基于西門子PLC的運輸帶控制系統方案

1、畢 業(yè) 論 文 題目 基于西門子PLC的運輸帶控制系統姓 名 文巖 學 號 0903110124 系（院） 電子電氣工程學院 班 級P09電氣1班指導教師 樊曉克 職 稱 副教授 2012年 5 月 1 日23 / 24目錄摘要2Abstract3第一章引言41.1運輸帶在生產中的應用41.2 PLC控制與發(fā)展41.3控制系統人機界面作用與發(fā)展5第二章系統設計82.1系統的硬件設計82.1.1設計方案82.1.2控制電路設計92.1.3主電路設計92.2 系統軟件設計102.2.1控制要求102.2.2控制功能的實現112.2.3手動/自動程序梯形圖11第三章觸摸屏畫面組態(tài)12第四章系統調試與

2、運行操作144.1調試過程144.2運行操作14結束語15參考文獻16致17附錄18摘 要工業(yè)自動化是機器設設備或生產過程在不需要人工直接干預的情況下,按預期的目標實現測量、操縱等信息處理和過程控制的統稱。自動化技術就是探索和研究實現自動化過程的方法和技術。它是涉與機械、微電子、計算機等技術領域的一門綜合性技術。工業(yè)革命是自動化技術的助產士。正是由于工業(yè)革命的需要，自動化技術才沖破了卵殼，得到了蓬勃發(fā)展。同時自動化技術也促進了工業(yè)的進步，如今自動化技術已經被廣泛的應用于機械制造、電力、建筑、交通運輸、信息技術等領域，成為提高勞動生產率的主要手段。結合當今社會形式，我設計了一種基于西門子PLC的

3、觸摸屏運輸帶控制系統。本設計能滿足簡單的傳送帶控制，操作簡便，簡單易懂，界面友好?？梢詫崿F手動啟停，自動啟停，并有報警系統。關鍵詞:自動控制、傳送帶、PLCAbstractIndustrial automation is a machine equipment or manufacturing process do not need artificial direct intervention in the case, according to the expected goals measurement, control, information processing and process

4、 control collectively. Automation technology is to explore and research process automation of the methods and technology. It is related to the mechanical, microelectronics and computer technology in the field of a comprehensive technology. The industrial revolution is the automation technology of th

5、e midwife. It is because of the needs of the industrial revolution, automation technology just broke through the egg shell, obtained the vigorous development. At the same time automation technology also promoted the progress of industry, now automation technology has been widely used in mechanical m

6、anufacturing, power, construction, transportation, information technology and other fields, and become the main means to improve labor productivity. On the social form, I design based on Siemens PLC touch screen with transportation control system. This design can satisfy simple conveyor belt control

7、, simple operation, easy to understand and friendly interface. Can achieve manually rev. Stop, stop, and automatic and alarm system. Keywords: automatic control, the conveyor belt, PLC第一章 引言1.1運輸帶在生產中的應用運輸帶輸送是基于PLC的自動控制系統，它在水泥、煤炭、冶金、化工、飼料、食品等行業(yè)有很廣泛的應用。具有功能全面，靈活性強，性價比高等特點，受到連續(xù)配料系統集成商和用戶的歡迎。該系統集現代物流技術

8、、倉儲技術、自動化技術于一體，是CIMS中的重要環(huán)節(jié)，在國外已經得到較廣泛的應用，該技術也正在逐漸地應用于我國許多行業(yè)中。 加盟WTO后，我國商品分銷、配送服務市場將逐步擴大開放的領域和圍。而物流是企業(yè)發(fā)展的關鍵問題，物流會影響企業(yè)總體的生存和發(fā)展。在2000年物流成本占國國民經濟生產總值（GDP）的16.7%，而美國僅為10%以下。尤其是企業(yè)的物流設備水平與發(fā)達國家之間存在著巨大的差距，主要表現為，運輸效率低，物流過程浪費驚人。我們知道，差距就是潛力和發(fā)展空間，因此，提高物流設備化水平，已成為當務之急。自動配料車是物流體系中運輸分配的重要組成部分，它是能自動地存儲和取出物料的系統。1.2 P

9、LC控制與發(fā)展PLC是一種以微處理器為基礎的通用工業(yè)自動控制裝置，它綜合了現代計算機技術、自動控制技術和通訊技術，具有體積小、功能強、程序設計簡單、維護方便、可靠性高等優(yōu)點，特別適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用，被稱為現代工業(yè)自動化的支柱之一。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種采用微型計算機技術的工業(yè)控制裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程

