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1、安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)(設(shè)計)論文江蘇科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）學(xué) 院：電子信息學(xué)院 專 業(yè)：電氣工程及其自動化課 題： 基于PLC烘絲機控制系統(tǒng)的設(shè)計 學(xué) 號： 姓 名： 江 華 指導(dǎo)教師 ： 許運飛 職 稱： 年 月 日江蘇科技大學(xué)電子信息學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計） 基于PLC烘絲機控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要烘絲機是卷煙廠制絲車間生產(chǎn)線中的重要設(shè)備,其主要功能是確保烘絲機出口煙絲達到符合卷煙工藝要求的含水率,提高煙絲的成絲率和填充值,改變煙絲的物理性能,使煙香味變得醇和。為了保證煙絲出口水分達到設(shè)定值的允差波動范圍內(nèi),運用了計算機技術(shù),采用新型高性能的西門子S7-200系列PLC自動化控制系統(tǒng),使烘絲機

2、的各項性能指標達到工藝要求。關(guān)鍵詞：烘絲機；自動化控制系統(tǒng)；西門子PLCBased on PLC drying machine control system designAbstractDrying machine is a cigarette factory production line silk shop in the important equipment, its main function is to ensure that the export of tobacco drying silk machine to meet our technical requirements of

3、 the moisture content of cigarettes to enhance the rate of tobacco-forming wire and fill values, to change the physical properties of tobacco, to become alcohol and tobacco flavor. In order to ensure water reaches the set value of tobacco exports within the fluctuation range of the tolerance, these

4、of computer technology, using new high-performance Siemens S7-200 series PLC automatic control system, so that the drying wire machine performance to process requirements.Key words: Tobacco Machine; Automation Control System; Siemens PLC目錄I引言1II 緒論22.1論文研究的目的與意義22.2系統(tǒng)設(shè)計功能2III 系統(tǒng)分析4IV 系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)54.1

5、烘絲機的簡單工作過程54.2 烘絲機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計64.3 PLC主機的選用及概述84.4 模擬量輸入/輸出擴展模塊的選用及概述94.5 模擬量D/A擴展模塊的選用及概述94.6其他各部分功能概述10V 系統(tǒng)的軟件設(shè)計與實現(xiàn)145.1烘絲機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計145.2主程序流程圖155.3程序設(shè)計19VI 結(jié)論26參考文獻27致謝28I引言PLC技術(shù)隨著計算機和微電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展，由最初的一位機發(fā)展到8位機。隨著微處理器CPU和微型計算機技術(shù)在PLC中的應(yīng)用，形成了現(xiàn)代意義上的PLC。進入20世紀80年代以來，隨著大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以16位和32位微處理器構(gòu)成的微機

6、化PLC得到了驚人的發(fā)展，使PLC在概念、設(shè)計、性能價格比以及應(yīng)用等方面都有了新的突破。不僅控制功能增強，功耗、體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且遠程I/O和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及人機界面也有了長足的發(fā)展?，F(xiàn)在PLC不僅能得心應(yīng)手地應(yīng)用于制造業(yè)自動化，而且還可以應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)的過程控制系統(tǒng)，和中小型單機電氣控制系統(tǒng)，在運動控制中也有運用。所有這些已經(jīng)使之成為自動化控制系統(tǒng)中不可缺少的控制器。本文主要從硬件和軟件兩個方面介紹以S7_200PLC CPU226為核心的烘絲機系統(tǒng)的組成和設(shè)計思路，本設(shè)計就以卷煙廠的烘絲機為例。在這個烘絲機系統(tǒng)里，用的是S7_CPU226

7、主機、模擬量輸入/輸出擴展模塊、模擬量D/A擴展模塊、傳送帶煙絲輸入/輸出、啟動按鈕、速度傳感器、鉑電阻、蒸汽壓力、篩網(wǎng)吹風(fēng)電磁閥、汽箱除塵電機、熱風(fēng)風(fēng)機執(zhí)行電機、變頻器、烘筒執(zhí)行電機、電動角執(zhí)行器、電動調(diào)節(jié)閥，以此來完成烘絲機自動控制功能。文中將分別給出硬件接線圖和給出主程序和流程框圖。II 緒論在卷煙生產(chǎn)中，煙草占了很重要的地位，煙草的質(zhì)量直接關(guān)系到煙的質(zhì)量。而在對煙草的處理過程中，有一道非常重要的工序就是對煙絲的烘干。烘絲的質(zhì)量不僅僅關(guān)系到煙絲填充率的高低，還直接影響到卷煙的吸味及生產(chǎn)效益。在以前的烘絲機電控系統(tǒng)中，采用的是傳統(tǒng)的繼電器加上一些分立的電氣元件，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護困難，設(shè)備運

