电气文下载2023年,附件下载,电气文下载全国

分类号:TP39编号:BY15502310/11/214-0703

沈阳化工大学

本科毕业论文

题目:汽车涂装系统的PLC控制系统

院系:信息工程学院

专业:电气工程及其自动化

班级:电气XXXX

学生姓名:XXXXXX

指导教师:XXXXXX

论文提交日期:2016年06月26日

论文答辩日期:2016年06月28日毕业设计(论文)任务书

电气工程及其自动化专业0703班学生:XXXX毕业设计(论文)题目:汽车涂装车间的plc控制系统毕业设计(论文)内容:汽车涂装车间工艺流程介绍,检测点统计,SIEMENSS7-200PLC控制系统简介,控制系统设计及选型,控制功能组态,系统仿真及调试.毕业设计(论文)专题部分:

SIEMENSSN-200PLC控制系统设计,控制系统硬件选型,控制系统电气设计,各控制功能组态.起止时间:2016年3月---2016年6月指导教师:陈斌签字2016年3月3日教研主任:曹先庆签字2016年3月4日学院院长:樊丽萍签字2016年3月5日

摘 要

随着汽车市场竞争的日趋激烈以及环保呼声的日渐增高,汽车涂装在保证高装饰性,高防腐蚀性能的同时,对于环境保护的效果,涂装材料和涂装生产成本以及设备投资也越来越为重视.汽车油漆车间控制系统,担负着监控车间所有涂装工艺设备系统和输送设备系统的任务.它监控涂装过程中的重要生产工艺参数和生产设备的运行,以满足工艺质量和保证正常生产节拍的要求.为适应这一要求,充实和加强自动化专业的实训环节,设计了一个基于PLC的汽车涂装车间控制系统,为提高学生的综合应用能力提供了良好的实验实训平台.

汽车涂装系统是基于PLC的过程控制系统,本文通过阐述涂装系统的发展状况,工艺流程,及系统仿真,了解涂装系统全过程.通过对汽车涂装系统过程的工艺及关键问题的分析,在参考文献的基础上,主要针对喷淋控制进行了研究探讨,从硬件,软件两个方面对汽车涂装工艺过程中的自动控制系统进行设计.文章绍了PLC的概况,应用,结构,特点及发展趋势,重点介绍了基于PLC的汽车涂装系统的硬件选型.这一研究必定为PLC在汽车涂装过程控制中的应用奠定一定基础,可编程逻辑控制器(PLC),系统选用SIEMENSS7-200,PLC组态软件的设计采用SIEMENSPLC自带的编程工具STEP7开发,完成对涂装车间的过程控制.

从高等教育培养应用型人才的教育目标出发,要求培养具有一定理论知识,同时具有一定实践能力的应用型人才.因此需要培养学生将所学理论应用于实际的能力.逶过实验室条件下提供一定的实验,让学生在模拟仿真实验系统或类似真实的模型安验系统上进行必要的实践,促进其理论联系实际能力的成长,加深对所学理论的认识和理解,缩短理论和实践之间距离,为今后的实际科研,设计和开发工作打下一个良好的基础,以适应当今社会对应用型人才的需要.

关 键 词:汽车涂装,PLC,过程控制

Abstract

Asthemarketpetitionbeesincreasinglyfierceandenvironmentalprotection,thegrowingcallstoincreasedcarcoatingintheguaranteehighornamental,highcorrosionresistanceperformanceatthesametime,fortheprotectionoftheenvironmenteffect,coatingmaterialsandpaintingproductioncostandtheequipmentinvestmentisalsomoreandmoreattentionto.Carpaintshopcentralcontrolsystem,withresponsibilityformonitoringworkshopequipmentsystemandallcoatingprocessconveyingequipmentsystemtask.Itisoneofthemostimportantcoatingprocesonitoringproductionprocessparametersandproductionequipmentoperation,tomeettheprocessqualityandensurenormalproductionrequirementsofthebeat.Inordertoadapttothisrequest,enrichandstrengthenthepracticelinkautomationspecialty,designbasedonPLCcontrolsystem,carcoatingworkshopforimprovingstudents'prehensiveapplicationabilitytoprovideagoodexperimentaltrainingplatform.

