基于PLC的全自動(dòng)包裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于PLC的全自動(dòng)包裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)The Design of Automatic Packaging Machine Control SystemBased on PLC吉林化工學(xué)院Jilin Institute of Chemical Teclmologv吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)獨(dú)創(chuàng)聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下， 獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。盡我所知，除文 中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表 或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以 明確方式標(biāo)明

2、。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名:二00年九月二十日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué) 位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論 文）；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng), 公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）作者簽名:二00年九月二十日基于PLC的全自動(dòng)包裝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要全自動(dòng)包裝機(jī)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備，建立在機(jī)械電氣特性的基礎(chǔ)上，對(duì)在控制系 統(tǒng)設(shè)計(jì)中如何充分利

3、用現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等。全自動(dòng) 包裝機(jī)控制系統(tǒng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平進(jìn)行了較深入的研究。論文充分考慮了成本、維護(hù)可靠 性和先進(jìn)性等諸多因素，提出了基于全自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，設(shè)計(jì)出全自動(dòng)包 裝機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成。自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)置3個(gè)現(xiàn)場(chǎng)PLC監(jiān)控站和1個(gè)中心操作站。下位機(jī)系統(tǒng)釆用PLC,上 位機(jī)系統(tǒng)采用PC或IPC （工業(yè)PC機(jī)）?？紤]到全自動(dòng)包裝機(jī)控制對(duì)系統(tǒng)安全性、可靠性、 可維護(hù)性和靈活性的要求，本系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站選擇西門子公司S7-300系列的模塊結(jié)構(gòu) PLC,上位機(jī)選擇工控機(jī)IPC。下位機(jī)編程釆用STEP-7 V5.0軟件包進(jìn)行PLC軟件設(shè)計(jì)。建立高度全自動(dòng)

4、包裝機(jī)控制系統(tǒng)，不僅可以加強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、準(zhǔn)確性，還可以 減少勞動(dòng)強(qiáng)度，降低處理成本和節(jié)約能源。全自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)的建設(shè)將降低生產(chǎn)和維 護(hù)成本，減輕生產(chǎn)及維護(hù)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并為生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步改進(jìn)提供方便，具有很 好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。關(guān)鍵詞：全自動(dòng)包裝機(jī)，可編程控制器，硬件組態(tài)-II -吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)AbstractWith the rapid development of the automatic contiol theoiy, mdustnal contiol nenvoiks, computer networks and conumuiication networks

5、 technology, in modern mdustnal occasion for the lealization of people-onented work etluc, reducmg the mteiisitv of work, i mcieasmg work efficiency, production lme of automatic contiol system wluch must liave lugh leliability and flexibility lias become ail mipoitaiit pait of the study m the develo

6、pment of the contiol mdustiy.The system uses Siemens S7-300 PLC piogiaiimiuig softwaie STEP7 to conduct die reasonable contiol proceduies design, in older to be able to vividly reflect the actual opeiatmg and contiolluig process, makuig control scheme flexible and opeiatmg smiply aclueving tlie whol

7、e contiol process of alcohol distillation section.Combmed witli the process of alcohol distillation section and based on the ftuiction analysis towaids PLC, m the case tliat takuig hill accoiuit of the cost, maintauuiig reliability and many otlier factors ,tlus design accomplishes many important fin

8、ictions such as analog mput range conversion, analog volume output range conversion, the edit of digital manual piogiain and mam piogiam. and so on, thus it unpioves tlie systems leal-tune, anti-mtei-feience and maiieuveiabilitv, meets the actual needs in mdustnal process, aclueves flexible contiol

9、scheme, operates sunplv and aclueves contiol of the whole process of alcohol distillationThe system can conduct online- momtoimg towaids the opeiatmg paiameteis, loop contiol, PID tuning, opeiatmg conditions of equipments and system fault of the etliaiiol distillation system. It caii effectively red

10、uce labor intensity, save productive cost, and unprove tlie antijanuiinig capability, the level of the automation control and tlie leliability of the systemKeywords: water treatment, programmable controller hardware configuration基于PLC的全自動(dòng)包裝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要IAbstractIll第1章緒論11.1選題的目的及意義11.1.1選題的目的11.1.2選題的意義11

11、.2全自動(dòng)包裝機(jī)系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外形勢(shì)213可編控制器的發(fā)展313.1可編程控制介紹3132可編程控制器功能3133可編程控制器特點(diǎn)41.3.4可編程邏輯控制器發(fā)展史5第2章全自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)72.1本課題研究的主要內(nèi)容72.2基于PLC的包裝機(jī)生產(chǎn)工藝概述82.3系統(tǒng)運(yùn)行方式82.4系統(tǒng)控制總框圖9第3章STEP7編程軟件103.1 SIMATIC S7-300 基本構(gòu)成103.2 SIMATIC S7-300 基本功能1133 STEP7軟件概述123.3.1 STEP7 的硬件接口123.3.2 STEP7 的授權(quán)123.3.3 STEP7的硬件組態(tài)133.3.4 STEP7 中的塊1

12、33.4 S7 PLCSIM 仿真軟件15第4章包裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)164.1 I/O點(diǎn)的確立及硬件配置164.1.1 確定 I/O 表164.1.2硬件配置174.2硬件組態(tài)174.2.1建立項(xiàng)目17吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4.2.2硬件組態(tài)1943STEP 7 編程214.31編輯子程序224.3.2主程序OB1編制284.4上位機(jī)設(shè)置284.4.1連接測(cè)試與通訊診斷304.5在線調(diào)試及仿真31參考文獻(xiàn)33結(jié)論34致謝35附錄C：元器件清單36吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章緒論本論文陳述了全自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)我國(guó)生產(chǎn)機(jī)械化的重要性，介紹了關(guān)于PLC 控制系統(tǒng)特點(diǎn)，并且與其他的控制系統(tǒng)做了簡(jiǎn)單的比較

13、，說(shuō)明了 PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)越性 以及不足。1.1選題的目的及意義1.1.1選題的目的1、通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使得對(duì)全自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展有進(jìn)一步了解。2、掌握STEP7系統(tǒng)軟件的狀況，了解它們的工程應(yīng)用。3、熟悉全自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)配置、工藝流程及控制方案。4、掌握如何進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及投運(yùn)。1.1.2選題的意義自動(dòng)化是現(xiàn)代科技進(jìn)步的一特征，現(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出 越來(lái)越高的要求，同時(shí)也為自動(dòng)化技術(shù)的革新提供了必要條件?；赑LC的全自動(dòng)包裝 機(jī)系統(tǒng)改變著了包裝過(guò)程的動(dòng)作方式。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的包裝系統(tǒng)能夠極大地提高生產(chǎn)效 率和產(chǎn)品質(zhì)量，顯著消除包裝工序及印刷貼標(biāo)等造成的誤

