基于plc的某屠宰场自动化改造控制系统设计含程序
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某屠宰场自动化改造控制系统的设计某屠宰场自动化改造控制系统的设计学 院：专 业：姓 名：学 号：指导教师：设计日期： 目录摘要4第一章 绪论6第二章 方案的系统分析62.1 车间结构说明62.2 改造需求说明72.3 改造方案说明72.3.1 传送机构72.3.2 检测机构和推送机构8第三章 控制系统的设计93.1 控制器的选择93.1.1 PLC的功能介绍93.1.2 PLC的结构介绍103.1.3 PLC的工作方式介绍103.1.4 PLC的通讯方式介绍113.2 PLC控制系统的优点分析113.3 PLC控制系统框架的设计123.3.1 控制要求123.3.2 控制结构123.3.3 控制原理143.3.4 控制功能153.4 电气元件的选型163.4.1 PLC的选型163.4.2 按钮的选型193.4.3 指示灯的选型203.4.4 中间继电器的选型223.4.5 颜色传感器的选型233.4.6 直流开关电源选型243.4.7 电动机的选型253.4.8 交流接触器的选型263.4.9 变频器的选型273.4.10 主要电路的用电说明和相关电缆的选型283.4.11 漏电保护器和小型断路器的选型303.5 电气柜及控制面板排布图323.6 接口图纸（PLC主机部分）333.7 PLC（主机）的I&O点分配及其相关定义34第四章 组态与仿真344.1 上位机组态的使用344.1.1 组态软件的相关介绍344.1.2 组态软件与PLC的连接方式354.1.3 组态画面364.2 PLC程序的仿真374.2.1 S7-1200仿真软件(S7-PLCSIM)的简介374.2.2 仿真软件的连接384.2.3 程序仿真结果39第五章 课题总结45摘要本课题的研究主要是针对某屠宰场进行自动化改造。随着科学的进步和社会生产力的不断发展，各行各业的传统工作方式正在发生着翻天覆地的变化，这其中便包含有屠宰加工行业。在屠宰加工行业中，各类原料从进屠宰场开始到出场,需要经过各项复杂的工序，这里面包括有:放血、开膛、分类转运、冷藏等等，这些工序如果都采取纯人工的方法的话，无疑会极大地增加企业运行的成本和降低生产的效率，而自动控制系统的应用则会极大地改善上述这些情况，助力企业快速成长。自动控制系统有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响,以使得输出值接近我们想要的值。而在本课题中，我们将可编程控制器（PLC）作为自动控制系统的核心，它具有体积小，抗干扰能力强，组态灵活等优点，在工业控制系统中得到非常广泛的应用，可以让生产更加地智能化、舒适化、高效化。关键词：屠宰场 自动化改造 可编程控制器（PLC） 自动控制系统 智能化 舒适化 高效化AbstractThe research of this subject is mainly about the automation transformation of a slaughterhouse. With the progress of science and the continuous development of social productivity, the traditional working methods of all walks of life are undergoing tremendous changes, including the slaughtering and processing industry. In the slaughtering and processing industry, all kinds of raw materials start from entering the slaughterhouse to leaving the factory, It needs to go through various complex processes, including bloodletting, opening, classified transportation, refrigeration and so on. If these processes adopt purely manual methods, it will undoubtedly greatly increase the operating cost of the enterprise and reduce the production efficiency, and the application of automatic control system will