CarcoatingsystemisbasedontheprocessofPLCcontrolsystem,thispaperexpoundsthedevelopingsituationofthecoatingsystem,proceslow,andthesystemsimulationsystem,understandthewholeprocessofcoating.Throughthecarcoatingsystemfortheprocesstechniqueandkeyproblemsintheanalysis,onthebasisofthereferences,mainlyforspraycontrolforthestudy,fromtwoaspectsofhardwareandsoftwareofautomobilecoatingprocessintheprocessofautomaticcontrolsystemdesign.ThearticleintroducedthegeneralsituationofthePLC,application,structure,charactersanddevelopmenttrend,thepaperfocusesonthecarcoatingsystembasedonPLCofhardwareselection.ThisstudywillsurelyforPLCinthecontrolcarcoatingprocesstheapplicationmustlayfoundation,theprogrammablelogiccontroller(PLC),systemchoosesSIEMENSs7-200PLC,configurationsoftwaredesignbySIEMENSPLCownprogrammingtoolsSTEP7development,thepletionofthecoatingworkshopprocesscontrol.

Fromhighereducationtrainingappliedtalentseducationaimoftrainingrequirements,hascertaintheoryknowledge,atthesametimehascertainpracticalabilityoftheappliedtalents.Thereforeneedtotrainstudentstostudythetheoryisappliedintheactualability.Weioverthelaboratoryconditionsprovidecertainexperiment,letthestudentsinsimulationexperimentsystemorsimilartotherealmodelAnnchecksystemisnecessarytopractice,andpromotingthetheorywiththepracticeofthegrowthoftheabilitytostudiesthetheory,deepentheunderstandingandtheunderstanding,shortenthedistancebetweentheoryandpractice,forfutureactualscientificresearch,designanddevelopmentworklayagoodfoundation,tomeetthesocialneedstoappliedtalents.

Keywords:Carcoating,PLC,Processcontrol

目录

第一章涂装工艺简介1

1.1绪论1

1.1.1.我国涂装生产线发展概况1

1.2.汽车涂装系统工艺流程简介及流程图2

1.2.1汽车涂装工艺介绍2

1.2.2表面处理2

1.2.3涂装工艺3

1.3汽车涂装工艺流程为4

1.4汽车涂装车间的控制方案5

1.4.1控制系统的组成5

第二章PLC基本原理介绍6

2.2PLC的特点6

2.LC结构,功能和应用6

2.3.1PLC结构7

2.3.2PLC功能和应用8

2.4PLC的发展趋势8

第三章:汽车涂装车间的系统设计10

3.1.1I/O口资源分配10

3.2.1西门子S7-200简介11

3.2.2PU的选择11

3.3汽车涂装工艺流程14

3.4STEPT7软件介绍14

3.4.1STEP7标准软件包介绍15

3.4.2使用STEP7的基本步骤16

3.5调试仿真18

第四章结束语21

4.1全文小结21

4.2设计不足21

1.1.2课题研究意义

涂装对于汽车制造来讲有两个重要作用,第一是对汽车防腐蚀,第二是给汽车增加美观.大量资料表明,国内外每年因锈蚀造成的损失相当惊人.据世界银行提供资料,1996年美国国民总产值为74335亿美元,因金属腐蚀损失为2000亿美元,约占国民生产总值的2.7%.汽车是以钢材为主的工业制品,如不解决腐蚀问题,将严重影响汽车的使用寿命和外观,因此汽车自问世之初,就与涂装结下了不解之缘.1886年,"汽车之父"卡尔·奔驰在德国斯图加特制造第一辆汽车时,就用油漆进行防锈和装饰.100多年过去了,现代汽车不仅是集现代工业成就之大成的工业品,更是技术与艺术的完美结合.中国汽车工业起步于20世纪50年代,近半个世纪来,伴随着中国汽车工业发展的坎坷历程,汽车涂装从载货汽车车身涂装发展至轿车车身涂装,坚持引进,消化和开发的道路,使中国汽车涂装技术逐步现代化.本文以汽车涂装几个主要工艺为例,从质量,材料,设备,工艺和环保等诸方面简明介绍涂装工艺技术在汽车工业中的应用和发展.在以下每种工艺的对比表中,把1986年以前归为以往工艺,1986年以后归为现代工艺.这是因为,1986年前后我国汽车行业在引进,消化,吸收国外先进的涂装技术方面做了大量的工作,涂装技术有了长足的发展,也大大缩短了与先进涂装技术的差距.

1.2.汽车涂装系统工艺流程简介及流程图

1.2.1汽车涂装工艺介绍

汽车涂装工艺,一般可分为两大部分:一是涂装前金属的表面处理,也叫前处理技术,二是涂装的施工工艺.表面处理主要包括清除工件表面的油污,尘土,锈蚀,以及进行修补作业时旧涂料层的清除等,以改善工件的表面状态.包括根据各种具体情况对工件表面进行机械加工和化学处理,如磷化,氧化和钝化处理.

