毕业设计论文(基于组态和plc自动输送线控制系统设计) 6

1、 摘 要随着工业自动化的发展和普及，带式输送线是连续输送线的一种，并且应用越来越广泛。它即可以运送散状物料，也可以运送成件物品。它在工作过程中噪音较小，结构简单。它也可用于水平或倾斜运输，还应用于装船机、卸船机、堆取料机等连续运输移动机械上。其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流，依靠连续物料流的整体运动来完成从装载点到卸载点的输送。可编程序控制器（programmable controller），是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术、通信网络技术等发展起来的一种通用的工业自动装置。以其显著的优点在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，控

2、制成为了现代工业控制支柱之一。本课题应用PLC程序控制电动机实现传送带的运转，使带式输送线在正常起动、正常停机、故障停机和故障后起动时各个电动机按照不同的要求以一定的顺序完成从装载点到卸载点的输送过程；最后应用S7-200仿真软件对其程序进行了仿真，同时应用组态王6.55软件对四种不同情况下的画面进行了模拟。关键词：带式输送线；可编程控制器（PLC）；梯形图；组态王；仿真IABSTRACTWith the development and popularization of industrial automation, belt conveyor line is continuous conve

3、ying a kind of line, and more widely. It can carry the bulk materials, can also be transported into the items. In the course of their work, lower noise, simple structure. It can also be used for horizontal or inclined transportation, also applied to the ship loader, ship unload and stacker feeder co

4、ntinuous transport and other mobile machinery.The transport is characterized by the formation of a continuous material flow of the load point between the loading points, relying on the overall movement of the continuous stream of material to complete the delivery from the loading point to unloading

5、point.Programmable logic controller (programmable Controller) is a microprocessor-based, integrated computer technology, semiconductor integration technology, automatic control technology, digital technology, communications and network technology development of a common industrial automatic control

6、device. Its significant advantages in the fields of metallurgy, chemical industry, transport, electricity and other widely used, has become one of the pillars of modern industrial control.The application of this subject plc program control motor for the operation of the conveyor, belt conveyor line

7、in the normal start, normal stop, fault stop and fault after the start of each motor in accordance with different requirements in a certain order to complete the delivery process from the loading point to unloading point ; application s7-200 simulation software program for the simulation, while appl

8、ication Kingview 6.55 software on the screen under four different conditions were simulated.Keywords: belt conveyor line; programmable logic controller (plc); ladder; Kingview;Simulation目录第1章 绪论11.1 控制系统概述与选题背景意义11.1.1 控制系统的概述11.1.2 课题的选题背景及意义11.2 控制对象的设计要求21.3 PLC系统组成41.3.1 CPU51.3.2 存储器51.3.3 输入/输

9、出接口电路51.4 PLC的基本工作原理61.5 小结6第2章 系统的硬件设计72.1 主电路设计72.2 PLC机型选择72.3 I/O分配表及其端子接线图82.3.1 I/O地址分配82.3.2 PLC外部接线图102.4 小结11第3章 系统的软件设计123.1 软件的组成及作用123.1.1 PLC内部资源123.1.2 PLC编程语言133.2 程序流程图设计153.3 程序梯形图设计153.4对梯形图进行仿真233.5 小结30第4章 系统组态画面设计314.1 组态软件介绍314.2 监控画面设计324.2.1 建立新工程324.2.2 创建组态画面364.2.3 定义I/O设备

10、364.2.5 动画连接424.2.6 编写语言命令434.3 小结44第5章 系统软硬件调试45结论48谢 辞49参考文献50IV第 8 页 共 52 页 第1章 绪论1.1 控制系统概述与选题背景意义1.1.1 控制系统的概述一件产品的质量除了要有好的成熟的工艺和高效的输送系统外，如何保证产品严格按照工艺流程运行和保证产品的运行及其时间则是决定产品质量和品质的重要因素。在皮带运输生产线上采用自动化控制不但可以使产品的质量和品质得到严格的保证，有效的减少废品率，而且还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度，有着非常好的经济效益和社会效益，皮带运输生产线上对电机的自动控制则是皮带运输生产线自动化

11、控制的关键。皮带运输生产线按照其工艺要求和规模一般设计有出料阀G、两条皮带和两个电机作，每条皮带都根据已编制好的各自的程序运行；对于电机的自动控制，早期是采用继电器逻辑电路和顺序控制器，发展至今其控制方式已采用可编程控制器PLC作为核心控制部件，其控制更为安全、可靠、方便、灵活，自动化程度更高。1.1.2 课题的选题背景及意义中国经济高速发展，工业化进程的不断深化，为自动化行业的迅猛发展提供了广阔的空间。皮带运输行业是我国重要的加工行业的部分，但是大多数中小企业仍在使用许多过时的技术和设备，大量的生产线为半机械化和半自动化控制，一些甚至为手工操作。带式输送线作为运输设备而言经常发生胶带打滑、断

