論文基于PLC的紡紗模擬實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、*大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題 目：基于PLC的防砂模擬試驗(yàn) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： * 指導(dǎo)單位： * 日期：*摘 要PLC是Programmable Logical Controller 的簡(jiǎn)稱，廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、交通運(yùn)輸、輕工、電力、汽車、通用機(jī)械、智能建筑等各個(gè)領(lǐng)域，是目前一種應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制器,在工業(yè)自動(dòng)化中起著舉足輕重的作用。本課題研究石油開采過程中，油井機(jī)械防砂實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)基于SIMATIC S7-300 PLC的模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求計(jì)量泵、加砂電機(jī)、加砂攪拌以及泥漿泵等設(shè)備的啟/停以及聯(lián)動(dòng)控

2、制在STEP7編程環(huán)境下的實(shí)現(xiàn)。在模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,充分考慮了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制流程，設(shè)計(jì)傳感器采集信號(hào)，PLC處理信號(hào)并產(chǎn)生控制信號(hào)，控制信號(hào)輸出到變頻器調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)電機(jī)速度，并對(duì)信號(hào)的處理設(shè)計(jì)了合理的算法，這樣的思路在具體硬件配置組態(tài)，編程實(shí)現(xiàn)和S7-PLCSIM模擬器仿真調(diào)試中獲得了很好的效果，基本達(dá)到了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)際需求。關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器；石油防砂實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；聯(lián)動(dòng)控制；SIMATIC S7-300；STEP7編程軟件；S7-PLCSIM ABSTRACTThe PLC is the brief name of the Programmable Logical Controller,

3、which is widely used in the metallurgy, petroleum, chemical engineering, transportation extensively conveyance, light work, electric power, automobile, general use machine, the intelligence building etc. Its currently a kind of the most situation applied industry controller，and rises a prominent rol

4、e in industry automation area. This topic research the design of Emulation Control System for the sand-defend machine device of the oil well in the process in petroleum mines, based on the SIMATIC S7-300 PLC, which require the calculation pump, sand add electric motor, and its adding and mixing of s

5、ands, the mud pump, and some of the other equipments , of which the start and stop and the multiple control be achieved in the STEP7 environment. The design process well considered the craft control request, designed the feeling machine to collect the state signal. Then the PLC handles the signal an

6、d creates control signal output. The state control signal outputs to converter to coordinate the related electric motor and regulate its speed, and cooperated with equitable algorithm as well. The design obtain good result in the specification of hardware installation and organization, realization i

7、n program, and the simulation in S7- PLCSIM emulator.Key words: Programmable Logical Controller; the petroleum sand-defend experimental system; the multiple control; SIMATIC S7-300; STEP7; S7-PLCSIM Emulator目 錄第一章 緒論11.1可編程控制器概述11.2組態(tài)軟件STEP7概述31.3本論文的研究意義和研究?jī)?nèi)容7第二章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求92.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容92.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本

8、步驟92.3本章小結(jié)11第三章 防砂模擬控制系統(tǒng)控制要求123.1防砂模擬控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介7123.2機(jī)械防砂模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程123.3防砂模擬控制系統(tǒng)要求7123.4本章小結(jié)14第四章 主要算法設(shè)計(jì)154.1控制模型分析154.2泥漿泵電機(jī)調(diào)節(jié)算法設(shè)計(jì)16154.3栓塞泵電機(jī)調(diào)節(jié)算法設(shè)計(jì)164.4本章小結(jié)17第五章 防砂模擬PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)185.1 硬件設(shè)計(jì)185.1.1 I/O點(diǎn)數(shù)的確定11185.1.2 PLC選型185.2 PLC軟件編程195.2.1 STEP7的特點(diǎn)195.2.2 梯形圖程序205.3 PLC-SIM模擬器仿真測(cè)試15245.4本章小結(jié)29結(jié)束語30致 謝31參考

9、文獻(xiàn)32附錄1 程序硬件組態(tài)34附錄2 程序設(shè)計(jì)梯形圖40*本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第一章 緒論1.1可編程控制器概述可編程控制器是60年代末在美國(guó)首先出現(xiàn)的 ,當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器PLC (Programmable Logic Controller)，目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能3。PLC的基本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)的功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的商單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的14。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)。控制器和控制對(duì)象連接方便?？删幊炭刂破魇敲嫦蛴脩舻膶Ｓ霉I(yè)控

10、制計(jì)算機(jī)，具有許多明顯的特點(diǎn)1。 (1) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng):可編程控制器是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，在硬件和軟件兩個(gè)方采用了屏蔽、濾波、隔離、故障診斷和自動(dòng)恢復(fù)等措施，使可編程控制器具有很強(qiáng)的抗干擾能力，使其平均無故障時(shí)間達(dá)到(3-5)萬小時(shí)以上。 (2) 編程直觀、簡(jiǎn)單:可編程控制器是而向用戶、而向現(xiàn)場(chǎng)，考慮到大多數(shù)電氣技術(shù)人員熟悉電氣控制線路的特點(diǎn)，它沒有采用微機(jī)控制中常用的匯編語言，而是采用了一種而向控制過程的梯形圖語言，梯形圖語言與繼電器原理圖相類似，形象直觀，易學(xué)易懂。計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)之間的隔閡在可編程控制器上完全不存在。 (3) 功能完善，接口功能強(qiáng):目前的可編程