工程机械防锈涂装工艺一般可分为涂装前表面处理工艺和防锈底漆涂装工艺.

表面处理是防锈涂装的重要工序之一.工程机械防锈涂装质量在很大程度上取决于表面处理的方式好坏.据英国帝国化学公司介绍,涂层寿命受3方面因素制约:表面处理,占60%,涂装施工,占25%,涂料本身质量,占15%.工程机械行业,不同零部件的表面处理方式.机械清理可有效去除工件上的铁锈,焊渣,氧化皮,消除焊接应力,增加防锈涂膜与金属基体的结合力,从而大大提高工程机械零部件的防锈质量.机械清理标准要求达到的Sa2.5级.表面粗糙度要达到防锈涂层厚度的1/3.喷,抛丸所用钢丸要达到GB6484要求.薄板冲压件的表面处理称一般用化学表面处理.

工艺流程为:预脱脂→脱脂→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→中和→冷水洗→表面调整→磷化→冷水洗→热水洗→纯水洗→干燥

上述工艺过程也可根据薄板冲压件的油,锈情况作适当调整,或不用酸洗工序,或不用预脱脂工序.而脱脂和磷化是化学处理工艺中的关键工序,这两道工序直接影响工件化学处理的质量和防锈涂层的质量.有关工艺参数和相关辅助设备也是影响表面处理质量的不可忽视的因素.涂装工艺由于工程机械范围广,规格多,整机重,零部件大,一般采用喷涂方式进行涂装.喷涂工具有空气喷,高压无气喷,空气辅助式喷及手提式静电喷.空气喷喷涂效率低(30%左右),高压无气喷浪费涂料,两者共同的特点是环境污染较严重,所以已经和正在被空气辅助式喷和手提式静电喷所取代.如世界第一工程机械公司———美国卡特彼勒公司就采用空气辅助式喷进行喷涂,对发动机罩等薄板覆盖件则采用手提式静电喷.工程机械用涂装设备一般采用较为先进的水旋喷漆室.中小零部件也可采用水帘喷漆室或无泵喷漆室,前者具有先进的性能,后者经济实惠,方便实用.由于工程机械整机和零部件较重,热容量大,因此,其防锈涂层的干燥,一般采用烘烤均匀的热风对流的烘干方式.热源可因地制宜,选用蒸汽,电,轻柴油,天然气和液化石油气等.

汽车涂装工艺的特点和侧重点汽车涂装工艺根据汽车类型的不同而各有特点和侧重点.

载重汽车的主要涂装件是前部驾驶室,涂装要求最高,其他部件如车厢,车架等涂装要求比驾驶室低.

客车的涂装与载货汽车的涂装有较大区别.客车车身包括大梁,骨架,车厢内部,车身外表面,其中以车身外表面要求较高.车身外表面不但要求具有良好的保护性和装饰性,而且喷涂面积大,平面多,有两种以上的颜色,有时还有汽车色带.因此,施工周期比载货汽车长,施工要求比载货汽车高,施工过程比载货汽车复杂.

轿车和小型旅行车,不论在表面装饰性或底层保护性都比大型客车和载货汽车的要求高.它的表面涂层属于一级装饰精度,具有美丽的外观,光亮如镜或光滑的表面,无细微的杂质,擦伤,裂纹,起皱,起泡及肉眼可见的缺陷,并应有足够的机械强度.底面涂层属于优良保护层,应有优良的防锈性和防腐蚀性,很强的附着力,局部或全部刮涂附着力好,机械强度高的腻子,使用数年也不会出现锈蚀或脱落等现象.

图1-3汽车涂装工艺流程

1.4汽车涂装车间的控制方案

1.4.1控制系统的组成油漆车间中控室控制系统的控制对象,主要由两大部分组成:油漆工艺控制系统和输送控制系统.控制系统主要负责监控这两个系统的运行状态,协调这两个系统内各设备动作和这两个系统的之间各设备动作.油漆工艺和输送系统时刻要按照控制系统发出的指令所指示的工作方式运动,同时控制系统要时刻监视油漆工艺和输送系统的当前运动状态,按照预期制定的目标及时地进行调整和控制,以达到在控制系统的控制作用下,使油漆车间生产汽车涂装产品质量得到充分保证,使生产按照预定的生产节拍进行,使整个车间维持一种正常的生产运行.油漆工艺控制系统主要是围绕汽车涂装生产中各部分工艺过程,对其设备按照相应工艺要求进行控制和检测.油漆工艺车间汽车涂装工艺过程主要有预处理,电泳,密封,底漆和面漆等.油漆工艺控制系统要根据每一项工艺过程的具体工艺要求,通过控制装置PLC控制相应工艺设备和环境设备,例如:预处理和电泳工艺过程中的各种浸槽和喷淋设备,密封,底漆和面漆工艺过程中的喷胶或喷漆房设备和烘房设备,及各个工艺过程中控制温度,湿度,压力和风速的环境设备.油漆工艺控制系统主要目的是使各个工艺设备和环境设备按照工艺要求正常运行,以保证汽车涂装质量.

