基于plc的电子皮带秤设计.doc

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1、毕 业 设 计 论 文题目：基于PLC的电子皮带称设计系 别： 电气与电子工程系专 业： 电气自动化技术姓 名： 钱丽瑞学 号： 122308107指导教师： 杨帆河南城建学院2011年 0 5 月 16 日目 录摘 要Abstract引 言1第一章 总体设计方案21.1系统的设计原理及控制流程21.2系统的基本功能介绍31.3系统的结构和工作过程4第二章 系统的软硬件选择及基本控制102.1 PLC的结构和工作原理102.2 系统的硬件设计142.2.1 S7-300的CPU模块(简称为CPU)142.2.2 S7-300的组成和功能15 2.2.3 变频器选型及其功能设定.162.3 系统

2、的软件功能及控制172.3.1 STEP 7的组成172.3.2 工程创建基本任务和步骤18第三章 系统各环节功能设计及检测243.1 PLC主循环程序OB1和初始化程序OB100243.2 中断程序OB35283.3 控制输出功能模块FC1和FC101313.4 PID运算FB1和FB101323.5报警功能FC3和FB3353.6累计功能FC4和FB4373.7数据检测FB2和FB102383.8测皮重FB5和FB1O5393.9标定秤FB6423.10 运行初始化FC10423.11仿真模块FB10和FB11045第四章 对系统的模拟仿真及调试484.1模拟仿真组态软件PLCSIM484

3、.1.1 S7-PLCSIM的功能及介绍484.1.2 S7-PLCSIM的主要组成部分.48 4.1.3 配置过程484.2 模拟组态步骤50结论51谢辞52参考文献53摘 要随着计算机、网络、数据库等相关技术的不断发展和完善，自动化系统得到极大的完善。本说明书根据配料生产的特点和要求，介绍了皮带秤S7-300 PLC自动配料控制系统的设计方案及仿真、使用方法。 系统完成了配料系统的设计要求，并对控制系统的主要控制功能以及结构作了详细的介绍。而且着重说明了STEP7软件选用、安装、梯形图程序设计及整体系统的调试等情况。PLC的应用极大地提高了产品的质量和生产效率，在整个配料行业具有广阔的应用

4、前景。配料系统在诸多行业的工业生产过程中占有极其重要的地位，配料工序的合理性、稳定性、准确性以及快速性直接影响到以后各生产环节的顺利进行。 PLC的优点是外部接线简单,内部程序可变,在不改变接线的情况下,可以重新设计程,施工周期短,内部软继电器是寄存器,没有触点,故障率低,寿命长,抗干扰能力强,执行时间短,应用指令多,可实现复杂的控制功能等等.传统继电器的不足之处是有触点系统,故障率高,平均修复时间长,寿命短,功耗大,改变系统功能,将要重新接线,工作量大,容易出错,执行时间长等等。这就是采用PLC来进行控制的原因。同时，对PLC的结构、工作原理和分类都做了介绍。关键字 皮带秤；s7-300；p

5、lc；配料AbstractWith the computers, networks, databases and other related technologies continue to develop and improve, the automation system consummate great. In this thesis, the ingredients produced in accordance with the characteristics and requirements, introduced the belt weigher S7-300 PLC automa

6、tic control system design and simulation.The thesis completed the system design requirements for ingredients, and control systems, as well as the main control structure in detail. And highlighted the STEP7 software selection, installation, ladder programming and debugging the whole system and so on.

