PLC装配流水线模拟控制课程设计报告.doc

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课程设计说明书

课程设计名称：工厂电气课程设计

课程设计题目： 装配流水线模拟控制设计

学 院 名 称：XXX

专业：XXX 班级：XXX

学号：XXX ：XXX

评分： 教师：XXX

2012年6月 21日

电气控制技术课程设计任务书
20 11－20 12学年 第二 学期　第19周－19周
题目
装配流水线模拟控制设计
内容及要求
运行要求：按下“开〞按钮，按下流程1按钮，表示流程1 的操作已完成，此时流程1中的被操作对象由B传送到C准备进入流程2，然后A中取被加工对象送到流程1。加工对象经过三个流程后进入仓库H，整个加工流程完毕。 即由流程按钮控制A、B、C、D、E、F、G、N1指示灯的亮和灭。
根据运行要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。完成课程设计说明书与课程设计报告。
进度安排
1、讲授课程设计的要求、任务和方法，布置设计题目〔0.5天〕；
2、查阅资料，确定设计方案〔1天〕；
3、设计、实验调试并完成课程设计报告〔2.5天〕；
4、当场个人辩论及报告评阅〔1天〕。
学生XX：
指导时间 2021 年 6月 18日至2021年6月 21日
指导地点： XXX
任务下达
2021 年 6月 18日
任务完成
2012年6月 21日
考核方式
1.评阅 □　 2.辩论 □3.实际操作□ 　4.其它□
指导教师
XXX
系〔部〕主任
XXX

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，要求学会使用组态王软件和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。通过PLC模拟控制和组态王的监控，本文实现了装配流水线的控制和监视。 PLC控制；下位机执行；上位机监控；组态王监控在工业自动化生产中，由于PLC控制具有一系列的的优点，而且便于控制，深受企业的喜爱，同时运用组态软件进展监控生产流程，更是让整个过程变得可视化。而且工业自动化通用组态软件-组态王软件系统与最终工程人员使用的具体的PLC或现场部件无关。对于不同的硬件设施，只需为组态王配置相应的通讯驱动程序即可。组态王支持一系列的硬件设备，包括可编程控制器〔PLC〕、智能模块、板卡、智能仪表、变频器等等。所以在装配流水线上PLC的模拟控制运用的越来越广泛.

关键词
PLC控制；下位机执行；上位机监控；组态王监控

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目 录
1 课题内容及要求2
1.1 设计目的2
1.2设计任务及要求2
1.3 设计原理2
2 硬件设计3
2.1 硬件组成3
2.2硬件电路图3
2.2.1 接线过程3
2.2.2接线图3
2.2.3 I/O 分配表3
3软件设计5
3.1软件程序5
3.1.2 PLC程序〔STL语句〕8
3.1.3 软件流程图12
4 PLC控制系统介绍13
4.1根本介绍13
4.2 PLC的功能13
4.3 PLC的特点13
4.4 PLC控制系统的设计根本原那么14
5参考文献15
6 心得体会16

1 课题内容及要求
1.1 设计目的
(1) 熟悉可编程序控制器的使用方法
(2) 练习用电脑输入，修改和调试程序的方法
(3) 练习辅助继电器和定时器的使用
(4) 利用可编程序控制器对简单系统进展控制的过程

1.2设计任务及要求
根据实验内容及运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。
实验运行要求：按下“开〞按钮，按下流程1按钮，表示流程1 的操作已完成，此时流程1中的被操作对象由B传送到C准备进入流程2，然后A中取被加工对象送到流程1。加工对象经过三个流程后进入仓库H，整个加工流程完毕。 即由流程按钮控制A、B、C、D、E、F、G、N1指示灯的亮和灭。

1.3 设计原理
使用移位存放器指令〔SFTR、SFTL〕，可以大大简化程序设计。移位存放器指令的功能如下：假设在输入端输入一连串脉冲信号，在移位脉冲作用下，脉冲信号依次移到移位存放器的各个继电器中，并将这些继电器的状态输出。其中，每个继电器可在不同的时间内得到由输入端输入的一连串脉冲信号。

2 硬件设计

2.1 硬件组成
PLC-1B实验箱 一只
采用SC-09型PLC编程通讯转换电缆与计算机连接，计算机一台。

2.2硬件电路图

2.2.1 接线过程
（1） 把实验箱左箱上的PLC输出O/0、O/1、O/2、O/3、O/4、O/5、O/6、O/7分别用实验导线与右箱装配流水线模拟控制实验上的A、B、C、D、E、F、G、N1接通，PLC输入I/0、I/1、I/2、I/3、I/4与M1、M2、M3、M4、M5接通。
（2） 把PLC主控制器旁边24V的输入端接到此模拟实验的输入端上，旁边的＋5V端接到此模拟实验的＋5V端，主控制器输出端所用到的输出口相互并联后再接到5V的地端。

2.2.2接线图

M5
M4
M3
M2
M1
A2
A1
A5
A
A4
A3
D
E
C
B
N1
+5V
G
F

+24V
L1
开
关
流程1
流程2
流程3

图4-2装配流水线构造与接线插孔图

2.2.3 I/O 分配表

〔1〕 PLC的输入分配

输入设备
器件名称
器件符号
输入点
开场按钮
A1/M1
I/0
停顿按钮
A2/M2
I/1
操作开关1
A3/M3
I/2
操作开关2
A4/M4
I/3
操作开关3
A5/M5
I/4
移位开关