b)输送控制系统输送控制系统主要控制油漆车间的输送链和升降运输系统.它贯穿着油漆车间的汽车涂装生产的全过程,即在输送链和升降机的输送作用下,使轿车白车身以一定的节拍,按照涂装工艺顺序,依次通过汽车涂装各个工艺设备和环境设备,完成相应涂装加工工艺.输送控制系统要通过控制装置PLC,控制分布在整个油漆车间的各段输送链和升降机运行.输送控制系统一方面要完成轿车白车输送,转挂和储存任务,另一方面还要按汽车涂装各部分工艺要求,对输送的车身还必༿ 5;要在程序的控制下,实现升降,变节距,变速,摆动和倾斜等动作,从而保证油漆车间连续自动化生产.1)可靠性高,适用于工业现场环境

原因:PLC在软件和硬件上采取了提高可靠性的一些措施:

l),硬件措施:屏蔽,滤波,电源调整与保护,联锁,模块化结构,环境检测与诊断电路

2),软件措施:自诊断程序,故障检测,信息保护与恢复

(2)编程简单,使用方便

(3)控制程序可变,具有很好的柔性

(4)直接带负载能力强

(5)接口简单,维护方便

(6)功能完善,便于实现机电一体化

(7)通信,网络技术趋于标准化,便于实现计算机网络控制

2.LC结构,功能和应用

2.3.1PLC结构

主要由CPU模块,输入模块,输出模块和编程器组成.

图2.1PLC控制系统

CPU模块主要由微处理器(CPU芯片)和存储器组成.存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器,其中系统程序存储器为ROM.I/O模块包括输入模块和输出模块,相应的输入输出电路如图1·3,1·4所示.

图2·2PLC的输入电路

图2.LC的输出电路

2.3.2PLC功能和应用

可编程控制器自问世以来发展极为迅速.在工业控制方面正逐步取代传统的继电器控制系统,成为现代工业自动化生产的三大支柱之一.

1.顺序逻辑控制

这是PLC最基本,最广泛的应用领域,它正逐步取代传统的继电器顺序控制.

2.运动控制

PLC和计算机数控(CNC)设备集成在一起,可以完成机床的运动控制.

3.定时和计数控制

定时和计数精度高,设置灵活,且高精度的时钟脉冲可用于准确的实时控制.

4.模拟量控制

PLC能完成数模转换或者模数转换,控制大量的物理参数,例如,温度,压力,速度和流量等.

5.数据处理

能完成数据运算,逻辑运算,比较传送及转换等.

6.通信和联网

PLC之间,PLC和上级计算机之间有很强的通信功能.作为实时控制系统,不仅PLC数据通信速率要求高,而且要考虑出现停电,故障时的对策等.

2.4PLC的发展趋势

随着计算机技术的发展和市场需求量的增加,PLC的结构和功能有了不断改进,生产厂家不断推出功能更强的新产品.目前,PLC的发展主要有两个趋势:其一是向体积小,速度快,功能强,低的微小型方向发展,其二是向大型网络化,高可靠性,兼容性,多功能方向发展.

(1)大型网络化

网络化和加强通信能力是PLC的一个重要发展趋势.PLC构成的网络将有多个PLC,多个加模块相连,并可与IPC(工业计算机)EPC(嵌入式计算机),以太网等相连构成整个工厂的自动控制系统.现场总线技术(如PROFIBUS)在工业控制中将会得到越来越广泛地应用.

(2)高可靠性

一些特定的环境和条件要求自动化系统要有很高的可靠性,因而自诊断技术,冗余技术,容错技术在PLC中都已得到厂泛的应用.

(3)多功能

为了适应各种特殊功能的需要,各个公司陆续推出了多种智能模块.智能模块是以微处理器为基础的功能部件.它的CPU与PLC的CPU并行工作,占用主机的CPU时间很少,有利于提高PLC扫描速度和完成特殊的控制要求.