8、行不穩(wěn)定，人機交互界面差。經(jīng)這樣烘絲機加工出來的煙絲含水率波動性大，極易造成煙絲松散或霉變。為此，本設(shè)計采用西門子的S7-200系列PLC對烘絲機電控系統(tǒng)進行改造，使之成為一種自動控制系統(tǒng)，提高生產(chǎn)效率。2.1論文研究的目的與意義目的：對基于PLC烘絲機控制系統(tǒng)進行研究和設(shè)計，可消除傳統(tǒng)烘絲機系統(tǒng)加工出來的煙絲含水率波動性大，造成的煙絲松散或霉變，確保烘絲機出口煙絲達到符合卷煙工藝要求的含水率,提高煙絲的成絲率和填充值,改變煙絲的物理性能,使煙香味變得醇和，提高生產(chǎn)效率；實現(xiàn)基于PLC烘絲機控制系統(tǒng)的軟、硬設(shè)計。意義：一方面，通過對烘絲機控制系統(tǒng)的設(shè)計來學(xué)習(xí)并掌握有關(guān)PLC的知識和速度傳感器、

9、鉑電阻、蒸汽壓力、篩網(wǎng)吹風(fēng)電磁閥、汽箱除塵電機、熱風(fēng)風(fēng)機執(zhí)行電機、變頻器、烘筒執(zhí)行電機、電動角執(zhí)行器、電動調(diào)節(jié)閥的原理，達到進一步鞏固平時所學(xué)的專業(yè)知識。另一方面，將所學(xué)的理論知識和實踐相結(jié)合，為以后在此基礎(chǔ)上結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域設(shè)計產(chǎn)品和改進產(chǎn)品性能具有很好的實踐意義。 2.2系統(tǒng)設(shè)計功能 （1）檢測功能 檢測送入烘絲機的煙絲。 檢測蒸汽的壓力。 檢測熱風(fēng)的溫度。 （2）控制功能 控制汽箱除塵的執(zhí)行電機。 控制烘筒的轉(zhuǎn)速。 控制電動角執(zhí)行器，進行熱風(fēng)溫度的控制與調(diào)節(jié)。 控制電動調(diào)節(jié)閥，進行蒸汽壓力的控制與調(diào)節(jié)。 控制熱風(fēng)風(fēng)機的執(zhí)行電機。 控制篩網(wǎng)吹風(fēng)電磁閥。III 系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析包括需求分析以及可

10、行性分析。首先，對系統(tǒng)做需求分析。在烘絲機系統(tǒng)中，用來烘干煙絲的熱能主要來自兩個方面：一方面是由電動調(diào)節(jié)閥控制的進入烘筒內(nèi)異型薄板熱交換器的高溫蒸汽，通常是通過改變調(diào)節(jié)閥門的開度來控制熱交換的蒸汽壓力，而在傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中，這部分是由繼電器控制的，控制效率與控制準確度都不高。另一方面是由電動角執(zhí)行器控制的熱空氣，此熱空氣在電動角執(zhí)行器的控制下，沿?zé)熃z流動的方向或者逆煙絲流動的方向吹入烘筒，使得煙絲懸浮翻滾受熱均勻后帶走水蒸氣。同樣地，在傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中，電動角執(zhí)行器是由繼電器控制的，其效率比較低。基于PLC烘絲機控制系統(tǒng)，控制電磁閥開度的依據(jù)是入口煙絲的流量、入口煙絲的水分、出口煙

11、絲的水分及烘絲機的工作狀態(tài)。同時電動角執(zhí)行器也是由PLC控制的。這樣使得烘絲機效率高、可靠性高、靈敏度高、使用壽命長、通用性強等優(yōu)點?；谏鲜鰧ο到y(tǒng)的需求分析，展開對系統(tǒng)的可行性分析。隨著PLC技術(shù)和計算機軟件技術(shù)的發(fā)展，基于PLC的計算機仿真技術(shù)也得到發(fā)展。本設(shè)計主要用S7_200 226PLC控制系統(tǒng)。這個器件在PLC仿真軟件里是有的，雖然目前S7_200的仿真軟件不能運行一些特殊的運行指令，但本設(shè)計仍然滿足可行。最后，考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟可行性。由于在本次設(shè)計中采用226PLC以及若干器件。通過市場調(diào)查，隨著大規(guī)模集成電路的普及，元件的價格也大幅度下降，從經(jīng)濟方面考慮，整個系統(tǒng)的造價相對來說較

