装配流水线PLC控制系统设计[共24页]

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1、 毕业设计（论文）题 目： 装配流水线PLC控制系统设计 系（院）： 工业与信息化学院 专业：电气自动化 姓 名： 杨晨 学号： 1201040219 校内指导教师： 李焦明 职称： 教授 校外指导教师： 职称： 2015 年 5 月 18 日2 钟山职业技术学院学生毕业设计 摘 要可编程控制器（PLC）是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发而来的，是一种数字运算操作的电子系统。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备的或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其

2、功能的原则设计。 近年来，在机电、冶金、轻工、纺织、医药、交通等行业的成功应用原则，可编程控制器是大有发展前途的工业控制装置。它与SCADA、DCS、MES、ERP等相互集成，互相补充，综合应用，将对我国工业过程控制领域产生巨大的影响。本文是基于这种大前提下，从PLC的基本结构、程序设计步骤入手，将现在使用比较广泛的西门子S7-200系统的PLC技术用于生产流水线系统控制中，传送带共有A、B、C、D、E、F、G7个个工位，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工作，最后送入仓库H，其他工位用于传送工件。关键词：装配流水线 梯形图 控制系统 s7-2

3、00目 录序言1第一章 可编程序控制器技术21.1 可编程控制器的概述21.1.1 PLC的产生和定义21.1.2 PLC的发展和市场情况21.1.3 PLC的特点31.1.4 PLC的优点41.2 PLC的构成和工作原理61.2.1 PLC的构成61.2.2 PLC的工作原理如图1-2。7第二章 装配流水线系统的设计82.1 PLC机型的选择82.2 S7-200可编程控制器92.3 S7-200的系统基本组成102.4 S7-200的系统的工作方式及特点102.4.1 S7-200的系统的工作方式102.4.2 S7-200的系统的特点112.5 装配流水线控制要求112.6输入/输出地址

4、分配112.7控制程序的语句表122.8装配流水线控制系统梯形图14总 结20参考文献21 21序言“可编程逻辑控制器（Programmable Controller）是专门在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器，它能够用存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器极其有关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体、易于扩大展其功能的原则设计。”为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制简称PLC。

5、我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。在20世纪60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上

6、都是继电器控制装置构成的，为了改变这一现状，1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM公司），制成一种通用控制装置。1969年，美国数字设备公司（DEC公司）研制出第一台可编程控制器。1971年起，各个国家都研制出他们的PLC，我国从1974年开始研制，于1977年开始应用于工业中。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。经过多次的应用，人们发现它有可靠性

7、高，抗干扰能力强；通用性强，使用方便；功能强，适应面广；编程方法简单，容易掌握；PLC控制系统的设计、安装、调试、维护方便；体积小、重量轻、功耗低的特点。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但PLC产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。PLC的发展与微电子技术和计算机技术密切相关，随着可编程控制器的应用领域不断扩大，它本身也在不断发展。一、小型化方向发展。今后的小型PLC也将增加模拟量处理功能，而且将有灵活的组态特性，并能与其他机型连用。二、大型化方向发展。主要有以下几个方面：功能不断加强；应用范围不断扩

8、大；性能不断提高；编程软件的多样化和高级化；构成形式的分散化与集散化。本文是基于这种大前提下，从PLC的基本结构、程序设计步骤入手，将现在使用比较广泛的西门子S7-200系统的PLC技术用于生产流水线系统控制中。第一章 可编程序控制器技术1.1 可编程控制器的概述1.1.1 PLC的产生和定义（1）PLC的产生1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界第一台可编程控制器，并成功的应用在美国通用汽车通用公司（GM）的生产线上。但当时只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC(programmable logic controller)。70年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛

9、发展，使PLC从开关上的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制域，真正成为一种电子计算机工业控制装置，故称为可编程控制器，简称PC（programmable controller）。但由于PC容易与个人计算机（personal computer）相混淆，故人们仍习惯的用PLC作为可编程控制器的缩写。（2）PLC的定义1985年国际电工委员会（IEC）对PLC的定义如下：可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它还采用了可以编程序的存储器，用来其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、技术和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各类型

10、机械的生产过程。PLC是由继电器逻辑控制系统发展而来，所以他在数学处理、顺序控制方面具有一定优势。继电气在控制系统中主要起两种作用：（1）逻辑运算（2）弱点控制强电。PLC是集自动控制技术、计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制装置，已跃居工业自动化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位。1.1.2 PLC的发展和市场情况（1） PLC的发展21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种

11、会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统。PLC说穿了其实就是单片机功能的集成化，稳定性比起单片机更好，功能更齐全，对于工程人员的编程也相对简单。单片机的有点在于，成本低，体积小，但是稳定性差，所以PLC是目前工业控制器使用最为普遍的一种可编程序控制器的总发展趋势是向高集成度、小体积、大容

12、量、高速度、易使用、高性能方向发展。（2） PLC的市场情况 1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一土改可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作；另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模

13、拟量的越限报警等状态量为主的离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。在多年的生产实践中，逐渐形成了PLC、DCS与IPC三足鼎立之势，除了这些，还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占有一定的百分比。在八十年代至九十年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。由于PLC人机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分DCS的市场（过程控制）并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业PC（IPC）的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，IPC和FCS也挤占了一部分PLC市场，所以近年来PLC增长速度总的说是

14、渐缓。目前全世界有200多厂家生产300多品种PLC产品，主要应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。在这时期，PLC在处理模拟能量能力、运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。1.1.3 PLC的特点（1）开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代

15、传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑（2）模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。（3）运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。（4）过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。P