基于S7-200 PLC和组态王的载人索道控制系统设计

基于PLC和组态王的载人索道控制系统设计PAGE2毕业论文（设计）课题名称：基于PLC和组态王的载人索道控制系统设计学生姓名：学号：指导教师：所在学院：专业名称：

20XX年1月

摘要本设计是基于PLC和组态王的载入索道控制系统的设计，采用西门子S7-200PLC为下位机，组态王组态软件为上位机进行控制。通过实时监控风速，载重，电机温度等，当风速超过报警风速，载重超过报警载重，电机温度超过报警温度，延迟一定的时间（例如10S），进行报警提醒。当风速超过停车风速，载重超过停车载重，电机温度超过停车温度，延迟一定的时间（例如10S），为了安全，进行故障提示并停车，执行电气制动。另外具有急停保护，电机过载保护，运行过头保护等多种保护措施，系统具有极高的安全性和可靠性。采用西门子MM440变频器进行变频控制，缆车开始低速0.5m/s速度运行，运行一定距离，中速5m/s速度运行，然后7m/s速度高速运行。通过分析控制要求，选择了PLC等硬件，设计了电路图，PLC梯形图，使用组态王进行了模拟仿真演示。关键词：载入索道、组态王、梯形图全套设计图纸加V信153893706或扣3346389411

AbstractThisisadesignofcablewayloadingcontrolsystembasedonPLCandKingview,usingSIEMENSS7-200PLCaslowermachine,KingviewconfigurationsoftwareforthePCcontrol.Throughthereal-timemonitoringofwindspeed,load,motortemperature,windspeedwhenthewindspeedexceedsthealarm,alarmloadoverload,themotortemperatureexceedsthealarmtemperature,delaytime(suchas10S),alarmreminder.Whenthewindspeedexceedstheparkingwindspeed,theloadexceedstheparkingload,themotortemperatureexceedstheparkingtemperature,delayacertaintime(forexample,10S),inordertosafety,faultpromptandstop,theimplementationofelectricbraking.Inaddition,thereareavarietyofprotectivemeasures,suchasemergencystopprotection,motoroverloadprotection,runningoverprotectionandsoon.Thesystemhashighsecurityandreliability.UsingSIEMENSMM440frequencyinvertercontrol,lowspeed0.5m/scablecarbegantorun,runacertaindistance,speedandmediumspeed5m/s,7m/shighspeedoperation.Throughtheanalysisofthecontrolrequirements,choosethePLChardwaredesign,circuitdiagram,PLCladderdiagram,thesimulationdemonstratestheuseofkingview.Keywords:LoadCable,Kingview,LadderDiagram.

目录目录 41绪论 52设计要求 63硬件设计 73.1PLC型号的选择和确定 73.2主电和控制电路设计 73.3PLC输入和输出地址分配表 83.4PLC接线图 94程序设计 114.1PLC内部使用地址分配 114.2PLC梯形图 114.3PLC语句表程序 245组态画面的设计 335.1通信建立 335.2组态王变量连接 365.3建立画面 405.4运行 50结束语 56参考文献 57致谢 58

1绪论当下，中国的旅游业市场十分繁荣，著名的旅游景点的载人索道越来越多，载人索道潜在的发展空间和前景不可估量，但是，载人索道作为载人的交通运输工具，人们对其运行时安全性要求极高。采用ＰＬＣ代替传统的继电器来控制载人索道运行，并且采用组态来监控载人索道运行，将大大的提高载人索道的安全性和可靠性中国拥有十分丰富的旅游资源，拥有一百零八处国家重点风景名胜区，名山大川和江河湖海以及近几年流行的滑雪运动，都可以建造安装载人索道，随着国内的经济发展和人们生活生平的提高，旅游成为了人们生活不可缺少的一部分，所以载人索道的发展势头十分兴盛。

