，*为触点地址。ANI：与反指令。用于常闭触点的串联，完成逻辑“与非”运算，助记符号为ANI*，*为触点地址。2.指令用法说明（1）AND、ANI指令均用于单个触点的串联，串联触点数目没有限制。该指令可以重复多次使用。指令的目标元件为X、Y、M、T、C、S。（2）OUT指令后，通过触点对其他线圈使用OUT指令称为纵接输出。（3）串联触点的数目和纵接的次数虽然没有限制，但由于图形编程器和打印机功能有限制，因此尽量做到一行不超过10个触点和1个线圈，连续输出总共不超过24行。（4）串联和并联指令是用来描述单个触点与其他触点或触点组成的电路连接关系的。指令名称指令符功能操作数取LD bit读入逻辑行或电路块的第一个常开接点Bit：I，Q，M，SM，T，C，V，S取反LDN bit读入逻辑行或电路块的第一个常闭接点与A bit串联一个常开接点与非AN bit串联一个常闭接点或O bit并联一个常开接点或非ON bit并联一个常闭接点电路块与ALD串联一个电路块无电路块或OLD并联一个电路块输出= bit输出逻辑行的运算结果Bit：Q，M，SM，T，C，V，S置位S bit，N置继电器状态为接通Bit：Q，M，SM，V，S复位R bit，N使继电器复位为断开表 S7-200系列的基本逻辑指令1.63 S7-200系列PLC的定时器指令 类型、编号及分辨率1.TON接通延时 2.TONR有记忆接通延时 3.TOF断开延时3种分辨率（时基）：1ms、10ms、100ms分别对应不同的定时器号 定时器6个要素： 指令格式（时基、编号等） 预置值PT 使能IN 复位3种定时器不同 当前值Txxx 定时器状态（位）可由触点显示 定时值=时基预置值PT。由于定时器的计时间隔与程序的扫描周期并不同步，定时器可能在其时基（1ms、10ms、100ms）内任何时间启动，所以，未避免计时时间丢失，一般要求设置PT预置值必须大于最小需要的时间间隔。例如：使用10ms时基定时器实现140ms延时（时间间隔），则PT应设置为15（10ms15=150ms）梯形图LAD语句表功能操作码操作数IN TONPTTxxxTONTxxx PT使能1计数，计数到设定值时（一直计数到32767），定时器位1。使能0复位（定时器位0）。一般用于单一时间间隔的定时IN TOFPTTxxxTOFTxxx PT使能1，定时器位1，计数器复位（清零）。使能由1到0负跳变，计数器开始计数，到设定值时（停止计数），定时器位0。IN TONRPTTxxxTONRTxxx PT使能1，计数器开始计数，计数到设定值时，计数器位1。使能断开，计数器停止计数，计数器位仍为1，使能位再为1时，计数器在原来的计数基础上计数。 S7-200系列的定时器指令以上三种计数器可以通过复位指令复位。1.7 S7-200系列编程软（STEP7-Micro/WIN）编程软件1.71 STEP7-Mirco/WIN窗口组件主界面一般可以分为以下几个部分：菜单条、工具条、浏览条、指令树、用户窗籍口、输出窗口和状态条。除菜单条外，用户可以根据需要通过检视菜单和窗口菜单决定其它窗口的取舍和样式的设置。STEP7-Micro/WIN32的主界面如图1.71所示。图1.71 STEP7-Micro/WIN32的主界面1. 主菜单主菜单包括：文件、编辑、检视、PLC、调试、工具、窗口、帮助8个主菜单项。1.72 编程准备（一）. 指令集和编辑器的选择写程序之前，用户必须选择指令集和编辑器。在S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3两种。SIMATIC是专为S7-200PLC设计的，专用性强，采用SIMATIC指令编写的程序执行时间短，可以使用LAD、STL、FBD三种编辑器。