10、序控制器簡稱PLC,PLC自1966年美國數據設備公司（DEC）研制出現，現行美國，日本，德國的可編程序控制器質量優(yōu)良，功能強大。起源：1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國數字設備公司研制出了第一臺可編程控制器 PDP14 ，在美國通用汽車公司的生產線上試用成功，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認的第一臺PLC。 發(fā)展：20世紀70年代初出現了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數據傳送與處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。此時的PLC為微機技術和繼

11、電器常規(guī)控制概念相結合的產物。個人計算機發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。 20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、PID功能與極高的性價比奠定了它在現代工業(yè)中的地位。 20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。世界上生產可編程控制器的國家日益增多，產量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。 20世紀80年代至90年代中期，是

12、PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統治地位的DCS系統。 20世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。1.3控制系統人機界面作用與發(fā)展人機界面裝置是操作人員與PLC之間雙向溝通的橋梁，很多工業(yè)被控對象要求控制系統具有很強的人機界面功能，用來實現操作人員與計算機控制系統

13、之間的對話和相互作用。人機界面裝置用來顯示PLC的I/O狀態(tài)和各種系統信息，接收操作人員發(fā)出的各種命令和設置的參數，并將它們傳送到PLC。人機界面裝置一般安裝在控制屏上，必須能夠適應惡劣的現場環(huán)境，其可靠性應與PLC的可靠性一樣。 過去用按鈕、開關和指示燈等作人機界面裝置，它們提供的信息量少，而且操作困難，需要熟練的操作人員來操作。如果用七段數字顯示器來顯示數字，用撥碼開關來輸入參數，占用的PLC的I/O點數多，硬件成本高，有時還需要自制印制電路板。在環(huán)境條件較好的控制室，可以用計算機作人機界面裝置。早期的工業(yè)控制計算機用CRT顯示器和薄膜鍵盤作工業(yè)現場的人機界面，它們體積大，安裝困難，對現場

14、環(huán)境的適應能力差?，F在基本上都使用基于液晶顯示器(LCD)的操作員面板和觸摸屏。人機界面(Human Machine Interface)又稱人機接口，簡稱為HMI。從廣義上說，HMI泛指計算機（包括PLC）與操作人員交換信息的設備。在控制領域，HMI一般特指用于操作人員與控制系統之間進行對話和相互作用的專用設備。西門子公司的手冊將人機界面裝置統稱為HMI設備，本書一般將它們簡稱為HMI設備。 人機界面是按工業(yè)現場環(huán)境應用來設計的，正面的防護等級為IP65，背面的防護等級為IP20，堅固耐用，其穩(wěn)定性和可靠性與PLC相當，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境中長時間連續(xù)運行，因此人機界面是PLC的最佳搭檔。

15、人機界面用于承擔下列任務： 過程可視化：在人機界面上動態(tài)顯示過程數據（即PLC采集的現場數據）。 操作員對過程的控制：操作員通過圖形界面來控制過程。例如，操作員可以用 觸摸屏畫面上的輸入域來修改控制系統的參數，或者用畫面上的按鈕來起動電 動機。 顯示報警：過程的臨界狀態(tài)會自動觸發(fā)報警，例如當變量超出設定值時。 記錄（歸檔）功能：順序記錄過程值和報警信息，用戶可以檢索以前的生產數據。 輸出過程值和報警記錄：例如可以在某一輪班結束時打印輸出生產報表。 過程和設備的參數管理：將過程和設備的參數存儲在配方中，可以一次性將這些參數從人機界面下載到PLC，以便改變產品的品種。 在使用人機界面時，需要解決畫

16、面設計和與PLC通信的問題。人機界面生產廠家用組態(tài)軟件很好地解決了這兩個問題。組態(tài)軟件使用方便、易學易用。使用組態(tài)軟件可以很容易地生成人機界面的畫面，還可以實現某些動畫功能。人機界面用文字或圖形動態(tài)地顯示PLC中開關量的狀態(tài)和數字量的數值。通過各種輸入方式，將操作人員的開關量命令和數字量設定值傳送到PLC。各種品牌的人機界面一般都可以和各主要生產廠家的PLC通信。用戶不用編寫PLC和人機界面的通信程序，只需要在PLC的編程軟件和人機界面的組態(tài)軟件中對通信參數進行簡單的設置，就可以實現人機界面與PLC的通信。第二章 系統設計2.1系統的硬件設計2.1.1設計方案本設計是用西門子S7-200PLC