11、控制器具有數(shù)字量和模擬量的輸入輸出、邏輯和算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄和顯示等功能，使設(shè)備控制水平大大提高。接口功率極大地方便了用戶，常用的數(shù)字量輸入輸出接口，就電源而言有110 V, 220V交流和5 V, 24 V, 48 V直流等多種;負(fù)載能力可在(0.5-5A)的范圍內(nèi)變化;模擬量的輸入輸出有(-50- +5O)mV, (-10- +10)mV和(0-10) mA, (4-20) mA等多種規(guī)格?？梢院芊奖愕貙⒖删幊炭刂破髋c各種小同的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備順利連接，組成應(yīng)用系統(tǒng)。例如，輸入接口可直接與各種開關(guān)量和傳感器進(jìn)于連接，輸出接口在多數(shù)情況下也可直接與各種傳統(tǒng)

12、的繼電器、接觸器及電磁閥等相連接。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，其掃描過程如圖1.1所示。這個(gè)工作過程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個(gè)階段。全過程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器等。在通信操作服務(wù)階段，PLC與一些智能模塊通信、響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容等，當(dāng)PLC處于停(STOP)狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信服務(wù)操作等內(nèi)容。在PLC處于運(yùn)行(RUN)狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。輸入處理:輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端

13、子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映像寄存器。在此輸入映像寄存器被刷新。接著進(jìn)入圖1-1 PLC掃描過程程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行時(shí)，輸入映像寄存器與外界隔離，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，其映像寄存器的內(nèi)容也不發(fā)生變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。 程序執(zhí)行:根據(jù) PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址.從用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)，PLC從輸入映像寄存器中讀出上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器讀出對(duì)應(yīng)映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果

14、再存入有關(guān)器件寄存器中，對(duì)每個(gè)器件而言，器件映像寄存器中所寄存的內(nèi)容，會(huì)隨著程序執(zhí)行過程而變化。 程序處理:程序執(zhí)行完以后，將輸出映像寄存器，即器件映像寄存器中的Y寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大電洛，使輸出端子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 PLC的掃描既可按固定的順序進(jìn)行，也可按用廣程序所指定的可變順序進(jìn)行。這不僅因?yàn)橛械某绦虿恍枰繏呙枰淮尉蛨?zhí)行一次，而且也因?yàn)樵谝恍┐笙到y(tǒng)中需要處理的I/O點(diǎn)數(shù)多，通過安排不同的組織模塊，采用分時(shí)分批掃描的執(zhí)行方法，可縮短循環(huán)掃描的周期和提高控制的實(shí)時(shí)響應(yīng)性。 循環(huán)掃描的工作方式是PLC的一大特點(diǎn)，也可以說PL

15、C是“串行”工作的，這和傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)“并行”工作有質(zhì)的區(qū)別。PLC的串行工作方式避免了繼電器控制系統(tǒng)中觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配的問題。 由于PLC是掃描工作過程，在程序執(zhí)行階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)變化，要等到下一周期的輸入處理階段才能改變。暫存在輸出映像寄存器中的輸出信號(hào)，等到一個(gè)循環(huán)周期結(jié)束，CPU集中將這些輸出信號(hào)全部輸送給輸出鎖存器。由此可以看出，全部輸入輸出狀態(tài)的改變需要一個(gè)掃描周期。換言之，輸入輸出的狀態(tài)保持一個(gè)掃描周期. 掃描周期是PLC一個(gè)很重要的指標(biāo)，小型PLC的掃描周期一般為十幾毫秒到幾十毫秒。PLC的掃描時(shí)間取決于掃描速度和用戶程序長(zhǎng)短。毫秒

16、級(jí)的掃描時(shí)間對(duì)于一般工業(yè)設(shè)備通常是可以接受的，PLC的響應(yīng)滯后是允許的。但是對(duì)某些I/O快速響應(yīng)的設(shè)備，則應(yīng)采取相應(yīng)的措施。如選用高速CPU，提高掃描速度，采用快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)模塊以及不同的中斷處理等措施減少滯后時(shí)間。影響I/O滯后的主要原因有:輸入濾波器的慣性；輸出繼電器接點(diǎn)的慣性；程序執(zhí)行的時(shí)間；程序設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)母郊佑绊懙取?.2組態(tài)軟件STEP7概述STEP7編程軟件用于SIMATIC S7、C7和M7和基于PC的WinAC，是供它們編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具10。為了在PC機(jī)上使用STEP7，必須配置MPI通信卡或PC/MPI通信適配器，將計(jì)算機(jī)接入MPI或PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)

17、，以便下載和上載用戶程序及組態(tài)數(shù)據(jù)。STEP7允許多個(gè)用戶同時(shí)處理一個(gè)工程項(xiàng)目，但不允許多個(gè)用戶同時(shí)對(duì)一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行寫操作（如程序及組態(tài)數(shù)據(jù)的下載）。STEP7的授權(quán)授權(quán)是使用STEP7軟件的“鑰匙”，只有在硬盤上找到相應(yīng)的授權(quán)，STEP7才可以正常使用，否則會(huì)提示用戶安裝授權(quán)。 STEP7的項(xiàng)目結(jié)構(gòu)在STEP7中，一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)以項(xiàng)目（Project）的形式來進(jìn)行組織和管理。一個(gè)項(xiàng)目包含了以下的三類數(shù)據(jù)。1、硬件結(jié)構(gòu)的組態(tài)數(shù)據(jù)及模塊參數(shù)2、通信網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)數(shù)據(jù)3、可編程模塊的程序上述數(shù)據(jù)都以對(duì)象的形式存儲(chǔ)，STEP7采用目錄式的層次結(jié)構(gòu)管理項(xiàng)目中的所有對(duì)象。對(duì)象從上到下有三個(gè)層次：第一

