运料小车plc课程设计-毕业论文.doc

《运料小车plc课程设计-毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《运料小车plc课程设计-毕业论文.doc（17页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、摘 要可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动化技术及通信技术发展起来的通用工业自动控制装置。自动配料系统采用S7-200系列可编程控制器（PLC）为核芯，是一种用于工业（如水泥生产线自动配料）生产上自动化的配料设备，通常是带有自动配料算法的电脑（微机）作为其自动配料的控制系统。自动配料系统稳定性好，便于操作，把人与生产线之间的关系由被动转为主动，将一线工人从繁重的工作解脱出来，并且提高了配料速度和准确性。【关键词】可编程控制器 PLC 自动配料系统 稳定 准确目 录摘 要一、概述1二、硬件设计42.1控制要求

2、42.2选择PLC型号42.3系统设计流程示意图52.4 I/O分配表62.5 I/O接线图6三、软件设计73.1设计梯形图73.2指令表设计11四、调试13五、结束语14六、参考文献15一、概述可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。在世界上百个PLC制造厂中，有几家举足轻重的公司，它们是德国的西门子公式，美国Rockwell自动化公司所属的A-B(Allen&Bradly)公司、GE-F

3、anuc公司、法国的施耐德公司、日本的三菱及欧姆龙公司。由于本次课设使用的是西门子的PLC，所以下面将对西门子的PLC进行简略介绍。1.1西门子可编程控制器简介西门子公司的可编程控制器在我国具有很高的占有率，其主要产品有SIMATIC S7、SIMATIC M7、及SIMATIC WINAC等几个大的系列。其中SIMATIC S7是传统意义上的PLC，下含S7-200、S7-300/400等子系列。S7-200可编程控制器是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-

4、200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU：分别是CPU221/222,CPU224/224XP,CPU226。它们都可以使用STEP MicroWin进行编程。不同的型号具有各自的优点和不同，下面将按型号分别列举各型号的优点。CPU

5、221：本机集成6输入/4输出共10个数字量I/O点。无I/O扩展能力。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。CPU 222：本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。可连接2个扩展模块。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。CPU 224：本机集成1

6、4输入/10输出共24个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控3制器。CPU 224XP：本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展值至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。20K字节程序和数据存储空间，6个独立的

7、高速计数器（100KHz），2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O,位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。CPU 226：本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具

8、有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。S7-200系列PLC是西门子公司的产品，另外，国内外还有一些厂家生产与其完全兼容的产品，例如德国VIPA公司，中国上海正航电子科技有限公司等。1.2编程软件STEP 7-Micro/WIN简介自从1996年发布S7-200 以来经历了多个版本，现在最新的版本是 V4.0 SP9，和SP8的改进是全面支持Windows7软件分为升级版和直接安装版，不需要授权，文件

9、 273M。STEP 7-Micro/WIN 软件S7-200PLC用户程序编辑功能为主，还能用于带有集成式S7-200的数控系统。软件具有创建用户程序，修改和编辑（含符号表编辑）原有的用户程序，管理用户程序功能。该软件还具有语法检查功能，可在编程中检查用户程序的语法错误。利用该软件的监控功能还能实现用户程序的调试及监控。此外软件还提供S7-200系列多种配套设备的使用向导。软件的大2部分功能，如程序的编制、编译、调试相关的组态等工作，在离线的工作方式即计算机并未和PLC连接时即可实现，部分功能需在在线情况下实现。1.3 自动配料系统应用及优点本系统适用于粉状、颗粒状物料（如耐火材料、水泥、粉

10、煤灰和煤粉等）、耐火材料、碳素、玻璃、陶瓷、食品、冶金、化工等工业领域，适合于物料的连续计量和生产过程中的配料作业。的输送、计量和配料。它是以称重配料小车、螺旋、皮带为物料的输送工具，同时进行动态称重和配料控制的成套自动化设备。系统电气控制部分采用西门子PLC，根据客户生产要求编程控制。根据生产工艺要求，通过人机组态监控系统和PLC程序对加载到称重配料车的物料进行重量、流量的控制，从而实现精确计量和配料。作为动态连续计量、配料的整机式自动化控制装置，本系统还可为各种工业现场的生产控制、管理提供准确的计量数据和控制手段。使用本系统可有效提高配料精度，提升产品质量，大大降低工人劳动强度，提高工作效

