工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)課件：自動(dòng)化工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)

物料灌裝自動(dòng)生產(chǎn)線自動(dòng)化工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)2025/3/231物料灌裝自動(dòng)生產(chǎn)線物料灌裝自動(dòng)生產(chǎn)線示意圖PROFIBUS2025/3/232自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程PLC控制方案設(shè)計(jì)流程圖確定系統(tǒng)控制任務(wù)與設(shè)計(jì)要求制定電氣控制方案確定控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)硬件選型與配置I/O分配、繪制接線圖修改程序交付使用制作控制柜輸入輸出配線編寫符號(hào)表、設(shè)計(jì)控制程序現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)試項(xiàng)目歸檔YN程序初步調(diào)試安裝硬件模塊、I/O連線是否滿足要求？2025/3/233確定系統(tǒng)控制任務(wù)與設(shè)計(jì)要求了解機(jī)械運(yùn)動(dòng)與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系，仔細(xì)分析被控對(duì)象的控制過(guò)程和控制要求，熟悉工藝流程及設(shè)備性能，明確各項(xiàng)任務(wù)的要求、約束條件及控制方式。對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立的部分，這樣可以化繁為簡(jiǎn)，有利于編程和調(diào)試。2025/3/234制定電氣控制方案根據(jù)生產(chǎn)工藝和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制要求，確定控制系統(tǒng)的工作方式，例如全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)、單機(jī)運(yùn)行、多機(jī)聯(lián)線運(yùn)行等。還要確定控制系統(tǒng)應(yīng)有的其他功能，例如故障診斷與顯示報(bào)警、緊急情況的處理、管理功能、網(wǎng)絡(luò)通信等。2025/3/235確定控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)1.控制對(duì)象的類型數(shù)字量輸出對(duì)象:繼電器電磁閥電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器指示燈蜂鳴器等模擬量輸入對(duì)象:溫度壓力流量液位電動(dòng)機(jī)電流等數(shù)字（開關(guān)）量型模擬量型數(shù)字量輸入對(duì)象:按鈕選擇開關(guān)行程開關(guān)限位開關(guān)光電開關(guān)等模擬量輸出對(duì)象:電動(dòng)調(diào)節(jié)閥變頻器等2025/3/236確定控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)外部負(fù)載電壓等級(jí):DC24/48VDC48～125VAC120/230V外部輸入傳感器信號(hào)的類型（如電壓、電流、電阻等）及測(cè)量的量程范圍數(shù)字（開關(guān)）量型模擬量型外部輸入信號(hào)電壓等級(jí):DC24VDC48125VAC120/230V外部負(fù)載的類型（如電壓或電流）及對(duì)應(yīng)的輸出值范圍2.控制對(duì)象的數(shù)值范圍2025/3/237硬件選型與配置PLC選型主要考慮以下幾點(diǎn)：I/O信號(hào)的點(diǎn)數(shù)根據(jù)已經(jīng)確定的I/O設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需要的I/O信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇是否支持?jǐn)U展機(jī)架的CPU網(wǎng)絡(luò)通信的模式特殊功能需求根據(jù)信號(hào)傳輸方式所需要的網(wǎng)絡(luò)接口形式，選擇支持現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)或點(diǎn)到點(diǎn)通信的CPU。如果網(wǎng)絡(luò)有路由要求，則要選擇支持路由功能的CPU如果現(xiàn)場(chǎng)有高速計(jì)數(shù)或高速脈沖輸出要求，可選擇集成了該功能的CPU。選擇硬件模塊時(shí)要留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚焊鶕?jù)已經(jīng)確定的I/O信號(hào)的點(diǎn)數(shù)和類型，預(yù)留10%～15%的容量。2025/3/238I/O分配通過(guò)對(duì)輸入輸出設(shè)備的分析、分類和整理，進(jìn)行相應(yīng)的I/O地址分配，應(yīng)盡量將相同類型的信號(hào)、相同電壓等級(jí)的信號(hào)地址安排在一起，以便施工和布線，并繪制I/O接線圖。2025/3/239控制程序設(shè)計(jì)按照控制系統(tǒng)的要求進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)是工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的核心。程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將控制任務(wù)進(jìn)行分解，編寫完成不同功能的程序塊，包括循環(huán)掃描主程序、急停處理子程序、手動(dòng)運(yùn)行子程序、自動(dòng)運(yùn)行子程序、故障報(bào)警子程序等。編寫的程序要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬運(yùn)行與調(diào)試，檢查邏輯及語(yǔ)法錯(cuò)誤，觀察在各種可能的情況下各個(gè)輸入量、輸出量之間的變化關(guān)系是否符合設(shè)計(jì)要求，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)修改設(shè)計(jì)。2025/3/2310現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)試在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)所有的設(shè)備都安裝到位，所有的硬件連接都調(diào)試好以后，要進(jìn)行程序的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行與調(diào)試。在調(diào)試過(guò)程中，不僅要進(jìn)行正?？刂七^(guò)程的調(diào)試，還要進(jìn)行故障情況的測(cè)試，應(yīng)當(dāng)盡量將可能出現(xiàn)的情況全部加以測(cè)試，避免程序存在缺陷，確?？刂瞥绦虻目煽啃?。只有經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的檢驗(yàn)，才能證明設(shè)計(jì)是否成功。2025/3/2311項(xiàng)目歸檔在設(shè)計(jì)任務(wù)完成后，要編制工程項(xiàng)目的技術(shù)文件。技術(shù)文件是用戶將來(lái)使用、操作和維護(hù)的依據(jù)，也是這個(gè)控制系統(tǒng)檔案保存的重要材料，包括總體說(shuō)明、電氣原理圖、電器布置圖、硬件組態(tài)參數(shù)、符號(hào)表、軟件程序清單及使用說(shuō)明等。2025/3/2312物料灌裝自動(dòng)生產(chǎn)線控制要求就地/遠(yuǎn)程選擇開關(guān)物料灌裝自動(dòng)生產(chǎn)線模型設(shè)計(jì)了就地和遠(yuǎn)程兩種控制方式。就地控制是用操作面板上的按鈕和開關(guān)來(lái)控制設(shè)備的運(yùn)行。遠(yuǎn)程控制是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)用HMI的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)控制設(shè)備的運(yùn)行。

