畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）類型：□畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書□畢業(yè)論文題目：基于plc的自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：專業(yè)：時(shí)間：目錄摘要 Abstract 1緒論 51.1課題研究的背景資料分析 51.2物料混合投喂流水線的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 61.3本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容及目的 71.3.1本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容 71.3.2本次設(shè)計(jì)的目的 71.4系統(tǒng)控制的選擇比較 81.5PLC定義及簡(jiǎn)述 91.6PLC的基本結(jié)構(gòu)組成 91.7PLC的發(fā)展趨勢(shì)分析 112控制系統(tǒng)硬件的選擇及控制方式 122.1自動(dòng)配料系統(tǒng)的控制思路設(shè)計(jì) 122.2本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 122.3自動(dòng)配料系統(tǒng)的硬件選型 132.3.1PLC選型 132.3.2行程開關(guān)的選型分析 142.3.3觸摸屏的選型分析 152.3.4電磁閥的選型 152.3.5重力傳感器的選型分析 162.4主要元器件清單 173自動(dòng)配料系統(tǒng)PLC程序的編寫 183.1程序軟件介紹 183.2系統(tǒng)流程圖 183.3配置I/O表 203.4接線圖 213.5程序編寫 223.5.1梯形圖的編寫 223.5.2語句表的編寫 304程序仿真及組態(tài)畫面設(shè)計(jì) 354.1環(huán)境要求 354.2程序調(diào)式 354.3組態(tài)畫面 36結(jié)論 38致謝 39參考文獻(xiàn) 40摘要隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，一些智能設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備層出不窮，改變了我們?cè)械墓ぷ鞣绞?，一些自?dòng)化生產(chǎn)加工流水線也蓬勃發(fā)展，比如汽車制造行業(yè)的汽車裝配流水線、物流自動(dòng)分揀流水線、食品行業(yè)的諸多加工生產(chǎn)流水線，這些自動(dòng)化流水線的出現(xiàn)使得我們的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量獲得了提升。本次設(shè)計(jì)就是針對(duì)一種氣缸的自動(dòng)化生產(chǎn)裝配流水線中自動(dòng)配料的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中首先對(duì)自動(dòng)配料系統(tǒng)做了簡(jiǎn)明闡述，通過現(xiàn)狀分析和背景資料，簡(jiǎn)明的闡述了自動(dòng)配料供料的主要控制方式。然后對(duì)自動(dòng)配料系統(tǒng)的選擇和硬件部分的選型，通過控制系統(tǒng)流程圖的繪制和I/O表的繪制，使用S7-200西門子編寫軟件進(jìn)行梯形圖的編寫，最后通過仿真模擬軟件對(duì)程序的在線模擬調(diào)試，優(yōu)化并修改程序。關(guān)鍵詞：自動(dòng)配料可編程序邏輯控制器PLC自動(dòng)配料自動(dòng)供料AbstractWiththeAdvancementofscienceandtechnology,someintelligentequipmentandautomationequipmenthaveemergedoneafteranother,changingthewayweusedtowork,andsomeautomatedproductionandprocessinglineshavealsoflourished.Forexample,autoassemblylinesintheautomotivemanufacturingindustry,automaticlogisticssortinglines,andmanyprocessingproductionlinesinthefoodindustry,theemergenceoftheseautomatedpipelineshaveimprovedourworkefficiencyandproductquality.Thisdesignisaimedataspringorendcoveroftheautomaticproductionlineinthesupplystationdesign.

Inthisdesign,firstofall,thesystemoffeedstationfeedingstationfeedingsystemisbrieflydescribed.Throughtheanalysisofthecurrentsituationandbackgrounddata,themainstructureformsoffeedstationfeedingstationarebrieflydescribed.Thentheselectionofthefeedstationsystemandtheselectionofthehardwarepart,thedrawingofthecontrolsystemflowchartandthedrawingoftheI/Otable,theuseoftheS7-200Siemenssoftwaretowritetheladdermap,andfinallythesimulationoftheprogramthroughthesimulationsoftwareOnlinesimulationdebugging,Optimizeandmodifytheprogram.