I/5

〔2〕PLC输出分配

输出设备
器件名称
器件符号
输出点
传送带A灯
LED A
O/0
传送带B灯
LED B
O/1
传送带C灯
LED C
O2
传送带D灯
LED D
O/3
传送带E灯
LED E
O/4
传送带F灯
LED F
O/5
传送带G灯
LED G
O/6
N1
L1
O/7

3软件设计
3.1软件程序

3.1.2 PLC程序〔STL语句〕

LD I0.2
R Q0.0, 8 ；系统复位
LBL 1 ；程序循环
LD I0.0 ；操作D运行1s
AN M5.0
S Q0.3, 1
TON T37, 10
LD T37 ；操作D停顿
S M5.0, 1
LD T37 ；操作A自动运行2s
O Q0.0
A I0.0
AN M5.1
AN I0.2
S Q0.0, 1
R Q0.3, 1
TON T38, 20
LD T38 ；操作A停顿
S M5.1, 1
LD T38 ；按下移位按钮，操作E运行
O M0.3
S M0.3, 1
LD I0.1
A M0.3
O Q0.4
A I0.0
AN M5.2
AN I0.2
S Q0.4, 1
R Q0.0, 1
TON T39, 10
LD T39 ；操作E运行1s停顿
S M5.2, 1
LD T39 ；操作B1s后自动运行2s
A I0.0
O Q0.1
AN M5.3
AN I0.2
S Q0.1, 1
R Q0.4, 1
TON T40, 20
R M0.3, 1
LD T40 ；操作B停顿
S M5.3, 1
LD T40 ；按下移位按钮操作F运行1s
O M0.4
S M0.4, 1
LD I0.1
A M0.4
O Q0.5
A I0.0
AN M5.4
AN I0.2
S Q0.5, 1
R Q0.1, 1
TON T41, 10
LD T41 ；操作F停顿
S M5.4, 1
LD T41 ；操作C运行2s
A I0.0
O Q0.2
AN M5.5
AN I0.2
S Q0.2, 1
R Q0.5, 1
TON T42, 20
R M0.4, 1
LD T42 ；操作C停顿
O M0.5
S M0.5, 1
S M5.5, 1
LD I0.1 ；按下移位按钮，操作G运行1s
A M0.5
O Q0.6
A I0.0
AN M5.6
AN I0.2
S Q0.6, 1
R Q0.2, 1
TON T43, 10
LD T43 ；操作G停顿
S M5.6, 1
LD T43 ；按下移位按钮，操作H运行2s
A I0.0
O Q0.7
AN M5.7
AN I0.2
S Q0.7, 1
R Q0.6, 1
TON T44, 20
LD T44 ；操作H停顿
S M5.7, 1
LD T44
R M5.0, 8 ；存放器复位
LD T44
JMP 1 ；跳至循环开场

3.1.3 软件流程图

4 PLC控制系统介绍
4.1根本介绍
PLC即可编程控制器〔Programmable logic Controller〕，是指以计算机技术为根底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严密的语言，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。

4.2 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，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT模块。

4.3 PLC的特点
〔1〕可靠性高，抗干扰能力强
　　 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间那么更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。
此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性。
〔2〕配套齐全，功能完善，适用性强
　　PLC开展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、C等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的开展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
〔3〕易学易用，深受工程技术人员欢送
　　 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员承受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制翻开了方便之门。
〔4〕系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
　　 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
〔5〕体积小，重量轻，能耗低
　　 以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

4.4 PLC控制系统的设计根本原那么
　〔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〕 保证控制系统平安可靠。
　〔4〕 考虑到生产的开展和工艺的改良在选择PLC容量时应适当留有余量
5参考文献
（1） 可编程控制器原理及应用 ——机械工业 【X中俊、黄永红 主编】
（2） 工控组态软件 ——电子工业 【汪志锋 主编】
（3） 组态软件控制技术 ——北方交通大学 【X文明、X志军 主编】
（4） PLC应用开发技术与工程实践——人民邮电
（5） S7-300\400PLC应用技术 ——机械工业【廖常初 主编】

6 心得体会
工厂电气控制的课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，而良好的实践动手能力是我们迈向社会必不可少的一项技能．本次实验共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，加深了对微机原理课程的认识；同时，提高了自己的独立思考能力，感觉收获颇丰。

我的收获主要如下：
〔1〕我学习了更多的有关PLC和组态的有关知识
虽然我们在之前的课程里有上过PLC的有关课程，但或许是学得不太结实，掌握的也不是很好。刚开场时，把以前学的知识忘的差不多了，但为了这次实验，我把以前所学的知识尽量回忆起来，而且因为是带着目的地去学习，我对可编程控制的有关知识理解掌握得更深入了。我熟练掌握了PLC在工业控制系统中的很多具体运用。
〔2〕提高了我的动手能力
平时我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；而这次实验在教师与同学的指导与讨论所围绕的气氛中给我提供了一个培养动手能力的绝佳的时机。
〔3〕我对自己的专业和自己的前途有了更深的把握
以前觉得大学期间只要根本掌握了所学的专业知识，适当应付一下实验就可以了，但在这次实验的过程中，我发现原来实验本身并不是那么枯燥乏味，只要你肯投入，勇于钻研和挑战，通过实验是能让我学到很多东西的。

在这次设计过程中，表达出自己设计能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，同时也发现自己的缺乏点，期待以后参与更加复杂的PLC控制实验。
由于本人的能力有限，在实验设计操作过程中难免出现纰漏，恳请教师多多指教。

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