工业混合搅拌系统PLC控制 (一)

课程设计报告书

题目:工业混合搅拌限制及上位计算机监控设计

系名:信息工程系

专业班级:

姓名:

学号:

指导老师:乔志刚

2016年］月14B

课程设计任务书

一.初始条件

学生姓名：黄泽兵专业班级：自动化1131

指导老师：乔志刚工作单位：信息工程系

题目：工业混合搅拌限制及上位计算机监控设计

1.给定工业混合搅拌系统的工艺过程和工作模式；

2.给出用于系统调试用的S7-3OOPLC、计算机及混合搅拌器模型：

3.给出PLC系统的编程软件。

4,给出上位机监控组态软件一组态王V6.53。

二.要求完成的主要任务

㈠任务一:工业混合搅拌的PLC限制系统设计

lo限制要求：

①按下启动按钮，自动进A料-A料料位达到（由中液位传感器S2（常开触点）检测）一自动停止A料,

同时自动进B料一总料位达到（由高液位传感器S3（常开触点）检测）一停止进B料一定时搅拌5S-排料

一排料到搅拌容端最低液位时［由低液位传感器S1（常闭触点）检测），延时3s将剩余混合液料排空一停

止排料一自动进A料，完成一个周期的工作，混合过程如此自动循环下去。

②按下停止按钮，混合工序自动停止。

2。程序设计要求：

①用线性化编程的方法来实现上述限制要求.

②用结构化编程方法，用最简约、高效的程序结构实现上述限制要求。

③上述两种程序设计方法都要求运用符号地址.

㈡任务二：工业混合搅拌的上位计算机监控系统设计

在计算机监控界面上设计如卜.的动态界面，要求达到：

⑴设计起动和停止按钮或热键，并能实际操作运用；

⑵设计液体储罐的液位动态改变的监控界面：

⑶设计管道液体流淌的动态界面；

（4）设计搅拌器搅拌动画界面：

⑸对液体储罐的液位能以实时数据的形式显示在计算机屏幕上.

书目

弓I言.............................................................3

一、课程设计项目名称.............................................4

二、课程设计技术术要求...........................................4

2O1项目设计要求.............................................4

三、项目设计方案论证（电路设计、PLC硬件组态、PLC编程元件的地址安

排、编写限制程序、上位计算机机监控设计等）........................4

3cl硬件设计..................................................5

3.1O1电路设计...............................................5

3.1O2PLC硬件组态..........................................5

3.2软件设计（编写限制程序）....................................6

3.2.1PLC编程元件的地址安排.................................6

3.2O2线性化程序............................................8

3.2.3结构化编程............................................10

3o3上位计算机监控设计一一组态

王...............................14

3.31新建工程文

件...........................................14

3o3.2对工业搅拌系统进行画面设

计...............................15

引言

可编程限制器是电气限制技术中的关键技术。《可编程限制器》为“自动化和电气工程及其自动化”专

业的,门重要专业课。通过本课程的学习，使学生驾驭工厂电气限制设备技术和可编程限制器的运用、分

析和设计自动生产过程中的限制电路，驾驭其运用方法。

课程设计以培育工程应用实力为主，在独立完成设计任务的同时，还要进行诸方面实力的培育和提高，为毕

业设计打下良好的基础。这些实力包括：

■独立工作实力：

■综合运用所学过的基础学问和专业学问,提高解决工程应用问题的实力；

■运用各种现代化手段，获得相关资料的实力；

■调试程序的实力；

■工程绘图的实力；

■编写技术资料的实力；

■创新实力。

PLC课程设计的主要目的，是通过对某个简洁的自动化生产设备、某条简洁的自动化生产线、某些简洁的

工艺过程的调查探讨，使学生明确生产工艺对电气限制提出的各项要求.依据这些要求，进行PLC限制系统的

原理设计、硬件配置及软件编程设计。通过不断地调试和完善程序来满意生产工艺的要求.

本课程设计供应了设计的备选课题。通过课程设计，使学生进一步熟识PLC限制系统的应用，并培育学生解

决实际问题的实力，驾驭系统设计的思路及方法.

