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1、 沈阳航空航天大学沈阳航空航天大学 课课 程程 设设 计计 （论文）（论文） 题目题目 基于 PLC 的四级传送带控制系统设计 班班 级级 1407020214070202 学学 号号 20201111040704070205902059 学学 生生 姓姓 名名 高高 升升 指指 导导 教教 师师 刘刘 艳艳 梅梅 目目 录录 0. 前言 1 1. 总体方案设计 2 1.1 PLC 的设计方案 . 2 1.2、组态王的设计方案 . 2 2. PLC 系统的设计 . 3 2.1 系统控制要求 . 3 2.2 I/O 分配表 . 3 2.3 设计程序流程图 . 3 2.4 设计程序解析 . 4 3
2、.组态王监控界面的设计 7 3.1 新工程的建立 . 7 3.2 外部设备的定义 . 8 3.3 组态画面的设计 . 9 4. 实验结果 10 4.1 PLC 实验结果 10 4.2 组态王实验结果 . 12 5课设小结 . 13 参考文献 . 14 沈阳航空航天大学课程设计论文 基于 PLC 的四级传送带控制系统设计 第 1 页 基于 PLC 的四级传送带控制系统设计 高升 沈阳航空航天大学自动化学院 摘要：摘要：本文介绍一种以西门子 S7-200PLC 为主要设计平台，并以组态王 6.55 软件进行辅助设计的传送带监控系统。本系统采用四节传送带电路，以 PLC 为控制核心，以组态王软件组态
3、的人机界面为监控中心，具备顺序起动和顺序停止功能；当某条传送带发生故障时，该传送带及其前面的传送带立即停止，其后面传送带延时停止的自动控制功能。 关键字：关键字：传送带；组态王；S7-200 PLC；监控系统。 0. 0. 前言 PLC 英文全称 Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC 是可编程逻辑电路，也是一
4、种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有 PLC 。 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。 21 世纪，PLC 会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求
5、； 从市场上看， 各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统 DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。 组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统
6、的封闭式系统。 沈阳航空航天大学课程设计论文 基于 PLC 的四级传送带控制系统设计 第 2 页 它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用 Windows 的图形编辑功能，方便地构成监控画面， 并以动画
7、方式显示控制设备的状态， 具有报警窗口、 实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。 结合 PLC 和组态王的特点，实现组态王实时监控 PLC 运行，本次课设根据课设要求得出如下设计方案。 1. 1. 总体方案设计 1.1 PLC的设计方案 本设计使用 PLC 作为系统的控制器。 首先根据控制对象的实际情况和控制要求选择适合型号的 PLC 作为控制器。确定好要选用型号的 PLC 后，就要设计相应的硬件电路。硬件电路的设计包括主电路的设计和控制电路的设计。 其中，在设计控制电路时，要根据所选 PLC 的型号确定接线方式，同时还要根据具体的控制要
8、求对 PLC 的输入和输出端口进行功能分配。完成硬件设计后，将开始软件设计。采用 PLC 的配套编程软件在 PC 机上开发控制系统程序，并进行仿真调试。最后把程序下载到 PLC 主机上进行验证。 1.2、组态王的设计方案 1、将所有 I/O 点的参数收集齐全，并填写表格，以备在监控组态软件和 PLC 上组态时使用。 2、搞清楚所使用的 I/O 设备的生产商、种类、型号、使用的通信接口类型，采用的通信协议，以便在定义 I/O 设备时做出准确选择。 3、 将所有 I/O 点的 I/O 标识收集齐全，并填写表格，I/O 标识是唯一地确定一个 I/O 点的关键字，组态软件通过向 I/O 设备发出 I/
