運料小車plc課程設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術，自動化技術及通信技術發(fā)展起來的通用工業(yè)自動控制裝置。自動配料系統(tǒng)采用S7-200系列可編程控制器（PLC）為核芯，是一種用于工業(yè)（如水泥生產(chǎn)線自動配料）生產(chǎn)上自動化的配料設備，通常是帶有自動配料算法的電腦（微

2、機）作為其自動配料的控制系統(tǒng)。自動配料系統(tǒng)穩(wěn)定性好，便于操作，把人與生產(chǎn)線之間的關系由被動轉(zhuǎn)為主動，將一線工人從繁重的工作解脫出來，并且提高了配料速度和準確性。</p><p>　　【關鍵詞】可編程控制器 PLC 自動配料系統(tǒng) 穩(wěn)定 準確</p><p><b>　　一、概述</b></p><p>　　可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)

3、，專門在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可以編制程序的存儲器，用來在執(zhí)行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入(I)和輸出(O)接口，控制各種類型的機械設備或生產(chǎn)過程。</p><p>　　在世界上百個PLC制造廠中，有幾家舉足輕重的公司，它們是德國的西門子公式，美國Rockwell自動化公司所屬的A-B(Allen&Bradly)公司、GE-Fanuc公司、法國的施

4、耐德公司、日本的三菱及歐姆龍公司。由于本次課設使用的是西門子的PLC，所以下面將對西門子的PLC進行簡略介紹。</p><p>　　1.1西門子可編程控制器簡介</p><p>　　西門子公司的可編程控制器在我國具有很高的占有率，其主要產(chǎn)品有SIMATIC S7、SIMATIC M7、及SIMATIC WINAC等幾個大的系列。其中SIMATIC S7是傳統(tǒng)意義上的PLC，下含S7-200

5、、S7-300/400等子系列。</p><p>　　S7-200可編程控制器是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛，

6、覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。S7-200系列PLC可提供4個不同的基本型號的8種CPU：分別是CPU221/222,CPU224/224XP,CPU226。它們都可以使用STEP MicroWin進行編程。</p><p>　　不同的型號具有各自的優(yōu)點和不同，

7、下面將按型號分別列舉各型號的優(yōu)點。</p><p><b>　　CPU 221：</b></p><p>　　本機集成6輸入/4輸出共10個數(shù)字量I/O點。無I/O擴展能力。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數(shù)控制

8、的微型控制器。</p><p><b>　　CPU 222：</b></p><p>　　本機集成8輸入/6輸出共14個數(shù)字量I/O點。可連接2個擴展模塊。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。&l

9、t;/p><p><b>　　CPU 224：</b></p><p>　　本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點。可連接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通

10、訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強控制能力的控</p><p><b>　　制器。</b></p><p>　　CPU 224XP：</p><p>　　本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點，2輸入/1輸出共3個模擬量I/O點，可連接7個擴展模塊，最大擴展值至168路數(shù)字量I/O點或38路模擬量I/

11、O點。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨立的高速計數(shù)器（100KHz），2個100KHz的高速脈沖輸出，2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量I/O,位控特性，自整定PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強大控制能力的新型CPU。</p><p><b>　　CPU 226：<

12、;/b></p><p>　　本機集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O 點。可連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O 點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系

13、統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應于一些復雜的中小型控制系統(tǒng)。</p><p>　　S7-200系列PLC是西門子公司的產(chǎn)品，另外，國內(nèi)外還有一些廠家生產(chǎn)與其完全兼容的產(chǎn)品，例如德國VIPA公司，中國上海正航電子科技有限公司等。</p><p>　　1.2編程軟件STEP 7-Micro/WIN簡介</p>

14、<p>　　自從1996年發(fā)布S7-200 以來經(jīng)歷了多個版本，現(xiàn)在最新的版本是 V4.0 SP9，和SP8的改進是全面支持Windows7</p><p>　　軟件分為升級版和直接安裝版，不需要授權，文件 273M。</p><p>　　STEP 7-Micro/WIN 軟件S7-200PLC用戶程序編輯功能為主，還能用于帶有集成式S7-200的數(shù)控系統(tǒng)。軟件具有創(chuàng)建用戶程序，

