装配流水线的模拟控制

1、沈阳理工大学课程设计摘要本次设计主要是介绍PLC模拟控制在工业生产中的运用，学会使用PLC（SIMEINS S7-200）控制系统连接，采用下位机执行，上位机监控的方法，构建完成装配流水线的模拟控制系统。用PLC控制装配流水线具有程序设计简单、易于操作和理解、能够实现多种功能等优点。我是按照以下顺序来完成本次课设的：1 熟悉工艺要求，根据要求确定采用移位寄存器指令，查阅资料熟悉如何使用移位寄存器；2 进行硬件设计：(1)根据要求选择PLC的型号，这就要求我们熟悉S7-200系列的产品；(2)绘制系统设计流程示意图，列出I/O分配表 并采用AutoCAD绘制I/O接线图；3 进行软件设计：（1）

2、设计梯形图并调试程序，程序正确后按照I/O接线图连接线路下载并运行程序（2）设计指令表；4 编写课程设计试验报告书。关键字：PLC 装配流水线的模拟 目录1 概述11.1 PLC的功能介绍11.2 实验原理12 硬件设计32.1 控制要求32.2 选择PLC型号32.2.1 基本单元42.2.2 个人计算机（PC）或编程器42.3系统设计流程示意图52.4 I/O分配表52.5 I/O接线图63 软件设计73.1 设计梯形图73.2 设计指令表134 调试结果165结束语176 参考文献181 概述1.1 PLC的功能介绍PLC即可编程控制器（Programmable logic Contro

3、ller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。它是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC。PLC的功能（1）逻辑控制（2）定时控制（3）计数控制（4）步进(顺序)控制（5）PID控制（6）数据控制：PLC具有数据处理能力。（7）通信和联网（8）其它：PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控

4、制的要求，如：定位控制模块，CRT模块。 PLC的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强（2）配套齐全，功能完善，适用性强（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造（5）体积小，重量轻，能耗低 PLC控制系统的设计基本原则（1）最大限度的满足被控对象的控制要求。（2）在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便。（3） 保证控制系统安全可靠。（4） 考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC容量时应适当留有余量。1.2 实验原理 使用移位寄存器指令，可以大大简化程序设计。移位寄存器指令所描述的操作过程如下：若在输入端输入一串脉冲信号，在移

5、位脉冲作用下，脉冲信号依次移到移位寄存器的各个继电器中，并将这些继电器的状态输出，每个继电器可在不同的时间内得到由输入端输入的一串脉冲信号。 本课题是用PLC控制装配流水线控制。用PLC控制装配流水线具有程序设计简单、易于操作和理解、能够实现多种功能等优点。此系统主要能够实现顺次启动和停止，完成工件移位以及功能紧急故障处理等功能。2 硬件设计2.1 控制要求 图1 装配流水线模拟控制的实验面板图 功能说明：装配流水线控制传送系统，用异步电动机带动传送带，控制过程如下：启动时先按下SD按钮，起动整个传送系统；按下移位按钮工件开始在传送带上移位；按下复位按钮，装配流水线停止工作，系统初始化重新开始

6、运行。其中A，B，C三个灯模拟的是三个操作；D，E，F，G四组灯模拟的是传送带；H模拟的是仓库。传送带共有十六个工位，工件从1号位装入，分别在A（操作1）、B（操作2）、C（操作3）三个工位完成三种装配操作，经最后一个工位后送入仓库；D，E，F，G均是四个灯一组的模拟传送带，这些工位均用于传送工件。工件在传送带上开始传送，经过DEFG传送之后进行A操作，再经过DEFG传送之后进行B操作，再经过DEFG传送之后进行C操作，然后经过DEFG传送到仓库。按下启动按钮整个系统开始工作，按下复位按钮整个系统开始恢复到初始化状态，按下移位按钮系统开始传送工件经过ABC三个操作之后最后到达仓库。2.2 选择

7、PLC型号PLC的选择主要应从PLC 的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式,安装方式的选择,相应的功能要求,响应速度要求,系统可靠性的要求,机型尽量统一等因素。2.2.1 基本单元本次课设选择西门子S7-200系列的PLC，S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用，其输入输出点数的分配见下表：S7-200系列PLC中CPU22X的基本单元，如表2-1所示表2-1 S7-200系列PLC中CPU22

8、X的基本单元型 号输入点输出点可带扩展模块数S7-200CPU22164S7-200CPU222862个扩展模块 S7-200CPU22414107个扩展模块 S7-200CPU2262416 7个扩展模块S7-200CPU226XM2416 7个扩展模块2.2.2 个人计算机（PC）或编程器个人计算机（PC）或编程器装上STEP7-Micro/WIN32编程软件后，机可供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。要求个人计算机（PC）的配置：CPU80586或更高的处理器，16MB内存（最低要求为：CPU80486,8MB内存）；VGA显示器（分辨率1024*768像素）；硬盘空间至少50MB

9、；Microsoft Windows所支持的鼠标。STEP7-Micro/WIN32编程软件是基于Windows的软件，它支持32位Windows95，Windows98和Windows NT4.0使用环境。它的基本功能是创建、编辑、调试用户程序、组态系统等。本实验采用S7200 CPU226的可编程控制器2.3系统设计流程示意图PLC本身有多种程序设计语言，如梯形图语言、指令语句表语言、功能表语言等。其中梯形图语言沿袭传统的电气符号控制图，但简化了符号，编程容易且直观。根据设计要求具体流程图如图2所示：图2 系统设计流程图2.4 I/O分配表输入输出列表如表2-4-1所示表2-4-1 I/O