此次设计的工业混合搅拌系统用两种方法实现，•种线性化方法，另•种是结构化的方法，设计的主要

过程及内容如下：按下启动按钮，自动进A料一A料料位达到一自动停止A料，同时自动进B料一总料位达

到一停止进B料一定时搅拌5s一排料一排料到搅拌容器最低液位时，延时3S将剩余混合液料排空一停止排

料一自动进A料，完成一个周期的工作，混合过程如此自动循环下去。若按下停止按钮，混合工序自动停

止。并且对以上设计还有扩展，即希望能达到可以随时停止工序，再按下启动按钮会接着停止前未完成的任

务接着进行卜.去。

-、课程设计项目名称

工业混合搅拌限制及上位计算机监控设计

二、项目设计目的及技术要求

2o1项目设计要求

⑴限制要求：

①按下启动按钮，自动进A料一A料料位达到（由中液位传感器S2（常开触点）检测）一自动停止A料，同时

自动进B料一总料位达到（由高液位传感器S3（常开触点）检测）一停止进B料一定时搅拌5S一排料一排料

到搅拌容器最低液位时（由低液位传感器S1（常闭触点）检测），延时3s将剩余混合液料排空一停止排料

一自动进A料，完成一个周期的工作，混合过程如此自动循坏卜去.

②按下停止按钮，混合工序自动停止.

⑵程序设计要求：

①用线性化编程的方法来实现上述限制要求。

②用结构化编程方法，用最简约、高效的程序结构实现上述限制要求。

③上述两种程序设计方法都要求运用符号地址。

三、项目设计方案论证（电路设计、PLC硬件组态、PLC编程

元件的地址安排、编写限制程序'程序调试说明等）

项目设计为工业混合搅拌系统，要将两种流质物料（简称A、B）按肯定比例混合，搅拌匀称后送出，混

合的比例及搅拌时间完全由操作者限制（即：手动限制），系统的示意图如下图所示。

搅拌器

图1.1工业混合搅拌系统示意图

由系统的示意图可看出系统的限制由四部分组成：成分A的进料限制、成分B的进料限制、混合料的搅

拌限制及对搅拌后混合料的排料限制.

项目设计主要包括硬件设计和软件设计，硬件设计主要包括PLC外部接线、PLC硬件组态，硬件组态是

将试验台上的PLC各模块安装依次将其在STEP7软件中在机架上安装达到在软件中实现PLC的硬件组态。

3o1硬件设计

3.1.1电路设计

此处的电路设计主要是关于PLC的输入/输出接线图。依据设计要求接线图如下:

3.1o2PLC硬件组态

两种编程方法的硬件组态是相同的，因而如卜图所示为PLC的硬件组念图:

1PS3075A6ES7307-1EA00-0AA0

21CPU315-2DP6ES7315-2AG10-0AB0V2.02

12IFDP204?*

3

4IFDI16xDC24V6ES7321-1BH02-0AA00...1

5IFD016xDC24V/0.5A6ES7322-1BH01-0AA04...5

6

7

8

预设地址安排表:

I/O量编号地址说明功能

110o0按钮启动

2I0o1按钮停止

数字输入量

310.2低液位传感器液位检测

10o3中液位传感器液位检测

4

高液位传感器液位检测

510.4

6Q4o1电磁阀进A料

7Q4.2电磁阀进B料

数字输出量

8Q4o3搅拌机混合料搅拌

9Q4o4电磁阀卸料

3.2软件设计（编写限制程序）

软件设计是用运用两种方法设计的，-种是线性化程序设计，另•种是结构化程序设计。线性化程序设

计主要是依据程序设计要求一步步完成，一次循环结束接着自劭起先下一次循环，当按下停止按钮工序停

止，再一次按下启动按钮的时候工序接着停止前未完成的部分接着进行。而结构化编程主要是将程序分

块，并且在主程序0B1中调用这些模块完成程序设计要求，结构化程序主要包括以下部分：主程序OBI、FC1

为配料A和配料B的限制程序、FC2为搅拌限制程序、FC3为出料限制程序。

3.2.1PLC编程元件的地址安排

在进行编程之前须要对输入/输出点进行地址安排，然后对其他编程元件也进行地址安排，如位存储器

M,定时器T,计数器C等。编程中要运用符号地址,所以在OB1中要编辑符号表（包括输入继电器、输出继

电器、定时器及位存储器（或叫协助继电器），在FC1中要编辑变量声明表。

下面表3.13是对线性化程序和结构化程序进行的地址安排及符号表的编辑，在结构化编程中还须要

在FC1、FC2、FC3中编辑变量声明表如下图所示:

表3.13

状态行号地址

1任液位I0.2BOOL

2中液位I0.3BOOL

3高液位I0.4BOOL

4搅拌Q4.3BOOL

5起始标志位M0.0BOOL

6结束标志位M0.1BOOL

7朗I0.0BOOL

8停止I0.1BOOL

9进渊Q4.1BOOL

10进B料Q4.2BOOL

11排料1Q4.4BOOL

表3.13-3FC1变量声明表

内容：'环境\接口\1”

-◎接口名称效据类型1注*

1-O-gJJ01而1Bool

曰INI工IN2Bool

IN2wIN3Bool

IN3

0IN4Bool

t=J■TLMIM/Q1

wIN5Bool

C=JJLNQ

句IN60IN6Bool

,CTIN7wIN7Bool

0IN80IN8Bool

,OUT口

O-IN..OUT

何TEMP▼

___________________________内容：‘环境,接口\our______________________________________

E◎接口名称数据类型I注程

EQ-IN日OUTlBool

i-0喇3口

曰OUTl

Q-IN-OUT

甘TEMP

R画

^3.13—4FC2变量声明表

内容：‘环境'接口UN'

T◎接口名称数据类型注释

E1口瞰.0iniBool

曰1日

IN1IU2Bool

曰IN2I

wIH3Bool

053皿IU4Bool

12)1N4

1115Timer

Tl)JTLMNUR便

回IN6BIU6S5Time

回IN7・5IH7Timer

日IN8IH8S5Time

Q-OUT.口

Q-INOUT

超TEMP

内容：’环境\接口\our

0。接口名称数据类型注摩

SQ-IN0UT1Bool

EO-IM00UT2Bool

宿0UT1口

00UT2

OIN.OUT

.TEMP

|±Q-RETURN

表3。13-5FC3变量声明表

内容：'环境\接口\IN'

-◎接口人名称数据类型|注释

三口"03旧INIBool

gIN1IN2Bool

目IN2目IN3Bool

0IN3

日IN4Bool

0IN4

国IN5Timer

T3IN5

0IN6旧IN6S5Time

gIN7日IN7Bool

EQ-0UTO

Q-IN_OUTIN7/Sool

琦TEMP

1+仆RETURNv

内容：‘环境,接口\OUT'

E◎接口名称敦据类型|注择

®a-INOUT1Bool

-oQQQ国OUT2Bool

00UT1O1OUT3Bool

旧OUT2

a

日OUT3

O-IN_胆UT2/Bool

寻TEMP

：+lO-RETURN

3o2.2线性化程序

线性化编程实现设计内容的程序以及其注释如下所示：0B1

程序段？1:启动标志位

通过“启动”，“停止”按钮来控制

〃起始标志

M10.0位，

TH—(s)―I

“启动“

TH

程序段？2：标题:

”起始标志

M10.1位.

T-―(动一

.停止.

