基于plc及組態軟件的自動配料控制系統的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 文的界面、中文的在線幫助信息、 Windows 的界面風格以及豐富的編程向導，能使用戶快速進入狀態，得心應手。 PLC 的基本結構 PLC 的類型繁多，功能和指令系統也不盡相同，但結構 與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入 /輸出接口、電源擴展器接口和外部設備接口等幾個主要部分組成。 1 CPU 模塊 CPU 模塊主要由微處理器和存儲器組成。在 PLC 控制系統中， CPU 模塊相當于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號，執行用戶程序，刷新系統的輸出；存儲器用來儲存程序和數據。 2 I/O 模塊 輸入模塊和輸出模塊簡稱為 I/O 模塊，它們是系統的眼、耳、腳，是聯系外部現場設備和 CPU 模塊的橋梁。 (1)輸入模塊 輸入電路中設有 RC 濾波電路，以防止由于輸入觸點抖動或外部干擾脈沖引起錯誤的輸入信號。 S7200 的濾波電路延遲時間可以用編程軟件中的系統塊設置。 (2)輸出模塊 S7200的 CPU模塊的數字量輸出電路的功率元件有驅動直流負載的場效應晶體管和小型繼電器，后者既可以驅動交流負載又可以驅動直流負載，負載電源由外部提供。輸出電流的額定值與負載的性質有關，例如 S7— 200 的繼電器輸出電路可以驅動 2A 的電阻性負載，但是只能驅動 200W 的白熾燈。輸出電路一般分為若干組，對每一組的總4 電流也有限制。 自動配料系統 控制要求 系統啟動后，配料裝置能自動識別貨車到位情況及對貨車進行自動配料，當車裝 滿時，配料系統自動關閉。本設計的突出點是故障檢測部分的設計，首先，當某一節傳送帶發生故障時，該節傳送帶和其前面的傳送帶會立即停止，該節之后的傳送帶會在一定的延時后停止。其次，當某節傳送帶上的物體過重時，該節傳送帶和其前面的傳送帶會立即停止，并且數碼顯示電路會顯示發生故障的電機的號碼，該節之后的傳送帶會在一定的延時后停止。 自動配料系統控制圖 1 自動配料系統圖 自動配料的模擬面板如圖 所示，從圖中可以看出四節傳送帶是本次設計的核心電路， PLC 編程也是圍繞此面板進行的 圖 自動配料系統 圖 自動配料系統的功能是利用四節傳送帶為小車自動配料，重物通過傳送帶進行傳輸，發生故障時系統自動停機。自動配料實驗面板與 PLC 接線控制對應關系如表 所示。 5 表 輸入 /輸出接線列表 面板 SB1 SB2 S1 SQ1 SQ2 D1 PLC 面板 D2 D3 D4 L1 L2 M1 PLC 面板 M2 M3 M4 A B C PLC 面板 D PLC 1 數碼顯示電路 LED 數碼顯示電路如圖 所示。此電路在整個電路中起輔助性作用，即當四節傳送帶中的某一節發生故障時， LED 顯示有故障一節的編號，用戶可以清楚的看到。 圖 LED數碼顯示電路 LED 數碼顯示面板與 PLC 控制端口對應關系如表 所示。 表 LED數碼顯示電路 面板 A B C D E F G PLC I/O 地址表 輸入地址表（如表 所示） 6 表 輸入地址表 編號 地址 說明 功能 1 按鈕 SB1 啟動 2 按鈕 SB2 停止 3 信號 S1 接入 S1 料斗滿信號 4 信號 SQ1 接入 SQ1 車未到位信號 5 信號 SQ2 接入 SQ2 車裝滿信號 輸出地址表（如表 所示） 表 輸出地址表 編號 地址 說明 功能 編號 地址 說明 功能 1 接指示燈 D1 車裝滿 D1 亮 6 接指示燈 L2 車到位 L2 亮 2 接指示燈 D2 料斗下口下料 D2 亮 7 接指示燈 M1 控制電動機 M1 轉 3 接指示燈 D3 料斗滿 D3 亮 8 接指示燈 M2 控制電動機 M2 轉 4 接指示燈 D4 料斗上口下料 D4 亮 9 接指示燈 M3 控制電動機 M3 轉 5 接指示燈 L1 車未到位 L1 亮 10 接指示燈 M4 控制電動機 M4 轉 配料過程分析 1 初始狀態 系統啟動后，紅燈 L2（ ）滅，綠燈 L1（ ）亮，車未到位，表明允許汽車開進裝料。