手動(dòng)/自動(dòng)選擇開關(guān)物料灌裝自動(dòng)生產(chǎn)線模型設(shè)計(jì)了手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式。手動(dòng)模式用于設(shè)備的調(diào)試和系統(tǒng)復(fù)位，包括：允許通過(guò)點(diǎn)動(dòng)按鈕使傳送帶正向或反向運(yùn)行，用來(lái)調(diào)試設(shè)備；允許按下計(jì)數(shù)值清零按鈕對(duì)計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行復(fù)位。自動(dòng)模式下允許啟動(dòng)生產(chǎn)線運(yùn)行。只有在設(shè)備停止運(yùn)行的狀態(tài)下，才允許切換手動(dòng)/自動(dòng)模式。

控制面板模型啟動(dòng)停止就地遠(yuǎn)程故障1故障2故障3急停正向點(diǎn)動(dòng)反向點(diǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)值清零故障復(fù)位手動(dòng)自動(dòng)2025/3/2313物料灌裝自動(dòng)生產(chǎn)線控制要求啟動(dòng)按鈕在自動(dòng)模式下，按下啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)生產(chǎn)線運(yùn)行。物料灌裝工藝流程為：（1）按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，傳送帶正向運(yùn)行。（2）空瓶子到達(dá)灌裝位置時(shí)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，灌裝閥門打開，開始灌裝物料。（3）灌裝時(shí)間到，灌裝閥門關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，傳送帶繼續(xù)運(yùn)行，直到下一個(gè)空瓶子到達(dá)灌裝位置。

停止按鈕在自動(dòng)模式下，按下停止按鈕，停止生產(chǎn)線運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶停止運(yùn)行，灌裝閥門關(guān)閉。急停按鈕當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，按下急停按鈕停止生產(chǎn)線的一切運(yùn)行。

控制面板模型啟動(dòng)停止就地遠(yuǎn)程故障1故障2故障3急停正向點(diǎn)動(dòng)反向點(diǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)值清零故障復(fù)位手動(dòng)自動(dòng)2025/3/2314物料灌裝自動(dòng)生產(chǎn)線控制要求