12、低，能夠滿足企業(yè)批量生產(chǎn)，可以向市場推廣。IV 系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)4.1 烘絲機的簡單工作過程（1）開始。是指烘絲機系統(tǒng)上電開始工作。（2）預(yù)熱狀態(tài)。是指在烘絲機系統(tǒng)上電后，緊接著系統(tǒng)自動進入2030min的預(yù)熱狀態(tài)。（3) 入口有煙絲送入。是指在烘絲機的入口上系統(tǒng)通過自動檢測到有需要烘干的煙絲送入烘絲機，需要對其進行烘干。（4) 正常啟動。是指一旦有煙絲送入，系統(tǒng)將正常啟動烘筒以及相關(guān)的熱能輸送設(shè)備開始工作。（5） 出口有煙絲送出。是指在烘絲機的出口上有已經(jīng)被烘干合格的煙絲送出。（6） 系統(tǒng)正常工作。是指在完成了一個烘干過程后，并且保證煙絲送入口的持續(xù)送入煙絲的情況下，烘絲機系統(tǒng)將自動進入

13、持續(xù)的正常工作狀態(tài)，直到生產(chǎn)結(jié)束。（7） 入口無煙絲輸入。是指在煙絲入口處沒有需要烘干的煙絲送入。（8） 異常處理。是指在系統(tǒng)檢測大入口處沒有煙絲進入時，系統(tǒng)將自動進入短期中斷狀態(tài)，一旦檢測到入口處無煙絲進入時間超過一定的限度，系統(tǒng)將快速將烘筒內(nèi)的烘干了的煙絲倒出，最后停在系統(tǒng)工作。圖1 烘絲機本體及其關(guān)聯(lián)設(shè)備組成圖圖中：YT8P:控制型電子皮帶秤，提供煙絲流量和最小稱重信號；SFY:紅外水分儀，檢測烘絲機入（出）口煙絲水分；M1、M2、M3:分別為烘絲機本體中滾筒、熱風(fēng)風(fēng)機、汽箱除塵電機；YV1:篩網(wǎng)吹風(fēng)電磁閥；RT1:鉑電阻，檢測熱風(fēng)溫度；YM1:電動角執(zhí)行器，調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度；YM2:電動調(diào)

14、節(jié)閥，調(diào)節(jié)蒸汽壓力；BP1:壓力變送器，檢測蒸汽壓力。圖2 烘絲機簡單工作過程4.2 烘絲機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計烘絲機本體部分主要涉及烘絲機本身的一些機械結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計問題，并不涉及有關(guān)控制方面的內(nèi)容，將不做詳細介紹，本節(jié)將主要介紹烘絲機的電控部分內(nèi)容。根據(jù)對烘絲機的功能分析，設(shè)計烘絲機控制系統(tǒng)的硬件框圖如圖3、4所示，硬件接線圖如圖5所示。 圖3 烘絲機控制系統(tǒng)功能框圖圖4 烘絲機電控部分硬件框圖圖5 烘絲機控制系統(tǒng)PLC部分的硬件接線圖4.3 PLC主機的選用及概述選擇西門子S7-200系列PLC作為此烘絲機控制系統(tǒng)的控制主機。在西門子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、C

15、PU224、CPU226、CPU226XM等。此烘絲機控制系統(tǒng)總共有12個數(shù)字量輸入，11個數(shù)字量輸出，共需23個數(shù)字量I/O，還有兩路模擬量的輸入以及兩路模擬量輸出，需要另外擴展一個模擬量輸入模塊與一個模擬量輸出模塊。根據(jù)I/O個數(shù)及程序容量，選擇了CPU226作為其主機。 表1 CPU226主要功能特性24個數(shù)字量輸入，16個數(shù)字量輸出有6個32位高速計數(shù)器，6個30KHZ的雙向計數(shù)器兩路脈沖輸出，每路20KHZ兩個8位分辨率的模擬量調(diào)節(jié)電位器兩個分辨率為1ms的定時中斷4個上升沿外部硬件中斷輸入，4個下降沿外部硬件中斷輸入可選輸入濾波時間有7個范圍，從0.212.8ms4096個字的程序

16、容量（永久存儲），2560個字的數(shù)據(jù)塊大?。ㄓ谰么鎯Γ?個可以擴展的I/O模塊256位的內(nèi)部標志位（M寄存器）256個定時器，有64個定時器可以通過超級電容或電池后備256個計數(shù)器，全部可以通過超級電容或電池后備布爾指令執(zhí)行速度為每條指令0.73s移字指令執(zhí)行速度為每條指令34s定時器/計數(shù)器執(zhí)行速度為每條指令5064s單精度運算執(zhí)行速度為每條指令46s實時運算執(zhí)行速度為每條指令100400s超級電容保持數(shù)據(jù)時間的典型值為190h有2個RS-485的通信端口4.4 模擬量輸入/輸出擴展模塊的選用及概述在烘絲機控制系統(tǒng)中，有兩個模擬量的輸入，分別是鉑電阻和蒸汽壓力，又需要3個模擬量的輸出。因此，