12、带、跑偏、超负荷和连轴器断开等故障严重影响了正常生产。老式带式输送线的执行继电器接点容易烧毁，电机不能及时停机导致事故发生。同时工业皮带运输生产线工位多、生产复杂，同时在皮带运输生产线中，油污、灰尘等许多具有严重的污染，对人的身心健康十分不利，而且人工操作随机性大，影响产品质量。传统的方法是使用顺序控制器，由于其电路复杂，接口多，受外界干扰大，工作可靠性差，维护也困难。采用PLC有较完善的诊断和自保护能力，可以增强系统的抗干扰能力，提高系统的可靠性。用PLC辅以变频器对皮带自动生产线电机进行自动控制，具有结构简单、编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和抗干扰能力强的特点，是一种很有

13、效的自动控制方式，是皮带线的生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展方向。1.2 控制对象的设计要求本课题研究的带式输送线是将“出料仓”的物料经过两个传送带传送到“入料仓”中，它的结构图如图1-1所示。图1-1 带式输送线的结构图图1-1中的带式输送线分为正常起动、正常停机、故障停机和故障后起动四种情况。“出料阀G”、“电机M1”和“电机M2”都按照各自的方式以一定的顺序启动或关闭。1）带式输送线的正常起动：在出料仓快要满之前，一段传送带“电机M1”先起动，为传送物料做准备；在检测到出料仓满了以后，“出料阀G”自动开启，物料会通过出料阀门卸到一段传送带上，随着传送带的运转进行传送；在出料阀

14、门打开后5秒，二段传送带“电机M2”自动起动，物料将随着二段传送带的运转进行传送，最后将物料传到入“料仓中”。根据传送带的控制要求：带式输送线正常起动时的流程图，如图1-2所示。图1-2 带式输送线正常起动时的流程图2）正常停机时为使带式输送线上不留物料，要求按照物料流动方向按照一定的顺序停止即：“出料阀G”先停止，经过5秒一段传送带“电机M1”停止，再经过5秒二段传送带“电机M2”停止，其流程图如1-3所示。图1-3 带式输送线正常停机时的流程图3）带式输送线故障停机的工作流程：在输送线出现故障时，为了避免危险发生，让“出料阀G”、一段传送带“电机M1”和二段传送带“电机M2”同时全部停止工

15、作。其流程图如图1-4所示。 图1-4 带式输送线故障停机时的流程图4）带式输送线故障消除后为使传送带上不留有物料，其启动顺序为：二段传送带“电机M2”先起动，过5秒一段传送带“电机M1”起动，再过5秒“出料阀G”起动。其流程图如图1-5所示。图1-5 带式输送线故障消除后的流程图1.3 PLC系统组成PLC分为箱式和模块式两种，但他们的组成是相同，基本上都是由CPU，存储器，输入/输出接口电路，电源模块等几部分组成的。下面分别对几种单元进行介绍。1.3.1 CPU CPU是整个PLC的核心，起神经中枢的作用。它按照PLC的系统程序赋予的功能接收并存储用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入

16、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及编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的信号，去指挥有关的控制电路。 1.3.2 存储器 存储器是具有记忆功能的半导体电路，分为系统程序存储器和用户存储器。系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。由只读存储器、ROM组成。厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器（RAM）组成。1.3.3 输入/输出接口电路1. 输入接口输入接口电路

17、工作过程：当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。2. 输出接口输出接口工作过程：当内部电路输出数字信号1，有电流流过，继电器线圈有电流，然后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。当内部电路输出数字信号0，则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流或电压。也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或者不动作。 1.4 PLC的基本工作原理PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式，主要

18、有以下几个特点：一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。每次扫描过程，集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。扫描周期的长短由三条决定：CPU执行指令的速度；指令本身占有的时间；指令条数。 由于采用集中采样，集中输出的方式，存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。1.5 小结就目前的工业发展情况和学校的教育实际而言，选择基于PLC的皮带运输生产线自动控制系统设计作为本科阶段的毕业设计，既能与当前

