基于触摸屏及PLC的贴面热压机控制系统设计

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1、毕业设计报告毕业设计报告 课题：基于 MCGS 的贴面热压机控制系统设计 系 部：电气工程系 专 业：电气自动化 班 级：自动化 093 姓 名：童 华 学 号：0902053328 指导老师：汤煊琳 企业指导教师: 马先品 2012. 4. 05 基于 MCGS 的贴面热压机控制系统设计 1 目录 摘要： 2 第一章绪言.3 1.1 PLC 的其本概念与基本结构3 1.2 PLC 的特点与应用领域3 1.3 TPC 人机界面介绍3 第二章 贴面热压机系统构成与功能分析.4 2.1 压机的控制要求.4 2.2 贴面热压机结构图.4 2.2 贴面热压机系统的控制功能的要求 .5 2.3 贴面热压

2、机系统技术参数的要求 .5 2.4 贴面热压机系统设计分析.5 第三章 贴面热压机系统的硬件设计.6 3.1 贴面热压机的工作流程.6 3.2 贴面热压机 PLC 的选型.6 3.2.1 西门子 S7 的家族.6 3.2.2 S7-200 的分类6 3.2.3 S7-200 扩展模块简介7 3.2.4 CPU 型号的选择7 3.3 IO 模块的选型7 3.4 贴面热压机系统 HMI 的选择.8 3.4.1 mcgsTpc 人机界面组成8 3.4.2mcgsTpc 的选型8 3.5 其他元件的选择.8 3.6 贴面热压机系统的开发平台.9 第四章 贴面热压机的程序设计.10 5.1 程序设计框图

3、.10 5.2 IO 的分配.10 5.3 PLC 电气控制接线图10 5.4 贴面热压机系统基本程序设计.13 第五章 贴面热压机 HMI 组态设计.16 4.1 人机界面组态任务.16 4.2 实时数据库.17 4.3 组态控制画面的设计.17 第六章 系统联调.24 致 谢 25 参考文献 26 江苏信息职业技术学院毕业设计报告 3 基于触摸屏及 PLC 的贴面热压机控制系统设计 摘要摘要：本文设计了贴面热压机控制系统,采用了西门子 S7-200 为控制器,利用 PLC 控制、人 机界面监控技术、标准 MODBUS 通信技术等来控制贴面热压机控制系统。完成了木板的传送， 切割，压制等控制

4、。该系统的控制部分主要通过 PLC 控制电机带动传送带实现木板的传送， 行程开关实现位置的限制，PLC 根据行程开关提供的信号按照工艺流程控制木板的切割和压 基于 MCGS 的贴面热压机控制系统设计 3 制。在整个过程中，触摸屏可进行实时监控，并对工艺参数设定，报警信息的显示及记录。 关键词：贴面热压机；PLC（可编程序控制器） ；人机界面（人机界面） 第一章绪言 1.11.1 PLCPLC 的其本概念与基本结构的其本概念与基本结构 PLC（Programmable Logic Controller） ，是可编程逻辑控制器。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

5、，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。早期的可编程控制 江苏信息职业技术学院毕业设计报告 3 器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC） ，它主要用来代替继电器 实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大 超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PC。但是为了避免与 个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称 PLC,PLC 自 1969 年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行

6、美国，日本，德国的可编程序控制器质量 优良，功能强大。 1.21.2 PLCPLC 的特点与应用领域的特点与应用领域 PLC 系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的 PID 回 路 控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC 和 DCS 等，实现生产过程的综合自动化; 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识， 因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。正是 PLC 的 这些特点使得 PLC 被广泛的应用在钢铁、

7、石油、电力、建材、机械、汽车、轻纺、交通运输、 环保及文化娱乐的各个行业。 1.31.3 TPCTPC 人机界面介绍人机界面介绍 机界面（Human Machine Interaction，简称 HMI） ，是人与计算机之间传递、交换信息 的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。是指人和机器在信息交换和功能上接触 或互相影响的领域或称界面所说人机结合面，信息交换，功能接触或互相影响，指人和机器 的硬接触和软触，此结合面不仅包括点线面的直接接触，还包括远距离的信息传递与控制的 作用空间。人机结合面是人机系统中的中心一环节，主要由安全工程学的分支学科安全人机 工程学去研究和提出解决的依据，并

8、过安全工程设备工程学，安全管理工程学以及安全系统 工程学去研究具体的解决方法手段措施安全人机学。现在大量运用在工业与商业上，简单的 区分为“输入” （Input）与“输出” （Output）两种，输入指的是由人来进行机械或设备的操 作，如把手、开关、门、指令（命令）的下达或保养维护等，而输出指的是由机械或设备发 出来的通知，如故障、警告、操作说明提示等，好的人机接口会帮助使用者更简单、更正确、 更迅速的操作机械，也能使机械发挥最大的效能并延长使用寿命，而目前市面上所指的人机 接口则多界狭义的指在软件人性化的操作接口上。 基于 MCGS 的贴面热压机 控制系统设计 5 第二章 贴面热压机系统构成

9、与功能分析 PLC（可编程序控制器）及 HMI（人机界面）工业控制系统可以实现贴面热压机系 统的可视化、可调化以及可视化控制。热压系统升温快，加热系统、导热系统轻精心 分段设计，热耗能低、导热均匀机构设地合理，配件加工精密度高，工艺参数调整范 围宽，控制过程设计合理，能满足各种贴面生产的工艺要求。 2.12.1 压机的控制要求压机的控制要求 为实现木板的准确切割、压制，对该系统提出了以下具体要求： 1、有手动和自动两种模式，操作指示一目了然，并有帮助功能，指示操作； 2、自动的进行位置的校准； 3、PLC 和界面修改自由，方便功能调整和技术升级，永不落后； 4、菜单化的操作界面，并有操作提示，