(4)编程语言向高层次发展

PLC编程语言在原有梯形图语言,顺序功能图语言和指令表语言的基础上,不断丰富和向高层次发展.如SIEMENS公司的SIMATICS7可以使用C,从C++等高级语言进行编程.

(5)良好的兼容性

PLC产品的优劣除了要看它内在技术优劣外,还需考察它满足国际标准化的程度和水平.标准化一方面保证了产品出厂质量,另一方面也保证了各厂家产品的相互兼容性.

第三章:汽车涂装车间的系统设计

3.1基本设计

3.1.1I/O口资源分配

表3-1I/O口资源分配

检测点名称地址输出类型喷淋泵M1I0.0AI热水泵M2I0.1AI排风扇M3I0.2AI供风扇M4I0.3AI电泳槽M5I0.4AI加湿泵M6I0.5AI废水循环泵M7I0.6AI刮渣机M8I0.7AI热交换器M9I1.0AI面漆烘房排风扇M10I1.1AI烘房循环风扇M11I1.2AI焚烧炉循环风扇M12I1.3AI浸槽温度I1.4DI备用槽温度I1.5DI烘房风速风压I1.6DI管道防冻温度I1.7DI烘房温度I2.0DI焚烧炉温度I2.1DI烘房内燃烧的煤气压力I2.2DI焚烧炉内燃烧的煤气压力I2.3DI水槽水位上线Q0.0DO水槽水位下线Q0.1DO浸槽液位上线Q0.2DO浸槽液位下线Q0.3DO

根据上述对工艺过程和对PLC控制系统的要求的分析,可以确定出PLC控制系统所需I/O点数,统计结果如下:

DO):该装置有4个DO点,即水槽水位上限,水槽水位下限,浸槽水位上限,浸槽水位下限.

模拟量输入模块选择(AI)I点,即水槽温度,浸槽温度,焚烧炉及烘房温度,风压,煤气压力等.

3.2硬件设计

3.2.1西门子S7-200简介

S7-200是一种小型的可编程序控制器,适用于各行各业,各种场合中的检测,监测及控制的自动化.S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能.因此S7-200系列具有极高的性能/比.S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能.使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制.应用领域极为广泛,覆盖所有与自动检测,自动化控制有关的工业及民用领域,包括各种机床,机械,电力设施,民用设施,环境保护设备等等.如:冲压机床,磨床,印刷机械,橡胶化工机械,空调,电梯控制,运动系统.集成的24V负载电源:可直接连接到传感器和变送器(执行器),CPU221,222具有180mA输出,CPU224,CPU224XP,CPU226分别输出280,400mA.可用作负载电源.①不同的设备类型CPU221~226各有2种类型CPU,具有不同的电源电压和控制电压.

②本机数字量输入/输出点CPU221具有6个输入点和4个输出点,CPU222具有8个输入点和6个输出点,CPU224具有14个输入点和10个输出点,CPU224XP具有14个输入点和10个输出点,CPU226具有24个输入点和16个输出点.

③本机模拟输入/输出点CPU224XP具有2个输入点,1个输出点.

④中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿.

⑤高速计数器CPU221/222

4个高速计数器(30KHz),可编程并具有复位输入,2个独立的输入端可同时作加,减计数,可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器

CPU224/224XP/226

6个高速计数器(30KHz),具有CPU221/222相同的功能.

CPU222/224/224XP/226

可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展.可使用仿真器(选件)对本机输入信号进行仿真,用于调试用户程序.①CPU221

本机集成6输入/4输出共10个数字量I/O点.无I/O扩展能力.6K字节程序和数据存储空间.4个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出.1个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议,MPI通讯协议和自由方式通讯能力.非常适合于小点数控制的微型控制器.②CPU222

本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点.可连接2个扩展模块.6K字节程序和数据存储空间.4个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出.1个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议,MPI通讯协议和自由方式通讯能力.非常适合于小点数控制的微型控制器.

③CPU224本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点.可连接7个扩展模块,最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点.13K字节程序和数据存储空间.6个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出,具有PID控制器.1个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议,MPI通讯协议和自由方式通讯能力.I/O端子排可很容易地整体拆卸.是具有较强控制能力的控制器.

