装配流水线PLC模拟控制机自08-4.doc

装
配
流
水
线
的
模
拟
控
制
实
验
报
告

小组成员：陈旭亮 03080955 机自08-4
蔡志雄 03080954 机自08-4
毛亚勇 03080967 机自08-4
实验日期：2011.12.2
装配流水线的模拟控制
【摘要】
本文主要是介绍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。
1 引言
1.1
PLC = Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器，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，是工业控制的核心部分 PLC = Programmable Logic Controller，可编程控制器 。另外PLC还有以下几个名称：PLC = Power Line Communication，电力线通信，即我们俗称的“电力线上网”。
可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC,plc自1966年出现，美国，日本，德国的可编程控制器质量优良，功能强大。
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行监控生产流程，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.

1.2 实验目的和具体要求
a、实验目的
学会使用组态软件（推荐选用组态王软件）和PLC（推荐选用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。
b、实验装置与附件
（1）TKPLC-1型实验装置一台
（2）安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件和组态王软件的计算机一台
（3）PC/PPI编程电缆一根
（4）连接导线若干。
c、装配流水线模拟控制的实验面板图

装配流水线模拟控制的实验面板图

图中上框中的A～H表示动作输出（用LED发光二极管模拟），下框中的A、B、C、D、E、F、G、H插孔分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7。启动、移位及复位插孔分别接主机的输入点I0.0、I0.1、I0.2。

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；其它工位均用于传送工件。
2 PLC控制系统和组态王软件和介绍
2.1 PLC控制系统
a 基本介绍
PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller），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。
b 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。
c plc 具有以下鲜明的特点。 　
　(1) 系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回 路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC 和 DCS 等，实现生产过程的综合自动化。 　
　(2) 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 　
　(3) 能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。
d PLC程序设计方法
1、分析控制系统的控制要求 　　
熟悉被控对象的工艺要求，确定必须完成的动作及动作完成的顺序，归纳出顺序功能图。 　　
2、选择适当类型的PLC 　　
根据生产工艺要求，确定I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等），并列出I/O点清单。进行内存容量的估计，适当留有余量。根据经验，对于一般开关量控制系统，用户程序所需存储器的容量等于I/O总数乘以8；对于只有模拟量输入的控制系统，每路模拟量需要100个存储器字；对于既有模拟量输入又有模拟量输出的控制系统，每路模拟量需要200个存储器字。确定机型时，还要结合市场情况，考察PLC生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定性能价格比好一些的PLC机型。 　　
3、硬件设计 　　
根据所选用的PLC产品，了解其使用的性能。按随机提供的资料结合实际需求，同时考虑软件编程的情况进行外电路的设计，绘制电气控制系统原理接线图。 　　
4、软件设计 　　
1）软件设计的主要任务是根据控制系统要求将顺序功能图转换为梯形图，在程序设计的时候最好将使用的软元件（如内部继电器、定时器、计数器等）列表，标明用途，以便于程序设计、调试和系统运行维护、检修时查阅。 　　
（2）模拟调试。将设计好的程序下载到PLC主单元中。由外接信号源加入测试信号，可用按钮或小开关模拟输入信号，用指示灯模拟负载，通过各种指示灯的亮暗情况了解程序运行的情况，观察输入/输出之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求，并及时修改和调整程序，直到满足设计要求为止。
2.2 组态网软件
A 基本介绍
组态王组态王开发监控系统软件是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。
B 具体功能
（1）可视化操作界面，真彩显示图形、支持渐进色、丰富的图库、动画连接。
（2）无与伦比的动力和灵活性，拥有全面的脚本与图形动画功能。
（3）可以对画面中的一部分进行保存，以便以后进行分析或打印。
（4）变量导入导出功能，变量可以导出到Excel表格中，方便的对变量名称等属性进行修改，然后再导入新工程中，实现了变量的二次利用，节省了开发时间 。
（5）强大的分布式报警、事件处理，支持实时、历史数据的分布式保存。
（6） 强大的脚本语言处理，能够帮助你实现复杂的逻辑操作和与决策处理 。
（7）全新的WebServer架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布。
（8）方便的配方处理功能 ，丰富的设备支持库 。
C 使用组态王实现控制仿真
a 基本方法：
　　(1)图形界面的设计
　　(2)构造数据库
　　(3)建立动画连接
　　(4)运行和调试
b组态王特点:
　　(1)实验全部用软件来实现,只需利用现有的计算机就可完成自动控制系统课程的实验,从而大大减少购置仪器的经费。
(2)该系统是中文界面,具有人机界面友好、结果可视化的优点。对用户而言,操作简单易学且编程简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线,这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果。
c 对多媒体的支持
（1）组态王可以嵌入图片
（2）可以播放声音文件
（3）播放动画
（4）支持视频采集设备
D 组态王控制过程要考虑以下三个方面
　　(1)图形,是怎样用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。
　　(2)数据,就是创建一个具体的数据库,并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性,比如水位、流量等。
　　(3)连接,就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行,以及怎样让操作者输入控制设备的指令。
3 正文
3 .1 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停止
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停止
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停止
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停止
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停止
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停止
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停止
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停止
S M5.7, 1
LD T44
R M5.0, 8 ；寄存器复位
LD T44
JMP 1 ；跳至循环开始
3.2 程序梯形图

3.3 组态王监控程序

A 组态王监控画面

B 定义组态王中的变量与PLC的连接

C 组态王与设备PLC的连接

D 组态王监控程序
if (\\本站点\操作D||\\本站点\操作E||\\本站点\操作F||\\本站点\操作G==1)
{
\\本站点\移动=\\本站点\移位+2;
}
else
{
\\本站点\移动=\\本站点\移动;
}
这段程序是指当操作DEFG动作时候，传送带各运行一段距离，当操作ABC运行时候，传送带停止运行，指导动作完成，传送带继续工作。

4 实验小结
实验基本方案指导书上有，但是在怎么实现以及编程方法上不是很熟悉。主要对PLC原理的掌握还不够。实验过程中遇到了许多问题，有些问题能依靠自己慢慢解决，但是解决后又会发现会有新的问题。在和同学讨论求助后才能更快更好的解决问题，并且通过讨论可以让自己学的更多，加深了对PLC的认识。
通过本次试验，我们可以充分的了解的PLC的结构、工作原理以及编程方法，了解了Micrologix1200型号PLC的编程语言、I/O接口等。
在实验开始时对组态网的实现还是一无所知，但是经过一段时间的学习就能够比较熟练的应用了，当然在实际操作的时候还是靠倪老师的细心指导才能够把实验调试完成。