崔其兵——畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文).doc

南京理工大學(xué)紫金學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)作 者: 崔其兵學(xué) 號(hào)： 080405106系：電子工程與光電技術(shù)系專 業(yè): 電氣工程及其自動(dòng)化題 目:基于PLC的車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制 王玉玨指導(dǎo)者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))評(píng)閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))2012 年 5 月南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語學(xué)生姓名： 班級(jí)、學(xué)號(hào)： 題 目： 綜合成績： 指導(dǎo)者評(píng)語： 指導(dǎo)者(簽字)： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語評(píng)閱者評(píng)語： 評(píng)閱者(簽字)： 年 月 日答辯委員會(huì)（小組）評(píng)語： 答辯委員會(huì)（小組）負(fù)責(zé)人(簽字)： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要 隨著自動(dòng)化生產(chǎn)的提高, PLC在生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。本次設(shè)計(jì)的要求是對(duì)車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品的運(yùn)輸控制，由于傳統(tǒng)的繼電器控制存在自身的不足，已經(jīng)不能完全滿足本次設(shè)計(jì)的要求，PLC的特點(diǎn)是具有強(qiáng)大的控制能力、高精度、高可靠性, 具有復(fù)雜的邏輯能力和運(yùn)算能力, 因此可充分滿足對(duì)流水線的控制需求。本次設(shè)計(jì)采用西門子S7-200PLC，論述了產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方案及其控制原理，實(shí)現(xiàn)了裝料、卸料過程的自動(dòng)控制，再運(yùn)用組態(tài)王軟件進(jìn)行全程監(jiān)控。關(guān)鍵詞 PLC 流水線 程序 組態(tài)王 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要Title PLC control the transportation of the products of the workshop production lines AbstractWith the improvement of automated production, the PLC applications are used in the production control system increasingly. Thisdesign requirementsto controlthetransportoftheworkshopproductionlineproducts. Because of the traditionalrelay controlhas its own shortcomings, can not meetthedesign requirements fully, thecharacteristicsofthe PLC are theability to control,precision,high reliability,complex logicand computing capacity,and meettheneedsofthepipelinecontrol fully. This designusesthe SiemensS7-200 PLC, discusses the design methods of a motor wagon of transport materials control system hardware and software, and control theory for it, has shipped materials process automatic, and use the Kingview to monitor the entire process.Keywords PLC Production line Program Kingview 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 頁 共 頁 （空2行） 目 次 （4號(hào)黑體，居中）1 引言（或緒論）（作為正文第1章，小4號(hào)宋體，行距18磅，下同） 12 （正文第2章） Y2.1 （正文第2章第1條） Y2.2 （正文第2章第2條） Y2.X （正文第2章第X條） Y3 （正文第3章） Y（略）X （正文第X章） Y結(jié)論 Y致謝 Y參考文獻(xiàn)Y附錄A （必要時(shí)） Y附錄B （必要時(shí)） Y圖1 （必要時(shí)） Y圖2 （必要時(shí)） Y表1 （必要時(shí)） Y表2 （必要時(shí)） Y注：1. 目次中的內(nèi)容一般列出“章”、“條”二級(jí)標(biāo)題即可；2X、Y表示具體的阿拉伯?dāng)?shù)字；3頁眉中的頁碼用羅馬數(shù)字（、）表示。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 37 頁 共 35 頁1 緒論1.1 課題的背景和意義當(dāng)前企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大和深化，使得生產(chǎn)物的輸送成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制是企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要組成部分，80年代以來，面對(duì)激烈的市場競爭，人們?cè)谲囬g生產(chǎn)運(yùn)輸工作中所慣用的那種人工方式，已不能適應(yīng)快速增長的工作需要。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，減輕工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，要求整個(gè)工藝生產(chǎn)過程全盤自動(dòng)化，這就離不開車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)。在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，有些生產(chǎn)機(jī)械的工作臺(tái)需要按一定的順序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)，并且有的還要求在某些位置有一定的時(shí)間停留，以滿足生產(chǎn)工藝要求。