基于PLC 触摸屏的三级传送带顺序控制系统

分布式控制课程设计

设计题目：课题十——三段传送带的启动和停止控制学校：

院系：

设计人员：

指导教师：

基于PLC、触摸屏的三级传送带顺序控制系统

1.课题背景

随着科技技术的发展，现在设备都有全自动生产功能。工人只要按下开始按钮就可以让传送带自己运转，在下班时按下停止按钮就可以停止了。为了能使传送带的起动和停止实现自动化，我们在设计中采用了顺序起动的操作。电路有自己判断故障的的能力，为我们的生产带来了方便。

PLC集三电（电控、电仪、电传）为一体、性能价格比高、高可靠性的特点，已成为自动化工程的核心设备。PLC成为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，其使用量高居首位。

就全世界自动化市场的过去、现在和可以预见的未来而言，PLC仍然处于一种核心地位。在最近出现在美国、欧洲和国内有关探讨PLC发展的论文中，这个结论是众口一词的，尽管对PLC的未来发展有着许多不同的意见。

在全球经济不景气的时候，PLC的市场销售仍然坚挺；PC控制有了引人注目的进展，但毕竟只能对高端的PLC产品形成竞争；小型、超小型PLC的发展势头令人刮目相看；PLC和PC控制在今后可能相互融合。

在传统设备改造和新设备设计中，PLC的应用逐年增多，取得良好效果。PLC在我国的应用越来越广泛。

2.系统构成

三级传送带顺序控制系统如图1所示，由控制面板、触摸屏、PLC、隔板、交流接触器及热继电器、传送带驱动电机等构成。控制面板包括电路总启动、停止按钮；触摸屏用来提供友好的人机界面，能够完成控制面板功能。PLCS7-300(CPU314)是系统的控制核心；隔离板的作用是保护PLC，先由PLC

驱动小型继电器，再驱动交流接触器；热继电器起过流保护作用。

图1 三级传送带顺序控制系统

3.系统功能及任务分析

图2 传送带控制系统结构示意图

控制要求：

①按下启动按钮，电动机M1运行，当行程开关SQ1检测到工件到来时，自动启动电动机M2运行。

②当行程开关SQ2检测到工件离开时，自动停止电动机M1运行。

③当行程开关SQ3检测到工件到来时，自动启动电动机M3运行。

触摸屏

PLC

S7-300

隔板

接触器

热继电器

电机

④当行程开关SQ4检测到工件离开时，自动停止电动机M2运行。

⑤当行程开关SQ5检测到工件到来时，自动停止电动机M3运行。

⑥可随时停车

4.硬件配置及I/O地址分配

本系统对PLC的I/O总要求为：6个开关量输入点，3个开关量输出点。综合考虑各方面因素及进一步发展的要求，设计选择西门子S7—300系列PLC为控制核心，CPU模块可选用CPU314，具体配置如图3所列。

开关量输入/输出模块的位置，决定了接入系统中模块I/O端子的物理地址，以便于程序设计。本系统的I/O地址分配如表2、表4所示。

图3 系统硬件配置状况

5．PLC编程

应用程序是PLC控制系统设计的关键环节之一。对于一个较复杂的控制系统，在具体设计应用程序之前，一般先要选择合理的程序结构。合理的程序结

构，不但能使编程工作简化，程序执行效率高、可读性强、可维护性好，而且还能起到事半功倍的效果。

线性化程序结构式小型、简单控制系统最常使用的结构，其特点是整个控制程序都放在组织块OB1中。

由前面对传送带系统控制要求进行分析，可以列出系统的电气元件表，输入、输出地址分配表，程序结构示意图，程序梯形图如下：

表1 传送带控制系统的电气元件表

表2 输入地址分配表

表3 中间继电器分配表

表4 输出地址分配表

电机M2启动接触器 KM2 电机M3启动接触器 KM3

SB0 启动按钮 SB1）停止按钮

启动电机 停止电机

M 启动电机 M 停止电机

M 启动电机 M 启动电机

图4 程序结构示意图

电机M1启停状态控制

电机M2启停状态控制

电机M3启停状态控制

结束

图5 传送带控制系统的OB1梯形图

7仿真调试及运行

在使用“S7—PLCSIM Simulating Modules”STEP7组件正式运行之前，先定义各种运行状态，以便查找程序可能产生的错误。

图6 系统各种调试状态图

WinCC仿真

WinCC是SIMATIC PCS 7过程控制系统及其他西门子公司的控制系统中的人机界面组件。WinCC为垂直市场的解决方案提供了丰富的选件和附加件。众多的选件将使工厂认证更为容易，而这种认证更是对工业领域的各种要求做出了非常有说服力的全面相应。

为了集成到任何公司内的任何自动化解决方案中，WinCC提供了所有最重要的通信通道，用于连接到SIMATIC S5/S7/505控制器的通信，以及如ProfibusDP/FMS、DDE等非专用通道；亦能以选件的形式获得其他通信通道。由于所有的控制器制造商都为其硬件提供了相应的OPC服务器，因而事实上可以不受限制地将各种硬件连接到WinCC。

（1）创建新的驱动程序

如图所示，在WinCC中创建新的驱动连接，并在TCP/IP中改变与STEP7中相同的以太网地址，使WinCC与STEP7运用以太网建立连接，新的驱动程序如图7所示。

图7 新的驱动程序

（2）建立变量表

在新建立的“NewConnection”中建立如图8所示的变量名称，及相应的变量类型和参数。并且该些变量必须与绘图编辑器产生连接，也要与STEP7中编写的变量一一对应。

图8 新的wincc变量

（3）创建运行画面

使用WinCC软件创建运行画面，如图9所示，图中红色代表电动机运转，反之停止。创建的运行画面既是现实的仿真画面，与现实情况相类似。并在画面中的按钮分别与（2）中建立的变量建立连接，以产生运行效果。最后将该画面“保存”后设为“启动画面”。

图9 创建仿真运行画面