【導(dǎo)讀】的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。權(quán)單位屬常熟理工學(xué)院。學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送。文），并且本人電子文檔和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。保密的畢業(yè)設(shè)計(論文)在解密后遵守此規(guī)定。把先進(jìn)的自動化技術(shù)、控制技術(shù)、通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用到郵件分揀控制。中，已成為郵件分揀控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。揀系統(tǒng)的全自動監(jiān)控。文中分析了郵件分揀的工藝流程,進(jìn)行了PLC的選型設(shè)。本文設(shè)計了PLC控制程序,分析了郵件分揀的人機(jī)交互要求,采用組態(tài)軟件。系統(tǒng)的通信采用了pcaccess作為OPC服務(wù)器,實(shí)。現(xiàn)了WinCC與PLC的通信。系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了調(diào)試,結(jié)果表明,系統(tǒng)方案可行,程序正確,效果良好。編程軟件STEP7--Micro/WIN簡介................錯誤!STEP7-Micro/WIN簡單介紹.................錯誤!

　　

【正文】 此可以運(yùn)用現(xiàn)在流行的 OPC 技術(shù)，解決人機(jī)界面與現(xiàn)場中的 s7200 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的問題。 PC ACCESS 是專為s7200PLC 所作的 OPC 服務(wù)器，內(nèi)置 OPC 測試 client 端。首先要在 PC ACCESS中建立和現(xiàn)場 PLC 內(nèi)存地址相對應(yīng)的項(xiàng)目，所連接的 PLC 內(nèi)存地址都編入了之前的分揀程序中，程序符號表中的符號地址分別對應(yīng) PC ACCESS 中的各個項(xiàng)目。變量鏈接如圖所示。 圖 34 在 PC ACCESS建立變量鏈接 在 WinCC 的 OPC 客戶端建立鏈接 WinCC 為了與現(xiàn)場 PLC 建立通信聯(lián)系，只要在 WinCC 中添加 OPC 的通 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 訊驅(qū)動程序，從而建立與 OPC 服務(wù)器 之間的通信聯(lián)系即可，同時在 PC ACCESS中建立完項(xiàng)目之后，要啟動 OPC tool(如圖 35)， 選擇參數(shù)設(shè)置 ,在參數(shù)設(shè)置里 將PC ACCESS 中點(diǎn)的配置導(dǎo)入 WinCC 中。這樣就建立了 WinCC 與 OPC 服務(wù)器之間的鏈接。經(jīng)過以上工作，在 WinCC 中組態(tài)畫面時就可以直接使用 OPC 服務(wù)器中的項(xiàng)目名，相當(dāng)于調(diào)用了現(xiàn)場 PLC 中相應(yīng)的內(nèi)存地址。 圖 35 啟動 OPC tool 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 4 安裝與調(diào)試 安裝可靠性技術(shù)要求 PLC 是專門為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的控制裝置，通常不需要采取什么措施，就 可以直在工業(yè)環(huán)境中使用。但是當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，都不能保證 PLC 的正常運(yùn)行，因此使用時應(yīng)注意以下問題。 1) 工作環(huán)境 ① 溫度 PLC 要求環(huán)境溫度在 55。 C。安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大，開關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風(fēng)的百葉窗，防止太陽光直接照射；如果周圍環(huán)境溫度超過 55。 C，要安裝電風(fēng)扇，強(qiáng)迫通風(fēng)?。 ② 濕度 為了保證 PLC 的 絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于 85％ (無凝路 )。 ③ 震動 應(yīng)使 PLC 遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動源，防止振動頻率為 10． 55Hz 的頻繁或連續(xù)振動。當(dāng)使用環(huán)境不可避免振動時，必須采取減震措施，如采用減震膠等。 ④ 空氣 避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有許多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將 PLC 安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中，并安裝空氣凈化裝置。 ⑤ 電源 PLC 供電電源為 50Hz、 220(1177。 10％ )V的交流電，對于電源線來的干擾，PLC 本身具有足夠的抵御能力。對于可靠性要求很高的場合或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境，可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為 1： 1 的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。