7、 Application of PLC significantly improved product quality and production efficiency,Ingredients in the whole industry has broad application prospects. Batching system in many sectors of industrial production process of an extremely important position, the rationality of process ingredients, stabili

8、ty, accuracy and speed after a direct impact on the smooth progress of production.The advantages of PLC are simple external wiring, internal process variable, do not change the wiring in the circumstances, be included in the design process, a short work cycle, the internal relay is soft register, th

9、ere is no contact, low failure rate, long life, anti-jamming ability, short execution time, application instructions and more can be achieved and so the complexity of control functions. traditional relay inadequacies have contact systems, the high failure rate, average repair time, a shorter life-sp

10、an, power consumption, and change system will be re-wiring, heavy workload, prone to error, execution time and so on. This is the use of PLC for control reasons. At the same time,Of the PLC structure, working principle and classification are introduced.Keywords belt weigher ;s7-300 ;plc;ingredients引

11、言现今以应用工业计算机、PLC的自动配料技术已广泛应用于耐火、玻璃、水泥、医疗、建材、饲料、炼钢、筑路及包装生产等各种行业中。以前在这类控制中大多是以继电器，接触器等电器设备来完成每一步的顺序控制，自动化程度低，而且许多地方都需要人来手动完成，不仅工作效率低控制精度也难以提高。特别是随着现代化生产的不断进步，更是对应用于过程生产中的各种自动化控制系统提出了更高的要求。配料工序是企业生产工艺过程中的一道非常重要的工序，配料工序质量对整个产品的质量举足轻重，落后的配料系统不仅效率低而且配料不准，手工操作又将人为因素引入配料环节，使工艺配方难以在生产中实现，严重影响产品质量的稳定及进一步提高，因此实

12、现高精度自动配料对工业企业生产有极为重要的意义。另外对于一些现有的中小企业，特别是一些中小型的冶金企业由于建设之初的自动化水平低或者设备已经老化陈旧，造成对资源的浪费，环境的污染，同时也加大了工人的劳动强度。因此对一些落后的中小企业的自动化改造也是急需解决的问题。皮带秤是对放置在皮带上并随皮带连续通过的松散物料进行自动称量的衡器。主要有机械式(常见的为滚轮皮带秤)和电子式两大类。配料系统一般由多台皮带机组成，系统可以同时控制多台皮带机，进行各种散装物料的连续称量、自动配料和流量控制。而本设计中的系统控制软件采用PLC正是符合现代化的要求，它具有相当高的可靠性和稳定性。但是，PLC的体系结构是封

13、闭的，各PLC厂家的硬件体系互不兼容， 编程语言及指令系统也各异，当用户选择了一种PLC产品后，必须选择与其相应的控制规程，并且学习特定的编程语言。第一章 总体设计方案1.1系统的工作原理和流程图皮带秤经历了纯机械式皮带秤、传感器电子仪表皮带秤发展到今天的传感器微机式皮带秤和微机智能化皮带秤，日新月异的电子计算机技术在皮带称中的应用，极大地提高了皮带秤的计量精度，改善了它的稳定性，简化了操作程序，易于维护，使其广泛应用于各种行业。皮带秤具有动态测量和自动在线测量等有点，被广泛应用于产品的定量包装和工业配料等工业现场，不仅起到减员增效、节支创收和减少误差的作用，而且加强了企业的管理，缩短作业时间

14、，改善了操作条件，提高劳动生产率，降低劳动强度，从而大大提高了生产的自动化程度，备广泛应用于煤炭、石油、化工、电力、轻工、冶金、矿山、交通运输、港口、建筑、机械制造和国防等各个领域。皮带称正以其独特的优势，作为一种新型高新技术产业受到全世界的普遍关注，具有十分广阔的发展前景。通过产臂上皮带装置及料的重量测定流量，由电磁振动给料机控制给料量，连续计量秤。优点连续计量，缺点动态计量影响精度。称重给料机将经过皮带上的物料，通过称重秤架下的称重传感器进行检测重量，以确定皮带上的物料重量；重量信号送入皮带给料机控制器，产生并显示累计量/瞬时量。给料控制器将该量与设定量进行比较,由控制器输出信号控制变频器