17、需要采用模擬量輸入/輸出擴展模塊。在西門子S7-200系列PLC中有專門的模擬量輸入/輸出擴展模塊EM235，因此，選用EM235模塊進行模擬量輸入/輸出擴展模塊。 表2 EM235擴展模塊的特性4路模擬量差分輸入，1路模擬量輸出數(shù)據(jù)范圍，單極性電壓為010V,05V；雙極性電壓為5V；電流為020mA輸入分辨率，單極性電壓為010V,05V；雙極性電壓為5V輸入阻抗不小于10M12位A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)字格式，單極性為-32000+32000，雙極性為0+32000最大輸入電壓為30V DC最大輸入電流為32mA輸出穩(wěn)定時間，電壓為100s,電流為2ms輸出驅(qū)動能力，電壓輸出最小為5000輸出分

18、辨率，電壓為12位；電流為11位功耗為2W4.5 模擬量D/A擴展模塊的選用及概述在烘絲機控制系統(tǒng)中，有兩個模擬量的輸出，分別是電動角執(zhí)行器和電動調(diào)節(jié)器。其中，電動角執(zhí)行器用來調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度，電動調(diào)節(jié)閥用來調(diào)節(jié)蒸汽壓力。因此，需要采用模擬量輸出D/A擴展模塊來輸出此兩個模擬量。在西門子S7-200系列PLC中有專門的模擬量D/A擴展模塊EM232,因此，選用EM232模塊進行模擬量輸出的擴展。 表3 EM232擴展模塊的特性2路模擬量輸出輸出范圍，電壓為10v，電流為020mA分辨率，電壓為12位，電流為11位數(shù)據(jù)字格式，電壓為32000+32000，電流為0+32000輸出穩(wěn)定時間，電壓為10

19、0s，電流為2ms驅(qū)動能力，電壓輸出最小為5000，電流為500功耗為2W4.6其他各部分功能概述（1）啟動按鈕：啟動按鈕用來手動啟動整個烘絲機系統(tǒng)，一旦按一下啟動按鈕，烘絲機上電開始按照事先設(shè)置好的參數(shù)與模式自動運行。啟動按鈕主要用于在設(shè)備整個停機后，重新上電運行時，人工對機器進行操作。（2）停止按鈕：停止按鈕用來停止整個烘絲機系統(tǒng)，使之不再運行。一旦按下停止按鈕，烘絲機將去掉全部電源停止運行。停止按鈕用于緊急情況下的暫停和設(shè)備的完全停止。（3）速度傳感器：烘絲機中需要對烘筒的轉(zhuǎn)動速度進行控制與調(diào)節(jié)，而速度傳感器正是用來檢測烘筒的速度，使得PLC對烘筒轉(zhuǎn)動速度的控制形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，這樣

20、，PLC對烘筒轉(zhuǎn)動速度的控制變得精確而可靠。在選擇上的傳感器時，直接選擇數(shù)字量輸出的速度傳感器。在該烘絲機系統(tǒng)中，選用了8位分辨率的速度傳感器，它對轉(zhuǎn)動速度進行采集，直接轉(zhuǎn)化成8位數(shù)字量，這樣就可以直接用PLC的8個數(shù)字量輸入端口來實現(xiàn)對烘筒轉(zhuǎn)動速度信息的采集。（4）鉑電阻：鉑電阻用來檢測熱風(fēng)的溫度，在烘絲機系統(tǒng)中，需要對熱風(fēng)的溫度進行控制與調(diào)節(jié)，而鉑電阻對熱風(fēng)溫度檢測后，送入PLC。這樣，也使得PLC對熱風(fēng)溫度的控制形成了一個閉環(huán)系統(tǒng)，使得控制變得更加精確。鉑電阻輸出一個模擬量，因此，需要PLC系統(tǒng)中的模擬量輸入A/D擴展模塊，來采集鉑電阻的信息，從而得到穩(wěn)定信息。（5）蒸氣壓力：在烘絲機系

