四节传送带系统的设计

扬州工业职业技术学院

2009 —2010学年

第 二 学期

毕业设计

课题名称： 四节传送带系统的设计 设计时间： 2010.02.01—2010.05.21 系 部： 电子信息工程系 班 级： 姓 名： 指导教师：

总目录

第一部分 任务书

第二部分 开题报告

第三部分 毕业设计正文

第 一 部 分

任 务 书

扬州工业职业技术学院

毕业设计任务书

第 二 部 分

开

题 报 告

扬州工业职业技术学院 电子信息工程 系10届

毕业设计（论文）开题报告书（表1）

第 三 部 分

毕 业 设 计 正 文

目 录

前 言 ......................................................................................................................... 10 第一章 概论 ............................................................................................................. 11

1.1 PLC的概述.................................................................................................. 12

1.1.1 PLC的起源....................................................................................... 12 1.1.2 PLC的功能....................................................................................... 12 1.1.3 PLC的主要特点............................................................................... 13 1.1.4 PLC的联网与通信........................................................................... 14 1.1.5 PLC的发展....................................................................................... 14 1.2 四节传送带系统的起源及发展................................................................. 15

1.2.1 四节传送带系统的起源.................................................................. 15 1.2.2 四节传送带系统的发展.................................................................. 15

第二章 S7-300系列PLC的配置及组态 ................................................................ 16

2.1 PLC结构...................................................................................................... 17 2.2 工作原理..................................................................................................... 17 2.3 编程语言..................................................................................................... 18 2.4 S7-300的系统组成简介............................................................................ 20 2.5 S7-300的 I／O地址组态......................................................................... 20

2.5.1 S7-300的插槽地址......................................................................... 20 2.6 四节传送带系统的工作要求..................................................................... 21 2.7 四节传送带系统的I/O分配表：............................................................. 21 第三章 S7-300的指令系统及编程 ........................................................................ 23

3.1 STEP 7的指令结构................................................................................... 23 3.2 四节传送带系统的梯形图........................................................................ 24 第四章 模拟软件S7-PLCSIM调试程序 ............................................................ 30

4.1 S7-PLC模拟软件S7-PLCSIM简介............................................................ 30

4.1.1 S7-PLCSIM的特性简介................................................................... 30 4.1.2 S7-PLCSIM的使用方法................................................................... 31

4.2 四节传送带系统的调试............................................................................. 31 第五章 WinCC视窗控制中心 .................................................................................. 34 5.1 WinCC的综述............................................................................................... 34 5.2 WinCC组态................................................................................................... 36 结束语.......................................................................................................................... 39 致 谢.......................................................................................................................... 40 参考文献...................................................................................................................... 41

四节传送带系统的设计

[摘要] 随着计算机科学的发展，微控制器已深入地渗透到我们的生活中。今天，我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为可编程控制器的小电脑在为我们服务，可编程控制器在工业控制，尖端武器，通信设备，信息处理，家用电器等各测、控制领域的应用中独占鳌头。我们作为21世纪的生必须具备可编程控制器的知识。本四级传送带电路采用PLC为控制核心，具备顺序起动和顺序停止功能，当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止的自动控制等功能。

[关键词] 微控制器 可编程控制器 PLC

The Design of the Four Conveyor System

Fang Hai

0701 Electrical Technology

Abstract：With the development of computer science, micro-controller has deeply penetrated into our lives. Today, we are living and working environment, more and more small computers called programmable logic controller for our service, programmable controller in industrial control, sophisticated weapons, communications equipment, information processing, home appliances, etc. measurement, control field came out top. As the 21st century, students must have knowledge of programmable controllers. The four conveyor PLC for the control circuit core, with the order of start and stop sequence of functions, when a certain fault belt, the conveyor belt and stop in front of the automatic control functions. Key words: micro-controllers,Programmable Logic Controller ,PLC

前 言

随着科技的飞速发展，无论在日常生活中，还是在工农业发展中，PLC具有

广泛的应用。PLC的一般特点：抗干扰能力强，可靠性极高、编程简单方便、使用方便、维护方便、设计、施工、调试周期短、易于实现机电一体化。PLC总的发展趋势是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低成本、通信组网能力强。