15、，实现定量给料的要求。可由上位PC机设定各种相关参数，并与PLC实现系统的自动控制。它可以采用两种运行方式：自动方式和半自动/手动方式。 开始初始化预置配比料斗送料料斗有料？启动生产线皮带机运行实时计量流量累计流量偏差添加辅料PID调节结束变频器NY图1-1 系统控制流程图1.2系统的基本功能基本功能介绍监控功能：对皮带称配料过程的瞬时流量、日累计、月累计、年累计等参数进行检测和监视； 画面显示：通过计算机显示器可显示配料过程中有关控制参数的运行状况，以及显示实时配料曲线和表格；通讯功能：工控机与PLC和仪表之间进行可进行双向数据及信息交换；数据处理：配料系统可自动对采集的信号进行运算处理，并

16、输出到相应的控制量；控制功能：根据操作前相应的设定值，自动控制设备的正常运行，包括PID调节；报警功能：上位机以画面方式和声光信号方式对各种参数超限或设备状态异常进行报警。1.3系统的结构和工作过程自动配料系统中，设置上位机进行配料、料流计量控制，建立配料模型，统计打印，下位机采用PLC进行皮带顺序控制、电磁振动给料机变频控制。皮带输送机用变频器驱动控制，确保系统配料误差0.5 %。配料系统由8条皮带秤配料线组成，8台皮带秤分别编号为1#, 2#, 3#、4#、5#、6#、7#、8#，每台秤上分别输送不同的料。系统中每台秤均由可编程控制器(PLC)和上位机(主机)实现两级控制。整个配料混合系统

17、由料仓、混合机、称重模块、电磁振动给料机、放料闸门等装置及控制系统构成。控制系统采用PLC控制、上位机管理的方式设计。(1)工业现场工业现场包括驱动皮带的电动机，皮带秤秤体，称重传感器、控制电振给料机的变频器，料斗料位传感器，各种电磁阀，西门子可编程控制器及其扩展模块等。PLC采集电机、电磁阀、变频器等有关的控制对象的信息，经过对输入信息的处理，反馈控制监控对象，将信息送入上一级监控机(上位机)。另一方面接受监控机(上位机)的控制指令，通过对输入和操作指令的分析、判断，进行综合处理，输出控制信号，控制变频系统的工作，完成监控机对监控对象的实际控制。本系统中，实行一台变频器对一台电振给料机控制。

18、用PLC输出的数字量信号作为变频器的控制端输入信号，通过接受PLC的信号控制电机转速大小，并且向PLC反馈自身工作状态信号;当发生故障时，向PLC及上位机发出报警信号。变频器对电振给料机的控制具有完善的自我保护和电机保护功能。为了保证系统的可靠性，应采用较高性能的PLC，选择合适的工业现场应用的数据采集模块，选用合适的变频器。(2)控制室由一台控制计算机(PC)以及打印机、组态软件等组成。上位PC接受PLC采集的信息，对监控对象进行故障报警以及参数显示，向下属PLC发送控制信息。在本系统中，它具有生产工艺流程图显示、电机启动停止控制、变频器工作状态显示、事故报警显示、变频器运行参数设置和显示等

19、功能。MMMMMMMM电机电机电机电机电机电机电机电机料斗+料斗+料斗+料斗+料斗+料斗+料斗+料斗+变频器变频器变频器变频器变频器变频器变频器变频器PLC图1-2 系统结构示意图自动配料系统加电后，皮带驱动电机开始旋转，微处理机根据当前操作控制电机转速。料斗中的物料落在落料区，经皮带运送到达称重区，由电子皮带秤对皮带上的物料进行称重。称重传感器根据所受力的大小输出一个电压信号，经变送器放大，输出一个正比于物料重量的计量电平信号。该信号送至上位机的接口，经采样后并转换成一个流量信号，在上位机上显示当前流量值。同时将此流量信号送至PLC接口，与上位机设定的各种配料给定值进行比较，然后进行调节运算

20、，其控制量送至变频器，以此来改变变频器的输出值，从而改变驱动电动机的转速。调整给定量，使之与设定值相等，完成自动配料过程。料斗变送器重量信号上位机可编程控制器PLC纠偏位置指令皮带速度信号皮带位置信号变送器变频器调偏电动机落料区称重区称重传感器速度传感器电子称皮带位置检测机构皮带 驱动电动机图1-3系统工艺流程 流量就是一定时间内皮带上走过的物料量。电子皮带秤称量的是瞬时流量，上位机给出的是设定流量，二者在实时计量中有所偏差。在流量实际控制中采用工业控制中应用最为广泛的PID调节，根据流量偏差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制，控制量输入和输出（误差）之间的关系在时域中可用公式表示如下