21、統(tǒng)中，需要對蒸氣壓力進行控制與調(diào)節(jié)蒸氣壓力通過壓力變送器得到與壓力相關(guān)的模擬量輸入到PLC。這樣，也使得PLC對蒸氣壓力的控制形成了一個閉環(huán)系統(tǒng)，使得控制變得更加精確。因此，需要PLC系統(tǒng)中的模擬量輸入A/D擴展模塊，來采集壓力變送器的信息，從而得到蒸氣壓力信息，PLC再對蒸氣壓力實現(xiàn)控制與調(diào)節(jié)。（6）篩網(wǎng)吹風(fēng)電磁閥：篩網(wǎng)吹風(fēng)電磁閥用來控制篩網(wǎng)吹風(fēng)的執(zhí)行電機 。電磁閥的控制可以直接通過PLC主機的數(shù)字量輸出來控制，并且PLC不需要對篩網(wǎng)吹風(fēng)執(zhí)行電機的轉(zhuǎn)速進行控制，因此，就直接用PLC主機的數(shù)字量輸出控制電磁閥，從而控制篩網(wǎng)吹風(fēng)執(zhí)行電機，PLC控制篩網(wǎng)吹風(fēng)執(zhí)行電機的框圖如圖6所示 圖6 PLC控

22、制篩網(wǎng)吹風(fēng)執(zhí)行電機框圖（7）汽箱除塵電機：汽箱除塵電機用來除去煙絲帶入烘絲機的灰塵與渣子，同樣地，可以通過PLC來控制電磁閥，再用電磁閥來驅(qū)動電機。此除塵電機不需要PLC對其速度進行控制，因此，也可以直接用PLC的數(shù)字量輸出來控制電磁閥，從而實現(xiàn)對除塵電機的控制。在必要的時候開啟對灰塵與渣子進行去除，PLC控制汽箱除塵電機框圖如圖7所示。圖7 PLC控制汽箱除塵電機框圖（8）熱風(fēng)風(fēng)機執(zhí)行電機：熱風(fēng)風(fēng)機執(zhí)行電機作為熱風(fēng)風(fēng)機的執(zhí)行機構(gòu)，主要負責(zé)熱風(fēng)風(fēng)機工作的動力。在系統(tǒng)中，不需要對執(zhí)行電機進行速度等物理量的控制，只需要通過PLC來控制其工作與否，因此，可以采用電磁閥作為其驅(qū)動部件，這樣就可以直接用

23、PLC主機的數(shù)字量輸出端口來控制。PLC通過控制電磁閥，最終來控制執(zhí)行電機，PLC控制熱風(fēng)風(fēng)機執(zhí)行電機框圖如圖8所示。圖8 PLC控制熱風(fēng)風(fēng)機執(zhí)行電機框圖（9）變頻器：在烘絲機系統(tǒng)中，需要對烘筒的轉(zhuǎn)動速度進行有效地控制，而烘筒的動力裝置是一三相異步電動機，這樣既需要變頻器來實現(xiàn)對三相異步電動機轉(zhuǎn)速的有效控制。PLC通過變頻器來控制三相異步電動機的轉(zhuǎn)動，變頻器的一般結(jié)構(gòu)框圖如圖9所示。其中直流供電電源輸入，一般為24V的直流；模擬量的輸入一般是用PLC的擴展模擬量輸出端口來控制；三相電輸入為常規(guī)的50Hz三相交流電；制動電阻用來制動電動機；三相變頻輸出是指經(jīng)過變頻后，用于給被控制的電動機提供的三

24、相電，其頻率是根據(jù)速度信息得到的頻率，在這里不是50Hz。圖9 變頻器的一般結(jié)構(gòu)框圖（10）電動角執(zhí)行器：電動角執(zhí)行器用來調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度，其根據(jù)是當(dāng)時烘絲機的工作情況，以及鉑電阻檢測到的當(dāng)前溫度信息。由于需要連續(xù)的調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度，因此需要PLC開展模塊模擬量輸出來控制電動角執(zhí)行器，在系統(tǒng)中，采用S7-200系列PLC專門的模擬量D/A輸出擴展模塊，來實現(xiàn)對電動角執(zhí)行器的連續(xù)輸出控制，以達到對溫度的連續(xù)調(diào)節(jié)的效果。（11）電動調(diào)節(jié)閥：電動調(diào)節(jié)閥用來調(diào)節(jié)蒸氣壓力，其根據(jù)是當(dāng)時烘絲機的工作情況，以及蒸氣壓力變送器檢測到的當(dāng)前蒸氣壓力信息。由于需要連續(xù)地調(diào)節(jié)蒸汽壓力，因此需要PLC擴展模擬量輸出來控制電動