在PLC诞生之前，工业控制设备的主流品种是以继电器、接触器为主体的控制装置。继电器、接触器是一些电磁开关，后来随着工业自动化程度的不断提高，使用继电器电路构成工业控制系统的缺陷不断地暴露出来，在20世纪60～70年代，社会的进步要求制造出小批量、多品种、多规格、低成本、高质量的产品以满足市场需要，不断的提出改善生产机械功能的要求。加上当时电子技术已经有了一定的发展，于是人们开始寻求一种以存储逻辑代替接线逻辑的新型工业控制设备，这就是我们现在所说的PLC。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采用了严格的抗干扰技术，具有很高的可靠性，从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点以减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低，此外，PLC带有故障电路的自我检测功能，出现故障时可及时发出报警信息，这样，整个系统具有极高的可靠性也就不足为怪了。

本次毕业设计是应用S7-300 PLC控制四节传送带系统的硬件电路，并利用OB1的梯形图控制程序设计。通过控制S7－300 PLC的定时继电器的功能来实现四条皮带的运行。它以成本低、大量节省人力、物力、财力、故障少、可靠性高、工作寿命长为优势，具有很强的竞争力。

第一章 概论

1.1 PLC的概述

1.1.1 PLC的起源

PLC是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。自1836年继电器问世，人们就开始用导线将它同开关器件巧妙地连接，构成用途各异的逻辑控制或顺序控制。上世纪60年代末，它不断吸收微计算机技术使之功能不断增强，逐渐适合复杂的控制任务 。随着微电子技术、计算机技术和数据通信技术的飞速发展、微处理器的出现，以及流程加工行业（如汽车制造业）对生产流程迅速、频繁变更的需求，PLC技术出现并快速发展。目前，PLC在小型化、大型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃，使早期的PLC从最初的逻辑控制、顺序控制，发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能的现代PLC。但是，仍然沿用着顺序扫描、程序控制等基本模式及CPU+通信+I/O的基本结构。PLC之所以有生命力，在于它更加适合工业现场和市场的要求：高可靠性、强抗各种干扰的能力、编程安装使用简便、低价格长寿命。它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，这样节省了用户时间和成本。PLC的下端(输入端)为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而上端一般是面向用户的微型计算机。人们在应用它时，可以不必进行计算机方面的专门培训，就能对可编程控制器进行操作及编程。

1.1.2 PLC的功能

1、数据采集与输出。

2、控制功能。包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。

3、数据处理功能。包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID运算、滤波等。

4、输入/输出接口调理功能。具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。

5、通信、联网功能。现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台 PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程

序转移、数据文档转移、监视和诊断。在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SCADA系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。

6、支持人机界面功能。提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整，实现工业计算机的分散和集中操作与监视系统。

7、编程、调试等，并且大部分支持在线编程。

1.1.3 PLC的主要特点

1、可靠性高。PLC的MTBF一般在40000～50000h以上，有的在10-20万h，且均有完善的自诊断功能。

2、结构形式多样，模块化组合灵活。有固定式适于小型系统或机床，组合式适于集控制系统。最少的PLC只有6点，而AB的ControlLogix系统的容量达128000点。

3、功能强大。PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

4、编程方便。控制具有极大灵活性。PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

5、适应工业环境。适应高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰环境。

6、安装、维修简单。与DCS相比，价格低。PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时

维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。

7、当前PLC产品紧跟现场总线的发展潮流。

1.1.4 PLC的联网与通信

PLC的通信包括PLC之间、PLC与上位计算机之间以及PLC与其他智能设备间的通信。PLC系统与通用计算机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成

目前各厂商都主推各自的总线标准，如西门子Profibus、A-B ControlNet及DeviceNet、莫迪康Modbus等等。但其构成的“集中管理、分散控制”分布式控制方式是十分类似的。如ROCKWELL（A-B）推出了“全方位自动化”的理念，推荐三层网络结构，即1）设备层（DeviceNet为代表）；2）控制层（ControlNet为代表）；3）管理层（EtheNet）。

