《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書授課對(duì)象：信息工程系（院）自動(dòng)化專業(yè)081234班時(shí)間L周1設(shè)計(jì)題目：水泥包裝機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用查詢讀A/D、三極管輸出、LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示采用定時(shí)讀A/D、固態(tài)繼電器輸出、LED動(dòng)態(tài)顯示采用查詢讀A/D、繼電器輸出、LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示采用定時(shí)讀A/D、晶閘管輸出、LED靜態(tài)顯示2設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)是專為自動(dòng)化專業(yè)而開設(shè)的，是本門課程課堂教學(xué)的延伸和發(fā)展，是課程理論與工程實(shí)踐之間的結(jié)合。通過本課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)與深化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成與應(yīng)用知識(shí)，進(jìn)一步鞏固與綜合專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)課程知識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生初步具有設(shè)計(jì)小型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件及軟件的能力。

2、從而為日后的畢業(yè)設(shè)計(jì)與專業(yè)工作奠定良好的基礎(chǔ)。3設(shè)計(jì)內(nèi)容根據(jù)本課程的知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)內(nèi)容是對(duì)某個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)計(jì)任務(wù)書要求設(shè)計(jì)一個(gè)以8088CPU或PC總線或PLC或單片機(jī)為核心，以A/D和D/A或DO通道為主要接口，外配LED顯示、鍵盤操作以及包括傳感變送器及執(zhí)行器的小型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；完成系統(tǒng)電氣原理圖的繪制，主要程序框圖的繪制，完成一份20左右頁的設(shè)計(jì)說明書。4系統(tǒng)要求現(xiàn)有1臺(tái)雙嘴水泥包裝機(jī)，形成2條袋裝生產(chǎn)線。見水泥袋裝生產(chǎn)線流程圖，主要設(shè)備有檢測(cè)袋裝重量的力傳感器、稱重的電磁閥與氣缸、推包的電磁閥與氣缸、操作按鈕等。要考慮的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)有傳感器模擬量2路輸入、啟動(dòng)按紐開關(guān)

3、量2路輸入以及驅(qū)動(dòng)電磁閥開關(guān)量4路輸出。系統(tǒng)要求：當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，稱重電磁閥得電，氣缸打開放料閘板，成品倉(cāng)中的水泥灌裝到包裝袋中，使得稱重杠桿發(fā)生逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，當(dāng)力傳感器檢測(cè)到重量信號(hào)等于稱重設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)先使放料閘板關(guān)斷，延時(shí)后使推包電磁閥與氣缸執(zhí)行推包動(dòng)作，完成一次袋裝稱重計(jì)量過程。然后，周而復(fù)始。課程設(shè)計(jì)說明書格式封皮（到學(xué)校購(gòu)買）扉頁課程設(shè)計(jì)任務(wù)書摘要：設(shè)計(jì)的目的、方法、結(jié)果、結(jié)論（300字左右）目錄正文1系統(tǒng)概述簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、水泥包裝機(jī)對(duì)象2系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)述控制要求、控制方案（包括系統(tǒng)構(gòu)成原理方框圖）3硬件設(shè)計(jì)1班：包括傳感變送器、I/V變換、ADC0809A/D通道（采用査詢

4、法讀A/D轉(zhuǎn)換數(shù)）、8088CPU、DO通道（繼電器輸出）、4位LED靜態(tài)顯示器、2個(gè)獨(dú)立式按鍵等接口電路原理接線圖；2班：包括傳感變送器、I/V變換、ADC0809A/D通道（采用定時(shí)法讀A/D轉(zhuǎn)換數(shù)）、8088CPU、DO通道（固態(tài)繼電器輸出）、4位LED動(dòng)態(tài)顯示器、2個(gè)獨(dú)立式按鍵等接口電路原理接線圖。4軟件設(shè)計(jì)主程序框圖；主要接口程序A/D、DO；LED、KEY的程序框圖。5心得體會(huì)（即結(jié)果結(jié)論）6參考文獻(xiàn)（格式參考教材后面）7教師評(píng)語內(nèi)容補(bǔ)充力傳感器：型號(hào)為HXB-1，規(guī)格為50KG，輸出量程為010mv，需外界提供12VDC電源。水泥袋裝生產(chǎn)線流程圖圖1水泥袋裝生產(chǎn)線流程圖此文發(fā)表在