IEC1131-3指令集是按国际电工委员会（IEC）PLC编程标准提供的指令系统，作为不同PLC厂商的指令标准，集中指令较少。有些SIMATIC所包含的指令，在IEC 1131-3中不是标准指令。IEC1131-3标准指令集适用于不同厂家PLC，可以使用LAD和FBD两种编辑器。本教材主要用SIMATIC编程模式。1单命令“工具”“选项” “一般”标签“编程模式” 选SIMATIC。程序编辑器有LAD、STL、FBD三种。本论文主要用LAD和STL。2择编辑器的方法如下：用菜单命令“检视” LAD或STL。或者菜单命令“工具”“选项” “一般”标签“默认编辑器”。（二）根据PLC类型进行参数检查在PLC和运行STEP7-Micro/WIN的PC连线后，在建立通信或编辑通信设置以前，应根据PLC的类型进行范围检查。必须保证STEP7-Micro/WIN中PLC类型选择与实际PLC类型相符。方法如下：1菜单命令“PLC”“类型” “读取PLC”。2在指令树“项目”名称“类型” “读取PLC”1.73 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能与程序的上载下载（一）下载如果已经成功地在运行STEP 7-Micro/WIN32的个人计算机和PLC之间建立了通讯，就可以将编译好的程序下载至该PLC。如果PLC中已经有内容将被覆盖。下载步骤如下：（1）下载之前， PLC必须位于“停止”的工作方式。检查PLC上的工作方式指示灯，如果PLC没有在“停止”，单击工具条中的“停止”按钮，将PLC至于停止方式。（2）单击工具条中的“下载”按钮，或用菜单命令“文件”“下载”。出现“下载”对话框。（3）根据默认值，在初次发出下载命令时，“程序代码块”、“数据块”和“CPU配置”（系统块）复选框都被选中。如果不需要下载某个块，可以清除该复选框。（4）单击“确定”，开始下载程序。如果下载成功，将出现一个确认框会显示以下信息：下载成功。（5）如果STEP 7-Micro/WIN 32中的CPU类型与实际的PLC不匹配，会显示以下警告信息：“为项目所选的PLC类型与远程PLC类型不匹配。继续下载吗？”（6）此时应纠正PLC类型选项，选择“否”，终止下载程序。（7）用菜单命令“PLC” “类型”，调出“PLC类型”对话框。单击“读取PLC”按钮，由STEP 7-Micro/WIN32自动读取正确的数值。单击“确定”，确认PLC类型。（8）单击工具条中的“下载”按钮，重新开始下载程序，或用菜单命令“文件”“下载”。下载成功后，单击工具条中的“运行”按钮，或“PLC” “运行”，PLC进入RUN（运行）工作方式。（二） 上载用下面的方法从PLC将项目元件上载到STEP 7-Micro/WIN 32程序编辑器：n 单击“上载”按钮。n 选择菜单命令“文件”“上载”。n 按快捷键组合Ctrl+U。执行的步骤与下载基本相同，选择需的上载的块（程序块、数据块或系统块），单击“上载”按钮，上载的程序将从PLC复制到当前打开的项目中，随后即可保存上载的程序。1.74 程序的调试与监控在运行STEP 7-Micro/WIN 32编程设备和PLC之间建立通信并向PLC下载程序后，便可运行程序，收集状态进行监控和调试程序。（一）选择工作方式PLC有运行和停止两种工作方式。在不同的工作方式下，PLC进行调试的操作方法不同。 单击工具栏中的“运行”按钮或“停止”按钮可以进入相应的工作方式.（1） 选择STOP工作方式在STOP（停止）工作方式中，可以创建和编辑程序，PLC处于半空闲状态：停止用户程序执行；执行输入更新；用户中断条件被禁用。PLC操作系统继续监控PLC，将状态数据传递给STEP 7-Micro/WIN 32，并执行所有的“强制”或“取消强制”命令。当PLC位于STOP（停止）工作方式可以进行下列操作：1 使用图状态或程序状态检视操作数的当前值。