2设计要求索道正常情况下的启动、停止，紧急情况下的停止，速度调节，对风速，超载，电机温度过高等情况进行控制。检测风速，超载，电机温度过高进行报警和极高进行停车处理。电机过载，急停等紧急停车处理。运行过限位紧急停车处理。使用组态王实时监控各运行状态，和环境变量。

3硬件设计3.1PLC型号的选择和确定 分析系统，分析和确定系统使用的输入和输出设备，确定输入和输出的种类和总的点数。经过分析和统计，系统共使用了16路数字量输入和10路数字量输出，3路模拟量输入，没有使用模拟量输出。 经过综合分析，可以选择西门子的S7-200PLC中的S7-226，CPU226含有24路数字量输入和16路数字量输出，外加模拟量输入模块，1块EM231，含4路模拟量输入，满足使用要求，若日后需扩展功能，可以随时增加扩展模块。3.2主电和控制电路设计外部3相380V50Hz交流电源经L1，L2，L3，N供设备使用。QF1是整台设备总的断路器。QF2是变频器回路断路器，变频器回路电源。VFD1是西门子的MM440变频器，驱动电机运行。KA1是变频器启动中间继电器，PLC通过控制KA1线圈得电，常开触点闭合，将变频器的端子9和端子5短接，变频器启动。其他的类似，KA2是变频器反转启动中间继电器，闭合后短接变频器的端子9和端子6，启动变频器反转运行。KA3是速度1选择中间继电器，闭合后短接变频器的端子9和端子7，变频器选择低速运行，0.5m/s速度运行。KA4是速度2选择中间继电器，闭合后短接变频器的端子9和端子8，变频器选择中速运行，5m/s速度运行。KA5是速度3选择中间继电器，闭合后短接变频器的端子9和端子16，变频器选择高速运行，7m/s速度运行。FR1是电机热过载保护继电器，起到过载保护电机避免长时间过载运行，烧毁电机。M1是驱动电机。QF3是循环泵2主回路断路器，可以通断循环泵2电机回路电源。图3-1主电路和控制电路图H1是控制电路电源指示灯。QF3是控制电路断路器。YV1是电机制动器，PLC通过控制KA6中间继电器线圈得电，KA6常开触点闭合，电机制动器YV1线圈得电，执行电气抱闸制动。A1是直流开关电源，将220V50Hz交流电转成24V直流电，经QF4供应PLC的输入和输出电路使用。3.3PLC输入和输出地址分配表 PLC的输入和输出变量分配表如表3-1,3-2,3-3所示

表3-1PLC数字量输入分配表名称PLC内部地址外部编号发车按钮I0.0SB1停车按钮I0.1SB2急停I0.2SB3自动手动运行选择开关I0.3SA1正向反向选择I0.4SA2正向过卷开关I0.5SQ1反向过卷开关I0.6SQ2电机过载I0.7FR1手动正转I1.0SA3手动反转I1.1SA4加速点1I1.2SQ3加速点2I1.3SQ4减速点1I1.4SQ5减速点2I1.5SQ6正向停止点I1.6SQ7反向停止点I1.7SQ8表3-2PLC数字量输出分配表名称PLC内部地址外部编号发车继电器Q0.0KA1反向运行继电器Q0.1KA27M/S继电器Q0.2KA35M/S继电器Q0.3KA40.5M/S继电器Q0.4KA5电气制动继电器Q0.5KA6自动运行指示Q0.6HL1手动运行指示Q0.7HL2故障指示Q1.0HL3报警指示Q1.1HL4表3-3PLC模拟量输入分配表名称PLC内部地址外部编号风速AIW0VT1载重AIW2GT1电机温度AIW4TT13.4PLC接线图 输入输出接线图如图3-2所示。图3-3PLC数字量输入和输出接线图

