課題名稱PLC在糧食存儲物流控制系統(tǒng)班級學(xué)號班指導(dǎo)教師 3 41.1低壓配電系統(tǒng) 41.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 42設(shè)計(jì)要求 63PLC硬件控制設(shè)計(jì) 83.1PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 83.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和步驟 83.3控制電路 93.4PLC的選型和PLC接線圖 3.5主要硬件設(shè)備統(tǒng)計(jì) 4PLC軟件控制設(shè)計(jì) 4.1內(nèi)部使用地址 4.2流程圖設(shè)計(jì) 4.3PLC梯形圖 4.4語句表程序 285調(diào)試和模擬測試 6結(jié)束語 57 和控制電路圖。選用西門子S7-314PLC作為控制核心，設(shè)計(jì)了一套基于PLC的倉存儲物料控制系統(tǒng)。使用ET200MProfibus-DP通信，具有布線簡單，建立了共3個(gè)系統(tǒng)。某碼頭接收及倉儲系統(tǒng)從工藝上可分為：原料進(jìn)他、大豆出倉和玉米出從電氣方面可分為以下系統(tǒng)：1.1低壓配電系統(tǒng)1.電機(jī)控制柜原料進(jìn)倉系統(tǒng)選用MNS固定式和抽屜式相結(jié)合的低壓電機(jī)控制柜，柜體設(shè)計(jì)緊湊，以較小的空間能容納較多的功能單元，結(jié)構(gòu)通用性強(qiáng)，組裝靈活，以25mm為模數(shù)的“C”型型材能滿足各種結(jié)構(gòu)形式。安全性好，大量采用高強(qiáng)度阻燃型工程塑料組件，有效加強(qiáng)防護(hù)安全性能。大豆和玉米出倉系統(tǒng)選用MCC型低壓開關(guān)柜。根據(jù)要求可制成進(jìn)線柜、MCC柜和電容補(bǔ)償柜等。構(gòu)架用8MF冷彎型鋼才局部焊接而成，其鋼性及承數(shù)排列的安裝孔，以提高產(chǎn)品的通用性。主母線排列在柜的上方，采用的ZMJ型母線夾為積木式組合結(jié)構(gòu)，用高阻燃PPO合金材料熱注成型，機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度高，能承受有效值50KA,峰值105KA動、熱穩(wěn)定沖力。所有電柜符合IEC439和GB7251等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。電壓為380V、50HZ、3相。主要低壓元件采用國際知名品牌ABB產(chǎn)品，其主斷路器選用E3S抽出式。--按觸器：A系列--熱繼電器：TA系列--軟起動器：PST系列其它輔助元件選用：--電流表：杭州儀表廠9971-A型--電流互感器：中山古鎮(zhèn)互感器廠LMZ1-0.5--按鈕和信號燈：江陰長江電器廠LA38和AD112.控制方式整個(gè)系統(tǒng)從工藝上分原料接收和出倉兩部分，對大功率和重點(diǎn)設(shè)備采用計(jì)算機(jī)控制、控制室電柜按鈕和現(xiàn)場按鈕柜結(jié)合的控制方式，檢修設(shè)備采用現(xiàn)場按鈕控制。原料接收系統(tǒng)合計(jì)功率約為1100KW,電機(jī)57臺(未計(jì)平倉機(jī)功率),需用一個(gè)進(jìn)線柜和七個(gè)MNS柜，對該系統(tǒng)所有設(shè)備電機(jī)的控制。