18、層：項(xiàng)目；第二層：通訊子網(wǎng)、PLC站或S7程序；第三層：第二層下面的具體對(duì)象，視第二層定。圖1-2 授權(quán)管理器圖1-3 瀏覽項(xiàng)目結(jié)構(gòu)1、語言環(huán)境設(shè)置STEP7中提供了多種可選語言，如果在安裝STEP7時(shí)用戶選擇了多語言，則可以在使用過程中改變語言環(huán)境。打開【SIMATIC Manager】，通過【選項(xiàng)】|【自定義】打開自定義選項(xiàng)菜單，選擇【語言】 圖1-4 語言環(huán)境設(shè)置2、常規(guī)選項(xiàng)設(shè)置通過【選項(xiàng)】|【自定義】打開自定義選項(xiàng)菜單，選擇【常規(guī)】選項(xiàng)卡。常規(guī)選項(xiàng)的設(shè)置界面和各選項(xiàng)的含義如圖1-5所示。圖1-5常規(guī)選項(xiàng)設(shè)置3、PG/PC接口設(shè)置PG/PC接口（PG/PC Interface）是PG/P

19、C和PLC之間進(jìn)行通訊連接的接口。PG/PC支持多種類型的接口，每種接口都需要進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置（如通訊的波特率等）。因此，要實(shí)現(xiàn)PG/PC和PLC之間的通訊連接，必須正確地設(shè)置PG/PC接口。SETP7的安裝過程中，會(huì)提示用戶設(shè)置PG/PC接口參數(shù)。在安裝完成之后，可以通過以下幾種方法打開PG/PC設(shè)置對(duì)話框：（1）Windows的【開始】|【SIMATIC】|【STEP7】|【設(shè)置PG-PC接口】（2）Windows的【控制面板】|【設(shè)置PG-PC接口】（3）在【SIMATIC Manager】中，通過菜單【選項(xiàng)】|【設(shè)置PG/PC接口】設(shè)置步驟如下：（1）將【應(yīng)用程序訪問點(diǎn)】設(shè)置為【S7

20、ONLINE（SETP7）】（2）在【以使用的接口參數(shù)分配】中，選擇需要的接口類型。如果列表中沒有需要的類型，可以通過單擊【選擇】按鈕安裝相應(yīng)的模塊或協(xié)議（3）選中一個(gè)接口類型，單擊【屬性】按鈕，在彈出的對(duì)話框中進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如圖1-6所示 圖1-6 接口屬性設(shè)置在工具欄中單擊按鈕 或在【文件】菜單下單擊【新建】，可以直接創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目。在彈出的對(duì)話框中輸入項(xiàng)目名稱及路徑，單擊確定完成（如圖7-9）。這里建立了一個(gè)名為example7-1的項(xiàng)目。 直接建立的項(xiàng)目只包含一個(gè)MPI子網(wǎng)對(duì)象，用戶需要通過【插入】菜單來手動(dòng)添家對(duì)象.用戶可以插入一個(gè)PLC站，先進(jìn)行硬件組態(tài)，完成硬件組態(tài)后，再在相應(yīng)C

21、PU的S7程序目錄下編輯用戶程序；也可以先插入一個(gè)獨(dú)立的S7程序，編寫用戶程序，再進(jìn)行硬件組態(tài)，等組態(tài)完成后將程序復(fù)制到相應(yīng)的CPU中。程序硬件組態(tài)示例見附錄2：1.3本論文的研究意義和研究?jī)?nèi)容石油儲(chǔ)藏分布的區(qū)域常有巖石砂粒，防砂除砂是開采石油工藝過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。防砂除砂的主要對(duì)象是原油里面的水和砂，膠結(jié)疏松的砂巖顆粒隨油、水進(jìn)入井筒或攜帶至地面，會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)程。隨著采油工藝的發(fā)展，單靠人工操作和監(jiān)控的油井機(jī)械防砂系統(tǒng)已經(jīng)不再適應(yīng)生產(chǎn)高效率的要求7。近年來PLC機(jī)在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣，它在控制性能、組機(jī)周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢(shì)，是單靠人力難以比擬的。如果用PL

22、C控制技術(shù)對(duì)系統(tǒng)實(shí)施改造，則具有普遍的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)意義。 本論文基于油井機(jī)械防砂系統(tǒng)的自動(dòng)化項(xiàng)目，主要研究了以下幾方面內(nèi)容:(1) PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和油井機(jī)械防砂系統(tǒng)的工藝和控制流程；(2) 分別采用了線性分析和偏差控制的方法設(shè)計(jì)了油井機(jī)械防砂實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)的控制方案；(3) 設(shè)計(jì)了油井機(jī)械防砂系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)，并從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行了詳細(xì)分析。第二章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 對(duì)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的主要包括以下內(nèi)容15: 1.根據(jù)工藝流程，分析被控對(duì)象和控制要求，確定控制系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的功能和控制指標(biāo)； 2.被控對(duì)象確定后，需要進(jìn)一步確定哪些需

23、要用PLC控制，哪些只能手動(dòng)控制，據(jù)此確定I/O點(diǎn)數(shù)； 3.根據(jù)被控要求和被控對(duì)象的特點(diǎn)，選擇合適的PLC； 4.分配PLC的I/O點(diǎn)，編制PLC的I/O分配表或者I/O端子接線圖； 5.編寫程序，同時(shí)進(jìn)行:PLC控制柜等硬件的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工； 6.程序完成后，可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行離線模擬調(diào)試； 7.離線模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試； 8.聯(lián)機(jī)調(diào)試通過后，編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟16如圖2.1所示。 1.分析工藝流程和控制要求 (1)分析工藝流程及工作特點(diǎn)，確定被控對(duì)象，包括需要PLC控制的機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線等。 (2)確

