毕业设计论文基于PLC及组态软件的自动配料控制系统的设计

目录摘 要.IAbstract .II1 概述.11.1 PLC 在国内外研究动态.11.2 PLC 的发展趋势.12 硬件系统设计.22.1 S7-200 系统概述 .22.2 自动配料系统.43 自动配料系统的设计.73.1 PLC 编程软件 STEP7 及其应用.83.2 自动配料系统的设计.94 系统改进与完善.154.1 监控系统的功能介绍.154.2 前配料监控系统的控制过程.144.3 监控系统报警控制过程.16参考文献.16致 谢.17附录 PLC 程序.18摘 要PLC 的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对 PLC 的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计本文基于可编程序控制器 PLC 和组态软件设计自动配料系统的控制系统和监控系统。首先，利用德国 Siemens 公司的 S7-200 系列 PLC 对自动配料系统进行控制。运用与之相配的 STEP7 编程，通过 LAD 编程语言编制了下位机的控制程序，从而使该配料系统可以按要求完成自动配料，装料全过程。其次，自动配料系统的监控系统则实现现场数据的实时监控。本文的主要内容包括对生产过程控制系统发展和现状的概述、配料系统工作原理和配料控制系统的总体设计，重点描述了包括硬件设计、编程环境及软件设计在内的西门子 PLC 在配料系统中应用的一些细节及其在上位机监控系统中一些基本设计，以及 PLC 与上位机之间的通讯。关键词：可编程序控制器；配料；监控ABSTRACTProgrammable Logic Controller (PLC) is widely used in industry for its high reliability and performance/price ratio. The configuration software also enjoys fast development due to the popularization of personal computer, and is recognized of the value originated from the merits such as real-time multitasking, openness, flexibility, versatility, and reliability.Based on PLC and configuration software, the control system and supervisory system of automatic ingredient system are designed in this paper. First, the Siemens PLC S7-200 is used to control automatic proportion system. The proportioning system included the requirements of automatic proportioning, weighing, and loading. Next the ZuTaiWang software is used to build the real-time supervisory system. The system can realize the real-time data-logging, as well as various visual.Papers contents mainly include that the industrial control system development and present situation outline. The ingredient system principle of work and the ingredient control systems design, described with emphasis including the hardware design, the programming environment and software design SIMENS PLC in ingredient systems application some details, the configuration software configuration king and in the host computer supervisory system some basic designs, as