greatly improve these situations, and help the enterprise grow rapidly.The automatic control system is conducive to freeing human beings from the complex, dangerous and tedious working environment and greatly improving the control efficiency. Automatic control is a branch of Engineering Science. It involves using the feedback principle to automatically affect the dynamic system so that the output value is close to the value we want. In this project, we take programmable logic controller (PLC) as the core of the automatic control system. It has the advantages of small size, strong anti-interference ability, flexible configuration, etc. it is widely used in the industrial control system, which can make the production more intelligent, comfortable and efficient.Key words: slaughterhouse automation transformation PLC automatic control system intelligent comfort high efficiency第一章 绪论改革开放以来，我国民众的生活变得越来越好，百姓的生活品质也越来越高，以前逢年过节才能吃到的肉类现在也成为了饭桌上的家常菜了。正是因为如此，形形色色的屠宰场在中华大地上如雨后春笋般不断地涌现，极大地方便了人民的生活。而另一方面，传统屠宰场的自动化程度较低，繁杂的生产工序仍严重地依赖人工去完成，这样就会导致整体的生产效率过低和人力资源的浪费。故本次毕业设计选择了对某屠宰场进行自动化改造,改造后的屠宰场可以有效地提高生产效率和降低人工成本。在本设计中，我们只针对屠宰场的车间转运功能进行自动化改造，车间的其他功能构造均保持不变。第二章 方案的系统分析2.1 车间结构说明2151314111图2-1 屠宰场车间结构图说明：1、生产车间 2、周转间 3、速冻间4、换装间 5、冷库（1） 生产车间：长*宽=50*30米，在该车间内主要进行的是屠宰的流程；（2） 周转车间：长*宽=50*3米，在该车间内主要进行的是物料周转的流程；（3） 速冻车间：长*宽=50*20米（每个为20*50米，共10个：1号10号），在该车间内主要进行的是速冻的流程；（4） 换装车间：长*宽=50*6米，在该车间内主要进行的是包装的流程；（5） 冷冻车间：长*宽=50*20米，在该车间内主要进行的是冷冻的流程。2.2 改造需求说明原屠宰场车间的转运流程图如下：图2-2 屠宰场车间流程图改造需满足不同产品从生产车间到速冻车间，速冻车间到换装车间，换装车间到冷藏库的输送要求：屠宰车间将已经分拣好的产品放到不同的车上，例如:鸭头放1号车，进1号速冻库，2、3、4、.、10号车等各种不同的车进对应的库，而且装不同的产品，各类产品在速冻库里分类摆放。从速冻库出来，在换装间包装，进行人工包装，包装完成后，不同的产品一起运到冷藏库，码放产品，自动分拣产品。从生产车间到周转车间有三个入口，从周转车间到速冻车间有十个入口，从速冻车间到来换装车间有十个入口，从换装车间到冷冻车间有三个入口。2.3 改造方案说明2.3.1 传送机构制作2套环形输送线分别放置在周转车间（1#环形输送线）和换装车间（2#环形输送线），这2套环形输送线的尺寸为：长50米，宽2米，每套环形输送线由两个半圆弧传送带和两个直线传送带（每条直线传送带的宽度为0.5米）组成，且在两个直线输送线的两侧分别配有3条分支和10条分支输送线。分支输送带长度均为3米（根据需要可以增加，本次方案按3米），各分支线独立控制。分支与环线高度差为80mm。输送带计算按输送物品单个尺寸300*500*400，重量按照8KG来设计。