24、定被控對(duì)象后，根據(jù)被控對(duì)象機(jī)、電之間的配合，確定PLC控制系統(tǒng)的控制要求。包括控制的基本方式、所需要完成的功能、必要的保護(hù)和報(bào)警等。 2.確定輸入/輸出設(shè)備 根據(jù)控制要求，確定PLC控制系統(tǒng)所需要的用戶輸入設(shè)備(包括按扭、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、限位開關(guān)和傳感器等)和輸出設(shè)備(接觸器、繼電器、電磁閥、報(bào)警指示燈等)。并且根據(jù)這些輸入/輸出設(shè)備確定系統(tǒng)的I/0點(diǎn)數(shù)。 3.選擇合適的PLC PLC類型的選擇主要從下面幾個(gè)方面考慮: (1) PLC機(jī)型和容量的選擇； (2) 開關(guān)輸入量的點(diǎn)數(shù)以及輸入電壓；(3) 開關(guān)輸出量的點(diǎn)數(shù)以及輸出功率；(4) 模擬量輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)；(5) 系統(tǒng)的特殊要求，如遠(yuǎn)程

25、I/O、通信網(wǎng)絡(luò)等；4. I/O點(diǎn)分配分配PLC的輸入/輸出點(diǎn)，畫出PLC的I/O端子與輸入/輸出設(shè)備的連接圖或分配表。在連接圖或分配表中，必須指定每個(gè)I/O對(duì)應(yīng)的模塊編號(hào)、端子編號(hào)、I/O地址、對(duì)應(yīng)的輸入/輸出設(shè)備等。圖2-1 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟5.設(shè)計(jì)軟件及硬件此步驟是進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)和PLC控制柜等硬件的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工。程序與硬件設(shè)計(jì)施工可同時(shí)進(jìn)行。PLC程序設(shè)計(jì)的一般步驟包括以下部分4:(1)根據(jù)工藝流程和控制要求，畫出系統(tǒng)的功能圖或流程圖;(2)根據(jù)I/0分配表或I/O端子接線圖，將功能圖和流程圖轉(zhuǎn)化成梯形圖，即PLC編程。硬件設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工的一般步驟如下:(1)設(shè)計(jì)控制柜布

26、置圖、操作面板布置圖和接線端子圖等；(2)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)各部分的電氣圖；(3)根據(jù)圖紙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接線。6.離線模擬調(diào)試(1)程序編寫完成后，將程序輸入PLC。如果用編程器輸入，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換為助記符，然后輸入。(2)程序輸入PLC后，用按扭和開關(guān)模擬數(shù)字量，電壓源電流源代替模擬量，進(jìn)行模擬調(diào)試，使控制程序基本滿足控制要求。7.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試離線模擬調(diào)試和控制柜等硬件施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試是指將模擬調(diào)試通過的程序結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，可以發(fā)現(xiàn)模擬調(diào)試中無法發(fā)現(xiàn)的實(shí)際問題，然后逐一排除這些問題，直至調(diào)試成功。8.整理技術(shù)文件技術(shù)文件主要包括技術(shù)說明書，使

27、用說明書，電氣原理圖、接線端子圖、PLC梯形圖和電器布置圖。2.3本章小結(jié) 本章主要講述了PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求和基本步驟，對(duì)下一章研究防砂模擬的PLC控制系統(tǒng)做了很好的鋪墊。其中，最基礎(chǔ)也是最必不可少的是分析工藝流程和控制要求并且確定I/O分配，而最重要的是根據(jù)控制要求進(jìn)行硬件和軟件的設(shè)計(jì)。第三章 防砂模擬控制系統(tǒng)控制要求3.1防砂模擬控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介7機(jī)械防砂模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括注水系統(tǒng)、加砂系統(tǒng)、直井除砂模型以及原油回收系統(tǒng)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的各種泵等傳送機(jī)構(gòu)完成各系統(tǒng)之間的產(chǎn)品傳輸。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由三部分組成，一部分是對(duì)各崗位生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；一部分是分析各崗位生產(chǎn)參數(shù)，對(duì)各崗位需要

28、進(jìn)行自動(dòng)控制的執(zhí)行器進(jìn)行控制；一部分接受控制系統(tǒng)控制輸出，調(diào)節(jié)各崗位執(zhí)行器7。 各系統(tǒng)的參數(shù)必須嚴(yán)格控制，才能生產(chǎn)出合格原油，保證整個(gè)系統(tǒng)平穩(wěn)安全運(yùn)行。所有系統(tǒng)通過PLC實(shí)現(xiàn)各設(shè)備工作狀況及參數(shù)數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)、控制的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并具備報(bào)警、控制功能。各崗位監(jiān)控系統(tǒng)由傳感器等設(shè)備組成，完成包括溫度、壓力、流量、液位的檢測(cè)、監(jiān)視7?？刂葡到y(tǒng)采用德國(guó)西門子公司S7-300系列PLC控制系統(tǒng)，S7-300系統(tǒng)控制器選用CPU314C-2 DP。執(zhí)行系統(tǒng)由變頻器組成，變頻器17接受PLC控制系統(tǒng)輸出的控制模擬量，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)閥門的開關(guān)、各種電機(jī)的起停和速度變化，保持各崗位生產(chǎn)參數(shù)在正常范圍。此配置方案保證

29、控制系統(tǒng)連續(xù)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。3.2機(jī)械防砂模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程 機(jī)械防砂模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能是模擬對(duì)加入水和砂的石油進(jìn)行處理，脫出石油中的污水和砂粒。儲(chǔ)油罐中放有純凈的石油，由計(jì)量泵3抽取進(jìn)入配液罐；水池中放有水，由計(jì)量泵4抽取進(jìn)入配液罐與石油混合，形成混有水的模擬原油。然后由計(jì)量泵2抽取進(jìn)入加砂攪拌罐；砂箱中放有砂粒，由絞龍輸送進(jìn)入加砂攪拌罐與混有水的石油混合，形成混有水和砂的模擬原油。再由泥漿泵抽取進(jìn)入直井模型，再進(jìn)入旋流除砂系統(tǒng)，計(jì)量泵1從水池中向旋流除砂系統(tǒng)泵入需要的水， 進(jìn)行去砂除水后，由計(jì)量泵5回收到儲(chǔ)油罐7。3.3防砂模擬控制系統(tǒng)要求71、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)配液罐、加砂攪拌罐、管道內(nèi)的液位