25、調(diào)節(jié)閥，在系統(tǒng)中采用的是西門子S7-200系列PLC專門的模擬量D/A輸出擴展模塊，來實現(xiàn)對電動調(diào)節(jié)閥的連續(xù)輸出控制，以達到對蒸汽壓力的連續(xù)調(diào)節(jié)效果。在上述詳細分析的基礎(chǔ)上，對西門子S7-200系列PLC226系統(tǒng)資源分配如表3-4所示。 表4 烘絲機電控部分S7-200系列PLC226系統(tǒng)資源分配名稱地址編號說明輸入信號（數(shù)字量）傳送帶煙絲輸入紅外儀I0.2檢測煙絲的輸入傳輸帶煙絲輸出紅外儀I0.3檢測煙絲的輸出啟動按鈕I0.0啟動系統(tǒng)停止按鈕I0.1停止系統(tǒng)速度傳感器（數(shù)字式）I0.4I1.3檢測烘筒速度輸入信號（模擬量）鉑電阻AIW0檢測熱風(fēng)溫度蒸汽壓力AIW2檢測蒸汽壓力輸出信號（數(shù)字

26、量）篩網(wǎng)吹風(fēng)電磁閥Q0.1控制篩網(wǎng)吹風(fēng)汽箱吹風(fēng)電機接觸器Q0.2控制汽箱除塵吹風(fēng)熱風(fēng)風(fēng)機電機接觸器Q0.3控制熱風(fēng)風(fēng)機輸出信號（模擬量）烘筒電機變頻器AQW0控制烘筒轉(zhuǎn)動電動角執(zhí)行器AQW2調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度電動調(diào)節(jié)閥AQW4調(diào)節(jié)蒸氣壓力V 系統(tǒng)的軟件設(shè)計與實現(xiàn)5.1烘絲機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計烘絲機控制系統(tǒng)的工作過程如下：（1）按下啟動按鈕，烘絲機系統(tǒng)上電，準備開始工作。（2）紅外檢測儀檢測到煙絲入口有需要烘干的煙絲送入，正常啟動烘絲機系統(tǒng)。（3）啟動烘筒電機、熱風(fēng)風(fēng)機，開始烘干，并且啟動篩網(wǎng)吹風(fēng)電機、汽箱吹風(fēng)電機。（4）檢測蒸汽壓力，根據(jù)檢測到的蒸汽壓力來控制和調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥的開度。若蒸汽壓力與設(shè)定的

27、蒸汽壓力在差允許范圍內(nèi)相等，則保持電動調(diào)節(jié)閥閥門的開度；若蒸汽壓力大于設(shè)定的溫度，則減小電動調(diào)節(jié)閥閥門的開度；若蒸汽壓力小于設(shè)定的溫度，則增大電動調(diào)節(jié)閥閥門的開度。（5）檢測熱風(fēng)溫度，根據(jù)檢測到的熱風(fēng)溫度來控制與調(diào)節(jié)電動角執(zhí)行器，若熱風(fēng)溫度與設(shè)定的溫度在誤差允許范圍內(nèi)相等，則不調(diào)節(jié)電動角執(zhí)行器，保持溫度；若熱風(fēng)溫度大于設(shè)定的溫度，則調(diào)節(jié)電動角執(zhí)行器，提高熱風(fēng)溫度；若熱風(fēng)溫度小于設(shè)定的溫度，則調(diào)節(jié)電動角執(zhí)行器，降低熱風(fēng)溫度。（6）檢測烘筒轉(zhuǎn)速，根據(jù)烘絲機的工作情況，來調(diào)節(jié)烘筒的轉(zhuǎn)速。在系統(tǒng)中事先根據(jù)工作情況自動生成設(shè)定轉(zhuǎn)速值，若在誤差允許的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速等于設(shè)定轉(zhuǎn)速，則控制變頻器保持烘筒轉(zhuǎn)速；若轉(zhuǎn)速

28、高于設(shè)定轉(zhuǎn)速，則控制變頻器減慢烘筒轉(zhuǎn)速；若轉(zhuǎn)速低于設(shè)定轉(zhuǎn)速，則控制變頻器加快烘筒轉(zhuǎn)速。（7）檢測到出口有烘干額煙絲輸出，則繼續(xù)工作。（8）若檢測到入口沒有煙絲輸入，再檢測出口煙絲的輸出，一直持續(xù)1min，若沒有煙絲輸出，則系統(tǒng)停止，若有煙絲輸出，則一直檢測并且持續(xù)1min，直到檢測不到有煙絲輸出，停止系統(tǒng)。（9）若按下停止按鈕，則系統(tǒng)停止。5.2主程序流程圖圖10 烘絲機控制系統(tǒng)的主程序流程圖主要功能時檢測是否按下啟動或停止按鈕，控制烘絲機系統(tǒng)的啟動和停止。其中正常工作過程又由入口煙絲檢測與控制、蒸汽壓力檢測與控制、熱風(fēng)溫度檢測與控制、烘筒轉(zhuǎn)速檢測與控制、出口煙絲檢測與控制等5個子過程組成。正

