基于PLC与WinCC的冷加工生产线上钻孔动力头的加工过程毕业论文

1、 . . . 1 / 13分布式控制课程设计分布式控制课程设计设 计 题 目： 冷加工生产线上钻孔动力头的加工过程 学 校：院 系：设 计 人 员：指 导 教 师： . . . 2 / 13目目 录录任务描述任务描述 1 1控制任务和要求控制任务和要求 1 1方案分析方案分析 2 2硬件配置与硬件配置与 I/OI/O 接线图接线图 2 2（1）PLC 外部接线图 2（2）系统硬件配置 2I/0I/0 地址分配地址分配 4 4程序设计程序设计 5 5（1）创建符号表 5（2）定义 OB1 的属性表 5（3）创建组织块 OB16STEPSTEP 7 7 仿真调试与运行仿真调试与运行 7 7（1）调

2、试方案确定 7（2）软件仿真调试 7SIMATICSIMATIC WINCCWINCC 仿真仿真 8 8（1）创建新的驱动程序 8（2）建立变量表 8（3）创建运行画面 8设计总结设计总结 1010参考文献参考文献 1111 . . . 1 / 13任务描述任务描述 在各种形式的工件加工过程中，以快进工进快退作为生产流动方式的工艺过程得到了广泛的应用。设计控制器的原则是： （1）可以根据实际工艺过程，设定具体的控制点。 （2）各具体要求的工艺过程能够很好的保持彼此间的关系。 （3）根据总体规模的大小要求，能够自由调整控制点个数。 为简单起见，将限位开关假设为一开关按钮，系统组成如图 1 所示。

3、在每动力头碰到限位开关时，相应的按钮被按下；同是将电磁阀表示为一闪烁文本，如果某一电磁阀得电并保持则，相应的文本保持闪烁状态。图 1 系统组成控制任务和要求控制任务和要求(1)动力头在原为（压下限位开关 SL0）时，按启动按钮，接通电磁阀 YV1，动力头快进。(2)动力头碰到限位开关 SL1 后，接通电磁阀 YV1 和 YV2，动力头由快进转为共进。 . . . 2 / 13(3)动力头碰到限位开关 SL2 后，延时 10s。(4)延时时间到，接通电磁阀 YV3，动力头快退。(5)动力头退回到原位后（碰到限位开关 SL0）停车。方案分析方案分析 动力头加工过程控制装置是由两大部分组成：电动机起

4、停和限位开关。电动机起停主要有关不同工位电动机的开关与工件所在位置的关系。能完成任务中的相应要求，避免不工作的工位电机也保持转动。限位开关主要用于判断工件所处的工位。两个主要块在编写程序的过程中需注意以下几点：a、各工位要有准确的顺序，不能存在逻辑上的混乱。b、当退回是，一定要确保进位电磁阀保持断开，形成互锁，以免破坏系统。c、尽可能的简短 PLC 的扫描周期，以便提高系统的运算速度。d、减少暂时不产生作用却仍处接通状态的继电器的数量，以此减少能耗，使程序更加合理。硬件配置与硬件配置与 I/OI/O 接线图接线图（1）PLC 外部接线图根据控制要求、控制台设计描述，PLC 外部接线图如图 2

5、所示。用小开关模拟各输入信号，通过观察 LED 与蜂鸣器，检查程序的运行情况。图 2 PLC 的输入/输出接线图 . . . 3 / 13（2）系统硬件配置 本系统对 PLC 的 I/O 总要求为：6 个开关量输入点，5 个开关量输出点。综合考虑各方面因素与进一步发展的要求，设计选择西门子 S7300 系列 PLC 为控制核心，CPU 模块可选用 CPU3152，具体配置如图 3 所列。 . . . 4 / 13图 3 PLC 系统配置表图 4 系统硬件配置状况I/0I/0 地址分配地址分配 开关量输入/输出模块的位置，决定了接入系统中模块 I/O 端子的物理地址，以便于程序设计。本系统的 I

6、/O 地址分配如图 5 所列。 . . . 5 / 13图 5 I/O 地址分配表程序设计程序设计 应用程序是 PLC 控制系统设计的关键环节之一。对于一个较复杂的控制系统，在具体设计应用程序之前，一般先要选择合理的程序结构。合理的程序结构，不但能使编程工作简化，程序执行效率高、可读性强、可维护性好，而且还能起到事半功倍的效果。线性化程序结构式小型、简单控制系统最常使用的结构，其特点是整个控制程序都放在组织块 OB1 中。图 6 程序设计流程图 图 7 指示灯和音响运行图（1）创建符号表用 STEP7 符号表定义控制装置的全局变量，已在图 5 中定义。（2）定义 OB1 的属性表控制装置的主程

7、序放在组织块 OB1 中，它包括所有运行逻辑关系。图 8 是组织块的属性表。 . . . 6 / 13图 8 OB1 的属性表（3）创建组织块 OB1 控制装置系统的主程序循环块 OB1 中的梯形图程序如图 9 所示。 . . . 7 / 13图 9 控制装置的 OB1 程序STEPSTEP 7 7 仿真调试与运行仿真调试与运行（1）调试方案确定在使用“S7PLCSIM Simulating Modules”STEP7 组件正式运行之前，先定义各种运行状态，以便查找程序可能产生的错误。先接通 I0.0观察：a、Q0.0 是否接通； b、电磁阀 YV1 是否接通并保持闪烁；先断开 I0.0,接通