4程序设计4.1PLC内部使用地址分配定义部分PLC内部使用的地址，内部使用地址如表4-1所示。表4-1PLC内部使用地址描述PLC内部地址备注风速报警定时T101预设10S风速停车T102预设10S载重报警定时T103预设10S载重停车定时T104预设10S电机温度报警定时T105预设10S电机温度停车定时T106预设10S风速读取VD0载重读取VD4电机温度读取VD8风速测量范围设定VD20预设25m/s载重测量范围设定VD24预设2000kg电机温度测量范围设定VD28预设200度风速报警速度设定VD100预设12m/s风速停车速度设定VD104预设15m/s载重报警设定VD108预设1000kg载重停车设定VD112预设1500kg电机温度报警设定VD116预设120度电机温度停车设定VD120预设140度4.2PLC梯形图开机初始化设定风速测量范围，预设25m/s设定载重测量范围，预设2000kg设定电机温度测量范围，预设200度开机初始化风速报警速度设定:VD100，预设12m/s风速停车速度设定:VD104.，预设15m/s开机初始化载重报警设定:VD108,预设1000kg载重停车设定:VD112，预设1500kg开机初始化电机温度报警设定:VD116,预设120度电机温度停车设定:VD120，预设140度风速读取:VD0将读取的0到32000的数字转成0到25的风速保存在VD0中载重读取:VD4将读取的0到32000的载重数字转成0到2000的载重保存在VD4中电机温度读取:VD8将读取的0到32000的电机温度数字转成0到200的电机温度保存在VD8中风速报警定时风速高于报警速度，延时10秒启动风速高报警风速停车:T102风速高于停车速度，延时10秒停车载重报警定时载重停车定时电机温度报警定时电机温度停车定时故障指示报警指示:Q1.1自动运行指示:Q0.6手动运行指示:Q0.7发车继电器:Q0.0反向运行继电器:Q0.1低速运行开机低速运行到终点低速运行中速运行开机前行到加速点1到终点减速点1高速运行开机前行到加速点2停止到终点停止电气制动继电器:Q0.54.3PLC语句表程序ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1TITLE=BEGINNetwork1//开机初始化设定风速测量范围，预设25m/s//设定载重测量范围，预设2000kg//设定电机温度测量范围，预设200度LDSM0.1LPSAR=VD20,0.0MOVR25.0,VD20LRDAR=VD20,0.0MOVR2000.0,VD24LPPAR=VD28,0.0MOVR200.0,VD28Network2//开机初始化风速报警速度设定:VD100，预设12m/s//风速停车速度设定:VD104.，预设15m/sLDSM0.1LPSAR=VD100,0.0MOVR25.0,VD100LPPAR=VD104,0.0MOVR2000.0,VD104Network3//开机初始化载重报警设定:VD108,预设1000kg//载重停车设定:VD112，预设1500kgLDSM0.1LPSAR=VD108,0.0MOVR25.0,VD108LPPAR=VD112,0.0MOVR2000.0,VD112Network4//开机初始化电机温度报警设定:VD116,预设120度//电机温度停车设定:VD120，预设140度LDSM0.1LPSAR=VD116,0.0MOVR25