Keywords:feedstationprogrammablelogiccontrollerPLCfeedstationautomaticfeed1緒論1.1課題研究的背景資料分析隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平的不斷提高，智能化、自動(dòng)化程度的不斷推進(jìn)，自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)的方式逐漸在傳統(tǒng)行業(yè)中開展而來，逐步改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工方式，使自動(dòng)化生產(chǎn)、自動(dòng)化加工逐漸興起。從物流自動(dòng)分揀流水線、自動(dòng)派單機(jī)器人、汽車制造自動(dòng)流水線、包括我們平時(shí)生活中的必需品等的多種多樣的產(chǎn)品都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，在自動(dòng)化快速發(fā)展的今天，對(duì)一種傳統(tǒng)的作業(yè)方式的研究并改變，采用行者有效的自動(dòng)化控制方式將其代替，是目前傳統(tǒng)行業(yè)的又一次升級(jí)改造，具有劃時(shí)代的意義。本次是根據(jù)多種物料自動(dòng)混合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過自動(dòng)化控制理論以及適合物料自動(dòng)混合的工藝條件，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并做到較好額替代傳統(tǒng)的人工混合的方式。本次通過自動(dòng)控制的方式，運(yùn)用可控的電磁閥控制物料的添加，采用重量、時(shí)間等的控制方式模擬添加條件，通過混合攪拌電機(jī)、物料投喂小車等模擬某些混合特定工序，本設(shè)計(jì)具有一定代表型，后期也可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工序?qū)Τ绦蜻M(jìn)行改進(jìn)和拓展。1.2物料混合投喂流水線的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)目前，我國的大部分流水線自動(dòng)化設(shè)備正在逐步小型化?！靶　笔侵饕卣髦?。同時(shí)，生產(chǎn)的速度和準(zhǔn)確性要求達(dá)到很高的要求。因此，以前的手工生產(chǎn)不僅生產(chǎn)效率低，而且技術(shù)水平高。它是落后的，生產(chǎn)不易調(diào)整，阻礙了行業(yè)的發(fā)展，不再適合生產(chǎn)需要。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，各種技術(shù)要求的出現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備提出了很高的要求。在裝配線的發(fā)展中，目前國外已有許多成熟產(chǎn)品，國外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展迅速，在高速生產(chǎn)，生產(chǎn)多樣化，尤其是多層生產(chǎn)方面取得了良好的效果。美國，意大利，德國等國家在技術(shù)和技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，可以生產(chǎn)出一批性能優(yōu)良，操作簡(jiǎn)便的自動(dòng)組裝設(shè)備。它廣泛用于各種裝配加工行業(yè)。目前自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線進(jìn)入高速發(fā)展的時(shí)期，其主要的發(fā)展趨勢(shì)有：（1）資源利用率高資源的高利用有三個(gè)含義：提高資源的綜合利用；提高有效成分的提取率；減少營養(yǎng)素的流失。（2）產(chǎn)品節(jié)能新的節(jié)能技術(shù)和新產(chǎn)品已成為國內(nèi)外生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。在生產(chǎn)機(jī)械中，節(jié)能技術(shù)的廣泛使用在減少生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效率方面發(fā)揮著重要作用。（3）高科技實(shí)用在生產(chǎn)機(jī)械方面，采用微電腦技術(shù)，真空技術(shù)，無菌生產(chǎn)，膜分離技術(shù)，超高壓等新技術(shù)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。（4）加強(qiáng)研發(fā)能力加快科研成果轉(zhuǎn)化為商業(yè)轉(zhuǎn)型，使科技真正成為解放生產(chǎn)力，促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的強(qiáng)大動(dòng)力。