傳統(tǒng)的生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸大多是繼電器控制，而繼電器控制有著接線繁多，故障率高的缺點(diǎn)，且維護(hù)維修不易等缺點(diǎn)。用PLC程序?qū)崿F(xiàn)車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制，不僅具有程序設(shè)計(jì)簡易、方便、可靠性高等特點(diǎn)，而且程序設(shè)計(jì)方法多樣。目前，PLC在工業(yè)控制中獲得了巨大的成功，因此可以預(yù)見，基于PLC的車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。1.2 課題國內(nèi)外發(fā)展的狀況由于自動(dòng)化的不斷發(fā)展，使得車間生產(chǎn)線的產(chǎn)品運(yùn)輸控制得到不斷的改善，生產(chǎn)效率也不斷提高，國內(nèi)外車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：a) 手動(dòng)控制：在20世紀(jì)60年代末70年代初期，便有一些工業(yè)生產(chǎn)采用PLC來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品運(yùn)輸控制，但是由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)還不夠成熟，只能夠用手動(dòng)的方式來控制機(jī)器，而且早期運(yùn)輸控制系統(tǒng)多為繼電器接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作。b) 自動(dòng)控制：在20世紀(jì)80年代，隨著計(jì)算機(jī)的價(jià)格下降，這時(shí)的大型工控企業(yè)將PLC充分地與計(jì)算機(jī)相結(jié)合，自動(dòng)化設(shè)備終于實(shí)現(xiàn)了PLC在車間產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)方面的應(yīng)用。c) 全自動(dòng)控制：當(dāng)前由于PLC技術(shù)不斷向高性能、高速度、大容量發(fā)展，大型PLC大多采用多CPU結(jié)構(gòu)。將PLC運(yùn)用到車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)娜詣?dòng)控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。基于PLC的車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)具有連線簡單，控制速度快，精度高，可靠性好，可維護(hù)性好和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。1.3 本次課題設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的目的本次課題設(shè)計(jì)以某食品生產(chǎn)車間的四個(gè)工作臺(tái)和一個(gè)成品庫（直線排列），為研究對(duì)象。操縱工將食品包裝成袋，然后呼叫小車把包裝袋送到成品庫，小車往返于各個(gè)工作臺(tái)之間，根據(jù)請(qǐng)求在某個(gè)工作臺(tái)限時(shí)限量裝袋，當(dāng)小車裝滿60袋時(shí)，就自動(dòng)開往成品庫卸袋。待卸袋完畢，再根據(jù)請(qǐng)求開往某站繼續(xù)工作，由此往返。設(shè)計(jì)使用PLC實(shí)現(xiàn)以上控制要求，并運(yùn)用組態(tài)軟件進(jìn)行全程監(jiān)控。生產(chǎn)車間加工現(xiàn)場如圖1.3.1所示：成品庫4號(hào)站3號(hào)站2號(hào)站1號(hào)站圖1.3.1 生產(chǎn)車間加工現(xiàn)場1.4 本次課題設(shè)計(jì)的任務(wù)內(nèi)容和要求a) 每個(gè)工作臺(tái)都有一個(gè)呼叫按鈕。需要小車過來裝袋時(shí)，按一下按鈕，系統(tǒng)接到呼叫信號(hào)就登記下來，同時(shí)本站呼叫記憶燈點(diǎn)亮，說明信號(hào)已經(jīng)接到。小車會(huì)根據(jù)自己的忙閑程度決定什么時(shí)候來到。b) 裝袋時(shí)有兩個(gè)要求，一是每次最多裝10袋，二是每次最長停留8s，也就是說不到8s就把10袋都裝完了，這時(shí)如有其他呼叫等待，小車就離開這里。如果用盡8s卻裝不到10袋，那如果已有呼叫信號(hào)，小車也照樣離開這里。目的是避免壓車。c) 如10袋已裝完，8s時(shí)間也到了仍沒有別的工作臺(tái)呼叫。本臺(tái)可以繼續(xù)裝料，但一旦有別的工作臺(tái)呼叫信號(hào)，小車立即出發(fā)離開這里。d) 數(shù)碼管顯示小車所處的站臺(tái)。e) 只要車上裝滿60袋，對(duì)所有呼叫信號(hào)都不應(yīng)答只保留登記順序，小車直接開往成品庫。待卸料完畢后重新登記順序繼續(xù)應(yīng)接。f) 小車到成品庫卸袋，共需10s，時(shí)間到后認(rèn)為卸料完畢。2 可編程控制器（PLC）概況2.1 可編程控制器（PLC）的定義國際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器(PLC)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。2.2 可編程控制器（PLC）的發(fā)展1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求；1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程邏輯控制器PDP14 ，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程邏輯控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC。1969年，美國研制出世界第一臺(tái)PDP-14；1971年，日本研制出第一臺(tái)DCS-8；1973年，德國研制出第一臺(tái)PLC；1974年，中國研制出第一臺(tái)PLC。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有了第五代PLC產(chǎn)品。2.3 可編程控制器（PLC）的特點(diǎn)可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點(diǎn)：a) 系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進(jìn)行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動(dòng)化。b) 使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。c) 能適應(yīng)各種惡劣運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。