.0,VD116LPPAR=VD120,0.0MOVR2000.0,VD120Network5//风速读取:VD0//将读取的0到32000的数字转成0到25的风速保存在VD0中LDSM0.0ITDAIW0,AC0DTRAC0,AC0/R32000.0,AC0MOVRAC0,VD0*RVD20,VD0Network6//载重读取:VD4//将读取的0到32000的载重数字转成0到2000的载重保存在VD4中LDSM0.0ITDAIW2,AC0DTRAC0,AC0/R32000.0,AC0MOVRAC0,VD4*RVD24,VD4Network7//电机温度读取:VD8//将读取的0到32000的电机温度数字转成0到200的电机温度保存在VD8中LDSM0.0ITDAIW4,AC0DTRAC0,AC0/R32000.0,AC0MOVRAC0,VD8*RVD28,VD8Network8//风速报警定时//风速高于报警速度，延时10秒启动风速高报警LDR>=VD0,VD100AR<VD0,VD104TONT101,100Network9//风速停车:T102//风速高于停车速度，延时10秒停车LDR>=VD0,VD104TONT102,100Network10//载重报警定时LDR>=VD4,VD108AR<VD4,VD112TONT103,10Network11//载重停车定时LDR>=VD4,VD112TONT104,10Network12//电机温度报警定时LDR>=VD8,VD116AR<VD8,VD120TONT105,10Network13//电机温度停车定时LDR>=VD8,VD120TONT106,10Network14//故障指示LDT102OT104OT106OI0.2OI0.7OQ1.0ANI0.1=Q1.0Network15//报警指示:Q1.1LDT101OT103OT105OQ1.1ANI0.1=Q1.1Network16//自动运行指示:Q0.6LDI0.0OQ0.6LDNI0.4ANI0.5LDI0.4ANI0.6OLDALDANI0.3ANI0.1ANQ1.0=Q0.6Network17//手动运行指示:Q0.7LDI0.3=Q0.7Network18//发车继电器:Q0.0LDQ0.6LDI1.0OI1.1AQ0.7OLDANQ1.0=Q0.0Network19//反向运行继电器:Q0.1LDI0.4AQ0.6LDI1.1AQ0.7OLDANQ1.0=Q0.1Network20//低速运行//开机低速运行//到终点低速运行LDQ0.0EULDI1.5EUAQ0.0ANI0.4OLDLDI1.2EUAQ0.0AI0.4OLDSQ0.4,1RQ0.2,1RQ0.3,1Network21//中速运行//开机前行到加速点1//到终点减速点1LDI1.2EUAQ0.0ANI0.4LDI1.5EUAQ0.0AI0.4OLDSQ0.3,1RQ0.2,1RQ0.4,1Network22//高速运行//开机前行到加速点2LDI1.3EUAQ0.0ANI0.4LDI1.4EUAQ0.0AI0.4OLDSQ0.2,1RQ0.3,1RQ0.4,1Network23//停止//到终点停止//LDI1.6EUANI0.4AQ0.0LDI1.7EUAI0.4AQ0.0OLDRQ0.0,1Network24//电气制动继电器:Q0.5LDNQ0.0=Q0.5END_ORGANIZATION_BLOCK