19、的生产实际相结合，能够在一定程度上解决当前工业生产的问题，又能与大学本科教育的具体实际相吻合，将大学阶段所学的理论知识运用到实际中，具有很好的效果。第2章 系统的硬件设计2.1 主电路设计原理图是根据控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式，利用图形符号和项目符号表示电路各电器元件中导电部件和接线端子连接关系的电路图。原理图具有结构简单、层次分明的特点，适合研究和分析电路工作原理，在设计研发和生产现场等方面得到广泛应用。在本设计中，根据皮带运输生产线的工艺要求，只需用两台电机分别控制出料阀G的启停和电机的M1、M2启停，从而分别控制皮带的动作。主电路如图1-1、1-2、1-3、1-4、1-5

20、。2.2 PLC机型选择各种PLC的品种很多，它们的结构形式，性能，价格也都各不相同，适合的场合也各有侧重。合理选择PLC型号，对于提高PLC控制系统技术经济性指标具有重要意义。S7-200系列PLC可提供5种不同的基本单元和多种规格的扩展单元等。目前提供的S7-200CPU有：CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 224XP、CPU 226和CPU 226XM，不同型号的PLC性能差别也比较大。所以在实际设计中，要在满足功能的要求下，选择能够保证系统可靠工作，维护使用方便以及价格适中的型号。根据自动化皮带运输生产线的控制要求，我们采用了德国西门子PLC S7-200 CPU

21、 224XP型号，此类型PLC无论独立运行，还是联接网络都能完成各种控制任务。它的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到复杂的自动控制。其应用领域包括各种机床、纺织机械、塑料机械、电梯等行业。S7-200 CPU 224XP通讯功能完善，具有极高的性能价格比是很突出的特点，也是我们采用它的主要原因。 PLC为此系统的控制核心，此系统的输入信号有两部分，一部分是原点、单周期、连续等面板控制按钮，另一部分是多种行程开关，这些面板按钮信号和传感器信号作为PLC的输入变量，经过PLC的输入接口输入到内部数据寄存器， 然后在PLC内部进行逻辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动电机

22、来控制电机的运行和出料阀及其皮带的运行。2.3 I/O分配表及其端子接线图在设计PLC控制系统之前，必须对工艺流程进行细致的分析，详细了解控制对象和控制要求，这样才能真正明白自己要完成的任务，设计出令人满意的控制系统。图1-2、图1-3、图1-4和图1-5为本机对带式输送线的控制要求。2.3.1 I/O地址分配在本次系统设计中，我们定义的I/O分配表如表2-2所示。在本设计中，我将11个输入信号和5个输出信号按各自的功能类型分好，选定与之功能相对应的元器件，然后再与PLC的I/O点一一对应，编排地址如表2-1所示。数字量扩展模块的地址分配是从最靠近CPU模块的数字量模块开始，模拟量扩展模块的地

23、址是从最靠近CPU模块的模拟量模块开始，在本机模拟量地址的基础上从左到右按字递增。在整个系统的设计中，我选定I0.0I0.7和I1.0I1.1作为输入信号，Q0.0Q0.4作为输出信号。具体分配见表2-1所示。表2-1 I/O分配表序号输 入序号输 出1I0.0物料将要装满时电机M1起动按钮SB114Q0.0出料阀门G电磁阀YV12I0.1物料装满出料阀G起动钮SB215Q0.1电机M1接触器YV23I0.2模拟出现故障按钮SB3有效时16Q0.2电机M2接触器YV34I0.2模拟故障消除按钮SB3无效时17Q0.3故障灯LED5I0.3正常停机按钮SB418Q0.4全启动灯LED6I0.4出

24、料阀G起动按钮SB57I0.5电机M1起动按钮SB68I0.6电机M2起动按钮SB79I0.7出料阀G关闭按钮SB810I1.0电机M1关闭按钮SB911I1.1电机M2关闭按钮SB10输入/输出单元通常也称为I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控对象进行控制的依据；同时PLC又通过输入接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。图2-2 PLC控制设备的设计步骤2.3.2 PLC外部接线图在本设计中定义的I/O端子接线图如图2-3所示。由图表可以看出,PLC控制系统的输入信号有11个，均为开关量

25、。其中单操作按钮开关11个。PLC控制系统的输出信号有5个，其中2个用于驱动电机启停接触器，2个用于驱动出料电磁阀G的动作。 图2-3 I/O端子接线图2.4 小结在本章中，主要介绍了系统的硬件设计，选择了西门子S7200作为本设计的PLC机型，既能够充分发挥S7200系列PLC的性能特点，又能够满足本系统的设计要求。在后续的章节中重点介绍了系统的硬件设计。在硬件设计中确定了采用2台电机组成系统工作的主要传动机构的基本思路，从而在此基础上完成了系统的I/O端口分配以及外部端子接线。 毕业设计（论文）专用纸第3章 系统的软件设计3.1 软件的组成及作用3.1.1 PLC内部资源内部根据软元件的功

