基于PLC烤漆站电气控制系统的设计.docx

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基于PLC烤漆站电气控制系统的设计

基于PLC烤漆站电气控制系统的设计

摘要

最近一段时间以来，我国的经济发展进入了快车道，人民的生活水平也在很大的程度上得到了提高。

人们都开始享受生活，所以汽车成了我们必不可少的外出工具，这促使我国的汽车行业迅猛发展，随之而来的汽车服务业也成了新兴产业。

在汽车服务行业中，洗车和为汽车喷漆是汽车维修最普遍出现的。

烤漆房就是为汽车喷漆而专门设计的喷漆设备。

目前为止，国内生产的烤漆房的温度控制大部分都是采用继电接触器，该控制器的精度低，操作步骤十分的繁琐，属于半机械化，这样无法适应现代化的发展需要，所以选用PLC对烤漆房进行控制，以提高它自动控制水平和降低烤漆房的成本。

关键词：

烤漆房，温度，PLC，控制

1引言

得益于经济的飞速发展，人类生活水平的不断改善，人类对汽车数量的需求量不断的增长，汽车养护行业也随之应运而生。

因为汽车常常是在潮湿和灰尘的恶劣环境中运行，或者发生碰撞，会使金属器件被侵蚀，老化，或者车身的漆面破坏，使得汽车的使用年限降低。

此时需要汽车养护行业进行保护，即对汽车进行喷漆，延缓器件的老化，延长使用年限，而且会让汽车的外形更美观，也会带来更多的商业价值。

但由于汽车设计的外形不一，所以汽车养护行业所需的设备需要不断的更新，以适应汽车养护的需求。

而传统的人工烤漆方式易造成车子烤漆厚度的不均匀，不美观，对人工劳动力也是一种浪费，而且效率低。

2PLC原理介绍及总体结构

2.1PLC发展历程

可编程序控制器的英文为ProgrammableController，在二十世纪70、80年代一直简称PC。

发展到了上世纪的90年代，由于得益于计算机技术的飞速发展，也被大家简称为PC；但是同时由于可编程序的概念涵盖实在是太大了，所以说美国的AB公司为例便于区分，首次把那些可编程序的控制器正式的定名为可编程序逻辑控制器，也就是我们所说的PLC（Programmable　LogicController）。

在20世纪末，PLC作为一种新型的事物在以最快的速度向前不断的发展，就在这一关键性的时刻，PLC在数字量的运算能力、处理模拟量的能力、网络能力和人机接口的能力都得到了很到很大的提高，PLC开始逐步踏入过程控制领域，使在过程控制领域处于领先地位的DCS系统的某些应用被PLC取代了。

2.2PLC应用现状

发展到二十世纪六十年代的中期，PLC的产品在各个行业大显身手，主要是在地电力、冶金、化工等领域起到了不可替代的巨大作用，特别是在最近的二十年来，得益于计算机信息技术的飞速发展，推动着PLC、通讯技术、过程控制软件等等技术都获得了十分可观的进步，基于这样的技术发展背景下，PLC被各行各业广泛的应用成为了非常有可能的事情。

根据有关部门的细致的调查，中国的冶金行业对于自身的设备的投资同比增长接近了50%，冶金设备数量的大幅度的增长，同时也意味着PLC产品在冶金行业的市场的数量在不断的增加，2013年PLC在冶金行业的市场达到216亿元，2014年有望达到300亿元。

2.3PLC的发展前景

现在，软件的更新与发展，出现了DCS和FCS控制系统，它们的性能更加优越，长此以往PLC控制系统也终将会被先进的控制系统所取代，但目前为止和今后相当长的一段时间内，PLC还会与先进的DCS和FCS控制系统共存。

因为它们在发展的同时，PLC也在发展，而且PLC未来的发展将会朝着多样化、多功能化、集成化、智能化、标准化、开放化、小型化的方向发展，接近于现代工业的需求，所以PLC虽然面临着其他自动化控制的挑战，但同时也在吸收他们的优点，改正自己的不足，互相融合，不断创新。