1.3本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容及目的1.3.1本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容此次設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的基于PLC的自動(dòng)配料系統(tǒng)硬件主要采用S7-200系列的可編程序邏輯控制器，通過預(yù)設(shè)的邏輯關(guān)系命令，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的負(fù)載端進(jìn)行動(dòng)作，本次設(shè)計(jì)的負(fù)載端主要為電磁閥、電機(jī)等，通過不同比例對(duì)物料進(jìn)行自動(dòng)添加的動(dòng)作流程。各章主要內(nèi)容如下：第一章為緒論，對(duì)自動(dòng)配料進(jìn)行了現(xiàn)狀分析，并介自動(dòng)化投喂的現(xiàn)狀，同時(shí)簡(jiǎn)單介紹了論文各章的主要內(nèi)容。以及對(duì)控制系統(tǒng)選擇的確定，然后對(duì)PLC系統(tǒng)的特點(diǎn)組成及其發(fā)展趨勢(shì)做了簡(jiǎn)要敘述，第二章是對(duì)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)。主要是對(duì)PLC的選型，傳感器的選型方面做了詳細(xì)分析。并繪制了硬件配置表。第三章是對(duì)軟件的設(shè)計(jì)，主要通過對(duì)控制流程的分析，繪制流程圖。根據(jù)PLC的選型以及流程圖分配輸入和輸出點(diǎn)，最后繪制I/O表。通過S7-200編程軟件對(duì)控制程序進(jìn)行編寫，并繪制梯形圖。最后通過程序和I/O分配表，采用CAD軟件繪制PLC外部接線圖。第四章是自動(dòng)配料系統(tǒng)的模擬調(diào)試和組態(tài)畫面的設(shè)計(jì)，通過模擬仿真軟件對(duì)PLC進(jìn)行模擬仿真，對(duì)程序進(jìn)行修改、完善。通過對(duì)組態(tài)畫面的設(shè)計(jì)，采用觸摸屏作為上位機(jī)，對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行控制和檢測(cè)。1.3.2本次設(shè)計(jì)的目的本次設(shè)計(jì)的目的主要是通過平時(shí)對(duì)PLC的學(xué)習(xí)認(rèn)知，通過自己所學(xué)的知識(shí)，系統(tǒng)的對(duì)自動(dòng)配料系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，更多的是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)與查漏補(bǔ)缺。結(jié)合自動(dòng)配料系統(tǒng)的工作原理以及邏輯順序等，對(duì)自動(dòng)配料系統(tǒng)進(jìn)行全面設(shè)計(jì)，掌握復(fù)雜強(qiáng)狂下對(duì)PLC計(jì)時(shí)、置位復(fù)位等指令的控制、與變頻器的通訊控制等。通過對(duì)自動(dòng)配料系統(tǒng)硬件的選型與使用，掌握各種電器元件的原理以及使用方法，為以后的學(xué)習(xí)工作奠定基礎(chǔ)。通過對(duì)程序的編寫與程序的反復(fù)調(diào)試以及修改，更加熟悉程序的一般編寫方法和對(duì)程序調(diào)試方法的熟悉和認(rèn)知。進(jìn)而提高自己的學(xué)習(xí)能力和知識(shí)儲(chǔ)備，和發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的一種方法，為以后的工作奠定更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.4系統(tǒng)控制的選擇比較目前在控制領(lǐng)域較為常見的控制系統(tǒng)主要有：以單片機(jī)為主要控制方式的系統(tǒng)、以微小型計(jì)算機(jī)為控制手段的系統(tǒng)、以微處理可編程邏輯控制器（PLC）為主要控制手段的方式。以單片機(jī)的控制方式的自動(dòng)配料系統(tǒng)雖然價(jià)格成本較為便宜，但是使用眾多電子元器件，電子元器件越多帶了的系統(tǒng)穩(wěn)定性大大降低，損壞和故障率也大大提高，增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，而且在后期維修維護(hù)管理方面，工作量較大，檢查故障點(diǎn)較難。單片機(jī)采用C語言的編程方式，對(duì)維護(hù)維修人員具有更高的要求，其編程方式較為難理解，而且不直觀簡(jiǎn)明的，對(duì)初學(xué)者很難理解。所以本次設(shè)計(jì)不予采用。以PC微小型電子計(jì)算機(jī)為控制手段時(shí)，其系統(tǒng)龐大，而且成本較為昂貴。在系統(tǒng)便捷和可操作性上較為繁瑣，其系統(tǒng)往往需要和電腦終端連接，給使用者和操作者帶來了不簡(jiǎn)潔性，不適合本次自動(dòng)配料系統(tǒng)規(guī)模小、互換性高的要求。