15、修改和編輯（含符號表編輯）原有的用戶程序，管理用戶程序功能。該軟件還具有語法檢查功能，可在編程中檢查用戶程序的語法錯誤。利用該軟件的監(jiān)控功能還能實現(xiàn)用戶程序的調(diào)試及監(jiān)控。此外軟件還提供S7-200系列多種配套設備的使用向?qū)А＼浖拇?lt;/p><p>　　部分功能，如程序的編制、編譯、調(diào)試相關的組態(tài)等工作，在離線的工作方式—即計算機并未和PLC連接時即可實現(xiàn)，部分功能需在在線情況下實現(xiàn)。</p>&

16、lt;p>　　1.3 自動配料系統(tǒng)應用及優(yōu)點</p><p>　　本系統(tǒng)適用于粉狀、顆粒狀物料（如耐火材料、水泥、粉煤灰和煤粉等）、耐火材料、碳素、玻璃、陶瓷、食品、冶金、化工等工業(yè)領域，適合于物料的連續(xù)計量和生產(chǎn)過程中的配料作業(yè)。的輸送、計量和配料。它是以稱重配料小車、螺旋、皮帶為物料的輸送工具，同時進行動態(tài)稱重和配料控制的成套自動化設備。</p><p>　　系統(tǒng)電氣控制部分采用

17、西門子PLC，根據(jù)客戶生產(chǎn)要求編程控制。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，通過人機組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和PLC程序?qū)虞d到稱重配料車的物料進行重量、流量的控制，從而實現(xiàn)精確計量和配料。作為動態(tài)連續(xù)計量、配料的整機式自動化控制裝置，本系統(tǒng)還可為各種工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)控制、管理提供準確的計量數(shù)據(jù)和控制手段。</p><p>　　使用本系統(tǒng)可有效提高配料精度，提升產(chǎn)品質(zhì)量，大大降低工人勞動強度，提高工作效率，改善工作環(huán)境。基本做到配料車間微塵化、

18、配料工作無人化，配料方式靈活，遠程監(jiān)控方便，現(xiàn)場操作簡單，降低企業(yè)生產(chǎn)成本和管理強度，提升企業(yè)生產(chǎn)裝備技術水平和產(chǎn)品的科技含量。</p><p><b>　　二、硬件設計</b></p><p><b>　　2.1控制要求</b></p><p>　　系統(tǒng)啟動后，配料裝置能自動識別貨車到位情況和能夠自動對貨車進行配料，當車

19、裝滿時，配料系統(tǒng)能自動關閉。</p><p><b>　?。?）工作過程</b></p><p><b>　　1初始狀態(tài)</b></p><p>　　按下啟動按鈕SB1，紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許汽車開進裝料。料斗出料口D2關閉，若料位傳感器S1置為OFF（料斗中的物料不滿），進料閥開啟進料（D4亮）。當S1置為ON

20、（料斗中的物料已滿），則停止進料（D4滅）。電動機M1、M2、M3和M4均為OFF。</p><p><b>　　2裝車控制</b></p><p>　　裝車過程中，當汽車開進裝車位置時，限位開關SQ1置為ON，紅燈信號燈L2亮，綠燈L1滅；同時啟動電機M4，經(jīng)過2S后，再啟動啟動M3，再經(jīng)2S后啟動M2，再經(jīng)過2S最后啟動M1，再經(jīng)過2S后才打開出料閥（D2亮），物

21、料經(jīng)料斗出料。</p><p>　　當車裝滿時，限位開關SQ2為ON，料斗關閉，2S后M1停止，M2在M</p><p>　　1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。同時紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車可以開走。</p><p><b>　　3停機控制</b></p><p>　　按下停

22、止按鈕SB2，自動配料裝車的整個系統(tǒng)終止運行。</p><p>　　2.2選擇PLC型號</p><p>　　由于系統(tǒng)中PLC需要I0.0 ~ I0.4共4個輸入和Q0.0 ～ Q0.7 以及Q1.0和Q1.1 10個輸出，所以可選用型號CPU 224/224xp/226考慮到如果輸入輸出端口不夠時，可以使用擴展模塊如EM 221/222/223來擴展數(shù)字量輸入/輸出模塊，同樣的，也可以使

23、用EM231、EM232、EM235來擴展模擬量輸入輸出模塊。所以綜合考慮選用價格相對便宜的CPU224的PLC。</p><p>　　2.3系統(tǒng)設計流程示意圖</p><p>　　2.4 I/O分配表</p><p><b>　　輸入輸出列表</b></p><p>　　2.5 I/O接線圖</p>&l

