基于PLC及WinCC的冷加工生产线上钻孔动力头的加工过程

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：

目录

任务描述 (1)

控制任务和要求 (1)

方案分析 (2)

硬件配置及I/O接线图 (2)

（1）PLC外部接线图 (2)

（2）系统硬件配置 (2)

I/0地址分配 (4)

程序设计 (5)

（1）创建符号表 (5)

（2）定义OB1的属性表 (5)

（3）创建组织块OB1 (6)

STEP 7仿真调试及运行 (7)

（1）调试方案确定 (7)

（2）软件仿真调试 (7)

SIMATIC WINCC仿真 (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 (10)

参考文献 (11)

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。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

(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。

(3)动力头碰到限位开关SL2后，延时10s。

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(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

动力头加工过程控制装置是由两大部分组成：电动机起停和限位开关。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。

硬件配置及I/O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所示。用小开关模拟各输入信号，通过观察LED及蜂鸣器，检查程序的运行情况。

图2 PLC的输入/输出接线图

（2）系统硬件配置

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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及进一步发展的要求，设计选择西门子S7—300系列PLC为控制核心，CPU模块可选用CPU315—2，具体配置如图3所列。

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图3 PLC系统配置表

I/0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/O地址分配如图5所列。

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图5 I/O地址分配表

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。

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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。

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图9 控制装置的OB1程序

STEP 7仿真调试及运行

（1）调试方案确定

在使用“S7—PLCSIM 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。

①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；

②先断开I0.0,接通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。

③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。

④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。

⑤断开I0.1；

观察：a、观察Q0.4是否断开接通；

b、电磁阀YV3是否得停止闪烁。

（2）软件仿真调试

用组件“S7—PLCSIM 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。

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