钻铣加工生产线控制系统设计

高 职 学 院

自动化专业 课程设计任务书

20 11 －20 12 学年 第 1 学期 第 16 周－ 19 周

题目 钻铣加工生产线控制系统设计 内容及要求：分析钻铣加工生产线控制系统单元结构，控制要求及工作过程； 使用西门子S7-300/400软件进行编程与调试； 使用西门子Wincc软件进行仿真。 进度安排 课程设计内容 方案论证 分析、设计、调试、运行 检查、整理、写设计报告、小结 合计 时间分配 3天 14天 3天 20天 学生姓名： 指导时间： 17周-19周 任务下达 2011 年 12月 12日 任务完成 指导地点：F楼 409室 2012年 1月 6日 考核方式 1.评阅 √ 2.答辩 √ 3.实际操作□ 4.其它□ 指导教师 系（部）主任 王长坤 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。

摘要

可编程序控制器（Programmable Logic Controller, PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种通用工业自动控制装置。近年来，以西门子S-300为代表的PLC已成为我国工业控制领域中最主要的工业自动控制装置之一，为工业自动化提供了安全可靠和比较完善的解决方案。而WinCC 是用于实现SIMATIC PCS 7 过程控制系统的可视化组件，也是用于西门子的可视化和监控系统的HMI平台。 基于此，本文主要介绍西门子S7-300/400PLC工程应用中的供料工作单元控制系统的设计，实现了对钻铣加工生产线控制系统设计。

关键词：S7-300/400PLC，WinCC，钻铣加工。

目 录

1 课题名称···········································4 2课题小组成员······································4 3课题内容及要求····································4 4任务实施···········································6

4.1运用S7-300软件进行编程及调试····················6

4.1.1 创建项目···································6 4.1.2 编辑符号表·································6 4.1.3 编辑S7 GRAPH功能块························7 4.1.4 方案调试··································15 4.1.5 总结分析···································9 4.2运用WinCC进行绘图及仿真························19 4.2.1 建立Wincc与SIMATIC PLC之间的通信单元·····19 4.2.2 在S7中建立变量····························20 4.2.3 在图形编辑器中绘图·························20 4.2.4 运用WinCC进行仿真·························21

5 参考文献·········································23 6 心得体会·········································24

1 课程名称

钻铣加工生产线控制系统设计

2课题小组成员及分工

。

3 课题内容及要求

（1）内容及控制要求

钻铣加工生厂线分“自动”和“手动”两种工作方式，具体要求如下：

在自动方式下，按启动按钮，系统进入预备状态，此时如果B1动作，则准备工位上有工件需要加工，传送带开始向前传动工件；当B2,B3或者B4有一个或多个动作时，表明相应工位有工件，则传送带停止；同事分别进行钻加工，铣加工及终检操作，对应操作过程结束，则等待下一个工件；如果某个工位吴工件，则该工位不进行任何操作。

在手动方式下，按启动按钮，系统进入预备状态，此时如果B1动作，则表明在准备工位上有工件需要加工，传送带开始向钻加工方向传动工件；当B2,B3动作时传送带停止，开始进行钻加工；按SB1结束钻加工，则传送带就继续向铣加工传送，当B3动作时传送带再次停止，开始进行铣加工；按SB2结束铣加工，则传送带继续向终检方向传送;当B4动作时，开始终检，按SB3结束终检，等待下一个工件。

根据钻铣加工生产线控制系统有“自动”和“手动”两种控制方式，因此总体采用选择分支流程。在自动方式下要求钻铣终检3

个工位能同时对3个工件分别进行钻铣终检加工操作，因此自动方式下的分支流程应采用并进分支结构。顺序功能图如图3-1所示。

图3-1 钻铣加工生产线顺序功能图

4 任务实施

4.1运用S7-300软件进行编程及调试

钻铣加工生产线控制流程图可用编辑实现，具体步骤如下： 4.1.1创建项目

首先打开SIMATIC Manager，然后执行菜单命令Fire →New创建一个项目，并命名为“钻铣加工”。然后插入SIMATIC 300

Station工作站，并选择SIMATIC 300 Station文件夹，在右视窗中双击“硬件组态”图标

进入硬件组态窗口，按图4-1

进行硬件配置、编译、保存并下载到CUP。

图4-1 硬件配置

4.1.2 编辑符号表

选择“钻铣加工”项目下的S7 Program文件夹，在右视图中双击图标

打开符号表编辑器，按图4-2编辑符号表：

图4-2 符号表 4.1.3 编辑S7 GRAPH功能块

在SIMATIC Manager窗口内双击“钻铣加工”项目下的Blocks文件，然后执行菜单命令InsertS7Funtion，打开FB属性对话框。在Name区域输入功能块的名称，如FB1；在Symbol Name区域输入FB的符号名，如钻铣；在Symbol Comment区域可选择输入的说明文字，如顺序功能图；在Creat in Language区域选择的编程语言，单击下拉拉列表按钮，在下拉列表内选择GRAPH语言。最后单击按钮确定并插入一功能块FB1。 （1） 规划顺序功能图

双击功能图标，打开编辑器，在编辑器内规划顺序功能图，完成后如图4-3所示：

图4-3 顺序功能图的结构

（2） 步的编辑

执行菜单命令View → Single → Step或单击单步工具图标， 将顺序功能图编辑窗口切换到单步显示方式，如图4-4所示。然后分别在左边视图内单击需要编辑的各步，在右视图内即可对S1～S22步进行编辑。 1 编辑步的动作

