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PLC与组态软件在配料控制系统
作品编号：DZDQ1012&&&&&&&开发环境：&&&&&&&WORD全文：58页&&&&&&&论文字数：28000字 【重要提示】该PLC与组态软件在配料控制系统包含[开题报告,论文]，您现在可以选择免费获取或直接购买该作品！免费获取请，有疑问请联系客服QQ：8770887
[TAGS:PLC,组态软件,配料控制 指数:]
本系统以一个自动配料控制系统为被控对象，研究基于PLC的控制方式的过程控制系统的结构，以及各种常规控制方法，包括：被控对象特性研究、单回路控制、串级控制、前馈-反馈控制、滞后控制、工控组态软件的使用等。&本课题设计是用西门子可编程序控制器和WINCC组态软件在配料控制系统中的应用和研究，该项目采用的是德国Siemens公司的S7-300系列PLC,运用与之相配的STEP7编程软件,通过STL和LAD两种编程语言编制了下位机的控制程序,从而使配料系统可以按要求自动完成配料、称量、装料全过程,并自动实现称量补偿.采用了同是Siemens公司的WINCC组态软件对上位机监控软件组态,实现现场数据实时记录和监控,设计了实时称重.记录查询、报警、实时模拟等具有Windows风格的动态操作画面.PLC和设置的工控机组通过PROFIBUS现场总线组成一个混合型的工业控制系统,发挥上级工业PC和下级PLC各自的优势.通过PLC和组态软件使配料系统大幅度提高其稳定性、可靠性及配料精度，满足该控制中的各种需要。本课题通过对高炉炼铁配料为目标对配料系统进行总体设计，以实现设计的完整性。通过本课题的设计使钢铁配料系统能具有更好的稳定性，提高钢铁生产的质量。
该选题的设计目标是:&&& ――对槽下配料系统的改造项目进行总体设计，以实现设计的完整性。并使改造后的系统功能进一步完善，保证高炉的稳产和高产。&&& ――通过对上、下位机硬件配置的选型，以使控制系统设计的性价比达到最佳。&&& ――选择合适的重量检测装置，以使称量更为准确。&&& ――上位机采用WINCC工控组态软件，设计界面。完成人机操作、配料现场设备的工作模拟显示、报警，以及数据保存、查询打印等。&&& ――通过对系统整个工艺流程及控制要求的分析，采用STEP7软件，编制该系统的下位机控制程序。以实现配料、料批、皮带、矿筛、焦筛、给料机、料车、焦车的工作控制，以及矿门、仓门的开关控制。――采用适用于工业领域的现场总线通讯方式实现上、下位机之间的通讯。&该项目采用了一种所谓“混合控制系统”的总体方案，即下位机采用SIEMENS公司的S7-300系列PLC一套对现场设备进行控制，对现场数据进行采集和处理；上位机采用研华的工控机对PLC数据进行记录、报警和监控；并通过PROFIBUS现场总线组网实现系统的通讯。整个系统的开发工作主要有:&& （1）根据该项目改造的实际要求，对系统进行了整体设计。设计了电气控制、PLC程序控制和计算机监控这三个系统。&& （2）上位机中采用WINCC工控组态软件，设计了实时称量显示、记录查询、报警、实况模拟、网络组态等动、静态画面。“实时称重显示”可以了解到各仓的称量值，料空、料满，及仓门的开关显示，并可对各仓的重量进行上下限值的设定。“记录查询”可以了解到不同时刻各种矿石和焦炭的重量记录，同时还可查询历史记录。“报警”在仓重超出最大允许值时会给出报警信息。“实况模拟”以动态效果显示了槽下配料系统的工作状况。“网络组态”用静态图形式说明了网络组态的情况。&& （3）通过对系统整个工艺流程及控制要求的分析，采用STEP7软件，运用“结构式程序设计”方法，将STL和LAD两种编程语言应用到编程中，编制了该系统的下位机程序。实现了配料、料批、周期的选择，称量的补偿，皮带、矿筛、焦筛、给料机、料车、焦车的工作控制，以及矿门、仓门的开关控制。&& （4）对该系统中涉及到的通讯方式进行了较为详尽的研探。通过设计和分析可以得到以下结论:&& （1）经过半年多生产运行，实践证明，采用本方案对高炉槽下配料系统的改造是成功的，该电气控制系统设计和选型合理，自动化程度高；PLC系统的程序控制和物料称量的精度满足工艺要求；监控界面操作简单方便，高炉......