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1、毕业设计PLC控制装配流水线姓 名：学 校：指导老师：2012年11月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 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模拟控制和组态的监控， 本文实现了装配流水线的控制和监视。可编程控制器(PLC)以微处理器为核心， 普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计， 编程容易，功能扩展方便，修改灵活，而且结构简单，抗干扰能力强。西门子可 编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备, 其
2、中的模拟输入设备和通信设备更是符合交通灯控制系统的要求与特点，能够方 便地联网通信。关键词： PLC；下位机执行；上位机监控；组态监控一.本论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可编程控制器（PLC）。另外PLC还有以下几个名称：PLC（Power Line Communication）
3、，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啲简称混淆，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
4、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.12实验目的和具体要求1.2.1实验目的学会使用组态软件和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，
5、构建完成装配流水线的模拟控制系统。1.2.2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。1.2.3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D、A、E、B、F、C、G、H 插孔分别接主机的输出点 QO.O、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7。启动、复位及移位插孔分别接主机的输入点10.0、10.1、10.2。 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
6、（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。传送的顺序是：D,A,E,B,F,C,G,H2 PLC控制系统和组态软件21 PLC控制系统 2.1.1 PLC 概述可编程序控制器（Programmabie Logic Controller,缩写PLC）是以微处理 器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制 装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多 品种小批量生产的需要，生产发展起来的一种新型的工业控制装置。PLC从 1969年问世以来，虽然至今还不到40年，但由于其具有通用灵活的
7、控制性能. 简单方便的使用性能，可以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化各领 域取得了广泛的应用。有人将它与数控技术、CAD/CAM技术工业机械人技术并称 为现代工业自动化技术的四大支柱。可编程序控制器在我国的发展与应用已有 30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提 高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的 发展，努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用，形成具有自主知识产权的 可编程序控制器技术，应该是广大技术人员努力的方向。2.1.2 PLC的发展历程在可编程控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地 位，应用广
8、泛。但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难 等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。1968年美国通用汽车公司（G.M）为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺 不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它 能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。 于是就设想将计算机功能强大、灵活、通用性好等优点与电器控制系统简单易懂、 价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，而且这种装置采用面向控制 过程、面向问题的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使 用。1969年美国数字设备公司（DEC
