自動配料系統(tǒng)模擬

1、目錄第一章概述21.1 PLC簡介以及其發(fā)展趨勢21.2課程設(shè)計(jì)任務(wù)極其介紹3第二章 自動配料系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)52.1 控制要求52.2 選擇PLC型號5系統(tǒng)功能及I/O點(diǎn)配置52.2.2 CPU模塊分類62.2.3 I/O擴(kuò)展模塊分類62.2.4 選擇PLC72.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程示意圖82.4 I/O接線圖92.5 I/O分配表10第三章 自動配料系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)113.1自動配料系統(tǒng)程序梯形圖113.2 自動配料系統(tǒng)程序語句表14第四章 PLC系統(tǒng)程序調(diào)試說明174.1調(diào)試方案174.1.1 軟件和實(shí)物現(xiàn)場調(diào)試174.2調(diào)試過程記錄17結(jié)束語18參考文獻(xiàn)19第一章 概述1.1 PLC簡介以及其發(fā)展趨

2、勢可編程序控制器，英文稱Programmable Logic Controller，簡稱PC。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）混淆，故人們習(xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充

3、分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐?？删幊炭刂破鲗τ脩魜碚f，是一種無觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設(shè)計(jì)階段選用可編程控制器，在實(shí)施階段再確定工藝過程。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的要求專門設(shè)計(jì)控制器，適合批量生產(chǎn)。由于這些

4、特點(diǎn)，可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)及編程簡單等特點(diǎn)?？梢灶A(yù)料，在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流。現(xiàn)代可編程序控制器有兩個(gè)方面的發(fā)展趨勢。 微小型PLC發(fā)展微小型PLC，使其體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)、價(jià)格更低、配置更加靈活。由于自動控制系統(tǒng)規(guī)模的不同，小型化、低成本的PLC將廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，其組成由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，例如SIEMENS公司的S7-200的最小配置為CPU221，主機(jī)有6DI/4DO（數(shù)字量輸入/數(shù)字量輸出），而CPU224

5、主機(jī)可擴(kuò)展7個(gè)模塊，最大達(dá)94DI/74DO，16AI/16AO（模擬量輸入/模擬量輸出），可滿足比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)的要求。 大型PLC發(fā)展大型PLC，使其具有大型網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性、多性能、良好的兼容性等特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)化和強(qiáng)化通信能力是PLC發(fā)展的一個(gè)重要方面，向上與以太網(wǎng)、MAP網(wǎng)等相連，向下通過現(xiàn)場總線（如PROFIBUS）將多個(gè)PLC與遠(yuǎn)程I/O等相連，構(gòu)成整個(gè)工廠的自動化控制系統(tǒng)。近年來各公司陸續(xù)推出各種智能模塊，大大增強(qiáng)了PLC的控制功能。智能模塊是以微處理器為基礎(chǔ)的功能部件，其CPU與PLC的CPU并行工作，能夠獨(dú)立完成某些控制功能，如通信控制、高速計(jì)數(shù)、模擬量輸入輸出等，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)和

6、調(diào)試時(shí)間減少，控制精度提高。好的兼容性是PLC深層次應(yīng)用的重要保證，SIEMENS公司的S7系列PLC與通用微機(jī)兼容，可運(yùn)行DOS/Windows程序，PLC的編程語言STEP7可運(yùn)行在Windows環(huán)境下，提供了很強(qiáng)的梯形圖、語句表的編程、調(diào)試和診斷等功能，體現(xiàn)了現(xiàn)代PLC的特點(diǎn)。1.2課程設(shè)計(jì)任務(wù)極其介紹本次設(shè)計(jì)主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識，設(shè)計(jì)自動倉庫自動配料，運(yùn)料小車控制系統(tǒng)，并在實(shí)踐的基本技能方面進(jìn)行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“PLC”課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握運(yùn)料小車設(shè)計(jì)的基本方法。系統(tǒng)功能介紹: 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(jìn)行

