基于触摸屏的多级皮带机plc控制系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于触摸屏的多级皮带机plc控制系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

15 特殊辅助继电器 SR 448位： 2280025515 基于 触摸屏 的多级皮带机 PLC 控制系统设计 6 辅助记忆继电器 AR 384位： 00002315 保持继电器 HR 320位： 00001915 链接继电器 LR 256位： 00001515 定时器 /计数器 TIM/CNT 56位： 0255 数据存储区 DM 2,048字： 00002047 4 上位机 与 PLC 通讯及监控程序的设计 方案 及功能 系统的设计 方案 PLC 的选择 本设计选择实验室现有的欧姆龙公司的 CPM 系列 PLC 作为通讯的下位机。 欧姆龙公司的 CPM 系列 PLC 成本低由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行额外布线，从而大大减少了网络的投资，降低了成本 ； 高速率 PLC 能够提供高速的传输 并且 在线 PLC 属于 “ 即插即用 ” ，不用烦琐的 拨号过程，接入电源就等于接入网络 ，使用非常便捷。 编程软件的选择 Easy View 500 软件操作容易而功能强大。 人机界面使在操作人员和机器设备之间做双向沟通的桥梁，用户可以自由的结合文字、按钮、图像、数字等来处理完成监控管理及应付随时可能变化信息的多功能显示屏幕，随着机械设备的飞速发展，使用人机界面使机器的配线标准化、简单化，同时也降低了生产的成本。 触摸屏作为一种新型的人机界面，简单易用，有强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境，应用非常广泛。 MT500 系列触摸屏使专门面向 PLC 应用的，它不同于一些简单的仪表式或其他的一些简单的控制 PLC 的设备，其功能非常强大，使用方便。 设计 方案 在选择好 PLC 型号和编程工具后，需要有一个清晰的设计思想，首先建立通讯，然后编制监控软件模块。 （ 1） PC 机和 PLC 的通讯 双方通讯的前提就是必须首先对通讯串口设置相同的数据位，起始位，结束位，波特率和奇偶校验。 对 Easy View 500 及大部分 PLC 而言只支持非同步传输模式， 必需有实体介面作为传输的媒介将数据以非同步传输模式送出及接收。 利用一台 PC 机 RS232串行端口 COM1 和 COM2 进行调试，把 RS232 通讯线的一端接在 PLC 的 RS232 接口上，发送正确的通讯指令，检测是否得到正确的 PLC 响应 [4]。 基于 触摸屏 的多级皮带机 PLC 控制系统设计 7 （ 2） 测试 PLC 的通讯命令 查阅通讯协议，利用上面所做的通讯程序，不断给 PLC 发送各种指令，直到能得到PLC 的正确响应为止。 （ 3） 向 PLC 发送命令帧 PLC 和 PC 机的通讯能顺利进行的基础上，发送正确通讯命令帧给 PLC，分析处理反馈回来的代码信息，得到 PLC 各种数据和状态 [7]。 （ 4） 编制监控程序的界面 用 Easy View 500 系列触摸屏软件编辑监控界面，能直观的显示出 PLC 资源的状态及数据信息。 通讯与监控系统的功能 通讯与监控系统模块的主界面如图 3 所示，在菜单 [编辑 ]中选择 [系统参数 ]项，将出现以下对话框： 图 3 系统参数设置 在系统参数设置可以分别对 [PLC 设置 ]、 [一般 ]、 [指示灯 ]、 [安全等级 ]、 [编辑器 ]、[硬件 ]进行设置。 在 [PLC 设置 ]中，可以对 PLC 的类型，人机类型，通信口类型等进行设置，在本次设计中，选择 OMRON 系列的 PLC，人机类型选择 MT510S/508S 640*480。 该系统模块有以下几项功能： PC 机与欧姆龙 CPM 系列 PLC 通讯功 能的实现、 I/O 点、数据寄存器、中间继电器等 PLC 内部寄存器的监控功能的实现。 