基于PLC的運輸帶控制系統(tǒng)設計

1、基于PLC的運輸帶控制課程設計P09可編程控制器課程設計得分：任課教師： 張世生班級：P09電氣二班 姓名：袁久青學號：0903110205 2011年10月摘 要運輸帶廣泛用于建材、化工、煤炭、電力、冶金等部門，適用于常溫下輸送非腐蝕性的無尖刺的塊狀、粒狀、粉末的多種物料、如煤炭、焦炭、砂石、水泥等散物（料）或成件物品，輸送堆積密度為6.52.5t/m3的各種塊狀、粒狀、粉狀等松散狀物料，也可用于成體物品輸送。本設計3條運輸帶系統(tǒng)有三個運行狀態(tài)：手動狀態(tài)（I0.0 I0.1為00）和單步狀態(tài)（I0.0 I0.1為01），自動狀態(tài)為（I0.0 I0.1為11）。系統(tǒng)進入手動狀態(tài)，觸摸屏進入手動

2、畫面，可單獨啟動和停止某一運輸帶。系統(tǒng)進入單步狀態(tài)，觸摸屏進入單步畫面：第一次按啟動按鈕SB2：ON（一次），第一條運輸帶啟動正常運行；第二次按啟動按鈕SB2：ON（一次），第二條運輸帶啟動正常運行；第三次按啟動按鈕SB2：ON（一次），第三條運輸帶啟動正常運行。至此三條運輸帶全部啟動正常運轉(zhuǎn)。第一次按動停止按鈕SB3：ON（一次），先停止第三條運輸帶，其它兩條運輸帶照常運行；第二次按動停止按鈕SB3：ON（一次），再停止第二條運輸帶；第三次按動停止按鈕SB3：ON（一次），停止第一條運輸帶；至此三條運輸帶全部停止運行。系統(tǒng)進入自動狀態(tài)，觸摸屏進入自動畫面，點擊啟動按鈕，1號運輸帶啟動，過5秒

3、2號運輸帶啟動，過5秒3號運輸帶啟動；點擊停止按鈕，3號運輸帶立即停止，過5秒2號運輸帶停止，過5秒1號運輸帶停止。任意狀態(tài)，1號運輸帶啟動以后，按下I0.7，系統(tǒng)顯示報警信息：1號運輸帶故障；按下確認按鈕，報警信息消失。若故障消失（I0.7）為0，報警信息不再顯示；若故障未消失（I0.7為1），過5秒報警信息又出現(xiàn)。當系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況，按下急停按鈕，三條運輸帶停止運行。觸摸屏組態(tài)有5個畫面：主畫面、手動畫面、單步畫面、自動畫面、報警畫面。主畫面：用于畫面切換，系統(tǒng)介紹，廣告動畫，設計者姓名；動畫面：單獨啟停某一設備，3組啟停按鈕，動畫顯示電機旋轉(zhuǎn)；單步畫面：單步啟動3條運輸帶，單步停止3條運

4、輸帶，動畫顯示；自動畫面：用于系統(tǒng)的整體啟停，動畫顯示電機旋轉(zhuǎn)；報警畫面：顯示報警信息；此外，報警信息出現(xiàn)時，可在任意畫面顯示。關鍵詞：PLC、S7-300、觸摸屏、運輸帶目 錄第1章運輸帶控制發(fā)展21.1運輸帶在生產(chǎn)中的應用21.2PLC控制及發(fā)展21.3控制系統(tǒng)人機界面作用及發(fā)展3第二章系統(tǒng)硬件設計42.1設計方案42.2控制電路設計52.3主電路設計5第三章系統(tǒng)軟件設計63.1PLC程序設計73.2觸摸屏畫面組態(tài)10第四章系統(tǒng)調(diào)試與運行操作114.1調(diào)試過程114.2運行操作12附錄13參考文獻19第1章 運輸帶控制發(fā)展1.1運輸帶在生產(chǎn)中的應用運輸帶又稱輸送帶，由幾層纖維織物與橡膠粘合

5、而成的一種膠帶。用于運輸塊狀、粒狀、粉狀或成件物品等。有疊層式運輸帶和包層式運輸帶兩種，也有兩種同時并用。疊層式的夾布層由掛膠帆布組成，可使帶身柔軟和富有彈性，適用于運輸各種物品。包層式用于運輸細小而不易磨損運輸帶的物質(zhì)，如粉末狀物質(zhì)等。普通運輸帶適宜在坡度不大或沿水平方向運送物品。升降機運輸帶可運送坡度大或垂直方向的物品，外面覆蓋膠，可以升起沉得的、濕的或堅硬的物質(zhì)，如礦石、石塊、焦炭、煤、玻璃等。各類運輸帶可制成有接頭和環(huán)形無接頭兩種。一般根據(jù)帶的寬度（3001500毫米）和織物層數(shù)（312層）分為各種規(guī)格。按用途可分耐寒、耐熱、耐油、食品工業(yè)用等運輸。 運輸帶廣泛用于建材、化工、煤炭、電