7、配料，當(dāng)車裝滿時(shí)，配料系統(tǒng)能自動關(guān)閉。 系統(tǒng)有四臺電動機(jī)，兩個(gè)行程開關(guān)和按鈕開關(guān)，延時(shí)定時(shí)器的作用是電動機(jī)在特定的時(shí)間啟停，行程開關(guān)的作用是使系統(tǒng)在小車達(dá)到特定地點(diǎn)啟動或者停止，從而達(dá)到自動配料的目的。模擬實(shí)驗(yàn)面板如下： 主要功能如下：（1）初始狀態(tài)紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許汽車開進(jìn)裝料。料斗出料口D2關(guān)閉，若料位傳感器S1置為OFF（料斗中的物料不滿），進(jìn)料閥開啟進(jìn)料（D4亮）。當(dāng)S1置為ON（料斗中的物料已滿），則停止進(jìn)料（D4滅）。電動機(jī)M1、M2、M3和M4均為OFF。（2）裝車控制裝車過程中，當(dāng)汽車開進(jìn)裝車位置時(shí)，限位開關(guān)SQ1置為ON，紅燈信號燈L2亮，綠燈L1滅；同時(shí)啟動電

8、機(jī)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。當(dāng)車裝滿時(shí)，限位開關(guān)SQ2為ON，料斗關(guān)閉，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。同時(shí)紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車可以開走。（3）停機(jī)控制按下停止按鈕SB2，自動配料裝車的整個(gè)系統(tǒng)終止運(yùn)行。第二章 自動配料系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 控制要求當(dāng)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(jìn)行配料，當(dāng)車裝滿時(shí)，傳感器裝置檢測到信號，配料系統(tǒng)能自動關(guān)閉。2.2 選擇PLC型號系統(tǒng)功能及I/O點(diǎn)配置1

9、. PL號進(jìn)行C系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)對輸入信號開關(guān)量進(jìn)行采集，通過程序控制和相應(yīng)的算法CPU模塊對輸入信處理，再將結(jié)果經(jīng)輸出模塊輸出到線圈或者繼電器，整個(gè)過程周期性循環(huán)進(jìn)行。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)掛箱是在模擬實(shí)際自動配料系統(tǒng)，所以限位開關(guān)，料位傳感器都看成開關(guān)量；系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如電機(jī)運(yùn)行，料箱的狀態(tài)，都用輸出指示燈表示。2.根據(jù)本課程設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，對系統(tǒng)I/O點(diǎn)進(jìn)行分配，具體分配情況見表 表2.2.1 系統(tǒng)I/O分配表序號名稱數(shù)量備注1可編程序控制器12開關(guān)（輸入量）52個(gè)限位開關(guān)+2個(gè)停止啟動按鈕+料位傳感器1個(gè)（傳感器在模擬系統(tǒng)中看成開關(guān)）3指示燈（輸出量）10四個(gè)電機(jī)也算指示燈 CPU模塊分類CPU22*

10、系列PLC主機(jī)模塊按照I/O點(diǎn)數(shù)多少不同和效能不同而有五種不同結(jié)構(gòu)配置的品種，即CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226，下面分別加以介紹。.CPU221：本機(jī)集成6輸入/4輸出，無擴(kuò)展能力，程序和數(shù)據(jù)存儲容量較小，有一定的高速計(jì)數(shù)能力和通信功能，非常適合于少點(diǎn)數(shù)的或者特定的控制系統(tǒng)使用。 .CPU222：本機(jī)集成8輸入/6輸出，和CPU221相比，它最多可擴(kuò)展2個(gè)模塊，因此是應(yīng)用更廣泛的全功能控制器。.CPU224：本機(jī)集成14輸入/10輸出，和前兩者相比，程序存儲器擴(kuò)大了一倍，數(shù)字存儲器擴(kuò)大了四倍，它做多可以有7個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘，有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)