well as communication between PLC and host computer.Keywords: Programmable controller ；ingredients；monitoring 1 概述1.1 PLC 在国内外研究动态20 世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了 PLC 的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的 CF 系列、杭州机床电器厂生产的 DKK 及 D 系列、大连组合机床研究所生产的 S 系列、苏州电子计算机厂生产的 YZ 系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的 PLC 生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC 在我国将有更广阔的应用天地。1.2 PLC 的发展趋势可编程序控制器，英文称 Programmable Logic Controller，简称 PC。但由于 PC 容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们习惯地用 PLC 作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是 PLC 的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的 PLC 后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将 PLC 应用于生产实践。PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强及编程简单等特点。可以预料，在工业控制领域中，PLC 控制技术的应用必将形成世界潮流。现代可编程序控制器有两个方面的发展趋势。1.2.1 微小型 PLC发展微小型 PLC，使其体积更小、速度更快、功能更强、价格更低、配置更加灵活。由于自动控制系统规模的不同，小型化、低成本的 PLC 将广泛应用于各行各业，其组成由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，例如 SIEMENS 公司的 S7-200 的最小配置为 CPU221，主机有 6DI/4DO（数字量输入/数字量输出） ，而CPU224 主机可扩展 7 个模块，最大达 94DI/74DO，16AI/16AO（模拟量输入/模拟量输出） ，可满足比较复杂的控制系统的要求。1.2.2 大型 PLC发展大型 PLC，使其具有大型网络化、高可靠性、多性能、良好的兼容性等特点。网络化和强化通信能力是 PLC 发展的一个重要方面，向上与以太网、MAP 网等相连，向下通过现场总线（如 PROFIBUS）将多个 PLC 与远程 I/O 等相连，构成整个工厂的自动化控制系统。近年来各公司陆续推出各种智能模块，大大增强了 PLC 的控制功能。智能模块是以微处理器为基础的功能部件，其 CPU 与 PLC 的 CPU 并行工作，能够独立完成某些控制功能，如通信控制、高速计数、模拟量输入输出等，使系统设计和调试时间减少，控制精度提高。好的兼容性是 PLC 深层次应用的重要保证，SIEMENS公司的 S7 系列 PLC 与通用微机兼容，可运行 DOS/Windows 程序，PLC 的编程语言STEP7 可运行在 Windows 环境下，提供了很强的梯形图、语句表的编程、调试和诊断等功能，体现了现代 PLC 的特点。2 硬件系统设计本自动配料系统的硬件采用的西门子 S7-200，运用与之相配的 STEP 7 编程软件，采用 LAD 编制了下位机的控制程序。以下将对硬件设计的过程进行详细的介绍。2.1 S7-200 系统概述西门子公司的 SIMATIC S7-200 系列属于小型可编程序控制器，可用于代替继电器的简单控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。S7-200 系列 PLC 共有 5 种基本型号的 CPU 模块，即 CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 226、CPU 226 XM，控制点数可以从 10 点扩展到 248 点。其中，CPU 221 无扩展功能，适于用做小点数的微型控制器，CPU 222 有扩展功能，CPU 224 是具有较强控制功能的控制器，CPU 226 和CPU 226 XM 适用于复杂的中小型控制系统。