自動配料生產(chǎn)線

自動配料生產(chǎn)線,自動,配料,生產(chǎn)線 江蘇城市職業(yè)學院 畢 業(yè) 論 文 課題名稱自動配料生產(chǎn)線的設計 姓 名 左同波 學 號 110503350606 專 業(yè) 機電一體化 班 級 11機電 指導老師 何振俊 目 錄 摘要------------------------------------------------------------3 第一章 緒論---------------------------------------------------4 1.1課題的來源及現(xiàn)實意義-------------------------------------4 1.2 設計任務與總體方案的確定---------------------------------4 第二章 PLC與自動化軟件----------------------------------------5 2.1 PLC的發(fā)展歷史-------------------------------------------5 2.2 PLC的硬件和軟件-----------------------------------------5 2.2.1 PLC的硬件構成----------------------------------------5 2.2.2 PLC的軟件構成----------------------------------------6 2.3 PLC系統(tǒng)的輔助設備----------------------------------------7 2.4 PLC的通信聯(lián)網(wǎng)--------------------------------------------7 2.5 PLC的注意事由--------------------------------------------7 2.6自動化軟件發(fā)展歷史及定義----------------------------------8 2.7發(fā)展趨勢--------------------------------------------------9 2.8 STEP7 Micro/WIN32編程軟件簡介---------------------------10 第三章 自動配料系統(tǒng)簡介---------------------------------------13 3.1自動配料系統(tǒng)的特點---------------------------------------13 3.2自動配料系統(tǒng)組成-----------------------------------------13 第四章 控制系統(tǒng)設計-------------------------------------------14 4.1控制系統(tǒng)硬件設計-----------------------------------------14 4.1.1 PLC的選配-------------------------------------------14 4.2配料生產(chǎn)線的電氣控制要求---------------------------------14 4.2.1系統(tǒng)硬件設計-----------------------------------------15 4.2.2系統(tǒng)軟件設計-----------------------------------------16 第五章 程序以及工作過程簡介-----------------------------------19 全文總結-------------------------------------------------------24 參考文獻-------------------------------------------------------25 致謝-----------------------------------------------------------26 摘 要 隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術的飛速發(fā)展，計算機控制已經(jīng)擴展到了幾乎所有的工業(yè)領域。例如可編程序控制器、基于PC 總線的工業(yè)控制計算機、集散控制系統(tǒng)（DCS）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）等?