传送带监控系统设计基于力控与西门子S7-200.doc

信息与电气工程学院
课程设计说明书
（2013 /2014 学年第一学期）

课程名称 ： 监控组态软件
题 目 ： 传送带监控系统
专业班级 ：
学生姓名 ：
学 号：
指导教师 ： 安宪军，王静爽 等
设计周数 ： 2周

设计成绩 ：

2013年 12月 27日
一、课程设计目的
1了解传送带系统的工作原理，控制方法和控制要求。
2.确定上位机监控系统的控制方案，并说明下位机数据交换的内容及接收和发送数据的编址情况。
3.使用组态软件编制上位机监控系统界面；建立实时数据库，设定相应的报警参数，历史参数等；选择通讯协议，进行数据连接，数值标定和相应的编程；编制程序实现对电加热炉控制系统的监视与控制；建立监控参数实时数据曲线和历史曲线；建立查询数据库报表的查询和打印功能。
4.利用I/O设备驱动实现上位机监控系统对下位机的监控。
二、课程设计内容
（1）技术要求
1、传送带监控系统中，下位机采用可编程序控制器（PLC），上位监控机采用力控组态监控软件设计。按照生产工艺过程要求可通过上位机监控界面对传送带1，传送带2，传送带3的运动状态进行远控监视和控制，能够实现自动控制和手动控制。
2.对传送带的运行状态进行实时控制，并对传送带断裂或异常停止异常状况进行报警。上位机能够实现传送带系统的起停控制。还可实现手动控制点控制传送带的启动停止。
3、上位监控机对传送带，对下位机的运行参数能够设定和调整。
4、要求系统操作简单，使用方便，满足用户要求。
5、课程设计报告书写规范、文字通顺、图表清晰、数据完整、结论明确。
（2）相关知识
2.2.1 监控组态控制系统的优点及应用
　俗称组态软件，译自英文SCADA,即 Supervision,Control and Data Aquisition(数据采集与监视控制)。
　　组态软件的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统(RTU System,Remote Terminal Unit)。
组态软件是完成数据采集与过程控制的专用软件，他以计算机为基本工具，为实施数据采集、过程控制、生产控制提供了基础平台和开发环境。组态软件功能强大，使用方便，其预设置的各种软件模块可以非常容易的实现监控层的各项功能，并可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，使用组态软件可以方便、快速的进行系统集成，构造不同需求的数据采集与监控系统。
组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，Human Machine Interface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。
2.2.2 系统硬件设计
本系统8个单元各自配有自己的SIEMENS S7-200 PLC 可编程序控制器作为单元控制器，每个单元还配有独立的操作按钮：自动/手动选择；启动/停止选择；单步运行；系统复位。
S7-200系列属于整体式小型PLC,用于代替继电器的简单控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统，将CPU模块、I/O模块和电源装在一个箱型机壳内，CPU模块和扩展模块用扁平电缆连接。EM277 PROFIBUS-DP从站模块用于将S7-200 CPU连接到PROFIBUS-DP网络。通信速率为9600～12Mbps。STEP 7-Micro/Win32是专门为S7-200设计的，在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，CPU通过PC/PPI电缆或插在计算机中的CP5611等通信卡与计算机通信。目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU222、 CPU224和CPU226。
西门子S7-200系列CPU外形与结构设计如下图所示：

S7-200 22X各主机的主要技术性能指标如下表1：

（3）上位机图
1、传送带监控系统

（4）设计程序
程序简单介绍
当传感器正常工作时：
S1皮带1启动，S2皮带1停止，S3皮带2启动，S4皮带2停止
皮带1和皮带2不能同时运行，皮带1或皮带2运行时皮带3随即运行。
按下S2(S3)停止时,为防止皮带上货物积压，应在2S后停止皮带1（皮带2），6S后停止皮带3。
当传感器异常工作时：
当M1(M2)断开时，皮带1（皮带2）立刻停止，过6S后，皮带3停止，对应指示灯以2HZ频闪。
当M3断开时，皮带1，皮带2，皮带3立刻停止，对应指示灯以2HZ频闪。