所有型号的 CPU 在内部都集成了 1 个（CPU 221、CPU 222、CPU 224）或 2 个（CPU 226、CPU 226 XM）通讯口，该通讯口为标准的 RS485 口，可在三种方式下工作，即 PPI 方式、MPI 方式和自由通讯口方式。另外，S7-200 可通过增加 EM277 模块接入 Profibus-DP 网络，通过 CP243-1 通讯模块连入工业以太网，通过 CP243-2 模块使其成为 AS-i 主站。2.1.1 系统功能概述S7-200 PLC 系统是紧凑型可编程控制器。系统的硬件构架由组成系统的 CPU 模块和丰富的扩展模块组成。它能够满足各种设备的自动化控制需求。S7-200 除具有 PLC基本的控制功能外，更在如下方面有独到之处。1 功能强大的指令集指令内容包括位逻辑指令、计数器、定时器、复杂数学运算指令、PID 指令、字符串指令、时钟指令、通讯指令以及和智能模块配合的指令等。2 丰富强大的通讯功能S7-200 提供了近 10 种通讯方式以满足不同的应用需求，从简单的 S7-200 之间的通讯到 S7-200 通过 Profibus-DP 网络通讯，甚至到 S7-200 通过以太网通讯。在互联网需求已日益成为必需的今天。强大的通讯无疑会使 S7-200 为更多的用户服务。可以说，S7-200 的通讯功能已经远远超出了小型 PLC 的整体通讯水平。3 编程软件的易用性STEP7-Micro/WIN32 编程软件为用户提供了开发、编辑和监控的良好编程环境。全中文的界面、中文的在线帮助信息、Windows 的界面风格以及丰富的编程向导，能使用户快速进入状态，得心应手。2.1.2 PLC 的基本结构PLC 的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。1 CPU 模块CPU 模块主要由微处理器和存储器组成。在 PLC 控制系统中，CPU 模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存程序和数据。2 I/O 模块输入模块和输出模块简称为 I/O 模块，它们是系统的眼、耳、脚，是联系外部现场设备和 CPU 模块的桥梁。(1)输入模块输入电路中设有 RC 滤波电路，以防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起错误的输入信号。S7-200 的滤波电路延迟时间可以用编程软件中的系统块设置。(2)输出模块S7-200 的 CPU 模块的数字量输出电路的功率元件有驱动直流负载的场效应晶体管和小型继电器，后者既可以驱动交流负载又可以驱动直流负载，负载电源由外部提供。输出电流的额定值与负载的性质有关，例如 S7200 的继电器输出电路可以驱动2A 的电阻性负载，但是只能驱动 200W 的白炽灯。输出电路一般分为若干组，对每一组的总电流也有限制。2.2 自动配料系统2.2.1 控制要求系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况及对货车进行自动配料，当车装满时，配料系统自动关闭。本设计的突出点是故障检测部分的设计，首先，当某一节传送带发生故障时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。其次，当某节传送带上的物体过重时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，并且数码显示电路会显示发生故障的电机的号码，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。2.2.2 自动配料系统控制图1 自动配料系统图自动配料的模拟面板如图 2.1 所示，从图中可以看出四节传送带是本次设计的核心电路，PLC 编程也是围绕此面板进行的图 2.1 自动配料系统图自动配料系统的功能是利用四节传送带为小车自动配料，重物通过传送带进行传输，发生故障时系统自动停机。自动配料实验面板与 PLC 接线控制对应关系如表 2.1所示。表 2.1 输入/输出接线列表面板SB1SB2S1SQ1SQ2D1PLCI0.0I0.1I0.2I0.4I0.5Q0.0面板D2D3D4L1L2M1PLCQ0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6面板M2M3M4ABCPLCQ0.7Q1.0Q1.1I0.6I0.7I1.0面板DI1.2I1.3I1.4I1.5PLCI1.1I1.2I1.3I1.4I1.5 1 数码显示电路LED 数码显示电路如图 2.2 所示。此电路在整个电路中起辅助性作用，即当四节传送带中的某一节发生故障时，LED 显示有故障一节的编号，用户可以清楚的看到。