14、差，有效減輕職工的勞動(dòng)強(qiáng)度 并降低能源和資源的消耗。要想在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，為自己創(chuàng)造出最大的利益，就要確保自己的食品包裝生產(chǎn)線 運(yùn)行良好，在生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，這樣在盡量避免錯(cuò)誤出現(xiàn)和故障的影響，才會(huì) 為企業(yè)獲得最大的利益。自動(dòng)化水平在制造工業(yè)中不斷提高，應(yīng)用范圍正在拓展。包裝 機(jī)械行業(yè)中自動(dòng)化操作正在改變著包裝過(guò)程的動(dòng)作方式和包裝容器及材料的加工方法。 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的包裝系統(tǒng)能夠極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，顯著消除包裝工序及印 刷貼標(biāo)等造成的誤差，有效減輕職工的勞動(dòng)強(qiáng)度并降低能源和資源的消耗。具有革命意 義的自動(dòng)化改變著包裝機(jī)械行業(yè)的制造方法及其產(chǎn)品的傳輸方式。設(shè)計(jì)、安裝的自動(dòng)控 制包裝

15、系統(tǒng)，無(wú)論從提高包裝機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率方面，還是從消除加工誤 差和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度方面，都表現(xiàn)出十分明顯的作用。尤其是對(duì)食品、飲料、藥品、電子 等行業(yè)而言，都是至關(guān)重要的。自動(dòng)裝置和系統(tǒng)工程方面的技術(shù)正在進(jìn)一步深化，并得 到更廣泛的應(yīng)用。全自動(dòng)包裝機(jī)是以塑料或塑料鋁箔薄膜為包裝材料，對(duì)液體、固體、粉狀糊狀的食 品、糧食、果品、醬菜、果脯、化學(xué)藥品、藥材、電子元件、精密儀器、稀有金屬等進(jìn)基于PLC的全自動(dòng)包裝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)行包裝。特別適用于茶葉、食品、醫(yī)藥、商店、研究機(jī)構(gòu)等行業(yè)，具有外型美觀、結(jié)構(gòu) 緊湊、效率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。隨著自動(dòng)化程度的提高，包裝機(jī)的操作、維護(hù)和日常保養(yǎng)更加方便簡(jiǎn)單，降

16、低了對(duì) 操作人員的專業(yè)技能要求。產(chǎn)品包裝質(zhì)量的好壞，直接與溫度系統(tǒng)、主機(jī)轉(zhuǎn)速精度、追 蹤系統(tǒng)的穩(wěn)定性能等息息相關(guān)。中國(guó)的全自動(dòng)包裝技術(shù)是在上世紀(jì)80年代初期發(fā)展起來(lái)的，全自動(dòng)包裝技術(shù)在上世 紀(jì)90年代初期開(kāi)始少量使用，隨著小包裝的推廣及超市的發(fā)展，其適用范圍越來(lái)越廣泛, 有些將逐步替代硬包裝，前景非?？春谩?.2全自動(dòng)包裝機(jī)系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外形勢(shì)國(guó)內(nèi)全自動(dòng)包裝機(jī)系統(tǒng)雖還較落后，基本仍是手工操作，但有些城市全自動(dòng)包裝機(jī) 系統(tǒng)引進(jìn)全部或局部計(jì)算機(jī)控制，取得了一定的經(jīng)驗(yàn)。全自動(dòng)包裝機(jī)工業(yè)從誕生到現(xiàn)在大體經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展期：從20世紀(jì)50年代開(kāi)始到 80年代中期是第一個(gè)發(fā)展期，這一時(shí)期是從制造簡(jiǎn)單的抽氣機(jī)開(kāi)始的

17、。當(dāng)時(shí)全國(guó)生產(chǎn)真 空設(shè)備的企業(yè)不足20家，產(chǎn)品以中低檔真空獲得設(shè)備為主，如制鏡鍍膜機(jī)、香煙包裝機(jī) 等。從20世紀(jì)80年代后期到整個(gè)90年代是中國(guó)全自動(dòng)包裝機(jī)工業(yè)發(fā)展的第二個(gè)時(shí)期。 這期間，生產(chǎn)企業(yè)增加到近3000家，從業(yè)人員達(dá)到3.5萬(wàn)人。整個(gè)全自動(dòng)包裝機(jī)行業(yè)經(jīng) 過(guò)“七五”、“八五”的技術(shù)改造后整體水平有了大幅提升，從加工條件上講，加工中心、 數(shù)控機(jī)床、樹(shù)脂砂鑄件等先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備開(kāi)始裝備企業(yè)。到1996年，由于煉鎂行業(yè)的拉動(dòng), 使全自動(dòng)包裝機(jī)行業(yè)得到飛速發(fā)展。我國(guó)包裝機(jī)械發(fā)展較晚，目前正處于起步應(yīng)用階段，雖然從九十年代后，我國(guó)的制 袋充填機(jī)有了較快發(fā)展，通過(guò)參考國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品進(jìn)行消化吸收，自主開(kāi)發(fā)研

18、制，技術(shù)上有 了很大的提高，但與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)大多數(shù)產(chǎn)品技術(shù)含量低，產(chǎn)品差異程度低，成熟產(chǎn) 品技術(shù)易模仿和抄襲，造成低水平重復(fù)，阻礙了對(duì)包裝機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。在產(chǎn)品技 術(shù)方面，國(guó)內(nèi)包裝機(jī)的主要特點(diǎn)如下：1. 速度低，品種少國(guó)外大多數(shù)制袋充填包裝機(jī)根據(jù)包裝物料的不同和產(chǎn)量的大小，一般在20-100袋/ 分之間，大多為單列式包裝，封合形式一般是三邊封，四邊封和背封式。2. 精度低釆用螺桿充填的計(jì)量充填系統(tǒng)，當(dāng)充填量為100g1000g時(shí)，國(guó)外機(jī)器的計(jì)量精度 一般1%,而國(guó)內(nèi)一般在62%63%之間。3. 可靠性低吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)一些企業(yè)為了能在產(chǎn)品初期快速賺錢，低價(jià)格傾銷，采用無(wú)質(zhì)量保證的