29、常工作過程的流程圖如圖10所示。圖11 烘絲機正常工作過程的流程圖主要功能是正常工作時檢測入口煙絲，檢測控制蒸汽壓力，檢測控制熱風(fēng)溫度，檢測控制烘筒轉(zhuǎn)速和對出口煙絲的檢測和控制。其中，煙絲檢測與控制流程如圖11所示，蒸汽壓力檢測與控制流程圖如圖12所示，熱風(fēng)溫度檢測與控制流程圖如圖13所示，烘筒轉(zhuǎn)速檢測與控制流程圖如圖14所示，出口煙絲檢測與控制流程圖如圖15所示。圖12 煙絲檢測與控制流程圖其主要功能是檢測是否有煙絲送入，如果有則啟動熱風(fēng)風(fēng)機，在啟動篩網(wǎng)吹風(fēng)和汽箱吹風(fēng)；如果沒有煙絲送入則繼續(xù)檢測。圖13蒸汽壓力檢測與控制流程圖其主要功能是檢測蒸汽壓力的大小是否在設(shè)定的范圍內(nèi)，如果在設(shè)定允許范

30、圍內(nèi)則保持蒸汽壓力；如果蒸汽壓力小于設(shè)定值，則增大電動調(diào)節(jié)閥閥門，提高蒸汽壓力；如果蒸汽壓力大于設(shè)定值，則減小電動調(diào)節(jié)閥閥門，降低蒸汽壓力。圖14 熱風(fēng)溫度檢測與控制流程圖其主要功能是檢測熱風(fēng)溫度是否在設(shè)定范圍內(nèi)，如果熱風(fēng)溫度在設(shè)定允許范圍內(nèi)，則保持熱風(fēng)溫度；如果熱風(fēng)溫度小于設(shè)定值，則調(diào)節(jié)電動角執(zhí)行器，提高熱風(fēng)溫度；如果熱風(fēng)溫度大于設(shè)定值，則調(diào)節(jié)電動角執(zhí)行器，降低熱風(fēng)溫度。圖15 烘筒轉(zhuǎn)速檢測與控制流程圖其主要功能是檢測烘筒轉(zhuǎn)速是否在設(shè)定范圍內(nèi)，如果烘筒轉(zhuǎn)速在設(shè)定允許范圍內(nèi)，則保持烘筒轉(zhuǎn)速；如果烘筒轉(zhuǎn)速小于設(shè)定值，則控制變頻器，提高烘筒轉(zhuǎn)速；如果烘筒轉(zhuǎn)速大于設(shè)定值，則控制變頻器，降低烘筒轉(zhuǎn)速。

31、圖16 出口煙絲檢測與控制流程圖其主要功能是檢測烘絲機的出口是否無煙絲輸出，如果沒有煙絲輸出，則持續(xù)一分鐘繼續(xù)檢測，直到檢測不到煙絲輸出停止系統(tǒng)；如果還有煙絲輸出，則繼續(xù)檢測出口煙絲。5.3程序設(shè)計烘絲機控制系統(tǒng)的梯形圖程序烘絲機控制系統(tǒng)的梯形圖程序（續(xù)圖）烘絲機控制系統(tǒng)的梯形圖程序（續(xù)圖）烘絲機控制系統(tǒng)的梯形圖程序（續(xù)圖）烘絲機控制系統(tǒng)的梯形圖程序（續(xù)圖）烘絲機控制系統(tǒng)的梯形圖程序（續(xù)圖）烘絲機控制系統(tǒng)的梯形圖程序（續(xù)圖）VI 結(jié)論本文是采用西門子S7-200PLC CPU226為主控制器控制整個系統(tǒng)，采用變頻器、電磁閥、電機速度傳感器、鉑電阻和電動角執(zhí)行器等器件設(shè)計烘絲機控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)