21、： 公式中e（t）表示误差、控制器输入，u（t）是控制器的输出，kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数。图1-4为系统流量PID闭环调节结构图。在生产过程进行自动调节时，以主料成分的流量计量为依据，根据生产工艺要求通过上位机设定出总流量及主、辅料配比参数，按配方比例掺杂其余辅料。流量计量控制是计量偏差与变频调速的结合，具有结构简单、稳定性好、工作可靠和调整方便等优点。 PLCPID调节变频调速器电子皮带秤Qp+实际流量设定流量 图1-4 流量PID闭环调节 当系统开始工作时，启动配料生产线。首先系统程序进行初始化，通过上位机或触摸屏设置配料配比，检查料斗有无物料。若无物料，向料

22、斗送料，启动配料生产线，由电子皮带秤进行称重并实时计量，CPU计算得实时流量及累计流量。若设定流量与实际流量有偏差，调节器根据系统控制要求比较设定值与实际流量的偏差，经PID调节改变输出信号以控制变频器对输送电机的速度调节，从而实现恒流量控制。根据配比各辅料同时混合计量，并按配方工艺要求添加。系统中主、辅料秤由可编程控制器（PLC）和上位机实现两级控制。现以1#4#四台电子皮带秤的PLC控制分析为例，每一电子皮带秤有一台皮带驱动电机，两个料位传感器，一个速度传感器，一个称重传感器，一台变频器，它们构成了被控对象。电动机的启、停由开关量控制，PLC数字量输出信号作为变频器的控制端输入信号，经变频

23、器调制输出高频脉冲给皮带驱动电机。料位传感器检测料斗有无物料，速度传感器测量电机的转速。系统需8个数字量输入信号，25个开关量输入信号和24个开关量输出信号，I/O点总数量为57。I/O点数量和类型如表1所示。 表1： PLC I/O口数量和类型 I/O类型数字量输入点数开关量输入点数开关量输出点数 信号类型 流量信号4按钮3电磁阀4速度信号4料位传感器8信号灯8变频器故障4接触器9变频器运行4变频器调速信号3自动、手动切换开关SA2跑偏监测电位器RP24小计3324总计33/24公司的SIMATIC S7-/300，属于模块化小型PLC系统，各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统

24、。 根据系统被控对象的I/O点数以及工艺要求、扫描速度、自诊断功能等方面的考虑，选用SIEMENS公司S7-300系列PLC的CPU 315-2DP 。CPU 315-2DP是唯一带现场总线（PROFIBUS）SINEC L2-DP接口的CPU模板，具有48KB的RAM，80KB的装载存储器，可用存储卡扩充装载存储容量最大到512KB，最大可扩展1024点数字量或128个模拟量。根据统计出的I/O点数选择一个直流32点和一个16点的SM321数字量输入模块和一个32点SM322继电器输出模块。 PLC控制系统软件设计 STEP 7是西门子的S7-300系列PLC所用的编程语言，它是一种可运行于

25、通用微机中，在WINDOWS环境下进行编程的语言。通过STEP 7编程软件，不仅可以非常方便地使用梯形图和语句表等形式进行离线编程，并通过转接电缆可直接送入PLC的内存中执行，而且在调试运行时，还可在线监视程序中各个输入输出或状态点的通断情况，甚至进行在线修改程序中变量的值，给调试工作也带来极大的方便。 STEP 7将用户程序分成不同的类型块。程序块分为两大类：系统块和用户块。用户块包括：OB=组织块，FB=功能块，FC=功能，DB=数据块。主程序可以放入“组织块”（OB）中，而子程序可以放入“功能块”（FB或FC）中？在本系统中，PLC的主要任务是接受外部开关信号（按钮、继电器触点）和传感器