26、能不同，分成了许多区域，如输入/输出继电器区、定时器区、计数器区、特殊继电器区等，下面分别介绍下9。1. 定时器：自动控制的大部分领域都需要用定时器进行时间控制，灵活地使用定时器可以编制出复杂动作的控制程序。它是PLC中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。定时器的工作过程与继电-接触器控制系统的时间继电器基本相同，但它没有瞬动触点。使用时要提前输入时间预设值。当定时器的输入条件满足时开始计时，当前值从0开始按一定的时间单位增加；当定时器的当前值达到预设值时，定时器触点动作。利用定时器的触点就可以得到控制所需的延时时间。2. 计数器：计数器可用来累计输入脉冲的个数，经常用于对产品进行计数或

27、者进行特定功能的编程。使用时要提前输入它的特定植。当输入触发条件满足时，计数器开始累计它的输入端脉冲电位上升延的次数，当计数器计数达到预定的设定值时，其常开触点闭合，常闭触点断开11。3. 输入继电器：输入继电器一般都有一个PLC的输入端子与之对应，它用于接受外部的开关信号。当外部的开关信号为闭合时，输入继电器的线圈得电，在程序中常开触点闭合，常闭触点断开。4. 输出继电器：输出继电器一般都有一个PLC上的输出端子与之对应。当通过程序使得输出继电器线圈得电时，PLC上的输出端开关闭合，它可以作为控制外部负载的开关信号。同时在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。5. 内部位存储器：内部位存储器的

28、作用和继电-接触器控制系统中的中间继电器相同，它在PLC中没有输入/输出端与之对应，因此它的触点不能驱动外部负载，这是与输出继电器的主要区别。它主要起逻辑控制作用。以上几个是我们在本次系统设计的过程中可能需要用到的PLC软元件，另外PLC还有很多其它的软元件。3.1.2 PLC编程语言PLC是通过运行编写的用户程序实现控制任务的。PLC中的程序由系统程序和用户程序两部分组成，系统程序由PLC生产厂家提供，它支持用户程序的运行；用户程序是用户为完成特定的控制任务而编写的应用程序。S7-200系列PLC的编程语言非常丰富，有梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图等，用户可以选择一种编程语言，如果需要

29、，也可混合使用几种语言编程。这些编程语言都是面向用户的，它使控制程序的开发、输入、调试和修改工作大大简化。我们在本次设计中选择梯形图编程。以下我们详细介绍下梯形图的概念。梯形图左边有一条垂直的线称作左母线，右边一条虚线称为右母线。母线之间是触点的逻辑连接和线圈的输出。PLC梯形图具有以下一些特点。1. PLC的梯形图是“从上到下”按行绘制的，两侧的竖线类似电气控制图的电源线，通常称做母线（Bus Bar），大部分梯形图只保留左母线；梯形图的每一行是“从左到右”绘制，左侧总是输入接点，最右侧为输出元素，触点代表逻辑“输入”条件，如开关、按钮、内部条件等；线圈通常代表逻辑“输出”结果，如指示灯、接

30、触器、中间继电器、电磁阀等。对S7-200系列的PLC来说，还有一种输出“盒”（功能框），它代表附加的指令，如定时器、计数器或数学运算等功能指令。2. 控制电路左右母线为电源线，中间各支路都加有电压，当支路接通时，有电流流过支路上的触点与线圈。梯形图中的假想电流在图中只能作单方向的流动，即只能从左向右流动。层次改变（接通的顺序）也只能先上后下，与程序编写时的步序号是一致的。3. 梯形图中的输入接点如I1.0、I0.1等，输出线圈Q0.0、Q0.1等不是物理接点和线圈，而是输入、输出存储器中输入、输出点的状态，并不是接线时现场开关的实际状态；输出线圈只对应输出映像区的相应位，该位的状态必须通过I