在一些 分布式控制系统中普遍采用串行数据通讯，即用来自微机串行的命令对控制基于 触摸屏 的多级皮带机 PLC 控制系统设计 8 对象进行控制操作，欧姆龙 CPM2H 系列 PLC 与 PC 机之间进行数据传送时所采用的是RS232 通讯接口。 欧姆龙 CPM2AH 系列 PLC 的通讯协议 通讯协议就是通讯双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程。 欧姆龙 CPM2AH系列 PLC 通讯系统的基本协议是欧姆龙公司提供的 HOSTLINK 通讯协议 [4]。 上位机连接系统即 HOSTLINK 系统是一种即优化又经济的 通讯方式，它适合一台上位机与一台或多台PLC 进行链接。 上位机可对 PLC 传送程序，并监控 PLC 的数据区，以及控制 PLC 的工作情况。 其编程口通讯协议命令如表 2 所示： 表 2 欧姆龙通信协议命令 识别码 PLC的工作模式 命令 运行 监视 编程 RR 有效 有效 有效 读出输入 /输出 /内部辅助 /特殊辅助继电器区 RL 有效 有效 有效 读出链接继电器（ LR）区 RH 有效 有效 有效 读出保持继电器（ HR）区 RC 有效 有效 有效 读出定时器 /计数器当前值区 RG 有效 有效 有效 读出定时器 /计 数器状态值 RD 有效 有效 有效 读出数据内存（ DM）区 RJ 有效 有效 有效 读出辅助记忆继电器（ AR）区 WR 无效 有效 有效 写入输入 /输出 /内部辅助 /特殊辅助继电器区 WL 无效 有效 有效 写入链接继电器（ LR）区 WH 无效 有效 有效 写入保持继电器（ HR）区 WC 无效 有效 有效 写入定时器 /计数器当前值区 WG 无效 有效 有效 写入定时器 /计数器状态值 WD 无效 有效 有效 写入数据内存（ DM）区 WJ 无效 有效 有效 写入辅助记忆继电器（ AR）区 MS 有效 有效 有效 读出状态 SC 有效 有效 有效 写入状态 KS 无效 有效 有效 强制置位 KS 无效 有效 有效 强制复位 5 PLC 程序设计 多级皮带机双向控制 PLC设计方案 本设计中是对多级皮带机控制，在此以四级皮带机为例来说明其控制方法。 一般工矿场所常用的是皮带机逆流启动控制，可以确保其安全上料，但是逆流启动控制系统该方式对运输机数量较多的系统，因启动时间长、设备空运转而造成机械磨损和能源损耗。 基于 触摸屏 的多级皮带机 PLC 控制系统设计 9 本设计 以 PLC 为核心控制器，以触摸屏为人机交互界面，设计具备“顺流启动 ”和“逆流启动”两种方式的双向启动 控制系统 ，可根据需要随时转换，以满足工艺要求，同时通过触摸屏对全过程进行动态监控 [6]。 应用 欧姆龙 PLC 控制四级皮带机运行 设计 方案： (1) 采用启动信号控制主程序运行，在主程序中进行选择采用逆流或者顺流方式启动皮带机。 (2) 当选择逆流启动时，皮带机 B4 先开始启动，启动 3 秒后，皮带机 B3 开始启动，在 B3 启动运行 3 秒后，皮带机 B2 开始启动运行，在 B2 启动运行 3秒后 B1 开始启动， 系统开始上料运行 ， 若此时有流程设备产生故障，则故障设备的 上 游设备将无法启动，并弹出信息提示和声光报警，在有关人 员确认后发出流程停止命令对己启动的设备全部 逆 序停止。 待系统正常后，程序控制系统逆流启动。 (3) 当选择顺流启动时，程序跳转至顺流启动开始进行运行，使用跳转指令使两种启动方案互不干扰， 皮带机 B1 先开始启动，启动 3 秒后，皮带机 B2开始启动，在 B2 启动运行 3 秒后，皮带机 B3 开始启动运行，在 B3 启动运行 3 秒后 B4 开始启动，在 系统开始 启动后就 上料运行 ， 若此时有流程设备产生故障，则故障设备的 下游 设备将无法启动，并弹出信息提示和声光报警，在有关人员确认后发出流程停止命令对己启动的设备全部顺序停止。 待系统正常后，程序控制系统顺流 启动 正常运行。 流程控制的完整运行模式 如下流程图 4 所示。 图 4 运行控制流程图 基于 触摸屏 的多级皮带机 PLC 控制系统设计 10 PLC 程序设计 主程序 欧姆龙 PLC 的 I/O 分配表如下表，表 3 所示。 