26、产生的数字信号的输入，判断当前的系统状态以及输出信号去控制接触器、继电器、电磁阀等器件，以完成相应的控制任务。除此之外，另一个重要的任务就是接受工控机（上位机）的控制命令，以进行自动配料控制。 自动配料程序共有OB 1及FC1至FC6等7个“块”。OB1是主程序，通过6个“CALL”调用语句，依次调用FC1至FC6等功能模块，达到组织整个程序的目的。程序中6个功能块的任务分配如下所示： FC l 负责系统开始运行以及运行方式的设定; FC2 负责对系统的停止; FC3 负责计量泵和计量泵配比控制; FC4 负责故障、事故处理控制; FC5 负责对变频器的控制; FC6 负责指示灯的显示控制。第

27、二章 相关内容简介2.1 PLC的结构和工作原理2.1.1 PLC的结构PLC的实质是可编程控制器的简称，是以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置。所以plc的基本结构与普通计算机有很多相似之处，但是为了方便工业现场安装，便于扩展，方便接线，其结构与普通计算机又有区别。PLC的结构如下图所示。编程器中央处理单元CPU输入点输出点系统程序存储器用户程序存储器图2-1 PLC的结构1.中央处理单元(CPU)CPU是PLC的神经中枢，是系统的运算、控制中心。它按照系统程序所赋予的功能，完成以下任务：1）接收并储存用户程序和数据；2）用扫描的方

28、式接收现场输入设备的状态和数据;3) 诊断电源、PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误；4）完成用户程序中规定的逻辑运算和算术运算任务；5）更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容，实现输出控制、指标打印或数据通信等功能。2.存储器存储器是PLC存放系统程序、用户程序和运行数据的单元。它包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。3.电源PLC一般使用220V的交流电源或24V的直流电源。开关式稳压电源模块为PLC内部的各模块提供5V、12V、24V等不同电压等级的直流电源。4.输入输出元件(I/O模块)I/O模块是CPU与现场I/O装置或其它外部设备之间的桥梁。PLC提供了具有各

29、种操作电平与输出驱动能力的I/O模块和各种用途的功能模块供用户选用。5.编程器编程器适用于用户程序的编制、编辑、调试检查和监视，还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它通过通讯端口与CPU联系，完成人机对话连接。6.外部设备一般PLC都配有盒式录音机、打印机、EPA写入器、高分辨率屏幕彩色图形监控系统等外部设备。2.1.2 PLC的工作原理PLC采用了一种不同于一般计算机的运行方式，即扫描方式。1.工作过程 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段，如下图所示。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CP

30、U以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。第n个扫描周期用户执行程序输出刷新输入采样第（n-1）个扫描周期第（n+1）个扫描周期输入采样输出刷新图2-2 PLC的工作过程1)输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。2)用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地

31、扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反，排在下面的梯形图，

32、其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。3)输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时才是PLC的真正输出。2.扫描周期PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，如下图所示。一个周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间之和。上电RUN自诊断通讯输入采样用户程序执行输出刷新故障图2-3 PLC的扫描周期2.1.3 PLC的分类1.小型PLC小型PLC的I/O点数一般在128点以下，具有体积小、结构紧凑，整个硬件融为

33、一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O以及其它各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令。2.中型PLC中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在2561024点之间。I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。2.2系统的硬件设计2.2.1 S7-300的CPU模块(简称为CPU)S7-300的CPU模块(简称为CPU)都有一个编程用的RS-485接口

34、，有的有PROFIBUS-DP接口或PTP串行通信接口，可以建立一个MPI(多点接口)网络或DP网络。图2-7 S7-300的CPU模块图中：1. 电源模块 2.后备电池 3.24VDC连接器 4.模式开关 5.状态和故障指示灯 6. 存储器卡（CPU313以上）7.MPI多点接口 8.前连接器 9.前盖功能最强的CPU的RAM为512KB，最大8192个存储器位，512个定时器和512个计数器，数字量最大65536，模拟量通道最大为4096。有350多条指令。计数器的计数范围为1-999，定时器的定时范围为l0ms-9990s。图2-8 S7-300的安装 S7-300是模块化小型PLC系统