④CPU224XP本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点,2输入/1输出共3个模拟量I/O点,可连接7个扩展模块,最大扩展值至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点.20K字节程序和数据存储空间,6个独立的高速计数器(100KHz),2个100KHz的高速脉冲输出,2个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议,MPI通讯协议和自由方式通讯能力.本机还新增多种功能,如内置模拟量I/O,位控特性,自整定PID功能,线性斜坡脉冲指令,诊断LED,数据记录及配方功能等.是具有 模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU.

⑤CPU226

本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O点.可连接7个扩展模块,最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点.13K字节程序和数据存储空间.6个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出,具有PID控制器.2个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议,MPI通讯协议和自由方式通讯能力.I/O端子排可很容易地整体拆卸.用于较高要求的控制系统,具有更多的输入/输出点,更强的模块扩展能力,更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能.可完全适应于一些复杂的中小型控制系统.

S7-200系列PLC是西门子公司的产品,另外,国内外还有一些厂家生产与其完全兼容的产品,例如德国VIPA公司,中国上海正航电子科技有限公司等.PLC数字量输入控制点数(即DI点数)为:个

PLC数字量输出控制点数(即DO点数)为:个)可连接7个扩展模块,最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点,13K字节程序和数据存储空间,6个独立的30KHz高速计数器,2路独立的20KHz高速脉冲输出,具有PID控制器,1个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议,MPI通讯协议和自由方式通讯能力,I/O端子排可以很容易地整体拆卸,是具有较强控制能力的控制器.以上I/O点情况,本系统选用CPU22控制器,其中包括个输入/个输出,另外选用EM231模块,该模块带有4个模拟量输入点,集成16位转化器,有冷端补偿作用,不再需要外部变送器,一个模块就能完成数据采集及处理.各模块连接方式见图

图3.1各模块连接方式

3.3汽车涂装工艺流程

图3.2汽车涂装工艺流程

3.4STEPT7软件介绍

STEP7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包.它是SIMATIC工业软件的组成部分.有下列版本的STEP7标准软件包:

用于SIMATICS7-200上简单单站应用的STEP7Micro/DOS和STEP7Micro/WIN.

用于使用带有各种功能的SIMATICS7-300/ST-400,SIMATICM7-300/M7-400和SIMATICC7的STEP7.

3.4.1STEP7标准软件包介绍

标准软件包的功能

STEP7标准软件包提供一系列的应用程序(工具):

图3.3STEP7标准软件包功能图

⑴SIMATIC管理器

SIMATICManager(SIMATIC管理器)可以管理一个自动化项目的所有数据,

无论是为哪个可编程控制系统(S7/M7/C7)设计的.编辑所选数据所需要的工

具由SIMATICManager自行启动.

⑵符号编辑器

使用SymbolEditor(符号编辑器),可以管理所有的共享符号.具有以下功能:

为过程信号(输入/输出),位存储和块设定符号名和注释分类功能.从/向其它的Windows程序导入/导出.使用这个工具生成的符号表可供其它所有工具使用.因而,对一个符号特性的任何变化都能自动被其它工具识别.

⑶诊断硬件

这个功能可以向你提供可编程控制器的状态概况.这个概况中可以显示符号,指示每个模板是否正常或有故障.双击故障模板,可以显示有关故障的详细信息.信息的范围视各个模板而定.

显示关于模板的一般信息(例如,定货号,版本,名称)以及模板状态(例如故障),显示I/O和分布式从站的模板信息(例如,通道故障),显示来自诊断缓存区的报文.

对于CPU,还可显示以下附加信息:

用户程序处理过程中的故障原因,显示循环时间(最长的,最短的和最近一次的),MPI的通讯可能性及负载,显示性能数据(可能的输入/输出,位存储,计数器,定时器和块的数量)

⑷编程语言

用于S7-300和S7-400的编程语言梯形逻辑图(LadderLogic),语句表(StatementList)和功能块图(FunctionBlockDiagram)都集成在一个标准软件包中.

梯形逻辑图(或LAD)是STEP7编程语言的图形表达方式.它的指令语法与一个继电器的梯形逻辑图相似:当电信号通过各个触点,复合元件以及输出线圈时,使用梯形图,可以追踪电信号在电源示意线之间的流动.

语句表(或STL)是STEP7编程语言的文本表达方式,与机器码相似.如果一个程序是用语句表编写的,CPU执行程序时则按每一条指令一步一步地执行.为使编程更容易,语句表已进行扩展,还包括一些高层语言结构(例如,结构数据的访问和块参数).

功能块图(FBD)是STEP7编程语言的图形表达方式,使用与布尔代数相类似的逻辑框来表达逻辑.复合功能(如数学功能)可用逻辑框相连直接表达.其它编程语言作为可选软件包使用.