1.1.5 PLC的发展

1、与DCS的差别。集散系统DCS从工业自动化仪表控制系统发展到以工业控制计算机为中心的集散系统，所以其在模拟量处理、回路调节方面具有一定优势，初期主要用在连续过程控制，侧重回路调节功能，满足快速大量数据处理要求。硬件结构方面，总线标准化程度高，兼容性强，软件资源丰富，特别是有实时操作系统的支持，故对要求快速、实时性强、模型复杂和计算工作量大的工业对象的控制占有优势。PLC是由继电器逻辑系统发展而来，主要用在离散制造、工序控制，初期主要是代替继电器控制系统，侧重于开关量顺序控制方面。PLC在自身发展同时，也在吸收DCS系统的优点。PLC在过程控制的发展将是与现场总线技术结合，发展向下拓展功能，开放总线。

2、市场占有率。1987年世界PLC的销售额为25亿美元，此后每年以20%左右的速度递增。进入90年代以来，世界PLC的年平均销售额在55亿美元以上，

其中我国约占1%。当前，PLC在国际市场上已成为最受欢迎的工业控制畅销产品，用PLC设计自动控制系统已成为世界潮流。

1.2 四节传送带系统的起源及发展

1.2.1 四节传送带系统的起源

17世纪中，美国开始应用架空索道传送散状物料；19世纪中叶，各种现代结构的传送带输送机相继出现。

皮带式传送带设备1868年，在英国出现了皮带式传送带输送机；1887年，在美国出现了螺旋输送机；1905年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906年，在英国和德国出现了惯性输送机。此后，传送带输送机 受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的传送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。

1.2.2 四节传送带系统的发展

未来传送带设备的将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展。

大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。水力输送装置的长度已达440公里以上带式输送机的单机长度已近15公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的“带式输送道”。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。

扩大输送机的使用范围，是指发展能在高温、低温条件下有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性物料的传送带设备。

本论文设计了一个多级皮带传输系统，它多用于处于复杂地形的大型工业厂矿。系统采用可编程控制器（PLC）做下位机控制，上位机则采用工业通用组态软件—“组态王”设计控制界面，并最终完成上下位机的通信以达到直观方便的控制效果。

多级皮带传输系统凭借它自身的特点和优势在现代工业中有着重要的作用

和地位，最典型的应用就是我们常说的输煤系统。输煤系统的组成部分包括给煤机、皮带、破碎机、三通、卸料器等。我们采用PLC对此系统进行顺序控制。

第二章 S7-300 系列PLC的配置及组态

2.1 PLC结构

从可编程控制器的定义可知，PLC也是一种计算机，它有着与通用计算机相类似的结构，即可编程控制器也是由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）接口及电源组成的。只不过它比一般的通用计算机具有更强的工业过程相连的接口能力和更直接的适应控制要求的编程语言。

PLC的基本结构如图2-1所示：

图 2-1 PLC的基本机构图

用可编程控制器作为控制器的自动控制系统，就是工业计算机系统，它即可进行开关量的控制，也可实现模拟量的控制。

2.2 工作原理

可编程控制器是一种专业的工业控制计算机。因此，其工作原理建立在计算机控制系统工作原理的基础上。但为了可靠地应用在工业环境下，便于电气技术人员的使用和维护，它有着大量的接口器件、特定的监控软件、专用的编辑器件。所以，不但其外观不像计算机，它的操作使用方法、编程语言及工作过程与计算机控制系统也是有区别的。

PLC的控制系统的等效工作电路分为3个部分，即输入部分、内部控制电路和输出部分。输入部分就是采集输入信号，输出部分就是系统的执行部件，这两部分与继电器控制电路相同。内部控制电路是通过编程方法实现的控制逻辑，用软件编程代替继电器电路的功能。

（1）输入部分

输入部分由外部输入电路、PLC输入接线端子和输入继电器组成。外部输入信号经PLC输入接线端子去驱动输入继电器的线圈。每个输入端子与其相同编号的输入继电器有着唯一确定的对应关系，当外部的输入元件处于接通状态时，对应的输入继电器线圈“得电”。

（2）内部控制电路

所谓内部控制电路是由用户程序形成的用“软继电器”来代替硬继电器的控制逻辑。它的作用是按照用户程序规定的逻辑关系，对输入信号的状态进行检测、判断、运算和处理，然后得到相应的输出。

（3）输出部分

输出部分是由在PLC内部且与内部控制电路隔离的输出继电器的外部常开点、输出接线端子和外部驱动电路组成，用来驱动外部负载。

PLC的内部控制电路中有许多输出继电器，每个输出继电器除了有为内部控制提供编程用的任意多个常开、常闭接点外，还为外部输出电路提供了一个实际的常开接点与输出接线端子相连。