以PLC為控制方式的自動(dòng)化控制系統(tǒng)在目前的自動(dòng)化控制領(lǐng)域較為常見，因其采用集成的電子控制器，具有眾多功能，比如集成了計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、邏輯運(yùn)算指令、可擴(kuò)展溫度濕度等模擬量的控制模塊，不僅可以簡(jiǎn)單的完成多種功能操作，而且大大減少了電子元器件的使用率，使得系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔、方便。在編程方面采用梯形圖的編程方式，簡(jiǎn)單明了適用于初學(xué)者或者傳統(tǒng)的電力工作者管理或者維護(hù)，不僅編寫程序直觀明了而且后期檢查維修方便，對(duì)程序進(jìn)行上傳下載即可，并且優(yōu)越的可擴(kuò)展性能對(duì)以后的升級(jí)改造具有很重要的意義。經(jīng)過以上分析對(duì)比，本次對(duì)自動(dòng)配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用可編程邏輯控制器（PLC）為主要控制器的控制方式。1.5PLC定義及簡(jiǎn)述可編程序邏輯控制器是在工控行業(yè)內(nèi)較為常用的一種控制方式，其英文名稱為：ProgrammableLogicController，簡(jiǎn)稱PLC。因其優(yōu)越的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性受到設(shè)計(jì)人員的青睞，成為工業(yè)控制行業(yè)不可或缺的控制單元。目前較為常見的PLC品牌有西門子、三菱、歐姆龍、臺(tái)達(dá)等品牌，隨著我國技術(shù)水平的不斷提高一些國產(chǎn)的PLC品牌也層出不窮并得到設(shè)計(jì)師們的認(rèn)可，比如信捷、上海永宏等品牌。PLC采用可編程序的邏輯控制存儲(chǔ)區(qū)，在其內(nèi)部?jī)?chǔ)存并執(zhí)行設(shè)計(jì)師編寫的邏輯運(yùn)行程序，比如常見的順序邏輯控制、計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)程序、邏輯運(yùn)算等程序及其操作指令，并通過單一的數(shù)字式或者模擬量進(jìn)行對(duì)輸入信號(hào)的采集和輸出信號(hào)的控制，可以控制自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備、給水量以及溫度等各行業(yè)的生產(chǎn)過程性控制。它可以集成眾多外圍設(shè)備以及模塊，與控制程序形成一個(gè)整體，從而形成整合控制系統(tǒng)。在輸入信號(hào)方面可以運(yùn)用光電開關(guān)、電磁開關(guān)、變送器、溫控器等作為控制器的輸入采集信號(hào)，在控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元方面可以和步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、氣缸、液壓缸、電機(jī)馬達(dá)等等執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的有效控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品或者工況需求的自動(dòng)化控制，提供工業(yè)控制解決方案。1.6PLC的基本結(jié)構(gòu)組成PLC的硬件組成單元主要包括：中央處理單元、存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器、電源等單元。中央處理單元作為可編程序邏輯控制器的控制中樞。主要的任務(wù)有：診斷程序的語法及編程錯(cuò)誤、檢查電源的正常狀態(tài)、監(jiān)視檢測(cè)存儲(chǔ)器及其警戒定時(shí)器的狀態(tài)信息。當(dāng)執(zhí)行RUN時(shí)，以循環(huán)掃描的方式對(duì)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，存入I/O映像區(qū)，然后對(duì)用戶編寫的程序進(jìn)行逐條讀取，當(dāng)所有程序讀取完成后將I/O映像區(qū)的數(shù)據(jù)或者狀態(tài)輸出至相應(yīng)輸出單元，然后進(jìn)行下一次循環(huán)，如此循環(huán)往復(fù)，直到程序運(yùn)行結(jié)束。其內(nèi)部掃描循環(huán)主要包括以下幾個(gè)過程：，輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)過程。這三個(gè)過程作為一個(gè)掃描周期，在PLC的運(yùn)行過程中處理器根據(jù)固有的頻率通過以上三個(gè)過程對(duì)PLC內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)掃描。其內(nèi)部掃描循環(huán)方式主要如下圖1-1所示：圖1-1PLC內(nèi)部循環(huán)方式過程圖存儲(chǔ)器主要包含三部分：（1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)、（2）用戶編寫的程序儲(chǔ)存區(qū)、（3）系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)。存儲(chǔ)器的主要作用是存儲(chǔ)程序、系統(tǒng)以及系統(tǒng)運(yùn)行的周期掃描程序。計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器主要是PLC內(nèi)部對(duì)時(shí)間以及次數(shù)的累計(jì)，在用戶編寫程序時(shí)可以調(diào)用，但每個(gè)品牌的plc都有其固定的存儲(chǔ)單元，不可亂用。PLC主要硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-2所示:圖1-2PLC系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖

1.7PLC的發(fā)展趨勢(shì)分析（1）產(chǎn)品規(guī)模越來越大，功能越來越全面，在大型PLC的發(fā)展方向上，逐步向大型、功能自由擴(kuò)展、高速度運(yùn)算等方向發(fā)展。（2）在小型PLC領(lǐng)域逐步向體積小、應(yīng)用便捷、可操作性強(qiáng)等方面發(fā)展。（3）編程語言逐步統(tǒng)一化，適合各大品牌的PLC之間相互傳輸信息，相互控制。（4）開始實(shí)現(xiàn)私人定制，以實(shí)現(xiàn)不同行業(yè)PLC的不同需求。（5）網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)目前大數(shù)據(jù)下快速分享與控制的目的。（6）越來越強(qiáng)的容錯(cuò)技術(shù)，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。（7）硬件及綜合性服務(wù)解決方案更加完善，實(shí)現(xiàn)控制的多樣性。2控制系統(tǒng)硬件的選擇及控制方式2.1自動(dòng)配料系統(tǒng)的控制思路設(shè)計(jì)本次自動(dòng)配料系統(tǒng)模擬了三種物料按照一定比例添加，混合攪拌，并同過投喂小車對(duì)飼料進(jìn)行投喂的過程。其中添加物料本次設(shè)定為主料、輔料、水三種物質(zhì)之間的按一定比例混合，本次設(shè)計(jì)需要根據(jù)需要設(shè)定一定的比例，比如主料輔料水之間的比例為2:1:2，其比例可以根據(jù)需要對(duì)其數(shù)值進(jìn)行設(shè)定。在人工設(shè)定好混合比例后，點(diǎn)擊啟動(dòng)程序按鈕，此時(shí)開始對(duì)主料的添加，通過傳感器對(duì)添加的主料進(jìn)行信號(hào)采集，并輸入至PLC中，此時(shí)如果當(dāng)前值大于或者等于設(shè)定的目標(biāo)值時(shí)，停止主料的釋放，此時(shí)打開稱重料筒下側(cè)的釋放電磁閥，帶釋放完畢后，關(guān)閉稱重筒釋放電磁閥，然后對(duì)輔料的添加，其比例與輔料之間的比例為2:1，其原理雷同與主料的添加，待輔料和水通過此方式逐一添加完畢后，物料此時(shí)都已經(jīng)進(jìn)入攪拌桶中，攪拌電機(jī)運(yùn)行，此時(shí)對(duì)三種物料進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為10分鐘，帶攪拌均勻后，攪拌桶的電磁閥打開，將混合料倒入投喂小車，此時(shí)投喂小車運(yùn)行，分別對(duì)需要施加的位置進(jìn)行物料的投喂，本次設(shè)計(jì)了兩個(gè)投喂地點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行加減投喂地點(diǎn)，其主要控制思路是，在電機(jī)的正傳和反轉(zhuǎn)作用下分別控制小車的前進(jìn)和后退，在漸進(jìn)至投喂點(diǎn)的過程中，當(dāng)接觸到投喂點(diǎn)的行程開關(guān)后，電機(jī)停止運(yùn)行，小車停止，從而電磁閥釋放對(duì)物料的投喂動(dòng)作，投喂10秒后繼續(xù)運(yùn)行至下一位置投喂點(diǎn)，直至結(jié)束最后一個(gè)投喂動(dòng)作，小車電機(jī)反轉(zhuǎn)，至初始位置停止，才是初始位置的行程開關(guān)接通告。至此一個(gè)混合投喂過程結(jié)束。2.2本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖自動(dòng)物料混合系統(tǒng)控制系統(tǒng)的主要系統(tǒng)組件有：起主要控制做用的可編程序邏輯控制器（PLC），起重量測(cè)定功能和液位檢測(cè)功能的重力傳感器和變送器、起執(zhí)行作用的電磁閥、攪拌電機(jī)等主要控制組件。其系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下2-1所示。圖2-1自動(dòng)物料混合裝置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2.3自動(dòng)配料系統(tǒng)的硬件選型2.3.1PLC選型常用的PLC品牌主要有三菱和西門子，在此次控制系統(tǒng)中，主要識(shí)通過傳感器對(duì)貨物的識(shí)別，在西門子的編程方式中主要運(yùn)用模塊的方式對(duì)邏輯程序進(jìn)行編程，較三菱進(jìn)行系統(tǒng)控制的較為簡(jiǎn)單，所以本次對(duì)自動(dòng)配料的溫度控制采用西門子plc，選擇S7-200的小型plc系列完全滿足控制條件，其型號(hào)主要有222、224、226等CPU型號(hào)，本次選擇具有14路輸入10路輸出的224型號(hào)作為控制器，其中兼容2個(gè)RS485通訊接口，可以兼容多種外圍設(shè)備，比如溫度控制器等，支持多種通信協(xié)議，比如PPI、MPI等自由通訊方式。