2.4 可編程控制器（PLC）的結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相似。2.4.1 基本結(jié)構(gòu)a) 電源可編程邏輯控制器的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。b) 中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，近年來對(duì)大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。c) 存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器；存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。d) 輸入輸出接口電路現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。e) 功能模塊f) 通信模塊2.4.2 結(jié)構(gòu)分類根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC的基本結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩類。模塊式（又稱組合式）結(jié)構(gòu)的PLC是將中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）單元、電源電路和通信端口等分別做成相應(yīng)的模塊，應(yīng)用時(shí)將這些模塊根據(jù)控制要求插在機(jī)架上，各模塊間通過機(jī)架上的總線相互聯(lián)系。模塊式的PLC安裝完成后，需進(jìn)行登記，以便PLC對(duì)安裝在總線上的各模塊進(jìn)行地址確認(rèn)，其特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性較高，可以構(gòu)成不同控制規(guī)模和功能的PLC，但同時(shí)價(jià)格也較高。模塊式結(jié)構(gòu)如圖2.4.1所示： 機(jī) 架編程器現(xiàn)場設(shè)備上位機(jī)電源模塊CPU模塊通信模塊輸入模塊輸出模塊特殊功能模塊圖2.4.1 模塊式結(jié)構(gòu)整體式（又稱箱體式）結(jié)構(gòu)的PLC由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）單元、電源電路和通信端口等組成，并將這些組裝在同一機(jī)體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價(jià)格低、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)固定、實(shí)現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定，但靈活性較低。整體式結(jié)構(gòu)如圖2.4.2所示：電源中央處理器（CPU）輸入/輸出單元存儲(chǔ)器系統(tǒng)總線編程器圖2.4.2 整體式結(jié)構(gòu)2.5 可編程控制器（PLC）的工作原理PLC采用循環(huán)掃描技術(shù)，可以分為3個(gè)階段：輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。在輸入采樣中，PLC先進(jìn)行自我診斷，然后與編程器或計(jì)算機(jī)通信，同時(shí)中央處理器掃描各個(gè)輸入端并讀取輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元。在執(zhí)行階段中，PLC按照由上到下的次序逐步執(zhí)行程序指令。從相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元讀入輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，然后根據(jù)程序內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)寄存器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果，并將這些結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)器單元。在輸出刷新中，PLC將相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)單元的運(yùn)算結(jié)果傳送到輸出模塊上，并通過輸出模塊向外部沒備傳送輸出信號(hào)，開始控制外部設(shè)備。2.6 可編程控制器（PLC）的應(yīng)用領(lǐng)域a) 開關(guān)量的邏輯控制，是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。b) 運(yùn)動(dòng)控制，可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。c) 模擬量控制，在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。d) 數(shù)據(jù)處理，現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。e) 過程控制，過程控制是指對(duì)速度、溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。f) 通信及聯(lián)網(wǎng)，PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。最新生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域仍在擴(kuò)展，在日本，PLC的應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機(jī)械的自動(dòng)控制，擴(kuò)展到中小型過程控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活關(guān)連的機(jī)器、與環(huán)境關(guān)連的機(jī)器，而且均有急速的上升趨勢。PLC正逐漸從傳統(tǒng)的應(yīng)用于離散的制造業(yè)向應(yīng)用到連續(xù)的流程工業(yè)擴(kuò)展。3 基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 基于PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程的控制要求和工藝需要，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，在設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： a) 充分發(fā)揮PLC功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求；b) 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便；c) 保證控制系統(tǒng)安全可靠；d) 應(yīng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC的型號(hào)、I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量等內(nèi)容時(shí)，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，以利于系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充。 