目錄

1題目背景與意義.................................................

1.1課題背景................................................

1.2課題意義................................................

2設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介...................................................

2.1設(shè)計(jì)目的................................................

2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及規(guī)定..........................................

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案...................................................

3.1PLC輸入輸出地址分派....................................

3.2整體控制流程圖..........................................

4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)...................................................

4.1S7-300組態(tài).............................................

4.1.1S7-300特點(diǎn).......................................

4.1.2S7-300工作過程...................................

4.2S7-300構(gòu)成部件........................................

4.3S7-300硬件組態(tài)環(huán)節(jié)....................................

5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)...................................................

6系統(tǒng)仿真調(diào)試...................................................

6.1WinUC組態(tài)...............................................

6.2觸摸屏連接..............................................

6.3變量定義................................................

6.4顯示界面設(shè)置............................................

6.5管理畫面設(shè)置............................................

6.6報(bào)警畫面設(shè)置............................................

設(shè)置超限報(bào)警值為ICO,詳細(xì)操作如圖6-9。....................

6.7配方畫面設(shè)置............................................

6.8趨勢(shì)圖畫面設(shè)置..........................................

/心得體會(huì).......................................................

8參照文獻(xiàn).......................................................

附錄.............................................................

1題目背景與意義

1.1課題背景

在眾多生產(chǎn)領(lǐng)域中，常常需要對(duì)貯槽、貯罐、水池等容器中的液位進(jìn)行監(jiān)控,

以往常采用老式日勺繼電器接觸控制，這種控制方式自動(dòng)化程度不高，使用的硬件

設(shè)備多，不易連接，可靠性差。目前已經(jīng)有許多企業(yè)采用先進(jìn)控制器對(duì)老式控制

器進(jìn)行改造，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自控程度，為企業(yè)提供了更可靠的

生產(chǎn)保障。

1.2課題意義

在煉油、化工、制藥等行業(yè)中，多種液體混合是必不可少的程序，并且也是

其生產(chǎn)過程中十分重要日勺構(gòu)成部分。但由于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐

蝕性的介質(zhì)，以致現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場(chǎng)操作。此外，生產(chǎn)規(guī)

定該系統(tǒng)要具有配料精確、控制可靠等特點(diǎn)，這也是人工操作和半自動(dòng)化控制所

難以實(shí)現(xiàn)的。所認(rèn)為了協(xié)助有關(guān)行業(yè)，尤其是其中日勺中小型企業(yè)實(shí)現(xiàn)多種液體自

動(dòng)混合日勺目日勺,液體自動(dòng)混合配料日勺自動(dòng)控制程序就顯得尤為重要。

對(duì)于本課題來說，液體混合控制部分是一種較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)日勺改造升

級(jí)，控制裝置需要根據(jù)企業(yè)和設(shè)備現(xiàn)況來構(gòu)成并需盡量用此前系統(tǒng)中日勺元器件。

對(duì)于人機(jī)交互方式變化后系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前日勺相似，以便于操作人

員迅速掌握。從企業(yè)的改造規(guī)定可以看出在新控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需

要處理大量日勺開關(guān)量。系統(tǒng)的可靠性要高，人機(jī)界面友好，應(yīng)具有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和分

析匯總?cè)丈啄芰Α?/p>

2設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介

2.1設(shè)計(jì)目日勺

PLC課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)電廠開關(guān)量控制技術(shù)的篁要實(shí)踐環(huán)節(jié)，其目的是通過課

程設(shè)計(jì)H勺實(shí)踐，使學(xué)生鞏固和深化對(duì)有關(guān)專業(yè)理論知識(shí)的理解；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所

學(xué)知識(shí)和技能，配合有關(guān)技術(shù)資料的查閱，獨(dú)立分析和處理生產(chǎn)實(shí)際中有關(guān)工業(yè)

控制實(shí)際問題的I能力；深入提高學(xué)生對(duì)PLC控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)日勺能力。規(guī)定學(xué)