還可以在電源輸入端串接 LC 濾波電路。 S7200 系列 PLC 有直流 24V 輸出接線端，該接線端可以為輸入傳感器提供 24V 電源。當(dāng)輸入端使用外接直流電源時，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響，容易使 PLC 接收到錯誤信息。 2) 安裝與布線 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 動力線、控制線以及 PLC 的電源線和 I／ O 線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC 和 I／ O 之間應(yīng)采用雙絞線連接。 PLC 應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個開關(guān)柜內(nèi)。 PLC 的輸入輸出最好分開走線，開關(guān)量和模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽電阻的 1／ 10。PLC 基本單元與擴(kuò)展單元以及功能模塊的連接線纜應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)，以防外界信號干擾。交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動力線，避 免同行。 3) I／ O 端的接線 ① 輸入接線 輸入線一般不要超過 30mm。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入線可適當(dāng)長些。輸入／輸出線不能用同一根電纜，輸入／輸出線要分開。盡可能采用常開觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。 ② 輸出連接 輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓級的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電 壓等級的電源。由于 PLC 的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板，因此，應(yīng)用熔絲保護(hù)輸出元件。 采用繼電器輸出時，所承受的電感性負(fù)載的大小，會影響到繼電器的壽命，因此采用電感性負(fù)載時選擇繼電器工作壽命要長。 PLC輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制，如直流輸出的續(xù)流管保護(hù)，交流輸出的阻容吸收電路，晶體管及雙向晶閘管的旁路電阻保護(hù)。 4) 外部安全電路 為了確保整個系統(tǒng)能在安全狀態(tài)下可靠工作，避免由于外部電源發(fā)生故障、PLC 出現(xiàn)異常、誤操作以及誤輸 出造成的重大經(jīng)濟(jì)損失和人身傷亡事故， PLC外部應(yīng)安裝必要的保護(hù)電路。 5） PLC 的接地 良好的接地是保證 PLC 可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 擊危害。 PLC 的接地線與機(jī)器的接地端相接，接地線的截面積應(yīng)不小于 2 平方毫米，接地電阻小于 100 歐；如果要用擴(kuò)展單元接地點(diǎn)應(yīng)與基本單元接地點(diǎn)接在一起。為抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給 PLC 接上專用地線，接地點(diǎn)應(yīng)與動力設(shè)備的接地點(diǎn)分開；若達(dá)不到這種要求，也必須做到與其他設(shè)備公共接地，禁止與其他設(shè)備串聯(lián)接地。接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近 PLC。 系統(tǒng)的的 調(diào)試運(yùn)行 對系統(tǒng)各部分分別調(diào)試完畢以后，讓整個系統(tǒng)運(yùn)行起來，觀察監(jiān)控界面能否準(zhǔn)確地反映實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。通過鼠標(biāo)操作監(jiān)控界面，觀察該變量對應(yīng)的 PLC 點(diǎn)的狀態(tài)是否相應(yīng)地發(fā)生變化，分揀系統(tǒng)是否也有相應(yīng)的動作。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試后，該系統(tǒng)能夠完全準(zhǔn)確地反映實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并且可以控制 PLC的輸入輸出，手 /自動切換良好，達(dá)到控制分揀系統(tǒng)的目的。 按照接線圖 ,連接實(shí)驗(yàn)臺的線路。結(jié)果如圖 41 所示。 圖 41 郵件分揀監(jiān)控系統(tǒng) ,為了保證調(diào)試能順利，我們還做了以下的檢查工作： （ 1）檢查了通信電纜的連接是 否正常； 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 （ 2）檢查了 PLC 系統(tǒng)相應(yīng)模塊的連接線是否正常； （ 3）檢查了 WinCC 中過程變量的地址與 PLC 中的地址是否對應(yīng)； （ 4） I/O 域連接的變量和數(shù)據(jù)格式是否正確。 ，功能是否能實(shí)現(xiàn)。 首先，運(yùn)行系統(tǒng)，出現(xiàn)如圖 42 所示畫面。初始畫面介紹了本畢業(yè)設(shè)計作者的姓名，學(xué)校和他的課題名稱。單擊初始畫面上的“進(jìn)入系統(tǒng)”按鈕，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洚嬅妫瑔螕簟巴顺鱿到y(tǒng)”按鈕，系統(tǒng)退出運(yùn)行狀態(tài)。 