11、數(shù)能力，是使用最多的S7-200產(chǎn)品。.CPU224XP：這是最新推出的一種使用機(jī)型，其大部分功能和CPU224相同，但和CPU224相比，它的程序存儲器容量和數(shù)據(jù)存儲器容量都增加了不少，處理高速計(jì)數(shù)的能力也有提高；其最大的區(qū)別是在主機(jī)上增加了2輸入/1輸出的模擬量單元和一個(gè)通信口，非常適合在有少量模擬量的信號的系統(tǒng)中使用，在有復(fù)雜通信要求的場合也非常適用。.CPU226：本機(jī)集成24輸入/16輸出，I/O總點(diǎn)數(shù)共40點(diǎn)，和CPU224相比，程序存儲器擴(kuò)大了一倍，數(shù)據(jù)存儲器容量增加了10KB，它具有2個(gè)通信口，通信能力大大增強(qiáng)，它可用于點(diǎn)數(shù)較多的小型或中型控制系統(tǒng)。2.2.3 I/O擴(kuò)展模塊分

12、類S7-200系列PLC的主機(jī)提供一定數(shù)量的數(shù)字量I/O和模擬量I/O，但在I/O點(diǎn)數(shù)不夠的情況下，就需要對I/O口進(jìn)行擴(kuò)展，S7-200 PLC提供了6種I/O擴(kuò)展模塊，如下所示。1 .EM221:輸入擴(kuò)展模塊，共有三種產(chǎn)品，即8點(diǎn)和16點(diǎn)DC、8點(diǎn)AC。.EM222: 輸出擴(kuò)展模塊，共有5種產(chǎn)品，即8點(diǎn)DC和4點(diǎn)DC（5A）、8點(diǎn)AC、8點(diǎn)繼電器和4點(diǎn)繼電器（10A）。.EM223：輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊，共有6種產(chǎn)品，其中DC輸入/DC輸出的有三種，DC輸入/繼電器輸出的有三種，它們對應(yīng)的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)分別為4點(diǎn)、8點(diǎn)、16點(diǎn)。.EM231：模擬量輸入擴(kuò)展模塊，共有三種產(chǎn)品，4AI、2路

13、熱電阻輸入和4路熱電偶輸入。.EM232：模擬量輸出擴(kuò)展模塊，只有一種2路模擬量輸出擴(kuò)展模塊。.EM235: 模擬量輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊，只有一種4路AI/1路AO（占兩路輸出地址）的產(chǎn)品。2.2.4 選擇PLC根據(jù)自動倉庫運(yùn)料小車的設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)需要40點(diǎn)數(shù)字量輸入，16點(diǎn)數(shù)字量輸出。所以需要選擇的模塊為：CPU226CN一個(gè)、EM235模塊1個(gè)、E 3模塊1個(gè)?？傸c(diǎn)數(shù)為：數(shù)字量輸入5點(diǎn)、數(shù)字量輸出10點(diǎn)，既滿足了設(shè)計(jì)的點(diǎn)數(shù)要求，又降低了模塊成本，性價(jià)比頗佳。2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程示意圖圖2.3.1 程序流程圖上述流程圖的解釋如下：（1）初始狀態(tài)紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許汽車開進(jìn)裝料

14、。料斗出料口D2關(guān)閉，若料位傳感器S1置為OFF（料斗中的物料不滿），進(jìn)料閥開啟進(jìn)料（D4亮）。當(dāng)S1置為ON（料斗中的物料已滿），則停止進(jìn)料（D4滅）。電動機(jī)M1、M2、M3和M4均為OFF。（1） 裝車控制裝車過程中，當(dāng)汽車開進(jìn)裝車位置時(shí)，限位開關(guān)SQ1置為ON，紅燈信號燈L2亮，綠燈L1滅；同時(shí)啟動電機(jī)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。當(dāng)車裝滿時(shí)，限位開關(guān)SQ2為ON，料斗關(guān)閉，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。同時(shí)紅燈L2滅，綠