19、電子元 件、控件或低級(jí)的原材料，再加上無(wú)規(guī)范的加工和裝配工藝，沒(méi)有針對(duì)具體情況進(jìn)行改 造，導(dǎo)致產(chǎn)品不穩(wěn)定或不適合用戶使用要求。4. 自動(dòng)化和智能化水平低近年來(lái)，我國(guó)的包裝機(jī)械雖釆取了一些PLC和具有智能控制功能的儀表，但總體來(lái) 說(shuō)，大多數(shù)還是低水平的機(jī)電控制，還沒(méi)有帶有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、采集、修正功能的機(jī)器。1.3可編控制器的發(fā)展1.3.1可編程控制介紹可編程控制器最初用于邏輯控制，稱作可編程邏輯控制器(ProgiaiimiableLogic Contioller)簡(jiǎn)稱PLC。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及微處理器的應(yīng)用，可編程控制器的功能 不斷擴(kuò)展和完善，早己遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制、順序控制的范圍，具備了模擬量控

20、制、過(guò)程 控制以及遠(yuǎn)程通信等強(qiáng)大功能。由于可編程控制器在不斷發(fā)展，對(duì)它下一個(gè)確切定義比 較困難。目前公認(rèn)的是1980年美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)NEMA對(duì)它下的定義：可編程控制 器是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算， 順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。將其 正式命名為可編程控制器(Piogiammable Contioller),簡(jiǎn)稱PC。但為了與個(gè)人計(jì)算機(jī) (Personalcomputer)的專稱PC相區(qū)別，常常把可編程控制器仍簡(jiǎn)稱為PLC。PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技 術(shù)和通

21、訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置。目的是用來(lái)取代繼電器、執(zhí)行邏輯、計(jì) 時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。在可編程序控制器問(wèn)世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是以繼電器占主導(dǎo)地位的。這種由繼 電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)有著明顯的缺點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度 不高，尤其是對(duì)生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性更差，一旦生產(chǎn)任務(wù)和工藝發(fā)生變化，就必 須重新設(shè)計(jì)，并改變硬件結(jié)構(gòu)，造成了時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。1.3.2可編程控制器功能1. 邏輯運(yùn)算和定時(shí)計(jì)數(shù)功能開(kāi)關(guān)量控制功能PLC設(shè)置有與、或、非等邏輯運(yùn)算指令，能夠描述繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)、復(fù)合 串并聯(lián)等各種連接關(guān)系，還為用戶提供了若干個(gè)定時(shí)器和計(jì)數(shù)

22、器，并設(shè)置了定時(shí)和計(jì)數(shù)基于PLC的全自動(dòng)包裝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)指令。定時(shí)值和計(jì)數(shù)值可由用戶編程時(shí)設(shè)定，并可在運(yùn)行中被讀出或修改。因此可以取 代繼電器進(jìn)行邏輯組合與順序控制。2. 數(shù)據(jù)處理和數(shù)字量與模擬量的轉(zhuǎn)換功能一擬量控制功能PLC設(shè)置有數(shù)據(jù)傳送、比較、運(yùn)算、移位、位操作、數(shù)制轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)處理指令和打 印輸出指令，并可對(duì)存儲(chǔ)器間接尋址。PLC可配有模數(shù)轉(zhuǎn)換AQ和數(shù)模轉(zhuǎn)換D/A模塊， 能實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的測(cè)量和控制。3. 數(shù)據(jù)發(fā)送和接收功能通信功能PLC設(shè)置有數(shù)據(jù)發(fā)送和接收指令，可與計(jì)算機(jī)、其它PLC和外設(shè)之間建立鏈接，具 有通信聯(lián)網(wǎng)功能。4. 中斷處理功能PLC設(shè)置有中斷指令，通過(guò)中斷響應(yīng)，及時(shí)得到所輸入狀

23、態(tài)的變化信息，能夠進(jìn)行 故障檢測(cè)和提高運(yùn)行速度。5. 監(jiān)控和自診斷功能PLC設(shè)置有報(bào)警和運(yùn)行信息的顯示，它在系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)自動(dòng)停止運(yùn)行并發(fā)出報(bào)警 信號(hào)，能夠保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，還能通過(guò)軟件進(jìn)行故障檢測(cè)和程序校驗(yàn)。6. 擴(kuò)展功能PLC主機(jī)上設(shè)有輸入輸出擴(kuò)展接口，通過(guò)專用模塊配置可擴(kuò)大信息處理范圍和實(shí)現(xiàn) 功能擴(kuò)展。例如，配置擴(kuò)展I/O模塊，可增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，配置智能I/O模塊可使PLC 增加伺服電機(jī)控制、閉環(huán)過(guò)程控制、溫度控制、遠(yuǎn)程通信等專項(xiàng)特殊功能。1.3.3可編程控制器特點(diǎn)1. 可靠性高設(shè)備的高可靠性指的是平均無(wú)故障工作時(shí)間（MTBF）長(zhǎng)和故障平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）短?？删幊炭刂破髟趷毫庸ぷ鳝h(huán)

24、境中應(yīng)用的高可靠性，由以下設(shè)計(jì)得到保證: 硬件接線元件少，且采用精選、冗余、集成化、模塊化等措施，使元件壽命長(zhǎng)、故障少、 故障易于查找；采用多層次的抗干擾措施，如對(duì)CPU模塊的電磁屏蔽，在電源電路和I/O 模塊中設(shè)置濾波電路和在輸入輸出電路中采用信號(hào)光電耦合，使PLC可與強(qiáng)電設(shè)備在 同一環(huán)境下可靠工作；因編程簡(jiǎn)單、操作方便而使失誤減少；設(shè)置了掉電保護(hù)、監(jiān)控、 報(bào)警、故障檢測(cè)等電路和程序，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障。釆取以上措施后，一般可編 程控制器的抗干擾能力可達(dá)1000的窄脈沖的沖擊，平均無(wú)故障工作時(shí)間可高達(dá)510萬(wàn)小時(shí)?？梢?jiàn)PLC具有極高的可靠性，這也是PLC得到用戶認(rèn)可的首要因素。2. 柔性

25、好吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)備的柔性是指其在使用過(guò)程中的適應(yīng)性和靈活性。可編程控制器的柔性表現(xiàn)為：由于采用程序控制方式，所以在因產(chǎn)品改型而改變工 藝流程或更換生產(chǎn)設(shè)備時(shí)，只需通過(guò)程序的編制和更改即可適應(yīng)生產(chǎn)要求，而不必改變 控制裝置。這一柔性特點(diǎn)使PLC成為柔性制造系統(tǒng)FMS中必不可少的控制裝備。模塊 式結(jié)構(gòu)具有擴(kuò)展的靈活性，用戶可根據(jù)實(shí)際控制要求選用和組合模塊，方便地進(jìn)行系統(tǒng) 設(shè)計(jì)、修改和安裝。3. 功能強(qiáng)大可編程控制器不但具有開(kāi)關(guān)量控制、模擬量控制、數(shù)據(jù)通信、中斷控制等完善的功 能，還能根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)容量和功能的擴(kuò)展，形成各種專門的智能控制功能。這是PLC得 到各行各業(yè)廣泛應(yīng)用的重要原因。4.