5、電氣自動(dòng)化2002.2S7-200PLC在水泥袋裝稱重計(jì)量系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要本文結(jié)合水泥袋裝工藝流程，討論了西門子小型可編程控制器S7-200在水泥袋裝稱重計(jì)量系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了其系統(tǒng)組成、軟件設(shè)計(jì)以及優(yōu)于當(dāng)前主流機(jī)型的性能特點(diǎn)。關(guān)鍵詞PLC水泥袋裝稱重計(jì)量ApplicationofPLCS7-200inSackingCementWeighingMeteringSystemLinMinAbstract:ApplicationofSIEMENSPLCS7-200insackingcementweighingmeteringsystemcombinedwithitsprocessisdescrib

6、ed.Systemcomposition,softwareandfunctionadvantageovermainpopularitydeviceisintroduced.一、引言在水泥生產(chǎn)過程中，水泥成品的袋裝稱重是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，其中的關(guān)鍵問題在于計(jì)量與控制系統(tǒng)的精確性與可靠性。十幾年來，人們研制了許多專用的稱重顯示控制器，如70年代的模擬儀表、80年代的Z80微機(jī)系統(tǒng)到90年代的單片微機(jī)系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，人們對(duì)稱重顯示控制器提出了更高的要求，即不僅要以文字、對(duì)話形式提供稱重計(jì)量信息，而且能提供其它管理信息。現(xiàn)有的單板或單片機(jī)系統(tǒng)一般不具備這種功能，尚需與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)字通

7、信，借助于PC機(jī)的CRT屏幕顯示方可；或者采用另一種模式一一總線式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。但這幾種配置都大大增加了系統(tǒng)成本。筆者調(diào)研了幾代系統(tǒng)的開發(fā)研制與運(yùn)行維護(hù)過程，經(jīng)過比較與試驗(yàn)，認(rèn)為西門子公司的S7-200小型可編程控制器非常適宜用作水泥袋裝的計(jì)量顯示控制裝置。二、工藝流程圖1為水泥袋裝流程圖。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，稱重電磁閥得電，氣缸打開放料閘板，成品倉(cāng)中的水泥灌裝到包裝袋中，使得稱重杠桿發(fā)生逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，當(dāng)力傳感器檢測(cè)到的電壓信號(hào)等于稱重設(shè)定值時(shí)，控制裝置先使閘板關(guān)斷，延時(shí)后使推包電磁閥與氣缸執(zhí)行推包動(dòng)作，然后復(fù)位，完成一次袋裝稱重計(jì)量過程。三、系統(tǒng)組成大連水泥廠成品包裝車間有2臺(tái)雙嘴水泥包裝機(jī)，

8、形成4條袋裝生產(chǎn)線，原使用撫順某計(jì)算機(jī)研究所80年代末研制的Z80微機(jī)控制系統(tǒng)，今年初用S7-200系列PLC對(duì)其進(jìn)行了替換與技術(shù)改造：原工藝設(shè)備以及用于檢測(cè)和控制的現(xiàn)場(chǎng)儀表力傳感器、稱重電磁閥與氣缸、推包電磁閥與氣缸、操作按鈕等全部保留，要考慮的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)有檢測(cè)力傳感器模擬量4路、啟動(dòng)按紐開關(guān)量4路以及驅(qū)動(dòng)電磁閥開關(guān)量8路，因此PLC的配置為模擬量輸入4點(diǎn)，數(shù)字量輸入4點(diǎn)，數(shù)字量輸出8點(diǎn)。具體配置如圖2所示：主機(jī)為CPU224模塊共集成14輸入/10輸出計(jì)24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn),可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，有1個(gè)RS485通訊/編程口，機(jī)內(nèi)有24VDC電源。本系統(tǒng)用其4個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)DIODI3接入1#

9、4#嘴的啟動(dòng)按紐，8個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)DOOD07分別驅(qū)動(dòng)1#4#嘴的稱重與推包電磁閥。擴(kuò)展1個(gè)模擬量模塊EM2314路模擬量輸入，MA+、MA-MD+、MD-接收1#4#力傳感器經(jīng)放大后的電壓信號(hào)，該模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間V250MS，分辨率為12位，轉(zhuǎn)換精度為0.025%。TD200文本顯示器為液晶顯示覆膜鍵盤結(jié)構(gòu)，內(nèi)置漢字庫(kù)，可顯示最多80條信息，可在線修改過程參數(shù)，可編程的8個(gè)功能鍵可作為測(cè)試時(shí)的設(shè)置和診斷，也可作為運(yùn)行時(shí)的控制，可設(shè)定實(shí)時(shí)時(shí)鐘，提供強(qiáng)制I/O點(diǎn)診斷功能，提供密碼保護(hù)功能，與主機(jī)相連時(shí)用PC/PPI電纜接至CPU224模塊的PPI接口即可。自制1塊信號(hào)放大板，把力傳感器檢測(cè)到的