（因为程序未执行，这一步骤等同于执行“单次读取”）2 可以使用图状态或程序状态强制数值。使用图状态写入数值。3 写入或强制输出。4 执行有限次扫描，并通过状态图或程序状态观察结果。（二） 选择运行工作方式当PLC位于RUN（运行）工作方式时，不能使用“首次扫描”或“多次扫描”功能。可以在状态图表中写入和强制数值，或使用LAD或FBD程序编辑器强制数值，方法与在STOP（停止）工作方式中强制数值相同。还可以执行下列操作（不能在STOP工作方式使用）：1 使用图状态收集PLC数据值的连续更新。如果希望使用单次更新，图状态必须关闭，才能使用“单次读取”命令。2 使用程序状态收集PLC数据值的连续更新。3 使用RUN工作方式中的“程序编辑”编辑程序，并将改动下载至PLC。 1.8 顺序功能图(SFC)顺序功能图(SFC)又叫做状态转移图或功能表图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计可编程序控制器的顺序控制程序的有力工具。这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。SFC提供了一种组织程序的图形方法，在SFC中可以用别的语言嵌套编程。步、转换和动作(Action)是SFC中的3种主要元件。步是一种逻辑块，即对应于特定的控制任务的编程逻辑，动作是控制任务的独立部分，转换是从一个任务到另一个任务的原因。 对于目前大多数可编程序控制器来说，SFC还仅仅作为组织编程的工具使用，尚需用其他编程语言(如梯形图)将它转换为可编程序控制器可执行的程序。因此，通常只是将SFC作为可编程序控制器的辅助编程工具，而不是一种独立的编程语言。1 系统简介系统简介主要是对水洗梗处理系统流程图,系统的组成、功能控制要求进行介绍。如下:1.1 系统工艺流程图图11.2 系统组成本系统有:(1)进料控制系统(2)出料控制系统(3)水位、温度控制系统组成。(1)进料系统包括:风机,下料机,进料输送带,进料行车,光电检测器,接近开关。(2)出料系统包括:底带,提升带,钉耙,电子皮带秤,输送带,振槽,光电检测器。(3)水位、温度控制系统组成:水洗池,水位探测器,温度控制器进水阀门,加热阀门。1.3 系统功能及控制要求进料部分:当满足启动条件即水池水位达到30 厘米,水温达到60 摄氏度后, 按下PLC 启动按钮10 秒钟后, 系统开始工作。物料从进料口被风机吸起,到下料仓后由下料机下到进料输送带上。光电探测器B8、B9,接近开关S1、S2、S3、S4,进料输送带和行车配合起来进行布料。出料部分:物料布到底带上,由光电探测器B4 对其进行控制。当B4 探测到物料时,底带停止运行,直至B4 探测不到物料为止。之后提升带把物料运到电子秤上进行秤重,由光电探测器B5、B6 对提升带进行控制。当B5 或B6 探测到物料时,提升带分别在2 秒钟、4 秒钟后停止工作。电子秤由光电探测器B7 进行控制。当光电探测器B7 检测到物料同时输送带电机M9 工作时,电子秤输送带电机才在2 秒钟后工作;正常工作时如果光电探测器B7 检测不到物料,则电子秤延时1 分钟后停止工作。过后由输送带和振槽传送至水槽里面进行洗梗。洗梗完毕再由网带和振槽输送至下一个环节。2 设计方案2.1 系统硬件配置系统硬件配置部分主要分为三大部分:将系统分为几个DP站并对每个DP 站的输入、输出点数进行统计;硬件组态;地址分配。2.1.1 DP 站的划分在现场控制中, 不是只用了一个主站来直接控制所有的电机,而是分成了几个从站,每个从站包括几个电机,从站又与总站之间进行通信,这样有利于现场的控制与维修,而且使线路简介化,节省材料。