26、使用方便可編程控制器的使用方便表現(xiàn)在以下兩方面：編程方便。PLC提供了多種面向用戶 的編程語(yǔ)言：梯形圖、指令語(yǔ)句表、功能圖等，其中梯形圖語(yǔ)言的表達(dá)方式與繼電器控 制系統(tǒng)的電氣線路圖類似，極易被工廠電氣技術(shù)人員接受和掌握。這樣，即使不懂計(jì)算 機(jī)原理和語(yǔ)言的用戶，也能使用PLCc操作方便。對(duì)PLC的操作是指程序的輸入和程序 的更改，通常采用手持式編程器和個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行。編程器直接或由電纜插入PLC的 相應(yīng)插座，程序由鍵盤(pán)輸入并有液晶顯示，可工作在編程、運(yùn)行和監(jiān)控的不同狀態(tài)下， 用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和在線修改是非常方便的。通過(guò)PLC廠商提供的編程軟件及通信接口，用 戶還可以使用個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì)PLC編程，并對(duì)系

27、統(tǒng)進(jìn)行仿真、測(cè)試、監(jiān)視和控制。5. 體積小、功耗低集成電路模塊使可編程控制器達(dá)到小型化或超小型化，使其易于裝入機(jī)械電子設(shè)備 內(nèi)部，這是產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的關(guān)鍵。1.3.4可編程邏輯控制器發(fā)展史上述的定義表明，PLC是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，是以微處理 器為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，用面向控制過(guò)程、面向用戶的 “自然語(yǔ)言”編程的一種簡(jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。1. 第一階段：初級(jí)階段（1969至70年代中期）主要是邏輯運(yùn)算、定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，沒(méi)有形成系列。與繼電器控制相比，可靠性有 一定提高。CPU由中小規(guī)模集成電路組成，存儲(chǔ)器為磁芯存

28、儲(chǔ)器。2. 第二階段：擴(kuò)展階段（70年代中期至末期）基于PLC的全自動(dòng)包裝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC產(chǎn)品的控制功能得到很大擴(kuò)展，包括數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的比較和運(yùn)算、模擬量 的運(yùn)算等功能。增加了數(shù)字運(yùn)算功能，能完成模擬量的控制。開(kāi)始具備自診斷功能，存 儲(chǔ)器釆用EPROMo3. 第三階段：通信階段（70年代中末期至80年代中期）PLC隨著計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展，形成了分布式通信網(wǎng)絡(luò)。PLC就己經(jīng)從汽車行業(yè)迅速 擴(kuò)展到其它行業(yè)，作為繼電器的替代品進(jìn)入了食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多 個(gè)行業(yè)。4. 第四階段：開(kāi)放階段（80年代中期至今）通信系統(tǒng)開(kāi)放，使各制造廠商的產(chǎn)品可以通信，通信協(xié)議開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)化，使用戶得益。 P

29、LC開(kāi)始采用標(biāo)準(zhǔn)化軟件系統(tǒng)，并完成了編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)化工作。隨著PLC技術(shù)的推廣應(yīng)用，PLC將向兩個(gè)方面發(fā)展：一方面向著大型化的方向發(fā)展, 另一方面則向著小型化的方向發(fā)展。PLC向大型化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在大中型PLC高 功能、大容量、智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，使之能與計(jì)算機(jī)組成集成控制系統(tǒng)，對(duì)大規(guī)模、 復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合的自動(dòng)控制。吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第2章全自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)第一章介紹了可編程控制技術(shù)的一些概要情況，下面就具體結(jié)合包裝機(jī)控制系統(tǒng)的 實(shí)際來(lái)看一下它的應(yīng)用。這里需要說(shuō)明的是，正如前面所提到的那樣，可編程控制技術(shù) 并非單純是指PLC本身，而是包括其在內(nèi)的一系列自動(dòng)化控制產(chǎn)品和技術(shù)的應(yīng)

30、用。在電 氣控制部分設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮到用戶的功能需求和與本系統(tǒng)機(jī)械部分的配合需求，在具 體實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，乂以系統(tǒng)的可靠性與易用性為準(zhǔn)則，盡量把本系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為一個(gè)功能 齊全、可靠性高且易于使用的包裝設(shè)備。2.1本課題研究的主要內(nèi)容現(xiàn)代社會(huì)對(duì)物品的包裝要求越來(lái)越高，為使包裝出的物品整齊、美觀并且具有良好 的包裝質(zhì)量，要求包裝機(jī)具有精確的動(dòng)作、定位精度及較高的生產(chǎn)率，因此對(duì)包裝機(jī)的 控制要求是越來(lái)越高。傳統(tǒng)的繼電器已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的要求了，所以研制高效、 經(jīng)濟(jì)的新型包裝機(jī)械是市場(chǎng)的迫切需要。圖2-1包裝機(jī)工作控制包裝機(jī)工作控制如圖2-1所示。全自動(dòng)小袋包裝機(jī)是具有日期打印、縱封運(yùn)動(dòng)、裝 料、橫封

31、運(yùn)動(dòng)、切斷袋膜等功能的包裝設(shè)備。其工作原理是將卷膜按照規(guī)定的供膜要求 安裝好后，卷膜由走袋電動(dòng)機(jī)通過(guò)同步帶輪帶動(dòng)兩組同步帶將薄膜帶動(dòng)行進(jìn)。當(dāng)薄膜通 過(guò)打印器時(shí)，可自動(dòng)打印上需要的日期。薄膜經(jīng)翻領(lǐng)成型器，通過(guò)縱封器的縱封將薄膜 制成袋筒，袋筒經(jīng)過(guò)橫封器進(jìn)行下橫封（此時(shí)上、下橫封同時(shí)進(jìn)行，袋膜經(jīng)過(guò)刀片從上、 下橫封中間切斷，刀片上的為上袋下橫封，刀片下的為下袋上橫封）。物料通過(guò)漏斗的 料位檢測(cè)，電控系統(tǒng)自動(dòng)控制上料機(jī)得啟停使漏斗內(nèi)的物料保持一定的高度，形成穩(wěn)定 的料壓，以保證計(jì)量的精度的穩(wěn)定性。物料充填量杯后，超出杯口的物料由刮板刮平， 當(dāng)物料視比重變化時(shí)，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)計(jì)量調(diào)整機(jī)構(gòu)手輪改變量杯容積，