35、，能满足中等性能要求的应用。其模块化结构设计使得各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展，能满足中等性能要求。2.2.2 S7-300的组成和功能1.S7-300的组成S7-300主要组成部分有:导轨、中央处理单元模板（CPU）、接口模板(IM)、信号模板(SM)、功能模板(FM)等。S7300组成如图2.9所示。图2-9 S7-300组成负载电源模块(PS):用于将SIMATIC S7-300连接到120/230 V交流电源，或24/48/60/110 V直流电源。 中央处理单元(CFU)不同的CPU有不同的性能，有的CPU上集成有输入/输出点，有的CPU上集成有PROFIBUSDP通讯接

36、口等。 信号模块(SM):用于数字量和模拟量输入/输出。通讯处理器(CP):用于连接网络和点对点连接功能模块(FM):用于高速计数，定位操作(开环或闭环定位)和闭环控制。接口模块(IM):用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。S7-300 通过分布式的主机架(CR)和3个扩展机架(ER)，可以操作多达32个模块。运行时无需风扇。2.S7-300 的功能SIMATIC S7-300的大量功能支持和帮助用户进行编程、启动和维护。高速的指令处理:0.6-0.1s的指令处理时间在中等到较低的性能要求范围内开辟了全新的应用领域。浮点数运算:用此功能可以有效地实现更为复杂的算术运算方便用户

37、的参数赋值:一个带标准用户接口的软件工具给所有模块进行参数赋值，这样就节省了入门和培训的费用。人机界面(HMI):方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内。因此人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC 人机界面(HMI)从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送。诊断功能:CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件(例如:超时，模块更换，等等)。口令保护:多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改。操作方式选择开关:操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出

38、，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式。这样就防止非法删除或改写用户程序。 2.2.3 变频器选型及其功能设定 三菱公司提供了FR-A540系列变频器与该公司的标准电机相匹配时的技术参数。采用三菱的标准电机，1#皮带机额定功率2.2KW，24#皮带机额定功率为0.4KW，额定电压380V，额定电流5A，转速1420r/ min，调速范围1201200r/min。三菱FR-A540变频器自带有PID调节功能，根据自动配料系统生产工艺要求进行PID控制，需要检测设定的部分参数设定如下： Pr.1=50 Hz， Pr.2= 5 Hz，本系统Pr.18=120 Hz不变。 Pr.19=9999，与电源电压

39、相同 Pr.7=2s，加速时间（7.5K以下出厂设定值5s，03600s/0360s） Pr.8=2s，减速时间（7.5K以下出厂设定值5s，03600s/0360s） Pr.9 由电机额定值决定 Pr.14=0，适用恒转矩负载 Pr.79=3，外部/PU组合操作模式 Pr.183=8，实现RT开关=REX开关 Pr.128、Pr.129、Pr.130、Pr.131、Pr.132 、Pr.133、Pr.134根据现场PID调节具体要求来设定。 2.3系统的软件功能及控制2.3.1 STEP 7的组成PLC控制软件使用西门子STEP7软件开发，STEP7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器的组态

40、和编程的标准软件包。STEP7中集成的SIMATIC 编程语言和语言表达式符合EN61131-3或IEC 1131-3标准。标准软件包运行再操作系统Windows下并与Windows的图形对象和面向对象的操作原则相匹配。标准软件包的功能: 标准软件支持自动任务创建过程的各个阶段 。基于此，本设计选用STEP 7 V5.4进行程序开发。使用STEP 7 软件可对S7300进行编程。而且，能简单方便的将S7300全部功能加以利用。STEP 7包含了自动化项目中从项目的启动、实施到测试以及服务，每一阶段所需的全部功能。STEP 7是用于SIMATIC PLC组态和编程的基本软件包。它包括功能强大、适