30、、壓力、流量、溫度、調(diào)節(jié)閥開度等，產(chǎn)生模擬量值信號(hào)送入控制系統(tǒng)；2、配液罐和加砂攪拌罐配液罐和加砂攪拌罐內(nèi)要求常存有一定量的模擬原油。計(jì)量泵2從配液罐往加砂攪拌罐中泵入石油，速度需要配合加砂攪拌罐和配液罐的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)，加砂攪拌罐低液位需要加速，加砂攪拌罐高液位需要減速，配液罐低液位需要減速，在緊急狀態(tài)下需要停止；加砂攪拌罐和配液罐的液位由液位檢測(cè)傳感器檢測(cè)；3、絞龍絞龍從砂箱往加砂攪拌罐中送入砂子，速度需要配合加砂攪拌罐的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)，加砂攪拌罐低液位需要加速，加砂攪拌罐高液位需要減速，在緊急狀態(tài)下需要停止；4、泥漿泵泵出管道壓力不能超過安全值，泵出管道壓力高于預(yù)警值需要減速；泥漿泵從加砂攪

31、拌罐往除砂系統(tǒng)中泵入加砂后的石油，速度需要配合加砂攪拌罐的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)，加砂攪拌罐低液位需減速，加砂攪拌罐高液位需要加速；5、傳輸管道傳輸管道溫度、壓力值要求保持在一定范圍。壓力、溫度傳感器及保護(hù)單元中的針閥、柱塞泵、水池和熱交換器共同實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的壓力溫度的安全保護(hù)。壓力傳感器的檢測(cè)值超過安全值，通過PLC控制中心調(diào)節(jié)針閥閥門變大，管道流速加快使得壓力變低，溫度傳感器的檢測(cè)值超過安全值，通過PLC控制中心調(diào)節(jié)柱塞泵加速抽水速度，熱交換器中的熱交換過程變快使得溫度降低。6、 緊急狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到配液罐、加砂攪拌罐、管道內(nèi)的液位、壓力、溫度某項(xiàng)崗位參數(shù)超過預(yù)先設(shè)定的危險(xiǎn)值，關(guān)斷所有傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，停止

32、機(jī)械防砂模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的自動(dòng)循環(huán)，轉(zhuǎn)手動(dòng)調(diào)節(jié)。下圖是防砂模擬試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程圖圖3-1防砂模擬試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程圖3.4本章小結(jié) 本章介紹了機(jī)械防砂模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本功能工藝流程，并根據(jù)它的工藝流程分析了防砂模擬控制系統(tǒng)的控制要求，根據(jù)此控制要求設(shè)計(jì)出各崗位監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)。控制系統(tǒng)對(duì)各崗位生產(chǎn)參數(shù)實(shí)時(shí)采集，完成計(jì)量泵、泥漿泵和柱塞泵等設(shè)備的啟/停以及聯(lián)動(dòng)控制，保持控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，各崗位生產(chǎn)參數(shù)都處于正常范圍。這為下一步詳細(xì)設(shè)計(jì)做了準(zhǔn)備。第四章 主要算法設(shè)計(jì)4.1控制模型分析經(jīng)過對(duì)防砂模擬PLC控制系統(tǒng)工藝要求的仔細(xì)分析，控制系統(tǒng)主要有兩種控制方式，分別以泥漿泵和柱塞泵為典型。下面

33、對(duì)這兩個(gè)崗位進(jìn)行詳細(xì)分析。1泥漿泵電機(jī)的調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)泵出管道壓力和加砂攪拌罐的液位，泵出管道壓力和加砂攪拌罐的液位要求保持在一定范圍。對(duì)應(yīng)控制要求是：泵出管道壓力不能超過預(yù)警值，泵出管道壓力高于預(yù)警值泥漿泵電機(jī)需要減速；加砂攪拌罐的液位需要保持在一定范圍，加砂攪拌罐液位低于設(shè)定范圍泥漿泵電機(jī)需減速，加砂攪拌罐液位高于設(shè)定范圍泥漿泵電機(jī)需加速7。2柱塞泵電機(jī)的調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)傳輸管道溫度。傳輸管道溫度要求保持在一定范圍，溫度傳感器及保護(hù)單元中的柱塞泵、水池和熱交換器共同實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的壓力溫度的安全保護(hù)。對(duì)應(yīng)控制要求是：溫度傳感器的檢測(cè)值超過安全值，通過PLC控制中心調(diào)節(jié)柱塞泵加速抽水速度，熱交換器中的熱交換過程

34、變快使得溫度降低7。4.2泥漿泵電機(jī)調(diào)節(jié)算法設(shè)計(jì)16根據(jù)泥漿泵調(diào)節(jié)邏輯關(guān)系，假定adjust 為狀態(tài)標(biāo)志，adjust 值為1，標(biāo)志加沙攪拌罐液位異常或者泵出管道壓力值異常；adjust 值為0，標(biāo)志崗位生產(chǎn)參數(shù)正常，不需要調(diào)節(jié)。PLC輸出泥漿泵電機(jī)速度（以下簡(jiǎn)稱nj），加沙攪拌罐液位（以下簡(jiǎn)稱jas），泵出管道壓力值（以下簡(jiǎn)稱pre），假定三者關(guān)系如下：= (1)(1) nj允許范圍； 是其正常范圍；(2) jas允許范圍； 是其正常范圍；(3) pre 允許范圍； 是其正常范圍；假設(shè)系統(tǒng)已經(jīng)偏離正常狀態(tài)，adjust值為1，此時(shí)a式為： (2)jas為允許范圍最高值jas_h，pre為允許