其外觀見下圖2-2所示：圖2-2S7-200PLC外觀圖2.3.2行程開關(guān)的選型分析在本次系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)中，限位開關(guān)的主要作用是通過投喂小車和限位開關(guān)的接觸使限位開關(guān)動(dòng)作并接通信號(hào)將信號(hào)傳入PLC作為控制行走電機(jī)運(yùn)行的時(shí)間點(diǎn)。本次限位開關(guān)的選擇電壓根據(jù)PLC輸出輸入24V確定，本次選擇的纖維開關(guān)的主要參數(shù)型號(hào)為：正泰YBLX-ME/8108其主要參數(shù)如下所示：品牌：正泰型號(hào)：YBLX-ME/8108額定控制電流：0.8A（AC）0.16A（DC）操作方式：可調(diào)機(jī)械滾子臂圖2-3限位開關(guān)外觀圖2.3.3觸摸屏的選型分析觸摸屏主要最為系統(tǒng)的上位機(jī)使用，用于對(duì)重量的檢測(cè)和其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。對(duì)觸摸屏的要求不是很高，屏幕選擇大小也不是要求太高，本次選擇較為常見，性價(jià)比較高的觸摸屏，支持232和485通訊接口，本次選擇步科的七寸彩色觸摸屏，其型號(hào)為：ET070。圖2-4觸摸屏外觀圖2.3.4電磁閥的選型電磁閥種類繁多，實(shí)現(xiàn)的功能也都不同，比如單向閥、先導(dǎo)閥、溢流閥、選擇閥、減壓閥等等。在選擇電磁閥的時(shí)候首先要根據(jù)設(shè)計(jì)的工藝需求，首先對(duì)電磁閥中位機(jī)能進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇，目前較為常用的電磁閥中位機(jī)能有：O型、J型、H型、G型等等。圖2-5常用換向閥的中位機(jī)能圖本次設(shè)計(jì)中采用中位機(jī)能為D型的電磁換向閥，其主要的特點(diǎn)是，控制動(dòng)作為單項(xiàng)，在氣源接通后按鈕未開啟前，始終保持復(fù)位狀態(tài)，本次設(shè)計(jì)采用的型號(hào)是ZB2-BE101C。2.3.5重力傳感器的選型分析物料混合裝置對(duì)重量傳感器的使用作用主要是通過稱重傳感器將各添加配料的重量信息轉(zhuǎn)化為可識(shí)別和控制的電壓信號(hào)或者電流信號(hào)，重量傳感器主要是通過亞敏元件制作，根據(jù)壓敏元件在收到壓力后可以將重量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，可以根據(jù)受壓不同輸出相應(yīng)的電信號(hào)值做到顯示和稱重的目的作用。在稱重傳感器的使用中應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：產(chǎn)品的可靠性，即產(chǎn)品的使用壽命，一個(gè)好的產(chǎn)品必將帶來系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性能；傳感器的防護(hù)等級(jí)，在放水防塵方面等級(jí)越高的產(chǎn)品，性能抗噪越強(qiáng)，因?yàn)榛炷翑嚢杵陂g工況條件十分不利，一個(gè)好的防水防塵等級(jí)可以提高產(chǎn)品的使用壽命；精度是一個(gè)稱重傳感器的很關(guān)鍵的指標(biāo)之一，但是本次設(shè)計(jì)的混凝土攪拌站的設(shè)計(jì)精度要求并不高，在配比誤差不是較大的情況下都可以完成混凝土攪拌的良好性能。本次設(shè)計(jì)的混凝土攪拌站稱重單元的選型方面要根據(jù)以上提出的問題進(jìn)行選擇，具有高防護(hù)等級(jí)、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、性價(jià)比比較高、損壞后維護(hù)維修便捷，更換成本低的選擇。本次選擇選擇HL-F（1）型懸臂梁高精度壓力傳感器，如圖所示2-6：圖2-6HL-F（1）型懸臂梁壓力傳感器2.4主要元器件清單本次設(shè)計(jì)繪制了主要電器元件清單，見下表2-2.表2-2主要電器元件清單名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量重力傳感器HL-F（1）型1按鈕LA38-11D/2094,DC24V2電磁閥ZB2-BE101C,DC24V5指示燈AD11-22/41-8GE,AC220V1空氣開關(guān)5SJ6,AC400V1觸摸屏ET0701PLCS7-2002241行程開關(guān)YBLX-ME/810833自動(dòng)配料系統(tǒng)PLC程序的編寫3.1程序軟件介紹該設(shè)計(jì)使用梯形圖作為程序，采用STEP7-200SP9作為編程軟件。該軟甲可以和許多型號(hào)的西門的可編程邏輯控制器進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)PLC的編程工作，其中包含多種控制程序與指令，可以簡(jiǎn)單方便的對(duì)程序進(jìn)行編寫與操作。梯形圖是一種根據(jù)傳統(tǒng)的繼電器的控制方式演變而來的一種微處理器控制的編程方式，普遍適合普通電氣制造人員的程序編寫，具有替代傳統(tǒng)繼電器接觸器的控制方式，而且梯形圖具有直觀易于表達(dá)和理解的好處，對(duì)使用者的要求不高，而且可以通過線條的變化來觀察程序執(zhí)行的狀態(tài)，從而觀察出程序中的錯(cuò)誤以及程序編寫的問題所在，十分直觀而且簡(jiǎn)便。而且其功能更加強(qiáng)大，指令眾多，而且使用靈活，后期還有一一定的擴(kuò)展性能，受到廣大電氣從業(yè)人員的青睞，并且反響甚佳。