31、/O模块上对应的输出单元才能驱动现场执行机构，从而完成其动作。4. 梯形图中使用的各种PLC内部器件，如辅助继电器、定时器、计数器等，也不是真的电器元件，但具有相应的功能，因此通常按电气控制系统中相应器件的名称称呼它们。梯形图中每个继电器和触点均为PLC存储器中的一位，相应位为“1”，表示继电器线圈通电、常开接点闭合或常闭接点断开；相应位为“0”，表示继电器线圈断电、常开接点断开或常闭接点闭合。5. 梯形图中的继电器触点既可常开，又可常闭，其常开、常闭触点的数目理论上是无穷多个（受存储容量限制），也不会磨损，因此，梯形图设计中，可不考虑触点数量，这给设计者带来很大方便。对于外部输入信号，只要接

32、入一个信号到PLC即可。6. 控制电路中各支路是同时加上电压并行工作的，而PLC是采用循环扫描方式工作，梯形图中各元件是按扫描顺序依次执行的，是一种串行处理方式。由于扫描时间很短（一般不过几十毫秒），所以控制效果同电气控制电路是基本相同的。但在设计梯形图时，对这种并行处理与串行处理的差别有时候应予注意，特别是那些在程序执行阶段还要随时对输入、输出状态存储器进行刷新操作的PLC，不要因为对串行处理这一特点考虑不够而引起偶然的误操作。3.2 程序流程图设计我们根据设计要求绘制了整个系统连续工作和单周期工作的流程图，以便可以更清楚的认识该生产线的生产全过程，工作流程图如图3-1所示。在PLC运行时，

33、先对程序进行初始化，然后程序将会对输入进行判断，查看系统是工作在连续工作状态还是单周期工作状态。当系统工作在连续状态时，程序会按照设计不进行计数，从而可以一直循环下去，达到连续工作的设计要求。当系统工作在单周期状态时，按照设计程序会进行计数，在系统完成一个周期的运行后会检验计数结果，从而结束整个系统的运行，即达到单周期运行的控制要求。由于程序的编写过程和工作原理是基于以上两种工作方式的基础上，通过并行添加程序代码实现步进工作所需逻辑状态来实现的，故工作方式程序流程图就不再画出。3.3 程序梯形图设计 在上述中已经提到如何运用SEP 7软件进行梯形图的编辑，现在我们对带式输送线的梯形图进行分布设

34、计。1）起动“电机M1”，按下起动“电机M1”按钮“”，中间继电器“”会得电，常开触点“”闭合形成自锁，同时网络2中的常开触点“”闭合使“电机M1” 接通，常开触点“”闭合形成自锁，如图3-1所示。图3-1 起动“电机M1”2)起动“出料阀G”和“电机M2”，按下按钮“”使出“料阀门”得电，并形成自锁，同时定时器“”开始计时，5秒后常开触点“”闭合，使“电机M2”得电，并形成自锁，如图3-2所示。图3-2 起动“出料阀G”和“电机M2”3)发生故障，按下故障按钮“”，使中间继电器“”得电，使常闭触点“”打开，让 “出料阀门G”、“电机M1”和“电机M2”断电，在图3-2和图3-3中可以看出。发

35、生故障后用一个“下降延检测”和“增计数器”对发生故障后进行编辑。如图3-4所示。图3-4 发生故障后的梯形图编辑发生故障后起动“电机M1”、 “电机M2”和“出料阀G”，当“增计数”达到预定计数后，常开触点“”闭合，使中间继电器“”得电使常开触点“”闭合（即可起动“电机M2”如图3-5），并形成自锁，同时定时器“”开始计时，5秒后常开触点“”闭合，使中间继电器“”得电（同上述起动“电机M2”一样起动“电机M1”），并形成自锁，同时定时器 “”开始计时，常开触点“”闭合，使中间继电器“”得电（同上述起动“电机M2”一样起动“出料阀G”），并形成自锁，如图3-6所示。图3-6 故障后起动“电机M2

36、”、“电机M1”和“出料阀G”5)正常停机使“电机M2”、“电机M1”和“出料阀G”按照一定的顺序停止，按下正常停机按钮“”，让中间继电器“”得电，并形成自锁，同时常闭触点“”断开使“出料阀G”关闭如图3-4所示，此时定时器“”开始计时，5秒后常开触点“”闭合，并形成自锁，让中间继电器“”得电同上述让“出料阀G”断电一样，让“电机M1”断电如图3-3所示，同时定时器“”开始计时，5秒后让中间继电器“”得电，让“电机M2”断电（过程同上述让“出料阀G”断电）如图3-4所示，此时定时器“”开始计时，5秒后常开触点“”闭合，让中间继电器“”得电，同时常闭触点“”断开，让中间继电器“M0.2”、“M0

