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1、装配流水线的模拟控制装配流水线的模拟控制摘要：对装配流水线的控制进行了分析设计，该系统主要引入了通用监控系统（组态王）的组态功能和 PLC（SIMEINS S7-200）编程控制器的控制方式，实现了对装配流水线的工作状态的在线监测和系统自动控制。设计的控制系统具有较高的实用性，能够进行启动、移位、复位工作，较好地达到预期目标。本次设计是装配流水线控制的模拟，主要是模拟流水线上产品所经加工过程的控制和生动的表示。模拟主要流水线有四个操作过程（包括入库） ，传输带用四段指示灯表示，以指示灯的明暗来显示产品在运输这一状态。分析控制对象我们选择用移位寄存器控制来实现控制目的，每隔 2 秒寄存器移位一次
2、，从而控制相应操作的执行。关键词：装配流水线；设计；PLC；组态王1、概述SIMATICS7200 硬件系统的配置方式采用整体式加积木式，即主机中包含一定数量的本机 IO，同时还可以扩展各种功能模块。CPU 模块又称为主机是系统的核心，它包括 CPU、存储器、基本输入输出点和电源等。它实际就是一个完整的控制系统，可以单独完成一定的控制任务。主机 I/O 数量不能满足控制系统的要求时，用户可以根据需要扩展各种 I/O 模块，所能连接的扩展单元的数量和实际所能使用的 IO 点数是由多种因素共同决定的。当需要完成某些特殊功能的控制任务时，可扩展特殊功能模块，以完成某种特殊的控制任务。利用网络接口，可
3、以充分和方便地利用为 SIMATICS7200 系统的硬件和软件资源而开发和使用的一些设备，主要有编程设备、人机操作界面和网络设备等。所有以上这些硬件设备，都在一个统一的工业软件平台上编程和运行，为了更好地管理和使用这些设备，S7200PLC 配备了许多功能强大的专用功能指令，方便地实现各种控制目的。工厂中的装配流水线作业是工业生产中经常使用的一种形式。因此，装配流水线的控制有重要的实际意义。一般在传送带上有需要加工的产品，传送到某一位置时，对其进行某一种加工，在传送到下一道程序，直至加工完毕，送入仓库。2、实验要求2.1、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 S
4、IMEINS 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。2.2、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。2.3、装配流水线模拟控制的实验面板图：图中上框中的 AH 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
5、、I0.1、I0.2。2.4、实验要求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。3、PLC 控制系统和组态王软件和介绍3.1、PLC 控制系统3.1.1、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
6、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。3.1.2、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。 3.1.3、PLC 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 D
7、DC 和 DCS 等，实现生产过程的综合自动化。 H仓 库（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。3.1.4、P LC 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
8、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 软件设计的主要任务是根
9、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。 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。3.2、 组态网软件3.2.1、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
10、，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
11、程序和灵活的组态方式、数据链接功能。3.2.2、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
12、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。3.2.3、 使用组态王实现控制仿真（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3.2.4、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
13、可以发挥理想的效果。（3） 对多媒体的支持，组态王可以嵌入图片、播放声音文件、播放动画并支持视频采集设备。4、硬件设计4.1、控制要求（1）总体控制要求：如面板图所示，系统中的操作工位 A、B、C，运料工位 D、E、F、G及仓库操作工位 H 能对工件进行循环处理。（2）闭合“启动”开关，工件经过传送工位 D 送至操作工位 A，在此工位完成加工后再由传送工位 E 送至操作工位 B，依次传送及加工，直至工件被送至仓库操作工位 H，由该工位完成对工件的入库操作，循环处理。（3）断开“启动”开关，系统加工完最后一个工件入库后，自动停止工作。（4）按“复位”键，无论此时工件位于任何工位，系统均能复位至起
14、始状态，即工件又重新开始从传送工位 D 处开始运送并加工。（5）按“移位”键，无论此时工件位于任何工位，系统均能进入单步移位状态，即每按一次“移位”键，工件前进一个工位。4.2、端口分配及功能表序号 PLC 地址（PLC 端子） 电气符号（面板端子） 功能说明1. I0.0 SD 启动（SD）2. I0.1 ME 移位（ME）3. I0.2 RS 复位（RS）4. Q0.0 A 工位 A 动作5. Q0.1 B 工位 B 动作6. Q0.2 C 工位 C 动作7. Q0.3 D 运料工位 D 动作8. Q0.4 E 运料工位 E 动作MB0 赋初值控制 D 操作执行复位=1 ？ 移位=1 ？自
15、动移位程序单步移位程序是否入库？YNYYYNNN启动=1 ？开始结束9. Q0.5 F 运料工位 F 动作10. Q0.6 G 运料工位 G 动作11. Q0.7 H 仓库操作工位 H 动作12. 主机 1M、面板 V+接电源+24V 电源正端13. 主机 1L、2L、3L、面板 COM 接电源 GND 电源地端4.3、系统控制原理图4.4、PLC 外部接线图5、软件设计5.1、PLC 程序5.1.1、STL 语句网络 1 LD I0.0 启动按钮按下，I0.0 得电，中间继电器 M1.0 得电O M4.0S M1.0, 1网络 2 LDN I0.0 启动按钮断开或者 M0.7 下降沿（入库
16、H 完毕）M1.0 清零AN M4.0AN M0.7EDR M1.0, 1网络 3 LD M1.0 启动按钮按下时，定时器定时 2s 则自动清零；LPS 复位按钮按下，I0.2 得电，定时器清零，全局变量 V0.0 清零；AW= T37, 21 移位按钮按下时，I0.1 得电，V0.0 得电TON T37, 20LRDLD I0.2O M4.1ALDEUR T37, 1LRDLD I0.2O M4.1ALDEUR V0.0, 1LPPLD I0.1O M4.2ALDEUS V0.0, 1网络 4 LD M1.0 刚启动、入库完毕、复位时 MB0 重新赋值并立即输出（即 D 灯开EU 始重新循环）LD Q0.7EDOLDLD I0.2O M4.1EUOLDMOVB