料斗出料口 D2 關閉，若料位傳感器 S1（ ）置為“ 0”（料斗中的物料不滿），進料閥開啟進料， D4（ ）亮。當 S1 置為“ 1”（料斗中的物料已滿），則停止進料（ D4 滅）。電動機 M M M3 和 M4 均為“ 0”。 2 裝車過程 裝車過程中，當汽車開進裝車位置時，限位開 SQ1（ ）置為“ 1”，紅燈信號燈L2（ ）亮，綠燈 L1（ ）滅，車到位；同時啟動電動機 M4（ ），經過 3s 后，再啟動 M3（ ），再經 3s 后啟動 M2（ ），再經過 2s 最后啟動 M1（ ），再經過 3s 后才打開出料閥， D2（ ）亮，物料經料斗出料。 當車裝滿時，限位開關 SQ2（ ）為“ 1”， D1（ ）亮，料斗關閉（ 復位），3s 后 M1 停止， M2 在 M1 停止 3s 后停止， M3 在 M2 停止 3s 后停止， M4 在 M3 停止3s 后停止，同時紅燈 L2 滅，綠燈 L1 亮，表明汽車可以開走。 3 故障控制 當某一節傳送帶發生故障時，該節傳送帶和其前面的傳送帶會立即停止，該節之后7 的傳送帶會在一定的延時后停止。例如，當 M2 發生故障時， M M1 會立即停止，M3 會在 M2 和 M1 停止 后 5s 后停止， M4 在 M3 停止 5s 后停止。其次，當某節傳送帶上的物體過重時，該節傳送帶和其前面的傳送帶會立即停止，該節之后的傳送帶會在一定的延時后停止。例如，當 M1 上有重物時， M1 會立即停止，同時數碼顯示電路會顯示“ 1”， M2 在 M1 停止 5s 后停止， M3 在 M2 停止 5s 后停止， M4 在 M3 停止 5s 后停止。 4 停機控制 按下停止按鈕 SB2，自動配料裝車的整個系統終止運行 。 3 自動配料系統的設計 PLC 編程軟件 STEP7 及其應用 PLC 的工作原理 PLC 通電后，需要對硬件和軟件作一些初始化的工作。為了使 PLC 的輸出及時地響應各種輸入信號，初始化后反復不停地分階段處理各種不同的任務，如圖 所示。這種周而復始的循環工作模式稱為掃描工作模式。 圖 掃描過程 1 讀取輸入 在 PLC 的存儲器中，設置了一片區域來存放輸入信號和輸出信號的狀態，它們分別稱為輸入過程映像寄存器和輸出過程映像寄存器。 CPU 以字節為單位來讀取輸入 /輸出過程映像寄存器。 在讀取輸入階段， PLC 把所有外部數字量輸入電路的 1/0 狀態讀入輸入過程映像寄存器。外接的輸入電路閉合時，對 應的輸入過程映像寄存器為 1 狀態，梯形圖中對應的輸入點的常開觸點接通，常閉觸點斷開。外接的輸入電路斷開時，對應的輸入過程映像8 寄存器為 0 狀態，梯形圖中對應的輸入點的常開觸點斷開，常閉觸點接通。 2 執行用戶程序 PLC 的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按順序排列。在 RUN 工作模式的程序執行階段，在沒有跳轉指令時， CPU 從第一條指令開始，逐條順序地執行用戶程序。 在執行指令時，從 I/O 映像寄存器或別的位元件的映像寄存器讀出其 0/1 狀態，并根據指令的要求執行相應的邏輯運算，運算的結果寫入到相應的映像寄存器中 ，因此，各映像寄存器的內容隨著程序的執行而變化。 在程序執行階段，即使外部輸入信號的狀態發生了變化，輸入過程映像寄存器的狀態也不會隨之而變，輸入信號變化了的狀態只能在下一個掃描周期的讀取輸入階段被讀入。執行程序時，對輸入 /輸出的存取通常是通過映像寄存器，而不是實際的