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PLC的运输带控制系统资料

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题目运输带控制系统

姓名:刘保坤

班级:P14电气5班

学号:201403140004

2016 10.20

目录

摘要 (2)

Abstract (3)

第一章引言 (4)

1.1运输带在生产中的应用 (4)

1.2 PLC控制及发展 (4)

1.3控制系统人机界面作用及发展 (5)

第二章系统设计 (8)

2.1系统的硬件设计 (8)

2.1.1设计方案 (8)

2.1.2控制电路设计 (9)

2.1.3主电路设计 (9)

2.2 系统软件设计 (10)

2.2.1控制要求 (10)

2.2.2控制功能的实现 (11)

2.2.3手动/自动程序梯形图 (11)

第三章触摸屏画面组态 (12)

第四章系统调试与运行操作 (14)

4.1调试过程 (14)

4.2运行操作 (14)

结束语 (15)

参考文献 (16)

致谢 (17)

附录........................................... 错误!未定义书签。

摘要

工业自动化是机器设设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下,按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制的统称。自动化技术就是探索和研究实现自动化过程的方法和技术。它是涉及机械、微电子、计算机等技术领域的一门综合性技术。工业革命是自动化技术的助产士。正是由于工业革命的需要,自动化技术才冲破了卵壳,得到了蓬勃发展。同时自动化技术也促进了工业的进步,如今自动化技术已经被广泛的应用于机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术等领域,成为提高劳动生产率的主要手段。

结合当今社会形式,我设计了一种基于西门子PLC的触摸屏运输带控制系统。本设计能满足简单的传送带控制,操作简便,简单易懂,界面友好。可以实现手动启停,自动启停,并有报警系统。

关键词:自动控制、传送带、PLC

Abstract

Industrial 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 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 the 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 manufacturing, 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, 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运输带在生产中的应用

运输带输送是基于PLC的自动控制系统,它在水泥、煤炭、冶金、化工、饲料、食品等行业有很广泛的应用。具有功能全面,灵活性强,性价比高等特点,受到连续配料系统集成商和用户的欢迎。该系统集现代物流技术、仓储技术、自动化技术于一体,是CIMS中的重要环节,在国外已经得到较广泛的应用,该技术也正在逐渐地应用于我国许多行业中。

加盟WTO后,我国商品分销、配送服务市场将逐步扩大开放的领域和范围。而物流是企业发展的关键问题,物流会影响企业总体的生存和发展。在2000年物流成本占国内国民经济生产总值(GDP)的16.7%,而美国仅为10%以下。尤其是企业的物流设备水平与发达国家之间存在着巨大的差距,主要表现为,运输效率低,物流过程浪费惊人。我们知道,差距就是潜力和发展空间,因此,提高物流设备化水平,已成为当务之急。自动配料车是物流体系中运输分配的重要组成部分,它是能自动地存储和取出物料的系统。

1.2 PLC控制及发展

PLC是一种以微处理器为基础的通用工业自动控制装置,它综合了现代计算机技术、自动控制技术和通讯技术,具有体积小、功能强、程序设计简单、维护方便、可靠性高等优点,特别适于在恶劣的工业环境中使用,被称为现代工业自动化的支柱之一。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装置称作可编程控制器,简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆,所以将可编程序控制器简称PLC,PLC自1966年美国数据设备公司(DEC)研制出现,现行美国,日本,德国的可编程序控制器质量优良,功能强大。起源:1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969

年,美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器PDP—14 ,在美国通用汽车公司的生产线上试用成功,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这是第一代可编程序控制器,称Programmable,是世界上公认的第一台PLC。

发展:20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后,为了方便和反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。

20世纪70年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。

20世纪80年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。

20世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。

1.3控制系统人机界面作用及发展

人机界面装置是操作人员与PLC之间双向沟通的桥梁,很多工业被控对象要求控制系统具有很强的人机界面功能,用来实现操作人员与计算机控制系统之间的对话和相互作用。人机界面装置用来显示PLC的I/O状态和各种系统信息,接收操作人员发出的各种命令和设置的参数,并将它们传送到PLC。人机界面装置一般安装在控制屏上,必须能够适应恶劣的现场环境,其可靠性应与PLC的可靠性相同。

