基于西门子S7-200PLC炼胶油料配料系统的设计与实现
摘要
可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。它是在继电接触器控制和计算机控制基础上开发的工业自动控制装置,是计算机技术在工业控制领域的一种应用技术。进入二十世纪八十年代以来，随着社会的不断发展，科学技术的不断提高，微机技术和微电子技术的迅猛发展，人们已经对越来越多的事物不是进行手工操作，而是进行人工智能控制，极大推动了PLC在世界范围内的发展，其功能越来越强大，应用范围越来越广阔，已广泛应用在各种机械和生产过程的自动控制中 。
本文主要分析和选择了自动配料系统设计中用到的软硬件的型号，并且介绍组态王6.53软件的概述及特点。提出了总体的设计方案并且合理设计出其流程，并且通过对自动配料系统的流程图设计出一套较为合理的硬件接线以及设计出PLC的梯形图，然后在实验室运用西门子S7-200系类的CUP226实物进行监控，验证程序的合理性。
主要通过选用合适的组态软件为开发平台，分析加热的温度、液位的位置据的采集系统的功能需求和技术指标的基础之上按照预定的功能利用组态王6.53组态软件与西门子S7-200的实物联机实现设计程序，实现相应的功能，整体地完成系统软件的设计。
Projection Logic Controller, abbreviated as PLC, is a universal industrial automation control device based on microprocessors developed on the basis of relay sequence control. It is an industrial automatic control device developed on the basis of relay contactor control and computer control. It is an application technology of computer technology in the field of industrial control. Since the 1980s, with the continuous development of society, the continuous improvement of science and technology, and the rapid development of microcomputer technology and Microelectronics technology, more and more things have been controlled by artificial intelligence, not by hand. It has greatly promoted the development of PLC in the world. Its function has become more and more powerful and its application range has become more and more extensive. It has been widely used in the automatic control of various machinery and production processes.
This paper mainly analyzes and selects the hardware and software models used in the automatic ingredient system design, and introduces the overview and characteristics of the configuration king 6.53 software. The overall design scheme is put forward and its flow flow is reasonably designed, and a reasonable set of hardware wiring and PLC ladder map are designed through the flow chart of the automatic ingredient system. Then in the laboratory, we use the CUP226 physical monitoring of the Siemens S7-200 series to verify the rationality of the program.
Mainly through the selection of suitable configuration software for the development platform, Based on the analysis of the functional requirements and technical specifications of the acquisition system for the temperature and position of the heating, the design program of the configuration king 6.53 configuration software and the physical connection of the Siemens S7-200 is used according to the scheduled functions to achieve the corresponding functions. Complete the system software design.