11、率，改善工作环境。基本做到配料车间微尘化、配料工作无人化，配料方式灵活，远程监控方便，现场操作简单，降低企业生产成本和管理强度，提升企业生产装备技术水平和产品的科技含量。3二、硬件设计2.1控制要求系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配料，当车装满时，配料系统能自动关闭。（1）工作过程1初始状态按下启动按钮SB1，红灯L2灭，绿灯L1亮，表明允许汽车开进装料。料斗出料口D2关闭，若料位传感器S1置为OFF（料斗中的物料不满），进料阀开启进料（D4亮）。当S1置为ON（料斗中的物料已满），则停止进料（D4灭）。电动机M1、M2、M3和M4均为OFF。2装车控制装车过程中

12、，当汽车开进装车位置时，限位开关SQ1置为ON，红灯信号灯L2亮，绿灯L1灭；同时启动电机M4，经过2S后，再启动启动M3，再经2S后启动M2，再经过2S最后启动M1，再经过2S后才打开出料阀（D2亮），物料经料斗出料。当车装满时，限位开关SQ2为ON，料斗关闭，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。3停机控制按下停止按钮SB2，自动配料装车的整个系统终止运行。2.2选择PLC型号由于系统中PLC需要I0.0 I0.4共4个输入和Q0.0 Q0.7 以及Q1.0和Q1.1 10个输出，所以

13、可选用型号CPU 224/224xp/226考虑到如果输入输出端口不够时，可以使用扩展模块如EM 221/222/223来扩展数字量输入/输出模块，同样的，也可以使用EM231、EM232、EM235来扩展模拟量输入输出模块。所以综合考虑选用价格相对便宜的CPU224的PLC。2.3系统设计流程示意图按下启动按钮，允许汽车开进装料，料斗出料口关闭，对应指示灯亮结束按下停止按钮，自动配料装车的整个系统终止运行2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。此时汽车可以开走。当料运输完毕时，按下限位开关SQ2，料斗关闭，再经过2S后才打开出料阀，物

14、料经料斗出料进行运料过程：启动电机M4，经过2S后，再启动启动M3，再经2S后启动M2，再经过2S最后启动M1当汽车开进装车位置时按下限位开关当物料装满时，按下停止装料开关，对应指示灯熄灭开始52.4 I/O分配表输入输出列表面板SB1SB2S1SQ1SQ2D1D2D3PLCI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.1Q0.2面板D4L1L2M1M2M3M4PLCQ0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.12.5 I/O接线图6三、软件设计软件由STEP 7-Micro/WIN SP9版本在win764位旗舰版系统中编写。STEP 7-Micro/WIN以S7-200P

15、LC的用户程序编辑功能为主，还能用于带有集成式S7-200的数控系统。软件具有创建用户程序，修改和编辑（含符号表编辑）原有的用户程序，管理用户程序功能。该软件还具有语法检查功能，可在编程中检查用户程序的语法错误。利用该软件的监控功能还能实现用户程序的调试及监控。此外，STEP 7Micro/WIN软件还提供S7-200系列多种配套设备的使用向导。软件的大部分功能，如程序的编制、编译、调试相关的组态等工作，在离线工作方式即计算机并未和PLC连接时即可实现，部分功能需在在线情况才可以实现。STEP 7Mincro/WIN软件可以使用SIMATIC与IEC 61131-3两种指令系统。其中，SIMA

16、TIC指令系统的功能比较丰富，可以使用IEC 61131-3标准指令，以实现特殊的PLC功能。当采用SIMATIC指令系统时，STEP 7Mincro/WIN可以采用梯形图、功能块图以及指令表三种方式进行编程及显示，且三种语言可以相互转换。当采用IEC 61131-3指令系统时，3.1设计梯形图网络 1 / I0.0I0.1M0.0 M0.0 789103.2指令表设计网络 1 LD I0.0 O M0.0 AN I0.1 = M0.0 网络 2 LD M0.0 LPS AN I0.2 = Q0.3 LRD A I0.2 = Q0.2 LRD AN I0.3 = Q0.4 LRD AN Q0.