本次设计中,共分了4 个DP 从站,分别是DP3、DP4、DP5、DP6, 由于PLC 中地址0 李景: 硕士为编程口,1 为WINCC 地址,2 为CPU地址,所以这里的DP 从站从DP3 开始。DP3 包括:电机M1、M2、M3、M4,光电管B8、B9;接近开关S1、S2、S3、S4。DP4 包括:电机M5、M6、M7、M8,光电管B1、B2、B3、B4、B5、B6。DP5 包括:电机M9、M10、M11、M12 电磁阀Y1、Y2、T1、H2DP6 包括:电机M13、M14、M15,接近开关S5、S6、S7、S8 电磁阀B10、B11。2.1.2 硬件组态首先建立一个工程, 在新建的工程里插入一个新的对象SIMATIC 300 站点,双击硬件,进入硬件组态画面。根据硬件实物插入模块。设置DP 站的属性,在PROFIBUS 属性中新建子网连接。在PROFIBUS 总线上挂上6 个DP 从站,地址从3 到8,均选用ET 200S 中的IM151-1 标准型。从站DP4 中插入的模块与DP3 中的大致相同,不同的地方有:DP4 中的电机均为单向电机,故负载馈电器插槽中均为DS。从站DP5、DP6 与前面的DP4从站中插入的模块相似。图22.2 地址分配地址分配的目的在于给每个输入、输出点分配一个地址。在地址分配时按照每个模块的地址范围进行地址分配。以DP3 为例, 电机M1 的输入点有本地开关I2.0 和本地按钮I2.1,输出有指示灯Q2.1。M1 为单向电机,它的负载馈电器DS 的输入地址范围是I4.0I4.3,其中I4.0 表示的是正向运行的接触器辅助,I4.2 表示的是空开辅助; 它的输出地址范围是Q3.0Q3.3,其中Q3.0 为正向运行的输出。2.3 程序设计2.3.1 FC10 报警功能块报警功能块的作用是当电机出现过流故障或者本地故障时,自动切断电机,并发出警报,通知相关人员来维修,显示出故障的类型,便于维修人员的处理。2.3.2 FC11 电机启动功能块电机启动功能块的作用有2 个,(1)实现电机的延时启动(2)产生2 个脉冲波,一个周期为1 秒,一个周期为2 秒,前者可以实现电机的顺序启动,后者实现警笛报警。2.3.3 FC12 电机控制功能块电机控制功能块的作用是实现各电机的逻辑功能, 实现生产线的正常运行。生产线的启动流程如下:(1)进料部分:M12 网带M11 水泵M10 振槽M9 输送带、M8 传输带、M6 钉耙M7 提升带M5 底带(2)出料部分:M4 行车、M3 进料传输带M2 下料机、M1 风机(3)贮料部分:M13 振槽M14 行车、M15 传输带在生产线启动之前,如果想自动运行,就把进料和出料都打到自动档。当满足启动条件后,按下启动按钮,十秒钟后,生产线就会顺序启动,每台电机间隔1 秒钟,这样不至于所有电机一起启动时电流很大,对系统的冲击过大;如果因某种原因想停止某台电机时,按下本地辅助按钮即可;按停止按钮时所有电机立即停止。如果想手动运行的话,就把进料和出料都打到手动档,再通过每台电机的本地开关按钮和本地辅助对每台电机分别启动和停止。下面对各个电机功能实现进行程序设计。M1 电机: 该电机的功能是把物料从进料口吸到下料仓,并把一些灰尘和杂质除去。图3电机M1 的自动运行要求选择了自动运行状态,有“延时启动”信号,M1 的辅助信号(M1 故障)为非(也就是说电机M1 没有本地或者过流故障),电机M2 已经运行,遇到脉冲波的高电平;电机M1 的手动运行要求选择了手动运行状态,电机M1 没有出现本地或者过流的故障,按下“M1 按钮”。如果以上的要求不符合,那么电机将停止运行。当光电管B2 探测到物料时,表明堆积的物料太多了,要求M1 停止运行。M2 电机:M2 电机就是下料机,其功能就是把从下料口吸上来的物料下到进料输送带上。M2 电机的启动要求跟M1 类似, 不同的地方就在于M3 电机是双向电机,在M2 启动前要保证M3 电机已经启动,正向