&目&& 录摘& 要 &ⅠAbstract&Ⅱ第1章 绪 论&11.1配料控制系统的概述&11.2 PLC及其控制的概述&11.2.1 PLC的发展趋势&11.2.2 PLC的控制特点&21.2.3西门子PLC的概述&31.3组态软件的概述&41.3.1 组态软件的发展趋势&41.3.2 西门子WINCC的概述&51.3.3 混合控制系统与组态软件&51.4现场总线的概述&61.4.1 现场总线的发展趋势&61.4.1.1现场总线的发展不会被计算机通信技术取代&61.4.1.2国内现场总线的发展趋势&71.4.2 现场总线的特点&81.5论文的主要工作&10第2章 系统硬件设计&112.1系统原理和控制要求&112.1.1配料工艺过程分析&112.1.2系统的组成和结构图&122.1.3配料控制系统的硬件总体设计&122.2 硬件选型及模块介绍&122.2.1 SIMATIC S7-300 PLC&132.2.2 CPU315-2 DP&142.2.3模拟量输入模块SM331&152.2.4数字量输入模块SM321&182.2.5数字量输出模块SM322&192.2.6接口模块IM360和IM361&202.2.7通讯处理器模块CP343-5&212.2.8 PS 307电源模块(5A)&21第3章 系统软件设计&243.1 PLC编程软件STEP7及其应用&243.1.1控制系统中的PLC设计&273.1.1.1传感器与执行机构&273.1.1.2 PLC的地址分配&283.1.1.3 PLC的程序设计&323.2 西门子WINCC监控软件及其应用&393.2.1配料监控界面的设计&39第4章 系统的通讯实现&444.1现场总线与系统监控软件之间桥梁――OPC&444.2视窗控制中心(WINCC)与PLC之间的通讯&454.3 S7-300 PLC与WINCC之间的通讯实现&46第5章 结束语&48参考文献&50致& 谢&51& 本作品“PLC与组态软件在配料控制系统”由清风毕业设计网[]征集整理！
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论文热门推荐　　摘 要：本文结合多年自身教学实践，从《电气控制与PLC》课程实践教学现状分析出发，到课程实践教学平台的建设、实践教学方" />
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探析《电气控制与PLC》课程实训环节系统设计
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　摘 要：本文结合多年自身教学实践，从《电气控制与PLC》课程实践教学现状分析出发，到课程实践教学平台的建设、实践教学方法和教学内容的改进，提出了几点意见，并将其尝试性的运用在实践教学中，以观其效。 中国论文网 /1/view-7179904.htm　　关键词：电气控制；PLC；实践教学 　　DOI：10.ki.37-1222/t. 　　《电气控制与PLC》是现代工业自动化控制的重要技术手段，也是机电类专业的一门核心课程，其重要性不言而喻。然而，由于种种原因，课程教学并未取得预期的效果，尤其是在实践环节。因此，如何改善《电气控制与PLC》课程实践教学现状，提高学生的实践能力就显得尤为重要了。 　　1 课程实践教学现状分析 　　1.1 教学过程现状 　　高职高专的学生普遍存在基础相对薄弱、理解能力欠佳的问题。对大多数同学而言，比较容易接受直观、操作感强的知识。如果一开始就要求他们去理解抽象的PLC硬件结构、掌握枯燥的指令和编程结构是非常困难的。以往的教学中，大多采取的是“先理论、后实践”的分段式教学，即理论授课结束后，再进行实践教学。这就使许多学生产生了强烈的不适感，丧失了学习兴趣，实践教学效果自然就无法保证了。 　　1.2 教学资源现状 　　目前，我院拥有与本课程相关的实验实训室有2个，分别是电气拖动实验室和PLC实验室。其中，前者主要用于完成电气控制技术相关实践训练的教学，后者则用于完成可编程控制器相关实践训练的教学。由于实验室建成时间较长，随着电气控制与技术的不断发展，虽然现有的实践教学平台仍能够基本满足教学的需要，但是在某些方面也显示出了越来越多的弊端。如：现有的PLC实践教学平台是采用按键、开关来模拟各类传感器的的输入控制信号，用LED发光二极管、指示灯来模拟接触器、电动机等工业控制中的执行机构的运行状态，导致实践平台开放性差，功能单一，且程序运行结果的正确性往往只能通过指示灯的发光来判断，直观性差。 　　2 课程实训环节系统设计 　　2.1 实践教学平台的拓展 　　学校现有PLC实践教学平台是西门子S7-200型可编程控制实验台，集可编程逻辑控制器（CPU226CN）、编程软件（STEP7-Micro/WIN）、PC/PPI编程电缆、功能性实验板于一体，可进行PLC的基本指令练习和有限的PLC实际应用的模拟实验。为了实现更好的实验实训效果，提出以下几个拓展方向。 　　首先，为了解决实践课时有限，学生只有进入实验室，利用试验平台才能进行程序调试、下载、仿真和观察结果的问题，拓展建设非实验室环境下 PLC软仿真平台。