3.2 基于PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，首先是進(jìn)行PLC系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，即根據(jù)被控對(duì)象的功能和工藝要求，明確系統(tǒng)必須要做的工作和因此必備的條件。然后是進(jìn)行PLC應(yīng)用系統(tǒng)的功能分析，即通過分析系統(tǒng)功能，提出PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，控制信號(hào)的種類、數(shù)量，系統(tǒng)的規(guī)模、布局。最后根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，具體的確定PLC的機(jī)型和系統(tǒng)的具體配置。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以按以下步驟進(jìn)行：a) 控制要求分析，制定控制方案首先需要分析被控對(duì)象的工藝過程及工作特點(diǎn)，了解被控對(duì)象機(jī)、電、液之間的配合，確定被控對(duì)象對(duì) PLC控制系統(tǒng)的控制要求。 b) 確定I/O設(shè)備其次根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定用戶所需的輸入（如按鈕、行程開關(guān)、選擇開關(guān)等）和輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈等）由此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。 c) 選擇PLCPLC選擇時(shí)主要包括PLC機(jī)型、容量、I/O模塊、電源的選擇。 d) I/O地址分配根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場需要，確定控制按鈕，選擇開關(guān)、接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈等各種輸入輸出設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量；根據(jù)所選的PLC的型號(hào)列出I/O設(shè)備與PLC輸入輸出端子的對(duì)照表，以便繪制PLC外部I/O接線圖和編制程序。 e) 軟件及硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，進(jìn)行控制柜（臺(tái)）等硬件的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工。由于程序與硬件設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行，因此，PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短，而對(duì)于繼電器系統(tǒng)必須先設(shè)計(jì)出全部的電氣控制線路后才能進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。 f) 聯(lián)機(jī)調(diào)試聯(lián)機(jī)調(diào)試是指將模擬調(diào)試通過的程序進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。開始時(shí)，先不帶上輸出設(shè)備（接觸器線圈、信號(hào)指示燈等負(fù)載）進(jìn)行調(diào)試。利用編程器的監(jiān)控功能，采用分段調(diào)試的方法進(jìn)行。各部分都調(diào)試正常后，再帶上實(shí)際負(fù)載運(yùn)行。如不符合要求，則對(duì)硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部分程序即可，全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，如果工作正常、程序不需要修改則應(yīng)將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。 g) 整理技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)說明書、電氣安裝圖、電氣元件明細(xì)表及使用說明書等。基于PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟如圖3.2.1所示：設(shè)計(jì)開始控制要求分析確定I/O設(shè)備選擇PLC分配PLC的I/O地址設(shè)計(jì)軟件及硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試整理技術(shù)文件設(shè)計(jì)結(jié)束圖3.2.1 基于PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟3.3 PLC控制系統(tǒng)硬件配置硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)除了PLC及外圍線路的設(shè)計(jì)、電氣線路的設(shè)計(jì)和抗干擾措施外，主要考慮安全性和系統(tǒng)供電可靠性設(shè)計(jì)。3.3.1 安全性設(shè)計(jì)很多國家和國際組織發(fā)表的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中均有明確的安全規(guī)定。在以下3種情況下將發(fā)揮安全保護(hù)作用:a) PLC或機(jī)電元件檢測到設(shè)備發(fā)生緊急異常狀態(tài)時(shí)；b) PLC失控時(shí)；c) 操作人員需要緊急干預(yù)時(shí)。3.3.2 系統(tǒng)供電可靠性設(shè)計(jì)a) 供電系統(tǒng)的保護(hù)措施和抗干擾:用隔離變壓器；b) 供電系統(tǒng)的突然斷電保障:用UPS電源。3.3.3 電源模塊的選擇： PLC的CPU所需的工作電源一般都是5V直流電源，一般的編程接口和通信模塊還需要5.2V和24V直流電源。這些電源都由可編程控制器本身的電源模塊供給，所以在實(shí)際應(yīng)用中要注意電源模塊的選擇。a) 電源模塊的輸入電壓。PLC的電源模塊有3種輸入電壓，即220VAC、110VAC和24VDC，在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。 b) 電源模塊的輸出功率。在選擇電源模塊時(shí)，其額定輸出功率必須大于CPU模塊、所有I/O模塊及各種智能模塊等總的消耗功率，并且要留有30%左右的余量。