，F(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速反應，生產(chǎn)出小批量、多品種，多規(guī)格、低成本和高質量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程序控制器（ProgrammableLogic Controller,PLC）正是順應這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎的通用工業(yè)控制裝置，以計算機技術為核心的通用工業(yè)自動化裝置。將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計算機技術結合在一起，具有高可靠性、靈活通用、易于編程和使用方便等特點．近年來在工業(yè)自動控制、機電一體化以及改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛的應用，被譽為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱之首。國際電工委員會（IEC）對PLC 作了如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、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)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。”從這一定義可以看出，PLC 是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機，由于它具有功能強，可靠性高，環(huán)境適應能力和抗干擾能力強，以及接線簡單，編程靈活、方便等特點而得到了廣泛應用。 自動配料控制是一個多輸入、多輸出系統(tǒng)，各條配料輸送生產(chǎn)線嚴格地協(xié)調控制，對料位、流量及時準確地進行監(jiān)測和調節(jié)的過程。系統(tǒng)由可編程控制器與電子皮帶秤組成一個兩級計算機控制網(wǎng)絡,通過現(xiàn)場總線連接現(xiàn)場儀器儀表、控制計算機、PLC、變頻器等智能程度較高、處理速度快的設備。在自動配料生產(chǎn)工藝過程中，將主料與輔料按一定比例配合，由電子皮帶秤完成對皮帶輸送機輸送的物料進行計量。PLC主要承擔對輸送設備、秤量過程進行實時控制，并完成對系統(tǒng)故障檢測、顯示及報警，同時向變頻器輸出信號調節(jié)皮帶機轉速的作用。 關鍵詞：可編程序控制器（PLC） 配料生產(chǎn)線 自動配料控制 第一章 緒 論 1.1 課題的來源及現(xiàn)實意義 自動配料是一個針對各種不同類型的物料（固體或液體）進行輸送、配比、加熱、混合以及成品包裝等全生產(chǎn)過程的自動化生產(chǎn)線。廣泛應用于化工、冶金、建材、食品、飼料加工等行業(yè)。 在氧化鋁生產(chǎn)及其它工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常會遇到多種物料配比控制的情況。在手動控制狀態(tài)下，需要根據(jù)生產(chǎn)情況，計算出各物料的配比，再根據(jù)配比，分別計算出各物料的理想下料量，對各臺設備分別設定，來滿足配比的要求。當生產(chǎn)情況發(fā)生變化，需要改變下料量時，則需要再次分別計算各物料的設定值，再次分別設定。這種人工操作方式計算,操作時間長，且容易出錯，給生產(chǎn)帶來不良因素。 而采用PLC控制方式以及新穎的變頻調速喂料機構，配合配料控制軟件包，實現(xiàn)物料傳送、配料控制、配方設計、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理等功能。并可以通過網(wǎng)絡實現(xiàn)多個配料系統(tǒng)的集合控制。 1.2 設計任務與總體方案的確定 使用siemens公司的可編程序控制器 。設計滿足控制要求的自動配料控制系統(tǒng)。并完成： 1．分配I/O地址，列出分配表。 2. 設計系統(tǒng)控制的程序框圖。 3. 根據(jù)程序框圖設計該系統(tǒng)的控制梯形圖。 第二章 PLC與自動化軟件 2.1 PLC的發(fā)展歷史 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。個人計算機（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了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），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。 PLC的定義有許多種。國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、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)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。 