生理解可編程控制器的原理、硬件構(gòu)造；掌握基本的編程語(yǔ)言；掌握系統(tǒng)硬件配

置的措施與環(huán)節(jié)；掌握PLC軟件編程與調(diào)試的操作措施與環(huán)節(jié)。

2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及規(guī)定

運(yùn)用西門子S7-300PLC,組態(tài)軟件WinceFlexible,觸摸屏，互換機(jī)及

外圍的有關(guān)低壓電器，構(gòu)成控制系統(tǒng)，根據(jù)項(xiàng)目規(guī)定，編寫有關(guān)程序，完畢對(duì)應(yīng)

的功能，組態(tài)人機(jī)界面，可以進(jìn)行模擬仿真。詳細(xì)規(guī)定：

(1)制作畫面模板，在模板畫面中顯示“多和液體混合控制系統(tǒng)”和日期時(shí)

鐘。

(2)先組態(tài)兩個(gè)畫面，一種為主畫面，一種為系統(tǒng)畫面。兩畫面之間能進(jìn)行

切換。

(3)在系統(tǒng)畫面中作出兩種液體混合的系統(tǒng)圖。

(4)A液體與B液體的數(shù)值可在0-99進(jìn)行設(shè)置。液體總量為A與B液體的

總和，為計(jì)算成果。

(5)通過HMI可對(duì)模擬液體混合實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制。手動(dòng)控制時(shí)，按下A

閥就進(jìn)A液體，松開就停止；B閥與出料閥類似。設(shè)定A液體設(shè)定值、B液體設(shè)

定值，若容器為空，匕進(jìn)行自動(dòng)控制。如A液體設(shè)定值為15,B液體設(shè)定值為

27,切換到自動(dòng)控制時(shí)則先打開A閥進(jìn)A液體到15停止，再接著進(jìn)27日勺B液體;

當(dāng)容器中總液體數(shù)量抵達(dá)42時(shí)，B液體停止流入，打開出料閥開始流出到空后

再循環(huán)。

(6)容器中的液體可動(dòng)畫顯示，并通過棒圖刻度標(biāo)識(shí)目前數(shù)值。

(7)為了顯示流暢口勺液位動(dòng)畫，可通過PLC編寫每秒加1或減1的程序，然

后把PLC與flexible做好連接(模擬顯示)。

(8)組態(tài)若容器中日勺液位超過100時(shí)產(chǎn)生一種液位偏高日勺報(bào)警。

(9)組態(tài)報(bào)警畫而，并能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)畫面之間的切換。

(10)組態(tài)一種顧客組“班組長(zhǎng)”和一種顧客名“user—,“userl”屬于

“班組長(zhǎng)”顧客組，“userl”的密碼為“000”<>“班組長(zhǎng)”顧客組的權(quán)限為操

作和“輸入A設(shè)定值”。然后在系統(tǒng)畫面中日勺A液體設(shè)定值設(shè)定安全權(quán)限。即一

般顧客不能進(jìn)行A液體設(shè)定值的設(shè)定，顧客"userl”可以進(jìn)行設(shè)定。

(11)組態(tài)一種顧客視圖畫面，規(guī)定該顧客名作登錄按鈕與注銷按鈕，能顯示

目前顧客名。能與系統(tǒng)畫面進(jìn)行切換。

(12)組態(tài)趨勢(shì)視圖畫面，能顯示容器中液體總量的數(shù)據(jù)趨勢(shì)加線。能與系統(tǒng)

畫面進(jìn)行切換。

(13)建立配方，能實(shí)現(xiàn)液體A設(shè)定值、液體B設(shè)定值日勺各個(gè)配方。并建立配

方畫面運(yùn)行。能與系統(tǒng)畫面進(jìn)行切換。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1PLC輸入輸出地址分派

表3T輸入輸出地址分派表

輸入元件輸入地址輸出元件輸出地址

開始按鈕SB110.0電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)Q0.0

停止按鈕SB210.1電磁閥Y1打開Q0.1

液位L110.2電磁閥Y2打開Q0.2

液位L210.3電磁閥Y3打開Q0.3

液位L310.4

3.2整體控制流程圖

本設(shè)計(jì)是通過外圍H勺開關(guān)及信號(hào)H勺操作，模擬兩種液體混合控制系統(tǒng)在進(jìn)液

混合過程中各個(gè)閥門及攪拌機(jī)的狀態(tài)，以液位高度為對(duì)象編寫程序，程序順控為:

按下啟動(dòng)按鈕，控制A液體進(jìn)料H勺閥門Y1打開，開始注入液體A；當(dāng)液位高度

抵達(dá)設(shè)定值L2時(shí)，閥門Y1關(guān)閉，停止注入A液體；同步，控制B液體進(jìn)料日勺閥

門Y2打開，開始注入液體B；當(dāng)液位高度抵達(dá)設(shè)定值L1時(shí)，閥門Y2關(guān)閉，停

止注入B液體；同步，啟動(dòng)攪拌機(jī)M,攪拌60秒，攪拌結(jié)束后，控制混合液體

排出的閥門Y3打開，開始排出混合液體，當(dāng)液位高度抵達(dá)L3時(shí)，延時(shí)2秒后閥

門Y3關(guān)閉，混合液體排放完畢。同步A液體注入，開始循環(huán)。按下停止按鈕，

所有操作都停止，須重新啟動(dòng)。

圖3-3總體流程圖

4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

4.1S7-300組態(tài)

S7-300是德國(guó)西匚子企業(yè)生產(chǎn)口勺可編程序控制器(PLC)系列產(chǎn)品之一。其模

塊化構(gòu)造、易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置以及性價(jià)比高、電磁兼容性強(qiáng)、抗震動(dòng)沖擊性

能好，使其在廣泛歐I工業(yè)控制領(lǐng)域中，成為一種既經(jīng)濟(jì)又切合實(shí)際的處理方案。

4.1.1S7-300特點(diǎn)

（1）循環(huán)周期短、處理速度高

（2）指令集功能強(qiáng)大（包括35（）多條指令），可用于復(fù)雜功能

（3）產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊湊，可用于空間有限日勺場(chǎng)所

（4）模塊化構(gòu)造，設(shè)計(jì)愈加靈活

（5）有不同樣性能檔次的JCPU模塊可供選用

（6）功能模塊和I/O模塊可選擇

（7）有可在露天惡劣條件下使用日勺模塊類型

4.1.2S7-300工作過程

（DPLC采用循環(huán)執(zhí)行顧客程序H勺方式。OB1是用于循環(huán)處理的組織塊（主

程序），它可以調(diào)用別H勺邏輯塊，或被中斷程序（組織塊）中斷。

（2）在起動(dòng)完畢后，不停地循環(huán)調(diào)用OB1,在OB1中可以調(diào)用其他邏輯塊

（FB,SFB,FC或SFC）o

（3）循環(huán)程序處理過程可以被某些事件中斷。

（4）在循環(huán)程序處理過程中，CPU并不直接訪問I/O模塊中的輸入地址區(qū)

和輸出地址區(qū)，而是訪問CPU內(nèi)部歐I輸入/輸出過程映像區(qū)（在CPU日勺系統(tǒng)存

儲(chǔ)區(qū)）。

4.2S7-300構(gòu)成部件

S7-300單機(jī)架硬件組態(tài)最多配置8個(gè)擴(kuò)展模塊：

(1)導(dǎo)軌(Rail)

S7-300的模塊機(jī)架(起物理支撐作用，無背板總線)

(2)電源模塊(PS)

將市電電壓(AC120/230V)轉(zhuǎn)換為DC24V,為CPU和24V直流負(fù)載電路

(信號(hào)模塊、傳感器、執(zhí)行器等)提供直流電源。輸出電流有2A、5A>10A三

種。

正常：綠色LED燈亮

過載：綠色LED燈閃

短路：綠色LED燈暗(電壓跌落，短路消失后自動(dòng)恢復(fù))

(3)CPU模塊

多種CPU有不同樣口勺性能，例如有日勺CPU集成有數(shù)字量和模擬最輸入/輸

出點(diǎn)，有的CPU集成有PROFIBUS-DP等通信接口。CPU前面板上有狀態(tài)故

障指示燈、模式開關(guān)、24V電源端子、電池盒與存儲(chǔ)器模塊盒(有口勺CPU沒有)

(4)信號(hào)模塊(SM)

數(shù)字量輸入模塊：24VDC,120/230VAC

數(shù)字量輸出模塊：24VDC,繼電器

模擬量輸入模塊：電壓，電流，電阻，熱電偶

模擬量輸出模塊：電壓，電流

(5)功能模塊(FM)

