淺析自動送料裝車的西門子S7—200系列PLC控制及組態監控

楊慶徽

一、基于PLC的自動送料裝車系統硬件設計

1.1 系統工作原理及控制要求

系統工作原理及其控制要求如下。

（1）初始狀態。紅燈HL1滅，綠燈HL2亮（表示允許汽車進入車位裝料）。進料閥，出料閥，電動機M1、M2、M3皆為OFF。

（2）進料控制。料斗中的料不滿時，檢測開關S為OFF，5s后進料閥打開，開始進料；當料滿時，檢測開關S為ON，關閉進料閥，停止進料。

圖 自動送料裝車示意圖

（3）裝車控制。

①當汽車到達裝車位置時，SQ1為ON，紅燈HL1亮、綠燈HL2滅。同時，起動傳送帶電動機M3，2s后起動M2，2s后再起動M1，再過2s后打開料斗出料閥，開始裝料。

②當汽車裝滿料時，SQ2為ON，先關閉出料閥，2s后M1停轉，又過2s后M2停轉，再過2s后M3停轉，紅燈HL1滅，綠燈HL2亮。裝車完畢，汽車可以開走。

（4）起?？刂?。按下起動按鈕SB1，系統起動；按下停止按鈕“SB2”，系統停止運行。

（5）保護措施。系統具有必要的電氣保護環節。

控制系統要求有全自動功能、半自動功能、回原點和手動功能。

1.2 主電路設計

主電路的設計對于本次自動送料裝車系統設計相當重要，只有在主電路設計正確且簡便的基礎上，系統控制電路及軟件設計才能精簡方便。 根據系統的控制工藝要求，設計的電氣控制系統主回路原理圖所示。圖中，M1，M2，M3為三臺皮帶傳輸送料電動機，交流接觸器KM1，KM2，KM3通過控制三臺電動機的運行來控制三個傳送帶，從而進行對物料的傳輸。FR1，FR2，FR3為起過載保護作用的熱繼電器，用于物料傳輸過程中當傳送帶過載時斷開主電路。

QF1為整臺設備的斷路器，起到斷開接通整臺設備電源的作用。FU1為熔斷器，起過電流保護作用

1.3 控制電路圖

220V交流電源經QF1總電源開關，熔斷器FU1，接到控制回路斷路器QF5，接至直流電源A1輸入，經直流電源A1將220V交流電轉成24V直流電，供應后續電路使用。

220V交流電源經QF1總電源開關，熔斷器FU1，控制回路斷路器QF5，接至傳送帶1啟動中間繼電器KA1的常開觸點，控制接觸器KM1線圈得電，從而控制傳送帶1電機M1啟動停止。

220V交流電源經QF1總電源開關，熔斷器FU1，控制回路斷路器QF5，接至傳送帶2啟動中間繼電器KA2的常開觸點，控制接觸器KM2線圈得電，從而控制傳送帶2電機M2啟動停止。

220V交流電源經QF1總電源開關，熔斷器FU1，控制回路斷路器QF5，接至傳送帶3啟動中間繼電器KA3的常開觸點，控制接觸器KM3線圈得電，從而控制傳送帶3電機M3啟動停止。

二、自動送料裝車系統的組態界面設計

2.1 MCGS工程的五大部分

MCGS組態軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態操作，完成不同的工作，具有不同的特性。

2.2 MCGS組態界面的設計

1、MCGS的控制方案

按下啟動按鈕SB1，傳送帶分別從M3到M1延時2S依次啟動，在MCGS監控界面上，對應的M1到M3依次啟動，當某條皮帶機發生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止，而該皮帶機以后的皮帶機待運完后才停止。例如M2故障，M1、M2立即停，經過2秒延時后，M3停，再過1秒，M3停止。當某條皮帶機上有重物時，該皮帶機前面的皮帶機停止，該皮帶機運行2秒后停止，而該皮帶機以后的皮帶機待料運完后才停止。并且對應的MCGS上的監控界面上的

皮帶也應立即停止。對應的MCGS上的監控界面如圖所示。

2.3 MCGS組態界面設置步驟

1、新建工程 2、添加元件并分布好位置 3、設置實時數據庫 4、運行策略設置

2.4 編寫MCGS腳本程序

1、腳本控制要求

（1）初始狀態。紅燈HL1滅，綠燈HL2亮（表示允許汽車進入車位裝料）。進料閥，出料閥，電動機M1、M2、M3皆為OFF。

（2）進料控制。料斗中的料不滿時，檢測開關S為OFF，5s后進料閥打開，開始進料；當料滿時，檢測開關S為ON，關閉進料閥，停止進料。

（3）裝車控制。

① 當汽車到達裝車位置時，SQ1為ON，紅燈HL1亮、綠燈HL2滅。同時，起動傳送帶電動機M3，2s后起動M2，2s后再起動M1，再過2s后打開料斗出料閥，開始裝料。

② 當汽車裝滿料時，SQ2為ON，先關閉出料閥，2s后M1停轉，又過2s后M2停轉，再過2s后M3停轉，紅燈HL1滅，綠燈HL2亮。裝車完畢，汽車開走。

首先先把PLC與電腦用下載線鏈接起來，在按照自動送料裝車系統的I/O分配鏈接好PLC的輸入和輸出到自動送料裝車模塊，然后下載事先設計好的程序，然后關閉PLC軟件，打開MCGS6.2版本，先打開自己設計的自動送料裝車系統的監控畫面，在打開MCGS界面的設備管理器，找到子設備，雙擊打開找到調試通道是否鏈接成功，然后在運行監控畫面，接下來我們來測試自動送料裝車系統的多種工作方式，第一步啟動全自動控制模式，啟動之后程序自行檢測儲料灌中是否有達到要求的水位，沒達到要求水位進料閥會在5s中后打開進料閥進行進料，達到要求水位則停止進料，然后當火車達到裝車位置時綠燈亮，同時碰到位置開關SQ1，電動機M3運行2s之后M2運行，再是M1和出料閥依次延時兩秒鐘之后運行，火車開始裝料，當料裝滿時稱重器下壓到SQ2時紅燈亮，出料閥立即停止放料，延時兩面后電動M1停止運行，M1停止運行后再延時2s后M2停止運行，M2停止運行后延時兩2s后M3停止運行，火車開走，當下一輛或者到達SQ1位置時重復上面的過車；當半自動模式時，按下啟動按鈕程序運行一周后，即當貨車開走是程序停止運行等待下次啟動指令；當運行手動模式時，按下，電動機M1、M2、M3、進料閥、出料閥、紅燈，綠燈等等按鈕，監控畫面及PLC得顯示對應的控制；當啟動回原點模式時，所有設備立即停止運行，PLC輸出歸0。該系統全自動、半自動、手動、回原點模式全部按要求實現，運行調試成功。

參考文獻：

[1]許謬 主編，工廠電氣控制設備.北京：機械工業出版社.2000.10

[2]袁秀英 主編，計算機監控系統的設計與調試-組態控制技術.北京：電子工業出版社.2010.2

[3]華滿香 劉小春 主編，電氣控制與PLC應用--3版.北京：人民郵電出版社.2015.6