一個(gè)電源模塊既要為主機(jī)單元又要為擴(kuò)展單元供電時(shí)，從主機(jī)單元到最遠(yuǎn)一個(gè)擴(kuò)展單元的線路壓降必須小于0.25V。 c) 擴(kuò)展單元中的電源模塊。在有的系統(tǒng)中，由于擴(kuò)展單元中含有智能模塊及一些特殊模塊，就要考慮在擴(kuò)展單元中安裝相應(yīng)的電源模板。3.4 PLC的選型 3.4.1 PLC容量的選擇a) 總I/O點(diǎn)數(shù)量和性質(zhì)根據(jù)開關(guān)量、模擬量、直流信號(hào)、交流信號(hào)，工作電源。輸出是用繼電器型還是晶體管或是可控硅型，如運(yùn)動(dòng)控制時(shí)的高速脈沖輸出。使用無觸點(diǎn)的晶體管輸出的PLC。如輸出既有交流220V的接觸器、電磁閥，又有直流24V的指示燈，可用繼電器輸出。b) 對(duì)用戶存儲(chǔ)器容量進(jìn)行估算一個(gè)程序段中，接點(diǎn)數(shù)與存放該程序段所代表的機(jī)器語言所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值稱為內(nèi)存利用率。用戶程序所需內(nèi)存容量受到內(nèi)存利用率、開關(guān)量輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、模擬量輸入/輸出點(diǎn)數(shù)和用戶編程水平等幾個(gè)主要因素的影響。高的內(nèi)存利用率給用戶帶來好處，同樣的程序可以減少內(nèi)存量，從而降低內(nèi)存投資。另外，同樣的程序可縮短掃描周期時(shí)，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)。內(nèi)存字?jǐn)?shù)的估算（小型PLC的內(nèi)存為12KB）開關(guān)量輸入輸出：所需內(nèi)存字?jǐn)?shù) = 開關(guān)量(輸入十輸出)總點(diǎn)數(shù)10 模擬量輸入時(shí)：所需內(nèi)存字?jǐn)?shù) = 模擬量點(diǎn)數(shù)X100模擬量輸入/輸出同時(shí)存在：所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點(diǎn)數(shù) 200經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：總存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=(開關(guān)量輸入輸出總點(diǎn)數(shù)) 10十 模擬量點(diǎn)數(shù) 150。然后按計(jì)算存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)的25%考慮余量。每個(gè)I/0點(diǎn)及有關(guān)功能元件占用的內(nèi)存大致如下：開關(guān)量輸入元件：1020B /點(diǎn)；開關(guān)量輸出元件：5l0B/點(diǎn)；定時(shí)器/計(jì)速器：2B/個(gè)；模擬量：100150B/點(diǎn)；通信接口：一個(gè)接口一般需要300B以上。根據(jù)上面算出的總字節(jié)數(shù)再考慮25%左右的備用量，就可估算出用戶程序所需的內(nèi)存容量，從而選擇合適的PLC內(nèi)存。3.4.2 I/O地址分配輸入/輸出信號(hào)在PLC接線端子上的地址分配是進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來說，I/O地址分配以后才可進(jìn)行編程；對(duì)控制柜及PLC的外圍接線來說，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。在進(jìn)行I/O地址分配時(shí)最好先列I/O分配表。3.4.3 響應(yīng)時(shí)間對(duì)于過程控制，掃描周期和響應(yīng)時(shí)間必須認(rèn)真考慮。PLC順序掃描的工作方式，使它不能可靠地接收持續(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)。4 車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案可行性分析目前車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)有多種設(shè)計(jì)方案，一般可以通過繼電器-接觸器控制，單片機(jī)控制，PLC控制:4.1 三種控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較4.1.1 繼電器-接觸器控制a) 優(yōu)點(diǎn)：由按鈕，繼電器、接觸器組成的復(fù)雜車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)集中控制與遠(yuǎn)距離控制,目前繼電器、接觸器控制仍是最基本的電氣控制形式之一，價(jià)格方面經(jīng)濟(jì)實(shí)惠；b) 缺點(diǎn)：由按鈕，繼電器，接觸器等低壓控制器組成了繼電器-接觸器控制線路，由于該控制形式是固定接線，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能、較為困難；另外繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以繼電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大限制；又由于采用有接觸點(diǎn)的開關(guān)動(dòng)作，工作頻率低，觸點(diǎn)易損壞，可靠性差。4.1.2 單片機(jī)控制a) 優(yōu)點(diǎn)：將單片機(jī)應(yīng)用到車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制控制系統(tǒng)，由于單片機(jī)有優(yōu)異的性價(jià)比、集成度高、體積小、可靠性高、控制功能強(qiáng)、低功耗、低電壓的特點(diǎn)，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；b) 缺點(diǎn)：單片機(jī)控制系統(tǒng)電路中需要加入A/D，D/A轉(zhuǎn)換器，線路復(fù)雜，還要分配大量的中斷口地址；單片機(jī)控制電路也易受外界環(huán)境的干擾，具有不穩(wěn)定性；而且單片機(jī)編程方法復(fù)雜，不容易學(xué)習(xí)，一般只應(yīng)用于簡單的流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)。4.1.3 PLC控制a) 優(yōu)點(diǎn)：將PLC應(yīng)用到車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)化控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用；可編程控制器（PLC）具有能力強(qiáng)，可靠性高、配置靈活、編程簡單等優(yōu)點(diǎn)，而且 PLC中每只軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)理論是無限制的，因此其靈活性和可擴(kuò)展性很好，是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的主要手段和重要的自動(dòng)化控制設(shè)備。