PLC在配料生产线上的应用.docx
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PLC在配料生产线上的应用
职业技术学院
毕业论文
题目PLC在配料生产线上的应用
系（分院）电气工程系
学生文琪
学号1310902045
专业名称电气自动化
指导教师田红彬
2016年3月20日
职业技术学院电气工程系（分院）
毕业论文任务书
姓名
文琪
专业
电气自动化
班级
电气131
毕业论文
题目
PLC在配料生产线上的应用
毕业论文选题的目的与意义
本文基于可编程序控制器PLC和组态软件设计自动配料系统的控制系统和监控系统。
首先，利用德国Siemens公司的S7-200系列PLC对自动配料系统进行控制。
运用与之相配的STEP7编程，通过LAD编程语言编制了下位机的控制程序，从而使该配料系统可以按要求完成自动配料，装料全过程。
其次，自动配料系统的监控系统则实现现场数据的实时监控。
毕业论文的资料收集情况（含指定参考资料）
1严盈富:
《触摸屏与PLC入门》人民邮电2006版。
2严盈富：
罗海平、吴海勤：
《监控组态软件与PLC入门.》人民邮电2006版。
3王亚民.：
《组态软件设计与开发》电子科技大学2003版。
4徐世国、全贵.：
《组态软件中串口设备通信方法设计》微计算机信息2004版
5甘永梅、肖煦媛：
《触摸屏控制系统组态软件设计与实现工业控制计算机》2005版。
毕业论文工作进度计划
2015年9月14日，检索与课题相关的材料，进行课题初步设计
2015年10月20日，对设计的课题进行分析，设计电气原理图
2015年11月18日，完成毕业设计初稿及相关图纸；上交毕业设计的相关资料
2016年3月19日，完善毕业设计及相关图纸。
提交毕业设计论文及相关资料正式稿
接受任务日期年月日
要求完成日期年月日
学生签名：
年月日
指导教师签名：
年月日
系（分院）
主任（院长）签名：
年月日
毕业论文指导教师评阅意见表
姓名
文琪
学号
1310902045
性别
女
专业
电气自动化
班级
电气131
毕业论文
题目
PLC在配料生产线上的应用
评
阅
意
见
成绩
指导教师签字
年月日
姓名
文琪
学号
1310902045
性别
女
专业
电气自动化
班级
电气131
毕业论文
题目
PLC在配料生产线上的应用
答辩时间
地点
答辩
小组
成员
姓名
职称
学历
从事专业
组长
成员
秘书
答
辩
小
组
意
见
答辩成绩：
答辩小组组长签名：
年月日
毕业论文答辩意见表
PLC在配料生产线上的应用
摘要：
本文基于可编程序控制器PLC和组态软件设计自动配料系统的控制系统和监控系统。
首先，利用德国Siemens公司的S7-200系列PLC对自动配料系统进行控制。
运用与之相配的STEP7编程，通过LAD编程语言编制了下位机的控制程序，从而使该配料系统可以按要求完成自动配料，装料全过程。
其次，自动配料系统的监控系统则实现现场数据的实时监控。
关键词：
可编程序控制器；配料；监控
一、自动配料系统
（一）、控制要求
系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况及对货车进行自动配料，当车装满时，配料系统自动关闭。
本设计的突出点是故障检测部分的设计，首先，当某一节传送带发生故障时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。
其次，当某节传送带上的物体过重时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，并且数码显示电路会显示发生故障的电机的，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。
（二）、自动配料系统图
自动配料的模拟面板如图1所示，从图中可以看出四节传送带是本次设计的核心电路，PLC编程也是围绕此面板进行的。
图1自动配料系统图
自动配料系统的功能是利用四节传送带为小车自动配料，重物通过传送带进行传输，发生故障时系统自动停机。
自动配料实验面板与PLC接线控制对应关系如表1所示：
表1输入/输出接线列表
面板
SB1
SB2
S1
SQ1
SQ2
D1
PLC
I0.0
I0.1
I0.2
I0.4
I0.5
Q0.0
面板
D2
D3
D4
L1
L2