综上所述，可对PLC的等效电路作进一步简化而深刻的理解，即将输入等效为一个继电器的线圈，将输出等效为继电器的一个常开接点。

2.3 编程语言

可编程控制器的应用软件是指用户根据自己的控制要求编写的用户程序。由于可编程控制器的应用场合是工业现场，它的主要用户是电气技术人员，所以其编程语言与通用的计算机编程语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，又不同于汇编语言，它要满足易于编写和易于调试的要求，还要考虑现场电气技术人员的接受水平和应用习惯。因此，可编程控制器通常使用梯形图语言，又称继电器语言，更有人称之为电工语言。另外，为满足各种不同形式的编程需要，根据不同的编程器和支持软件，还可以采用指令语句表、逻辑功能图、顺序功能图、流程图及高级语言进行编程。梯形图是一种图形编程语言，是面向控制过程的一种“自然语言”，它沿用继电器的触点（触点在梯形图中又常称为接点）、线圈、串并联等术语和图形符号，同时也增加了一些继电器控制系统中所没有的特殊功能符号。梯形图语言比较形象、直观，对于熟悉继电器控制线路的电气技术人员来说，很容易被接受，且不需要学习专门的计算机知识，因此，在PLC应用

中，梯形图是使用得最基本、最普遍的编程语言。但这种编程方式只能用图形编程器直接编程。

PLC的梯形图虽然是从继电器控制线路图发展而来的，但与其又有一些本质的区别：

（1）PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、保持继电器、中间继电器等。但是，这些继电器并不是真实的物理继电器，而是“软继电器”。这些继电器中的每一个，都与PLC用户程序存储器中的数据存储区中的元件映像寄存器的一个具体基本单元相对应。如果某个基本单元为“1”状态，则表示与这个基本单元相对应的那个继电器的“线圈得电”。反之，如果某个基本单元为“0”状态，则表示与这个基本单元相对应的那个继电器的“线圈断电”。这样，就能根据数据存储区中某个基本单元的状态是“1”还是“0”，判断与之对应的那个继电器的线圈是否“得电”。

（2）PLC梯形图中仍然保留了常开接点和常闭接点的名称，这些接点的接通或断开，取决于其线圈是否得电（这对于熟练继电器控制线路的电气技术人员来说，是最基本的概念）。

（3）PLC梯形图中的各种继电器接点的串、并联连接，实质上是将对应这些基本单元的状态依次取出来，进行“逻辑与”、“逻辑或”等逻辑运算。而计算机对进行这些逻辑运算的次数是没有限制的，因此，可在编制程序时无限次地使用各种继电器的接点，且可根据需要采用常开（动合）或常闭（动断）的形式。注意，在梯形图程序中，同一个继电器的线圈一般只能使用一次。

（4）在继电器控制线路图中，左、右两侧的母线为电源线，在电源线中间的各个支路上都加有电压，当某个或某些支路满足接通条件时，就会有电流流过接点和线圈。

（5）在继电器控制线路图中，各个并联电路是同时加电压并行工作的，由于实际元件动作的机械惯性，可能会发生接点竞争现象。

（6）PLC梯形图中的输出线圈只对应存储器中的输出映像区的相应位，不能用必须通过指定的输出继电器，经I/O接口上对应的输出单元（或输出端子）才能驱动现场执行机构。

2.4 S7-300的系统组成简介

S7-300系列的PLC是中型模板式PLC，各种模板（CPU模板、信号模板SM、功能模板FM、通信模板CP、电源模板PS等）及人机界面（HMI），可以根据控制要求进行广泛的组合和扩展。

CPU314一个机架上最多只能再安装八个信号模块或功能模块，最多可以扩展为四个机架。中央处理单元总是在0机架的2号槽位上，1号槽安装电源模块，3号槽总是安装接口模块，槽号4至11，可自由分配信号模块、功能块。

1、S7-300的结构特点

（1）采用集成的背板总线（Back-Plane Bus）； （2）采用DIN标准导轨，安装和更换模板方便； （3）硬件组态灵活； （4）机架扩展方便。 2、S7-300的硬件组态 （1）输入继电器I； （2）输出继电器Q；