32、計中，主要通過不斷檢測各個部件的數(shù)據(jù)，來判斷是否有煙絲送入，當(dāng)有煙絲送入時，正常啟動烘絲機系統(tǒng)。然后啟動烘筒電機、熱風(fēng)風(fēng)機，開始烘干，并且啟動篩網(wǎng)吹風(fēng)電機、汽箱吹風(fēng)電機等器件來完成對煙絲的烘干。對于這次設(shè)計中，沒有設(shè)計仿真環(huán)節(jié)，只有烘絲機系統(tǒng)的設(shè)備組成圖，主要是由于所設(shè)計的烘絲機系統(tǒng)涉及多個器件，這些器件大部分不能在軟件里實現(xiàn)仿真，這是這次設(shè)計中的一個遺憾。對于這次所設(shè)計的PLC的烘絲機控制系統(tǒng)里，還可以進行改善，可以增加人機交互功能，這樣可以實現(xiàn)全程漢字人機對話式觸摸操作。還可以增加診斷功能，這樣便于設(shè)備操作人員及維護人員實時了解其運行狀況，出現(xiàn)故障能迅速處理。所以，這個系統(tǒng)還需要改進發(fā)展。

33、對于一名自動化的學(xué)生來說，PLC十分重要，是自動化發(fā)展的一個重要方向。現(xiàn)在PLC的發(fā)展更是迅速，所以我覺得學(xué)好PLC至關(guān)重要。本次烘絲機系統(tǒng)設(shè)計是在學(xué)習(xí)任務(wù)比較重，時間比較短的情況下做的，對于我在課本知識的基礎(chǔ)之上更加深了對PLC的理解，使我學(xué)到了很多東西，當(dāng)然也反映了我的許多的不足。首先的是動手能力太差，課本很容易看明白，但是到剛開始編程的時候卻感到無從下手，理不清頭緒。當(dāng)然在同學(xué)們的幫助下，問題還是得到了一定的解決，而且在編程的過程中大家互相協(xié)作，發(fā)揚了團結(jié)的合作精神，即鍛煉了自己又提高了能力，知難而上，加強了實踐操作能力和水平，為我們今后的學(xué)習(xí)，工作打下了堅實的基礎(chǔ)。這次畢業(yè)設(shè)計,多虧了

34、老師和同學(xué)的幫助,我才得以順利完成任務(wù).在此應(yīng)該感謝老師和同學(xué)的關(guān)系和幫助.這次設(shè)計的我也看到了自己的不足,希望在以后的時間內(nèi)好好學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識,為即將走向社會增加自己的砝碼。參考文獻1 重肇新, 彭侃.可編程控制器原理及應(yīng)用M.華南理工大學(xué)出版社,20012 李仁. 工廠電器控制設(shè)備M.機械工業(yè)出版社,20033. 溫照方著 SIMATIC S7_200可編程控制器教程，北京理工大學(xué)出版社， 2002 4. 朱一綸著 電氣技術(shù)專業(yè)英語，中國電力出版社， 2009 5. SIEMENS AG.SIMATIC S7-200 Programmable Controller System Manual

35、, 2004 6. SIEMENS AG. SIMATIC Micro Computing User Manual, 2000 7.廖常初 PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用，機械工業(yè)出版社，2003 8.張云生、趙超 可編程序控制器實用技術(shù)，中國鐵道出版社，1997 9. 邱公偉 可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用，清華大學(xué)出版社，200010. 鄒益仁 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)，國防工業(yè)出版社，200311.廖常初主 可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用，重慶大學(xué)出版社，200114 路甬祥.液壓氣動技術(shù)手冊M.機械工業(yè)出版社,200215 隋立明，王祖溫，包鋼.氣動肌肉驅(qū)動仿人臂的設(shè)計J.液壓與氣動,20041

36、6 袁任光.可編程序控制器（PC）應(yīng)用技術(shù)與實例M.廣州：華南理工大學(xué)出版社， 200517 田瑞庭.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)M.北京：機械工業(yè)出版社,2001 . 致謝感謝江蘇科技大學(xué)給我提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和條件，我在論文設(shè)計過程中得到了許運飛老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，他嚴謹求實的治學(xué)態(tài)度，一絲不茍、精益求精的工作作風(fēng)，不僅授我以文，而且教我做人，深深地感染和激勵著我。從論文開題到最終完成，許老師始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。在畢業(yè)設(shè)計的過程中，許老師多次詢問我的進度，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。讓我按時完成了畢業(yè)論文的設(shè)計與實現(xiàn)。在幾年的大學(xué)生活中，經(jīng)過各位老師的悉心教導(dǎo)，學(xué)到了豐富的知識和做人的道理，為我走向社會、迎接挑戰(zhàn)打下了堅實的基礎(chǔ)。此時此刻我才真正體會到老師們的苦心和所學(xué)知識的重要性。最后，我要再次向給予我?guī)椭乃欣蠋熀屯瑢W(xué)表示深深的謝意，感謝大家在學(xué)習(xí)、生活中對我的幫助，謝謝大家！31