1、 . . . 1 / 13分布式控制課程設計分布式控制課程設計設 計 題 目： 冷加工生產線上鉆孔動力頭的加工過程 學 校：院 系：設 計 人 員：指 導 教 師： . . . 2 / 13目目 錄錄任務描述任務描述 1 1控制任務和要求控制任務和要求 1 1方案分析方案分析 2 2硬件配置與硬件配置與 I/OI/O 接線圖接線圖 2 2（1）PLC 外部接線圖 2（2）系統硬件配置 2I/0I/0 地址分配地址分配 4 4程序設計程序設計 5 5（1）創建符號表 5（2）定義 OB1 的屬性表 5（3）創建組織塊 OB16STEPSTEP 7 7 仿真調試與運行仿真調試與運行 7 7（1）調

2、試方案確定 7（2）軟件仿真調試 7SIMATICSIMATIC WINCCWINCC 仿真仿真 8 8（1）創建新的驅動程序 8（2）建立變量表 8（3）創建運行畫面 8設計總結設計總結 1010參考文獻參考文獻 1111 . . . 1 / 13任務描述任務描述 在各種形式的工件加工過程中，以快進工進快退作為生產流動方式的工藝過程得到了廣泛的應用。設計控制器的原則是： （1）可以根據實際工藝過程，設定具體的控制點。 （2）各具體要求的工藝過程能夠很好的保持彼此間的關系。 （3）根據總體規模的大小要求，能夠自由調整控制點個數。 為簡單起見，將限位開關假設為一開關按鈕，系統組成如圖 1 所示。

3、在每動力頭碰到限位開關時，相應的按鈕被按下；同是將電磁閥表示為一閃爍文本，如果某一電磁閥得電并保持則，相應的文本保持閃爍狀態。圖 1 系統組成控制任務和要求控制任務和要求(1)動力頭在原為（壓下限位開關 SL0）時，按啟動按鈕，接通電磁閥 YV1，動力頭快進。(2)動力頭碰到限位開關 SL1 后，接通電磁閥 YV1 和 YV2，動力頭由快進轉為共進。 . . . 2 / 13(3)動力頭碰到限位開關 SL2 后，延時 10s。(4)延時時間到，接通電磁閥 YV3，動力頭快退。(5)動力頭退回到原位后（碰到限位開關 SL0）停車。方案分析方案分析 動力頭加工過程控制裝置是由兩大部分組成：電動機起

4、停和限位開關。電動機起停主要有關不同工位電動機的開關與工件所在位置的關系。能完成任務中的相應要求，避免不工作的工位電機也保持轉動。限位開關主要用于判斷工件所處的工位。兩個主要塊在編寫程序的過程中需注意以下幾點：a、各工位要有準確的順序，不能存在邏輯上的混亂。b、當退回是，一定要確保進位電磁閥保持斷開，形成互鎖，以免破壞系統。c、盡可能的簡短 PLC 的掃描周期，以便提高系統的運算速度。d、減少暫時不產生作用卻仍處接通狀態的繼電器的數量，以此減少能耗，使程序更加合理。硬件配置與硬件配置與 I/OI/O 接線圖接線圖（1）PLC 外部接線圖根據控制要求、控制臺設計描述，PLC 外部接線圖如圖 2

5、所示。用小開關模擬各輸入信號，通過觀察 LED 與蜂鳴器，檢查程序的運行情況。圖 2 PLC 的輸入/輸出接線圖 . . . 3 / 13（2）系統硬件配置 本系統對 PLC 的 I/O 總要求為：6 個開關量輸入點，5 個開關量輸出點。綜合考慮各方面因素與進一步發展的要求，設計選擇西門子 S7300 系列 PLC 為控制核心，CPU 模塊可選用 CPU3152，具體配置如圖 3 所列。 . . . 4 / 13圖 3 PLC 系統配置表圖 4 系統硬件配置狀況I/0I/0 地址分配地址分配 開關量輸入/輸出模塊的位置，決定了接入系統中模塊 I/O 端子的物理地址，以便于程序設計。本系統的 I

6、/O 地址分配如圖 5 所列。 . . . 5 / 13圖 5 I/O 地址分配表程序設計程序設計 應用程序是 PLC 控制系統設計的關鍵環節之一。對于一個較復雜的控制系統，在具體設計應用程序之前，一般先要選擇合理的程序結構。合理的程序結構，不但能使編程工作簡化，程序執行效率高、可讀性強、可維護性好，而且還能起到事半功倍的效果。線性化程序結構式小型、簡單控制系統最常使用的結構，其特點是整個控制程序都放在組織塊 OB1 中。圖 6 程序設計流程圖 圖 7 指示燈和音響運行圖（1）創建符號表用 STEP7 符號表定義控制裝置的全局變量，已在圖 5 中定義。（2）定義 OB1 的屬性表控制裝置的主程

7、序放在組織塊 OB1 中，它包括所有運行邏輯關系。圖 8 是組織塊的屬性表。 . . . 6 / 13圖 8 OB1 的屬性表（3）創建組織塊 OB1 控制裝置系統的主程序循環塊 OB1 中的梯形圖程序如圖 9 所示。 . . . 7 / 13圖 9 控制裝置的 OB1 程序STEPSTEP 7 7 仿真調試與運行仿真調試與運行（1）調試方案確定在使用“S7PLCSIM Simulating Modules”STEP7 組件正式運行之前，先定義各種運行狀態，以便查找程序可能產生的錯誤。先接通 I0.0觀察：a、Q0.0 是否接通； b、電磁閥 YV1 是否接通并保持閃爍；先斷開 I0.0,接通