6、力、冶金等部門，適用于常溫下輸送非腐蝕性的無尖刺的塊狀、粒狀、粉末的多種物料、如煤炭、焦炭、砂石、水泥等散物（料）或成件物品，輸送堆積密度為6.52.5t/m3的各種塊狀、粒狀、粉狀等松散狀物料，也可用于成體物品輸送。 1.2PLC控制及發(fā)展早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種采用微型計算機技術的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將

7、可編程序控制器簡稱PLC,plc自1966年美國數(shù)據(jù)設備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國，日本，德國的可編程序控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強大。PLC發(fā)展歷史：1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國數(shù)字設備公司研制出了第一臺可編程控制器 PDP14 ，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認的第一臺PLC。 1969年，美國研制出世界第一臺PDP-14 1971年，日本研制出第一臺DCS-8 1973年，德國研制出第一臺PLC 1974年，中國研制出第一臺PLCPLC

8、的發(fā)展：20世紀70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。此時的PLC為微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計算機發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀80

9、年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。 20世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 20世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業(yè)控制設備的配套

10、更加容易。1.3控制系統(tǒng)人機界面作用及發(fā)展人機界面的作用：過程可視化：將工業(yè)生產(chǎn)過程動態(tài)地顯示在HMI設備上。顯示報警：對工業(yè)生產(chǎn)過程的臨界狀態(tài)會自動觸發(fā)報警。歸檔過程值和報警：根據(jù)需求，可以記錄報警和過程值，檢索以前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。過程值和報警記錄：根據(jù)需求，可以打印輸出報警和過程值報表。過程和設備的參數(shù)管理：根據(jù)產(chǎn)品的品種，可以將工業(yè)生產(chǎn)過程中相應產(chǎn)品的參數(shù)存儲在配方中。操作員對過程的控制：操作員可以通過圖形用戶界面來控制工業(yè)生產(chǎn)過程。人機界面的發(fā)展：(1)具體形式的發(fā)展，過去經(jīng)歷了批處理、聯(lián)機終端(命令接口)、(文本)菜單等多通道多媒體用戶界面和虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。(2)用戶界面中信息載體類型的發(fā)

11、展，經(jīng)歷了以文本為主的字符用戶界面(CUI)、以二維圖形為主的圖形用戶界面(GUI)和多媒體用戶界面，計算機與用戶之間的通信帶寬不斷提高。(3)計算機輸出信息的形式而言的發(fā)展，經(jīng)歷了以符號為主的字符命令語言、以視覺感知為主的圖形用戶界面、兼顧聽覺感知的多媒體用戶界面和綜合運用多種感觀(包括觸覺等)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。在符號階段，用戶面對的只有單一文本符號，雖然離不開視覺的參與，但視覺信息是非本質(zhì)的，本質(zhì)的東西只有符號和概念。在視覺階段，借助計算機圖形學技術使人機交互能夠大量利用顏色、形狀等視覺信息，發(fā)揮人的形象感知和形象思維的潛能，提高了信息傳遞的效率。早期的計算機系統(tǒng)只有單調(diào)的峰鳴聲，雖然多媒體

12、技術將聲頻形式和視頻形式同時帶入人機交互，但仍缺少聽覺交互手段，即人處于被動收聽狀態(tài)，聲音缺少位置和方向的變化，交互輸入方面仍沿用圖形用戶界面所采用的鍵盤和鼠標器等交互設備。當前，在人機交互中結(jié)合進視覺的、聽覺的以及更多的通道是必然趨勢，特別是將聽覺通道作為補充的或替換的信息通道已顯示出重要性和優(yōu)越性。(4)人機界面中的信息維度的發(fā)展，經(jīng)歷了一維信息(主要指文本流，如早期電傳式終端)、二維信息(主要是二維圖形技術，利用了色彩、形狀、紋理等維度信息)、三維信息(主要是三維圖形技術，但顯示技術仍利用二維平面為主)和多維信息(多通道的多維信息)空間。第二章 系統(tǒng)硬件設計2.1設計方案1.工藝要求3條

13、運輸帶系統(tǒng)有三個運行狀態(tài)：手動狀態(tài)（I0.0 I0.1為00）和單步狀態(tài)（I0.0 I0.1為01），自動狀態(tài)為（I0.0 I0.1為11）。（1）手動狀態(tài)系統(tǒng)進入手動狀態(tài)，觸摸屏進入手動畫面，可單獨啟動和停止某一運輸帶。（2）單步狀態(tài)系統(tǒng)進入單步狀態(tài)，觸摸屏進入單步畫面：啟動過程：第一次按啟動按鈕SB2：ON（一次），第一條運輸帶啟動正常運行；第二次按啟動按鈕SB2：ON（一次），第二條運輸帶啟動正常運行；第三次按啟動按鈕SB2：ON（一次），第三條運輸帶啟動正常運行。至此三條運輸帶全部啟動正常運轉(zhuǎn)。停止過程：第一次按動停止按鈕SB3：ON（一次），先停止第三條運輸帶，其它兩條運輸帶照常運行