具体实物照片如下图：图2-3 环形输送线图2-4 分支输送线2.3.2 检测机构和推送机构（1） 屠宰车间速冻车间：工人屠宰工作完成之后，然后把分好的各部位分别放入十种盘子中，这十种盘子的颜色都是不相同的，这些盘子从三个输出口流出，从1#环形输送线的左侧输送至右侧，1#环形输送线的最右侧（即各分支输送线的下方）有十个颜色传感器，每个颜色传感器都只识别一种颜色，当颜色传感器检测到与之对应颜色的盘子时，PLC就控制气动电磁阀，然后空气压缩机推动气缸，将相应盘子推入对应的十个分支输送线中，然后被送入各自的速冻车间中；（2） 速冻车间冷冻车间：当速冻流程结束以后，装有各部位的盘子从十个输出口流出，从2#环形输送线的左侧输送至右侧，剩下的流程则与上述“屠宰车间速冻车间”的流程类似，当2#环形输送线的最右侧（即各分支输送线的下方）检测到与之对应颜色的盘子时，PLC就控制气动电磁阀，然后空气压缩机推动气缸，将相应盘子推入对应的三个分支输送线中，然后被送入各自的冷冻车间中（前三个输出口流出的盘子进入第一个分支输送线，中间三个输出口流出的盘子进入第二个分支输送线，最后四个输出口流出的盘子进入第三个分支输送线）。第三章 控制系统的设计3.1 控制器的选择可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC，下同)：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1，它具有微处理器且被广泛应用于自动化控制中，是专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。从1969年美国数字化设备公司研制出第一台可编程控制器(PDP-14)到现在已经过去了50余年，在这期间，PLC以通用性强、经济实惠、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、开源性好、输入输出点扩展方便、编程简单等特点奠定了它在现代工业中的地位。所以在本次设计中我们采用PLC作为整个控制系统的核心控制器。3.1.1 PLC的功能介绍PLC采用一种可编程的存储器，可以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程,可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行2。进入20世纪70中末期以来，计算机技术的飞速发展让PLC在应用功能上有了质的飞跃。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。特别是近年来，随着单片机大量采用，大大增强了PLC的能力，并且使PLC与微型机控制系统之间的差别越来越小，在高档PLC上更是如此3。现在的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，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上已经取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统4。3.1.2 PLC的结构介绍PLC由电源、中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元等功能单元组成。下面我们对PLC的各功能单元作出以下简介：（1） 电源：用于将交流电转换成PLC内部所需的直流电，目前大部分PLC采用开关式稳压电源供电（现在也有部分PLC采用直流电作为供电电源）；（2） 中央处理器:PLC的控制中枢，也是PLC的核心部件，其性能决定了PLC的性能；（3） 具有记忆功能的半导体电路，它的作用是存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其他一些信息。其中系统程序是控制PLC实现各种功能的程序，由PLC生产厂家编写，并固化到只读存储器(ROM)中，用户不能访问；（4） 输入单元是PLC与被控设备相连的输入接口，是信号进入PLC的桥梁，它的作用是接收主令元件、检测元件传来的信号。输入的类型有直流输入、交流输入、交直流输入；（5） PLC与被控设备之间的连接部件，它的作用是把PLC的输出信号传送给被控设备，即将中央处理器送出的弱电信号转换成电平信号，驱动被控设备的执行元件。输出的类型有继电器输出、晶体管输出、晶闸门输出。PLC除上述几部分外，根据机型的不同还有多种外部设备，其作用都是是帮助编程、实现监控以及网络通信。常用的外部设备有编程器、打印机、盒式磁带录音机、计算机等1，它们的功能在此就不一一赘述，具体可参见相应的用户手册。3.1.3 PLC的工作方式介绍可编程逻辑控制器投入运行后，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，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段4。