（3）辅助继电器M（或称为位存储器）； （4）外部输入寄存器 PI ； （5）外部输出寄存器PQ； （6）定时器T(共5种)； （7）计数器C(共3种)； （8）8数据块寄存器DB； （9）本地数据寄存器L。 2.5 S7-300的 I／O地址组态 2.5.1 S7-300的插槽地址

1、电源模板PS307，必须安装在1号槽位上。

2、CPU模板的安装位置紧挨着电源模板，安装在2号槽位上。 3、用于连接扩展机架的接口模板IM，安装在3号槽位上。 4、各种信号模板SM，安装在4号～11号槽位。

本系统的硬件组态如图2-5所示：

图2-5 本系统的硬件组态图

2.6 四节传送带系统的工作要求

起动时先起动最末一条皮带机，经过1秒延时，再依次起动其它皮带机。停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。

当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的带机待运完后才停止。例如M2故障，M1、M2立即停，经过1秒延时后，M3停，再过1秒，M4停。

当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行1秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。例如，M3上有重物，M1、M2立即停，再过1秒，M4停。

2.7 四节传送带系统的I/O分配表：

第三章 S7-300的指令系统及编程

3.1 STEP 7的指令结构 （1）指令组成

在STEP 7中，根据采用的程序编辑器（LAD／STL／FBD）不同，有梯形逻辑指令LAD，语句指令STL和功能块图指令FBD。 （2）位逻辑指令

位逻辑指令包含位逻辑运算指令、定时器指令、计数器指令和位测试指令等。可以使用位逻辑指令扫描布尔（BOOL）操作数的状态，通过“与（AND）” “或（OR）”、“异或（XOR）”及其组合操作实现逻辑操作。逻辑操作结果（RLO）用于赋值、置位/复位布尔操作数，也控制定时器和计数器的运行。 （3）位逻辑运算指令

位逻辑运算指令是对“0”或“1”的操作数进行扫描，经过相应的位逻辑运算，将逻辑运算结果“0”或“1”送到状态字的RLO位。

① 标准触点指令

标准触点指令是指“与”及“与非”指令、“或”及“或非”指令、“异或”及“异或非” 指令。

标准触点：动合（常开）：

常闭（动断）：

； 。

；

② 输出指令：逻辑串输出指令（输出线圈）：

中间输出指令：

。

3.2 四节传送带系统的梯形图

（1）按下I0.1启动常开辅助按钮闭合，M4电机启动。Q4.4形成自锁回路。

（2）T0得电，M3电机延时1s启动。Q4.3形成自锁回路。

（3）T1得电，M2电机延时1s启动。Q4.2形成自锁回路。

（4）T2得电，M1电机延时1s启动。Q4.1形成自锁回路。

（5）按下常开辅助按钮I0.0，辅助继电器M0.0开始工作。

（6）Q4.4得电，T0运行1s。

（7）T0得电，T1运行1s。

（8）T1得电，T2运行1s。

（9）按下常开辅助按钮I0.0，辅助继电器M1.0开始工作。

（10）M1.0得电，T3运行1s。

（11）T3得电，T4运行1s。

(12)T4得电，T5运行1s。

（13）按下按钮I0.2，辅助继电器M1.1开始工作并形成自锁回路。

（14）M1.1得电，T9运行1s。

（15）T9得电，T10运行1s。

（16）T10得电，T11运行1s。

（17）按下按钮I0.3，辅助继电器M1.2开始工作并形成自锁回路。

（18）M1.2得电，T7运行1s。

（19）T7得电，T8运行1s。

（20）按下按钮I0.4,辅助继电器M1.3工作并形成自锁回路。

（21）M1.3得电，T6运行1s。

第四章 模拟软件S7-PLCSIM调试程序

4.1 S7-PLC模拟软件S7-PLCSIM简介

S7-PLCSIM模拟软件是在STEP-7环境下，不用连接任何S7系列的PLC（CPU或I／0模板），而是通过仿真的方法运行和测试用户的应用程序。

S7-PLCSIM提供了简单的界面，可以用编程的方法（如改变输入的通／断状态，输入值的变化）来监控和修改不同的参数，也可以使用变量表（VAT）进行监控和修改变量。