大豆出倉系統(tǒng)合計(jì)功率約為660KW,電機(jī)172臺，需用一個(gè)進(jìn)線柜和八個(gè)玉米出倉系統(tǒng)合計(jì)功率約為800KW,電機(jī)163臺，需用一個(gè)進(jìn)線柜和八個(gè)1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制采用上位機(jī)和PLC共同完成，對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作和管理，具有通用性強(qiáng)、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、顯示操作集中、人機(jī)界面友好、安裝簡單規(guī)范化、調(diào)試方便、運(yùn)行安全可靠的完成以下功能：A過程顯示和控制；B現(xiàn)場數(shù)據(jù)間通信；D系統(tǒng)診斷；E系統(tǒng)配置和參數(shù)生成等。三臺上位機(jī)完成原料的按收進(jìn)倉、大豆出倉和玉米出倉所有控制，能夠顯示：A模擬流程顯示；B生產(chǎn)過程的狀態(tài)；C特殊數(shù)據(jù)的記錄；D統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示；E歷史數(shù)據(jù)的顯示。同時(shí)可打?。篈生產(chǎn)過程記錄；B生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表；2.可編程序控制器(簡稱PLC)PLC作為用于執(zhí)行順序控制的裝置，不但要求具有速度快、強(qiáng)大的控制功能和擴(kuò)展功能，而且具有品質(zhì)高、性能穩(wěn)定特點(diǎn)。西門子SIMATICS7系列產(chǎn)品作為項(xiàng)目的首選，有以下特點(diǎn)：響應(yīng)速度快：在程序執(zhí)行方面，極短的指令執(zhí)行時(shí)間，提高了系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力。高速計(jì)算能力：完整的指令集和梯形圖、邏輯圖、語句表的編程模式，提高了系統(tǒng)處理復(fù)雜工藝過程的能力。系統(tǒng)可靠性：即使在惡劣、不穩(wěn)定的工業(yè)環(huán)境下，堅(jiān)固、全密封的模板依然可以正常工作。通信能力強(qiáng)：強(qiáng)大的通信模塊允許PLC與外部接口通信，標(biāo)準(zhǔn)的通信總線形式，可以支持外部第三方系統(tǒng)。適應(yīng)性好：溫度范圍從-25℃到60℃,有更強(qiáng)的耐受振動和污染特性。3.計(jì)算機(jī)控制方式整個(gè)控制采用自動控制和集中手動控制并存的方式，控制方式的切換在MCC柜面板上完成。系統(tǒng)在正常情況下，采用自動控制方式，所有操作在人-機(jī)界面(操作員站)上進(jìn)行，連鎖和控制由PLC系統(tǒng)完成。在非正常情況(PLC系統(tǒng)發(fā)生故障),為不影響生產(chǎn)，通過集中手動方式，對所有電氣設(shè)備進(jìn)行操作，但此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部不存在任何連鎖關(guān)系。4.系統(tǒng)軟件編制控制系統(tǒng)的操作控制采用上位計(jì)算機(jī)控制。上位計(jì)算機(jī)作為人-機(jī)操作界面，可以顯示實(shí)時(shí)動態(tài)畫面，及生產(chǎn)工藝參數(shù)，可以完成生產(chǎn)工藝的操作控制及參數(shù)設(shè)定。上位機(jī)同PLC直接進(jìn)行通訊聯(lián)系，所有PLC的操作控制均可以通過上位機(jī)完成。監(jiān)控系統(tǒng)有多幅動態(tài)畫面組成，畫面完全符合生產(chǎn)工藝流程，其中主畫面為系統(tǒng)監(jiān)控主畫面。操作人員可以通過動態(tài)流程圖形完成系統(tǒng)的監(jiān)視和控制，PLC系統(tǒng)采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)和控制信號，設(shè)備運(yùn)行或故障信號均在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示。