⑸NetPro(网络组态)

通过MPI,可以实现使用NetPro时间驱动的循环数据传送,只要你在这里:选择通讯的站在表中输入数据源和数据目标,自动生成要下载的所有块(SDB),并且自动完整地下载到所有的CPU中.

事件驱动的数据传送也是可以实现的,只要你在这里:设置通讯连接.从集成的块库中选择通讯或功能块.以你选择的编程语言为所选的通讯或功能块赋值参数.

3.4.2使用STEP7的基本步骤

图3.4STEP7使用的步骤图

如上图所示,你有两个可选步骤:

如果要创建一个使用许多输入和输出的综合程序,建议先做硬件配置.这样做的优点在于STEP7在硬件配置编辑器中会显示可能的地址.如果选择第二个选项,那么只能根据所选组件来自行确定每个地址,而不能通过STEP7调用这些地址.在硬件配置中,您不仅可以定义地址,还可以改变模块的参数和属性.例如,如果要操作多个CPU,则必须区分各个CPU的MPI地址.

以喷淋泵为例,实现对喷淋泵的起停控制

图3.5喷淋泵起停控制

以备用槽温度为例,通过量化过程实现对备用槽温度控制

图3.6备用槽温度控制

3.5调试仿真

程序的调试

视用户程序的执行时,可选择单次或多次扫描.应先将PLC的工作方式设为"STOP",使用"调试(Debug)"菜单中的"多次扫描(MultipleScans)"或"初次扫描(FistScans)"命令.在选择多次扫描时,要指定扫描的次数.

用状态图监控程序:

STEP7-Micro/WIN32编程软件可以使用状态图来监视用户程序的执行情况,并可对编程元件进行强制操作.

1,使用状态图在引导条窗口中单击"状态图(StatusChart)"图标,或使用"调试(Debug)"菜单中的"状态图(StatusChart)"命令就可打开状态图窗口,如图3.3所示.在状态图的"地址(Address)"栏中键入要监控的编程元件的直接地址(或用符号表中的符号名称),在"格式(Format)"栏中显示编程元件的数据类型,在"当前数值(CurrentValue)"栏中可读出编程元件的状态和当前值.

图3.7"状态图"窗口

工具条中状态图的编辑工具有顺序排序(SortAscending),逆序排序(SortDescending),单次读取(SingleRead),全部写(WriteAll),强制(Force),解除强制(Unfore),解除所有强制(UnforeAll)以及读所有强制(ReadAllForced)等.

2,强制操作强制操作是指对状态图中的变量进行强制性地赋值.S7-200允许对所有的I/O位以及模拟量I/O(AI/AQ)强制赋值,还可强制改变最多16个V或M的数据,其变量类型可以是字节,字或双字.

强制.若要强制一个新值,可在状态图的"新数值(NewValue)"栏中输入新值,然后单击工具条中的"强制(Force)"按钮.如果要强制一个已经存在的值,可以单击状态图中"当前数值(CurrentValue)"栏,然后点击"强制(Force)"按钮.

读所有强制.打开状态图,单击工具条中的"读所有强制(ReadAllForced)&# 34;按钮,则状态图中所有被强制的单元格会显示强制符号.

解除强制.在当前值栏中单击要取消强制的操作数,然后点击工具条中的"解除强制(Unfore)"按钮.

解除所有强制.打开状态图,单击工具条中的"解除所有强制(UnforeAll)"按钮.

运行模式下编辑程序:

在运行模式下,可以对用户程序作少量修改,修改后的程序一旦下载将立即影响系统的运行.可进行这种操作的PLC有CPU224和CPU226两种.操作如下.

1,在运行模式下,选择"调试(Debug)"菜单中"在运行状态编辑程序(ProgramEditinRUN)"命令.运行模式下只能对主机中的程序进行编辑,当主机中的程序与编程软件中的程序不同时,系统会提示用户存盘.

2,屏幕弹出警告信息,单击"继续(Continue)"按钮,PLC主机中的程序将被上载到编程窗口,此时可在运行模式下编辑程序.

3,程序编译成功后,可用"文件(File)"菜单中的"下载(Download)"命令,或单击工具条中的"下载(Download)"按钮将程序下载到PLC主机.

4,退出运行模式编辑.使用"调试(Debug)"菜单中"在运行状态编辑程序(ProgramEditinRUN)"命令,然后根据需要选择"选项(Checkmark)"中的内容程序监控:

STEP7-Micro/WIN32提供的三种程序编辑器(梯形图,语句表及功能表图)都可以在PLC运行时监视各个编程元件的状态和各个操作数的数值.这里只介绍在梯形图编辑器中监视程序的运行状态,如图A-15所示,梯形图编辑器窗口中被点亮的元件表示处于接通状态.