过去用按钮、开关和指示灯等作人机界面装置,它们提供的信息量少,而且操作困难,需要熟练的操作人员来操作。如果用七段数字显示器来显示数字,用拨码开关来输入参数,占用的PLC的I/O点数多,硬件成本高,有时还需要自制印制电路板。

在环境条件较好的控制室内,可以用计算机作人机界面装置。早期的工业控制计算机用CRT显示器和薄膜键盘作工业现场的人机界面,它们体积大,安装困难,对现场环境的适应能力差。现在基本上都使用基于液晶显示器(LCD)的操作员面板和触摸屏。

人机界面(Human Machine Interface)又称人机接口,简称为HMI。从广义上说,HMI泛指计算机(包括PLC)与操作人员交换信息的设备。在控制领域,HMI一般特指用于操作人员与控制系统之间进行对话和相互作用的专用设备。西门子公司的手册将人机界面装置统称为HMI设备,本书一般将它们简称为HMI设备。

人机界面是按工业现场环境应用来设计的,正面的防护等级为IP65,背面的防护等级为IP20,坚固耐用,其稳定性和可靠性与PLC相当,能够在恶劣的工业环境中长时间连续运行,因此人机界面是PLC的最佳搭档。

人机界面用于承担下列任务:

●过程可视化:在人机界面上动态显示过程数据(即PLC采集的现场数据)。

●操作员对过程的控制:操作员通过图形界面来控制过程。例如,操作员可以用

触摸屏画面上的输入域来修改控制系统的参数,或者用画面上的按钮来起动电动机。

●显示报警:过程的临界状态会自动触发报警,例如当变量超出设定值时。

●记录(归档)功能:顺序记录过程值和报警信息,用户可以检索以前的生产数据。

●输出过程值和报警记录:例如可以在某一轮班结束时打印输出生产报表。

●过程和设备的参数管理:将过程和设备的参数存储在配方中,可以一次性将这些参数从人机界面下载到PLC,以便改变产品的品种。

在使用人机界面时,需要解决画面设计和与PLC通信的问题。人机界面生产厂家用组态软件很好地解决了这两个问题。组态软件使用方便、易学易用。使用组态

软件可以很容易地生成人机界面的画面,还可以实现某些动画功能。人机界面用文字或图形动态地显示PLC中开关量的状态和数字量的数值。通过各种输入方式,将操作人员的开关量命令和数字量设定值传送到PLC。

各种品牌的人机界面一般都可以和各主要生产厂家的PLC通信。用户不用编写PLC和人机界面的通信程序,只需要在PLC的编程软件和人机界面的组态软件中对通信参数进行简单的设置,就可以实现人机界面与PLC的通信。

第二章系统设计

2.1系统的硬件设计

2.1.1设计方案

本设计是用西门子S7-200PLC编写的控制程序,触摸屏采用的是TP277 6’’。

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图1(三条运输带分布图)

图1中的三条运输带顺序相连,三条运输带系统有两个运行状态:手动状态(I0.0为0)和自动状态(I0.0为1)。

(1)手动状态

系统进入手动状态,触摸屏进入手动画面,可单独启动和停止某一运输带。(2)自动状态

系统进入自动状态,触摸屏进入自动画面,为了避免运送的物料在1号和2号运输带上堆积,起动时应先起动下面的运输带,再起动上面的运输带。按下起动按钮后,1号运输带开始运行,延时5s后2号运输带自动起动,再过5s后3号运输带自动起动。

停机时为了避免物料的堆积,并尽量将皮带上的余料清理干净,使下一次可以轻载起动,停机的顺序与起动的顺序应相反。即按了停止按钮后,先停3号运输带,5s后停2号运输带,再过5 s停1号运输带。操作人员在顺序起动3条运输带的过

