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1、开放实验项目项目名称：自动送料装车控制系统的监控年 级： 学生专业： 学生学号： 指导教师： 学生姓名： 2009.10.10自动送料装车控制系统的监控摘 要 该设计通过西门子小型PLC S7-200编程实现自动送料装车系统的控制，通过上位机组态软件WinCC实现其运行过程的监视，两者通讯即实现对自动送料装车控制系统的监控。关键字 西门子 PLC 组态软件 WinCC一、应用背景基于PLC和组态软件的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统广泛应用于现代化工农业生产。可编程序控制器是结合继电接触器控制和计算机技术而不断发展完善起来的一种
2、自动控制装置，具有编程简单、使用方便、通用性强、可靠性高、体积小、易于维护等优点，在自动控制领域应用得十分广泛。西门子S7-200可编程序控制器以其紧凑的设计及强大的功能作为小型PLC的代表有着很高的市场占有率。组态软件是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。西门子的WinCC是西门子HMI的组成部分，也是组态软件中的代表之一。二、设计内容及要求熟悉西门子PLC S7-200编程软件STEP 7-Micro/WIN，根据
3、控制过程分配IO口，应用顺序控制设计法先画出描述系统控制过程的顺序功能图（Sequential Function Chart），继而转换为梯形图在编程软件中下载调试，实现预期功能后进行软件组态，设计出自动送料装车系统的形象化监控界面，最后PLC和WinCC通信，实现过程现场与上位机的良好人机交互（HMI）。三、自动送料装车控制系统工作过程初始状态：绿灯（L2）(QO.6)亮，红灯（L1）(Q0.5)灭，表示允许汽车开进装料，此时，进料阀门（K1），料斗阀门（K2），电动机（M1，M2，M3）皆为OFF状态。当汽车到来时，检测开关S3（I0.0）接通（负载板上未设，可从通用器件板选取），红色信号
4、灯L1亮，绿色L2灭（表示其他汽车不能开进），传送带驱动电动机M3(Q0.0)（下层）运行；2s后，电动机M2(Q0.1)（中层）运行；再经过2s，M1(Q0.2)（上层）运行，依次顺序起动送料系统。电动机M3（下层）运行后，进料阀门K1(Q0.3)打开料斗进料，料斗装满时，检测开关S1=1(I0.2)接通，进料阀门K1关闭（设1料斗物料足够装满1车）；料斗出料阀门K2(Q0.4)在M1（上层）运行及料斗满（S1=1）后，打开放料，物料通过传送带的传送，装入汽车。当装满汽车后，称重开关S2(I0.1)动作，料斗出料阀门K2关闭，同时电动机M3（下层）断电停止，2s后M2停止，再过2s，M1（上
5、层）停止，绿灯L2亮，红灯L1灭，表示汽车可以开走。备注：检测汽车到来的开关S3为启动按钮，可现场手动S3或通过上位机（启动按钮S4）开启，检测料斗装满的开关S1和称重开关S2的动作由模拟现场的操作板内部电路控制，无需增设按钮。3.1、自动送料装车系统组成本系统由计算机、装车系统现场控制柜、3台皮带传输送料电机及位置检测装置组成。上位机计算机安装在控制室，用以收发并显示装车现场的信号，记录、 存储、 显示和控制现场的运行状态。装车系统现场控制柜安装在生产线现场， 电机及位置传感器等安装在装车系统现场，受现场控制柜控制。控制系统的框图如图1所示。 装车现场控制柜PLC上位机WinCC传送电动机1
6、，2，3位置检测装置 图1 送料装车控制系统框图3.2、系统IO口连接图根据系统的控制要求，系统的输入点数为3点，输出点数为7点，相应的IO分配图如图2所示。 I0.0 Q0.0I0.1 Q0.1I0.2 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 启动按钮M3M2M1K1K2L1L2传送电动机 下层传送电动机 中层传送电动机 上层进料阀门出料阀门红灯 禁止进入绿灯 允许进入称重开关检测开关S2S1S3 图2 IO端口分配图PLC编程软件IO端口分配符号表（图3）：图3 IO端口分配表3.3、控制系统顺序功能图（图4)： M0.0M0.1I0.0M0.2T37M0.3T38M0.4I0.
