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1、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。运用与之相配的STEP7编程，通过梯形图编程语言编制了下机位的控制程序，从而使该配料系统可以按要求完成自动配料，装配全过程。本文的主要内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S7200编程及MCGS嵌入式组态软件设计在内的西门子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。关键词：PLC，配料控制，MCGS嵌入式组态设计，系统通讯AbstractThis paper based on programma
2、ble logic controller (PLC and configuration software design automatic batching system control system and monitoring system. Using the matching STEP7 programming, through the ladder-diagram programming language under the seat of the control procedures to make this burden system could be asked to comp
3、lete automatic batching, assembly process. The main content of this article including production process control system development and current situation of the overview, mixing system working principle and ingredients of the overall design control system, the authors describe the including S7-200 p
4、rogramming and MCGS configuration software design, embedded in the Siemens PLC ingredients of the application of some details of the system and the PC monitoring system in some basic design, and PLC and the upper machine of the communication.Keywords: PLC，ingredients，MCGS configuration design of emb
5、edded control，system and communication 目录第一章 绪论31.1 自动配料系统的背景3第2章 可编程序控制器的基础知识42.1 PLC的概述42.2 PLC的基本组成6第3章 PLC控制系统的软件设计83.1 PLC控制系统软件设计原则83.2 PLC控制系统的设计步骤8第4章 自动配料系统和监控系统的设计114.1 自动配料系统114.2 监控系统13第5章 通讯系统的实现145.1 S7-200 PLC与MCGS嵌入式组态之间通讯概述145.2 S7-200 PLC的通信方式与参数设置155.3 S7-200与MCGS嵌入式组态通讯的实现16第六章 总
6、结18参考文献18附录PLC程序19致谢28第一章 绪论可编程序控制器是用微电脑技术制造的通用自动控制设备，它具有指令存储和数字量或模拟量输入输出接口，能够进行位运算，并完成逻辑，顺序、定时、计数和算术运算功能，实现复杂的逻辑控制。一般分为主模板、扩展模板、编程器等，每个模板的体积都比较小，相互连接方便。有的还有模数和数模转换，数据处理和通讯网络等功能。它的最大特点是将控制过程以程序方式存放在存储器中，修改程序也就修改了控制过程，这就给控制过程的设计、调试、修改，扩展带来了极大的方便和灵活性；它的另一特点是能够适应工业环境，在电源波动大、温差大、冲击震动较大的恶劣条件下仍能长时间，不间断运行，
7、抗干扰能力强、稳定性好、具有很好的可靠性。由于它的种种优点，它己经成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器，占据了电气控制系统中应用最为广泛的核心位置。监控组态软件是伴随着计算机技术、网络技术的突飞猛进发展起来的，监控组态软件是面向生产过程的监视、控制与数据采集的软件平台工具，具有实时多任务操作，设置项目丰富，使用方便、灵活、功能强大，监控组态软件通用性强，解决了人机图形界面的问题，通过监控组态软件对控制系统进行组态，可以把生产工艺上的参数在流程图上显示出来、处理数据报警和系统报警、存储历史趋势曲线、各种报表的生成和打印输出，在PC机的屏幕上进行整个生产过程的操作，接口开放，方便数据共
8、享，支持多种硬件设备。因此监控组态软件得到了广泛的应用。PLC与监控组态软件的完美结合，通过监控组态软件对PLC及其它智能设备的I/O数据进行监控，应用越来越广泛。1.1 自动配料系统的背景自动配料系统在冶金、建材、化工及食品等行业应用非常广泛，近几年来随着计算机技术和PLC技术的飞速发展，国内外的组态软件不断完善，自动配料系统控制方案也在不断改进。由于PLC的迅猛发展，实现了工业控制领域的飞跃，其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的PLC正在成为工业控制领域的主流控制设备，可以用于各