3.1.4 PLC的通讯方式介绍（1） 信号线连接.这是一种最简单的方式,即在PLC和触摸屏、等电气元件直接用信号线进行连接通信；（2） 自由口通讯，没有标准通信协议的，所有的内容或者说格式都是用户自己定义的，自由度很大，但是收发双方的格式须统一；（3） 第三种方法是利用Modbus相关的通讯协议（如：PROFIBUS、CClink通讯协议等）进行通讯，广泛应用于各类工业控制领域。3.2 PLC控制系统的优点分析PLC控制系统是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，它相对于继电器控制系统的最大好处就是更加智能化,对此，我们简要分析一下这两种控制系统的优劣性：a) 从控制方式上看，继电器控制主要采用的是硬件接线方式，触点的数量有限，反复使用某一触点会导致导线过多的情况，极大占用了线槽内的空间且易造成触点功能的不稳定，控制系统灵活性和可扩展性受到了很大的限制，而 PLC控制主要采用的是软元件连接方式，其控制逻辑以程序的方式存放在用户程序存储器中，系统功能的改变可通过修改相应程序段的方法来实现，其“软继电器”的触点数量无限，这也使得PLC系统的灵活性和可扩展性极好；b) 从工作方式上看，继电器控制采用的是并行工作方式，而PLC采用的是串行（时序扫描）工作方式，后者的工作方式可以极大地增加系统反应的及时性；c) 从控制速度上看，继电器控制的工作频率低，触点还会出现抖动的问题，而PLC控制的速度会更快，不会出现触点抖动的问题；d) 从定时和计数的效果上看，继电器控制容易受到环境影响，定时精度不高，而PLC内部有定时器和计数器，可自由更改定时器时基，部分计数器还可实现高速计数的功能，定时范围宽，计数精度高，修改方便；e) 从可靠性和可维护性上看，继电器控制可靠性和可维护性较差，而PLC控制寿命长，可靠性高，且具有自我诊断的功能,在I/O环节，PLC还采用了光电隔离、滤波等多种措施，极大地提高了系统的可靠性，现场调试和维护也很方便，使用效果更好。3.3 PLC控制系统框架的设计3.3.1 控制要求（1） 系统的主要控制对象为34台三相交流异步电机、13个电磁阀；（2） 对于三相交流异步电机，只需要控制其速度和单相旋转，选择变频器来控制电机；（3） 对于电磁阀来说，选择使用单电控的电磁阀(DC24V)，且气缸上自配相应的磁簧开关。3.3.2 控制结构表3-1 控制结构表名称模块功能块功能细分屠宰场自动化改造传送机构输送带物料的输送检测机构颜色传感器物料的检测推送机构推送气缸物料的推送表3-2 控制功能表模块划分控制对象数量采集量采集量类型数量控制量数量实现方式传送机构三相异步电机34/单向旋转34控制中间继电器线圈的通断电检测机构/颜色传感器颜色是否匹配20/周期性采集推送机构推送气缸13原/到位磁簧开关26/周期性采集/气缸的伸出/缩回13控制中间继电器线圈的通断电3.3.3 控制原理图3-1 控制原理图3.3.4 控制功能图3-2 控制功能图3.4 电气元件的选型3.4.1 PLC的选型PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，是整个PLC控制系统的核心。其具体的概念、功能及优点已在上文中作出详细说明，在此就不一一赘述了。下面，我们来对PLC进行相关的选型：PLC的选择主要应从PLC 的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式，安装方式的选择，相应的功能要求，响应速度要求，系统可靠性的要求，机型尽量统一等因素4。表3-3 控制内容及输入输出点统计部位输入点数量输出点数量主控面板总启动按钮1启动指示灯1总停止按钮1暂停指示灯1暂停按钮1停止/故障指示灯1急停按钮1传送机构传送带的单向运转34检测机构颜色传感器20推送机构推送气缸原/到位26推送气缸电磁阀13经过统计，控制系统共需要输入点50个，输出点50个，且对输出点无特殊需求（高速脉冲），从经济性的角度上来考虑，选定PLC的CPU型号为：西门子 S7-1200 CPU1215C AC/DC/RLY（具体订货号为：6ES7 215-1BG40-0XB0），选定PLC的数字量输入扩展模块为：西门子 S7-1200 SM 1221 DI 16x24V DC（具体订货号为：6ES7 221-1BH32-0XB0），选定PLC的数字量输出扩展模块为：西门子 S7-1200 SM1222 DQ 16 x RLY（具体订货号为：6ES7 222-1HH32-0XB0）。