24、t;p><b>　　三、軟件設計</b></p><p>　　軟件由STEP 7-Micro/WIN SP9版本在win764位旗艦版系統(tǒng)中編寫。STEP 7-Micro/WIN以S7-200PLC的用戶程序編輯功能為主，還能用于帶有集成式S7-200的數(shù)控系統(tǒng)。軟件具有創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯（含符號表編輯）原有的用戶程序，管理用戶程序功能。該軟件還具有語法檢查功能，可在編程中檢查用

25、戶程序的語法錯誤。利用該軟件的監(jiān)控功能還能實現(xiàn)用戶程序的調(diào)試及監(jiān)控。此外，STEP 7Micro/WIN軟件還提供S7-200系列多種配套設備的使用向?qū)?。軟件的大部分功能，如程序的編制、編譯、調(diào)試相關的組態(tài)等工作，在離線工作方式——即計算機并未和PLC連接時即可實現(xiàn)，部分功能需在在線情況才可以實現(xiàn)。</p><p>　　STEP 7Mincro/WIN軟件可以使用SIMATIC與IEC 61131-3兩種指令系統(tǒng)

26、。其中，SIMATIC指令系統(tǒng)的功能比較豐富，可以使用IEC 61131-3標準指令，以實現(xiàn)特殊的PLC功能。當采用SIMATIC指令系統(tǒng)時，STEP 7Mincro/WIN可以采用梯形圖、功能塊圖以及指令表三種方式進行編程及顯示，且三種語言可以相互轉(zhuǎn)換。當采用IEC 61131-3指令系統(tǒng)時，</p><p><b>　　3.1設計梯形圖</b></p><p>&

27、lt;b>　　網(wǎng)絡 1 </b></p><p><b>　　3.2指令表設計</b></p><p><b>　　網(wǎng)絡 1</b></p><p>　　LD I0.0 </p><p>　　O M0.0 </p><p>　　AN

28、 I0.1 </p><p>　　= M0.0 </p><p><b>　　網(wǎng)絡 2 </b></p><p>　　LD M0.0 </p><p><b>　　LPS </b></p><p>　　AN I0.2 </p><

29、p>　　= Q0.3 </p><p><b>　　LRD </b></p><p>　　A I0.2 </p><p>　　= Q0.2 </p><p><b>　　LRD </b></p><p>　　AN I0.3 <

30、/p><p>　　= Q0.4 </p><p><b>　　LRD </b></p><p>　　AN Q0.4 </p><p>　　= Q0.5 </p><p><b>　　LRD </b></p><p>　　A

31、 I0.3 </p><p>　　= Q0.5 </p><p><b>　　LRD </b></p><p>　　A I0.3 </p><p>　　S Q1.1, 1 </p><p>　　TON T37, +20 </p><p&g

32、t;<b>　　LRD </b></p><p>　　A T37 </p><p>　　S Q1.0, 1 </p><p>　　TON T38, +20 </p><p><b>　　LRD </b></p><p>　　A T38 &l

33、t;/p><p>　　S Q0.7, 1 </p><p>　　TON T39, +20 </p><p><b>　　LRD </b></p><p>　　A T39 </p><p>　　S Q0.6, 1 </p><p>　　TON

34、 T40, +20 </p><p><b>　　LRD </b></p><p>　　A T40 </p><p>　　= Q0.1 </p><p><b>　　LPP </b></p><p>　　A I0.4 </p>

35、<p>　　R Q0.1, 1 </p><p>　　= Q0.0 </p><p>　　= M0.1</p><p><b>　　網(wǎng)絡 3 </b></p><p>　　LD I0.1 </p><p>　　O M0.2 </p&g

36、t;<p>　　AN I0.0 </p><p>　　= M0.2 </p><p><b>　　網(wǎng)絡 4 </b></p><p>　　LD M0.1 </p><p>　　O M0.2 </p><p>　　TON T41, +20 &l

37、t;/p><p><b>　　網(wǎng)絡 5 </b></p><p>　　LD T41 </p><p>　　R Q0.6, 1 </p><p>　　TON T42, +20 </p><p><b>　　網(wǎng)絡 6 </b></p><p

38、>　　LD T42 </p><p>　　R Q0.7, 1 </p><p>　　TON T43, +20 </p><p><b>　　網(wǎng)絡 7 </b></p><p>　　LD T43 </p><p>　　R Q1.0, 1 </p&