TH

实现通过“启动”“停止”按钮来限制项目的运行。

程序段？2：进雨

'起始标志

位"Ml.O“进胖r

-I―Tsi

通过位寄存器M,存储启动开关上跳沿脉冲状态，来置位A料阀门，下跳沿脉冲，关闭A料阀门。

程序段?4:关闭进而，进B科

"起始标志

位”任渊"中液位

-II-------1I--------1I-------(?)(R)―I

'进瞬r

(sj_I

当A料进去罐内中液位时，停止A料进入，并起先进B料。

程序段？5：达到高液位，停止进B料，进行搅拌

"起始标志

位"，进B料”"高液位〃Ml.2〃进瞬T

TI-------1I-------1I-------(P)(R)~I

“搅拌”

当达到高液位传感器检测到高液位，停止进B料同时搅拌。

程序段?6：搅拌5s延时

〃起始标志

位’"搅拌’T1

—II---------1I-------------------(SD)—|

S5T#5S

程序段?7：5s结束，开始卸料

”起始标志

位"T1Ml.3"搅拌"

―II--------1I-------(P)~~~(J

“卸料“

~~(si

程序段?8：开始卸料

"起始标志"结束标志

仓"

"卸料""低液位"Ml.4位’

—IHTI-T—-(P)-------(s)~|

程序段？10：3S到，卸料结束进行下一次循环

对进A料置1,卸料复位，以便起先下一个循环。

3.2。3结构化编程

结构化编程实现设计内容的程序以及其注释如下所示:

结构化总程序0B1,在0B1里面调用程1,FC2,FC3o

程序段？1：起始标志位

注释:

程序段？2：标题:

FC1

PMFMA

”起始标志

位--INI0UT1-谗浴“

"低液位"-IN2

"中液位“-IN3

"高液位“-IN4

-结束标志

位"-IN5

"低液位"-IN6

“中液位"-IN7

"高液位--IN8

程序段？3：进B料

汪梓:

“起始标志"结束标志

位“"氐液位.'中液位""高液位"位""进B料"

―II----------1/1------------1I-----------1/1-----------1/1-----------0_I

程序段?4:标题:

FC2

CEXMMCP1fMJHU

〃起始标志

位"-INI0UT1搅拌.

1氐液位“-IN2”结束标志

OUT2-位〃

'中液位"-IN3

"高液位"-IN4

T1-IN5

S5T#5S-IN6

T2-IN7

S5T#5S-IN8

—

程底段羽：搅拌

.起始标志"结束标志

位，位.‘搅拌"

TRi_I

"排料"

T)_I

程序段？6:标题:

FC3

HCIMCFIMMAV

〃排料"-INI0UT1r进的

"低液位"-IN2OUT2-"排料〃

“中液位"-IN3“结束标志

OUT3一位”

"高液位"-IN4

T3-IN5

S5T#3S-IN6

T3-IN7

FC1程序

海：标题：

注释：

#INI#IN2#IN3#IN4#IN5#OUT1

||I____________IA____________I/II/I____________{}_____I

111l/ll/ll/l\J1

#IN6#IN7#IN8

_____IA____________IA____________I/I______

l/ll/ll/l

FC2程序

颜翻：标题:

FC3程序

道舜翻：标题:

#IN1#IN2#IN3#IN4#IN5

TI---------1/4VI----------------(SDl

#IN6

程序段？2：标题:

3.3上位计算机监控设计一一组态王

3o3.1新建工程

a

□w

・0•49.S»>e

Z53*E手IWwaxg

■名王631手工2nMo

・a«as«-w«m*

2

・a

I

3

3.3O2对工业搅拌系统进行画面设计

内

定义数据词典内

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303.4创建动画连接

在创建动画连接的时候,须要写些简洁的函数。

热键定义

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局桢卡

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物网络玷点

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热键命令语言

3。3o5组态王及外部PLC硬件通讯连接

组态王的寄存器地址及PLC硬件地址需对应A—Q寄存器，E—I寄存器，M-M寄存器.

设骨配置向导一生产厂家、设备名称、通讯方式

设备酉匕置向导将辅助您完成设备的安装

ES7-200系列

0S7-200系列CDP)

SS7-200系列(USB)

白S7-300jMPD

MPKCP5611)

k-MPI(USB)

LMFI(COM)

SST-300(ST)

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SS7-300/400(TCP)

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生产厂家：西门子

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高级查找通信描述：MPKCP5611)

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设备配置向导——设荡地址设置指南

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