STEP7-200SP9具有強(qiáng)大的監(jiān)控，調(diào)試和維護(hù)工具，可以在現(xiàn)場(chǎng)輕松在線修改程序，并具有豐富的自診斷功能（PLC，系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)等），可以快速消除故障，多個(gè)監(jiān)控和調(diào)試功能可以通過網(wǎng)絡(luò)完成。STEP7-MicroWIN可以以結(jié)構(gòu)化的方式編寫程序，并且更容易理解遠(yuǎn)程程序?？梢灾瞥蓸?biāo)準(zhǔn)化程序。用于其他類似系統(tǒng)。STEP7-MicroWIN軟件也可以在線模擬，這更有利于檢查程序的運(yùn)行狀態(tài)和相應(yīng)的功能，其效果十分可觀，而且在編寫程序上具有三種以上的程序編寫方式的互相變換，可以實(shí)現(xiàn)不同編寫語言的自由切換。3.2系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)流程圖作為PLC軟件設(shè)計(jì)的必不可少的環(huán)節(jié)，對(duì)最后程序的編寫具有重要作用，其主要作用是根據(jù)思路畫出流程圖，從而確定邏輯關(guān)系，是以后編寫程序，優(yōu)化程序的先頭兵，一個(gè)邏輯關(guān)系縝密的流程圖才能為以后程序編寫提供便利和邏輯支撐。圖3-1系統(tǒng)流程圖3.3配置I/O表在對(duì)自動(dòng)配料控制系統(tǒng)進(jìn)行思考后，計(jì)算輸入輸出點(diǎn)的數(shù)量并分配選擇，對(duì)其輸入輸出點(diǎn)留有一定的設(shè)計(jì)余量，為了以后對(duì)程序進(jìn)行升級(jí)或者功能改進(jìn)。對(duì)此我們對(duì)I、O點(diǎn)進(jìn)行分配，并繪制表格如下：表3-1I/O分配表西門子PLC(I/O)系統(tǒng)接口(I/O)符號(hào)輸入部分I0.0系統(tǒng)啟動(dòng)SB1I0.1系統(tǒng)停止SB2I0.2稱重傳感器ASA1I0.3初始位置行程開關(guān)SA2I0.4喂料位置1行程開關(guān)SA3I0.5輔料參數(shù)設(shè)置確定SB3I0.6水參數(shù)設(shè)置確定SB4I0.7喂料位置2行程開關(guān)SA6輸出部分Q0.0系統(tǒng)指示燈HL1Q0.1主料電磁閥YV1Q0.2輔料電磁閥YV2Q0.3水電磁閥YV3Q0.4稱重桶電磁閥YV4Q0.5攪拌電機(jī)接觸器KM1Q0.6攪拌桶電磁閥YV5Q0.7喂料小車正傳接觸器KM2Q1.0喂料小車反轉(zhuǎn)接觸器KM3Q1.1喂料電磁閥YV63.4接線圖本次設(shè)計(jì)中主要的接線為PLC外部接線圖，在外部接線圖的繪制過程當(dāng)中，使用的軟件和方法不一，具有多種方法，本次設(shè)計(jì)外部接線原理圖采用CAD軟件繪制，其作圖方式相對(duì)較為簡(jiǎn)單，原理清晰，適用范圍較廣。圖3-2PLC外部接線圖3.5程序編寫3.5.1梯形圖的編寫3.5.2語句表的編寫LD程序啟動(dòng):I0.0OM0.0AN程序停止:I0.1=M0.0=運(yùn)行指示:Q0.0LDM0.0EUO主料電磁閥開:Q0.1AN程序停止:I0.1ANM1.0=主料電磁閥開:Q0.1LDD>=VD108,VD10OM1.0ANM1.1=M1.0=稱重桶電磁閥中間繼電器:M0.1LDD=VD108,0EU=M1.1LD參數(shù)寫入:I0.5MOVDVD10,VD14/D+2,VD14LDM1.1EUO輔料電磁閥:Q0.2AN程序停止:I0.1ANM1.2=輔料電磁閥:Q0.2LDD>=VD108,VD14OM1.0ANM1.3=M1.2=輔料放空后電磁閥關(guān)閉:M0.2LDD=VD108,0EU=M1.3LD水比例寫入:I0.6MOVDVD10,VD18/D+2,VD18LDM1.3EUO輔料電磁閥:Q0.2AN程序停止:I0.1ANM1.4=放水電磁閥:Q0.3LDD>=VD108,VD18OM1.4ANM1.5=M1.4=水放空電磁閥:M0.3LDD=VD108,0EU=M1.5LD稱重桶電磁閥中間繼電器:M0.1O輔料放空后電磁閥關(guān)閉:M0.2O水放空電磁閥:M0.3=稱重筒電磁閥:Q0.4LDM1.5O攪拌電機(jī):Q0.5AN程序停止:I0.1ANT37=攪拌電機(jī):Q0.5TONT37,6000LDT37O攪拌桶放料電磁閥:Q0.6ANT38AN程序停止:I0.1=攪拌桶放料電磁閥:Q0.6TONT38,200LDT38AN初始位置形成開關(guān):I0.3O喂料小車正轉(zhuǎn):Q0.7AN形成開關(guān)1:I0.4AN程序停止:I0.1=喂料小車正轉(zhuǎn):Q0.7LD形成開關(guān)1:I0.4O喂料電磁閥:Q1.1AN程序停止:I0.1ANT39=喂料電磁閥:Q1.1TONT39,100LDT39O放水電磁閥:Q0.3AN程序停止:I0.1AN行程開關(guān)2:I0.7=喂料小車正轉(zhuǎn):Q0.7LD行程開關(guān)2:I0.7O喂料電磁閥:Q1.1AN程序停止:I0.1ANT40=喂料電磁閥:Q1.1TONT40,100LDT40O小車反轉(zhuǎn):Q1.0AN初始位置形成開關(guān):I0.3AN程序停止:I0.1=小車反轉(zhuǎn):Q1.0LDSM0.0CALLSBR_0:SBR0LDSM0.0MOVRVD10,PID_SP:VD184LDSM0.0/R100.0,PID_SP:VD184MOVR80.0,PID0_High_Alarm:VD112MOVR10.0,VD116MOVR2.0,VD120MOVR0.5,VD124MOVB100,SMB34ATCHINT_0:INT0,10LDSM0.0ITDAIW0,AC0DTRAC0,AC0/R3200.0,AC0MOVRAC0,VD100LDSM0.0PIDVB100,0LDSM0.0MOVRVD108,AC0*R3200.0,AC0ROUNDAC0,AC0DTIAC0,AC0MOVWAC0,AQW04程序仿真及組態(tài)畫面設(shè)計(jì)4.1環(huán)境要求在可編程序邏輯控制器的使用中，主要是針對(duì)不同的工況條件而設(shè)計(jì)，具有良好的抗燥性能，一般不需要特別的方式對(duì)其進(jìn)行特殊保護(hù)，適用與工況條件惡劣的情況下使用。