35、范圍最低值pre_l的時(shí)候，需要nj調(diào)節(jié)速度至最大nj_h，對(duì)應(yīng)關(guān)系為： (3)jas為允許范圍最低值jas_l，pre為允許范圍最高值pre_h的時(shí)候，需要nj調(diào)節(jié)速度至最小nj.l，對(duì)應(yīng)關(guān)系為： (4)由(1)，(2)，(3)，(4)式得出泥漿泵電機(jī)速度傳遞系數(shù)1: k1_nj，泥漿泵電機(jī)速度傳遞系數(shù)2: k2_nj, 由于三者呈線形關(guān)系，結(jié)果滿足： (5)(5)式說明了jas、pre的允許范圍的中間值，就是系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)值與nj的允許中間值對(duì)應(yīng)。這樣，根據(jù)jas和pre 的實(shí)時(shí)返回值，獲得nj最佳實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)速度，最大限度地改變jas和pre的值。經(jīng)過若干時(shí)間，系統(tǒng)返回正常狀態(tài)，adjus

36、t復(fù)位為0,系統(tǒng)不再需要調(diào)節(jié)，保持自動(dòng)運(yùn)行，一旦jas和pre某個(gè)崗位參數(shù)超出正常范圍，adjust 置位為1，算法(1)重新有效，調(diào)節(jié)再次進(jìn)行，通過這樣的方式維持系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。4.3栓塞泵電機(jī)調(diào)節(jié)算法設(shè)計(jì)栓塞泵電機(jī)速度與傳輸管道溫度相關(guān)，這里采用偏差控制的方式16。設(shè)定系統(tǒng)傳輸管道參考溫度為R , 傳輸管道實(shí)際溫度為C,兩者之差（R0 -C）產(chǎn)生一級(jí)控制值E，E與原二級(jí)控制值R相加產(chǎn)生新二級(jí)控制值R，R再與控制系數(shù)H相乘產(chǎn)生控制輸M1 作用于被控對(duì)象G1 ，即栓塞泵電機(jī)及溫度控制單元，使得系統(tǒng)傳輸管道溫度變化，返回設(shè)定值R0 附近，完成閉環(huán)控制，維持系統(tǒng)溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)。偏差控制算法框

37、圖 如圖 4-1，圖中M2 是初始設(shè)定值。 圖4-1 偏差控制算法框圖M2 + R0H被控對(duì)象R=R+EE= R0 -CM1實(shí)際值C _G14.4本章小結(jié)本章根據(jù)防砂模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的工藝，主要分析了防砂模擬試驗(yàn)控制系統(tǒng)主要的控制邏輯，并就主要的控制關(guān)系設(shè)計(jì)了相應(yīng)算法，為后面在STEP7編程環(huán)境下的系統(tǒng)編程設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。第五章 防砂模擬PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 硬件設(shè)計(jì) 對(duì)一個(gè)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)包括PLC的選型、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)(I/O點(diǎn)數(shù))的確定等，本文依據(jù)機(jī)械防砂模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工藝流程來確定PLC控制系統(tǒng)的輸入量和輸出量，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和控制要求確定PLC的類型和它具體的硬件配

38、置11。5.1.1 I/O點(diǎn)數(shù)的確定11 根據(jù)第三章的機(jī)械防砂模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工藝流程和控制要求，列出該機(jī)械防砂模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具體的I/O點(diǎn)數(shù)如下: (1) 數(shù)字量輸入3個(gè)； (2) 模擬量輸入量4個(gè)； (3) 模擬量輸出量8個(gè)；5.1.2 PLC選型 S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。SIMATIC S7-300可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。 S7-300 PLC的選型原則是根據(jù)生產(chǎn)工藝所需的功能和容量進(jìn)行選型，并考慮維護(hù)的方便性、備件的通用性和有無特殊功能等要求。選型時(shí)具體注意以下幾個(gè)方面:(1)有關(guān)參數(shù)確定6。一是輸

39、入/輸出點(diǎn)數(shù)確定。這是確定PLC規(guī)模的一個(gè)重要依據(jù)，一定要根據(jù)實(shí)際情況留出適當(dāng)余量和擴(kuò)展余地。二是PLC存儲(chǔ)容量確定。注意當(dāng)系統(tǒng)有模擬量信號(hào)存在或要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時(shí)，其存儲(chǔ)容量應(yīng)選大一些。(2)系統(tǒng)軟硬件選擇11。一是擴(kuò)展方式選擇，S7-300 PLC有多種擴(kuò)展方式，實(shí)際選用時(shí)，可通過控制系統(tǒng)接口模塊擴(kuò)展機(jī)架、PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線、通信模塊、遠(yuǎn)程I/O及PLC子站等多種方式來擴(kuò)展PLC或預(yù)留擴(kuò)展口；二是PLC的聯(lián)網(wǎng)，包括PLC與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種方式。因S7-300 PLC的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)淡化了PLC與DCS的界限，聯(lián)網(wǎng)的解決方案很多，用戶可根據(jù)企業(yè)的要求選用；三是C

