运料小车监控系统的设计与研究.doc

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1、运料小车监控系统的设计与研究摘要：使用S7-300系列PLC控制运料小车的运行，应用人机界妞对小车实现可视化监控，PLC与人机界面通过PROFINET现场总线通讯，运动控制系统的应用研究结果，为学生们掌握硬件组态方法、PLC编程技巧、人机界面监控画面的设计方法，提供了具有一定参考价值的资料。实验装置的调试方法，有助于提高学生们的理论知识应用于实践环节的能力。关键词：S7-300；人机界面；PROFINET现场总线；硬件组态屮图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324(2017)08-0065-02一、前言PLC在工？I生产的所有领域得到了

2、广泛的使用［1］。SIMATICS7-300是W门子生产的中型PLC［2］。人机界面在现代工业控制系统得到了广泛应用。现场总线是自动化控制技术的发展趋势。西门子的S7—300自动化控制实验装置为同学们提供了良好的学习平台，运料小车的控制是实验项目之一，这个实验项目存在控制功能单一、技术含量较少等缺点。为了提高实验教学水平和效果，项H中加入触摸屏实现可视化监控，增加小车的控制功能。应用TIAPortalV13软件重新设计实验项目。目的是为了同学们能在实验过程屮掌握更多的理论知识及其应用技术。二、控制系统的硬件1.运料小车的结构。运料小车由直流电机通过丝奸传动机构

3、拖动，设有四个站点，每个站点有位置检测装置SQ1-SQ4和站点指示灯L1—L4。位置检测采用二线式接近开关。在传动机构的两个终端各有一个限位开关实现位置保护。有启动和停止两个本地操作按钮。2.系统组成。S7-300系列的紧凑型PLC(CPU314C-2PN/DP)作为控制器。CPU314C-2PN/DP具有2个PN和2个DP/MPI通讯端口、24个数字量输入端口、16个数字量输出端口、5个模拟量输入通道和2个模拟量输出通道。TP700是西门子生产的新一代7英寸精智面板，完全满足现场总线中复杂的交互式任务。可以直接用4芯或8芯双绞线把CPU314C-2PN/DP

4、和TP700连接成PROFINET总线网络。输入装置由启停控制按钮和4个接近开关组成，用于发出启停控制信号和小车到站信号。小车驱动模块控制电机正反转。指示装置显示小车到站信号。三、控制系统的软件软件部分包含系统硬件组态、监控画面设计和编写控制程序等三个。1.任务要求。①按下监控画面的复位按钮，小车从任何位置返回到A点且中途不停车。复位操作具有最高优先权。小车复位时操作其他按钮无效。②按下本地启动按钮或监控画面的启动按钮，小车按下原先运行方向做循环往返运动。并在每个站点停留指定时间。循环运行时操作前进和后退按钮无效。③小车在任何位置，按下本地停止按钮或监控画妞的

5、停止按钮可使小车暂停运行；按下启动按钮，小车继续按原先运行方向做循环往返运动。④小车暂停时，可以点动前进和点动后退。点动运行时操作启动按钮无效。⑤小车在A站时禁止后退，小车在D站时禁止前进。⑥监控画面的小车水平位置随实际小车位置变化。1.硬件组态。添加CPU314C-2PN/DP和TP700两个设备。单击CPU的PROFINET接口并使用拖放操作建立到触摸屏TP700的PROFINET接口的连接。建立CPU和HMI的通讯连接后，就实现了这两个设备的变量链接。CPU的IP地址设为192.168.2.2,设备名称取为plc_loTP700的IP地址设为192.16

6、8.2.5,设备名称取为hmi_l。为PLC添加电源模块PS3075A，PLC的数字量输入地址设为0—2(10.0—12.7),数字量输出地址设为0—1(Q0.0—Q1.7)。系统的结构和硬件组态见图1所示。2.监控画血设计。在画而中创建按钮、文本、I/O域和表示检测开关、指示灯、小车形状等图形对象，把这些除文本外的图形对象与PLC的变量关联起来，并组态它们的事件或动画功能，就能实现可视化监控。通过画面指示灯的颜色变化，指示小车的运行状态。循环期间小车到站幵始停车计时，画面中会显示倒计时时间。输入/输出域用于修改并显示停车时间、画面小车移动延时时间。把画面小车

7、的X轴坐标位置与PLC的变量Move_X关联，小车的动画类型设定水平移动。小车前进/后退时，PLC程序使该变量的值每隔一段时间加/减1，小车的水平位置也就随之变化，这样就能做到小车在屏幕上移动的动画效果。3.PLC程序编写。编写程序前建议创建变量，有利于程序的阅读和理解。创建0B100和OB1两个组织块。主程序OB1根据接收的指令信号，控制小车的运行方式。同时使画面屮的小牟水平位置随之变化，并进行修正。每个程序段加上标题名称有助于程序的阅读和修改。0B100初始化小车的停车时间和运行方向，画面小车的水平位置及其上下限值和移动延时值。控制系统的调试运行情况见图2

8、所示。四、结语实验现象表明，小车的控制