表3-4 PLC配置参数说明PLC说明型号输入点输出点类型通信配置容量PLC主机S7-1200 CPU1215C AC/DC/RLY1410直流输入（Sink/Source）， 继电器输出2个RJ45以太网口 125 KB 工作存储器 /4 MB 负载存储器，可用专用 SD 卡扩展 /10 KB 保持性存储器 表3-5 PLC选型说明名称类别型号数量点数统计（单个）PLC主机S7-1200 CPU1215C AC/DC/RLY1输入14点，输出10点PLC数字量输入模块S7-1200 SM 1221 DI 16x24V DC3输入16点PLC数字量输出模块 S7-1200 SM1222 DQ 16 x RLY3输出16点统计输入62点，输出58点;输入点冗余19%，输出点冗余16%图3-3 PLC 主机主要技术参数图3-4 西门子SIMATIC S7-1200 PLC及相关配件的结构简介关于西门子：西门子公司一直致力于工业自动化最新技术的研发、推广及应用，在过去的 160 多年里，为广大的工业客户带来了可靠高效的自动化产品，完善的自动化解决方案，提高了客户的生产效率，增强了客户的市场竞争力。西门子控制器系列是一个完整的产品组合，包括从高性能可编程逻辑控制器的书本型迷你控制器LOGO!到基于PC的控制器，无论多么苛刻的要求，它都能满足要求根据具体应用需求及预算， 灵活组合、定制（系列化的控制器家族产品满足你的不同应用及需求）。SIMATIC S7-1200具有集成PROFINET接口、强大的集成工艺功能和灵活的可扩展性等特点，为各种工艺任务提供了简单的通信和有SIMATIC S7-1200小型可编程控制器充分满足中小型自动化的系统需求。在研发过程中充分考虑了系统、控制器、人机界面和软件的无缝整合和高效协调的需求。SIMATIC S7-1200系列的问世，标志着西门子在原有产品系列基础上拓展了产品版图，代表了未来小型可编程控制器的发展方向，西门子也将一如既往开拓创新，引领自动化潮流5。3.4.2 按钮的选型按钮，是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开控制电路（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气元件运行目的的一种开关。不同颜色的按钮所代表操作功能是不同的，如绿色表示启动、黄色表示暂停、红色表示停止等等，在此就不一一赘述了，读者可以去参见相关的国标规范。在工控领域内，按钮是最常见的一类主令电器。按钮的结构简介请参见下图。图3-5 按钮的结构简介在本控制系统中，需要用到的按钮选型如下：表3-6 按钮的选型说明代号功能按钮头型号按钮头颜色按钮基座型号按钮基座触点类型组合型号品牌SB1上电ZB2BA3C绿ZB2BZ101C常开XB2BA31C施耐德SB2下电ZB2BA4C红ZB2BZ102C常闭XB2BA42C施耐德SB3总启动ZB2BA3C绿ZB2BZ101C常开XB2BA31C施耐德SB4总停止ZB2BA4C红ZB2BZ101C常开XB2BA42C施耐德SB5暂停ZB2BA5C黄ZB2BZ101C常开XB2BA51C施耐德SB6急停ZB2BS54C红ZB2BZ102C常闭XB2BS542C施耐德3.4.3 指示灯的选型指示灯一般是指有着传递信息的灯具,一般用于道路交通、汽车、施工、机械加工等场所。不同颜色的指示灯传达着不同的信息，如绿色表示运行正常，红色表示发生故障等，在此就不一一赘述了，读者可以去参见相关的国标规范。指示灯的结构简介请参见下图。图3-6 指示灯的结构简介在本控制系统中，需要用到的按钮选型如下：表3-7 指示灯的选型说明代号功能型号颜色电压等级品牌HL1上电指示XB2BVMD3LC绿AC220V施耐德HL2启动指示XB2BVB3LC绿DC24V施耐德HL3暂停指示XB2BVB5LC黄DC24V施耐德HL4停止/故障指示XB2BVB4LC红DC24V施耐德3.4.4 中间继电器的选型图3-7中间继电器的结构简介中间继电器是用来继电保护与自动控制的，它用于在控制电路中传递中间信号，同也时增加触点的数量及容量。中间继电器的结构简介请参见上图。根据设备功能的需要，中间继电器所需要负责的控制功能如下表：表3-8 中间继电器功能说明控制功能功能类型触点电压（V）触点电流（mA）数量（个）气缸电磁阀控制控制电磁阀线圈吸合DC2412513调速器控制控制变频器运转信号的通断DC24很小，约034以上所有的控制电压和电流对于PLC输出点端子的过电流要求完全可以满足。但是考虑到保护PLC输出点的原则，使用继电器隔离，PLC控制继电器通过继电器的常开触点控制以上元件。结合上述相关技术数据，以及考虑到成本的因素，所以我们选择的中间继电器的型号为MY2N-GS（欧姆龙），触点通过的额定电流为5A，线圈电压为DC24V，额定电流为36.3（37.7）mA，功耗约0.9W。基座使用PYF08A-E（欧姆龙）。