32、達(dá)到計(jì)量精度要求。 物料通過(guò)下料筒流入袋膜中進(jìn)行上橫封，上、下橫封工序完成后，裝有物料的袋膜通過(guò) 自重落入溜板輸出機(jī)外?；赑LC的全自動(dòng)包裝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)包裝機(jī)工藝過(guò)程由袋成型、充填、封口，冷卻等幾部分組成，包裝機(jī)控制系統(tǒng) 輸入信號(hào)有：膜檢測(cè)、橫封和縱封的最高溫和最低溫檢測(cè)、動(dòng)盤(pán)到位檢測(cè)、色標(biāo)、料滿 檢測(cè)，橫封、縱封日期打印情況、過(guò)載保護(hù)等。輸出信號(hào)有：走袋電動(dòng)機(jī)、打印電磁閥、 刮板電磁閥、切刀電磁閥、動(dòng)盤(pán)電磁閥、供料電動(dòng)機(jī)、冷卻電動(dòng)機(jī)、橫封加熱管、縱封 加熱管、空氣壓縮機(jī)和聲光報(bào)警等。2.2基于PLC的包裝機(jī)生產(chǎn)工藝概述通過(guò)分析控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)分為縱封運(yùn)動(dòng)、供料系統(tǒng)、橫封運(yùn)動(dòng)和封切運(yùn)動(dòng)等

33、。 縱封運(yùn)動(dòng)和橫封運(yùn)動(dòng)中要牽涉溫度的控制。橫封結(jié)束后要運(yùn)用切刀的動(dòng)作將包裝好的成 品和膜切斷。在高速運(yùn)動(dòng)中，傳統(tǒng)方式中各部分的動(dòng)作精確度不夠，而采用PLC控制的 電機(jī)完成此項(xiàng)工作是比較容易的。它既靈活方便，乂精確可靠。所以我們選擇PLC控制 的方案是：在控制系統(tǒng)確定后，利用傳感器收集的信號(hào)通過(guò)PLC去控制其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 根據(jù)膜上的色標(biāo)來(lái)確定橫封的位置。PLC除完成以上對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制外，還要同時(shí)檢測(cè)其他過(guò)載信號(hào)，同時(shí)聲光報(bào)警, 提醒工作人員檢修。以此減少控制系統(tǒng)因?yàn)楣收隙a(chǎn)生不必要的浪費(fèi)。此全自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)中最主要的就是PLC。其次系統(tǒng)中需要采用有膜信號(hào)、動(dòng) 盤(pán)到位、日期標(biāo)號(hào)等信號(hào)，所以要

34、釆用光電傳感器去檢查以上信號(hào)。要判別橫封和縱封 的最低溫度和最高溫度，所以要采用溫度傳感器去檢測(cè)。要檢測(cè)色標(biāo)的位置，所以要釆 用顏色傳感器。要使傳感器工作，要用一個(gè)24V的電源模塊給電路中的電磁閥和AQ模 塊供電。防止電路中各電機(jī)等過(guò)載，所以要用到熱繼電器。由于橫封和縱封的存在，所 以還要有加熱管。其他還要電機(jī)、交流接觸器和電磁閥等。2.3系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)運(yùn)行方式分為手動(dòng)和自動(dòng)。1. 手動(dòng)：按下啟動(dòng)按鈕，手動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合，程序才能夠運(yùn)行，完成相應(yīng)的動(dòng)作。2. 自動(dòng)：按下啟動(dòng)按鈕，程序完成一個(gè)周期的動(dòng)作后乂接著從第一步開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，自 動(dòng)循環(huán)。在自動(dòng)方式下，中途若按下復(fù)位按鈕，則系統(tǒng)要繼續(xù)運(yùn)行到第一步開(kāi)

35、始位置才 停止。根據(jù)包裝機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況，本設(shè)計(jì)釆用自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行兩種方式，還必須考 慮停止運(yùn)行方式的設(shè)計(jì)，可編程控制器的停運(yùn)方式有正常停運(yùn)，暫時(shí)停運(yùn)和緊急停運(yùn)三 種。根據(jù)控制系統(tǒng)要求，乂要包裝機(jī)運(yùn)行期間釆用循環(huán)工作方式，只有在工作結(jié)束或接 收到操作人員的停止運(yùn)行指令或設(shè)備出現(xiàn)故障或異常情況時(shí)才停止，因此本系統(tǒng)釆用硬 件切斷電源，使系統(tǒng)立即停車。吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2.4系統(tǒng)控制總框圖系統(tǒng)硬件配置機(jī)構(gòu)框圖如圖2-2所示，包括中央處理單元及I/O擴(kuò)展單元、檢測(cè)元件（光電開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)等）、控制元件（交流接觸器和電磁閥）以及執(zhí)行元件（電動(dòng)機(jī)） 等兒部分。操作人員給出操作指令并指示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)

36、，機(jī)器啟停、功能切換、工況 檢測(cè)、運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警等，檢測(cè)元件檢測(cè)料位位置、投料結(jié)束信號(hào)，以及各部分的 動(dòng)作完成情況；PLC自動(dòng)循環(huán)掃描各個(gè)輸入輸出點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)梯形圖程序所確 定的邏輯關(guān)系跟新輸出點(diǎn)的狀態(tài)，通過(guò)通斷交流接觸器和電磁閥來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟停， 從而完成從卷膜輸送到物料排出全過(guò)程的自動(dòng)控制。圖2-2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖直流電源開(kāi)朕D(zhuǎn)IN導(dǎo)軌安裝了 STEP?軟件的編程設(shè)備基于PLC的全自動(dòng)包裝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)第3章STEP7編程軟件3. 1 SIMATIC S7-300 基本構(gòu)成西門子PLC采用超大規(guī)模集成電路和先進(jìn)的生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)。其產(chǎn)品與傳統(tǒng)的邏 輯電路相比具有編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，功能