上世紀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30~40%。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)。 　PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。 2.2 PLC的硬件和軟件 2.2.1 PLC的硬件構成 從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 CPU的構成：CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。 CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。 在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。 CPU速度和內存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 I/O模塊：PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。 開關量是指只有開和關（或1和0）兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下： 開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。 除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。 電源模塊：PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）。 2.2.2 PLC的軟件構成 一、系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件包含三個部分： 1.系統(tǒng)管理程序。其作用一是運行時間管理，控制可編程控制器何時輸入，何時輸出，何時計算，何時自檢，何時通信。二是存儲空間管理，規(guī)定個中參數(shù)，程序的存放位置，以生成用戶環(huán)境。三是系統(tǒng)自檢程序，包括各種系統(tǒng)出錯檢驗，用戶程序語法檢驗，句法檢驗，警戒時鐘運行。 2.用戶指令解釋程序。用戶指令解釋程序是聯(lián)系高級語言程序和機器碼的橋梁。 3.標準程序模塊及其調用程序。這是許多獨立的程序塊，各程序塊具有不同的功能。 二、用戶程序 用戶程序即是應用程序，使PLC的使用者針對具體控制要求編制的程序。根據(jù)不同的控制要求編制不同的程序，這相當于改變PLC的用途，相當于繼電器控制設備的硬接線線路，也正是所謂“可編程”一詞的基本含義。 2.3 PLC系統(tǒng)的輔助設備 1.編程設備：編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。 2.機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面非常普及。 3.輸入輸出設備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。 2.4 PLC的通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出"網(wǎng)絡就是控制器"的觀點說法。 PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內置有支持各自通信協(xié)議的接口。 2.5 PLC的注意事由 保證PLC的正常運行，因此在使用中應注意以下問題。 1. 工作環(huán)境 ①溫度 PLC要求環(huán)境溫度在0~55℃，安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風散熱的空間應足夠大，基本單元和擴展單元之間要有30mm以上間隔；開關柜上、下部應有通風的百葉窗，防止太陽光直接照射；如果周圍環(huán)境超過55℃，要安裝電風扇強迫通風。 ② 濕度 為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應小于85%（無凝露）。 ③ 震動 應使PLC遠離強烈的震動源，防止振動頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動。當使用環(huán)境不可避免震動時，必須采取減震措施。 ③ 空氣 避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中，并安裝空氣凈化裝置。 ④ 電源 ?PLC供電電源為50Hz、220（110%）V的交流電，對于電源線來的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力。對于可靠性要求很高的場合或電源干擾特別嚴重的環(huán)境，可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，以減少設備與地之間的干擾。還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。 2.6 自動化軟件發(fā)展歷史及定義 自20世紀80年代初期誕生至今，自動化軟件（組態(tài)軟件）已有20年的發(fā)展歷史。應該說組態(tài)軟件作為一種應用軟件，是隨著PC機的興起而不斷發(fā)展的。80年代的組態(tài)軟件，像Onspec、Paragon?500、早期的FIX等都運行在DOS環(huán)境下，圖形界面的功能不是很強，軟件中包含著大量的控制算法，這是因為DOS具有很好的實時性。90年代，隨著微軟的Windows?3.0風靡全球，以Wonderware公司的Intouch為代表的人機界面軟件開創(chuàng)了Windows下運行工控軟件的先河，由于Windows?3.0不具備實時性，所以當時，80年代已成名的自動化軟件公司在對于操作系統(tǒng)的支持上，或按兵不動，或將組態(tài)軟件從DOS向OS/2移植，人們這樣做的原因，是大家都認為工控軟件必須具有很強的實時性和控制能力，必須運行在一個具備實時性的操作系統(tǒng)下，像DOS、OS/2、Win?NT（1993年才推出）等。歷史證明，在當時的硬件條件下，上位機做人機界面切中了用戶的需求，Wonderware因而在不長的時間內成為全球最大的獨立自動化軟件廠商，而在80年代靠DOS版組態(tài)軟件起家，后來向OS/2移植的公司后來基本上都沒落了。那么，本文中提到的自動化軟件指什么？到底什么是自動化軟件？它應該具備哪些功能和特征呢？首先，自動化軟件主要包括人機界面軟件（HMI），像Intouch、iFix、組態(tài)王等；基于PC的控制軟件，統(tǒng)稱軟PLC或軟邏輯，像亞控的KingAct以及即將推出的組態(tài)王嵌入版、西門子的WinAC等；還包括生產(chǎn)執(zhí)行管理軟件，許多專家也將這一類軟件歸為MES（Manufacturing?Execution?System），像Intellution公司的iBatch、Wonderware公司的InTrack等，另外，與通用辦公自動化軟件相比，自動化軟件還應包括相應的服務。其次，自動化軟件主要具備如下功能及特征：工業(yè)過程動態(tài)可視化；數(shù)據(jù)采集和管理；過程監(jiān)控報警；報表功能；為其他企業(yè)級程序提供數(shù)據(jù)；簡單的回路調節(jié)；批次處理；SPC過程質量控制；符合IEC1131-3標準。 2.7 發(fā)展趨勢 在自動化軟件賴以普及發(fā)展的諸多因素中，有技術層面的，也有商業(yè)層面的，但制造業(yè)的需求是決定性的。制造業(yè)的發(fā)展，帶來了對自動化軟件需求的提升；也決定了自動化軟件將由過去單純的組態(tài)監(jiān)控功能，向著更高和更廣的層面發(fā)展。 ?（1）開放性技術 ?? 自動化軟件正逐漸成為協(xié)作生產(chǎn)制造過程中不同階段的核心系統(tǒng)，無論是用戶還是硬件供應商都將自動化軟件作為全廠范圍內信息收集和集成的工具，這就要求自動化軟件大量采用“標準化技術”，如OPC、DDE、ActiveX控件、COM/DCOM等，這樣使得自動化軟件演變成軟件平臺，在軟件功能不能滿足用戶特殊需要時，用戶可以根據(jù)自己的需要進行二次開發(fā)。比如組態(tài)王6.0中提供了4個開發(fā)工具包，就是使用戶可以進行二次開發(fā)。自動化軟件采用標準化技術還便于將局部的功能進行互連。???? （2）構造全廠信息平臺 ? ?ERP是國內炙手可熱的話題，但目前的ERP主要應用在商業(yè)企業(yè)的財務、銷售、物流等方面。在國內外的企業(yè)生產(chǎn)中，還沒有多少企業(yè)能夠將生產(chǎn)信息和ERP系統(tǒng)整合到一起，使生產(chǎn)效率和市場效益最大化，也就是說在工業(yè)現(xiàn)場和ERP之間存在著鴻溝，如何使實時歷史數(shù)據(jù)能夠進入企業(yè)信息管理系統(tǒng)，是現(xiàn)代信息工廠迫在眉睫的需求。隨著大型數(shù)據(jù)庫技術的日益成熟，全球主要的自動化廠商已發(fā)展了相關平臺，使自動化軟件向著生產(chǎn)制造和管理的信息系統(tǒng)的方向發(fā)展。自動化軟件已經(jīng)成為構造全廠信息平臺的承上啟下的重要組成部分。