39、gt;<p>　　TON T44, +20 </p><p><b>　　網(wǎng)絡 8 </b></p><p>　　LD T44 </p><p>　　R Q1.1, 1 </p><p>　　R Q0.5, 1 </p><p>　　= M

40、0.3 </p><p><b>　　網(wǎng)絡 9 </b></p><p>　　LD M0.3 </p><p>　　A M0.0 </p><p>　　S Q0.4, 1</p><p><b>　　四、調(diào)試</b></p><

41、p>　　將PLC電源接通，并且開到RUN模式，然后在STEP 7Micro/WIN SP9中編譯檢查是否有錯誤。如果沒有錯誤，停止PLC運行（即設置為stop模式），然后將程序下載到PLC中，再另PLC處于運行狀態(tài)（設置為run模式）。最后把監(jiān)控模式打開，以便監(jiān)控PLC的運行狀態(tài)，找到運行中的錯誤。</p><p><b>　　初始狀態(tài)：</b></p><p>

42、;　　下啟動按鈕SB1，紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許汽車開進裝料。料斗出料口D2關閉，若料位傳感器S1置為OFF（料斗中的物料不滿），進料閥開啟進料（D4亮）。當S1置為ON（料斗中的物料已滿），則停止進料（D4滅）。電動機M1、M2、M3和M4均為OFF。</p><p><b>　　裝車控制：</b></p><p>　　裝車過程中，當汽車開進裝車位置時，限位

43、開關SQ1置為ON，紅燈信號燈L2亮，綠燈L1滅；同時啟動電機M4，經(jīng)過2S后，再啟動啟動M3，再經(jīng)2S后啟動M2，再經(jīng)過2S最后啟動M1，再經(jīng)過2S后才打開出料閥（D2亮），物料經(jīng)料斗出料。</p><p>　　當車裝滿時，限位開關SQ2為ON，料斗關閉，2S后M1停止，M2在M</p><p>　　1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。同時紅燈L2滅

44、，綠燈L1亮，表明汽車可以開走。</p><p><b>　　停機控制：</b></p><p>　　按下停止按鈕SB2，自動配料裝車的整個系統(tǒng)終止運行。</p><p><b>　　調(diào)試時出現(xiàn)的問題：</b></p><p>　　課設中，由于實驗箱的有一些問題，Q0.0 ~ Q0.3 的接線端到上

45、邊實驗掛箱不能使用。因為PLC上的對應指示燈是可以正常工作，所以應該是下面接線端出現(xiàn)斷路的問題。于是我們組將Q0.0 ~ Q 0.3轉(zhuǎn)移到 Q1.3 ~ Q1.6，在將程序中Q0.0 ~ Q0.3 一一對應移到 Q1.3 ~ Q1.6。再次按照上述過程操作，就達到了預期的效果。</p><p><b>　　五、結(jié)束語</b></p><p>　　經(jīng)過兩個星期的PLC課

46、程設計的學習，使我對PLC的應用的理解進一步加深。首先，通過這次的《自動配料系統(tǒng)》課程設計，了解自動配料系統(tǒng)的優(yōu)點，比如說自動配料系統(tǒng)工藝可根據(jù)用戶來設定，自動配料系統(tǒng)線上自動監(jiān)控軟件：人與生產(chǎn)線之間的關系由被動轉(zhuǎn)為主動，一旦生產(chǎn)出現(xiàn)異常情況，計算機系統(tǒng)立即主動發(fā)警報給相關人員，主動做提醒功能，通過實時的在線監(jiān)視器，隨時監(jiān)控生產(chǎn)的重要信息。其次，對PLC可以將人在繁重重復或者危險的工作中解脫出來的功能再一次了解，比如本次設計中，如果不使

47、用PLC，則需要工人在裝料車來時裝料，在把裝料斗搬運回車上，如此每次都需要進行這樣的循環(huán)操作，工人很難不會出現(xiàn)錯誤，而且人眼的辨識度也是有限的，造成每次配料過程中不可避免的人為誤差。所以，PLC可以另配料過程更加簡單，準確。最后，本次課設使我回顧了以前學過的S7-200系列的PLC相關內(nèi)容。</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　[1]

48、西門子S7系列可編程控制器應用技術（化工工業(yè)出版社） 張萬忠編</p><p>　　[2]電氣控制與PLC應用技術（機械工業(yè)出版社） 黃永紅編</p><p>　　[3]PLC編程實用指南（機械工業(yè)出版社） 宋伯生編</p><p>　　[4]SIMATIC S7-200可編程序控