17、編寫的控制程序,觸摸屏采用的是TP277 6。圖1（三條運輸帶分布圖）圖1中的三條運輸帶順序相連，三條運輸帶系統有兩個運行狀態(tài)：手動狀態(tài)（I0.0為0）和自動狀態(tài)（I0.0為1）。（1）手動狀態(tài)系統進入手動狀態(tài)，觸摸屏進入手動畫面，可單獨啟動和停止某一運輸帶。（2）自動狀態(tài)系統進入自動狀態(tài)，觸摸屏進入自動畫面，為了避免運送的物料在1號和2號運輸帶上堆積，起動時應先起動下面的運輸帶，再起動上面的運輸帶。按下起動按鈕后，1號運輸帶開始運行，延時5s后2號運輸帶自動起動，再過5s后3號運輸帶自動起動。停機時為了避免物料的堆積，并盡量將皮帶上的余料清理干凈，使下一次可以輕載起動，停機的順序與起動的順序

18、應相反。即按了停止按鈕后，先停3號運輸帶，5s后停2號運輸帶，再過5 s停1號運輸帶。操作人員在順序起動3條運輸帶的過程中如果發(fā)現異常情況，可能需要立即停車。按下停止按鈕后，將已起動的運輸帶停車，仍采用后起動的運輸帶先停車的原則。（3）報警功能，在任意狀態(tài)，1號運輸帶啟動以后，按下I0.7，系統顯示報警信息：1號運輸帶故障；按下確認按鈕，報警信息消失。若故障消失（I0.7）為0，報警信息不再顯示；若故障未消失（I0.7為1），過5秒報警信息又出現。2.1.2控制電路設計本設計采用s7-200CPU，輸入端I0.0高、低電平控制手動、自動控制切換。I0.7是警報觸發(fā)端。輸出端Q0.0、Q0.1、

19、Q0.2分別控制中間繼電器KA1、KA2、KA3，進而控制三條運輸帶的啟停，詳見附件（運輸帶控制資源分配表）。圖2（CPU接線圖）2.1.3主電路設計KM1、KM2、KM3分別由S7-200CPU的輸出端Q0.0、Q0.1、Q0.2控制，它們分別控制著三條傳送帶電機的啟停。QS是急停按鈕，FU1、FU2、FU3為熔斷器，FR1、FR2、FR3是熱過載保護器。圖3（主線路接線圖）2.2 系統軟件設計2.2.1控制要求三條運輸帶系統有兩個運行狀態(tài)：手動狀態(tài)（I0.0為0）和自動狀態(tài)（I0.0為1）。（1）手動狀態(tài)系統進入手動狀態(tài)，觸摸屏進入手動畫面，可單獨啟動和停止某一運輸帶。（2）自動狀態(tài)系統進

20、入自動狀態(tài)，觸摸屏進入自動畫面，點擊啟動按鈕，1號運輸帶啟動，過5秒2號運輸帶啟動，過5秒3號運輸帶啟動；點擊停止按鈕，3號運輸帶立即停止，過5秒2號運輸帶停止，過5秒1號運輸帶停止。（3）報警功能在任意狀態(tài)，1號運輸帶啟動以后，按下I0.7，系統顯示報警信息：1號運輸帶故障；按下確認按鈕，報警信息消失。若故障消失（I0.7）為0，報警信息不再顯示；若故障未消失（I0.7為1），過5秒報警信息又出現。2.2.2控制功能的實現本設計中因為控制功能比較簡單,所以采用基本指令組合實現其控制功能。各部分功能實現如下：CPU上電首先復位,通過I0.0控制手動與自動的切換。（1）手動程序:按下1號帶手動啟

21、動按鈕（M0.0置1）,Q0.0接通,由Q0.0控制的KM1線圈得電，常開觸點閉合，1號傳送帶電機運轉，按下1號帶手動停止按鈕(M0.0復位)，KM1失電，常開觸點斷開，1號傳送帶電機停止。2、3號傳送帶同理。（2）自動程序：按下自動啟動按鈕(M0.3置1)，Q0.0接通，由Q0.0控制的KM1線圈得電，常開觸點閉合，一號傳送帶電機運轉，同時定時器T40開始計時，5S后Q0.1（2號傳送帶電機）接通，再過5S后Q0.2（3號傳送帶電機）接通；按下停止按鈕（M0.0復位），Q0.2斷開，由Q0.2控制的KM3線圈失電，觸點斷開，3號傳送帶電機停止，同時定時器T41開始計時，5S后Q0.1（2號傳