9、O 标识来请求其对应的数据。在大多数情况下I/O 标识是 I/O 点的地址或位号名称。 4、根据工艺过程绘制、设计画面结构和画面草图。 5、按照第一步统计出的表格，建立实时数据库，正确组态各种变量参数。 6、根据第一步和第二步的统计结果，在实时数据库中建立实时数据库变量与 I/O 点的一一对应关系，即定义数据连接。 7、根据第四步的画面结构和画面草图，组态每一幅静态的操作画面（主要是绘图） 。 8、 将操作画面中的图形对象与实时数据库变量建立动画连接关系， 规定动画属性和幅度。 沈阳航空航天大学课程设计论文 基于 PLC 的四级传送带控制系统设计 第 3 页 9、对组态内容进行分段和总体调试，
10、视调试情况对软件进行相应修改。 10、将全部内容调试完成以后，对上位软件进行最后完善（如：加上开机自动打开监控画面，禁止从监控画面推出等） ，让系统投入正式（或试）运行。 2. PLC 系统的设计 2.1 系统控制要求 1、四台皮带运输机分别由 4 台交流电电动机 M1、M2、M3、M4 拖动，按下启动按钮后，为了减少 4 台电动机同时启动对电网造成的冲击，应该按照物料传送方向逆序启动，启动顺序为 M4、M3、M2、M1.启动间隔 3 秒。 2、为防止物料在皮带上滞留，应按照物料传送方向顺序停车，停止顺序为 M1、M2、M3、M4，间隔 3 秒。 3、当某条皮带机故障时，该皮带机及前面的皮带机
11、立即停止，而后面的皮带机待料运完后自动间隔停止（3 秒） 2.2 I/O分配表 根据传送带系统设计确定所需变量如下表 1 所示。 表 1 I/O 分配表 编程元件 I/0 端子 电路器件 作用 输入 IO.0 SB2 启动 I0.1 M1 M1 电机故障模拟开关 I0.2 M2 M2 电机故障模拟开关 I0.3 M3 M3 电机故障模拟开关 I0.4 M4 M4 电机故障模拟开关 I0.6 SB0 急停 输出 Q0.1 M1 Q0.2 M2 Q0.3 M3 Q0.4 M4 定时器 T37 定时器 T37 控制电机启动/停止的时间 T38 定时器 T38 控制电机启动/停止的时间 T39 定时器
12、 T39 控制电机启动/停止的时间 T42 定时器 T42 控制电机启动/停止的时间 2.3 设计程序流程图 设计程序如图 1 所示。 沈阳航空航天大学课程设计论文 基于 PLC 的四级传送带控制系统设计 第 4 页 图 1 设计程序流程图 2.4 设计程序解析 本设计大量采用启保停， 串联多个常闭的中间变量， 定时器电路， 共用到两组定时器，一组控制电机启动，另一组控制电机停止。具体梯形图程序如下。 开始 启动? M4 启动 M3 启动 M2 启动 M1 启动 停止? M1 停止 M2 停止 M3 停止 M4 停止 故障？ M3 故障？ M2 故障？ M1 故障？ M4 故障？ 返回 YY
13、Y Y Y Y Y N N N N N N N 沈阳航空航天大学课程设计论文 基于 PLC 的四级传送带控制系统设计 第 5 页 1、网络 1：网络 1 实现启动继电器 M0.5 用启动传送带，并且对继电器 M0.0M0.3 复位以 保证系统循环执行，如图 2 所示。 图 2 传送带的启动与继电器的复位实现 2、网络 2：网络 2 实现启动时传送带的顺序开启。启动时 Q0.4 即传送带 M4 立即启动，定时器 T37、T38、T39 分别计时 3 秒、6 秒、9 秒实现传送带 M3、M2、M1 的间隔 3 秒依次启动功能，如图 3 所示。 图 3 传送带顺序开启的实现 3、网络 3：网络 3
14、用于停止与传送带 M1 故障，停止按钮 I0.5 接通，M0.0 接通，传送带 M1 停止。 同时启动定时器 T40， 用于停止时传送带的依次停止和 M1 故障时的依次停止的 功能，如图 4 所示。 沈阳航空航天大学课程设计论文 基于 PLC 的四级传送带控制系统设计 第 6 页 图 4 传送带和 M1 故障时顺序停止的实现 4、网络 4：网络 4 用于停止和 M2 传送带故障时的依次停止，如图 5 所示。 图 5 传送带和 M2 故障时顺序停止的实现 5、网络 5：网络 5 用于停止和 M3 传送带故障时的依次停止，如图 6 所示。 图 6 传送带和 M2 故障时顺序停止的实现 沈阳航空航天
15、大学课程设计论文 基于 PLC 的四级传送带控制系统设计 第 7 页 6、网络 6：用于停止和 M4 传送带故障时的依次停止，如图 7 所示。 图 7 M2 故障时顺序停止的实现 7、网络 7：用于定时启动传送带 M3，如图 8 所示。 图 8 定时启动传送带 M3 的实现 8、网络 8：用于定时启动传送带 M2，如图 9 所示。 图 9 定时启动传送带 M2 的实现 9、网络 9：用于定时启动传送带 M1，如图 10 所示。 图 10 定时启动传送带 M1 的实现 3.组态王监控界面的设计 3.1 新工程的建立 新建名为“PLC 监控界面”的工程 1、在工程管理器中选择“文件”菜单中的“新建工程”命令，或者单击工具栏的“新建”按钮，出现新建工程对话框，