37、強(qiáng)，性能價(jià)格比高，維修工作量小，維修方便, 體積小，能耗低?？煽啃愿撸垢蓴_能力強(qiáng)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝調(diào)試量少等特點(diǎn)，硬件配 套齊全，用戶使用方便。004 0：.Soo07A124.024 Volt張力消除夾CPU電源接線按鈕接線E124.1圖3-1 S7-300系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1. CPU模塊CPU模塊主要由微處理器和存儲(chǔ)器組成，它的主要任務(wù)是不斷釆集輸入信號(hào)，執(zhí)行 用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出，存儲(chǔ)器用來(lái)儲(chǔ)存用戶程序和數(shù)據(jù)。2. 電源模塊電源模塊用于將交流220V轉(zhuǎn)變成直流24V。給背板總線提供5V的直流，通過(guò)背板 提供網(wǎng)線5V直流電。3. 數(shù)字量和模擬量輸入輸出模塊-10 -吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)輸入模塊

38、用來(lái)采集輸入信號(hào)。分為數(shù)字量和模擬量輸入，分別釆集開(kāi)關(guān)、按鈕、壓 力繼電器、電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)、各種變送器等的輸入。數(shù)字量輸出模塊用來(lái)控制接觸 器、閥體、報(bào)警裝置等，而模擬量輸出模塊用來(lái)控制變頻器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等。4. 接口模塊接口模塊主要用來(lái)擴(kuò)大PLC的容量，也給擴(kuò)展模塊提供電源。5. 通信模塊通信模塊用于PLC之間，PLC與遠(yuǎn)程I/O之間，PLC與計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備之間的 通信，可以將PLC接人MPI, PROFLBUSo ASI和工業(yè)以太網(wǎng)。6. 編程設(shè)備西門子PLC釆用安裝了編程軟件STEP7的計(jì)算機(jī)作為編程設(shè)備，在顯示器屏幕上編 輯文本程序和圖形程序，也可從CPU將程序上載到編程設(shè)備或下

39、載程序到CPU,通過(guò)網(wǎng) 絡(luò)可對(duì)PLC實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離編程。3.2 SIMATIC S7-300 基本功能1. 開(kāi)關(guān)量邏輯控制。開(kāi)關(guān)量邏輯控制可取代傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)字 量控制、順序控制；既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)的自動(dòng)控制，其應(yīng)用領(lǐng)域 己遍布各行各業(yè)。2. 閉環(huán)過(guò)程控制。閉環(huán)過(guò)程控制是指對(duì)存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度 等連續(xù)變化的量（即模擬量）。PLC采用模擬置I, O模塊，實(shí)現(xiàn)MD和D/A轉(zhuǎn)換（A：模 擬量，D：數(shù)字量），CPU通過(guò)各種各樣的控制算法程序來(lái)處理模擬量，對(duì)模擬量完成閉 環(huán)PID（比例、積分、微分）控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)

40、方 法。3. 運(yùn)動(dòng)控制。PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制 模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、 機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。4. 數(shù)據(jù)處理。PLC具有矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排 序、查表、位操作等功能?？梢酝瓿蓴?shù)據(jù)的釆集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造 紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。5. 通信聯(lián)網(wǎng)。西門子PLC通信包含PLC間的通信，PLC與其他智能設(shè)備（變頻器、 計(jì)算機(jī)、數(shù)控裝置）間的通信。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。現(xiàn)代PLC也可以通過(guò)Intemet 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和維修，也

41、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸。-11 -基于PLC的全自動(dòng)包裝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3 STEP7軟件概述STEP7是目前世界上使用最為廣泛的自動(dòng)化軟件之一，STEP7編程軟件用于 SIMATICS7、M7、C7和基于PC的WmCC,是用于編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具。 STEP7具有以下功能：硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通信組態(tài)、編程、測(cè)試、啟動(dòng)和維護(hù)、文 件建檔、運(yùn)行和故障診斷功能等。STEP7用SIMATIC管理器對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行集中管理，它 可以方便地瀏覽SIMATIC S7、M7、C7和WmCC的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)STEP7各種功能所需的 SIMATIC軟件工具都集成在STEP7中。秉承為中國(guó)企業(yè)降低工程成本、助力技術(shù)

42、創(chuàng)新 的宗旨，西門子研發(fā)技術(shù)團(tuán)隊(duì)將SIMATIC技術(shù)與中國(guó)用戶使用習(xí)慣完美融合，歷經(jīng)兩年 多不懈完善，精心打造全新工程利器。3.3.1 STEP7的硬件接口PGMPI適配器用于連接安裝了 STEP7的計(jì)算機(jī)RS-232C接口和PLC的MPI接口。 計(jì)算機(jī)一側(cè)的通信速率為19.2kb/s或38.4kb/s,PLC 側(cè)的通信速率為192.kb/s1.5Mb/s。 除了 PC適配器，還需要一根標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C通信電纜。計(jì)算機(jī)的通信卡CP5611 （PCI 卡）、CP5511或CP5512 （PCMCIA卡），可以將計(jì)算機(jī)連接到MPI或PROFIBUS網(wǎng)絡(luò), 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC的通信。計(jì)算

43、機(jī)的工業(yè)以太網(wǎng)通信卡CP1512 （PCMCIA卡） 或CP1612 （PCI卡）,通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC的通信。配置計(jì)算機(jī)硬件接口步驟如下：1. 在計(jì)算機(jī)上安裝好STEP7后，在管理器中執(zhí)行菜單命令“Option Settmgthe PG/PC Interface” ,打開(kāi) “SettingPG/PC Inihce 對(duì)話框。2. 在中間的選擇框中，選擇實(shí)際使用的硬件接口。點(diǎn)擊【Select.】按鈕，打開(kāi) u Install Remove Interfaces ”對(duì)話框，可以安裝選擇框中沒(méi)有列出的硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序。3. 點(diǎn)擊【Piopeities.按鈕，可以設(shè)置計(jì)算機(jī)與PLC通信的

44、參數(shù)。3.3.2 STEP7 的授權(quán)使用STEP7編程軟件時(shí)需要產(chǎn)品的特別授權(quán)，STEP7與可選的軟件包需要不同的授 權(quán)。STEP7的授權(quán)存放在一張只讀的授權(quán)軟盤(pán)中。STEP7的光盤(pán)上的程序AuthorsW用 于顯示、安裝和取出授權(quán)。每安裝一個(gè)授權(quán)，授權(quán)磁盤(pán)上的授權(quán)計(jì)數(shù)器減1,當(dāng)計(jì)數(shù)值 為0時(shí)，不能用這張磁盤(pán)再安裝授權(quán)。使用AuthoisW程序可以把授權(quán)傳回授權(quán)磁盤(pán)，以 后可以用這張磁盤(pán)再次安裝授權(quán)，也可以在硬盤(pán)的不同分區(qū)之間移動(dòng)授權(quán)。吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)沒(méi)有授權(quán)也可以使用STEP7,以便熟悉用戶接口和功能，但是在使用時(shí)每隔一段時(shí) 間將會(huì)搜索授權(quán)，提醒使用者安裝授權(quán)，只有安裝了授權(quán)才能有效地使