37、.3”和“M0.4”断电，供下次使用，梯形图如图3-7所示。图3-7 正常停机梯形图6)手动起动按钮，按钮“”为“出料阀G”的手动起动按钮，按下按钮“”,中间继电器“”得电，使常开触点“”闭合，让“电机M1”得电运转，并形成自锁，同理“和”分别为“电机M1”和“电机M2”的手动起动按钮，让“电机M1”和“电机M2”起动可见图3-3和3-4，手动起动操作梯形图如图4-38所示。图3-8 手动起动梯形图7)手动关闭按钮，按钮“”为“出料阀G”的手动关闭按钮，按下按钮“”，中间继电器“”得电，并形成自锁，同时常闭触点“”断开，让“出料阀G”断电，如图4-34所示，同理按钮“和”分别为“电机M1”和“

38、电机M2”的手动关闭按钮，让“电机M1”和“电机M2”断电，在图3-3和图3-4中可看出，手动关闭操作梯形图如图3-9所示。图3-9 手动关闭操作8)故障灯的显示，在上文中提到按钮“”为故障按钮，当按钮“”有效时，故障灯的电磁线圈“”得电，即故障灯亮，当按钮“”无效时，故障灯灭，因为故障灯是有故障就亮没故障就不亮，所以没有自锁。当电机M1、电机M2和出料阀G同时启动时全启动灯亮，如下图3-10。图3-10 故障灯与全启动灯的显示第 29 页 共 52 页3.4对梯形图进行仿真1）首先将已编好的程序按下工具栏中 “全部编译按钮”将程序进行编译，没有错误就可以将程序导出，导出在“菜单栏”的“文件菜

39、单”中，导出后将文件保存，如图3-11所示。图3-11 保存导出程序（A）保存路径中，将导出的程序保存到桌面上。（B）文件名中，给导出的程序进行命名。（C）保存类型，设置导出程序的保存类型。2）S7_200仿真软件对程序进行仿真。首先打开桌面上S7_200仿真界面的快捷方式将该软件打开，打开后的界面如3-12所示。图3-12 S7_200仿真软件起动后界面找到“菜单栏”中的“Program”中的“Load Program”或按钮将导出的程序添加到该软件中，如图3-13和3-14所示。图3-13 导入程序A图3-14 导入程序B在图4-23中选择“Accept”按钮，就出现图3-14，在图3-1

40、4中选择要导入程序的路径、名称和类型，之后按“打开”键即可将程序导入该软件中。之后按按钮运行程序，再按下面的按键即可在上面的仿真区域显示按键和灯的显示情况。如图3-15所示。图3-15 按键区和仿真显示区域1)按下工具栏中的“”按钮，程序运行起来，如图3-16所示。图3-16 点击运行按钮之后的界面2)起动“电机M1”，点击下图中左排按钮“0”（电机M1的起动按钮），上面的显示区域“I0.0”会亮，同时“电机M1（Q0.1）”会亮，如图3-17所示。图3-17 起动“电机M1”3)起动“出料阀G”和“电机M1”，点击下图中左排按钮“1”（“出料阀G”和“电机M1”起动按钮），上面的显示区域“I

41、0.1”会亮，同时“出料阀G（Q0.0）”会亮，5秒后“电机M2(Q0.2) ”会亮，如图3-18所示。图3-18起动“出料阀G”和“电机M2”4)出现故障之后全停止，点击下图中左排按钮“2”（模拟故障出现按钮），上面的显示区域“I0.2”灯会亮，同时故障灯“Q0.3”会亮和“出料阀G(Q0.0) ”、 “电机M1(Q0.1)”和“电机M2(Q0.2)”会同时停止，如图3-19所示。 图3-19 出现故障时的界面5)故障消除后“电机M2（Q0.2）”先亮，5秒后“电机M1(Q0.1)”亮，再过5秒“出料阀G（Q0.0）”最后亮，如图3-20、3-21和图3-22所示。图3-20 故障消除后“电

42、机M2”起动图3-21 故障消除后过5秒“电机M1”起动图3-22 故障消除后过10秒“出料阀G”起动6)正常停机之后的显示过程，点击下图中左排按钮“3”（I0.3正常停机按钮），上面的显示区域“I0.3”灯会亮，同时“出料阀G（Q0.0）”熄灭，5秒后“电机M1（Q0.1）”熄灭，再过5秒“电机M2（Q0.2）”熄灭，如图3-23和3-24所示。图3-23 正常停机后“出料阀G”关闭图3-24 正常停机后“电机M1”和“电机M2”停止7)手动起动演示，由于开关中“I0.0”至“I1.1”除了“I0.2”之外，都是按钮即接触之后就回到原位，所以S7_200中的下面的按键（除了“I0.2”）按上