14、；第二次按動停止按鈕SB3：ON（一次），再停止第二條運輸帶；第三次按動停止按鈕SB3：ON（一次），停止第一條運輸帶；至此三條運輸帶全部停止運行。（3）自動狀態(tài)系統(tǒng)進入自動狀態(tài)，觸摸屏進入自動畫面，點擊啟動按鈕，1號運輸帶啟動，過5秒2號運輸帶啟動，過5秒3號運輸帶啟動；點擊停止按鈕，3號運輸帶立即停止，過5秒2號運輸帶停止，過5秒1號運輸帶停止。（4）報警功能任意狀態(tài)，1號運輸帶啟動以后，按下I0.7，系統(tǒng)顯示報警信息：1號運輸帶故障；按下確認按鈕，報警信息消失。若故障消失（I0.7）為0，報警信息不再顯示；若故障未消失（I0.7為1），過5秒報警信息又出現(xiàn)。（5）急停當系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況，

15、按下急停按鈕，三條運輸帶停止運行。2.觸摸屏組態(tài)至少5個畫面：主畫面、手動畫面、單步畫面、自動畫面、報警畫面主畫面：用于畫面切換，系統(tǒng)介紹，廣告動畫，設計者姓名；手動畫面：單獨啟停某一設備，3組啟停按鈕，動畫顯示電機旋轉(zhuǎn)；單步畫面：單步啟動3條運輸帶，單步停止3條運輸帶，動畫顯示；自動畫面：用于系統(tǒng)的整體啟停，動畫顯示電機旋轉(zhuǎn)；報警畫面：顯示報警信息；此外，報警信息出現(xiàn)時，可在任意畫面顯示。2.2主電路設計2.3控制電路設計圖2 控制電路接線圖第三章 系統(tǒng)軟件設計3.1PLC程序設計（1）定義符號的地址表1 資源分配表模式開關1I0.0單步按鈕2M1.1模式開關2I0.11號手動動畫MW2報警

16、按鈕I0.71號單步動畫MW41號運輸帶Q0.01號自動動畫MW62號運輸帶Q0.12號手動動畫MW83號運輸帶Q0.22號單步動畫MW101號手動啟停M0.02號自動動畫MW122號手動啟停M0.13號手動動畫MW143號手動啟停M0.23號單步動畫MW16自動啟停M0.33號自動動畫MW18報警確認M0.4主畫面動畫MW20緊急M0.7報警信息MW30單步按鈕1M1.0（2）程序流程圖開始手動子程序自動子程序報警子程序動畫子程序手動自動0符號全部復位符號全部復位符號全部復位單步0符號全部復位單步子程序圖3 主程序流程圖啟動2號運輸帶啟動1號運輸帶啟動3號運輸帶Q0.0置位Q0.1置位Q0.

17、2置位圖4 手動子程序流程圖計數(shù)計數(shù)1次2次1次2次3次3次啟動1號運輸帶啟動1號運輸帶啟動1號運輸帶啟動1號運輸帶啟動1號運輸帶啟動1號運輸帶單步啟動是否按下單步停止是否按下圖5 單步子程序流程圖自動啟動3Q0.0置位啟動定時器T37延時5SQ0.1置位延時5SQ0.2置位自動停止Q0.0復位啟動定時器T38延時5SQ0.1復位延時5SQ0.2復位圖5 自動子程序流程圖報警按鈕置位且Q0.0啟動報警置位報警確認按鈕是否按下啟動定時器T39延時5S報警按鈕是否復位報警復位報警復位 Y N Y N圖6 報警子程序流程圖MW0清零、計數(shù)器清零啟動定時器T40延時1SMW20加1Q0.0是否置位Q0

18、.1是否置位Q0.2是否置位啟動定時器T41延時1SMW2加1啟動定時器T42延時1SMW4加1啟動定時器T43延時1SMW6加1MW2是否為12MW2清零MW4是否為12MW4清零MW6是否為12MW6清零MW20是否為7MW10清零N N NY Y Y N N N NY Y Y Y圖7 動畫子程序流程圖（3）程序設計見附件。3.2觸摸屏畫面組態(tài) 觸摸屏組態(tài)中的傳送帶才用畫圖軟件繪制如圖8，傳送帶上的工件引用wincc flexible 2008軟件自帶的圖形。傳送帶上的動畫用傳送帶上卡子的運轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，如圖812。圖8 觸摸屏主畫面組態(tài) 圖9 觸摸屏手動畫面組態(tài)圖10 觸摸屏單步畫面組態(tài) 圖11 觸摸屏自動畫面組態(tài)圖12觸摸屏報警畫面組態(tài) 第四章 系統(tǒng)調(diào)試與運行操作4.1調(diào)試過程本設計在調(diào)試過程中費了很大的努力。遇到的困難有： 軟件：PLC程序變量設置與觸摸屏變量的設置之間出現(xiàn)矛盾。 硬件：PLC與觸摸屏連接時，無法正常進行通訊?，F(xiàn)剪切若干調(diào)試畫面如下：圖12 觸摸屏主畫面調(diào)試 圖13 觸摸屏手動畫面調(diào)試圖14 觸摸屏自動畫面報警調(diào)試 圖15 觸摸屏報警畫面調(diào)試圖1