正向點(diǎn)動(dòng)/反向點(diǎn)動(dòng)按鈕在手動(dòng)模式下，正向點(diǎn)動(dòng)/反向點(diǎn)動(dòng)按鈕用于調(diào)試設(shè)備。按下正向點(diǎn)動(dòng)按鈕，傳送帶正向運(yùn)行，松手后傳送帶停止運(yùn)行；按下反向點(diǎn)動(dòng)按鈕，傳送帶反向運(yùn)行，松手后傳送帶停止運(yùn)行。工件計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)要求控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)工件的計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，包括空瓶數(shù)、成品數(shù)和廢品數(shù)。成品數(shù)顯示在操作面板的數(shù)碼管上。

模擬量檢測(cè)灌裝液罐的液位由模擬量液位傳感器進(jìn)行監(jiān)視。液位低于下限時(shí)要打開進(jìn)料閥門，液位高于上限時(shí)要關(guān)閉進(jìn)料閥門。

控制面板模型啟動(dòng)停止就地遠(yuǎn)程故障1故障2故障3急停正向點(diǎn)動(dòng)反向點(diǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)值清零故障復(fù)位手動(dòng)自動(dòng)2025/3/2315物料灌裝自動(dòng)生產(chǎn)線控制要求故障報(bào)警當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，控制系統(tǒng)能夠立即響應(yīng)，操作面板上相應(yīng)的故障報(bào)警燈會(huì)閃亮。按下故障應(yīng)答按鈕后，如果故障已經(jīng)排除則故障報(bào)警燈不亮；如果故障依然存在則故障報(bào)警燈常亮。

PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)物料灌裝自動(dòng)生產(chǎn)線上的I/O信號(hào)通過(guò)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)與控制柜中的CPU進(jìn)行通信。HMI監(jiān)控系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)組態(tài)上位監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視與控制生產(chǎn)線的運(yùn)行。

控制面板模型啟動(dòng)停止就地遠(yuǎn)程故障1故障2故障3急停正向點(diǎn)動(dòng)反向點(diǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)值清零故障復(fù)位手動(dòng)自動(dòng)2025/3/2316物料灌裝自動(dòng)生產(chǎn)線信號(hào)分析序號(hào)名稱1生產(chǎn)線運(yùn)行指示燈2手動(dòng)模式指示燈3自動(dòng)模式指示燈4就地控制指示燈5遠(yuǎn)程控制指示燈6故障1報(bào)警指示燈7故障2報(bào)警指示燈8故障3報(bào)警指示燈9急停指示燈10灌裝罐進(jìn)料閥門11灌裝罐排料閥門12物料灌裝閥門13終端指示燈14傳送帶正向運(yùn)行15傳送帶反向運(yùn)行16蜂鳴器174位數(shù)碼顯示（占16位）序號(hào)名稱1灌裝罐液位傳感器2灌裝罐溫度傳感器數(shù)字量輸入信號(hào)數(shù)字量輸出信號(hào)模擬量輸入信號(hào)序號(hào)名稱1啟動(dòng)按鈕2停止按鈕3正向點(diǎn)動(dòng)按鈕4反向點(diǎn)動(dòng)按鈕5手動(dòng)/自動(dòng)模式選擇開關(guān)6就地/遠(yuǎn)程控制選擇開關(guān)7計(jì)數(shù)值清零按鈕8故障1信號(hào)源9故障2信號(hào)源10故障3信號(hào)源11故障應(yīng)答按鈕12急停按鈕13空瓶位置接近開關(guān)14灌裝位置接近開關(guān)15成品位置接近開關(guān)2025/3/2317工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告2025/3/2318自動(dòng)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)軟件STEP7或啟動(dòng)SIMATIC?管理器2025/3/2319SIMATIC?管理器用戶自定義選項(xiàng)定義存盤路徑定義軟件和編程的語(yǔ)言退出STEP7重新進(jìn)入有效2025/3/2320設(shè)置編程器通信接口2025/3/2321檢查通信狀態(tài)2025/3/2322STEP7項(xiàng)目結(jié)構(gòu)2025/3/2323輸入項(xiàng)目名選擇存盤路徑確定項(xiàng)目名創(chuàng)建S7項(xiàng)目2025/3/2324在項(xiàng)目中插入站點(diǎn)2025/3/2325設(shè)置項(xiàng)