M1
PLC
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
面板
M2
M3
M4
A
B
C
PLC
Q0.7
Q1.0
Q1.1
I0.6
I0.7
I1.0
面板
D
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
PLC
I1.1
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
LED数码显示面板与PLC控制端口对应关系如表2所示。
表2LED数码显示电路
面板
A
B
C
D
E
F
G
PLC
Q2.0
Q2.1
Q2.2
Q2.3
Q2.4
Q2.5
Q2.6
（三）、I/O地址表
输入地址表如表3所示：
表3输入地址表
编号
地址
说明
功能
1
I0.0
按钮SB1
启动
2
I0.1
按钮SB2
停止
3
I0.2
信号S1接入
S1料斗满信号
4
I0.3
信号SQ1接入
SQ1车未到位信号
5
I0.4
信号SQ2接入
SQ2车装满信号
输出地址表如表4所示：
表4输出地址表
编号
地址
说明
功能
编号
地址
说明
功能
1
Q0.0
接指示灯D1
车装满D1亮
6
Q0.5
接指示灯L2
车到位L2亮
2
Q0.1
接指示灯D2
料斗下口下料D2亮
7
Q0.6
接指示灯M1
控制电动机M1转
3
Q0.2
接指示灯D3
料斗满D3亮
8
Q0.7
接指示灯M2
控制电动机M2转
4
Q0.3
接指示灯D4
料斗上口下料D4亮
9
Q1.0
接指示灯M3
控制电动机M3转
5
Q0.4
接指示灯L1
车未到位L1亮
10
Q1.1
接指示灯M4
控制电动机M4转
（四）、配料过程分析
（1）初始状态
系统启动后，红灯L2（Q0.5）灭，绿灯L1（Q0.4）亮，车未到位，表明允许汽车开进装料。
料斗出料口D2关闭，若料位传感器S1（I0.2）置为“0”（料斗中的物料不满），进料阀开启进料，D4（Q0.3）亮。
当S1置为“1”（料斗中的物料已满），则停止进料（D4灭）。
电动机M1、M2、M3和M4均为“0”。
（2）装车过程
装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开SQ1（I0.3）置为“1”，红灯信号灯L2（Q0.5）亮，绿灯L1（Q0.4）灭，车到位；同时启动电动机M4（Q1.1），经过3s后，再启动M3（Q1.0），再经3s后启动M2（Q0.7），再经过2s最后启动M1（Q0.6），再经过3s后才打开出料阀，D2（Q0.1）亮，物料经料斗出料。
按下停止按钮SB2，自动配料装车的整个系统终止运行
二、自动配料系统的设计
（一）、PLC编程软件STEP7及其应用
（1）PLC的工作原理
PLC通电后，需要对硬件和软件作一些初始化的工作。
为了使PLC的输出及时地响应各种输入信号，初始化后反复不停地分阶段处理各种不同的任务，这种周而复始的循环工作模式称为扫描工作模式。
（2）读取输入
在PLC的存储器中，设置了一片区域来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入过程映像寄存器和输出过程映像寄存器。
CPU以字节为单位来读取输入/输出过程映像寄存器。
（二）、自动配料系统的设计
自动配料系统的控制是采用PLC实现的，本小节主要介绍的是PLC部分程序的实现过程。
自动配料的流程图如图2所示：
图2自动配料流程图
（二）、启动程序
启动时首先按下启动开关SB1，进入初使状态，表明允许汽车开进装料。
料斗出料口D2关闭，若料位传感器S1置为OFF（料斗中的物料不满），进料阀开启进料（D4）。
当S1置为ON（料斗中的物料已满）则停止进料（D4灭）。
程序如表5所示：
表5启动程序
步序
指令
器件号
说明
步序
指令
器件号
说明
0
LD
I0.0
SB1自保持
22
LRD
1
O
M0.0
23
A
T37
2
AN
I0.1
24
S
Q1.0，1
M3启动
3
=
M0.0
25
TON
T38，+30
延时3秒
4
LD
M0.0
26
LRD
读栈
5
LPS
入栈
27
A
T38
6
AN
I0.2
28
S
Q0.7，1
M2启动
7
=
Q0.3
D4亮
29
TON
T38，+30
延时3秒
8
LRD
读栈
30