图 2.2 LED 数码显示电路LED 数码显示面板与 PLC 控制端口对应关系如表 2.2 所示。表 2.2 LED 数码显示电路面板ABCDEFGPLCQ2.0Q2.1Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q2.62.2.3 I/O 地址表输入地址表（如表 2.3 所示）表 2.3 输入地址表编号地址说明功能1I0.0按钮 SB1启动2I0.1按钮 SB2停止3I0.2信号 S1 接入S1 料斗满信号4I0.3信号 SQ1 接入SQ1 车未到位信号5I0.4信号 SQ2 接入SQ2 车装满信号输出地址表（如表 2.4 所示）表 2.4 输出地址表编号地址说明功能编号地址说明功能1Q0.0接指示灯 D1车装满 D1 亮6Q0.5接指示灯 L2车到位 L2 亮2Q0.1接指示灯 D2料斗下口下料 D2 亮7Q0.6接指示灯 M1控制电动机 M1 转3Q0.2 接指示灯 D3料斗满 D3 亮8Q0.7接指示灯 M2控制电动机 M2 转4Q0.3接指示灯 D4料斗上口下料 D4 亮9Q1.0接指示灯 M3控制电动机 M3 转5Q0.4接指示灯 L1车未到位 L1 亮10Q1.1接指示灯 M4控制电动机 M4 转2.2.4 配料过程分析1 初始状态系统启动后，红灯 L2（Q0.5）灭，绿灯 L1（Q0.4）亮，车未到位，表明允许汽车开进装料。料斗出料口 D2 关闭，若料位传感器 S1（I0.2）置为“0” （料斗中的物料不满） ，进料阀开启进料，D4（Q0.3）亮。当 S1 置为“1” （料斗中的物料已满） ，则停止进料（D4 灭） 。电动机 M1、M2、M3 和 M4 均为“0” 。2 装车过程装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开 SQ1（I0.3）置为“1” ，红灯信号灯L2（Q0.5）亮，绿灯 L1（Q0.4）灭，车到位；同时启动电动机 M4（Q1.1） ，经过 3s后，再启动 M3（Q1.0） ，再经 3s 后启动 M2（Q0.7） ，再经过 2s 最后启动 M1（Q0.6） ，再经过 3s 后才打开出料阀，D2（Q0.1）亮，物料经料斗出料。当车装满时，限位开关 SQ2（I0.4）为“1” ，D1（Q0.0）亮，料斗关闭（Q0.1 复位） ，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，同时红灯 L2 灭，绿灯 L1 亮，表明汽车可以开走。3 故障控制当某一节传送带发生故障时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。例如，当 M2 发生故障时，M2、M1 会立即停止，M3 会在 M2 和 M1 停止后 5s 后停止，M4 在 M3 停止 5s 后停止。其次，当某节传送带上的物体过重时，该节传送带和其前面的传送带会立即停止，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。例如，当 M1 上有重物时，M1 会立即停止，同时数码显示电路会显示“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 停机控制按下停止按钮 SB2，自动配料装车的整个系统终止运行。3 自动配料系统的设计3.1 PLC 编程软件 STEP7 及其应用3.1.1 PLC 的工作原理PLC 通电后，需要对硬件和软件作一些初始化的工作。为了使 PLC 的输出及时地响应各种输入信号，初始化后反复不停地分阶段处理各种不同的任务，如图 3.1 所示。这种周而复始的循环工作模式称为扫描工作模式。图 3.1 扫描过程1 读取输入在 PLC 的存储器中，设置了一片区域来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入过程映像寄存器和输出过程映像寄存器。CPU 以字节为单位来读取输入/输出过程映像寄存器。在读取输入阶段，PLC 把所有外部数字量输入电路的 1/0 状态读入输入过程映像寄存器。外接的输入电路闭合时，对应的输入过程映像寄存器为 1 状态，梯形图中对应的输入点的常开触点接通，常闭触点断开。外接的输入电路断开时，对应的输入过程映像寄存器为 0 状态，梯形图中对应的输入点的常开触点断开，常闭触点接通。2 执行用户程序PLC 的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按顺序排列。在 RUN 工作模式的程序执行阶段，在没有跳转指令时，CPU 从第一条指令开始，逐条顺序地执行用户程序。