4.1.1 S7-PLCSIM的特性简介

1、S7-PLCSIM的功能是很强的，可以使用STEP-7的所有工具监控和调整模拟PLC的性能，通过S7-PLCSIM，STEP-7的工作过程与真实的PLC相比，差别很小。

2、在SIMATIC Manager中的按钮模拟按钮

可以自动接通或断开模拟过程。单击

，可打开S7-PLCSIM软件及模拟的CPU，当S7-PLCSIM软件运行

时，可自动地连接到模拟的CPU上。

3、在模拟的CPU上运行程序，可代替S7-300或S7-400 的CPU模板。 4、通过创建变量表，可以存取模拟PLC的输入／输出存储器、累加器和寄存器中的数据。也可以通过符号地址存取存储器数据。

5、可以选择定时器自动运行，或者手动置位／复位。可以对各个定时器进行单独复位或一起复位。

6、同真实的CPU模板一样，在S7-PLCSIM中可以改变CPU的操作方式（STOP、RUN、RUN-P），另外在S7-PLCSIM中还提供了一个暂停（Pause）功能，允许用户暂停CPU工作，而不影响程序的状态。

7、可以利用模拟PLC的中断组织块OBs的功能测试程序特性。

8、通过对输入／输出存储器、位存储器、定时器和计数器的操作，可以记录一系列的事件，并且可以回放使之自动进行程序测试。

4.1.2 S7-PLCSIM的使用方法 1、打开“SIMATIC Manager”。

2、选择菜单命令“Options”→“Simulate Modules”，以启动S7-PLCSIM（默认的MPI地址为2）。S7-PLCSIM的窗口画面如图4-1所示。

图4-1 S7-PLCSIM的窗口图

3、打开要模拟的项目和程序。

4、选择菜单命令“PLC”→“Download”，将要模拟的程序块下载到模拟的PLC中。

5、根据提示：

6、在S7-PLCSIM的窗口画面中，工具栏由三部分组成： （1）标准工具栏 ； （2）插入观察对象工具栏。 7、CPU操作开关观察对象

这个操作开关与真实的CPU的操作开关的作用是相同的，可以进行运行（RUN）和停止（STOP）等操作，并且有对应的指示灯表示其工作状态。 4.2 四节传送带系统的调试

1、点击RUN-P开始，将I0.1打勾即启动传送带电机接通,相对应的Q4.1 、Q4.2、Q4.3、Q4.4,每隔1s连续打勾，如图4-2所示：

图4-2 四节皮带电机启动图

2、将I0.2打勾M1电机故障，M1停止工作而M2,M3,M4每隔1s在停止。如图4-3所示：

图4-3 M1电机故障图

3、将I0.3打勾M2电机故障,M2,M1立即停止工作而M3,M4电机每隔1s在停止。如图4-4所示：

图4-4 M2电机故障图

4、将I0.4打勾M3电机故障，M3，M2，M3立即停止工作而M4电机在隔1s后停止。如图4-5所示：

图4-5 M3电机故障图

5、如果系统要停止工作将I0.0打勾则M4,M3,M2,M1依次每隔1s停止工作。如图4-6所示：

图4-6 四节皮带电机停止图

第五章 WinCC视窗控制中心

WinCC是在PC基础上的操作员监控系统软件，WinCCV5.0+SP2具有控制自动化过程的强大功能和极高性能价格比的SCADA（监视控制与数据采集）级的操作监视系统。

WinCC的显著特性就是全面开放，它很容易将标准的用户程序结合起来，建立人机界面，精确地满足生产实际要求。通过系统集成，可将WinCC作为其系统扩展的基础，通过开放接口开发自己的应用软件。 5.1 WinCC的综述

WinCC作为一个功能强大的操作监控组态软件，起主要性能特点如下： 1、WinCC的性能特点 （1）可应用最新的软件技术；

（2）包括所有SCADA功能在内的客户-服务器系统； （3）可灵活裁剪，由简单任务扩展到复杂任务； （4）可由专用工业和专用工艺的选件和附件进行扩展； （5）集成ODBC/SQL数据库； （6）具有强大的标准接口； （7）统一脚本语言；