22、送帶電機）斷開，再過5S后Q0.0（1號傳送帶電機）斷開。（3）報警觸發(fā)：當滿足Q0.0接通（1號傳送帶）并且I0.7接通（報警觸發(fā)）時，中間量M15.0接通，報警顯示（M15.2置1），并形成自鎖；當按下確認鍵（M15.2復位）時，警報消失，但如果1號傳送帶（Q0.0）和報警觸發(fā)（I0.7）仍然接通，定時器T45就會計時，5S后報警顯示（M15.2置1）。(4)廣告動畫：定時器T101接通，把定時器T101的值送入廣告動畫(VW0)中，在觸摸屏上組態(tài)廣告動畫的水平移動圍。（5）運輸帶動畫：對應的運輸帶啟動，對應的定時器就開始計時,把定時器的值送入對應的自動動畫VW中,通過對觸摸屏組態(tài)運輸帶線

23、的可見性來實現電機的運轉。2.2.3手動/自動程序梯形圖本程序梯形圖是基于S7-200控制器編譯的，詳見附錄（程序梯形圖）。第三章 觸摸屏畫面組態(tài)觸摸屏包括五個畫面：主畫面、手動畫面、自動畫面、報警畫面，棒圖畫面。主畫面（圖4）：用于畫面切換，包括廣告動畫、時間日期、系統簡介、畫面切換按鈕等；圖4（主畫面）手動畫面（圖5）：可單獨啟停某一設備,三組啟停按鈕,動畫顯示電機旋轉和返回主畫面按鈕；圖5（手動畫面）自動畫面（圖6）：用于系統的整體啟停，動畫顯示電機旋轉和返回主畫面按鈕；圖6（自動畫面）報警畫面（圖7）：顯示報警信息并有返回主畫面按鈕。圖7（報警畫面）此外，報警信息出現時，還可在任意畫面

24、顯示。例如(圖8)：圖8（報警畫面）棒圖畫面（圖9）：會跟蹤電機1的溫度，超過80會在報警界面出現溫度過高的信息。圖8（幫圖畫面0第四章 系統調試與運行操作4.1調試過程我把PLC調試分為模擬調試和聯機調試。硬件部分的模擬調試主要是對控制柜或操作臺的接線進行測試。在操作臺的接線端子上模擬PLC外部的開關量輸入信號，或操作按鈕的指令開關，觀察對應PLC輸入點的狀態(tài)。用編程軟件將輸出點強制ON/OFF，觀察對應的控制柜PLC負載（指示燈、接觸器等）的動作是否正常，或對應的接線端子上的輸出信號的狀態(tài)變化是否正確。軟件部分的模擬調試主要是通過仿真軟件進行測試。在模擬調試中解決了大部分問題，修正了很多錯

25、誤，同時也學到了很多知識。聯機調試時，把編制好的程序下載到現場的PLC中。我讓主電路斷電，只是對控制電路進行聯機調試。在聯機調試中發(fā)現了很多的問題，并且也想到了部分控制功能的改進。4.2運行操作所有調試完成之后，又經過對一次檢查，進行了整體運行操作，因為大部分問題都在調試過程中解決，所以在實際運行操作中并沒有遇到實質性的問題，只是又通過觀察改進優(yōu)化了部分控制功能。結束語我做的這個題目是有關與PLC系統理論與實踐相結合的設計。在此時對以前學習的知識的挑戰(zhàn)與突破。在對這個設計的材料搜索進行獨立搜索時，對于PLC軟件的應用有了進一步的提高。同時在對搜集的材料進行整核，結合所學理論知識，以與實際應用操

26、作的情況下，提高了實際操作和獨立解決問題的能力。通過這次設計實踐。讓我更熟練的掌握了西門子的PLC軟件的簡單編程方法，對于西門子的PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在理論的運用中，也提高了我的工程素質。剛開始學習西門子PLC軟件時，由于我對一些細節(jié)的不加重視，當我把自己想出來的一些認為是對的程序運用到梯形圖編輯時，問題出現了。轉換成指令表后則顯示不出很多正確的指令程序，這主要是因為我沒有把理論和實踐相結合，缺乏動手能力而造成的結果，最后通過老師的糾正和自己的實際操作，終于把正確的結果做了出來，同樣也看清了自己的不足之處。設計過程中得到老師的意見和同學的提醒，再加上上網搜集到的資料，我也明白了不是每個問題都能自己解決的，只有通過自己努力以與別人的幫助才能把工作做得更好，古人說：三人行必有我?guī)煛⑺级粚W則殆。所以說學習要善于向別人請教，學思結合。參考文獻1 廖常初.跟我動手學-S7-300/400 PLC.1版.機械工業(yè).2010.92世生主編.可編程控制器應用技術.1版.電子科技大學.2009.53