監(jiān)控畫面可以完成整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)、某個(gè)流程監(jiān)視和控制任務(wù)。一、設(shè)備在“聯(lián)鎖”狀態(tài)下：(一)包裝倉庫進(jìn)料時(shí)：1、帶式輸送機(jī)D?與包裝倉庫預(yù)留控制地點(diǎn)進(jìn)料刮扳機(jī)“聯(lián)鎖”;2、開機(jī)時(shí)依次啟動D?、G?、T?、G?設(shè)備；并且G?與預(yù)處理出料刮板機(jī)P4o?保持“聯(lián)鎖”,關(guān)閉P4o?出料氣動三通閥P4?8a;3、停機(jī)時(shí)依次停止、G?、T?、G?、D?設(shè)備運(yùn)行。(二)散粕庫進(jìn)料時(shí)：1、T?與預(yù)處理出料刮扳機(jī)P4?8保持“聯(lián)鎖”;3、停機(jī)時(shí)依次停止T?、G?,并關(guān)閉氣動三通閥P4o?a。(三)散粕庫內(nèi)粕進(jìn)行倒倉時(shí)：1、G?、T?、G?、T?、G?設(shè)備運(yùn)行時(shí)保持“聯(lián)鎖”;2、開機(jī)時(shí)依次啟動G?、T?、G?、T?、G?,并打開T?出料三通(氣動)閥T?a;3、停機(jī)時(shí)依次停止G?、T?、G?、T?、G?,設(shè)備運(yùn)行，并關(guān)閉氣動三通閥T?a。(四)散粕庫內(nèi)粕出倉時(shí)：1、帶式輸送機(jī)D?與包裝倉庫進(jìn)料刮扳機(jī)“聯(lián)鎖”;2、開機(jī)時(shí)依次啟動D?、G?、T?、G?、T?、G?設(shè)備運(yùn)行、并關(guān)閉T?出料氣動三3、停機(jī)時(shí)依次停止D?、G?、T?、G?、T?、G?設(shè)備運(yùn)行。二、設(shè)備在“手動”狀態(tài)下：豆粕在進(jìn)、出倉及倒倉時(shí)，各設(shè)備均能單獨(dú)啟動、停止，其開、停機(jī)順序與“聯(lián)鎖”態(tài)狀下相同。工藝流程圖如圖2-1所示。圖2-1工藝流程圖3PLC硬件控制設(shè)計(jì)(1)應(yīng)最大限度地滿足機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的控制要求；(2)確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠；(3)力求控制簡單、實(shí)用、合理；(4)系統(tǒng)應(yīng)留有一定余量3.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和步驟1).設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容：(1)根據(jù)被控對象的工藝擬定控制系統(tǒng)的控制功能及目標(biāo)；(2)細(xì)化控制系統(tǒng)的各類技術(shù)要求；(3)選型及硬件配置；(4)編制I/0分配表，繪制PLC系統(tǒng)及其現(xiàn)場設(shè)備的接線圖；(5)依據(jù)軟件說明書，編制PLC應(yīng)用程序；(6)編寫設(shè)計(jì)說明書和系統(tǒng)使用說明書、操作規(guī)則等；(7)系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和投運(yùn)。2).設(shè)計(jì)的基本步驟：(1)熟悉被控對象，制定控制方案：在分析被控對象的基礎(chǔ)上，根據(jù)PLC的技術(shù)特點(diǎn)，與繼電接觸器控制系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行比較，優(yōu)選控制方(2)確定I/0點(diǎn)數(shù)及類型：根據(jù)被控對象，確定用戶所需的輸入、輸出設(shè)備，并確定PLC的I/0點(diǎn)數(shù)和類型。