40、PU的選擇，CPU的選型是合理配置系統(tǒng)資源的關(guān)鍵，選擇時(shí)必須根據(jù)CPU的要求(包括系統(tǒng)集成功能、程序塊數(shù)量限制、各種位資源、MPI接口能力、是否有PROFIBUS-DP主要接口、RAM容量、溫度范圍等)，并最好在西門子公司的技術(shù)支持下進(jìn)行，以獲得合理的選型，這主要考慮對(duì)CPU的支持狀況， 在軟件方面，S7-300的配套軟件STEP7梯形圖與語句表并重，配置的指令系統(tǒng)較強(qiáng)，特別是提供功能指令，在方便性及開發(fā)較復(fù)雜控制系統(tǒng)的能力方面都有明顯的優(yōu)越性19。 根據(jù)以上分析，這里采用了S7-300系列的PLC，各模塊的具體型號(hào)如下:CPU為314C-2 DP；數(shù)字量輸入模塊為SM321；模擬量輸出模塊為

41、SM332；電源模塊為PS307 10A。在硬件配置時(shí)卡槽的第一個(gè)位置為電源，第二個(gè)位置為CPU，卡槽的其他位置所放模塊不受限制21。圖5-1 PLC硬件配置另外我們還要在STEP7軟件中對(duì)硬件進(jìn)行相應(yīng)的配置，各模塊在STEP7中的位置要與實(shí)際中的位置相一致，否則軟件將會(huì)報(bào)錯(cuò)。STEP7中硬件配置如圖5.1所示：5.2 PLC軟件編程 SIMATIC S7-300軟件與硬件同樣出色，S7-300的軟件STEP7與硬件一樣簡(jiǎn)潔、方便、易用。編程軟件基于用標(biāo)準(zhǔn)工具STEP7軟件實(shí)現(xiàn)SIMATIC工業(yè)軟件功能，并能應(yīng)用所有新的S7硬件的優(yōu)勢(shì)15。5.2.1 STEP7的特點(diǎn) STEP7具有如下特點(diǎn)1

42、0: 按照IEC1131-3:已開發(fā)成功塊圖和梯形圖編程語言，符合上述標(biāo)準(zhǔn)。它是用于流程控制，過程控制或需要高級(jí)語言編程的編程工具。語句表編程語言與標(biāo)準(zhǔn)稍有不同，以保證與STEP5的兼容。 相同用戶接口的統(tǒng)一:STEP7有中央數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和完全匹配的工具。這意味著，從現(xiàn)在起，你只需在一個(gè)用戶接口上將數(shù)據(jù)輸入一次，然后，你可為每個(gè)任務(wù)使用相同的功能，從配置和編程到啟動(dòng)和文件編制。 原有程序和新程序可一起使用:己有STEP 5或TISOFT寫的程序，轉(zhuǎn)換程序可將原有程序立即轉(zhuǎn)換到STEP7。內(nèi)存豐富的軟件工具箱:STEP 7有豐富的功能，能使PLC解決任何問題?？墒褂萌魏我环N編程語言:STL, FB

43、D和LADDER；可從一種語言切換到另一種。它也提供面向?qū)ο髷?shù)據(jù)管理和功能的圖形賦活SIMATIC-Manager。硬件配置工具和試驗(yàn)工作方式的切換設(shè)備(經(jīng)過按鈕)以及指令集，指令集的指令是如此豐富，即使是非常復(fù)雜的功能也能簡(jiǎn)便地編程。包括使用圖形編程語言也是如此。5.2.2 梯形圖程序 S7-300即可以通過梯形圖和STL語句來實(shí)現(xiàn)程序的編寫，由于梯形圖結(jié)構(gòu)清晰且易于讀懂，所以下面以防砂模擬試驗(yàn)控制系統(tǒng)的傳感器采集信號(hào)預(yù)處理程序?yàn)槔帉懰奶菪螆D19。程序主要功能模塊編程實(shí)現(xiàn)如下:傳感器采集信號(hào)預(yù)處理程序的梯形圖如圖5-2所示圖5-2 傳感器采集信號(hào)預(yù)處理程序的梯形圖5.3 PLC-SIM

44、模擬器仿真測(cè)試15打開PLC-SIM模擬器，將工作站下載到模擬PLC中，運(yùn)行，如下圖5-35-3啟動(dòng)運(yùn)行按鈕I0.1，如圖 5-4圖 5-4輸入加砂罐液位、配液罐液位、系統(tǒng)管道壓力、系統(tǒng)管道溫度四個(gè)傳感器初始值為1000，四個(gè)崗位參數(shù)正常范圍定義為，如圖 5-5圖 5-5此時(shí)各電機(jī)速度值如圖 5-6圖 5-6啟動(dòng)停止按鈕I0.1 如圖 5-7圖 5-7各電機(jī)停止，轉(zhuǎn)速為零，如圖 5-8圖 5-8I0.1復(fù)位為零，系統(tǒng)重新初始化如圖 5-95-9調(diào)節(jié)加砂罐液位值為偏低值850，如圖5-10圖 5-10計(jì)量泵2，絞龍電機(jī)速度加快，泥漿泵電機(jī)速度減慢，如圖 5-115-11加砂罐液位在各電機(jī)調(diào)節(jié)下升

45、高至900，計(jì)量泵2，絞龍電機(jī)和速度泥漿泵電機(jī)速度如圖5-12圖5-12可以看出計(jì)量泵2和絞龍電機(jī)速度在原來基礎(chǔ)上減慢，泥漿泵電機(jī)速度在原來基礎(chǔ)上加快，加砂罐液位靠近，調(diào)節(jié)作用減弱。加砂罐液位調(diào)節(jié)至正常范圍，各電機(jī)速度恢復(fù)初始值，如圖5-135-13調(diào)節(jié)加砂罐液位值為偏高值1101，如圖5-145-14可以看出計(jì)量泵2和絞龍電機(jī)速度在初始值基礎(chǔ)上減慢，泥漿泵電機(jī)速度在初始值基礎(chǔ)上加快，調(diào)節(jié)加砂罐液位至正常值,如圖5-155-15調(diào)節(jié)加砂罐液位至危險(xiǎn)上限3000，各電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，速度為0，如圖 5-16圖 5-16經(jīng)手動(dòng)調(diào)節(jié)后，加砂罐液位回復(fù)正常范圍，各電機(jī)恢復(fù)初始值，系統(tǒng)重新運(yùn)行，見圖5-17