10、操作极奇简单； 5、系统运行中也可以调整各种参数； 6、产量：1200 张/天。 2.22.2 贴面热压机结构图贴面热压机结构图 贴面热压机控制系统结构图如图 2-1 所示。其组成部件在图中标明。对于本系统 而言，先由升降台将木板升起，再由滚筒传送木板，经过除尘机构除尘，再由传送带 把木板送至下一个升降台，升降台升起，木板由进出板一体机压制，出来之后刮边， 最后由移载机将木板升起，检测质量，然后把优劣木板分别放到正品升降台，次品升 降台。 图 2-1 贴面热压机控制系统结构图 江苏信息职业技术学院毕业设计报告 - 6 - 2.22.2 贴面热压机系统的控制功能的要求贴面热压机系统的控制功能的要

11、求 1、通过 HMI 触摸屏实现压机系统的控制及监控。 2、系统具有手动和自动控制。 3、系统可以实现木板前后移动，速度的控制。 4、在手动状态，按工艺流程按下启动按钮，对应其电机启动。按下其停机按钮对 应的电机停机。 5、在自动状态，按下启动按钮，整个系统就可以自动进行木板的加工。 2.32.3 贴面热压机系统技术参数的要求贴面热压机系统技术参数的要求 1、通过 HMI 触摸屏可以进行压力的显示及设定，对压力实现可知、可观、可设定 的控制功能。 2、实现压力的控制，使其在设定值上下波动。 3、对木料进行检测，判断是有木板还是没有木板状态。 4、可以实现对整个工作过程的实时监控。 2.42.4

12、 贴面热压机系统设计分析贴面热压机系统设计分析 1、明确系统所要达到的功能、动作流程以及技术要求。 2、硬件的设计，包括 PLC 的选型、HMI 触摸屏的选择，等的选择等。 3、上位机的组态设计。 4、程序设计，包括系统的工作过程分析和程序设计框图，IO 的分配，PLC 程序 的编写，控制程序的清单及注释。 5、其他元件的选择及功能调试 基于 MCGS 的贴面热压机 控制系统设计 7 第三章 贴面热压机系统的硬件设计 3.13.1 贴面热压机的工作流程贴面热压机的工作流程 图 3-1 贴面热压机工作示意总图 如图 3-1 所示，贴面热压机工作流程可简述为四个部分: 1、启动后，木板由升降台升起

13、，再在推杆的作用下把木板送经除尘机，进行除尘； 2、除尘之后，经过传送带，移栽机，升降台，到达进出板一体机，木板在进出板 一体机中被压制； 3、出了进出板一体机，调整木板的位置，刮边机启动进行刮边； 4、刮边之后，木板经传送带抵达移装载机处，由移栽机吸起来，进行木板的质检， 再分别将木板放置到相应的位置。 3.23.2 贴面热压机贴面热压机 PLCPLC 的选型的选型 3.2.1 西门子 S7 的家族 编程控制器系列包括小型 PLC（S7-200）系列，中低性能系列（S7-300）和中高性 能系列（S7-400） 。结合本系统的控制及性能要求，本文采用小型 S7-200 系列。 3.2.2 S

14、7-200 的分类 S7-200 PLC 是小型模块式的 PLC，整机 IO 点数从 10-40 点，在小型自动化设备 中得到了广泛的应用。从 CPU 模块的功能来看，西门子 S7-200 系列小型可编程序控制 器发展至今，大致经历了两代。 第一代产品 CPU 模块为 CPU 21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置 江苏信息职业技术学院毕业设计报告 - 8 - 的 CPU 单元：CPU 212、CPU 214、CPU 215 和 CPU 216。 第二代产品其 CPU 模块为 CPU 22X，是二十一世纪初投入市场的，其速度快，具 有较强的通信能力。它具有四种不同结构配置的 CPU

15、单元：CPU 221、CPU 222、CPU 224 和 CPU 226，除 CPU 221 之外，其他都可加扩展模块。 3.2.3 S7-200 扩展模块简介 （1）IO 扩展模块： 数字量 IO 扩展模块：EM221、EM222 和 EM223。 模拟量 IO 扩展模块：EM231、EM232 和 EM235。 （2）通信模块：EM277（PROFIBUS-DPMPI） 、EM241 模拟音频调制解调器模块） 、 CP243-1（以太网模块） 、CP243-1IT(带因特网功能的以太网模块)、CP243-2（AS- Interface 主站模块） 、MD720（GPRS 通信模块） 。 （

16、3）功能模块：EM253（定位模块） 、SIWAREX MS(称重模块)。 3.2.4 CPU 型号的选择 不同的 CPU 模块的性能有较大的差别，在选择 CPU 模块时应考虑 CPU 集成的 IO 点和模块的扩展能力、程序存储器与数据存储器的容量，CPU 集成的高速计数器、高速 输出和中断的功能，在满足要求的前提下尽量降低硬件成本。 本文采用新型 6ES7 216-2BD23-0XB8， 24 输入/16 输出共 40 字量 I/O 点，可连接 7 个扩展模块，有两个模拟电位器，路数字量 I/O 点或 38 路模拟量 I/O 点，1024bytes 字节程序和数据存储空间，有两个 RS-485 通信口，单项高速脉冲输出频率提高到 180K，2 相高速计数器频率提高到 80K，有 PID 自整定功能。这种新型 CPU 增强了 S7- 200 在运动控制、过程控制、位置控制、数据监视和采集（远程终端应用）和通信方面 的功能。 3.33.3 IOIO 模块的选型模块的选型 1、选择 IO 模块之前，应确定哪些信号需要输入给 PLC，哪些负载由 PLC 驱