1、力控组态程序
传送带监控系统程序
//特殊情况下
//1--传感器3故障，传送带1，2，3同时立刻停止
IF M3==0
THEN
cs1=0;cs2=0;cs3=0;
//控制传送带3指示灯
d3=~d3;
ELSE
d3=0;
ENDIF
//2--传感器1故障，传送带1立刻停止，传送带3在6s后停止
IF M1==0
THEN
cs1=0;
f3=f3+1;
d1=~d1;
ELSE
d1=0;
f3=0;
ENDIF
IF f3==12
THEN
cs3=0;
ENDIF

//3--传感器2故障，传送带1立刻停止，传送带3在6s后停止
IF M2==0

THEN
cs2=0;
f5=f5+1;
d2=~d2;
ELSE
f5=0;
d2=0;
ENDIF
IF f5==12
THEN
cs3=0;
ENDIF

//正常情况下
f1=f1+1;f2=f2+1;
//如果传送带1停止则
WHILE(f1<=16) DO
//2S后停止传送带1
IF f1==4
THEN
cs1=0;
ENDIF
//6S后停止传送带3
IF f1==12
THEN
cs3=0;
ENDIF

ENDWHILE
//如果传送带2停止则
WHILE(f2<=16) DO
//2S后停止传送带2
IF f2==4
THEN
cs2=0;
ENDIF
//6S后停止传送带3
IF f2==12
THEN
cs3=0;
ENDIF
ENDWHILE

2、 Plc程序：

注：PLC程序有些问题，需要更改一下、
3、系统运行调试
系统运行调试是验证程序正确性和可靠性的重要环节，也是实现正确编程的关键步骤。在系统调试过程中，我们遇到了很多困难和问题，但通过仔细钻研和虚心请教都逐一得到了解决。
在程序初期调试过程中我们发现由于对梯形图语言编制规则的不太了解，使得程序出现了很多问题。比如：没有注意到每一个输出线圈在程序中只能出现一次的规则，致使程序中一个输出线圈有多个输出，使得系统总不能按照我们事先设定的逻辑工作；又如由于对整个系统的动作逻辑和先后顺序没有分析清楚，致使编程中出现动作指令相互矛盾等错误不能实现要求。但通过深入分析与学习，最终这些都得到了很好的解决，整个系统实现了预期的动作要求和技术指标。

三、课程设计心得
从理论到实践，在整整两星期的日子里，学到很多很多东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢。我意识到我们所学的东西将来都是要付诸实践的，所以一切要从实际情况出发，理论联系实际，这样才能真正发挥我们所具备的能力。
组态软件界面灵活，操作简单，容易设计。它的可灵活设计的界面增加了我们的兴趣，大家都很喜欢自己画出的图形，而且他的编程相对简单，几条简单的语句就可实现效果，我们的编程中多用IF条件语句，它可实现多种功能。但是在很多细微的地方需要多多考虑，比如初始进入程序条件，以及每个图形文件的条件等。在此过程中，我们遇到了一些问题，但最终在大家的共同协作，思考之下解决了疑难问题。
再做plc程序时不断的进行调试，可是效果不佳，没有很好的实现要求的过程，可能在设计过程中细节的地方没有注意到，这就要求我要更加严格要求自己将知识真正的学到手。
与此同时，在设计中也得到了任课老师的大力帮助，使得实验得以成功，这也是离不开同学的团结和老师的帮助的。在设计中也暴露了很多不足，今后要更加努力学习。

参考文献
[1] 权明富,齐佳音,舒华英.客户价值评价指标体系设计[J].南开管理评论,2004,7(3):17-18.
[2]曾庆颇,孙华, 周卫宏. 监控组态软件及其应用技术. 哈尔滨工业大学出版社, 2005,2
[3]马国华.监控组态软件及其应用.清华大学出版社,2001.
[4]北京三维利空科技有限公司.利空用户手册.2004.

课程设计
评 语

课程设计
成 绩

指导教师
（签字）

年 月 日