（8）开放API编程接口可以访问WinCC的模块； （9）通过向导进行简易的在线组态； （10）选择组态软件的语言；

（11）提供所有主要PLC系统的通信通道；

（12）具有与基于PC的控制器的SIMATIC WinCC的紧密接口； （13）是全集成自动化T.I.A的部件；

（14）作为SIMATIC PCS7 过程控制系统中的操作员站； （15）可集成到MES和ERP中。 2、WinCC功能一览

（1）WinCC浏览器：快速访问所有工程数据和全局设定的中心项目管理器。 （2）图形编辑器：通过使用全部图形对象，能自由进行可视化组态和操作，

能方便地使用所有属性的动态结构。

（3）报表编辑：自由选择布局格式的报告系统，可按时间或时间记录信息，进行动作、归档，把当前数据的文件作为拥护报告或项目文件。 （4）用户管理器：用户及其访问权限的管理工具。 （5）通信通道：连接范围广泛的不同控制器。

（6）标准接口：与其他Windows应用程序的开放集成。

（7）编程接口：具有单独访问WinCC(C-API)数据和功能的接口，可集成到特定的用户程序中。

3、SCADA系统的基础功能

WinCC可以通过专用选件构成不同的SCADA系统。

（1）单用户系统：是基于单机系统的控制系统，自动化层采用点对点连接，通过过程总线和LAN联接，能通过基于Windows的网络连接办公系统。 （2）多用户系统：允许多个用户控制相同的控制系统，每个用户都可以看到其他用户的动作。 他采用客户—服务器结构，最多允许16个客户机连接到一个服务器。

4、WinCC的组态 （1）WinCC资源管理器

WinCC Explorer是WinCC的中央协调站，用于项目管理所有的WinCC组件。WinCC Explorer支持的组态工具包括图画的生成、组态消息、过程植存档、报表系统、脚本建立、用户管理等。 （2）图形编辑器

WinCC图形编辑器是一个向量的绘图程序，其功能包括准定位、排列、旋转和镜象、发送图形对象属性等.还能对对象进行编组。建立对象库，以及应用BMP 、WMF、EMF格式或通过OLE等引人或镶嵌在外部编辑图形和文本中。

图形编辑器支持16层画面的组态，对于编组对象，可以不拆开编组对象就能直接修改组中的个别对象的属性。

用户可以动态控制所有图形对象的外观，几何外行、颜色、样式等属性都可以通过变量或从脚本直接寻址来更改。

已经生成的对象储存在对象库中，从对象库可以随时调用对象。WinCC将对

象库分为全局对象库和专用对象库，还提供一个功能库用语组态动作。全局对象库还包括各种各样的按主题分类的预制对象，而专门项目库是针对每个专门对象库建立的。当通过WinCC浏览器切换图形中的用户界面时，系统同时切换对象名称、对象组及用户定义的接口参数。

