西门子PLCS7300的车间除尘系统的设计
目 录
一、绪论 5
（一）本设计研究的背景 5
（二）本设计的意义 5
（三）设计内容 5
（四） 设计要求 6
二、除尘控制系统的结构及工作过程 6
（一）车间除尘控制系统的结构 6
（二）车间除尘系统的工作过程 6
三、车间除尘系统总体方案的确定 8
（一）车间除尘系统总体方案比较 8
（二） PLC方案 8
（三）方案的比较与选择 8
（四）PLC的介绍 8
（五） PLC的发展 9
四、车间除尘器系统的硬件设置 10
（一）设备PLC的选择和比较 10
五、车间除尘系统的软件设计 17
（一）车间除尘器的编程程序梯形图 17
（二） 车间除尘系统的仿真及说明 22
六、 WinCC画面组建及监控 26
（一） WinCC的简述 26
（二）WinCC的画面监控及说明 28
结论 34
致谢 35
参考文献 36
一、绪论
（一）本设计研究的背景
随着科学技术的发展和生活水平的提高，人们对于产品的品质要求也越来越高，对食物、用品、药品等等的安全、卫生有了很高的要求。这就使得制药厂对于车间除尘有非常严格的要求，无论是人或物只要进入生产车间，都必须首先进行除尘处理，在制药企业的生产车间设置除尘系统是保证产品质量的必要手段之一。目前企业应用的车间除尘系统很大一部分仍然在使用继电器硬布线的电气控制系统，这种控制系统的优点是硬连线控制和低成本，但由于继电器工作时是利用触点的通断来控制电路，触 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
点易于磨损，且继电器常受到电流冲击，所以故障率较高，系统的维护费用较高，设备使用寿命较低。而现在企业要确保正常和有效的除尘要求，要求电气控制系统具有较高的可靠性和运行时间，通用继电器硬布线控制系统难以满足要求。
本设计选择采用西门子PLC用于除尘室的风机的运行控制。基于西门子PLC控制原理，自动化控制原理以及调试技术等，实现车间除尘系统的设计。突出课题设计的可靠实用合理性，也能突出有效性，从而提升自身的动手能力和解决实际问题的应用能力。把课堂上所学的知识进行综合应用，提升了学生的应用技能和综合素质。
个人认为设计车间除尘系统的重点在于设计方案的确定和设计效果是否符合控制要求。在设计的过程中，我们才会把这几年在学校里学到知识进行融合，通过查阅资料和阅读参考文献，我对生活中的自动化系统有了更进一步的认识，同时，也发现自己的知识面也很狭窄，需要在今后的工作和生活中继续努力学习，不断拓宽视野。
（二）本设计的意义
本设计是基于西门子PLC的车间除尘系统的设计，以西门子PLC S7-300为核心，进行硬件设计与软件编程，并进行仿真运行调试。PLC实用性强，可靠性高，PLC与WinCC画面的巧妙结合，可以很方便地进行实际运行的监控。
通过本次设计，我对PLC在实际生活中的运用有了进一步的认识，对PLC的强大功能有了更深刻的了解，初步掌握了把所学知识应用到实际工作中的方法。通过这次毕业设计使我懂得了如何将课堂上所学习的知识和具体的实践应用相结合，拓展了自己的眼界和思路，为以后的工作之路打下了良好的基础。
（三）设计内容
1.通过对车间除尘控制要求的研究，构建除尘系统的设计思路。
2.根据设计思路，综合考虑现有实践条件，制定系统的设计方案。
3.根据设计方案，进行PLC选型、确定I/O点及分配，设计硬件系统的结构图、接线图、时序图。
4.结合车间除尘系统的工作状态和工作要求，完成软件程序的设计。
5.进行系统调试，实现车间除尘控制系统的控制要求。
6.结合WinCC软件，完成对车间除尘系统的动态监控。
（四） 设计要求
1.收集，整理和毕业设计选题信息领域的相关信息；
2.按照毕业设计的要求形成符合学院规定的毕业设计书面文档；
3.论文用语规范、单位标准、参数符合行业规定范围；
4.论文中图、表整齐、规范。
二、除尘控制系统的结构及工作过程
（一）车间除尘控制系统的结构
车间除尘系统是由两扇门、两个开门传感器、两个关门传感器、风机、电磁锁等构成。车间除尘系统结构如图2-1所示。
图2-1车间除尘系统结构图
（二）车间除尘系统的工作过程
本设计是运用传感器来检测人或物的出入，控制门的打开与关闭，由PLC来控制风机、电磁锁的动作来完成除尘的。
无尘车间有两扇门，两扇门之间有两台风机，用来对进入的人或物进行除尘。电磁锁在第二道门上，电磁锁会根据需要自动锁住或打开。
当人从外面进入车间时必须先打开第一扇门，进行除尘，除尘后方可进入第二扇门，最后进入室内。当人从更衣室换好衣服准备进入时，第一道门的开门传感器动作，第一道门打开，人进入后，第一道门关门传感器动作，第一道门关上。