2.4PLC的分类

PLC产品由于功能各异，造成了种类繁多的情形，各自的规格性能也有大相径庭。

在此，笔者对其开展一定程度上的分类，一般都是根据PLC的在结构上、功能上和规模上的不同来进行大致的分门别类。

1、从结构上，PLC从结构上可分为模块式和整体式；

整体式：

将电源、CPU、I/O接口等部件都会集装在一个机箱内，具有构造紧凑、体积小、报价低的特色。

小型的PLC通常都选用整体式的构造。

模块式：

将PLC各组成部分，别离作成若干个独自的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。

大、中型通常选用模块式构造。

2、从功能上，PLC的功能不同，可分为低档、中档和高档；

等级低：

一个逻辑操作，自确诊功用，守时，计数，移位和监控，等基本功用外，您还能够运算，数据传送和对比以及少数的模仿量输入/输出功用。

首要首要用于顺序操控，逻辑操控或小型单机模仿操控体系的操控。

中档：

除了等级低的功用，并且还具有一个长途I/O，子程序，通讯网络，数字体系的变换，运算，数据传送和对比，以及强大的模仿输入/输出功用。

有的还增加PID操控，中止操控等功用，杂乱的操控体系。

高级：

除了中档功用，并且还具有矩阵运算，逻辑运算，平方根操作，无符号运算功用等特别功用和方式发送制表和核算功用。

它有一个更好的通讯网络，分布式网络操控或质量过程操控体系是适用于工厂自动化。

2.5机型的选择

2.5.1PLC的类型

PLC按结构分为模块型和整体型两类，按使用环境分为现场装置和控制室装置两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。

从使用角度动身，一般可按控制功能或输入输出点数选型。

2.5.2输入/输出模块选择

输入/输出模块的挑选应思考与使用需求的一致。

例如对输入模块，应思考信号的凹凸电平、信号传输的远近间隔、信号的阻隔、信号的不一样供电方法等等方面的详细使用需求与标准。

一起还要注意：

程序关于输出的模块，输出模块的类型（其间包含：

直流输出、沟通输出以及模拟量输出等等的方法）都是需求思考的条件，它要与使用需求相对应。

例如可控硅，它的输出模块适用于频频的开关，电理性、低功率因数的负荷场合，但其过载才能较差，报价比较来说贵些；继电器输出模块，它具有报价本钱低、电压的使用范围广、呼应时间比较长等特色。

依据对应的需求，合理挑选智能型的输入/输出模块，以便减少本钱和提高控制才能。

思考是不是需求长途I/O机架或拓展机架等。

2.5.3电源选择

PLC的供电电源，除了引进设备和根据产品说明书要求设计和选用引进的PLC外，一般设计选用220VAC电源的PLC的供电电源，与国内电网电压保持一致。

重要的应用场合，需采取稳压电源供电或不间断电源。

3烤漆站控制系统总体设计

3.1PLC的介绍

德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。

西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。

S7系列PLC发展成为了西门子自动化系统的控制核心，而TDC系统沿用SIMADYND技术内核，是对S7系列产品的进一步升级，它是西门子自动化系统最尖端，功能最强的可编程控制器。

西门子S7系列PLC具有着十分优良的特点：

比方说体积十分的小、速度足够的快、规格都是十分的标准化，其具有较强的网络通信方面的能力，有着可靠性高、功能强的独特优点，是较为普遍的应用控制器。

3.2西门子S7-300概况

SIMATICS7-300PLCS7-300（如图1所示）是小型模块化PLC系统，它的应用能满足中等性能的要求。

为习惯不一样需求的体系，各种独自的模块之间可经过广泛组合构成。

与S7-200PLC对比，S7-300PLC采取的是模块化构造，具有高速的指令运算速度（0.1至0.6μs）；为了完成更杂乱的算术运算，经过运用浮点数运算能相对有效地解决；规范用户接口的软件东西，便利了用户对悉数的模块参数进行赋值；便利的人机界面效劳，现已存在于S7-300的操作体系中，这对人机对话的编程需求降低了很多。

SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300根据用户指定的更新率传送这些数据。

S7-300操作体系将自动地将数据进行处理并传送；CPU的智能化的诊断体系、接连监控体系的功用是不是正常、记录过错和特别体系事情（例如：

超时，模块更换,等等）；多级口令保护可以使使用者能够极为显著地避免自身的技术机密的泄露，防止外部力量对于技术机密的擅自的copy以及篡改相关信息。

图1西门子S7-300PLC

3.3SIMATICS7工业软件

西门子的工业软件分为三种不同的种类：

（1）编程以及工程方面的设备及工具：

具体来说这里面包含了所有的那些基于PLC或者说是PC用来制作编程、组态、模拟以及维护等等的控制所需要的各类型的工具。

STEP7这一标准软件包SIMATICS7统统都是适用于S7-300/400系列的PLC的编程软件，与此同时，那些适用于PC系统控制的产品的组态编程以及维护的项目管理工具则是C7PLC以及SIMATICWinAC。

那些适用于S7-200系列的PLC编程、在线仿真软件则是STEP7-Micro/WIN，STEP7-Micro/WIN情况比较特殊，是基于Windows平台来开展运行的。