41、用于各种自动化项目任务的工具。使用STEP 7 可完成一些比较大或比较复杂的应用。STEP 7 包括以下组件：1 SIMATIC管理器，用于集中管理所有工具以及自动化项目数据2 程序编辑器，用于以LAD、FBD和STL语言生成用户程序3 符号编辑器，用于管理全局变量4 硬件组态，用于组态和参数化硬件5 硬件诊断，用于诊断自动化系统的状态6 NetPro，用于组态MPI和PROFIBUS等网络连接2.3.2 工程创建基本任务和步骤我们先来了解一下STEP7 V5.1工程创建的基本任务和基本步骤：（1）基本任务当用 STEP 7 创建一个自动化解方案时，有一系列的基本任务。下图所示为大多数项目需要

42、执行的任务，并把这些任务分配到基本程序中。它会对我们整个工程的设计起一个基本的指导作用。硬件诊断组态硬件连接连网各个站组态模版设计控制器组态组态硬件和连接生成参考数据定义符号启动STEP7并创建一个项生成用户程序在程序中调用块定义局域符号下载程序测试程序并调试打印或其它图2-4创建一个自动化项目的基本步骤西门子开发的STEP 7是西门子的S7-300系列PLC所用的编程语言，它是一种可运行于通用微机中，在WINDOWS环境下进行编程的语言。将它通过计算机的串行口即可进行相互间的通信。通过STEP 7编程软件，不仅可以非常方便地使用梯形图和语句表等形式进行离线编程，经过编译后通过转接电缆直接送入

43、PLC的内存中执行，而且在调试运行时，还可以在线监视程序中各个输入输出或状态点的通断状况，甚至进行在线修改程序中变量的值，给调试工作也带来极大的方便。下面对基本任务做一下简要说明。可选步骤如上图所示，有两个可选步骤：1.先组态硬件然后编程块。2.也可以先编程块而不组态硬件。这种方法建议用于维修和维护工作，例如，集成编程的块到一个已有的项目中。各个步骤的简要说明1.安装及授权第一次使用STEP 7时，要进行安装并将授权从磁盘传至硬盘。2.设计你的控制器在使用STEP 7之前，设计你的自动化解决方案。将过程分割为单个的任务以生成一个组态图表。3.设计程序结构使用STEP 7中可用的块将你的控制器设

44、计草案中所描述的任务转化为程序结构。4.启动STEP 7从Windows用户界面启动STEP 7。5.创建一个项目结构项目就像一个文件夹，所有数据都以分层的结构存于其中，任何时候你都可以使用。在创建了一个项目之后，所有其它任务都在这个项目下执行。6.组态一个站组态一个站就是指定你要使用的可编程控制器；例如，SIMATIC 300、SIMATIC 400、SIMATIC S5。7.组态硬件组态硬件就是在组态表中指定你的自动化解决方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板。模板的特性也可以用参数进行赋值。8.组态网络和通讯连接通讯的基础是预先组态网络。为此，要创建一个你的自动化

45、网络所需要的子网，设置网络特性，设置网络的连接特性以及任何连网的站所需要的通讯连接。9.定义符号可以在符号表中定义局域或共享符号，在你的用户程序中用这些更具描述性的符号名替代绝对地址。10.创建程序用一种可供使用的编程语言创建一个与模板相连接或与模板无关的程序并以块、源文件或图表的形式存储。本设计中的块、源文件等如下图所示。 图2-511.只适于S7：生成并评估参考数据利用这些参考数据可以使用户程序的调试和修改更容易。见附录12.组态报文你可以生成与块相关的报文，比如包括它们文本和属性。使用传送程序，可以将生成的报文组态数据送至操作员接口系统数据库（例如SIMATIC WinCC。SIMATIC ProTool）。13.组态操作员控制和监视变量在STEP 7中可以生成操作员控制和监视变量并赋予它们所需的属性。使用传送程序，可以将生成的操作员控制和监视变量传至操作员接口系统WinCC的