17、4 = Q0.5 LRD A I0.3 = Q0.5 LRD A I0.3 S Q1.1, 1 TON T37, +20 LRD A T37 S Q1.0, 1 TON T38, +20 LRD A T38 S Q0.7, 1 TON T39, +20 LRD A T39 S Q0.6, 1 TON T40, +20 LRD A T40 = Q0.1 11 LPP A I0.4 R Q0.1, 1 = Q0.0 = M0.1网络 3 LD I0.1 O M0.2 AN I0.0 = M0.2 网络 4 LD M0.1 O M0.2 TON T41, +20 网络 5 LD T41 R Q0.6

18、, 1 TON T42, +20 网络 6 LD T42 R Q0.7, 1 TON T43, +20 网络 7 LD T43 R Q1.0, 1 TON T44, +20 网络 8 LD T44 R Q1.1, 1 R Q0.5, 1 = M0.3 网络 9 LD M0.3 A M0.0 S Q0.4, 112四、调试将PLC电源接通，并且开到RUN模式，然后在STEP 7Micro/WIN SP9中编译检查是否有错误。如果没有错误，停止PLC运行（即设置为stop模式），然后将程序下载到PLC中，再另PLC处于运行状态（设置为run模式）。最后把监控模式打开，以便监控PLC的运行状态，找到

19、运行中的错误。初始状态：下启动按钮SB1，红灯L2灭，绿灯L1亮，表明允许汽车开进装料。料斗出料口D2关闭，若料位传感器S1置为OFF（料斗中的物料不满），进料阀开启进料（D4亮）。当S1置为ON（料斗中的物料已满），则停止进料（D4灭）。电动机M1、M2、M3和M4均为OFF。装车控制：装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开关SQ1置为ON，红灯信号灯L2亮，绿灯L1灭；同时启动电机M4，经过2S后，再启动启动M3，再经2S后启动M2，再经过2S最后启动M1，再经过2S后才打开出料阀（D2亮），物料经料斗出料。当车装满时，限位开关SQ2为ON，料斗关闭，2S后M1停止，M2在M1停止2S后

20、停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。停机控制：按下停止按钮SB2，自动配料装车的整个系统终止运行。调试时出现的问题：课设中，由于实验箱的有一些问题，Q0.0 Q0.3 的接线端到上边实验挂箱不能使用。因为PLC上的对应指示灯是可以正常工作，所以应该是下面接线端出现断路的问题。于是我们组将Q0.0 Q 0.3转移到 Q1.3 Q1.6，在将程序中Q0.0 Q0.3 一一对应移到 Q1.3 Q1.6。再次按照上述过程操作，就达到了预期的效果。13五、结束语经过两个星期的PLC课程设计的学习，使我对PLC的应用的理解进一步加深。

21、首先，通过这次的自动配料系统课程设计，了解自动配料系统的优点，比如说自动配料系统工艺可根据用户来设定，自动配料系统线上自动监控软件：人与生产线之间的关系由被动转为主动，一旦生产出现异常情况，计算机系统立即主动发警报给相关人员，主动做提醒功能，通过实时的在线监视器，随时监控生产的重要信息。其次，对PLC可以将人在繁重重复或者危险的工作中解脱出来的功能再一次了解，比如本次设计中，如果不使用PLC，则需要工人在装料车来时装料，在把装料斗搬运回车上，如此每次都需要进行这样的循环操作，工人很难不会出现错误，而且人眼的辨识度也是有限的，造成每次配料过程中不可避免的人为误差。所以，PLC可以另配料过程更加简单，准确。最后，本次课设使我回顾了以前学过的S7-200系列的PLC相关内容。14六、参考文献1西门子S7系列可编程控制器应用技术（化工工业出版社） 张万忠编2电气控制与PLC应用技术（机械工业出版社） 黄永红编3PLC编程实用指南（机械工业出版社） 宋伯生编4SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册 西门子公司15