（2）基于PC的控制软件：

基于PC的控制系统为WinAC，是准许个人计算机作为可编程序控制器（PLC）使用的运行用户的程序，它可以在安装WindowsNT4.0操作系统的SIMATIC工控机或其它任何商用机中运行。

WinAC提供两种PLC，一种是插槽的PLC，即在用户计算机上安装一个PC卡，它拥有硬件PLC的全部功能。

另一种是软件PLC，它的功能是可以在用户计算机上当作视窗任务在运行。

WinAC与SIMATICS7系列处理器是相互兼容的，其编程统一采用如STEP7这样的SIMATIC编程工具，编制的程序既可在WinAC上运行，也可在S7系列处理器上运行。

4触摸屏

4.1触摸屏的选择

4.1.1触摸屏概述

MT500系列触摸屏是专门面向PLC应用的，它不同于某些十分简易的仪表式或者说谁其它的那些较为简单的没什么技术难度的控制PLC的普通设备，它的科技功能十分的强大，使用起来也是非常的便捷，特别适合于现代工业越来越规模大的工作量以及相关扩展功能方面的需求。

日益成为现代工业必不可少的设备之一。

4.1.2触摸屏编程软件的介绍

EasyBuilder500软件是WeinViewMT500系列人机界面的组态工具，该软件操作容易，功能强大。

软件EasyManager是整套WeinView500软件的系统综合软件。

整个WeinView500系统共包含三个模块：

EasyLoad[Upload（上传）和Download（下载）]、EasyWindow（在线模拟和离线模拟）及Easybuilder。

Easybuilder是组态软件，一般简称EB500，用于配置各种元件。

软件下载及在线（或离线）模拟可以在Easybuilder中实施，但是它需通过EasyManager来调用其它两种模块的方式来实现的。

4.2监控软件设计流程图

图2监控软件设计流程图

4.3触控屏PLC网络组态

4.3.1触控屏操作界面

图3操作界面图

4.3.2网络组态数据

组态软件作为一个综合性的，囊括了数据采集、监控测量、处理以及控制多种功能的专用性的系统控制软件，其所依赖的正是自动控制系统监控层一级的软件平台以及独特的开发环境。

我们可以积极的利用组态软件所提供给我们的系统工具，利用简易的图形以及控制组态的工作，就能够有效的完成对于工作实际环境的监控以及监测功能方面的程序。

5系统硬件设计

5.1S7-300PLC的硬件构成

S7-300PLC是模块式的中小型可编程控制器如图4所示。

他包括以下部分：

信号处理模块，接口模块，功能模块，CPU中央处理器，通讯处理器，通讯网卡，操作屏。

图4S7-300PLC模块

信号模块SM：

连接输入/输出信号，可分为模拟量输入（AI）模块和模拟量输出（AO）模块以及开关量输入（DI）模块和开关量输出（DO）模块。

CPU中央处理器：

PLC的核心，存储用户所执行的程序，实现部分类型之间的通信，也为背部U形总线提供DC5V电源。

5.2烤漆房的结构

烤漆房结构组装结构。

使用低噪音高空气流风机，确保完美漆效果，优质不锈钢换热器，换热器，效率高，使用寿命长。

铝合金包边，中央门带观察窗的门，你可以随时观察室动态。

房体喷雾使用图片插头墙体保温，密封，保温性能好，房体侧面与工作门，方便人员出入。

6烤漆站系统软件设计

6.1I/O分配

输入

I0.0

单机联机切换

I0.2

启动按钮

I0.3

停止按钮

I0.4

复位按钮

I0.5

急停按钮

I1.0

托盘

I1.1

工件

I1.2

后限位

I1.3

前限位

输出

Q0.0

运行

Q0.1

报警

Q1.0

传送

Q1.1

喷漆

Q1.2

加热

Q1.3

风扇1

Q1.5

放行

表1I/O分配表

6.2程序流程图

6.2.1程序

6.2.2烤漆站运行控制流程图

6.2.3烤漆站运行控制程序

6.2.4喷漆单元报警流程图

6.2.5喷漆单元报警程序

结论

烤漆站通过采用西门子S7-300系列的PLC进行电气自动控制，同时应用了MT500系列的西门子人机界面对各个烤漆步骤进行指令转化，用编程语言代替步骤，并进行调试，从而提高了控制的能力，对各个步骤的监控也起到了重要的作用，做到了人们所需要的环保要求，同时防止了烤漆房中的气味对人的身体危害，方便了人们学习，提高了劳动的效率，也解决了市场上的人才缺乏问题。

简单直观的显示、清楚易懂的操作，实现了生产过程的全自动，提高了公司的经济效益，实现了低成本高回报的理念。

经过实践证明这种控制方式是稳定可靠的，这个监控系统是简单易懂，实用性强。

参考文献

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