4.2 工作方式比較在繼電器-接觸器控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)即該吸合的繼電器都同時(shí)吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。PLC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán) 掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決定于程序掃描順序，同它們?cè)谔菪螆D中的位置有關(guān)，這種工作方式稱為串行工作方式。4.3 控制速度比較繼電器-接觸器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的，工作頻率低，觸點(diǎn)的開關(guān)動(dòng)作一般在幾十毫秒數(shù)量級(jí)，且機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問題。PLC通過程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，一般一條用戶指令的執(zhí)行時(shí)間在微秒數(shù)量級(jí)，因此速度較快，PLC內(nèi)部還有嚴(yán)格的同步控制，不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)問題。4.4 可靠性和可維護(hù)性比較繼電器-接觸器控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線多，觸點(diǎn)開閉時(shí)存在機(jī)械磨損、電弧燒傷等現(xiàn)象，觸點(diǎn)壽命短，所以可靠性和可維護(hù)性較差。PLC采用半導(dǎo)體技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，其壽命長、可靠性高。PLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時(shí)顯示給操作人員，并能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供了方便。4.5 方案確定經(jīng)過方案對(duì)比，本次控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用PLC對(duì)車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸進(jìn)行控制，為了能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)往返，采用了高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。同時(shí)，根據(jù)行走的方向進(jìn)行增、減計(jì)數(shù)（當(dāng)正向行走時(shí)進(jìn)行加計(jì)數(shù)，反向則進(jìn)行減計(jì)數(shù)）。在程序設(shè)計(jì)中，采用高速計(jì)數(shù)器（HSC）指令，開通旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)數(shù)，用以計(jì)算產(chǎn)品運(yùn)輸行走的距離，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停靠。此外，該控制系統(tǒng)具有自動(dòng)、手動(dòng)兩種工作方式，并設(shè)計(jì)了聯(lián)網(wǎng)模式和離網(wǎng)模式。在聯(lián)網(wǎng)模式下，PLC與上位機(jī)通信，接受上位機(jī)的指令，使小車進(jìn)行自動(dòng)行走與回零運(yùn)行。當(dāng)上位機(jī)故障運(yùn)行時(shí)，采用離網(wǎng)手動(dòng)運(yùn)行，保證了系統(tǒng)的可靠性。5 基于PLC的車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)5.1 硬件選型5.1.1 PLC選型在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，所用到的輸入點(diǎn)數(shù)分別是：高數(shù)計(jì)數(shù)器、開始按鈕、停止按鈕、1號(hào)站呼叫按鈕、2號(hào)站呼叫按鈕、3號(hào)站呼叫按鈕、4號(hào)站呼叫按鈕、裝料按鈕、傳感器共計(jì)10個(gè)；輸出點(diǎn)數(shù)分別是：電機(jī)正轉(zhuǎn)、電機(jī)反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)信號(hào)燈、反轉(zhuǎn)信號(hào)燈、1號(hào)站呼叫燈、2號(hào)站呼叫燈、3號(hào)站呼叫燈、4號(hào)站呼叫燈、數(shù)碼管的7個(gè)引腳共計(jì)16個(gè)。在對(duì)上述I/O點(diǎn)數(shù)以及結(jié)合系統(tǒng)功能進(jìn)行綜合分析后，決定采用西門子S7-200 CPU226模塊。S7-200PLC的CPU模塊如圖5.1.1所示圖5.1.1 S7-200PLC的CPU模塊CPU226模塊的I/O總數(shù)為40點(diǎn)，其中輸入點(diǎn)24點(diǎn)，輸出點(diǎn)16點(diǎn)；可帶7個(gè)擴(kuò)展模塊；用戶程序存儲(chǔ)容量為8KB；內(nèi)置高數(shù)計(jì)數(shù)器，具有PID控制器的功能；有2個(gè)高速脈沖輸出端和2個(gè)RS-485通信口；具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由口協(xié)議的通信能力；運(yùn)行速度快、功能強(qiáng)，適用于要求較高的中小型控制系統(tǒng)。5.1.2 其他硬件選型a) LED數(shù)碼管本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求數(shù)碼管顯示小車所處的站臺(tái)，即在1號(hào)站時(shí)，數(shù)碼管顯示1；2號(hào)站時(shí)顯示2；3號(hào)站時(shí)顯示3；4號(hào)站時(shí)顯示4；成品庫時(shí)顯示5。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用共陰極數(shù)碼管。共陰極、共陽極LED數(shù)碼管引腳圖如圖5.1.2所示圖5.1.2 共陰極、共陽極LED數(shù)碼管引腳圖b) 旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器通過光電轉(zhuǎn)換，可將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出（REP）。