只需在学生的电脑上安装STEP7-Micro/WIN编程软件及S7-200-SIM模拟仿真软件，并通过软件的菜单选项配置所需的CPU型号，即可以构建非实验室环境下PLC软仿真平台。值得一提的是，S7-200-SIM模拟仿真软件还允许用户自定义设置扩展模块，包括开关量I/O模块和模拟量I/O模块，大大增强了系统的开放性和功能性。这样，学生在完成平时作业练习或者案例设计时，就可以在自己电脑上实现PLC程序的编制、调试、仿真，摆脱原有实验平台和实验时间的束缚。从而达到熟悉编程技术、提升实践能力的目的。 　　其次，实验室可配置一些独立的――即未固定在实验教学平台上的可编程控制器、三相异步电机、步进电机、PPI通信线缆及接头等设备，从而加强电气控制与PLC之间的实践关联性。使学生接触实际设备，不再用指示灯来模拟各种执行机构的运行状态，使得教学更加生动，学生更易接受。 　　另外，无论是PLC实验室，还是电气控制实验室，都应该更新一些直观性更强、与生产实际联系更紧密的成套实验设备。如：机械手控制实验台、液位控制试验台、电梯控制实验台、物料分拣试验台，甚至自动生产线实验系统。这些设备大多价格不菲，可能在短期内无法配备到位。但是，由于这样的实验平台上除了配置了必需的PLC控制设备外，还配置了各类传感器、电磁阀、电动机等设备，整个系统就是缩小版的实际生产平台。学生通过对实际对象的测试和安装，对控制程序的编写和调试，真正的把系统软、硬件结合在一起，可以在很大程度上提高学生的动手能力，做到与社会需求的无缝对接。 　　2.2 实践教学方法的改进 　　教学方法合理得当，往往能够起到事半功倍的效果。结合本课程实践教学的特点，提出以下值得推广应用的教学方法。 　　2.2.1 现场教学法 　　充分利用实验室设备，将理论课堂搬到实验现场中去，实现理实“一体化”教学。比如：在讲解接触器的硬件结构及工作原理时，让学生在实验室对接触器进行拆装，真实直观地展示出接触器的构造，进而分析其工作原理，最后再通过将接触器连接在实验电路中，观察接触器的运行情况，从而验证对接触器工作原理分析的正确性。这种教学方法突破了以往理论与实践教学脱节的现象，强调将知识点分布在各个项目中，实现边教、边学、边做。在整个教学环节中，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，没有固定的先实后理或先理后实，而是理中有实，实中有理，充分调动和激发学生学习兴趣，提高学习效果。 　　2.2.2 任务驱动教学法 　　任务驱动教学法则是通过在教学过程中不断地设置“任务”引导学生，根据“任务”的需求激发学生自主学习相关知识，变被动接受为主动探求。根据教学需要，我们设定的PLC实践项目如表1所示。 　　通过对以上“任务”在实践教学中的实施，每个学生可能会给出不同的解决任务的方案与策略，使得学习成果不是唯一的，而是发散性的，让学生对所学内容掌握得更加系统、深刻。 　　2.3 实践教学内容优化 　　目前，PLC技术应用越来越多元化，实践教学内容上也应顺应行业发展，在强调“继电器―接触器”控制的基础上，向PLC技术倾斜。PLC技术在现代工业中的应用，除传统的逻辑控制外，更多是向网络控制、PID复杂控制、触摸屏等智能单元控制等发展。据此，可以进一步考虑设置PPI通信控制实验、PID程序设计实验、触摸屏和组态软件的应用实验等实践训练项目。但是，这都需要更好的实践操作平台作为基础，是未来课程实践建设的发展方向。 　　3 结语 　　通过在我校级机电一体化专业《电气控制与PLC》课程实践教学环节中对以上几个方面的实施情况来看，效果是明显的。与以往的学生相比，他们具有更好的实践操作能力；同时，对电气控制与PLC技术掌握得更加系统，对相关领域知识的二次学习能力更强。当然，实践教学水平的不断提高是一项长期的工作，只有通过不断探索新的思路，构建科学合理的课程实践教学系统，进一步完善实践教学平台和实践教学方法，才能培养出更优秀的人才。 　　参考文献： 　　[1]陈洁.PLC课程中培养学生创新能力的教学探讨[J].中国电力教育，2009（04）. 　　[2]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京：教育科学出版社，2007. 　　[3]牛利平.任务驱动教学法初探[J].安徽教育学院学报，2003（06）. 　　[4]王芹.可编程控制器技术及应用：西门子S7-200系列[M].天津：天津大学出版社，2008. 　　课题项目：2013年南充职业技术学院立项课题“《电气控制与PLC》技能实训环节系统设计与实践”（JYA1306）。 　　作者简介：游中国（1984-），男，四川安岳人，讲师，研究方向：电气控制技术。
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