9、）根据美国通用汽车公司的这种要求，研制 成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取 得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。早期的可编程控制器仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只是用来 取代传统的继电器控制，通常称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller ）。随着微电子技术和计算机技术的发展，20世纪70年代中期微 处理器技术应用到PLC中，使PLC不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、 数据传送和数据处理等功能。20世纪80年代以后，随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速 发展，16位和32位微处理器应用于PL
10、C中，使PLC得到迅速发展。PLC不仅控 制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更 加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能，使PLC真正成 为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等功能的名符其实 的多功能控制器。PLC的发展过程大致可以分为如下几个阶段：19701980年：PLC的结构定型阶段。在这一阶段，由于PLC刚诞生，各种 类型的顺序控制器不断出现（如逻辑电路型、1位机型、通用计算机型、单板机 型等），但迅速被淘汰。最终以微处理器为核心的现有PLC结构形成，取得了市 场的认可，得以迅速发展推广。PLC的原理、结构、软件、硬件
11、趋向统一与成 熟，PLC的应用领域由最初的小范围、有选择使用、逐步向机床、生产线扩展。19801990年：PLC的普及阶段。在这一阶段，PLC的生产规模日益扩大， 价格不断下降，PLC被迅速普及。各PLC生产厂家产品的价格品种开始系列化， 并且形成了固定I/O点型、基本单元加扩展块型、模块化结构型这三种延续至今 的基本结构模型。PLC的应用范围开始向顺序控制的全部领域扩展。比如三菱公 司本阶段的主要产品有F.F1.F2小型PLC系列产品,K/A系列中、大型PLC产品 等。19902000 年, PLC的高性能与小型化阶段。在这一阶段，随着微电子技术 的进步，PLC的功能日益增强，PLC的CPU
12、运算速度大幅度上升、位数不断增加， 使得适用于各种特殊控制的功能模块不断被开发，PLC的应用范围由单一的顺序 控制向现场控制拓展。此外，PLC的体积大幅度缩小，出现了各类微型化PLC。 三菱公司本阶段的主要产品有FX小型PLC系列产品，AIS/A2US/Q2A系列中，大 型PLC系列产品等。2.1.3 PLC的发展趋势从当前产品技术性能来看，PLC发展趋势仍然主要体现在体积的缩小与性能的提 咼两大方面。 体积小型化。电子产品体积的小型化是微电子技术发展的必然结果。现代 PLC无论从内部元件组成还是硬件、软件结构都已经与早期的PLC有了很大的不 同，PLC体积被大幅度缩小。 性能的提高。PLC的
13、性能主要包括CPU性能与I/O性能两大方面。可编程序控制器在我国的发展状况如下：(1) 我国可编程序控制器的发展与国际上的发展有所不同，国际上可编程序 控制器的发展是从研制、开发、生产到应用，而我国则是从成套设备引进、可编 程序控制器引进应用、消化移植、合资生产到广泛应用。大致可划分为下述三个 阶段：可编程序控制器的初级认识阶段(70年代后期到80年代初期)国际上 可编程序控制器的发展，首先引起了国内工程技术界的极大兴趣，所以我国对可 编程序控制器的认识始于70年代后期到80年代初期的成套设备引进中，当时 的上海宝钢一期工程中有多项工程引进了十几种机型约200多台可编程序控制 器。这些可编程序
14、控制器用于原料码头到高炉、轧钢、钢管等整个钢铁冶炼以及 加工生产线上，取代了传统的继电器逻辑系统，并部分取代了模拟量控制和小型 DDC系统。继宝钢一期工程后，国内许多厂家陆续引进的设备和生产线大都配备 了可编程序控制器，其应用范围包括电站、石油化工、汽车制造、港口和码头等 各领域。正是在成套设备引进过程中，我们打开了眼界，了解认识了可编程序控 制器，这也促进了可编程序控制器在我国的发展。 可编程序控制器的引进应用和消化移植阶段（80年代初期到90年代初 期）80年代初期开始，随着我国改革开放的不断深入，在成套设备引进的同时， 国外原装的可编程序控制器开始涌入国内市场。许多部门和单位相继引进可编
15、程 序控制器并自己设计组成控制系统，其应用范围也扩大到建材、轻工、煤炭、水 处理、食品、制药、造纸、橡胶和精细化工等工业领域。 可编程序控制器的广泛发展阶段（90年代初期到现在）进入90年代， 我国的可编程序控制器进入了广泛发展阶段，主要表现在以下几个方面：（2）政府重视可编程序控制器的发展得到了政府的高度重视，在当时机械电子工业部的领 导下，于1991年成立了可编程序控制器行业协会。可编程序控制器行业协会在 政府和企事业之间起到了桥梁作用，沟通了情况，为做出决策提供了依据。同时 可编程序控制器的标准化工作也受到了有关部门的重视，于1993年成立了可编 程序控制器标准化技术委员会，为我国可编程
16、序控制器的进一步发展打下了基 础。2.1.4 PLC的应用1 PLC的应用领域PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置，使得其应用受到限制。但最近 十多年来，PLC的应用面越来越广，其主要原因是：一方面由于微处理器芯片几 有关元件的价格大大下降，使得PLC的成本下降;另一方面PLC的功能大大增强， 它也能解决复杂的计算和通信问题。目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、 水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等 行业。PLC的应用范围通常可分成以下5种类型：（1）顺序控制 这是PLC应用最广泛的领域，也是最适合PLC使用的领域。 它用来取代传统的继电器顺序控制。PLC应用于单机控制、多机群控、生产自 动线控制等。例如：注塑机械、印刷机械、包装机械、切纸机械、组合机床、 磨床、装配生产线、电镀流