LRD
读栈
9
A
I0.2
31
A
T39
10
=
Q0.2
D3亮
32
S
Q0.6，1
M1启动
11
LRD
读栈
33
TON
T40，+30
延时3秒
12
AN
I0.4
34
LRD
读栈
13
=
Q0.4
L1亮
35
A
T40
14
LRD
读栈
36
=
Q0.1
15
A
I0.4
37
LPP
出栈
16
=
Q0.5
L2亮
38
A
I0.5
18
LRD
读栈
39
R
Q0.1，1
19
A
I0.4
40
=
Q0.0
20
S
Q1.1，1
M4启动
41
=
M0.1
21
TON
T37，+30
延时3秒
（三）、正常时停止程序
停止时先停止最前一条皮带机（A），待料运送完毕后再依次停止其它皮带机，即A→B→C→D。
（四）、有故障时停止程序
某条传送带发生故障时，该皮带机及其前面的传送带立即停止，而传送带以后的传送带待运完后才停止。
例如，M1有故障时，M1立即停止，经过3秒后，M2停，再过3秒M3停，再过3秒M4停。
部分程序如表6所示：
表6有故障停止程序
步序
指令
器件号
说明
步序
指令
器件号
说明
0
LD
I0.6
M1有故障
8
TON
T47，+50
定时5秒
1
R
Q0.6，1
M1停止
9
LD
T47
2
=
M0.4
10
R
Q1.0，1
M3停止
3
LD
M0.4
启动定时
11
LD
T47
启动定时
4
TON
T46，+50
定时5秒
12
TON
T48，+50
定时5秒
5
LD
T46
13
LD
T48
6
R
Q0.7，1
M2停止
14
R
Q1.1，1
M4停止
7
LD
T46
启动定时
（五）、有重物时停止程序
当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒以后的皮带机待料运完后才停止。
例如，M3上有重物，M1、M2立即停，经过5秒，M3停，再过5秒，M4停。
表7LED数码显示主程序
步序
指令
器件号
说明
步序
指令
器件号
说明
0
LD
I0.7
M2有故障
4
AN
I0.7
复位按钮
1
AN
I0.1
互锁
5
AN
I1.0
复位按钮
2
CALL
SBR-1
调用
6
AN
I1.1
复位按钮
表8LED数码显示主程序
步序
指令
器件号
说明
步序
指令
器件号
说明
3
LDN
I0.6
复位按钮
7
CALL
SBR-4
调用
三、系统改进与完善
在自动配料系统中，如果想随时检查系统运行状况而且能在发生故障且自动报警，那么必须要有一套监控系统与PLC进行结合，于是就考虑设计一套自动配料的监控系统。
（一）、监控系统的功能介绍
运行方式：
手动操作。
用户界面：
界面美观易于操作。
实时监控：
界面动态跟随硬件的运行过程，每一步都可以完整的显示在组态王的界面上，并可以实现手动控制。
报警功能：
系统有自动报警功能，当系统发生故障时，监控画面会跟随PLC自动实现停机操作。
（二）、前配料监控系统的控制过程
自动称料控制单元主要为l0台称重控制仪表，PLC作为辅助控制系统，计算机人机界面显示配比参数（配方）及监控记录实时数据。
在自动控制方式下，单击前配工艺画面中自动配料“启动”按钮，或前配控制柜“启动”按钮，称重控制仪表就按设定好的配方打开10台秤的称料阀。
自动配料是将已经称好的原料按一定的顺序投放到搅拌锅中，同时开启搅拌和加热。
在固定顺序方式下，各种原料的放料顺序是固定的，不可改变。
在可编程序方式下，各种原料的放料顺序可根据配方在人机界面上人为设定。
结束语
本文的主要容包括对生产过程控制系统发展和现状的概述、配料系统工作原理和配料控制系统的总体设计，重点描述了包括硬件设计、编程环境及软件设计在的西门子PLC在配料系统中应用的一些细节及其在上位机监控系统中一些基本设计，以及PLC与上位机之间的通讯。
参考文献
①严盈富:
《触摸屏与PLC入门》人民邮电2006版。
②严盈富：
罗海平、吴海勤：
《监控组态软件与PLC入门.》人民邮电2006版。
③王亚民.：
《组态软件设计与开发》电子科技大学2003版。
④徐世国、全贵.：
《组态软件中串口设备通信方法设计》微计算机信息2004版
⑤甘永梅、肖煦媛：
《触摸屏控制系统组态软件设计与实现工业控制计算机》2005版。
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