3.4.5 颜色传感器的选型色彩传感器又叫颜色识别传感器或颜色传感器，它是将物体颜色同前面已经示教过的参考颜色进行比较来检测颜色的传感器，当两个颜色在一定的误差范围内相吻合时，输出检测结果。结合实际的情况和成本控制，我们在此设计中选择的颜色传感器型号为CL1-N3S1（三线版），该型颜色传感器可检测所有光源，并能输出开关量(品牌：广州阿童木)。颜色传感器的主要参数请参见下图。图3-8 CL1-N3S1颜色传感器主要技术参数3.4.6 直流开关电源选型图3-9 开关电源的结构简介开关模式电源，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源（例如市电）或是直流电源，而输出多半是需要直流电源的设备，例如个人电脑，而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。开关电源的结构简介请参见上图。表3-9 直流开关电源电源使用元器件列表元件类型型号数量功率（W）总功率（W）PLC主机CPU1215C AC/DC/RLY149.34449.344PLC数字量输入模块S7-1200 SM 1221 DI 16x24V DC32.57.5PLC数字量输出模块 S7-1200 SM1222 DQ 16 x RLY38.525.5中间继电器MY2N-GS470.942.3颜色传感器CL1-N3S120很小很小指示灯施耐德XB2B通用型系列40.5042.016电气柜照明灯/166总计126.66W根据上表统计出来的直流元器件总功率：最大为126.66W，考虑到需要留有的冗余部分以及成本的因素，所以选择150W的开关电源。选择的直流开关电源的型号为：明纬 RS-150-24直流开关电源，输出24V直流电(24V直流电是工业控制领域内较为常用的一种直流电压等级)。3.4.7 电动机的选型图3-10 三相异步电动机的结构简介三相异步电动机是感应电动机的一种，是靠同时接入380V三相交流电流（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电动机。三相异步电动机的结构简介请参见上图。表3-10 电机选型说明电机名称电机型号电机功能说明功率（kW）电压（V）电流（A）数量品牌环形输送线CH28-1500-30-S直线传送带的运行1.5AC3803.804VISEGRIPCH28-750-30-S半圆弧传送带的运行0.75AC3801.904VISEGRIP分支输送线CH28-400-30-S分支传送带的运行0.4AC3801.0126VISEGRIP3.4.8 交流接触器的选型图3-11 交流接触器的结构简介交流接触器是利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的一种电器，常运用于主电路和电动机的控制之中。交流接触器的结构简介请参见上图（以9A32A为例）。一般来说，交流接触器的选型标准为：接触器主触头的额定电流应不小于负载电路的额定电流。而在用于电机控制上交流接触器的选型标准为：接触器主触头的额定电流为电机额定电流的1.52.5倍，如果电机是频繁启动、过流、堵转，则应选取最大系数2.5，这是直接启动用，如果是降压启动，接触器的额定系数是不同的。如果电机轻载启动则系数小一点，重载启动则系数大一点。结合电动机的选型小节中的相关技术数据，以及考虑到成本的因素，我们对交流接触器做出下列相应选型：表3-11 交流接触器选型说明代号控制对象控制功能线圈电压（V）型号触点额定电流（A）数量（个）品牌KM1总进电总电路的通断AC220CJX2-6511651正泰3.4.9 变频器的选型变频器需要控制三相异步电动机匀速运行，精度方面并不是很高，且变频器有过载报警，所以三相异步电动机的上端无需加热继电器。电机配置了减速机，所以变频器选择时按照额定功率和额定电流初步选择变频器的额定输出功率为1.5kW（以1.5kW的三相异步电动机为例，0.4kW和0.75kW的三相异步电动机则相应匹配0.4kW和0.75kW的变频器，型号为：台达MS300系列），额定输出电流应大于电机额定电流。图3-12 变频器的主要参数说明3.4.10 主要电路的用电说明和相关电缆的选型表3-12 主要电路用电说明名称功率（kW）用电形式数量计算方式单机电流（A）总电流（A）备注三相异步电动机（环形输送线-直线传送带）1.5AC3804P=1.732*UI*COS3.8015.2COS取0.6三相异步电动机（环形输送线-半圆弧传送带）0.75AC3804P=1.732*UI*COS1.907.6COS取0.6三相异步电动机（分支输送带）0.4AC38026P=1.732*UI*COS1.0126.26COS取0.6直流开关电源输入端150AC2201P=UI*COS0.970.97COS取0.7直流开关电源输出端0.127.DC241P=UI5.295.29实际输出功率为126.66WPLC（主机）14AC2201P=UI*COS0.090.09实际输出功率为49.366W,COS取0.7据上表计算得出，电控柜总电流约为58.52A，由于三相异步电动机启动时会产生的一定启动电流，所以在后续的漏电保护器、小型断路器和线缆的选型中都考虑放有部分的余量。