程中如果发现异常情况,可能需要立即停车。按下停止按钮后,将已起动的运输带停车,仍采用后起动的运输带先停车的原则。

(3)报警功能,在任意状态,1号运输带启动以后,按下I0.7,系统显示报警信息:1号运输带故障;按下确认按钮,报警信息消失。若故障消失(I0.7)为0,报警信息不再显示;若故障未消失(I0.7为1),过5秒报警信息又出现。

2.1.2控制电路设计

本设计采用s7-200CPU,输入端I0.0高、低电平控制手动、自动控制切换。I0.7是警报触发端。输出端Q0.0、Q0.1、Q0.2分别控制中间继电器KA1、KA2、KA3,进而控制三条运输带的启停,详见附件(运输带控制资源分配表)。

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图2(CPU接线图)

2.1.3主电路设计

KM1、KM2、KM3分别由S7-200CPU的输出端Q0.0、Q0.1、Q0.2控制,它们分别控制着三条传送带电机的启停。QS是急停按钮,FU1、FU2、FU3为熔断器,FR1、FR2、FR3是热过载保护器。

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图3(主线路接线图)

2.2 系统软件设计

2.2.1控制要求

三条运输带系统有两个运行状态:手动状态(I0.0为0)和自动状态(I0.0为1)。

(1)手动状态

系统进入手动状态,触摸屏进入手动画面,可单独启动和停止某一运输带。(2)自动状态

系统进入自动状态,触摸屏进入自动画面,点击启动按钮,1号运输带启动,过5秒2号运输带启动,过5秒3号运输带启动;点击停止按钮,3号运输带立即停止,过5秒2号运输带停止,过5秒1号运输带停止。

(3)报警功能

在任意状态,1号运输带启动以后,按下I0.7,系统显示报警信息:1号运输带故障;按下确认按钮,报警信息消失。若故障消失(I0.7)为0,报警信息不再显示;若故障未消失(I0.7为1),过5秒报警信息又出现。

2.2.2控制功能的实现

本设计中因为控制功能比较简单,所以采用基本指令组合实现其控制功能。各部分功能实现如下:

CPU上电首先复位,通过I0.0控制手动与自动的切换。

(1)手动程序:按下1号带手动启动按钮(M0.0置1),Q0.0接通,由Q0.0控制的KM1线圈得电,常开触点闭合,1号传送带电机运转,按下1号带手动停止按钮(M0.0复位),KM1失电,常开触点断开,1号传送带电机停止。2、3号传送带同理。

(2)自动程序:按下自动启动按钮(M0.3置1),Q0.0接通,由Q0.0控制的KM1线圈得电,常开触点闭合,一号传送带电机运转,同时定时器T40开始计时,5S后Q0.1(2号传送带电机)接通,再过5S后Q0.2(3号传送带电机)接通;按下停止按钮(M0.0复位),Q0.2断开,由Q0.2控制的KM3线圈失电,触点断开,3号传送带电机停止,同时定时器T41开始计时,5S后Q0.1(2号传送带电机)断开,再过5S后Q0.0(1号传送带电机)断开。

(3)报警触发:当满足Q0.0接通(1号传送带)并且I0.7接通(报警触发)时,中间量M15.0接通,报警显示(M15.2置1),并形成自锁;当按下确认键(M15.2复位)时,警报消失,但如果1号传送带(Q0.0)和报警触发(I0.7)仍然接通,定时器T45就会计时,5S后报警显示(M15.2置1)。

(4)广告动画:定时器T101接通,把定时器T101的值送入广告动画(VW0)中,在触摸屏上组态广告动画的水平移动范围。

(5)运输带动画:对应的运输带启动,对应的定时器就开始计时,把定时器的值送入对应的自动动画VW中,通过对触摸屏组态运输带线的可见性来实现电机的运转。

2.2.3手动/自动程序梯形图

本程序梯形图是基于S7-200控制器编译的,详见附录(程序梯形图)。

第三章触摸屏画面组态

触摸屏包括五个画面:主画面、手动画面、自动画面、报警画面,棒图画面。

主画面(图4):用于画面切换,包括广告动画、时间日期、系统简介、画面切换按

钮等;