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個(gè)到幾千個(gè)都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組A/B相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)。旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過計(jì)數(shù)設(shè)備來知道其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)，當(dāng)來電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。本次設(shè)計(jì)中，工作臺(tái)之間的距離，?？课恢糜尚D(zhuǎn)編碼器決定。旋轉(zhuǎn)編碼器每發(fā)出1000個(gè)碼就是一個(gè)工作臺(tái)位置，這樣4個(gè)工作臺(tái)加一個(gè)成品庫，共需要4000個(gè)碼。第一個(gè)工作臺(tái)用傳感器設(shè)置一個(gè)基準(zhǔn)位置開關(guān)。根據(jù)上面的設(shè)計(jì)要求，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用增量式編碼器。旋轉(zhuǎn)編碼器如圖5.1.3所示圖5.1.3 旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器原理圖如圖5.1.4所示圖5.1.4 旋轉(zhuǎn)編碼器原理圖c) 高數(shù)計(jì)數(shù)器在硬件設(shè)計(jì)中，采用高數(shù)計(jì)數(shù)器（HSC）指令，開通旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)數(shù)，因?yàn)槭菍?shí)驗(yàn)室模擬運(yùn)行，所以沒有考慮小車停靠時(shí)的減速段，也就是直接起，直接停，使用的是直流24V小型電動(dòng)機(jī)。S7-200 CPU具有集成的、硬件高速計(jì)數(shù)器，高速計(jì)數(shù)器可以被配置為12種模式中的任意一種，但并不是所有計(jì)數(shù)器都能使用每一種模式。CPU221和CPU222可以使用4個(gè)30kHz單相高速計(jì)數(shù)器或2個(gè)20kHz的兩相高速計(jì)數(shù)器，而CPU224和CPU226可以使用6個(gè)30kHz單相高速計(jì)數(shù)器或4個(gè)20kHz的兩相高速計(jì)數(shù)器。高數(shù)計(jì)數(shù)器有四種基本類型：帶有內(nèi)部方向控制的單相計(jì)數(shù)器，帶有外部方向控制的單相計(jì)數(shù)器，帶有兩個(gè)時(shí)鐘輸入的雙相計(jì)數(shù)器和A/B相正交計(jì)數(shù)器。在正交模式下，你可以選擇一倍速或者四倍速計(jì)數(shù)速率。對(duì)于操作模式相同的計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)功能是相同的。本次設(shè)計(jì)選用的類型是A/B相正交計(jì)數(shù)器。高速計(jì)數(shù)器的模式及輸入點(diǎn)見表5.1.5表5.1.5 高速計(jì)數(shù)器的模式及輸入點(diǎn)模式描述輸入點(diǎn)備注HSCOI0.0I0.1I0.2(1)HSC1I0.6I0.7I1.0I1.1(2)HSC2I1.2I1.3I1.4I1.5(2)HSC3I0.1(1)HSC4I0.3I0.4I0.5HSC5I0.40帶有內(nèi)部方向控制的單相計(jì)數(shù)器時(shí)鐘1時(shí)鐘復(fù)位2時(shí)鐘復(fù)位啟動(dòng)3帶有外部方向控制的單相計(jì)數(shù)器時(shí)鐘方向4時(shí)鐘方向復(fù)位5時(shí)鐘方向復(fù)位啟動(dòng)6帶有增減計(jì)數(shù)時(shí)鐘的雙相計(jì)數(shù)器增時(shí)鐘減時(shí)鐘7增時(shí)鐘減時(shí)鐘復(fù)位8增時(shí)鐘減時(shí)鐘復(fù)位啟動(dòng)9A/B相正交計(jì)數(shù)器時(shí)鐘A時(shí)鐘B10時(shí)鐘A時(shí)鐘B復(fù)位11時(shí)鐘A時(shí)鐘B復(fù)位啟動(dòng)12只有 HSC0 和 HSC3 支持模式 12。HSC0 計(jì)數(shù)高速脈沖輸出 Q0.0；HSC3 計(jì)數(shù)高速計(jì)數(shù)脈沖輸出 Q0.1。高速計(jì)數(shù)器的實(shí)際輸入要根據(jù)用戶選擇的高速計(jì)數(shù)器號(hào)和模式來確定，如上表5.1.5。例：如果選擇了HSC0的模式1，則外部高速計(jì)數(shù)輸入點(diǎn)應(yīng)接在I0.0，外部復(fù)位點(diǎn)應(yīng)接在I0.2。 如果用戶使用了多個(gè)高速計(jì)數(shù)器，則被某一高速計(jì)數(shù)器占用了的輸入點(diǎn)，其它高速計(jì)數(shù)器不能再使用。如HSC0的模式3已經(jīng)占用了I0.1作為外部方向控制點(diǎn)，那么HSC3高速計(jì)數(shù)器就不能再使用了，因?yàn)樗挠?jì)數(shù)輸入點(diǎn)也是I0.1，與之沖突了。5.2 I/O分配系統(tǒng)I/O分配見表5.2.1表5.2.1 系統(tǒng)I/O分配表I/O用途I/O用途I0.0、I0.1高速計(jì)數(shù)器HSCQ0.0電機(jī)反轉(zhuǎn)（KM1）I0.2停止按鈕（SB1）Q0.1電機(jī)正轉(zhuǎn)（KM2）I0.3開始按鈕（SB2）Q0.2反轉(zhuǎn)小信號(hào)燈（HL1）I0.41號(hào)站呼叫按鈕（SB3）Q0.3正轉(zhuǎn)小信號(hào)燈（HL2）I0.52號(hào)站呼叫按鈕（SB4）Q0.41號(hào)站呼叫燈（HL3）I0.63號(hào)站呼叫按鈕（SB5）Q0.52號(hào)站呼叫燈（HL4）I0.74號(hào)站呼叫按鈕（SB6）Q0.63號(hào)站呼叫燈（HL5）I1.1裝料按鈕（SB7）Q0.74號(hào)站呼叫燈（HL6）I2.1傳感器（SQ1）Q1.0 Q1.6數(shù)碼管顯示5.3 車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸PLC接線圖車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)PLC接線如圖5.3.1所示圖5.3.1 車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸PLC接線圖6 基于PLC的車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運(yùn)輸控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)6.1 STEP7-Micro/WIN32編程軟件STEP7-Micro/WIN32編程軟件是專為西門子公司S7-200系列小型機(jī)而設(shè)計(jì)的編程工具軟件，使用該軟件可根據(jù)控制系統(tǒng)的要求編制控制程序并完成與PLC的實(shí)時(shí)通信，進(jìn)行程序的下載與上傳及在線監(jiān)控。