但是如果在強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾下，會(huì)對(duì)邏輯控制器的使用產(chǎn)生影響，尤其是脈沖信號(hào)的干擾，在控制步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)時(shí)容易出現(xiàn)丟步的現(xiàn)行。所以對(duì)其安裝的環(huán)境和強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾環(huán)境下安裝和接線具有較高要求，用于確保邏輯控制器的正常運(yùn)行。因此，討論P(yáng)LC設(shè)計(jì)和調(diào)試非常重要。1.PLC控制安裝和接線1.輸入接線（1）輸入接線不應(yīng)超過30m。但是，如果環(huán)境干擾小并且電壓降不大，則輸入布線可以更長(zhǎng)。（2）輸入和輸出線不能使用相同的電纜，輸入和輸出線應(yīng)分開。2.在電源接入時(shí)，對(duì)其也是有一定的要求，比如使用電壓波動(dòng)小的電源接入、使用電磁干擾小的屏蔽線接入。用于提高可編程序邏輯控制的抗干擾能力。3.正確良好的接地對(duì)可編程序邏輯控制的正常運(yùn)行也十分關(guān)鍵，正?？煽康慕拥乜梢詼p少電磁干擾的重要方式之一，系統(tǒng)接地方式主要有浮動(dòng)解讀和直接接地、電容方式的接地形式。良好的接地是確保PLC可靠運(yùn)行的重要條件，可避免意外的電壓沖擊危險(xiǎn)。4.2程序調(diào)式在程序調(diào)式的環(huán)節(jié)由于自己水平有限，加之程序前期存在較多錯(cuò)誤，所以在程序調(diào)試方面耗時(shí)比較多，主要原因?yàn)樽约簩?duì)許多指令熟練度不夠，對(duì)程序指令的運(yùn)用不夠靈活，導(dǎo)致很多基礎(chǔ)性的錯(cuò)誤發(fā)生，經(jīng)過自己搜集材料和對(duì)編程指令的學(xué)習(xí)分析對(duì)比后，從眾多指令中選擇適合本程序的指令，是程序越來越簡(jiǎn)潔越來越優(yōu)化，增加程序的穩(wěn)定性能，本次調(diào)試的畫面如圖4-1所示。程序載入，PLC打開RUN模式啟動(dòng)程序。圖4-1調(diào)試畫面4.3組態(tài)畫面在控制流程的基礎(chǔ)上對(duì)本次設(shè)計(jì)的控制畫面和重力檢測(cè)等進(jìn)行組態(tài)，主要組態(tài)畫面為自動(dòng)和手動(dòng)控制畫面，通過MCGSE組態(tài)環(huán)境進(jìn)行控制畫面組態(tài)，其組態(tài)畫面如下圖所示。圖4-2自動(dòng)配料控制畫面圖4-3自動(dòng)配料運(yùn)行檢測(cè)畫面結(jié)論本次設(shè)計(jì)是對(duì)一種自動(dòng)配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過對(duì)本次的設(shè)計(jì)體驗(yàn)了一個(gè)完整的程序設(shè)計(jì)過程，使我認(rèn)識(shí)到了自己的許多不足的地方，同時(shí)也學(xué)會(huì)了很多原先不知道的地方。比如在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的一般步驟，從最起初的對(duì)資料的分析和設(shè)計(jì)要求的把握，對(duì)相關(guān)硬件設(shè)備的選用技巧，I/O點(diǎn)的分配、流程圖的繪制等等。在設(shè)計(jì)過程中對(duì)一些程序指令的把握不夠準(zhǔn)確，導(dǎo)致了時(shí)間的浪費(fèi)。但是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我認(rèn)識(shí)了知識(shí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，今后一定加大對(duì)程序編寫的熟練度和畫面組態(tài)設(shè)計(jì)的應(yīng)用性能。本次設(shè)計(jì)由于自己的能力有限諸多錯(cuò)誤與不足懇請(qǐng)諒解。致謝通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)我大學(xué)學(xué)習(xí)專業(yè)課程知識(shí)的檢驗(yàn)，通過對(duì)自動(dòng)配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，查閱相關(guān)資料，了解PLC可編程序邏輯控制器的用途以及未來發(fā)展的趨勢(shì)有了更細(xì)致的認(rèn)識(shí)。從而提高了我運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，充分發(fā)揮了我控制知識(shí)的能力，使我能夠系統(tǒng)地復(fù)習(xí)自大學(xué)以來