10、重量mv信號(hào)放大到模擬量擴(kuò)展模塊的輸入量程范圍（如2.5V/5V/10V等），并向傳感器提供12VDC電源。1#感髯一MA+MA-MB+MB-EM2311#啟動(dòng)2#啟動(dòng)4#啟動(dòng)DIODUDI2DI3CPU224DOODOID02DO3D04DO5D06DO7PPITD200rzi口inn口1-dl4#槎感器MC+MC-MD+MD-1耐亜2耐更M摘更4摘更1#惟包2#惟包湃推苞4#惟包RS485/232圖2S7-200PLC及其系統(tǒng)配置圖上述配置可以完成4路（1#4#）水泥袋裝的檢測(cè)、稱重控制與信息顯示等功能。如果需要，還可通過通訊電纜實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的管理自動(dòng)化。四、軟件設(shè)計(jì)

11、S7-200系列小型PLC使用基于Windows平臺(tái)的32位編程軟件包STEP-7-Micro/WIN,可采用語句表（STL）、梯形圖（LAD）或功能塊（FBD）三種方式編程，一般通過一個(gè)主程序調(diào)用其他的子程序或中斷程序來完成,程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰。圖3為該系統(tǒng)的主程序框圖。系統(tǒng)初始化包括對(duì)CPU、各寄存器、計(jì)數(shù)器及TD200文本顯示器的初始設(shè)置。本文僅對(duì)S7-200系列的獨(dú)特配置TD200編程作一簡(jiǎn)要說明：在S7-200系列CPU中保留了一個(gè)專用區(qū)域用于與TD200交換數(shù)據(jù)，TD200直接通過這些數(shù)據(jù)區(qū)訪問CPU。對(duì)TD200初始化的組態(tài)步驟為：在STEP-7-Micro/WIN窗口的Tools

12、菜單中選中TD200Wizard，再選擇Chinese項(xiàng)，即選擇中文顯示后，就可在信息顯示窗口中敲入系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)所需要顯示的的漢字即可。如對(duì)1#嘴設(shè)置如下：1#設(shè)定XX公斤，1#稱重XX公斤，1#時(shí)間XX秒，1#計(jì)數(shù)XX袋，總計(jì)數(shù)XX袋等，其中XX為系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的實(shí)測(cè)值。圖3主程序流程框圖五、性能特點(diǎn)這套S7-200小型PLC比起目前流行的單片機(jī)智能儀表或工控計(jì)算機(jī)有著很高的性價(jià)比，主要優(yōu)點(diǎn)如下：PLC具有I/O點(diǎn)狀態(tài)同步顯示，可以直觀地判斷PLC外部電氣部件的運(yùn)行狀態(tài)以及可漢字顯示報(bào)警與故障信息，極大地縮短了平均維修時(shí)間MTTR。PLC系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，上述系統(tǒng)應(yīng)用于4條袋裝，如果是6條或

13、更多條的生產(chǎn)線，只要增加相應(yīng)的擴(kuò)展模塊；通訊能力強(qiáng)，可以三種方式與多個(gè)主機(jī)、顯示器或上位機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。PLC指令豐富功能強(qiáng)大，但編程與操作十分簡(jiǎn)單，不但開發(fā)周期短，而且現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易，如稱重設(shè)定值、推包延遲時(shí)間、復(fù)位時(shí)間等都可通過中文顯示器在線調(diào)試；以及日后維護(hù)、修改程序甚至擴(kuò)展等都極易被現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員掌握。TD200文本顯示器提供了極佳的人機(jī)界面，而且體積小，重量輕，安裝簡(jiǎn)便，可嵌入式或壁掛式。系統(tǒng)可靠性高，實(shí)時(shí)性好，實(shí)際稱重精度可達(dá)0.2%。具有極強(qiáng)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。目前市場(chǎng)上能達(dá)到類似功能的微機(jī)計(jì)量控制系統(tǒng)價(jià)格在3-4萬元，而S7-200小型PLC系統(tǒng)不超過此價(jià)的一半。六、結(jié)束語近年來，電子稱重技術(shù)發(fā)展很快，稱重顯示控制領(lǐng)