第一道门关闭后，风机开始运转对人或物除尘，同时，电磁锁把第二道门锁上，20s后风机自动停止运行，电磁锁自动打开，此时第二道门的开门传感器动作，第二道门开启，可以进入室内。
若人从室内出来时，第二道门的开门传感器先动作，人走出第二道门时，第二道门关门传感器运作，第二道门关闭，人准备经过第一道门时，第一扇门的开门传感器动作，人走出去，第一道门关门传感器动作，第一道门关闭，但由于此时系统本身不需除尘，所以风机、电磁锁均不动作。
车间除尘系统的工作流程如图2—2所示。
图2-2车间除尘流程图
三、车间除尘系统总体方案的确定
（一）车间除尘系统总体方案比较
1.方式：继电器的控制是由硬件接线实现的，是使用继电器机械触点的串连或并联及延时继电器的滞后行动等组合构成控制逻辑，只可实现既定的逻辑控制。
2.速度：继电器控制逻辑是依赖于接触器的行动来完成控制，以毫秒为单位，工作频率低，机械触点抖动明显。
3.控制：时间继电器的精度不高，受环境条件影响较大，存在调整困难问题。
4.运用：传统继电器比较复杂，不适合如今的生活。
（二） PLC方案
1.方式：PLC采用保存逻辑，即软接线，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，可根据控制要求的变化修改程序，简单明了。
2.速度：PLC程序指令的运行速度非常快，可达微秒级，对于同步非常严格，没有震颤。
3.控制：PLC相当于传统继电器和时间继电器和计数器的结合，安装接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以在工作室模拟调试仿真和WinCC，大大减少了现场的调试工作量。并且，PLC使用寿命长，故障率低，维护方便。
4.运用：PLC采用“梯形图编程法继电控制形式”。清晰直观、易于掌握、使用方便。
（三）方案的比较与选择
通过以上叙述可知，采用传统继电器控制系统，维修维护方便、价格便宜。操作性差，比较复杂，当一个控制电路发生变化必须大幅度更改电路。而采用PLC构成控制系统，方便灵活，编程容易，易于使用，可靠性高、操作简单，控制要求一旦改变，只需稍微修改程序就能满足要求，不需要大幅度改动硬件电路。采用PLC人性化程度高，可操纵性强，但价格稍贵。综合比较，本设计采用PLC进行除尘系统的控制。
一、绪论 5
（一）本设计研究的背景 5
（二）本设计的意义 5
（三）设计内容 5
（四） 设计要求 6
二、除尘控制系统的结构及工作过程 6
（一）车间除尘控制系统的结构 6
（二）车间除尘系统的工作过程 6
三、车间除尘系统总体方案的确定 8
（一）车间除尘系统总体方案比较 8
（二） PLC方案 8
（三）方案的比较与选择 8
（四）PLC的介绍 8
（五） PLC的发展 9
四、车间除尘器系统的硬件设置 10
（一）设备PLC的选择和比较 10
五、车间除尘系统的软件设计 17
（一）车间除尘器的编程程序梯形图 17
（二） 车间除尘系统的仿真及说明 22
六、 WinCC画面组建及监控 26
（一） WinCC的简述 26
（二）WinCC的画面监控及说明 28
结论 34
致谢 35
参考文献 36
一、绪论
（一）本设计研究的背景
随着科学技术的发展和生活水平的提高，人们对于产品的品质要求也越来越高，对食物、用品、药品等等的安全、卫生有了很高的要求。这就使得制药厂对于车间除尘有非常严格的要求，无论是人或物只要进入生产车间，都必须首先进行除尘处理，在制药企业的生产车间设置除尘系统是保证产品质量的必要手段之一。目前企业应用的车间除尘系统很大一部分仍然在使用继电器硬布线的电气控制系统，这种控制系统的优点是硬连线控制和低成本，但由于继电器工作时是利用触点的通断来控制电路，触 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
点易于磨损，且继电器常受到电流冲击，所以故障率较高，系统的维护费用较高，设备使用寿命较低。而现在企业要确保正常和有效的除尘要求，要求电气控制系统具有较高的可靠性和运行时间，通用继电器硬布线控制系统难以满足要求。
本设计选择采用西门子PLC用于除尘室的风机的运行控制。基于西门子PLC控制原理，自动化控制原理以及调试技术等，实现车间除尘系统的设计。突出课题设计的可靠实用合理性，也能突出有效性，从而提升自身的动手能力和解决实际问题的应用能力。把课堂上所学的知识进行综合应用，提升了学生的应用技能和综合素质。
个人认为设计车间除尘系统的重点在于设计方案的确定和设计效果是否符合控制要求。在设计的过程中，我们才会把这几年在学校里学到知识进行融合，通过查阅资料和阅读参考文献，我对生活中的自动化系统有了更进一步的认识，同时，也发现自己的知识面也很狭窄，需要在今后的工作和生活中继续努力学习，不断拓宽视野。