圖 42 初始畫面 ，可以清晰地了解整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)。本系統(tǒng)中學(xué)生和老師的個人 PC 通過以太網(wǎng)連接到路由器上，路由器在通過以太網(wǎng)連接到實(shí)驗(yàn)臺上的 PLC 上，整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接。點(diǎn)擊畫面上“主畫面”按鈕，可以返回初始畫面；點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)畫面”按鈕，即可進(jìn)入監(jiān)控畫面。 圖 43網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洚嬅? 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 ，按下開關(guān) ST， L1 亮。 然后按下郵碼 B1，郵件檢測燈 L2亮，主電機(jī) M5 運(yùn)行。不久后光電開關(guān) M1 亮，則將郵件送入郵箱 1 內(nèi)。之后L2 燈滅， L1 燈亮，表示可以繼續(xù)進(jìn)郵件。通過觀察發(fā)現(xiàn)指示燈亮滅的順序，和各自間隔的時間與要求相符。同樣按下 B2，結(jié)果也符合要求。表示 PLC 程序設(shè)計無誤。 進(jìn)行上面的步驟的同時，觀察 WinCC 人機(jī)界面，監(jiān)控畫面運(yùn)行結(jié)果同 PLC模塊相同。用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊監(jiān)控界面上的按鈕 ST， B1， B2，可觀察到相同的結(jié)果。由此可確定郵件分揀監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)完全編成了。 圖 44 監(jiān)控畫面 45 為聯(lián)機(jī)調(diào)試中 PLC 運(yùn)行小模塊 ，通過觀察，其運(yùn)行結(jié)果與 WinCC監(jiān)控畫面結(jié)果同步。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 41 圖 45 運(yùn)行中的試驗(yàn)?zāi)K 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 42 5 總 結(jié) 本文主要利用 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機(jī)，它具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、配套齊全、功能完善，適用性強(qiáng)、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn) 。本課題采用 S7200型 PLC，實(shí)現(xiàn)郵件自動分揀的自動控制。 本文在深入研究 PLC 控制技術(shù)和 WinCC 組態(tài)模擬技術(shù)的基礎(chǔ)上，完成了以下幾方面的工作： 1）系統(tǒng)分析了郵件分揀系統(tǒng)的要求，完成了基于 PLC 控制的郵件自動分揀系統(tǒng)和 WinCC 監(jiān)控系統(tǒng)的部分設(shè)計。 2）控制器是控制系統(tǒng)的核心部分，在全面分析了可編程控制器的基礎(chǔ)上確定采用西門子 PLC 作為本課題的控制器，使系統(tǒng)的開放性和通用性大大加強(qiáng)。 3）將控制系統(tǒng)工藝流程進(jìn)行了細(xì)化，優(yōu)化了系統(tǒng)控制邏輯；設(shè)計了 PLC控制系統(tǒng)軟件并進(jìn)行調(diào)試，提高了系統(tǒng)的可靠性和通用性 。 4） WinCC 和 PLC 不能直接數(shù)據(jù)交換，用 OPC 協(xié)議， PC ACCESS 程序解決了數(shù)據(jù)交換問題。 同時本課題設(shè)計也有不足，郵件編碼的設(shè)置過于簡單，如果用不同顏色來表示不同的郵件的編碼，并用傳感器進(jìn)行識別，那將會更完美。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 43 參考文獻(xiàn) [1]朱文勝，電氣與 PLC 綜合控制技術(shù) ,趙斯軍 .蘇州大學(xué)出版社， 2020 [2]路林吉，王堅．可編程控制器原理及應(yīng)用 ,清華大學(xué)出版社， 2020 [3]廖常初． PLC 基礎(chǔ)及應(yīng)用 ,機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [4]寨希林， PLC 的發(fā)展 ,曲非非．微計算機(jī)信息， 2020 [5] 廖常初． PLC 編程及應(yīng)用 ,機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [6] 王實(shí)， 劉曉明，深入淺出西門子 WinCCV6，北京航空航天大學(xué)出版社， [7] 張建民．機(jī)電一體系統(tǒng)設(shè)計 ,北京理工大學(xué)出版社， 1996 [8]王兆義．小型可編程控制器實(shí)用技術(shù) ,機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [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， 2020 [10]李樹雄．可編程序控制器原理及應(yīng)用教程 ,北京航空航天大學(xué)出版 2020 [11]武峰．可編程控制器 PLC 的基本原理及應(yīng)用 ,電子世界， 2020 [12] 許磊， 基于 WinCC及 S7200PLC電梯監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 [J].機(jī)械工程與自動化 .2020. 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