43、去之后都可以按下来，按钮“I0.4”、“I0.5”、“I0.6”分别为“出料阀G”、“电机M1”和“电机M2”的手动起动开关，所以按下“I0.4”、“I0.5”、“I0.6”这三个按钮，“出料阀G”、“电机M1”和“电机M2”分别亮，如图3-25所示。图3-25 手动起动操作演示8)手动关闭演示，按钮“I0.7”、“I1.0”、“I1.1”分别为“出料阀G”、“电机M1”和“电机M2”的手动关闭开关，所以按下“I0.7”、“I1.0”、“I1.1”这三个按钮，“出料阀G”、“电机M1”和“电机M2”分别熄灭，如图3-26所示。图3-26 手动关闭操作演示上述过程为带式输送线程序的仿真过程。3.

44、5 小结本章主要介绍了系统的软件设计，在了解了PLC软件编程的基本知识和方法步骤后，本设计采取了先采用梯形图编程后，完成系统的软件设计。在软件设计中，采用了先简易、后复杂的思路。在编写过程中先完成连续工作和单周期工作方式的软件编写，然后在工作方式的基础上结合步进工作方式的具体特点，编写出步进工作方式的程序，然后对照程序梯形图写出程序指令表，从而完成整个系统的软件编写工作。第4章 系统组态画面设计4.1 组态软件介绍组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具

45、16。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，Human Machine Interface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制17。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展

46、，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。组态软件的功能和特点可归纳如下：概念简单，易于理解和使用；功能齐全，便于方案设计；实时性与并行处理；建立实时数据库，便于用户分步组态，保证系统安全可靠运行；利用丰富的“动画组态”功能，快速构造各种复杂生动的动态画面；引入“运行策略”的概念18。它具有以下几个方面的特点：可视化操作界面，真彩显示图形、支持渐进色、丰富的图库、动画连接；无与伦比的动力和灵活性，拥有全面的脚本与图形动画功能可以对画面中的一部分进行保存，以便以后进行分析或打印；变

47、量导入导出功能，变量可以导出到Excel表格中，方便的对变量名称等属性进行修改，然后再导入新工程中，实现了变量的二次利用，节省了开发时间；强大的分布式报警、事件处理，支持实时、历史数据的分布式保存。强大的脚本语言处理，能够帮助你实现复杂的逻辑操作和与决策处理；全新的Web Server架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布；方便的配方处理功能。丰富的设备支持库，支持常见的PLC设备、智能仪表、智能模块。提供硬加密及软授权两种授权方式。4.2 监控画面设计4.2.1 建立新工程下面介绍组态王的使用步骤：步骤一：打开组态王6.55软件，将桌面上组态王6.55的快捷方

48、式打开，此时进入组态王界面，如图4-1所示。 图4-1 组态王起动后界面步骤二：新建工程，首先点击工具栏中的按钮，将会显示新建的工程向导界面如图4-2所示。图4-2 新建工程的向导之一单击图4-3中的“下一步”即可对新工程进行路径设置，如图4-28所示。图4-3 新建工程向导之二-选择工程所在的路径选择路径之后点击下一步，将会出现新建工程之三工程名称和描述，如图4-4所示。（1）图4-4中的工程名称是对工程进行命名，如“带式输送线”。（2）图4-4中的工程描述，可以对工程进行描述，这里不在描述。（3）上述设置完成之后，点击完成即可完成新工程的建立。图4-4 新建工程向导之三-工程名称和工程描述

49、步骤三：建立新工程之后在“工程名称”一栏中会出现新建工程的名字，双击该工程的名字，即可打开该工程，界面如图4-5所示。图4-5 工程打开后界面双击图4-5界面中右侧的“新建”，即可对新建画面进行设置，如图4-6所示。图4-6 对画面进行设置界面步骤四：对新建画面进行设置之后，点击“确定”按钮即可完成对新建画面的设置。在图4-5右侧中 “新建”的边上出现新建画面的名称，双击即可打开该画面，可以在该画面中做动画，画面打开后的界面如图4-7所示。图4-7 画面打开后的界面图4-7中“图库”菜单栏中的“打开图库”选项可以将图库打开，从图库中选择所需要的器件，最后再做动画连接，即可完成动画的设计。4.2