（二）本设计的意义
本设计是基于西门子PLC的车间除尘系统的设计，以西门子PLC S7-300为核心，进行硬件设计与软件编程，并进行仿真运行调试。PLC实用性强，可靠性高，PLC与WinCC画面的巧妙结合，可以很方便地进行实际运行的监控。
通过本次设计，我对PLC在实际生活中的运用有了进一步的认识，对PLC的强大功能有了更深刻的了解，初步掌握了把所学知识应用到实际工作中的方法。通过这次毕业设计使我懂得了如何将课堂上所学习的知识和具体的实践应用相结合，拓展了自己的眼界和思路，为以后的工作之路打下了良好的基础。
（三）设计内容
1.通过对车间除尘控制要求的研究，构建除尘系统的设计思路。
2.根据设计思路，综合考虑现有实践条件，制定系统的设计方案。
3.根据设计方案，进行PLC选型、确定I/O点及分配，设计硬件系统的结构图、接线图、时序图。
4.结合车间除尘系统的工作状态和工作要求，完成软件程序的设计。
5.进行系统调试，实现车间除尘控制系统的控制要求。
6.结合WinCC软件，完成对车间除尘系统的动态监控。
（四） 设计要求
1.收集，整理和毕业设计选题信息领域的相关信息；
2.按照毕业设计的要求形成符合学院规定的毕业设计书面文档；
3.论文用语规范、单位标准、参数符合行业规定范围；
4.论文中图、表整齐、规范。
二、除尘控制系统的结构及工作过程
（一）车间除尘控制系统的结构
车间除尘系统是由两扇门、两个开门传感器、两个关门传感器、风机、电磁锁等构成。车间除尘系统结构如图2-1所示。
图2-1车间除尘系统结构图
（二）车间除尘系统的工作过程
本设计是运用传感器来检测人或物的出入，控制门的打开与关闭，由PLC来控制风机、电磁锁的动作来完成除尘的。
无尘车间有两扇门，两扇门之间有两台风机，用来对进入的人或物进行除尘。电磁锁在第二道门上，电磁锁会根据需要自动锁住或打开。
当人从外面进入车间时必须先打开第一扇门，进行除尘，除尘后方可进入第二扇门，最后进入室内。当人从更衣室换好衣服准备进入时，第一道门的开门传感器动作，第一道门打开，人进入后，第一道门关门传感器动作，第一道门关上。
第一道门关闭后，风机开始运转对人或物除尘，同时，电磁锁把第二道门锁上，20s后风机自动停止运行，电磁锁自动打开，此时第二道门的开门传感器动作，第二道门开启，可以进入室内。
若人从室内出来时，第二道门的开门传感器先动作，人走出第二道门时，第二道门关门传感器运作，第二道门关闭，人准备经过第一道门时，第一扇门的开门传感器动作，人走出去，第一道门关门传感器动作，第一道门关闭，但由于此时系统本身不需除尘，所以风机、电磁锁均不动作。
车间除尘系统的工作流程如图2—2所示。
图2-2车间除尘流程图
三、车间除尘系统总体方案的确定
（一）车间除尘系统总体方案比较
1.方式：继电器的控制是由硬件接线实现的，是使用继电器机械触点的串连或并联及延时继电器的滞后行动等组合构成控制逻辑，只可实现既定的逻辑控制。
2.速度：继电器控制逻辑是依赖于接触器的行动来完成控制，以毫秒为单位，工作频率低，机械触点抖动明显。
3.控制：时间继电器的精度不高，受环境条件影响较大，存在调整困难问题。
4.运用：传统继电器比较复杂，不适合如今的生活。
（二） PLC方案
1.方式：PLC采用保存逻辑，即软接线，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，可根据控制要求的变化修改程序，简单明了。
2.速度：PLC程序指令的运行速度非常快，可达微秒级，对于同步非常严格，没有震颤。
3.控制：PLC相当于传统继电器和时间继电器和计数器的结合，安装接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以在工作室模拟调试仿真和WinCC，大大减少了现场的调试工作量。并且，PLC使用寿命长，故障率低，维护方便。
4.运用：PLC采用“梯形图编程法继电控制形式”。清晰直观、易于掌握、使用方便。
（三）方案的比较与选择
通过以上叙述可知，采用传统继电器控制系统，维修维护方便、价格便宜。操作性差，比较复杂，当一个控制电路发生变化必须大幅度更改电路。而采用PLC构成控制系统，方便灵活，编程容易，易于使用，可靠性高、操作简单，控制要求一旦改变，只需稍微修改程序就能满足要求，不需要大幅度改动硬件电路。采用PLC人性化程度高，可操纵性强，但价格稍贵。综合比较，本设计采用PLC进行除尘系统的控制。
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