在未來企業(yè)的信息化進程中，自動化軟件將成為中間件，因為自動化軟件廠商在既了解企業(yè)工藝、控制、生產(chǎn)制造需求，又能完成現(xiàn)場歷史數(shù)據(jù)的記錄、存儲及為ERP提供生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。 （3）無線的人機界面解決方案 數(shù)字終端已具備越來越強的功能和智能化，像現(xiàn)在可以看到的預裝了Win?CE的PDA，具備非常好的圖形能力。藍牙技術發(fā)展迅速，據(jù)專家預測，其未來的傳輸距離可達100m，另外，以XML為基礎的WML語言標準已經(jīng)建立。這些技術的發(fā)展為無線的人機界面解決方案提供了先決條件。和其他技術相比，無線的人機界面能夠以更低的費用，更快的連接、更容易地獲取重要的生產(chǎn)信息，像緊急報警、重要事件、生產(chǎn)過程中的重要參數(shù)等等。 ?（4）以客戶為導向的軟件設計 ?? 如何站在客戶的角度來設計軟件是所有自動化軟件廠商都應面對的挑戰(zhàn)，自動化軟件涉及從控制、人機界面到生產(chǎn)管理的多個層次，相應存在著多個模塊，比如亞控目前有組態(tài)王和軟邏輯兩大產(chǎn)品模塊，保持不同模塊的一致性，能有效地減少用戶學習的時間。相同的數(shù)據(jù)結構也便于產(chǎn)品在企業(yè)內集成。這種一致性不僅表現(xiàn)在外觀和感受上，還表現(xiàn)在兼容性、平臺、編程工具、數(shù)據(jù)訪問、控制引擎、E-Business等諸多方面。例如西門子的WinCC和編程軟件STEP7使用了相同的數(shù)據(jù)結構，這使得用戶只需將系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)點定義一次。 2.8 STEP7 Micro/WIN32編程軟件簡介 （1）S7-200系列PLC的編程系統(tǒng)簡介 S7-200系列的PLC利用編程軟件STEP7 Micro/WIN32所提供的梯形圖語言（LAD）、語句表語言（STL）及功能塊圖（FBD）共三種編程語言對實際系統(tǒng)完成軟件編程、運行及監(jiān)控。 ①梯形圖（LAD）。梯形圖是在接觸器繼電器控制系統(tǒng)中的控制電路圖的基礎上演變而來的，是應用最多的一種編程語言，梯形圖與繼電器控制電路圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定的區(qū)別。只要有繼電器控制電路的基礎就能在很短的時間內掌握梯形圖的使用和編程方法。 有的PLC的梯形圖有兩根母線，但大部分PLC現(xiàn)在只保留左母線了。在梯形圖中，觸電代表邏輯“輸入”條件，如開關、按鈕、內部條件等；線圈通常代表邏輯“輸出”結果，如燈、電動機接觸器、中間繼電器等。對于S7-200系列的PLC來說，還有一種輸出——“方塊圖”，它代表附加的指令，如定時器、計數(shù)器和功能指令等。 梯形圖語言簡單明了，易于理解，是所有編程語言的首選之一。 ②語句表（STL）。語句表（STL）類似于計算機的匯編語言，是PLC的最基礎的編程語言。其特點如下： ?特別適合熟悉計算機原理，熟悉PLC的結構原理和工作過程的程序員。 ?可以編寫出用梯形圖或功能塊圖無法實現(xiàn)的程序。 ?是PLC的各種語言中，輸入程序及執(zhí)行程序速度最快的編程語言。 ③功能塊圖（FBD）。功能塊圖（FBD）類似于數(shù)字電子電路，它是將具有各種與、或、非、異或等邏輯關系的功能塊按一定的控制邏輯組合起來。這種編程語言適合那些熟悉數(shù)字電路的人員。 （2）STEP7 Micro/WIN32編程的基本概念及使用規(guī)則 ①STEP7 Micro/WIN32編程的基本概念。 STEP7 Micro/WIN32是基于Windows平臺的應用軟件，是西門子公司專為SIMATIC系列S7-200研制開發(fā)的編程軟件，他可以使用通用的個人計算機作為圖形編輯器，用于在線（聯(lián)機）或者離線（脫機）開發(fā)用戶程序，并可以在線實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。 ②STEP7 Micro/WIN32編程使用規(guī)則。 ?安裝編程軟件。編程軟件存儲在一張光盤上，可將其安裝在通用的個人計算機上。 操作系統(tǒng)要求：Windows95/98/Me/2000/XP。 硬件設置要求：IBM486以上兼容機，內存8MB以上，VGA顯示器，至少50MB以上硬盤空間，光驅，鼠標。 通信電纜：PC/PPI電纜（或使用一個通信處理器卡），用于PLC和編程器（個人計算機）的連接。 ?硬件連接。單臺PLC與個人計算機的連接或通信，只需要一根PC/PPI電纜，如圖2-1所示 圖2-1為PLC與計算機連接示意圖 ?軟件功能：STEP7 Micro/WIN32編程軟件的基本功能是在Windows平臺編輯用戶應用程序，它主要完成下列任務： ①離線（脫機）方式下創(chuàng)建、編輯和修改用戶程序。 ②在線（聯(lián)機）方式下通過；聯(lián)機通信的方式上傳和下載用戶程序及系統(tǒng)組態(tài)數(shù)據(jù)，編輯和修改用戶程序。可以直接對PLC做各種操作。 ③在編輯程序過程中進行語法檢查。使用梯形圖編輯時，在出現(xiàn)錯誤的地方自動加紅色波浪線;使用語句表編輯時，在出現(xiàn)錯誤的語句行前自動畫上紅色叉，且在錯誤處加上紅色波浪線。 ④提供對用戶程序進行文檔管理、加密處理等工具功能。 ⑤設置PLC的工作方式和運行參數(shù)，進行運行監(jiān)控和強制操作等。 第三章 自動配料系統(tǒng)簡介 全自動配料控制系統(tǒng)在各行業(yè)的應用已屢見不鮮，如：冶金，有色金屬，化工，建材，食品等行業(yè)。它是成品生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，特別是有連續(xù)供料要求的行業(yè)，其配比的過程控制直接影響了成品的質量，它是企業(yè)取得最佳經(jīng)濟效益的先決條件。雖然行業(yè)各自不同的工藝特點對配料控制要求也不同，但其高可靠性，先進性，開方性，免維護性，可擴展性是工廠自動化FA所追求的一致目標。 3.1 自動配料系統(tǒng)的特點 (1) 配料現(xiàn)場粉塵大, 環(huán)境惡劣; (2) 各組份在配方中所占比例不同, 有時甚至差異懸殊; (3) 配料速度和精度要求高; (4) 配方可能經(jīng)常變換、調整; (5) 物料可能受環(huán)境溫度、濕度影響。 3.2 自動配料系統(tǒng)組成 自動配料系統(tǒng)是對粉?；蛞后w物料進行單秤稱重并按所選配方混合這一工業(yè)過程進行實時監(jiān)控管理的自動化系統(tǒng),已廣泛應用于冶金、建材、化工、醫(yī)藥、糧食及飼料等行業(yè)。一般的工業(yè)自動配料系統(tǒng)由以下幾部分組成。 (1) 給料部分:給料部分是從料倉(或儲罐)向稱重設備中加料的執(zhí)行機構。根據(jù)物料的不同特性,可以選用不同的給料設備,如電磁振動給料機、螺旋給料機、單(雙) 速電磁閥等。 (2) 稱量部分:稱量部分由傳感器、標準連接件、接線盒和稱量斗組成,與稱量儀表一起進行物料的稱量以及誤差的檢測。 (3) 排料設備:排料可以是稱重設備(減量法) 或排放設備(增量法、零位法) 。通常由排空閥門、電磁振動給料機、螺旋給料機、電(氣) 動閥門等組成。所有設備均應根據(jù)現(xiàn)場的工藝條件和物料的性質等進行設計和選擇。 (4) 配料控制系統(tǒng):配料控制系統(tǒng)由稱量儀表、可編程控制器、上位工控機及其它控制器件等組成。 (5) 校秤系統(tǒng):配料系統(tǒng)傳感器應進行定期調校,以保證系統(tǒng)配料精度。 第四章 控制系統(tǒng)設計 4.1 控制系統(tǒng)硬件設計 4.1.1 PLC的選配 采用西門子公司的S7-200型PLC,其優(yōu)越的性能表現(xiàn)為極高的可靠性極豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內置集成功能，實時特性，強勁的通訊能力，豐富的擴展模塊。 1.S7-200的特征 (1).體積小, 尺寸: 160×80×62mm由于其緊湊的設計,S7- 200可以適合于任何機器控制環(huán)境。 (2).易于使用: 通過STEP7- Micro/Dos軟件可以非常方便地為S7- 200編程,而且該軟件能夠在任何一臺IBM兼容個人計算機上使用,哪怕是一臺286 的微機,要求MS-DOS5.0以上。 (3).靈活多用: S7- 200的輸入/輸出點可以支持各個領域的設備,如: 光電傳感器,驅動馬達按鈕開關,燈,泵,攪拌器等。 2.S7- 200的主要組成部件 (1).中央處理器(CPU):是控制系統(tǒng)的大腦,它根據(jù)用戶程序進行控制。 (2).輸入和輸出(I/O):是系統(tǒng)的控制點,輸入用于監(jiān)視現(xiàn)場裝置，輸出用于控制執(zhí)行機構。 (3).編程口:用于連接編程設備,例如,一臺計算機或一個手持編程器。圖4-1為示意圖 圖4 S7-200簡易組成連接圖 44 圖4-1 一臺計算機或一個手持編程器示意圖 4.2配料生產(chǎn)線的電氣控制要求 配料生產(chǎn)線廣泛應用于建筑、化工等生產(chǎn)領域，主要由料倉、倉壁振動器、喂料振動器、稱料倉、排料振動器、傳送帶、中間倉、混合倉、攪拌機組成;各振動器、傳送帶、攪拌機均由電機拖動;中間倉門和混合倉卸料門則由電磁閥控制;當某臺電機過載時電鈴報警并禁止所有輸出，故障排除后才能繼續(xù)工作。其工作過程如下： 1 下啟動按鈕后兩個倉壁振動器和兩個喂料振動器同時啟動，料倉一和料倉二同時開始下料，將配料喂入稱料倉。 