50、.2 创建组态画面图4-8 完成的系统画面在工具箱中可以选定各种现有图形，并且可以用绘图工具绘制各种图形、添加文本、调剂颜色等操作。根据本设计要求，画出本系统工作所需要图画，如图4-8所示。4.2.3 定义I/O设备选择工程浏览器左侧大纲项“设备COM1”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，运行“设备配置向导”如图4-7和4-8所示。 图4-9 设置配置向导一图4-10 设备配置向导之二选择PLC后，会出现一系列生产厂家，根据本设计的要求与实验室设备具体条件相结合，我们选择西门子S7-200系列PLC，如图4-10通信描述选择PPI即可。单击“下一步”进入如图4-11所示对话框。图4

51、-11 设备配置向导之三选择COM1即可符合本设计和实验室设备要求。再次单击“下一步”既进入下一步设置如图4-12。图4-12 设备配置向导之四选择地址为“2”。单击“下一步”，弹出如图4-13所示对话框。图4-13 通信参数设置此步骤选择系统默认的值就可以，单击“下一步”进入如图4-14所示设备配置参数信息总结。图4-14 设备配置信息总结检查各项设置是否正确，确认无误后，单击“完成”。 设备定义完成后，可以在工程浏览器的右侧看到新建的外部设备“PLC”，如图4-15所示。需要检测外部输入量是否与PLC相连时，只用双击该设备，在弹出的对话框中选择测试PLC即可。至于新建的设备相当于一个中间装

52、置，它将实物PLC与自己建造的变量联系起来，相当于把程序与界面联系了起来，为以后的控制做好了准备。在定义数据库变量时，只要把IO变量连结到这台设备上，同时保持V4.0 STEP中的参数设置和组态里面的COM口参数设置一致，及其数据词典中的寄存器和编程软件中的接口对于便可，此时它就可以和组态王交换数据了。图4-15 新建设备PLC4.2.4 构造数据库 选择工程浏览器左侧大纲项“数据库数据词典”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出“定义变量”对话框如图4-16所示。在变量名中填入所需设置的变量名，如“XX”。图4-16 定义变量在变量类型中选取变量类型，一般的变量类型有“内存”和“

53、IO”两种类型，在这两种类型中又分“离散、整数、实数、字符串形”。一般的开关量都属于IO离散型，而需要与内部物件动画连接的则可以定义为内存形。在小的工程中，一般的变量都是这样定义的，它不需要大规模的应用。而在实际工程应用中，一般都需要定义许多变量，而这些变量都是彼此相关联的，这样在这样按着图4-2所示的步骤定义的话，工作量非常的大，既浪费人力，又浪费时间。所以该软件开发了一种结构变量的定义的方法，即可以有效地解决该问题，又使软件的工作效率大大的提高了。点击“确定”则可以完成一个变量的定义。按照该步骤，完成所需变量的定义，在工程浏览器“变量词典”中可以看到定义的变量，在以后的动画连接中可以随时查

54、看所需的变量。自此，一个完整的数据库建立完毕。4.2.5 动画连接在新画面中双击需要连接的物件，弹出如图4-17所示对话框。图4-17 动画连接在对话框中有各种连接，根据设计需要选择，分别选择“水平移动”和“垂直移动”两种连接方式，弹出对话框如图4-18所示。图4-18 水平移动连接图4-18 隐含连接在表达式框中填入表达式，在下面的移动距离中填写相应的数据，按确定即可。按照上面的步骤，根据设计需求，分别对画面中的物件进行动画连接，从而实现了外部输入量与内部事物的数据连接。4.2.6 编写语言命令在画面中右击 画面，选中“画面属性”，在画面名称右面有“命令语言一栏”，双击，弹出如图4-18所示

55、对话框。在该软件中编写语言有两种语言方式，IF/ELSE和WHILE语句，两种语句可以兼容，互相嵌套使用。而这两种语句本身也可以嵌套使用，基本的语法形式都一样。另外，再输入一些符号时须在中文方式下。该软件还有大量的函数可以使用，所有的应用功能都如图1-17面板上所示。图4-18 画面语言命令编写在空白处填入所需命令语句，点击“确认”即可。4.3 小结在本章中主要介绍了系统的组态监控画面设计。在了解了组态软件的基本知识后，先完成系统工程的建立，然后再按照使用步骤完成系统监控画面的设计，并且在画面的设计过程中力争做到画面的简洁和形象。根据本设计的具体要求，在完成了系统监控画面的设计后，再完成组态画面的各种要素和变量的定义，最后根据系统工作原理和仿真效果编写出画面语言命令，即完成了本阶段设计。 第5章 系统软硬件调试我们在设计的最后阶段把软件和硬件结合起来，成功