程序监控的实现,可用"工具(Tools)"菜单中的"选项(Options)"命令打开选项对话框,选择"LAD状态(LADstatus)"项,然后再选择一种梯形图样式,在打开梯形图窗口后,单击工具条中"程序状态(Programstatus)"按钮.

梯形图的显示样式有3种:指令内部显示地址和外部显示数据值,指令外部既显示地址又显示数据值,只显示数据值[21].

第四章结束语

4.1全文小结

通过为期接近2个月的设计和实验,使我学到了很多实际的东西,把理论和实践很好的联系起来.

本论文主要针对汽车涂装车间对PLC控制系统的工艺要求,经过认真的研究,分析,对工艺控制系统做了深入的学习,主要完成了一下几个方面的内容:

根据汽车涂装控制系统的工艺流程,了解了汽车涂装生产线流程后进一步的通过I/O点的选取确定硬件型号.

在选好好硬件基础上实现控制工艺的要求编写控制程序并进行调试仿真.

4.2设计不足

由于时间的仓促和作者水平的有限,该实验系统复杂,所以只介绍了整体的控制步骤,还有很多详细地方没有涉及,希望在以后工作中可以补充.

硬件方面,因本课题所选用的I\O点数较少,所以只是简单地应用了CPU224,更多的技术上的问题,没有深入研究.

软件编程方面,研究的不够深入,大部分只是涉及表面知识,并未真正深入,这是很大的不足之处.

参考文献

[1]程周·可编程序控制器原理与应用·北京:高等教育出版社,2003年

[2]王永华·现代电气控制及PLC应用技术.·北京:北京航空航天大学出版社,2000

[3]周美兰,周封,忘岳宇·PLC电气控制与组态设计·北京:科学出版社,2003

[4]吴建强,姜三勇·可编程控制器原理及应用·哈尔滨工业大学出版社,2000

[5].《SIMATICSTEP7》iemens(中国)公司

[6].《SIMATICSTEP7用户手册》iemens(中国)公司

致谢

本论文是在完成的.导师渊博的专业知识,严谨的治学态度,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德,严以律己,宽以待人的崇高风范,朴实无华,平易近人的人格魅力对我影响深远.不仅使我树立了远大的学术目标,掌握了基本的研究方法,还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理.本论文从选题到完成,每一步都是在导师的指导下完成的,倾注了导师大量的心血.在此,谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！本论文的顺利完成,离不开各位老师,同学和朋友的关心和帮助.

沈阳化工大学学士学位论文

沈阳化工大学学士学位论文第一章涂装工艺简介

10

4

沈阳化工大学学士学位论文第一章涂装工艺简介

21

沈阳化工大学学士学位论文第二章PLC基本原理介绍

沈阳化工大学学士学位论文第二章PLC基本原理介绍

沈阳化工大学学士学位论文第三章汽车涂装车间的系统设计

沈阳化工大学学士学位论文第四章结束语

沈阳化工大学学士学位论文第四章结束语

沈阳化工大学学士学位论文参考文献

沈阳化工大学学士学位论文致谢

工件预清洁

上挂

水洗2

水洗1

脱脂

预脱脂

吹水

纯水洗1

水洗4

水洗3

磷化

表调

不合格返修

合格入库

检验

面漆检查抛光

面漆强冷

面漆烘干

面漆流平

喷面漆

面漆前擦净

中涂打磨

中涂层检查补灰

中涂强冷

中涂烘干

喷中涂层漆

喷PVC

涂焊缝密封胶

打磨

刮灰

合格驾驶室

不合格返修

检测

强冷

烘烤

转挂

沥水及吹水

纯水洗2

UF2洗

UF1洗

阴极电泳

模块2EM231

模块1EM231

主机CPU224

预处理

阴极电泳

电泳烘干

PVC密封

中涂

色漆闪干

罩光清漆

面漆烘干

气喷喷漆第二适金属色漆

ESTA涂漆色漆

中涂烘干

标准软件包

符号编辑器

NETPRO

通讯组态

硬件组态

硬件诊断

SIMATIC

管理器

编程语言

LADFBDSTL

设计自动化任务解决方案

生成一个项目

硬件组态

生成一个程序

硬件组态

生成一个程序

传送程序到CPU并进行调试·