在执行指令时，从 I/O 映像寄存器或别的位元件的映像寄存器读出其 0/1 状态，并根据指令的要求执行相应的逻辑运算，运算的结果写入到相应的映像寄存器中，因此，各映像寄存器的内容随着程序的执行而变化。在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入过程映像寄存器的状态也不会随之而变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的读取输入阶段被读入。执行程序时，对输入/输出的存取通常是通过映像寄存器，而不是实际的 I/O点，这样做有以下好处：（1） 程序执行阶段的输入值是固定的，程序执行完后再用输出过程映像寄存器的值更新输出点，使系统的运行稳定。（2）用户程序读写 I/O 映像寄存器比读写 I/O 点快得多，这样可以提高程序的执行速度。3 通信处理在通信请求处理阶段，CPU 处理从通信接口和智能块接收到的信息，例如读取智能模块的信息并存放在缓冲区中，在适当的时候信息传送给通信请求方。4 CPU 自诊断测试自诊断测试包括定期检查 CPU 模块的操作和扩展模块的状态是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。5 改写输出CPU 执行完用户程序后，将输出过程映像寄存器的 0/1 状态传送到输出模块并锁存起来。梯形图中某一输出位的线圈“通电”时，对应的输出过程映像寄存器为 1 状态。信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。若梯形图中输出点的线圈“断电” ，对应的输出过程映像寄存器中存放的二进制数为 0，将它送到继电器型输出模块，对应的硬件继电器的线圈断电，其常开触点断开，外部负载断电，停止工作。当 CPU 的工作模式从 RUN 变为 STOP 时，数字量输出被置为系统块中的输出表定义的状态，或保持当时的状态。6 定时器定时器相当于继电器系统中的时间继电器。S7200 有三种定时器，它们的时基增量分别为 1ms、10ms、100ms。定时器的当前值寄存器是 16 位有符号整数，用于存储定时器累计的时基增量值(132767)3.2 自动配料系统的设计自动配料系统的控制是采用 PLC 实现的，本小节主要介绍的是 PLC 部分程序的实现过程。自动配料的流程图如图 3.2 所示。否否是否是否开始料斗配料料斗是否装满？是启动开关 SQ1启动M3启动M2启动M1启动 D2是否有故障？是否停机？车是否装满？M2 停止M3 停止M4 停止LED 数码显示M1 停止结束是同时启动 M4图 3.2 自动配料流程图3.2.1 启动程序启动时首先按下启动开关 SB1，进入初使状态，表明允许汽车开进装料。料斗出料口 D2 关闭，若料位传感器 S1 置为 OFF（料斗中的物料不满） ，进料阀开启进料（D4） 。当 S1 置为 ON（料斗中的物料已满）则停止进料（D4 灭） 。料斗装满后开始启动传送带，首先启动最末一条皮带机(D)，经 3 秒延时，再依次启动其它皮带机,即DCBA，最后 D2 亮，表示开始装车。程序如表 3.1 所示：表 3.1 启动程序步序指令器件号说明步序指令器件号说明0LDI0.0SB1 自保持22LRD1OM0.023AT372ANI0.124SQ1.0，1M3 启动3=M0.025TONT38，+30延时 3 秒4LDM0.026LRD读栈5LPS入栈27AT386ANI0.228SQ0.7，1M2 启动7=Q0.3D4 亮29TONT38，+30延时 3 秒8LRD读栈30LRD读栈9AI0.231AT3910=Q0.2D3 亮32SQ0.6，1M1 启动11LRD读栈33TONT40，+30延时 3 秒12ANI0.434LRD读栈13=Q0.4L1 亮35AT4014LRD读栈36=Q0.115AI0.437LPP出栈16=Q0.5L2 亮38AI0.518LRD读栈39RQ0.1，119AI0.440=Q0.020S Q1.1，1M4 启动41=M0.121TONT37，+30延时 3 秒3.2.2 正常时停止程序停止时先停止最前一条皮带机(A)，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机，即ABCD。程序如表 3.2 所示：表 3.2 正常时停止程序步序指令器件号说明步序指令器件号说明0LDI0.1按下停止按钮10LDT421OM0.211RQ0.7，1M2 停机2ANI0.012TONT43，+30延时 3 秒3=M0.213LDT434LDM0.114RQ1.0，1M3 停止5OM0.215TONT44，+30延时 3 秒6TONT41，+30延时 3 秒停机16LDT447LDT4117RQ1.1，1M4 停止8RQ0.6，1M1 停止18RQ0.5，19TONT42，+30延时 3 秒19=M0.33.2.3 有故障时停止程序某条传送带发生故障时，该皮带机及其前面的传送带立即停止，而传送带以后的传送带待运完后才停止。