5组态画面的设计5.1通信建立在组态王组态里面面，到设备管理里面找到COM2，双击COM2，进行通讯参数设定，波特率等使用预设的，需要跟S7-200PLC设定相一致。图5-1组态王的通信口通信参数设定新建设备连接，从设备中选择PLC，找到西门子，找到S8-200系统，选择PPI图5-2组态王PLC选择设定设备名称，这里使用预设的“新IO设备“图5-3设定设备名称选择通信端口，这里选择COM2，需要跟电脑实际使用端口一致。图5-4选择COM口设定PLC的地址，这里设定为2，需要跟实际PLC的地址相一致。图5-5设定PLC地址设定当设备出现通信故障时，设定恢复策略，尝试恢复间隔和最长恢复时间设定，使用预设图5-6设定恢复策略另外为了产生自动变化的数据，风速，载重，电机温度等使用组态的仿真PLC。故需要定义组态的仿真PLC，到设备配置向导，选择PLC，亚控，仿真PLC，串行。其他的设定跟S7-200PLC设定类似，这选择跟S7-200PLC不同的端口，选择COM1。图5-7亚控仿真PLC5.2组态王变量连接为了建立组态王与PLC的通信和组态王动画，这里建立变量。例如风速，为了数据能够自动变化，选择设备为仿真PLC，假设风速最大为25，最小0，使用组态王的RADOM寄存器，定义变量为RADOM25，意思是从0到25自动随机变化，选择变量类型为short。图5-8风速变量定义载重变量定义类似，为了数据能够自动变化，选择设备为仿真PLC，假设载重最大为2000kg，最小0kg，使用组态王的RADOM寄存器，定义变量为RADOM1000，意思是从0到1000自动随机变化，选择变量类型为short。因为组态王的RADOM最大只能到1000，不能满足我们需要0到2000的变化，故需要另外定义一个内部变量，例如载重2倍，载重2倍=2*载重，实现了载重0-2000的变化。图5-9载重变量定义电机温度变量定义类似，选择设备为仿真PLC，假设电机温度最高为200度最小为0度，使用组态王的RADOM寄存器，定义变量为RADOM200，意思是从0到200自动随机变化，选择变量类型为short图5-10电机温度变量定义定义完成后的变量如下图图5-11变量汇总5.3建立画面根据工艺和控制要求建立主画面，建立索道模型，风速显示仪表，定义风速显示仪表的量程和正常区域，报警区域，停机区域。风速正常范围为0到12，报警为12到15，停机区域为15到25。同样的建立载重显示仪表，正常区域为0到1000kg，报警区域为1000到1500kg，停机为1500到2000kg。同样的建立电机温度显示仪表，正常区域为0到120度，报警区域为120度到140度，停机为140度到200度。建立风速，载重，电机温度数值显示，启动按钮，停止按钮，急停开关，手动自动方式选择开关，正方向选择开关，运行指示灯，故障指示灯，报警指示灯。发车继电器指示灯，反向运行继电器指示灯，电器制动继电器指示灯0.5m/s速度指示灯，5m/s速度指示灯，7m/s速度指示灯。画面切换按钮等；连接变量，组态动画属性，做出的主画面如图5-12图5-12主画面主画面空白处，点鼠标右键，属性，组态画面语言，存在时，编写命令语言，详细命令语言见附录。更改刷新时间，更改为100毫米。图5-10主画面命令语言详细的命令见下：\\本站点\载重2倍=\\本站点\载重*2;if((\\本站点\发车按钮==1)&&(\\本站点\停车按钮==0)&&(\\本站点\急停==0)&&(\\本站点\电机过载==0)&&(\\本站点\自动手动运行选择开关==0)){\\本站点\发车继电器=1;}if(\\本站点\发车继电器==1){if(\\本站点\正向反向选择==0){\\本站点\反向运行继电器=0;}if(\\本站点\正向反向选择==1){\\本站点\反向运行继电器=1;}if((\\本站点\正向反向选择==0)&&(\\本站点\水平移动<=\\本站点\最右限位)){\\本站点\移动相对位置=\\本站点\移动相对位置+1;if(\\本站点\移动相对位置<=10){\\本站点\继电器7MS=0;\\本站点\继电器5MS=0;\\本站点\继电器0_5MS=1;\\本站点\水平移动=\\本站点\水平移动+0.5;}if((\\本站点\移动相对位置<=30)&&(\\本站点\移动相对位置>10)){\\本站点\水平移动=\\本站点\水平移动+5;\\本站点\继电器7MS=0;\\本站点\继电器5MS=1;\\本站点\继电器0_5MS=0;}if(\\本站点\移动相对位置>30){\\本站点\水平移动=\\本站点\水平移动+7;\\本站点\继电器7MS=1;\\本站点\继电器