对象库中的对象可以文件名的方式或以图标的方式列出，用户可以应用Windows的拖放操作，将用户组态到过程画面中。 5.2 WinCC组态

1、创建WinCC项目 （1）启动WinCC

WinCC可以运行在Windows 2000或Windows NT下单击Windows桌面的“开始”按扭

通过“SIMATIC”→“ WinCC”→“Windows→Contral Center”启动WinCC。 （2）创建一个WinCC新项目

第一次打开WinCC新项目时候，将出项对话框，有3个选项。 默认为选择但用户项目，单击“确定”按扭。

在弹出的对话框中定义新项目的名称和储存路径后，进入WinCC资源管理器。

（3）添加PLC应用程序

为了使WinCC 能够于PLC通信，需要选择PLC驱动程序，在此选择SIMATIC S7 PLC。

① 右击WinCC资源管理器的左边子穿口中的“变量管理器”。 ② 在弹出的菜单中，单击“添加新的驱动程序”选项。

③ 在“添加新的驱动程序”对话框中，选择“SIMATIC S7协议集”，选择的驱动程序将出现在变量管理器的下面。

④ 创建一个新的连接，单击显示程序前方的图标，将显示所有的可以同的通道单元。

⑤ 右击通道单元MPI。

⑥ 在弹出的菜单中，单击“新建驱动程序连接”选象。

在输入新建的名称。如：SPS。

⑦ 单击“确定按钮”，完成性建的PLC应用程序的连接。 （4）变量

在WinCC中，用变量来表示真实值，如灌水的水位，或者表示在WinCC中 用来计算或模拟的内部值。

过程变量位于PLC或类似于驱动器的存储器中。

内部变量位于WinCC内，提供于PLC相同的功能存储单元，可以在计算中修改内部变量。

① 新建变量

 为建立和连接变量，首先通过双击“变量管理器”的方式打开MPI到SPS。  右击“内部变量”选项，在弹出的菜单中，单击“新建变量”选项。 ② 设置变量属性

在 变量的对话框中，变量名取为“Tanklevel”。  在数据类型的列表中，选择“无符号16位数”。  单击“确定”按扭。结束变量的设置过程。 ③ 指定在PLC 中的地址

 在“变量属性”对话框中，单击“选择”按扭，打开“地址属性”对话

框。

 从变量的数据列表框中，选择数据区域“位存储器”。  检查地址内型是否为“字”，设置MW“0”。 （5）编辑过程画面 ① 创建过程画面

 在WinCC资源管理器中，右击“画面编辑器”。  在弹出菜单中，单击“新建画面”选项。  选择新建画面。

默认画面名称为“Newpdl.pdl”，显示在WinCC资源管理器的右边的窗口中。 ② 可以用两中方法打开画面：

在WinCC资源管理器右边的子窗口中，双击“SWMPL。PDL”，打开画面编辑器。

在WinCC资源管理器右边的子窗口中，由右击SWMPL。PDL，在弹出的菜单中选项中=选择“打开画面”选项。

在打开的画面编辑器中编辑自己想编辑的图画。 （5）激活项目

单击WinCC资源管理器“文件”菜单中“运行系统”，也可以单击WinCC资源管理器的工具栏中的“激活”按钮。

经过一段时间装载后，将出现“WinCC运行系统”画面。

结束语

本次毕业设计是应用S7-300 PLC控制四节传送带系统的硬件电路，并利用OB1的梯形图控制程序设计。通过控制S7－300 PLC的定时继电器的功能来实现四条皮带的运行，熟悉掌握好定时器和PLC中基本的软组件使用方法和作用，按照选题利用定时器和继电器特点进行编程，使按下某按钮后实现不同的功能当程序编好后，利用S7-300软件调试系统进行调试，根据功能要求使其一步步实现。其中每个程序都进行反复调试，直至实现相应的功能。如果调试没有成功再校验程序有没有输入错误或者检查程序是否编辑错误，就这样周而复始直至程序调试成功。成功以后进行WinCC画面的调试。本课题所有预期指标基本完成。

致 谢

在本课题的整个研究设计过程中，得到了许多老师和同学的帮助，借此机会向他们一并表示诚挚的谢意。

首先感谢我的指导老师李建荣老师，非常感谢他在我大学的最后学习阶段——毕业设计阶段给自己的指导，从最初的定题，到资料收集，到编程、调试，到毕业设计成型，他给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我的毕业设计，他放弃了自己的休息时间，他的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向他表示我诚挚的谢意。其中最让我感动的是李老师对细节的把握并不厌其烦把我的毕业设计排版，符号等许多小的细节一一指证并帮我修改。他这种对事情的严谨态度很让我感动。 通过这一阶段的努力，我的毕业设计终于完成了，这意味着大学生活即将结束。在大学阶段，我在学习上和思想上都受益非浅，这除了自身的努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。

参考文献

[1] 廖常初.《可编程序控制器应用技术》.重庆：重庆大学出版社

[2] 廖常初.《可编程序控制器的编程方法与工程应用》.重庆:重庆大学出版社

[3] 廖常初.《PLC梯形图程序的设计方法与技巧》.电工技术

[4] 邓则名、邝穗芳等.《电器与可编程序控制器应用技术》.北京:机械工业出版社

[5] 周少武等.《大型可编程序控制器系统设计》.中国电力出版社

[6] 胡学林.《可编程序控制器原理及应用》.电子工业出版社

[7] 章文浩. 《可编程控制器原理及实验》.北京：国防工业出版社

[8] 周恩涛.《可编程控制器原理及其在液压系统中的应用》.北京

[9] 王兆义.《小型可编程控制器实用技术》.北京：机械工业出版社

[10] 汪志峰.《可编程控制器原理及应用》.西安：电子科技大学出版社