例如，M1 有故障时，M1 立即停止，经过 3 秒后，M2 停，再过 3 秒 M3 停，再过 3 秒 M4 停。部分程序如表 3.3 所示：表 3.3 有故障停止程序步序指令器件号说明步序指令器件号说明0LDI0.6M1 有故障8TONT47，+50定时 5 秒1RQ0.6，1M1 停止9LDT472=M0.410RQ1.0，1M3 停止3LDM0.4启动定时11LDT47启动定时4TONT46，+50定时 5 秒12TONT48，+50定时 5 秒5LDT4613LDT486RQ0.7，1M2 停止14RQ1.1，1M4 停止7LDT46启动定时3.2.4 有重物时停止程序当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行 5 秒以后的皮带机待料运完后才停止。例如，M3 上有重物，M1、M2 立即停，经过 5 秒，M3停，再过 5 秒，M4 停。部分程序如表 3.4 所示：表 3.4 有重物时停止程序步序指令器件号说明步序指令器件号说明0LDI1.4M3 有重物8RQ0.7，1M2 停止1LDNI1.39T59，+50定时 5 秒2ANI1.210LDT593LDT5211RQ1.0，1M3 停止4AT56启动定时12TONT60，1定时 5 秒5OLD13LDT606ALD14RQ1.1，1M4 停止7RQ0.6，1M1 停止如果存在几个皮带机上都有重物时，则存在优先级问题，即前面的优先级高于后面的。例如，M2 与 M3 上同时有重物，在停机时应按 M2 上有重物进行处理。3.2.5 LED 数码显示及复位程序当四节传送带出现故障时，数码电路会显示出现故障皮带机的编号，故障排除后显示消失。例如，当 M2 出现故障时，数码电路会显示 2，故障排除后数码 2 消失。部分程序如表 3.5、3.6 和 3.7 所示：表 3.5 LED 数码显示主程序步序指令器件号说明步序指令器件号说明0LDI0.7M2 有故障4ANI0.7复位按钮1ANI0.1互锁5ANI1.0复位按钮2CALLSBR-1调用6ANI1.1复位按钮续表 3.5 LED 数码显示主程序步序指令器件号说明步序指令器件号说明3LDNI0.6复位按钮7CALLSBR-4调用表 3.6 显示数字 2 子程序步序指令器件号说明步序指令器件号说明0LNDM0.74SQ2.3，1置 11SQ2.0，1置 15SQ2.4，1置 12SQ2.1，1置 16RQ2.5，1置 03RQ2.2，1置 07SQ2.6，1置 1表 3.7 复位子程序步序指令器件号说明步序指令器件号说明0LDNM0.74RQ2.3，1置 01RQ2.0，1置 05RQ2.4，1置 02RQ2.1，1置 06RQ2.5，1置 03RQ2.2，1置 07RQ2.6，1置 03.2.6 系统调试输入程序，编译无误后，运行程序。依次按表 3.8 中的顺序按下各按钮记录观察到的现象。表 3.8 系统测试结果输入输出现象按下启动按钮 SB1D4 亮，L1 亮表示系统启动按下开关 S1D4 灭，D3 亮，表示料仓装满可以开始装车按下开关 SQ1L2、M4 同时亮，M3、M2、M1 依次启动最后 D2 亮，开始装车按下 M1 有故障按钮（A）M1 灯立即灭，LED 显示 1，之后 M2、M3、M4 间隔 5 秒灭按下 M2 有故障按钮（B）M1、M2 立即灭，LED 显示 2，之后 M3、M4 间隔 5 秒灭续表 3.8 系统测试结果输入输出现象按下 M3 有故障按钮（C）M1、M2、M3 立即灭，LED 显示 3，然后间隔 5 秒 M4 灭按下 M4 有故障按钮（D）M1、M2、M3、M4 立即灭，LED 显示 4按下 M1 有重物按钮（I1.2）M1、M2、M3、M4 每间隔 5 秒灭一个按下 M2 有故障按钮（I1.3）M1 立即灭，之后 M2、M3、M4 每间隔 5 秒灭一个按下 M3 有故障按钮（I1.4）M1、M2 立即灭，之后 M3、M4 每间隔 5 秒灭一个按下 M4 有故障按钮（I1.5）M1、M2、M3 立即灭，5 秒后 M4 灭按下停止按钮（SB2）M1、M2、M3、M4 每隔 5 秒灭一个灯重复上步骤观察经过多次观察，测试结果同上得到的测试结果达到了预期目的，设计总体来说比较成功。4 系统改进与完善 在自动配料系统中，如果想随时检查系统运行状况而且能在发生故障且自动报警，那么必须要有一套监控系统与 plc 进行结合，于是就考虑设计一套自动配料的监控系统。