功能模塊重要用于對(duì)時(shí)間規(guī)定苛刻、存儲(chǔ)器容量規(guī)定較大的過程信號(hào)處理任

務(wù)。

(6)接口模塊(IM)

接口模塊用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架（CR）和擴(kuò)展機(jī)架（ER）。S7-300

通過度布式的主機(jī)架和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，最多可以配置32個(gè)信號(hào)模塊、功能模塊和

通信處理器。

（7）通訊處理器（CP）

擴(kuò)展中央處理單元日勺通訊任務(wù)，提供的連網(wǎng)能力。

本次課程設(shè)計(jì)我所做的硬件組態(tài)口勺參數(shù)如圖表4-1所示：

表4-1硬件組態(tài)

序號(hào)名稱型號(hào)序列號(hào)

1PSPS3075A307-1EA01-0AAD

2CPU315F-2PNIDP315-2FJ14-OABO

3

4DI/DODI16/DO16x24v/0.5A323-IBLOO-OAAO

5AI/AOAI4/AO2x8/8Bil334-OCEOl-OAAO

4.3S7-300硬件組態(tài)環(huán)節(jié)

打開SIMATTCManager軟件后創(chuàng)立一-種新建項(xiàng)目，然后再在STEP7向?qū)Ю锩?/p>

添加0B1。在新建好的工程中添加SIMATIC300站點(diǎn)，如圖4-1所示:

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加人.CT，rrr:例的g5±EIS、?CZJr?

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圖4-1SIMATIC300站點(diǎn)的建立

建立好S1MATIC300站點(diǎn)后在硬件里面開始添加機(jī)架，為添加硬件組態(tài)做

準(zhǔn)備，完畢機(jī)架的添加后，就進(jìn)入本次設(shè)計(jì)西門子S7-300硬件組態(tài)，選用的與

外部設(shè)備型號(hào)相對(duì)應(yīng)的電源模塊（PS）、CPU模塊、信號(hào)模塊（SM）、功能模塊（FM）、

接口模塊（IM）、通訊處理器（CP）,如圖4-2所示。

ISIAATICM0(l)(C?nfaCara?><m)m?7>l

口81、0%?通，AAW

圖4-2西門子S7-300硬件組態(tài)

設(shè)置完畢后來雙擊0B1進(jìn)入工程里，進(jìn)行程序的編寫即可。

5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

運(yùn)用S7-300編程，在0B1里面編寫梯形圖程序。（詳見附錄）

6系統(tǒng)仿真調(diào)試

6.1WinCC組態(tài)

打開wince組態(tài)軟件，新建一種空項(xiàng)目，選擇合適的I顯示屏，設(shè)置完畢后如

圖6-1所示。

圖6-1工程配置圖

6.2觸摸屏連接

創(chuàng)立工程后來，還要建立仿真軟件與顯示屏之間的聯(lián)絡(luò)，可以點(diǎn)擊連接屬性,

找到觸摸屏n勺IP地址，然后進(jìn)行有關(guān)的設(shè)置，圳圖6-2所示。

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圖6-2觸摸屏連接圖

6.3變量定義

仿真之前，需要定義變量和地址，以便添加插件日勺時(shí)候調(diào)用，然后實(shí)既有關(guān)

的功能，把定義的變量與按鈕進(jìn)行連接，實(shí)既有關(guān)功能的顯示，如圖6-3所示。

圖6-3定義變量

6.4顯示界面設(shè)置

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定，制作畫面模板，在模板畫面中顯示“多種液體混合控制系統(tǒng)”

和時(shí)鐘日期（如圖6-4）；再創(chuàng)立兩個(gè)畫面，一?種為主畫面（如圖6-5）,一種為

系統(tǒng)畫面（如圖6-6）。兩畫面之間能進(jìn)行切換。

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多重液體混合

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圖6-4模板畫面

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SIEMENSSIvtATICPANEL

圖6-5主畫面

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SIEMENSSIMATICPANEL

多重液體混合裝置

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A設(shè)定佰報(bào)警畫面

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圖6-6系統(tǒng)畫面

6.5管理畫面設(shè)置