7、2M0.5I0.1M0.6T39Q0.6Q0.5Q0.0T37Q0.5Q0.0Q0.1Q0.5Q0.0Q0.1Q0.5Q0.0Q0.1Q0.5Q0.1Q0.2Q0.5Q0.2T40T38Q0.2Q0.3Q0.2Q0.4T39SM0.1M0.7T40 图4 自动送料装车系统顺序功能图3.4、控制系统梯形图（图5）：M0.6T40M0.0M0.1SM0.1M0.0M0.0I0.0M0.1M0.2M0.1IN TONPT 100msT37+20M0.1T37M0.2M0.3M0.2IN TONPT 100msT38+20M0.2T38M0.3M0.4M0.3M0.3I0.2M0.4M0.5M0.4M
8、0.4I0.1M0.5M0.6M0.5IN TONPT 100msT39+20M0.5T39M0.6M0.0M0.6IN TONPT 100msT40+20M0.1Q0.5M0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M0.1Q0.0M0.2M0.3M0.4M0.0Q0.6M0.3Q0.3M0.2Q0.1M0.3M0.4M0.5M0.3Q0.2M0.4M0.5M0.6M0.4Q0.4M0.0M0.7 图5 自动送料装车系统梯形图四、上位机监控系统设计为将PLC中的变量提供给组态软件WinCC使用，必须进行PLC和WinCC的通信，利用西门子的S7-200 PC ACCESS软件可以方便的实现两者通信
9、。PCAccess软件是专用于S7-200PLCs的OPCServer（服务器）软件，它向OPC客户端提供数据信息，可以与任何标准的OPCClient（客户端）通讯。PCAccess软件自带OPC客户测试端，用户可以方便的检测其项目的通讯及配置的正确性。在PLC编程软件菜单中打开S7-200 PC ACCESS，新建一PLC连接，将PLC中的外部变量导入，之后在WinCC Explorer的“变量管理”右击“新建系统连接”“系统参数”选中之前的外部变量导入即完成了PLC和WinCC的连接，之后组态软件的图形化界面就可以调用这些变量，效果如图6所示： 图6 S7-200 PC ACCESS变量连
10、接五、联机调试运行过程及监控画面如下：1、初始状态：绿灯亮，表示车允许开进装料，如图7所示；2、车刚进入，红灯亮，表示禁止其他车进入，下层传送电动机M3最先起动，如图8；3、下层电动机启动后2s中层电动机M2开始起动，如图9；4、最上层电动机M1起动，同时K1亮，表示料斗开始进料，如图10；5、S1瞬亮一下，表示料斗已装满料，K1进料口灭， K2出料口亮，如图11；6、称重开关S2亮，表示车已装满料，同时出料口K2灭，下层电动机M3最先停转，如图12；7、下层电动机M3停转后2s，中层电动机M2也停转，如图13；8、最上层电动机M1停转，绿灯亮，允许车开走，回到初始状态如图14所示。 监控画面
11、上的“启动”按钮可远程控制系统的起动，“退出”按钮可随时退出组态监控画面。 图7 初始状态允许车进入 图8 下层传送带起动 图9 下中层电动机起动 图10 K1亮料斗开始进料 图11 出料口K2亮 图12 称重开关S2亮，M3停止 图13 中下层电动机依次停转 图14 车走，回到初始状态六、总结PLC和WinCC组合使用实现了系统的自动控制，操作者可以在主控室远距离操作现场设备，并可监视现场的运行情况。自己通过这次实验，不仅熟悉了西门子PLC和WinCC的使用环境，还对实际系统的电路连接有了更为清楚的认识。做得比较仓促，监控画面没有进一步加工美化，编写的程序稳定性不高，一旦中间混入错误信号，显示将不准确，只能重新上电复位解决。做出来之后才发现，其实很简单的小系统设计，在最初不懂的情况下总是显得很难，所以在以后的实验过程中，首先要具备迎难而上的信念，认真对待每个实验，只要用心去做，一定可以完成任务。七、参考文献 1、S7-200 PLC编程与应用 （机械工业出版社 廖常初主编）2、组态软件WinCC及其应用 （机械工业出版社 刘华波 等著）3、深入浅出西门子WinCC V6 （北京航空航天大学出版社）