45、STEP7工作。如果因?yàn)橛脖P(pán)出現(xiàn)故障而丟失授權(quán)，可以使用授權(quán)盤(pán)上的緊急授權(quán)，它允許STEP7 繼續(xù)運(yùn)行一段有限的時(shí)間。在此期間應(yīng)與當(dāng)?shù)匚鏖T子代表處聯(lián)系，以獲得丟失授權(quán)的替 換授權(quán)。3.3.3 STEP7的硬件組態(tài)在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期，首先應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)的性質(zhì)和點(diǎn)數(shù)，以 及對(duì)控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)的硬件配置。例如CPU模塊與電源模塊的型號(hào)，輸 A/輸出模塊（即信號(hào)模塊SM）、功能模塊（FM）和通信處理模塊（CP），各種模塊的 型號(hào)和每種型號(hào)的數(shù)量等。S7-300的SM、FM和CP的數(shù)量總和超過(guò)8塊時(shí)，除了中央 機(jī)架外還需要配置擴(kuò)展機(jī)架和接口模塊（IM）。確定了系統(tǒng)的硬件組

46、成后，需要在STEP7 中完成硬件配置工作。硬件組態(tài)的任務(wù)就是在STEP7中生成一個(gè)與實(shí)際的硬件系統(tǒng)完全相同的系統(tǒng)，例如 要生成網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)站的機(jī)架和模塊，以及設(shè)置各硬件組成部分的參數(shù)，即給參數(shù) 賦值。硬件組態(tài)確定了 PLC輸入/輸出變量的地址，為設(shè)計(jì)用戶程序打下了基礎(chǔ)。組態(tài)時(shí)設(shè)置的CPU參數(shù)保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊SDB中，其他模塊的參數(shù)保存在CPU中。 在PLC啟動(dòng)時(shí)CPU自動(dòng)地向其他模塊傳送設(shè)置的參數(shù)，因此在更換CPU之外的模塊后 不需要重新對(duì)它賦值。PLC在啟動(dòng)時(shí)，將STEP7中生成的硬件組態(tài)與實(shí)際的硬件配置進(jìn)行比較，如果二者 不符，將立即產(chǎn)生錯(cuò)誤報(bào)告。模塊在出廠時(shí)帶有預(yù)置的參數(shù)，或稱為默

47、認(rèn)的參數(shù)，一般可以采用這些預(yù)置的參數(shù)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，需要對(duì)以太網(wǎng)、PROFIBUS-DP和MPI等網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和通信參數(shù)進(jìn) 行組態(tài)，將分布式O連接到主站。3.3.4 STEP7 中的塊在S7用戶程序內(nèi)可使用多種類型的塊如表3-1所示。表3-1 STEP7中塊的類型塊功能簡(jiǎn)介參見(jiàn)組織塊（0B）系統(tǒng)功能塊（SFB）和系統(tǒng)0B確定用戶程序的結(jié)構(gòu)。SFB和SFC集成在S7 CPU中，可組織塊和程序結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能塊（SFB）-13 -基于PLC的全自動(dòng)包裝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能(SFC)以用來(lái)訪問(wèn)一些重要的系統(tǒng)功 能。和系統(tǒng)功能(SFC)功能塊(FB)FB是帶有用戶可自行編程的存 儲(chǔ)器”的塊。功能塊(FB)功能(F

48、C)FC包含頻繁使用功能的例行程 序。功能(FC)實(shí)例數(shù)據(jù)塊調(diào)用FB/SFB時(shí)，實(shí)例DB與塊關(guān)實(shí)例數(shù)據(jù)塊(實(shí)例DB)聯(lián)。它們?cè)诰幾g期間自動(dòng)創(chuàng)建。數(shù)據(jù)塊(DB)DB是用于存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)塊(DB)區(qū)。除分配給功能塊的數(shù)據(jù)外， 共享數(shù)據(jù)塊也可由任何一個(gè)塊 來(lái)定義和使用。OB、FB、SFB、FC和SFC包含程序段，因此也稱為邏輯塊。每種塊類型許可的塊 數(shù)目和塊長(zhǎng)度由CPU決定。STEP7中常用BLOCK主要有兒種：OB組織塊、FC功能塊、FB功能塊、DB數(shù)據(jù) 塊。0B：功能塊，相當(dāng)于主程序，常用的有0B1和OB100；FC、FB：功能塊，相當(dāng)于子程序；在編完子程序后，必須在主程序中調(diào)用子程

49、序。OB100是PLC上電后先執(zhí)行，只執(zhí)行一次；OB1是PLCCPU循環(huán)執(zhí)行的程序。上 電后首先執(zhí)行OB100,再執(zhí)行0B1。FBI是系統(tǒng)里用OPI總線連接PCU和MCP,對(duì)控制面板進(jìn)行定義：控制面板的輸 入地址的起始地址；控制面板的數(shù)量；控制面板的輸出地址的起始地址；控制面板的MPI 地址：MCPIBUSADR=6o組織塊(OB)在CPU中，用戶程序由啟動(dòng)程序、主程序和各種中斷響應(yīng)程序等不同的 程序模塊構(gòu)成。這些模塊在STEP* /中的實(shí)現(xiàn)形式就是OBo 0B是直接被操作系統(tǒng)調(diào)用 的用戶程序塊，0B與不同的CPU類型是相關(guān)的，某一型號(hào)的CPU支持哪些OB是確定 的。0B1是對(duì)應(yīng)于循環(huán)執(zhí)行的主

50、程序的程序塊，它是STEP/程序的主干，其他大多數(shù) OB則對(duì)應(yīng)于不同的中斷處理程序(另外還有啟動(dòng)程序和背景程序等非中斷類的OB)o功能(FC)和功能塊(FB)。FC和FB都是用戶自己編寫(xiě)的程序模塊，可以被其他程序 塊(OB、FC和FB)調(diào)用。FC與FB的根本區(qū)別在于，F(xiàn)C不具備自己的存儲(chǔ)區(qū)，而FB擁 有自己的存儲(chǔ)區(qū)(背景DB),在調(diào)用任何一個(gè)FB時(shí)，都必須指定一個(gè)背景DBo吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)塊（DB）。DB分為背景DB和共亨DB兩種類型。背景DB是和FB相關(guān)聯(lián)的， 因此在創(chuàng)建背景DB時(shí)，必須指定它所屬的FB,而且該FB必須己經(jīng)存在。在調(diào)用一個(gè) FB得時(shí)候，也必須指明一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的背景DB