5MS=0;\\本站点\继电器0_5MS=0;}}if((\\本站点\正向反向选择==1)&&(\\本站点\水平移动>\\本站点\最左限位)){\\本站点\移动相对位置=\\本站点\移动相对位置+1;if(\\本站点\移动相对位置<=10){\\本站点\水平移动=\\本站点\水平移动-0.5;\\本站点\继电器7MS=0;\\本站点\继电器5MS=0;\\本站点\继电器0_5MS=1;}if((\\本站点\移动相对位置<=30)&&(\\本站点\移动相对位置>10)){\\本站点\水平移动=\\本站点\水平移动-5;\\本站点\继电器7MS=0;\\本站点\继电器5MS=1;\\本站点\继电器0_5MS=0;}if(\\本站点\移动相对位置>30){\\本站点\水平移动=\\本站点\水平移动-7;\\本站点\继电器7MS=1;\\本站点\继电器5MS=0;\\本站点\继电器0_5MS=0;}}if(\\本站点\水平移动>=\\本站点\最右限位){\\本站点\水平移动=\\本站点\最右限位;if(\\本站点\正向反向选择==0){\\本站点\继电器7MS=0;\\本站点\继电器5MS=0;\\本站点\继电器0_5MS=0;\\本站点\发车继电器=0;\\本站点\发车按钮=0;\\本站点\停车按钮=1;}}if(\\本站点\水平移动<=\\本站点\最左限位){\\本站点\水平移动=\\本站点\最左限位;if(\\本站点\正向反向选择==1){\\本站点\发车继电器=0;\\本站点\发车按钮=0;\\本站点\停车按钮=1;\\本站点\继电器7MS=0;\\本站点\继电器5MS=0;\\本站点\继电器0_5MS=0;}}\\本站点\电气制动继电器=0;}else{\\本站点\反向运行继电器=0;\\本站点\移动相对位置=0;\\本站点\电气制动继电器=1;}if((\\本站点\急停==1)||(\\本站点\电机过载==1)||(\\本站点\风速高停机==1)||(\\本站点\温度高停机==1)||(\\本站点\载重停机==1)){\\本站点\故障指示=1;\\本站点\发车继电器=0;\\本站点\反向运行继电器=0;\\本站点\继电器7MS=0;\\本站点\继电器5MS=0;\\本站点\继电器0_5MS=0;\\本站点\发车按钮=0;\\本站点\停车按钮=1;}if((\\本站点\风速高报警==1)||(\\本站点\温度高报警==1)||(\\本站点\载重报警==1)){\\本站点\报警指示=1;}else{\\本站点\报警指示=0;}if((\\本站点\风速>=\\本站点\风速报警速度设定)&&(\\本站点\风速<\\本站点\风速停车速度设定)){\\本站点\定时1=\\本站点\定时1+1;if(\\本站点\定时1>=10)\\本站点\风速高报警=1;}else{\\本站点\定时1=0;\\本站点\风速高报警=0;}if(\\本站点\风速>=\\本站点\风速停车速度设定){\\本站点\定时2=\\本站点\定时2+1;if(\\本站点\定时2>=10)\\本站点\风速高停机=1;}else{\\本站点\定时2=0;}if((\\本站点\载重>=\\本站点\载重报警设定)&&(\\本站点\载重<\\本站点\载重停车设定)){\\本站点\定时3=\\本站点\定时3+1;if(\\本站点\定时3>=10)\\本站点\载重报警=1;}else{\\本站点\定时3=0;\\本站点\载重报警=0;}if(\\本站点\载重>=\\本站点\载重停车设定){\\本站点\定时4=\\本站点\定时4+1;if(\\本站点\定时4>=10)\\本站点\载重停机=1;}else{\\本站点\定时4=0;}if((\\本站点\电机温度>=\\本站点\电机温度报警设定)&&(\\本站点\电机温度<\\本站点\电机温度停车设定)){\\本站点\定时5=\\本站点\定时5+1;if(\\本站点\定时5>=10)\\本站点\温度高报警=1;}else{\\本站点\定时5=0;\\本站点\温度高报警=0;}if(\\本站点\电机温度>=\\本站点\电机温度停车设定){\\本站点\定时6=\\本站点\定时6+1;if(\\本站点\定时6>=10)\\本站点\温度高停机=1;}else{\\本站点\定时6=0;}建立参数设定画面，用于各参数设定，是系统更具灵活性。图5-13参数设定建立实时曲线画面图5-14实时曲线画面建立历史曲线画面图5-15历史曲线画面建立报警画面，显示实时和历史报警图5-16报警画面建立报表画面，显示实时和历史报表，点报表查询按钮可以查询历史报表图5-17报表画面5.4运行到组态