2 當稱料傳感器SQ1和SQ2接通時，對應的倉壁振動器和喂料振動器停止工作，停止喂料。 3 啟動1號送料傳送帶。 4 延時10秒后啟動兩個排料振動器進行排料，將稱料倉中的配料通過1號傳送帶送入中間倉。 5 延時300秒后啟動攪拌機，1號送料傳送帶停止工作。 6 延時3秒后，打開中間倉門，將中間倉中的配料放入混合倉通過攪拌機混合均勻。 7 延時300秒后，開啟混合倉卸料門，啟動2號傳送帶將混合均勻的配料送走。 8 延時300秒后全部停止工作，一個周期結束后回到初始狀態(tài)或繼續(xù)下一個周期。該配料生產(chǎn)線要求有自動、單周期和手動三種工作方式;在自動工作方式下，按下啟動按鈕后能連續(xù)不斷地循環(huán)工作，直到按下停止按鈕，當前工作周期結束后才停止工作;在單周期工作方式下，按下啟動按鈕后工作一個周期自動停止工作;在手動工作方式下，可手動調整1號傳送帶、2號傳送帶和攪拌機。 4.2.1系統(tǒng)硬件設計 根據(jù)該配料生產(chǎn)線的電氣控制要求，該系統(tǒng)有9臺電機、2個電磁閥和1個過載報警電鈴需要控制;在手動工作方式下，手動調整1號傳送帶、2號傳送帶和攪拌機，需要3個點動按鈕;在自動工作方式下的啟動和停止按鈕;稱料傳感器SQ1和SQ2有兩對4個輸入點，工作方式轉換開關有3個輸入點，9臺電機的熱繼電器串聯(lián)共用一個輸入點，因此該配料生產(chǎn)線的電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制需要有13個輸入點，12個輸出點，在設計過程中我們選用西門子S7-200系列PLC，基本單元選用CPU224模塊DC14輸入/繼電器10輸出，擴展單元選用EM223DC8輸入/繼電器8輸出能滿足控制要求。具體的I/O地址分配見表如圖4-2 圖4-2為具體的I/O地址分配表 4.2.2系統(tǒng)軟件設計 　　在系統(tǒng)軟件設計過程中，首先根據(jù)系統(tǒng)控制要求和工藝流程設計出系統(tǒng)順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖設計出梯形圖。 　　?順序功能圖的設計 　　順序功能圖設計最基本的思想就是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的步（Step）,并用編程元件來代表各步;步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的,在任何一步之內,各輸出量的ON/OFF狀態(tài)不變,但相鄰兩步輸出量總 的狀態(tài)是不同的,這樣使得代表各步的編程元件的狀態(tài)與各輸出量的狀態(tài)之間有著直接的邏輯關系。在順序功能圖的各步之間只有一步是活動步，步與步之間的轉換是通過轉換條件來實現(xiàn)的，只有在前級步為活動步，并且滿足轉換條件的情況下才能由前級步轉到后續(xù)步，前級步變?yōu)椴换顒硬蕉罄m(xù)步變?yōu)榛顒硬?。在配料生產(chǎn)線順序功能圖的設計中，我們根據(jù)控制要求將一個工作周期劃分為10個步，并用位存貯存器M來代表各步，其中M0.0為初始步,M0.1～M1.1代表各工作步,完整的順序功能圖如圖4-3所示。 圖4-3 順序功能圖 　　?梯形圖的設計 　　在根據(jù)順序功能圖設計梯形圖時可以有多種設計方法，即使用起保停電路的設計方法，以轉換為中心的設計方法，使用順序控制繼電器的設計方法和使用移位寄存器指令的設計方法。我們在程序設計過程中采用了起保停電路的設計方法。 起保停電路僅使用與觸點和線圈有關的基本指令，可以用于任意型號的PLC，這是一種通用的編程方法;在程序中用初始化脈沖SM0.1將初始步對應的編程元件M0.0置位，為轉換的實現(xiàn)作好準備，按下啟動按鈕后，按順序功能圖設計的順序實現(xiàn)自動轉換，前級步編程元件的常開觸點作為由前級步轉到后續(xù)步的先決條件與轉換條件串聯(lián)，只有當前級步為活動步且轉換條件滿足時，才能由前級步轉到后續(xù)步;而后續(xù)步編程元件的常閉觸點則串聯(lián)在前級步編程元件的線圈回路中，當前級步轉到后續(xù)步后，后續(xù)步變?yōu)榛顒硬蕉凹壊絼t變?yōu)椴换顒硬?，利用后續(xù)步編程元件的常開觸點實現(xiàn)自保功能，這樣一步一步轉換實現(xiàn)控制要求。 為了實現(xiàn)各工作方式的轉換，在自動工作方式下能連續(xù)不斷的循環(huán)運行;而在單周期工作方式下，按下啟動按鈕后只工作一個周期就停止工作。在程序中使用了位寄存器M2.0，在自動方式時，按下啟動按鈕后M2.0得電并能自保，而在單周期方式時，按下啟動按鈕后M2.0得電但不能自保，在手動方式時按下啟動按鈕后M2.0不能得電。在由初始步M0.0轉換到第一步M0.1時，不是將啟動按鈕I0.4串在M0.1的線圈回路中，而是將M2.0的常開觸點串在M0.1的線圈回路中，這樣就可以實現(xiàn)自動和單周期工作方式的轉換控制。