確定I/0點(diǎn)數(shù)時(shí)則要按實(shí)際I/0點(diǎn)數(shù)再向上附加20～30%的備用量.選擇I/0類型主要考慮：數(shù)字量/模擬量、電流容量、電壓等級、工作速度等。(3)選擇PLC機(jī)型：對于以開關(guān)量控制為主的系統(tǒng)，PLC響應(yīng)時(shí)間無需考慮。一般的機(jī)型都能滿足要求。對于有模擬量控制的系統(tǒng)，特別是閉環(huán)控制系統(tǒng)，則要注意PLC響應(yīng)時(shí)間，根據(jù)控制的實(shí)時(shí)性要求，選擇合適的高速PLC。有時(shí)也可選用快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊來提高響應(yīng)速度。中斷等控制，則需選擇指令功能豐富的PLC。若控制系統(tǒng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通信，則應(yīng)選用具有聯(lián)網(wǎng)通信功能的PLC。一般PLC都帶有通信接口如RS232、RS422、RS485,但有些PLC通信口僅能用于連接手持式編程器。(4)選擇輸入輸出設(shè)備，分配PLC的I/0地址：根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場需要，確定控制按鈕、行程開關(guān)、接觸器、電磁閥、信號燈等各種輸入輸出設(shè)備的型號、規(guī)格、數(shù)量；根據(jù)所選的PLC的型號，列出輸入輸出設(shè)備與PLC的I/0端子的對照表，以便繪制PLC外部I/0接線圖和編制程序。(5)設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用系統(tǒng)電氣圖紙：PLC應(yīng)用系統(tǒng)電氣線路圖主要包括電動機(jī)的主電路、PLC外部I/0電路圖、系統(tǒng)電源供電線路、電氣元件清單，以及電氣控制柜內(nèi)電器安裝位置圖、電氣安裝接線圖等工藝設(shè)計(jì)。(6)程序設(shè)計(jì)：根據(jù)程序設(shè)計(jì)思想，繪出程序流程框圖，然后以編程指令為基礎(chǔ)，畫出程序梯形圖，編寫程序注釋。(7)系統(tǒng)調(diào)試：根據(jù)電氣接線圖安裝接線，用編程工具將用戶程序輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過反復(fù)編輯、編譯、下載、調(diào)試、運(yùn)行，直至運(yùn)行正確。(8)建立文檔3.3控制電路控制電路如圖3-1所示。N225圖3-1控制電路圖圖3-1控制電路圖w4s4s圖3-2圖3-2PLC本體數(shù)字輸輸入接線圖急停停止手動/自動散粕庫進(jìn)料庫內(nèi)倒倉庫內(nèi)出倉1#氣閥傳感2#氣閥傳感倉庫進(jìn)料啟動倉庫進(jìn)料停止散粕進(jìn)料啟動散粕進(jìn)料停止庫內(nèi)倒倉啟動庫內(nèi)倒倉停止庫內(nèi)出倉啟動庫內(nèi)出倉停止中央處理器中央處理器上位模式/本地模式數(shù)字量輸入模塊數(shù)字量輸入模塊遭V啟動啟動啟動停止故障停止停止故障啟動數(shù)字量輸入模塊溫V3.43.4PLC的選型和PLC接線圖數(shù)字量輸入模塊避Xplc在糧食存儲物流控制T圖3-3擴(kuò)展圖3-3擴(kuò)展PLC數(shù)字輸輸入接線圖然Z2停止藍(lán)區(qū)停止停止m00Z8關(guān)閉Z11停止Z11打開Z11故障Z12故障Z13關(guān)閉Z14關(guān)閉Z15