1 绪论
1.1 课题背景
近年来随着科学技术的不断发展，工业IT技术趋于成熟，人们对工业上快速、精准的需求，对自动化的要求也不断增加，所以自动化软件在工业中逐渐趋于重要的地位。其给工业信息集中化、生产的自动化以及社会信息集中化带来了重要的意义， 也使得大量的控制与监控系统及设备在工农业领域的得到了广泛的应用。
自动化组态软件在各领域都有所应用，而其在工业上的应用更好的解决了传统工业控制以及手动控制上的不足和缺陷，是因为自动化人机界面更好地让用户任意组合出自己要控制的对象以及自动化控制的目的。这就是为什么我想到了这样一个题目，炼胶油料自动配料系统。
1.2 配料系统
配料系统广泛应用于化工、饲料、食品、塑料、建材、冶金等工农上，然后我们使用的自动配料技术更加智能化。它可以针对各种各样不同类型的物料（液体或固体）传输、比例配料、加热、搅拌以及成品装袋等全过程或半过程生产线。
配料系统一般由电动机和电磁阀组成，系统能同时控制多台电动机和电磁阀，各种物料（液体或固体）的液体都可以用这个进行计量，而且还能用来自动配料和流量控制。
在工农业生产领域中，物料配比的精准是一道非常重要的工序，它对其产品的质量有非常重要的意义。传统的配料不仅生产效率低下，其配料的精准性更是难以保证，而且人工操作又将人为的因素带到了配料系统的生产环节，因此使得配料的工艺在生产就很难得到实现，且阻碍了工艺精准的提高以及带来了产品的质量问题，所以高精度和高效率的生产配料系统对工农业的生产时尤为重要的。
1.3 配料系统的发展
20世纪50年代起，伴随着计算机、微电子技术以及通信技术的发展，自动配料系统从初步形成走向成熟。自动配料系统的发展至今，经历了四个阶段：人工手动控制阶段、机械电气控制阶段、单片机控制阶段、工控机控制阶段
1.3.1 人工手动控制阶段
最初，配料系统的各个设备之间都不能通过物理链接在一起，彼此之间很少通信甚至没有通信，基本是各自独立的。所以各个设备的控制都由操作人员手动进行操作，因此，一个人员只能控制与监测一台设备至两个设备，而且需要操作人员进行手动记录，这样使得人为因素对产品造成了很大的影响。此种配料系统不仅耗费人力，而且产品生产出来的质量也是良莠不齐，它一般用于配料不太精确的场合。
1.3.2机械电气控制阶段
电子技术的发展产生了大量的为配料系统服务的中小型设备以及仪器仪表等，但由于电子技术还未成熟，这些产品不仅电路非常复杂，抗干扰的能力比较差以及线路容易老化等问题，而且维修十分频繁和维修困难等问题，使得这些产品对地域上有所限制，所以，这些产品的使用范围受到了限制，只有小范围的地方可以使用。
1.3.3单片机控制阶段
随着大规模的集成电路的趋于成熟，单片机形成并不断走向成熟。由于单片机的抗干扰性强、电路简单、使用寿命长等优点使它逐渐取代了机械电气成为配料系统的核心控制，也大大的满足了市场的需求。因此，由于这种种优势中小企业在选择的时候会优先考虑这种单片机控制的配料系统。
1.3.4工控机控制阶段
微机的成熟将配料系统带入可工控机的时代，工控机优化集中优化了配料系统，使其结构更加简单、操作更加简单、人机界面更加友好。工控机只需操作人员要简单的设计和调试就能完成其复杂的控制。但由于控制与监测系统离生产现场较远，因此对其硬件条件稳定性的要求非常高，他必须要较完整的抗干扰方法才能使其系统正常运行。不然，当工控机出现问题时，整个系统也将崩溃，这样损失是巨大的。
1.4 本课题主要研究的内容和任务
实验室里有现成的组态软件和PLC等硬件资源。我们可以利用这些硬件资源完成对炼胶油料自动配料系统控制和监查设计开发，并且运用这些硬件对所设计的工程联机验证其正确性。
具体设计任务如下：
(1) 基于组态软件平台的自动配料系统的总体方案设计；
(2) 自动配料系统所需硬件选型以及硬件接线图的设计；
(3) 自动配料系统软件设计；
(4) 自动配料系统的部分开发与调试。
目 录
目 录 1
摘要 3
1 绪论 4
1.1 课题背景 4
1.2 配料系统 4
1.3 配料系统的发展 4
1.3.1 人工手动控制阶段 4
1.3.2机械电气控制阶段 5
1.3.3单片机控制阶段 5
1.3.4工控机控制阶段 5
1.4 本课题主要研究的内容和任务 5
1.5 论文的组织结构 5
2 相关技术软件 6
2.1 可编程控制器（PLC） 6
2.1.1 PLC的发展 6
2.1.2 PLC的特点 7
2.1.5 系统的其他设备 8
2.1.6 PLC的注意事由 8
2.2 组态软件 9
2.2.1组态软件的发展 9
2.2.2工业组态软件在国内外发展现状 9
2.2.3组态软件的特点 10
2.2.4组态软件的功能 10
3 自动配料控制系统硬软件的选型 11
3.1自动配料的工作原理及基本结构 11
3.2 电器元件的选型 12
3.2.1 电动机的选择 12
3.2.2低压断路器的选择 13
3.2.3 热继电器的选择 13
3.2.4接触器的选择 13
3.2.5 电磁阀的选择 14
3.2.6 液位传感器的选择 14
3.3 PLC的选型 15
4 自动配料系统总体设计方案 16
4.1 电气控制的电路设计 16
4.2 控制系统的I/O点及地址的分配 17
4.3 控制系统的硬件接线图 17
4.4系统流程图 17
4.5 系统程序的设计 18
4.6 PLC系统程序的模拟调试 19
5 系统程序的设计 21
5.1 系统程序流程图 21
5.2 控制系统子程序设计 21
5.2.1 昆仑通态触摸屏的概述 22
5.2.2组态系统的设计 23
结束语 31
参考文献 32
参考文献
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