在手動方式下通過I1.5使代表各步的編程元件處于復位狀態(tài)，按下點動按鈕I0.1、I0.2、I0.3時對應的輸出Q0.7、Q1.0、Q1.1得電，實現(xiàn)對攪拌機、1號傳送帶和2號傳送帶的點動控制。 第五章 程序以及工作過程 1.工作過程如下： （1）下啟動按鈕后兩個倉壁振動器和兩個喂料振動器同時啟動，料倉一和料倉二同時開始下料，將配料喂入稱料倉。 （2）當稱料傳感器SQ1和SQ2接通時，對應的倉壁振動器和喂料振動器停止工作，停止喂料。 （3）啟動1號送料傳送帶。 （4）延時10秒后啟動兩個排料振動器進行排料，將稱料倉中的配料通過1號傳送帶送入中間倉。 （5）延時300秒后啟動攪拌機，1號送料傳送帶停止工作。 （6）延時3秒后，打開中間倉門，將中間倉中的配料放入混合倉通過攪拌機混合均勻。 （7）延時300秒后，開啟混合倉卸料門，啟動2號傳送帶將混合均勻的配料送走。 （8 ）延時300秒后全部停止工作，一個周期結束后回到初始狀態(tài)或繼續(xù)下一個周期。該配料生產(chǎn)線要求有自動、單周期和手動三種工作方式;在自動工作方式下，按下啟動按鈕后能連續(xù)不斷地循環(huán)工作，直到按下停止按鈕，當前工作周期結束后才停止工作;在單周期工作方式下，按下啟動按鈕后工作一個周期自動停止工作;在手動工作方式下，可手動調整1號傳送帶、2號傳送帶和攪拌機。 2.梯形圖 圖5-1為其梯形圖的示意圖 圖5-1 梯形圖 結 論 配料控制系統(tǒng)應用比較廣泛，采用了可編程控制技術，使整個控制系統(tǒng)的可靠性和精度大大提高，實現(xiàn)了自動控制。同時由于PLC擴展容易，可以對它進行擴展，如只需增加I/O接口模塊就可擴展原料系統(tǒng)的輸送控制；也可以與電爐控制系統(tǒng)連接，只需增加通信模塊就可實現(xiàn)與上位機的通信，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的計算機管理。 本設計將機械、控制作為一個整體考慮，使各部分密切配合，協(xié)調動作，共同完成配料任務。設計中的一些參數(shù)是假定參數(shù)，在實際應用中，需要根據(jù)實際情況進行調整。此系統(tǒng)應用與生產(chǎn)中，能使操作變得十分簡單，減少人力的負荷，有效地提高產(chǎn)品質量，降低生產(chǎn)成本。 經(jīng)過此次的思考和設計，我的認識領域得到了進一步的拓展，專業(yè)技能得到了進一步的提高，同時增強了分析和解決工程實際的綜合能力。另外，也培養(yǎng)了自己嚴肅認真的科學態(tài)度和嚴謹求實的工作作風。 PLC編程技術與現(xiàn)代信息化時代的發(fā)展是分不開的，PLC與計算機的結合應用會使各領域加快發(fā)展，降低人力的需求，提高產(chǎn)品質量，盡顯PLC編程技術的魅力！ 參考文獻 [1]陳麗. PLC控制系統(tǒng)編程與實現(xiàn).中國鐵道出版社. 2010年3月第一版. [2]廖常初. 可編程序控制器基礎及應用. 北京. 機械工業(yè)出版社.2007年6月第二版. [3]余雷聲. 電氣控制與PLC應用. 北京. 機械工業(yè)出版社. 1996年10月第一版. [4]鄧則名.鄺穗芳. 電器與可編程序控制器應用技術. 機械工業(yè)出版社. 1997年3月. [5]可編程序控制器原理與應用. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2004年4月第2版 [6]SIMATICS7-200編程序控制器系統(tǒng)手冊，2000.11 [7]趙明.工廠電氣控制設備，北京，機械工業(yè)出版社，1998年出版 [8]金廣業(yè)，李景學 可編程控制器原理與應用 電子工業(yè)出版社,1998年出版 致 謝 在這次畢業(yè)設計的完成過程中，得到老師和同學的幫助，使我能夠順利地完成畢業(yè)設計，我在此對他們表示衷心的感謝。 首先，我誠摯地感謝何振俊院長指導。院長學識淵博、治學嚴謹，平易近人，不辭辛苦的幫助我完成論文設計。在本次畢業(yè)設計的過程中，院長給予了我許許多多的關懷與指導。本論文從選題到老師指導我思路，不斷的修改到最后成文，無不傾注著老師的心血。在此論文完成之際，我再一次向他致以最誠摯的謝意。同時，我要感謝我們學院多年來給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學到了許多知識，充實了自己知識面，并從他們身上學到了如何求知治學、如何為人處事，立足社會。我也要感謝我的母校，是他提供了良好的學習氛圍和優(yōu)質生活環(huán)境，讓我的大學生活豐富多姿，讓我在以后的日子里深深懷念，有著一份感恩的情懷，回報社會。 愿所有的老師、同學們、朋友們事業(yè)有成，幸福美滿！ - 27 -