9、种规模的工业控制场合，在各个领域发挥着越来越大的作用。除了逻辑处理功能以外，近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC从逻辑控制渗透到了生产过程控制、运动控制等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强，使用PLC组成各种控制系统变的非常容易。本毕业设计是西门子可编程序控制器和MCGS嵌入式组态软件在配料控制系统中的应用和研究，采用的是德国Siemens公司的S7-200系列PLC，运用与之相配的STEP7编程软件，通过LAD编程语言编制了下位机的控制程序，从而使配料系统可以按要求自动完成配料和装料全过程，并且在发生故障时可以自动停机。采用了MCGS嵌入式组态软件对上位机监控软件组态，实现了现场的
10、实时监控，实时模拟等具有Windows风格的动态操作画面。通过PLC和组态软件的有效结合使配料系统大幅度提高其方便性、可靠性。第2章 可编程序控制器的基础知识2.1 PLC的概述2.1.1 PLC的定义 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），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。它是电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐步发展成为以微机处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置
11、。目前，PLC已被广泛用于各种生产机械和生产过程的自动控制中，成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制装置，被公认为现代工业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM ）之一。2.1.2 PLC的主要功能1.逻辑控制功能 逻辑控制功能实际上就是位处理功能，是可编程控制器的最基本的功能之一。PLC设置有“与”、“或”、“非”等逻辑指令。2.定时控制功能PLC中有许多可供用户使用的定时器，功能类似于继电器线路中的时间继电器。3.数据处理功能大部分PLC都有数据处理功能，可实现算术运算、数据比较、数据传送、数据移位、数制转换、译码编码等操作。4.过程控制功能有些PLC具有AD、DA转换功
12、能，可以方便地完成对模拟量的控制和调节。5.通信联网功能有些PLC采用通信技术，可以多台PLC之间的同位链接、PLC与计算机之间的通信等。6.监控功能PLC设置了较强的监控功能。操作人员利用编程器或监视器可对PLC的运行状态进行监视。2.2 PLC的基本组成 2.2.1 PLC的硬件组成1.中央处理器（CPU） 一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片内。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入/输出接口电路相连接。2.存储器 PLC系统中的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态数据。PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器。3.输入/输出接口 输入/输
13、出接口是PLC与现场I/O设备或其它外部设备之间的连接部件。4.电源部分 PLC内部配有一个专用开关型稳压电源，它将交流直流供电电源变换成系统内部各单元所需的电源，即为PLC各模块的集成电路提供工作电源。5.编程器 编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件。它是PLC的外部设备，是人机交互的窗口。第3章 PLC控制系统的软件设计3.1 PLC控制系统软件设计原则软件就是编写满足生产控制要求的PLC用户程序，即绘制梯形图或编写语句表。软件设计的原则：(1）逻辑关系要简单明了，易于编程。 如继电器的触点可使用无数次，只要在实现某个逻辑功能所需要的地方，可随时使用，使编制的程序具有可
14、读性，但要避免使用不必要的触点。(2）保证程序功能的前提下尽量减少指令和程序的运行时间。3.2 PLC控制系统的设计步骤PLC系统设计的一般方法和步骤：1.分析生产过程、明确控制要2. 选择PLC机型3. 选择I/O设备，列出I/O地址分配表4. 绘制系统的流程图5. 程序设计与调试6. PLC与组态软件进行联机3.2.1 PLC机型的选择PLC机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。选择是主考虑以下几点。机型的选择依据：1.控制对象的输入量、输出量2.工作电压3.输出功率4.现场对系统的响应速度要求5.控制室与现场的距离等系统可靠性
15、要求:对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用余系统或热备用系统。3.2.2选择I/O设备，列出I/O地址分配图输出设备：控制按钮、行程开关、接近开关等输出设备：接触器、电磁阀、信号灯等1）确定输入、输出设备的型号和数量2）列写输入/输出设备与PLC的I/O地址对照表3）绘制接线图及编程分配I/O地址时应注意以下几点：1）把所有按钮、行程开关等集中配置，按顺序分配I/O地址2）每个I/O设备占用1个I/O地址3）同一类型的I/O点应尽量安排在同一个区4）彼此有关的输出器件，如电动机正反转，其输出地址应连续分配3.2.3流程图设计 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3.1所示。开始 料斗配料否否料斗是否装是启动开关SQ1同时启动M4启动A启动D启动C启动B否是车是否装是否有故障是否是是否停机否M4停M3停M2停M1停结束