10、分配表面板启动复位移位ABCPLCI0.0I0.2I0.1Q0.0Q0.1Q0.2面板DEFGHPLCQ0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7其中I0.0 为系统启动按钮，I0.1为移位按钮，I0.2为复位按钮，Q0.1、Q0.2、Q0.3位ABC三个操作的输出，Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6为模拟传送带的输出，Q0.7位模拟的仓库输出。 2.5 I/O接线图 I/O接线图如图3所示 图 3 I/O接线图其中Q0.1、Q0.2、Q0.3位为ABC三个操作的输出，Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6为模拟传送带的输出，Q0.7位模拟的仓库输出。 3 软件设计3.1 设计梯形图梯形图设计

11、如图4所示 图4梯形图设计3.2 设计指令表指令设计表如图5所示步序指令指令说明步序指令指令说明0LD I0.0 启动程序8LD M0.21AN M0.19= M10.62TON T37, +10延时1秒10LD M0.33LD T37 11= M12.44= M0.1第一次传送通电12LD M0.45LD I0.1按下以为按钮13= M13.26O M0.5 控制循环移位14LD M0.1移位输入7= M10.015SHRB M10.6, M10.7, +5第一次DG亮步序指令指令说明步序指令指令说明16SHRB M10.6, M10.7, +5第二次DG亮44AN T4017SHRB M1

12、2.4, M12.5, +5第三次DG亮45= M0.218SHRB M13.2, M13.3, +5第四次DG亮46LD M20.219LD M10.547TON T41, +30延时3秒20O M11.348LD T4121O M13.149TON T42, +15延时1.5秒22O M13.750AN T4223EU51= M0.324= M1.0对操作工序通电52LD M20.325LD M1.153TON T43, +30延时3秒26AN T5854LD T4327O M10.055TON T44, +15延时1.5秒28= M1.156AN T4429TON T47, +50延时5

13、秒57= M0.430LD M1.158LD M20.431AN T4759TON T45, +30延时3秒32O M1.260LD T4533= M20.061TON T46, +15延时1.5秒34LD M20.462AN T4635TON T48, +80延时8秒63= M0.536AN T4864LD M10.137= M1.265O M10.738LD M1.066O M12.539SHRB M20.0, M20.1, +4操作工序移位67O M13.340LD M20.168= Q0.3D亮，传送带41TON T39, +30延时3秒69LD M10.242LD T3970O M1

14、1.043TON T40, +15延时1.5秒71O M12.6步序指令指令说明步序指令指令说明72O M13.489= Q0.1B亮，操作二73= Q0.4E亮，传送带90LD M20.374LD M10.391AN T4375O M11.192= Q0.2C亮，操作三76O M12.793LD M20.477O M13.594AN T4578= Q0.5F亮，传送带95= Q0.7H亮，仓库79LD M10.496LD I0.2复位按钮80O M11.297R M10.1, 1复位81O M13.098R M11.3, 1复位82O M13.699R M12.5, 1复位83= Q0.6G

15、亮，传送带100R M13.7, 1复位84LD M20.1101R M20.1, 1复位85AN T39102R M20.4, 1复位86= Q0.0A亮操作一103LD I0.287LD M20.2104TON T58, +1延时100毫秒88AN T41图5 指令设计表4 调试结果调试结果如图6所示图六 装配流水线模拟控制面板图调试步骤如下所示：1 按下启动按钮，装配流水线模拟控制系统正常启动。2 按下复位按钮，装配流水线模拟控制系统恢复到初始化状态。3 按下移位按钮，工件开始在传送带上传动，经过DEFG之后到达A，进行操作1；经过DEFG之后到达B，进行操作2；经过DEFG之后到达C，

16、进行操作3；经过DEFG之后到达H，进入仓库；完成一个工件的装配操作并且进入仓库。在接着DEFGADEFGBDEFGCDEFGH按此顺序循环操作！5结束语本次实验我们四个人一组，共同合作，一起努力用了一个星期左右的时间完成了实验。从源程序的编写，上机编译下载到测试和检验，以及不断的修改源程序，连接实验电路，检验程序的对错。其间学到了很多东西，综合运用本专业所学课程的理论和生活实践，加深了对可编程序控制器原理及运用课程的认识；同时，提高了自己的独立思考能力，感觉收获颇丰。我的收获主要小结如下：（1）学习了更多的有关PLC知识虽然我们在之前的课程里有上过PLC的有关课程，但或许是学得不太牢固，掌握

17、的也不是很好。刚开始时，大家都把以前学的知识忘的差不多了，但为了这次实验，我们四人集体学习，把以前所学的知识尽量回顾起来，而且因为是带着目的地去学习，我们对可编程控制的有关知识理解掌握得更深入了。我们熟练掌握了PLC在工业控制系统中的很多具体运用。（2）提高了动手能力 平时我们都是以理论学习为主，整天看课本虽然学到了不少知识，但心里一直觉得不踏实，毕竟实践才是最重要的；而这次实验给我们提供了一个培养动手能力的绝佳的机会。该开始上手的时候，我们对软件不熟，对程序中出现的问题也不明白，只能是不断地改，将自己认为有问题的地方都修改直至成功。最后我们终于能较熟练的运用SIMEINS S7-200这个软件并解决一系列编程问题了。（3）培养了团队合作精神以前总是习惯于自己思考，自己解决，或许有的问题是能解决的，但毕竟都是自己想的，有着一定的局限性。而在这次实验中，我们四个人在一起，互补所短，发挥所长，四个人想出了很多解决问题的方法，而且大家互相提醒，互相激励，替对方找错，弥补对方的缺陷，所以合作起来比一个人做更加有想法，更加有效率，也能让我们的程序更加精炼，更加完美，功能完成的也更加好了。所以说，团队的力量是无穷的。 最后，非常感谢吴老师给我们这样一个机会，让我们学会如何