46、圖5-18以上是防砂模擬控制系統(tǒng)加砂罐液位變化在PLC-SIM環(huán)境下的仿真調(diào)節(jié)過程，經(jīng)程序仿真，證明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是有效的，由于篇幅限制，配液罐液位、系統(tǒng)管道壓力和系統(tǒng)管道溫度的仿真調(diào)節(jié)略。5.4本章小結(jié)本章首先介紹了SIMATIC可編程邏輯控制器的STEP7組態(tài)和編程標(biāo)準(zhǔn)軟件包，然后詳細(xì)描敘了STEP7編程環(huán)境下防砂模擬試驗(yàn)控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)方法，包括硬件組態(tài)參數(shù)配置、各崗位生產(chǎn)參數(shù)數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收及處理的編程實(shí)現(xiàn), 最后在PLCSIM模擬仿真器中運(yùn)行程序，驗(yàn)證系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求。結(jié)束語本文詳盡地?cái)⑹隽巳绾我許IEMENS S7-300 PLC為控制中心，使用SIMATIC可編程邏輯控制器

47、的STEP7組態(tài)和編程標(biāo)準(zhǔn)軟件包，實(shí)現(xiàn)了以SIEMENS S7-300 PLC為控制中心，在掌握SIEMENS S7-300可編程邏輯控制器工作原理的基礎(chǔ)上，采用在STEP7編程環(huán)境實(shí)現(xiàn)來設(shè)計(jì)防砂模擬試驗(yàn)控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)方法。通過本次模擬試驗(yàn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，較好地掌握了STEP7的LAD編程語言，了解了基于PLC的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的常規(guī)流程，加深了對(duì)SIEMENS S7-300的理解。另外，本次設(shè)計(jì)過程中涉及的系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)在很多工業(yè)領(lǐng)域有借鑒意義，以后要深入對(duì)這方面的學(xué)習(xí)。-30-致 謝本文工作是在*導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。張老師從無論從論文的選題、論證和研究方案的制定，乃至具體問題

48、都給予了詳細(xì)而又耐心的指導(dǎo)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度和誨人不倦的敬業(yè)精神深深影響著我，激勵(lì)自己不斷進(jìn)步，同時(shí)應(yīng)秉承南郵優(yōu)良傳統(tǒng)，踏踏實(shí)實(shí)作學(xué)問，認(rèn)認(rèn)真真做人。在近四年的求學(xué)即將結(jié)束，謹(jǐn)在此向?qū)熤乱哉\(chéng)摯的感謝和深深的敬意。感謝自動(dòng)化學(xué)院的各位師長(zhǎng)對(duì)我近四年求學(xué)的幫助和關(guān)懷，感謝母校*大學(xué)對(duì)我的培養(yǎng)。*歷史悠久，人才輩出，在這片成長(zhǎng)的熱土上，我已經(jīng)求學(xué)近四個(gè)年頭了， “我以*為榮”，這是每一個(gè)*學(xué)子應(yīng)當(dāng)感受到的，也應(yīng)當(dāng)為母校的振興與繁盛努力奮斗。參考文獻(xiàn) 1. 胡學(xué)林.可編程控制器教程（提高篇）M.北京：電子工業(yè)出版社，20052. 劉貫華. 基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J. 機(jī)電工程技術(shù),

49、2008，7（1）：6-103. 馮太合 .西門子S7-300系列及應(yīng)用軟件STEP7M.廣州：華南理工大學(xué)出版社，20044. 胡健.西門子S7-300PLC應(yīng)用教程M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20075. SIEMENS AG.SIMATIC S7-300 Programmable controller system ManualM.20026. 毛躍輝. 基于PLC的鍋爐內(nèi)膽水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 可編程控制器與工廠自動(dòng)化,2006，7（12）：6-107. 防砂模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制要求M.2007（內(nèi)部資料）8. 廖常初.大中型PLC應(yīng)用教程M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20069. 宋伯生.

50、PLC編程實(shí)用指南M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200410. 高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例M.北京：人民郵電出版社，200411. 周美蘭, 周封, 王岳宇.PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)M. 北京: 科學(xué)出版社, 200312. 魯遠(yuǎn)棟. PLC機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)M.北京: 電子工業(yè)出版社, 200613. 嚴(yán)盈富. PLC入門M.北京: 人民郵電出版社, 2005 14. 汪曉平. PLC可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航M.北京: 人民郵電出版社, 2004 15. 宋伯生. PLC編程理論、算法及技巧M.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2006 16. 程子華. PLC原理與編程實(shí)例分析M

51、.北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 200717. 馬寧, 孔紅. S7-300 PLC和MM440變頻器的原理與應(yīng)用M.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 200618. 賈德勝. PLC應(yīng)用開發(fā)實(shí)用子程序M.北京: 人民郵電出版社, 2006 19. 鄭鳳翼，鄭丹丹，趙春江. 圖解PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語句表M.北京: 人民郵電出版社, 2006 20. Wilks, James G.; Van Gemert, Paul. Design and implementation of a plc continuous casting control system R. New York.IEEE.198721. 楊公源. 可編程控制器(PLC)原理與應(yīng)用M.北京: 電子工業(yè)出版社, 2004 22. 劉鍇，周海. 深入淺出西門子S7-300PLCM.北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2004 23. Wilks, James G.; Van Gemert, Paul. Design and implementation of a plc continuouscastin