表 3 I/O分配 输入 输出 急停按钮 00000 逆流启动指示 01000 系统启动按钮 00001 顺流启动指示 01001 顺流启动 00002 皮带机 B1 01002 逆流启动 00003 皮带机 B2 01003 压力传感器 1 00004 皮带机 B3 01004 压力传感器 2 00005 皮带机 B4 01005 一 级皮带机故障 00006 二级皮带机故障 00007 三级皮带机故障 00008 四级皮带机故障 00009 使用启动按钮 控制系统准备开始运行： 控制皮带机逆流启动； 控制皮带机顺流启动 ，主程序段如下图 5 所示。 图 5 PLC 控制 主程序段 逆流启动程序段 在 PLC 控制过程中使用 JMP 跳转与 JME 跳转结束指令结合的方法，在按下 进入皮带机逆流启动系统，即皮带机 B4 先启动， 3 秒后皮带机 B3 启动 ，按此顺序依次延时 3 秒启动皮带机，直至皮带机 B1 启动，系统开始上料运行。 如图 6 所示。 基于 触摸屏 的多级皮带机 PLC 控制系统设计 11 图 6 加入跳转指令 使用辅助继电器控制启动皮带机，并同时启动时间继电器进行延时 ，延时结束后启动下一级将要启动的皮带机。 用下面指令实现功能。 如 图 7 所示。 图 7 逆流启动中 设置延时启动下一级 延时到时间后 TIM000 触点闭合，同时启动 ，由辅助继电器 控制皮带机 B3 的启动与 下一级 延时信号的 触发。 如图 8 所示。 图 8 启动 B3并开始延时启动下一级皮带机 依次设置各级皮带机的启动信号与延时信号的，使皮带机按逆物流方向启动，系统正常运行。 若此时有流程设备产生故障，则故障设备的下游设备将无法启动，并弹出信息提示和声光报警，在有关人员确认后发出流程停止命令对己启动的设备全部顺序停止。 检查故障原因，排除故障使所有流程设备都正常启动后，才开始装卸作业。 顺流启动程序段 当按下 启动顺流控制方式时，程序将直接跳过逆流程序段，进入顺 流启动控基于 触摸屏 的多级皮带机 PLC 控制系统设计 12 制系统。 如图 9 所示。 图 9 顺流启动 在系统顺流启动时， 使用辅助继电器控制启动皮带机，并同时启动时间继电器进行延时 ，延时结束后启动下一级将要启动的皮带机。 如图 10 所示。 图 10 顺流启动中设置延时启动下一级 延时到时间后 TIM007 触点闭合，同时启动 ，由辅助继电器 控制皮带机 B2 的启动与下一级延时信号的触发。 如图 11。 图 11 启动 B2并开始延时启动下一级皮带机 依次设置各级皮带机的启动信号与延时信号的，使皮带机按 顺 物流方向启动，系统正常运行。 若此时有流程设备产生 故障，则故障设备的 上 游设备将无法启动，并弹出信息提示和声光报警，在有关人员确认后发出流程停止命令对己启动的设备全部顺序停止。 检查故障原因，排除故障使所有流程设备都正常启动后，才开始装卸作业。 6 现场触摸屏监控系统设计 触摸屏监控系统是整个皮带机监控系统的现场监控站，以 MT500 触摸屏为硬件核心基于 触摸屏 的多级皮带机 PLC 控制系统设计 13 并通过 MPI 网络与下位 PLC 进行数据通信，以 Easy View 500 组态软件为编程环境来开发相应的上位监控软件，实现对皮带输送机及其相关辅助设备的现场实时监控 ,是现场工作人员进行生产设备监控管理的主要人机接口 [10]。 触摸屏 触摸屏技术 触摸屏是一种附加在显示器表面的透明介质，作为一种特殊的计算机外设，它是目前最简单、方便、直观的一种人机交互方式。 利用这种技术使用者只要用手指轻轻地触摸显示屏上的图符或文字就能实现对计算机操作，大大简化了计算机的输入模式，降低了人机沟通的障碍，让使用者不需具备计算机专业知识，也不必事先接受培训，即可用最直接的方式与机器设备进行互动，使得人人皆可利用接触控制方式来进行输入 [11]。 使用触摸屏除了可加速输入的速度与效率外，并能吸引更多不具备计算机技能者进行资料交流，提 高信息交换的程度，增加有效利用的机会，所以，触摸屏输入方式将会是未来各项信息产品的主流技术之一。 触摸屏的基本原理是用手指或其它物体触摸安。