關(guān)閉ST17213-X1013121nohaN0el在以酒人國國同國F6EVX作以9S4以同同同同F(xiàn)周回同人同人KA5金KA5月KA10KA10人人KA12KA123.5主要硬件設(shè)備統(tǒng)計(jì)西門子可編程控制器S7-300系列314-2DP作為運(yùn)算主單元，并建立國際工業(yè)標(biāo)直接并入主CPU(最大可擴(kuò)展3個(gè)機(jī)架),現(xiàn)將數(shù)字量模塊以最大單位平均配置在每個(gè)機(jī)架上(每一機(jī)架最大可擴(kuò)展8個(gè)模塊),每一機(jī)架采用西門子遠(yuǎn)程I/0模塊ET200M作為前導(dǎo)模塊(內(nèi)置PROFIBUS總線接口),和主CPU形成主從通訊通訊速率最高可達(dá)12Mbps,保證系統(tǒng)控制及時(shí).可靠。一.玉米糧倉控制系統(tǒng)本控制屏共有數(shù)字量輸入模塊51塊.數(shù)字量輸出模塊21塊。本控制系統(tǒng)共分為9個(gè)機(jī)架，第一排為主CPU加8個(gè)模塊，下面每一機(jī)架第一個(gè)安裝ET200M另加8個(gè)模塊，共有3個(gè)電源模塊平均分成。二.大豆糧倉控制系統(tǒng)本控制屏共有數(shù)字量輸入模塊52塊.數(shù)字量輸出模塊22塊。本控制系統(tǒng)共分為10個(gè)機(jī)架，第一排為主CPU加2個(gè)模塊，下面每一機(jī)架第一個(gè)安裝ET200M另加8個(gè)模塊，共有3個(gè)電源模塊平均分成。本控制屏共有數(shù)字量輸入模塊12塊.數(shù)字量輸出模塊4塊。本控制系統(tǒng)共分為2個(gè)機(jī)架，第一排為主CPU加8個(gè)模塊，第二排安裝一個(gè)ET200M另加8個(gè)模塊，共有1個(gè)電源模塊。1電源模塊3電源模塊62中央處理器334數(shù)字量輸入模塊5數(shù)字量輸出模塊6連接器7導(dǎo)軌8存儲器39后備電池3連接總線總線連接器2總線連接器8主要設(shè)備見表圖3-34PLC軟件控制設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求和系統(tǒng)分析，硬件電路，編寫軟件程序。為了方便編程和閱讀，定義了部分內(nèi)部使用內(nèi)存地址如下1#啟動G2啟動止1#停止G5啟動2#啟動G3啟動止2#停止G6啟動3#啟動G4啟動止3#停止4#啟動G7啟動(備用)T3啟動S1開閥Z3開啟(備用)S1關(guān)閥Z3關(guān)閉T1啟動D1啟動S2開閥Z4開啟S2關(guān)閥Z4關(guān)閉T2啟動Z1開啟Z5開啟Z1關(guān)閉Z5關(guān)閉Z2開啟Z2關(guān)閉Z6開啟Z9開啟Z12開啟啟Z6關(guān)閉Z9關(guān)閉Z12關(guān)閉閉Z7開啟Z10開啟Z13開啟啟Z7關(guān)閉Z10關(guān)閉Z13關(guān)閉閉Z8開啟Z11開啟Z14開啟啟Z8關(guān)閉Z11關(guān)閉Z14關(guān)閉閉1#運(yùn)行2#運(yùn)行3#運(yùn)行手動自動1#停止2#停止3#停止1#調(diào)用1#自動2#自動3#自動2#調(diào)用G2運(yùn)行3#調(diào)用行4#調(diào)用行行故障停止G3運(yùn)行閘門報(bào)警4#自動4.2流程圖設(shè)計(jì)升機(jī)(T1—T3).式輸送機(jī)(D1)等主要設(shè)備和電動閘門(Z1—Z17)組成.系統(tǒng)。本地模式就是在PLC柜上利用按鈕直接控手動和自動控制模式。(模式選擇在PLC控制柜選擇開關(guān))①手動模式是在PLC進(jìn)行每臺設(shè)備的單獨(dú)控制。②自動模式是在預(yù)先選擇流程的情況下，流程內(nèi)的設(shè)備以順料啟動、逆料停止的方式自動運(yùn)轉(zhuǎn)。三.