8、 I0.1，同时接通 I0.2；观察：a、Q0.0、Q0.1 触点是否保持接通； b、电磁阀 YV1、YV2 触点是否接通并保持闪烁； c、其他中间继电器是否处于关闭状态。保持接通 I0.1，断开 I0.2，再接通 I0.3；观察：a、中间继电器 Q0.2、Q0.3 是否置位为 1； b、电磁阀 YV1、YV2 触点是否断开并停止闪烁； c、计下 T1 的计时状态，看是否达到要求。在 T1 达到计时结束时，I0.1 是一直保持接通的；观察：a、电磁阀 YV3 是否得电保持闪烁； b、中间继电器 Q0.2、Q0.3 是否复位。断开 I0.1；观察：a、观察 Q0.4 是否断开接通； b、电磁阀

9、YV3 是否得停止闪烁。（2）软件仿真调试用组件“S7PLCSIM Simulating Modules”对所编写的程序仿真调试。按照确定的调试方案，结果如下图所示。 . . . 8 / 13图 10 系统开始按下 SB 开始按钮状态图图 11 动力头碰到限位开关 SL1 状态图图 12 动力头碰到限位开关 SL2 后，T1 计时状态图图 13 T1 计时完毕状态图图 14 动力头碰到限位开关 SL0 状态图SIMATICSIMATIC WinCCWinCC 仿真仿真 WinCC 是 SIMATIC PCS 7 过程控制系统与其他西门子公司的控制系统中的人机界面组件。WinCC 为垂直市场的解

10、决方案提供了丰富的选件和附加件。众多的选件将使工厂认证更为容易，而这种认证更是对工业领域的各种要求做出了非常有说服力的全面相应。 为了集成到任何公司的任何自动化解决方案中，WinCC 提供了所有最重要的通信通道，用于连接到 SIMATIC S5/S7/505 控制器的通信，以与如 ProfibusDP/FMS、DDE 等非专用通道；亦能以选件的形式获得其他通信通道。由于所有的控制器制造商都为其硬件提供了相应的OPC 服务器，因而事实上可以不受限制地将各种硬件连接到 WinCC。（1）创建新的驱动程序 如图 15 所示，在 WinCC 中创建新的驱动连接，并在 MPI 中改变与 STEP7 中一

11、样的机架号与插槽号，使 WinCC 与 STEP7 建立连接。（2）建立变量表在新建立的“cong”中建立如图 16 所示的变量名称，与相应的变量类型和参数。并且该些变量必须与绘图编辑器产生连接，也要与 STEP7 中编写的变量一一对应。（3）创建运行画面 使用 WinCC 软件创建运行画面，如图 17 所示。创建的运行画面既是现实的仿真画面， . . . 9 / 13与现实情况相类似。并在画面中的按钮分别与（2）中建立的变量建立连接，以产生运行效果。最后将该画面“保存”后设为“启动画面” 。图 15 创建新的驱动程序图 16 建立新的 WinCC 变量 . . . 10 / 13图 17 创

12、建仿真运行画面设计总结设计总结经过几个星期的奋斗，终于要完成设计了，也终于可以松了一口气，俗话说：“万事开头难。 ”这话一点也不假，回想当初拿到这个题的时个，本以为是挺容易的，可真准备开始做了，却发现不知怎下手，尤其是当老师给我们讲组态方面的知识时，以为很简单，却发现即使花了两周时间也没有头绪，最后采用了先采集资料、进行实际考察后设计的方法。查找资料也是一件繁琐的事情，虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是一件容易的事，需要耐心查找。设计基本完成后我们遍进入了调试阶段，不过调试的时候却发现结果和想的有所不同，通过监控和修改才得出了需要的设计。这次的设计让我们增长了实践技能，还增加了有关

13、交通知识，这些对于我们真是受益匪浅。最后，我们觉得，不见风雨，怎么能见彩虹呢？我把体会用十个字概括：天下无难事，只怕有心人。通过这次设计实践，我加强了 PLC 的基本编程方法认识，对 PLC 的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没做实践设计以前，我们对知道的都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序用到 PLC 中时，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求结果不相符合。通过解决一个个在调试中出现的问题，我们对 PLC 的理解得到了加强，看到了实践与理论的差距。一次又一次的学习，探索又 ，我们慢慢地在体会，研究和感悟，终于开始领会到将近成功的那一份喜悦，从撰写开 报告，查找资料，程序设计，到整理每一个次的调试，我们学会了细心和耐心，也品尝到了酸、甜、苦、辣，无数的成功与失败更加肯定了我们 的研究成果。兴趣是自发形成的，而默契是慢慢培养出来的。当前的社会，科技迅速发展，知识更新速度大大加快，只有我们共同去探索，用自己的双手去征服每一片天空，用我们新的力量去打造一片创新的领域。 . .