表3-13 主要电路用电说明线路用电形式相序负载电流（A）线径(mm)电缆颜色主电路380VACL152.0310黄L2绿L3红三相异步电动机（环形输送线-直线传送带）380VACU3.801.5黄V绿W红三相异步电动机（环形输送线-半圆弧传送带）380VACU1.91.0黄V绿W红三相异步电动机（分支输送带）380VACU1.011.0黄V绿W红直流开关电源供电电源220VACL0.971.0红N蓝输出电源24VDC24V5.29（分三组）0.5棕0V灰PLC供电电源220VACL0.091.0红N蓝控制信号公共端24VDC24V很小0.5棕0V灰控制信号24VDCI很小0.5紫Q黄3.4.11 漏电保护器和小型断路器的选型图3-13 漏电保护器和小型断路器的结构简介漏电保护器，简称漏电开关，又叫漏电断路器，主要是用来在设备发生漏电故障时以及对有致命危险的人身触电保护，具有过载和短路保护功能，可用来保护线路或电动机的过载和短路，亦可在正常情况下作为线路的不频繁转换启动之用。漏电保护器和小型断路器的结构简介请参见上图。小型断路器，又称微型断路器、空气开关，适用于交流50/60Hz额定电压230/400V，额定电流至63A线路的过载和短路保护之用，也可以在正常情况下作为线路的不频繁操作转换之用。小型断路器主要用于工业、商业、高层和民用住宅等各种场所。结合前面各小节的相关技术数据，以及从节约成本的角度上，我们对小型断路器和漏电保护器做出下列相应选型： 表3-15 漏电保护器和小型断路器的选型说明小型断路器/漏电保护器型号级数分断电流（A）起跳电流（A）、动作时间（s）实际负载电流(A)负载品牌QF1NBE7LE-32 C633P+N63 0.03t=0.158.52 总进电 正泰QF2DZ47-60 C32 3P32 26.26三相异步电动机（分支输送带）正泰 QF3 DZ47-60 C203P20 15.2三相异步电动机（环形输送线-直线传送带）正泰QF4DZ47-60 C163P16 7.6三相异步电动机（环形输送线-半圆弧传送带）正泰QF5DZ47-60 C12P10.097直流开关电源正泰QF6DZ47-60 C12P1 0.09 PLC正泰3.5 电气柜及控制面板排布图图3-14 电气安装板排布图图3-15 控制面板排布图3.6 接口图纸（PLC主机部分）图3-16 PLC主机接口图3.7 PLC（主机）的I&O点分配及其相关定义图3-17 I&O点表（PLC主机部分）第四章 组态与仿真4.1 上位机组态的使用4.1.1 组态软件的相关介绍本课题中使用的上位机组态软件是北京亚控科技发展有限公司研发的组态王kingview6.55系统监控软件。该软件是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王kingview6.55是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（KingHistorian）的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。4.1.2 组态软件与PLC的连接方式组态王kingview6.55与S7- 1200采用TCP（RJ45网口）的连接方式，连接方式如下：1、 点击设备点击新建点击S7-1200点击TCP,然后为设备命名、设置串口等；图4-1 组态-PLC连接图12、 在后面的设备地址分配环节，设置为:192.168.0.1:1（192.168.0.1位PLC CPU的IP地址，1为PLC CPU的插槽号.注：西门子默认的CPU插槽号为0）。图4-2 组态-PLC连接图24.1.3 组态画面图4-3 组态画面1-主界面图4-4 组态画面2-报警界面图4-5 组态画面3-监控界面1图4-6 组态画面4-监控界面24.2 PLC程序的仿真4.2.1 S7-1200仿真软件(S7-PLCSIM)的简介S7-PLCSIM 几乎支持仿真的 S7-1200 和 S7-1200F 的所有指令（系统函数和系统函数块），支持方式与物理 PLC 相同。S7-PLCSIM 将不支持的块视为非运行状态。某些指令受部分支持。对于这些 SFC 和 SFB，S7-PLCSIM 将验证输入参数并返回有效输出，但不一定是带有实际 I/O 的真
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