右击步右边的动作框线，在弹出的菜单中执行命令，可插入一个空动作行。参照图完成S1～S22的命令输入。 2 编辑步的转换

单击转换名左边与虚线相连的转换条件，在窗口最左边的工具条中单

常开触点、常闭触点，可对转换条件进行编程，方法同梯形图语言。参照图4-5对S1S22的转换条件（T1T25）进行编辑。 整个顺序功能图的各步及转换条件编辑完成以后，最后单击保存按钮保存并编译所做的编辑。如果编译能够通过，系统将自动在当前项目的Blocks文件夹下创建与该功能块(如FB1)对应的背景数据块（如DB1）。

图4-4 在单步显示方式下对单步进行编辑

（a）编辑步S1～S7

（b)编辑步S8～S14

(c)编辑步S17～S122 图4-5 编辑步S1～S22

1 在OB1中调用S7 GRAPH功能块

在S7 GRAPH编辑器中执行菜单命令Option B lock Setting，打开S7 GRAPH功能块参数设置对话框，将FB1设置为标准参数集。其他采用默认值，设置完毕，保存FB1。打开OB1，在编辑器左侧的浏览窗口中展开FB Blochs文件夹，双击其中的FB1图标，在OB1的Nework 1中调用FB1，在FB1上方输入FB1的背景功能块DB1的名称。

在INIT_SQ端口上输入S_Stop，也就是用停止按钮激活顺控器的初始步S1，并关闭传送带，最后保存OB1，OB1的程序如图4-6所示。

图4-6 在OB1中调用FB1

4.4.4 方案调试

打开FB1,单击按钮将FB1显示状态切换到监控模式，勾S_Stop（常闭的停止按钮），将仿真CPU切换到RUN或RUN-P模式，如图4-7（a）所示，观察能否启动顺控器并激活S1. 手动方式调试：取消对S_Mode的勾选（切换到手动方式），

勾选S_Start，然后取消（按启动按钮），观察能否激活S2，如图4-7（b）所示；勾选B1并取消，看能否激活S3并驱动KM1；勾选B2，看能否激活S17并驱动KM2，同时取消对KM1的驱动；勾选SB1并取消，看能否激活S18并驱动KM1；勾选B3，看能否激活S19并驱动KM3，同时取消对KM1的驱动；勾选SB2并取消，看能否激活S20并驱动KM1；勾选B4，看能否激活S21并驱动KM4，同时取消对KM1的驱动；勾选SB3并取消，看能否激活S2。

自动方式调试：勾选S_Mode（切换到手动方式），勾选S_Start然后取消（按启动按钮），观察能否激活式S2；勾选B2，B3，B4，然后勾选B1，并取消，看能否同时激活S4，S8，S12所在的分支，观察一个分支执行结束后能否等待其他分支，如图4-7(c)所示，然后同时从分支中跳出并切换到S2。

停止功能调试：在任何状态下，取消对S_Stop的勾选，然后再勾选，看能否激活S1并取消对所有输出（KM1~KM4）的驱动，，然后勾选S_Start再取消（按驱动按钮），观察能否激活S2。

图4-7（a）

图4-7（b）

图4-7（c）

图4-7 使用S7 PLCSIM调试顺序功能图

4.4.5 总结分析

顺序功能图是设计类似生产流水线的顺序控制系统最有效的设计语言，然而大多数厂家的PLC都不能直接编辑并下载顺序功能图，而需要使用专门的LAD指令（如步序指令）将顺序功能图翻译成梯形图，然后再下载到PLC以实现相应的控制功能。西门子的STEP7软件没有步序指令，但可以使用一般的LAD指令按前面所介绍的通用方法将顺序功能图转换为梯形图。当然，如果安装STEP7的专业软件，则可以采用更直观S7 GRAPH的语言，直接在功能块中编辑顺序功能图，操作非常方便。 4.2运用WinCC进行绘图及仿真

4.2.1 建立Wincc与SIMATIC PLC之间的通信单元，如图4-8所示：

图4-8 通信单元

4.2.2 在S7中建立变量，如图4-9所示：

图4-9 S7中建立的变量

4.2.3 在图形编辑器中绘图,如图4-10所示：

图 4-10 在图形编辑器中绘图

4.2.4 运用WinCC进行仿真，运行结果如图4-9所示：

图4-9（a） 钻铣加工在预备阶段

图4-9（b） 钻铣加工在钻阶段

图4-9（c） 钻铣加工在铣阶段

图4-9（d） 钻铣加工在终检阶段

5 参考文献

西门子Wincc V7 基础及应用教程（甄立东 主编， 机械工程出版社）

西门子S7-300 PLC 基础及应用（胡健 主编， 机械工程出版社）

6 心得体会

心得体会

做了四周的课程设计，有很多的心得体会，课堂教学考虑到大多数同学的需求，主要强调“基本”——基本知识、基本理论、基本方法、基本技能。而这次设计正是为我们提供了一个深入学习、探索的机会，成为课堂教学的有益补充。我们正面临就业问题，这次课设给了我们一个机会去试验。

此次的课程设计是关于钻铣加工生长线控制系统的设计，虽然在做设计时遇到了不少问题。比如，由于对软件应用的不熟悉，常常会因为一个小问题而耽搁好久，特别是当做到方案调试那一块，压根就不知道从哪下手，但是功夫不负有心人，通过图书馆查找资料上网查资料，问老师，及同学之间的讨论终于解决一个又一个的困难，完成任务。通过此次课程设计，不仅让我们加深了对课本知识的掌握，培养了我们科学的思维方式和正确的设计思想，还提高了综合运用和 所学的理论知识和技能，增强分析和解决工程实际问题的能力。

设计过程，好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，不能灵活运用。总之这次课程设计让我把理论设计和工程实践相结合、巩固基础知识与培养创新意识相结合等方面全面的培养学生的全面素质。这些在我今后的学习和工作当中都会有很大的帮助。