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图4(主画面)

手动画面(图5):可单独启停某一设备,三组启停按钮,动画显示电机旋转和返回主

画面按钮;

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图5(手动画面)

自动画面(图6):用于系统的整体启停,动画显示电机旋转和返回主画面按钮;

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图6(自动画面)

报警画面(图7):显示报警信息并有返回主画面按钮。

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图7(报警画面)

此外,报警信息出现时,还可在任意画面显示。例如(图8):

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图8(报警画面)

棒图画面(图9):会跟踪电机1的温度,超过80℃会在报警界面出现温度过高的

信息。

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图8(帮图画面0

第四章系统调试与运行操作

4.1调试过程

我把PLC调试分为模拟调试和联机调试。硬件部分的模拟调试主要是对控制柜或操作台的接线进行测试。在操作台的接线端子上模拟PLC外部的开关量输入信号,或操作按钮的指令开关,观察对应PLC输入点的状态。用编程软件将输出点强制ON/OFF,观察对应的控制柜内PLC负载(指示灯、接触器等)的动作是否正常,或对应的接线端子上的输出信号的状态变化是否正确。软件部分的模拟调试主要是通过仿真软件进行测试。在模拟调试中解决了大部分问题,修正了很多错误,同时也学到了很多知识。

联机调试时,把编制好的程序下载到现场的PLC中。我让主电路断电,只是对控制电路进行联机调试。在联机调试中发现了很多的问题,并且也想到了部分控制功能的改进。

4.2运行操作

所有调试完成之后,又经过对一次检查,进行了整体运行操作,因为大部分问题都在调试过程中解决,所以在实际运行操作中并没有遇到实质性的问题,只是又通过观察改进优化了部分控制功能。

结束语

我做的这个题目是有关与PLC系统理论与实践相结合的设计。在此时对以前学习的知识的挑战与突破。在对这个设计的材料搜索进行独立搜索时,对于PLC软件的应用有了进一步的提高。同时在对搜集的材料进行整核,结合所学理论知识,以及实际应用操作的情况下,提高了实际操作和独立解决问题的能力。

通过这次设计实践。让我更熟练的掌握了西门子的PLC软件的简单编程方法,对于西门子的PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在理论的运用中,也提高了我的工程素质。刚开始学习西门子PLC软件时,由于我对一些细节的不加重视,当我把自己想出来的一些认为是对的程序运用到梯形图编辑时,问题出现了。转换成指令表后则显示不出很多正确的指令程序,这主要是因为我没有把理论和实践相结合,缺乏动手能力而造成的结果,最后通过老师的纠正和自己的实际操作,终于把正确的结果做了出来,同样也看清了自己的不足之处。

设计过程中得到老师的意见和同学的提醒,再加上上网搜集到的资料,我也明白了不是每个问题都能自己解决的,只有通过自己努力以及别人的帮助才能把工作做得更好,古人说:三人行必有我师、思而不学则殆。所以说学习要善于向别人请教,学思结合。

参考文献

[1] 廖常初.《跟我动手学-S7-300/400 PLC》.1版.机械工业出版社.2010.9

[2]张世生主编.《可编程控制器应用技术》.1版.西安电子科技大学出版社.2009.5

[3] 廖常初主编.《西门子人机界面(触摸屏)组态与应用技术》.2版..机械工业出版社.2009

致谢

通过这次设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺,自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。设计是专业教学中的一个必不可少的教学环节,是对学生所学知识进行整理和系统的必要环节。它是学生接受设计任务,在教师指导下独立进行工程实践,获得基本训练并取得成果的过程,它是评估学业成绩的一个重要方式,也是提高学生综合素质与创新能力的关键一环。。在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。

在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响,而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。

谢谢帮助我的所有老师以及同学。