8、 I0.1，同時接通 I0.2；觀察：a、Q0.0、Q0.1 觸點是否保持接通； b、電磁閥 YV1、YV2 觸點是否接通并保持閃爍； c、其他中間繼電器是否處于關閉狀態。保持接通 I0.1，斷開 I0.2，再接通 I0.3；觀察：a、中間繼電器 Q0.2、Q0.3 是否置位為 1； b、電磁閥 YV1、YV2 觸點是否斷開并停止閃爍； c、計下 T1 的計時狀態，看是否達到要求。在 T1 達到計時結束時，I0.1 是一直保持接通的；觀察：a、電磁閥 YV3 是否得電保持閃爍； b、中間繼電器 Q0.2、Q0.3 是否復位。斷開 I0.1；觀察：a、觀察 Q0.4 是否斷開接通； b、電磁閥

9、YV3 是否得停止閃爍。（2）軟件仿真調試用組件“S7PLCSIM Simulating Modules”對所編寫的程序仿真調試。按照確定的調試方案，結果如下圖所示。 . . . 8 / 13圖 10 系統開始按下 SB 開始按鈕狀態圖圖 11 動力頭碰到限位開關 SL1 狀態圖圖 12 動力頭碰到限位開關 SL2 后，T1 計時狀態圖圖 13 T1 計時完畢狀態圖圖 14 動力頭碰到限位開關 SL0 狀態圖SIMATICSIMATIC WinCCWinCC 仿真仿真 WinCC 是 SIMATIC PCS 7 過程控制系統與其他西門子公司的控制系統中的人機界面組件。WinCC 為垂直市場的解

10、決方案提供了豐富的選件和附加件。眾多的選件將使工廠認證更為容易，而這種認證更是對工業領域的各種要求做出了非常有說服力的全面相應。 為了集成到任何公司的任何自動化解決方案中，WinCC 提供了所有最重要的通信通道，用于連接到 SIMATIC S5/S7/505 控制器的通信，以與如 ProfibusDP/FMS、DDE 等非專用通道；亦能以選件的形式獲得其他通信通道。由于所有的控制器制造商都為其硬件提供了相應的OPC 服務器，因而事實上可以不受限制地將各種硬件連接到 WinCC。（1）創建新的驅動程序 如圖 15 所示，在 WinCC 中創建新的驅動連接，并在 MPI 中改變與 STEP7 中一

11、樣的機架號與插槽號，使 WinCC 與 STEP7 建立連接。（2）建立變量表在新建立的“cong”中建立如圖 16 所示的變量名稱，與相應的變量類型和參數。并且該些變量必須與繪圖編輯器產生連接，也要與 STEP7 中編寫的變量一一對應。（3）創建運行畫面 使用 WinCC 軟件創建運行畫面，如圖 17 所示。創建的運行畫面既是現實的仿真畫面， . . . 9 / 13與現實情況相類似。并在畫面中的按鈕分別與（2）中建立的變量建立連接，以產生運行效果。最后將該畫面“保存”后設為“啟動畫面” 。圖 15 創建新的驅動程序圖 16 建立新的 WinCC 變量 . . . 10 / 13圖 17 創

12、建仿真運行畫面設計總結設計總結經過幾個星期的奮斗，終于要完成設計了，也終于可以松了一口氣，俗話說：“萬事開頭難。 ”這話一點也不假，回想當初拿到這個題的時個，本以為是挺容易的，可真準備開始做了，卻發現不知怎下手，尤其是當老師給我們講組態方面的知識時，以為很簡單，卻發現即使花了兩周時間也沒有頭緒，最后采用了先采集資料、進行實際考察后設計的方法。查找資料也是一件繁瑣的事情，雖說網上有資料但要找到一些真正有用的資料也不是一件容易的事，需要耐心查找。設計基本完成后我們遍進入了調試階段，不過調試的時候卻發現結果和想的有所不同，通過監控和修改才得出了需要的設計。這次的設計讓我們增長了實踐技能，還增加了有關

13、交通知識，這些對于我們真是受益匪淺。最后，我們覺得，不見風雨，怎么能見彩虹呢？我把體會用十個字概括：天下無難事，只怕有心人。通過這次設計實踐，我加強了 PLC 的基本編程方法認識，對 PLC 的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質，在沒做實踐設計以前，我們對知道的都是思想上的，對一些細節不加重視，當我們把自己想出來的程序用到 PLC 中時，問題出現了，不是不能運行，就是運行的結果和要求結果不相符合。通過解決一個個在調試中出現的問題，我們對 PLC 的理解得到了加強，看到了實踐與理論的差距。一次又一次的學習，探索又 ，我們慢慢地在體會，研究和感悟，終于開始領會到將近成功的那一份喜悅，從撰寫開 報告，查找資料，程序設計，到整理每一個次的調試，我們學會了細心和耐心，也品嘗到了酸、甜、苦、辣，無數的成功與失敗更加肯定了我們 的研究成果。興趣是自發形成的，而默契是慢慢培養出來的。當前的社會，科技迅速發展，知識更新速度大大加快，只有我們共同去探索，用自己的雙手去征服每一片天空，用我們新的力量去打造一片創新的領域。 . .