51、塊。背景DB與共享DB沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，它們的數(shù)據(jù)都可以被任何一個(gè)OB、FC或FB 讀寫(xiě)。兩者之間的主要區(qū)別在于使用的目的：背景DB的用途或目的是為某一個(gè)FB提供 數(shù)據(jù)，因此其數(shù)據(jù)格式必須與該FB的變量聲明一致；共亭DB的目的是為用戶程序提供 一個(gè)可保存的數(shù)據(jù)區(qū)，它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并不依賴于特定的程序塊。3.4 S7 PLCSIM仿真軟件仿真軟件S7 PLCSIM集成在STEP7中，用于模擬PLC的CPU中用戶程序的執(zhí)行過(guò) 程，可以在開(kāi)發(fā)階段發(fā)現(xiàn)和排除錯(cuò)誤，提高用戶程序的質(zhì)量和降低試車的費(fèi)用。STEP7專業(yè)版包含S7 PLCSIM,安裝STEP7的同時(shí)也安裝了 S7 PLCSIM。在安裝 好標(biāo)準(zhǔn)版ST

52、EP7后安裝S7 PLCSIM, S7 PLCSIM將自動(dòng)嵌入STEP7, S7 PLCSIM的主 要功能如下：1. 在計(jì)算機(jī)上對(duì)S7 300/400 PLC的用戶程序進(jìn)行離線仿真與調(diào)試，因?yàn)镾7 PLCSIM 與STEP7是集成在一起的，仿真時(shí)計(jì)算機(jī)不需要連接任何PLC硬件。2. 模擬PLC的輸入/輸出存儲(chǔ)器區(qū)，通過(guò)控制程序的運(yùn)行觀察有關(guān)輸出變量的狀態(tài)。3. 與實(shí)際PLC樣，在運(yùn)行仿真PLC時(shí)可以使用變量表和程序狀態(tài)等方法來(lái)監(jiān)視 和修改變量。4. 可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的監(jiān)視和修改，通過(guò)程序使定時(shí)器自動(dòng)運(yùn)行，或者手動(dòng) 對(duì)定時(shí)器復(fù)位。5. 可以模擬下列地址的讀寫(xiě)操作：位存儲(chǔ)器（M）、外設(shè)輸入（

53、PI）變量區(qū)和外設(shè) 輸出（PQ）變量區(qū)，以及存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)。6. 可以對(duì)大部分組織塊（OB）、系統(tǒng)功能塊（SFB）和系統(tǒng)功能（SFC）進(jìn)行仿真。用S7 PLCSIM仿真時(shí)自動(dòng)生成LAY文件和PLC文件，退出仿真軟件時(shí)將會(huì)詢問(wèn)是 否保存LAY文件或PLC文件，一般選擇不保存。LAY文件用于保存仿真時(shí)各視圖對(duì)象 的信息；PLC文件用于保存上次仿真運(yùn)行時(shí)設(shè)置的數(shù)據(jù)和動(dòng)作等?；赑LC的全自動(dòng)包裝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)第4章包裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析和研究包裝機(jī)控制系統(tǒng)工藝要求和工藝流程的基礎(chǔ)上，進(jìn)行包裝機(jī)控制設(shè)計(jì)， 應(yīng)用STEP7軟件進(jìn)行項(xiàng)目的建立、硬件組態(tài)、編寫(xiě)模擬量輸入轉(zhuǎn)換、模擬量輸出轉(zhuǎn)換、 流量累計(jì)、P

54、ID控制、聯(lián)鎖控制等子程序和主程序，并對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行仿真調(diào)試。4.1 I/O點(diǎn)的確立及硬件配置包裝廠由現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備和工藝組成，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。下面著重針對(duì)包裝機(jī)的設(shè)計(jì)做 詳細(xì)的介紹。4.1.1確定I/O表I/O表分為模擬量和數(shù)字量。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)流程確定我們要監(jiān)測(cè)和需要控制的點(diǎn)。凈水間 部分O點(diǎn)確定如表4-1所示。表4-1 DO點(diǎn)表二線制41 橫封 1 溫度TI20020MA0 200C二線制42橫封2溫度TI20120MA0 200C二線制43縱封1溫度TI20220MA0 200C二線制44縱封2溫度TI20320MA0 200C5包裝機(jī)啟動(dòng)BZJ.RUN接點(diǎn)信號(hào)6包裝機(jī)停止BZJ.STOP接點(diǎn)信

55、號(hào)7包裝機(jī)故障反饋EZJ_ERR接點(diǎn)信號(hào)8報(bào)警復(fù)位AM REAST接點(diǎn)信號(hào)吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)變頻器啟動(dòng)9BP.RUN接點(diǎn)信號(hào)10變頻器停止BP.STOP接點(diǎn)信號(hào)變頻器故障11BP ERR接點(diǎn)信號(hào)如圖4-1所示，圖中共有模擬量點(diǎn)4個(gè)，7個(gè)數(shù)字點(diǎn)。注意：包裝機(jī)項(xiàng)目合計(jì)有模擬量有5個(gè)，數(shù)字量有90個(gè)。由于點(diǎn)數(shù)較多，只舉了部 分IO點(diǎn)用來(lái)示意。如表4-2所示。表42合計(jì)：AI8個(gè)A02個(gè)DI34個(gè)D028個(gè)4.1.2硬件配置硬件選擇是設(shè)計(jì)項(xiàng)目整體的構(gòu)架，綜合考慮，價(jià)格和事后維護(hù)，對(duì)數(shù)字量、模擬量 的計(jì)算需要有預(yù)量，遵循的規(guī)則點(diǎn)數(shù)=點(diǎn)數(shù)十點(diǎn)數(shù)*20%。如表4-3所示。例如：AI卡點(diǎn)數(shù)=5個(gè)模擬點(diǎn)十5個(gè)模擬點(diǎn)*20%表4-3包裝機(jī)一碩件配置序號(hào)型號(hào)及規(guī)格注釋數(shù)量16ES7 315-2AH14-0AB0CPU315-2DP, 128K 內(nèi)存126ES7 307-1EA01-0AA0電源模塊（5A）136ES7 953-8LGU-0AA0SIMATIC Micro 內(nèi)存卡 128KByte (MMC)146ES7 321-1BH02-0AA0數(shù)字量輸入卡（16路）356ES7 322-1BH01-0AA0數(shù)字量輸出卡（16路）266ES7 331-7KF02-0