15、燈L1亮，表明汽車可以開走。（3）停機(jī)控制按下停止按鈕SB2，自動配料裝車的整個(gè)系統(tǒng)終止運(yùn)行。2.4 I/O接線圖系統(tǒng)的I/O接線圖，如下圖所示：圖2.4.1 自動配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試圖2.5 I/O分配表自動配料模擬系統(tǒng)的輸入輸出口分配表：面板SB1SB2S1SQ1SQ2D1D2D3PLCI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.1Q0.2面板D4L1L2M1M2M3M4PLCQ0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1 第三章 自動配料系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1自動配料系統(tǒng)程序梯形圖3.2 自動配料系統(tǒng)程序語句表LD I0.0O M0.0AN I0.1= M0.0LD M0.

16、0LPSAN I0.2= Q0.3LRDA I0.2= Q0.2LRDAN I0.3= Q0.4LRDAN Q0.4= Q0.5LRDA I0.3= Q0.5LRDA I0.3S Q1.1, 1TON T37, +20LRDA T37S Q1.0, 1TON T38, +20LRDA T38S Q0.7, 1TON T39, +20LRDA T39S Q0.6, 1TON T40, +20LRDA T40= Q0.1LPPA I0.4R Q0.1, 1= Q0.0= M0.1LD I0.1O M0.2AN I0.0= M0.2LD M0.1O M0.2TON T41, +20LD T41R Q

17、0.6, 1TON T42, +20LD T42R Q0.7, 1TON T43, +20LD T43R Q1.0, 1TON T44, +20LD T44R Q1.1, 1R Q0.5, 1= M0.3LD M0.3A M0.0S Q0.4, 1第四章 PLC系統(tǒng)程序調(diào)試說明4.1調(diào)試方案4.1.1 軟件和實(shí)物現(xiàn)場調(diào)試 STEP 7-Micro/WIN軟件可以很容易的對S7-200進(jìn)行編程，本次課程設(shè)計(jì)，通過PC/PPI電纜將S7-200CPU和裝有STEP 7-Micro/WIN軟件的計(jì)算機(jī)連接。按照所給的I/O表連接自動裝配料模塊打開STEP 7-Micro/WIN軟件，新建一個(gè)文件夾，

18、將梯形圖程序輸入，編譯無誤后，將程序下載到PLC中，并通過STEP 7-Micro/WIN軟件使PLC進(jìn)入運(yùn)行模式，為了方便調(diào)試和觀測程序的運(yùn)行狀態(tài)，將軟件置于監(jiān)視狀態(tài)，通過觀察界面，即可清楚的看到程序的執(zhí)行狀況。（1）輸入回路調(diào)試：PLC設(shè)置為“STOP”模式，將輸入設(shè)備依次進(jìn)行通斷設(shè)置，觀察PLC輸入回路指示燈是否發(fā)亮，若某一指示燈不發(fā)亮，則檢查輸入設(shè)備和輸入回路；（2）輸出回路調(diào)試：PLC設(shè)置為“RUN”模式，按控制系統(tǒng)要求進(jìn)行輸入設(shè)備動作，觀察輸出設(shè)備是否符合控制要求，若與控制要求不符，則檢查輸出設(shè)備和輸出回路；4.2調(diào)試過程記錄表一 軟件仿真調(diào)試過程記錄輸入繼電器動作情況輸出繼電器動作情況是否符合控制要求故障原因啟動紅燈滅，綠燈亮。出料口關(guān)閉符合傳感器S1置為OFF進(jìn)料口打開D4亮符合限位開關(guān)SQ1置為ON紅燈L2亮，綠燈L1滅。M4，M3，M2，M1相隔2S依次啟動。2S后，出料閥D2亮符合結(jié)束語通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PL