操作說明：本次說明主要針對PLC控制模式.1.電動閘門控制：共有17臺.PLC柜主要控制電動閘門上升下降，并由行程開關(guān)按鈕和啟動按鈕道理相同.2.主要設(shè)備：手動控制和自動控制.①手動控制：由PLC柜上的按鈕和電腦上直接控制每臺設(shè)備.制流程開始結(jié)束.設(shè)備中間間隔時(shí)間可由電腦進(jìn)行設(shè)定.同時(shí)在電腦上顯示出現(xiàn)故障的設(shè)備名稱，故障排除后警報(bào)自動消失.④緊急停止：PLC柜上設(shè)有緊急停止按鈕，可在緊急情況下停止所有設(shè)備.圖4-1動作流程圖程序結(jié)構(gòu)主程序圖4-2程序結(jié)構(gòu)部分程序見下，其他的參見程序控制系統(tǒng)模式選擇(上位模式/本地模式)自動控制自動啟動倉庫進(jìn)料自動停止倉庫進(jìn)料自動啟動粕庫進(jìn)料自動停止粕庫進(jìn)料M1.3M15.1M15.0自動啟動庫內(nèi)倒倉自動停止庫內(nèi)倒倉自動啟動庫內(nèi)出倉自動停止庫內(nèi)出倉包裝倉庫進(jìn)料控制塊電動閘門控制功能塊故障報(bào)警功能塊G5輸出G3輸出M82.4M82.2T1輸出T2輸出T3輸出S2開閥輸出D1輸出S1開閥輸出S1關(guān)閥輸出4.4語句表程序OB1_EV_CLASS:BYTEOB1_0B_NUMBR:BYTEOB1_RESERVED_2:BYTEOB1_MIN_CYCLE:INT;//MinimumcycletimeofOB1NETWORKNETWORKTITLE=自動控制NETWORKTITLE=自動啟動倉庫進(jìn)料NETWORKNETWORK;0I0M);MAMMAI0;AMAMAMAMRMAIMAMMAI0;AMAM0AMAMSM;0I0M);MAMMAI0;AMAMAMAMRMAIMAMMAIAMAMAMAMSMNETWORK;0I0M);MAMMAI0;AMAMAMAMRMNETWORKAM二LAM=LAM二LAI二LAI=LAI二LAI二LAI二LAI二LAI=LAI=LAI=LAI=LAI=L;20.2,20.3,TITLE=散粕庫內(nèi)進(jìn)料控制塊A=A=A=MLMLMLAI=LAI二LAI二LAI=LAI=LAI二LAI=LAI二LAI=L;AI0AA)AIIIM;MMMMM;I_002;_002:NOP0;AM=LAM=LAM=LAI=LAI二LAI二LAI=L=LAI二LAI二LAI二LAI二LAI二LAI二LAI二LAI=L;AII;AM二LAM=LAM二LAI=LAI=LAI=LAI=LAI二LAI二LAI二LAILAI二LAILAI二LAI二L;AI0AA)AIIIM;MMMMM;I_004;NETWORKNETWORKAI二LAI=LAI二LAI=LAI二LAI=LAI=LAI二LAI二LAI=LAI二LAI=LAI二LAI=L=LAI二LAI二LAI=LAI二LAI二LAI二LAI二LAI=LAI=LTITLE=G2輸出TITLE=G3輸出NETWORKNETWORKNETWORKNETWORKNETWORK0M0M二Q輸出0M0M二QTITLE=S2關(guān)閥輸出在Step7-V5.5軟件的項(xiàng)目菜單，點(diǎn)仿真按鈕，啟動仿真。文件F)編輯(E)插入I)PLC視圖V選項(xiàng)Q)窗口M)幫助H0畫符號名版本(標(biāo)題)出VAT1808功能794功能254功能1330功能---變量表---變量表---變量表啟動仿真PLC后如下圖。文件F)編輯E)視圖V)插入I)PLCP)執(zhí)行X)工具T)窗口(W)幫助H)位T按F1獲得幫助。Default:MPI=27位4圖5-2仿真軟件啟動初始畫面啟動仿真后，在項(xiàng)目菜單點(diǎn)下載按鈕，下載程序。如圖5-3所示。文件F)編輯E)插入I)PLC視圖Y)選項(xiàng)Q)窗口)幫助H前國白白S7Program(1)符號名O0B22LC-0B122LA省VAT1VAT2