4.1 监控系统的功能介绍运行方式：手动操作。用户界面：界面美观易于操作。实时监控：界面动态跟随硬件的运行过程，每一步都可以完整的显示在组态王的界面上，并可以实现手动控制。报警功能：系统有自动报警功能，当系统发生故障时，监控画面会跟随 PLC 自动实现停机操作。4.2 前配料监控系统的控制过程4.2.1 自动称料自动称料控制单元主要为 l0 台称重控制仪表，PLC 作为辅助控制系统，计算机人机界面显示配比参数（配方）及监控记录实时数据。在自动控制方式下，单击前配工艺画面中自动配料“启动”按钮，或前配控制柜“启动”按钮，称重控制仪表就按设定好的配方打开 10 台秤的称料阀。如果系统检测到某台秤配料阀未关，会发生报警并进入暂停状态。每台秤根据称料快慢设有提前量，当控制仪表检测到秤称料重量达到设定值时，会减去提前量，控制仪表则关闭进料阀。提前量可人为修正或自动修正，使控制仪表控制配料秤每次配料精度达到设定的目标值。4.2.2 自动配料自动配料是将已经称好的原料按一定的顺序投放到搅拌锅中，同时开启搅拌和加热。这一控制过程由温控仪表与 PLC 共同完成。温控仪表控制温度上限，加热由 PLC控制完成。自动配料有固定顺序和可编程序两种控制方式。在固定顺序方式下，各种原料的放料顺序是固定的，不可改变。在可编程序方式下，各种原料的放料顺序可根据配方在人机界面上人为设定。4.3 监控系统报警控制过程4.3.1 报警事件自动称料开始时，如果某个放料阀未关，或系统检测不到放料阀关闭信号，系统会发出报警声响，暂停称重仪表的称料过程，并使运行指示灯闪烁。出现报警，自动放料不会进行，待消除故障或认为产生的报警原因不影响放料，按复位按钮后，再按“放料”按钮，则继续放料。4.3.2 切换报警自动放料开始时，系统首先检查每种原料切换是否到位，如果切换不到位或切换不一致，报警系统开始报警，自动放料就不能进行。通过检查，认为可以放料，按复位按钮后，再按“放料”按钮，则开始放料。4.3.3 配料锅满报警如果配料锅中已配原料浆未放出，仍往该锅放料，产生报警信号，自动放料就不能启动。待检查确认可以放料，按复位按钮，再按“放料”按钮，则开始进行自动放料。4.3.4 急停称料过程中，由于紧急情况需要停止称料，按下自锁“称料急停”按钮，各个秤的进料阀就全部关闭，停止称料。需要重新开始称料时，旋起“急停”按钮，再按“启动”按钮，则重新开始称料。自动放料时，按一下“放料急停”按钮，系统会关闭所有放料阀，停止放料、搅拌和输送。参考文献1 严盈富. 触摸屏与 PLC 入门. 北京: 人民邮电出版社, 20062 严盈富, 罗海平, 吴海勤. 监控组态软件与 PLC 入门. 北京: 人民邮电出版社, 20063 王亚民. 组态软件设计与开发. 西安: 西安电子科技大学出版社, 20034 欧金成，欧世乐，林德杰等. 组态软件的现状与发展. 工业控制计算机, 2002, (4): 28-325 徐世国，张全贵. 组态软件中串口设备通信方法设计. 微计算机信息, 2004, (7): 82-936 马国华. 监控组态软件及其应用. 北京: 清华大学出版社, 20017 甘永梅，肖煦媛等. 触摸屏控制系统组态软件设计与实现工业控制计算机, 2005, (5): 49-528 曾庆波，孙华，周卫宏. 监控组态软件及其应用技术. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 20059 Rockwell Automation CMPLX-BR001A-ZHS. www.Rockwellautomation. Com. Cn. 2 致 谢在本次毕业设计的整个历程中，我遇到了许多意想不到的挑战。不仅如此，困难也如期而至，很多从未遇见过的问题和现象困扰着我，在自己动手想方设法处理难题的过程中真切的学到了很多新的知识。本次毕设的完成，除了自己的努力外，很多人给予了极大的帮助。某些时候，正是因为他人的提醒与正确指导，有些问题才能得以顺利解决。可以说是在一边学知识的同时，一边学怎样和人相处，互补有无。在此，我非常感谢在实验室一起奋战的同学，和他们共同讨论中我获得了大量的信息和宝贵的经验。此外，我的毕业设计能顺利完成，很大部分都得归功于各位老师，是他们耐心的帮助与指导起了推波 助澜的巨大功效，特别对指导教师谢宁鲁老师提出感谢，衷心谢谢他的指导和支持。本次毕业设计虽然结束了，但它却给我留下了很多美好的回忆，面对自己的劳动成果有一种油然而生的满足感和成就感，心里甚是安慰，不枉努力一场， “没有付出，就没有收获”这句话又一次得到了验证。看着可以顺利演示的配料系统，让我想起了很多人，没有他们的帮助与鼓励，我的毕业设计也不会如此顺利，所以再次对曾经帮助和指点过我的老师、同学表示感激，千言万语化为两个字“谢谢”！附录 PLC 程序