STEP7-Micro/WIN32編程軟件的基本功能是創(chuàng)建、編輯、調(diào)試用戶程序、組態(tài)系統(tǒng)等。STEP7-Micro/WIN32窗口組建如圖6.1.1所示圖6.1.1 STEP7-Micro/WIN32窗口組建a) 操作欄顯示編程特性的按鈕控制群組“視圖”：選擇該類別，為程序塊、符號(hào)表，狀態(tài)圖，數(shù)據(jù)塊，系統(tǒng)塊，交叉參考及通訊顯示按鈕控制?！肮ぞ摺保哼x擇該類別，顯示指令向?qū)?、文本顯示向?qū)А⑽恢每刂葡驅(qū)АM 253控制面板和調(diào)制解調(diào)器擴(kuò)展向?qū)У陌粹o控制。注釋：當(dāng)操作欄包含的對(duì)象因?yàn)楫?dāng)前窗口大小無法顯示時(shí)，操作欄顯示滾動(dòng)按鈕，使您能向上或向下移動(dòng)至其他對(duì)象 。b) 指令樹提供所有項(xiàng)目對(duì)象和為當(dāng)前程序編輯器（LAD、FBD或STL）提供的所有指令的樹型視圖。用戶可以用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊樹中“項(xiàng)目”部分的文件夾，插入附加程序組織單元（POU）；也可以用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊單個(gè)POU，打開、刪除、編輯其屬性表，用密碼保護(hù)或重命名子程序及中斷例行程序。可以用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊樹中“指令”部分的一個(gè)文件夾或單個(gè)指令，以便隱藏整個(gè)樹。一旦打開指令文件夾，就可以拖放單個(gè)指令或雙擊，按照需要自動(dòng)將所選指令插入程序編輯器窗口中的光標(biāo)位置?？梢詫⒅噶钔戏旁谧约骸捌谩钡奈募A中，排列經(jīng)常使用的指令。c) 交叉參考允許用戶檢視程序的交叉參考和組件使用信息。d) 數(shù)據(jù)塊允許用戶顯示和編輯數(shù)據(jù)塊內(nèi)容。e) 狀態(tài)圖窗口允許用戶將程序輸入、輸出或變量置入圖表中，以便追蹤其狀態(tài)。您可以建立多個(gè)狀態(tài)圖，以便從程序的不同部分檢視組件。每個(gè)狀態(tài)圖在狀態(tài)圖窗口中有自己的標(biāo)簽。f) 符號(hào)表全局變量表窗口允許用戶分配和編輯全局符號(hào)（即可在任何POU中使用的符號(hào)值，不只是建立符號(hào)的POU）。您可以建立多個(gè)符號(hào)表?？稍陧?xiàng)目中增加一個(gè)S7-200系統(tǒng)符號(hào)預(yù)定義表。g) 輸出窗口在用戶編譯程序時(shí)提供信息。當(dāng)輸出窗口列出程序錯(cuò)誤時(shí)，可雙擊錯(cuò)誤信息，會(huì)在程序編輯器窗口中顯示適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)。當(dāng)您編譯程序或指令庫時(shí)，提供信息。當(dāng)輸出窗口列出程序錯(cuò)誤時(shí)，您可以雙擊錯(cuò)誤信息，會(huì)在程序編輯器窗口中顯示適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)。h) 狀態(tài)條提供用戶在STEP 7-Micro/WIN中操作時(shí)的操作狀態(tài)信息。i) 程序編輯器窗口包含用于該項(xiàng)目的編輯器（LAD、FBD或STL）的局部變量表和程序視圖。如果需要，用戶可以拖動(dòng)分割條，擴(kuò)展程序視圖，并覆蓋局部變量表。當(dāng)您在主程序一節(jié)（MAIN）之外，建立子程序或中斷例行程序時(shí)，標(biāo)記出現(xiàn)在程序編輯器窗口的底部。可點(diǎn)擊該標(biāo)記，在子程序、中斷和OB1之間移動(dòng)。j) 局部變量表包含用戶對(duì)局部變量所作的賦值（即子程序和中斷例行程序使用的變量）。在局部變量表中建立的變量使用暫時(shí)內(nèi)存；地址賦值由系統(tǒng)處理；變量的使用僅限于建立此變量的POU。k) 菜單條允許用戶使用鼠標(biāo)或鍵擊執(zhí)行操作。您可以定制“工具”菜單，在該菜單中增加自己的工具。l) 工具條為最常用的STEP 7-Micro/WIN操作提供便利的鼠標(biāo)訪問。用戶可以定制每個(gè)工具條的內(nèi)容和外觀。6.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)6.2.1 內(nèi)部繼電器地址與用途內(nèi)部繼電器地址與用途見表6.2.1表6.2.1 內(nèi)部繼電器地址與用途內(nèi)部繼電器地址用途內(nèi)部繼電器地址用途M0.0開始按鈕按下，得電并自鎖M1.4小車到達(dá)成品庫得電，起動(dòng)計(jì)時(shí)器T38M0.11號(hào)站呼叫時(shí)，得電自鎖M1.5T38得電后自鎖SM0.0常ON狀態(tài)M2.1小車在1號(hào)站，有呼叫時(shí)得電M0.22號(hào)站呼叫時(shí)，得電自鎖M2.2小車在4號(hào)站或成品庫，有呼叫時(shí)得電M0.33號(hào)站呼叫時(shí)，得電自鎖M1.0到達(dá)1號(hào)站時(shí)得電并斷開1號(hào)站呼叫燈M0.44號(hào)站呼叫時(shí)，得電自鎖M2.0到達(dá)2號(hào)站時(shí)得電并斷開2號(hào)站呼叫燈M0.5每到一站，得電并接通時(shí)間繼電器M3.0到達(dá)3號(hào)站時(shí)得電并斷開3號(hào)站呼叫燈M0.62號(hào)站到時(shí)得電并截車M4.0到達(dá)4號(hào)站時(shí)得電并斷開4號(hào)站呼叫燈M0.73號(hào)站到時(shí)得電并截車M5.08s時(shí)間到或裝滿10件，得電反轉(zhuǎn)M1.11號(hào)站到時(shí)得電并截車M6.08s時(shí)間到或裝滿10件，得電正轉(zhuǎn)M1.24號(hào)站到時(shí)得電并截車SMB37監(jiān)控高數(shù)計(jì)數(shù)器HSC0M1.360件裝料完成，得電并直接送至成品庫6.2.2 梯形圖設(shè)計(jì)a) 啟動(dòng)及計(jì)數(shù)功能的實(shí)現(xiàn)如圖6.2.2所示圖6.2.2 啟動(dòng)及計(jì)數(shù)功能如圖6.2.2所示，按開始按鈕SB2，I0.3閉合，使M0.0得電自鎖。小車到達(dá)1號(hào)站時(shí)，傳感器開關(guān)SQ1動(dòng)作，I2.1閉合，配合緊隨其后的跳變觸點(diǎn)，激活了高速計(jì)數(shù)器初始化程序，初始化過程中，決定了高數(shù)計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)，開啟0號(hào)高速計(jì)數(shù)器，按第9個(gè)模式計(jì)數(shù)。b) 1號(hào)站呼叫狀態(tài)實(shí)現(xiàn)如圖6.2.3所示圖6.2.3 1號(hào)站呼叫狀態(tài)實(shí)現(xiàn)如圖圖6.2.3所示，1號(hào)站呼叫、登記、保持、記憶燈亮。到站截車，記憶燈滅，說明呼叫信號(hào)已響應(yīng)。c) 停車裝料如圖6.2.4所示6.2.4 停車裝料如圖6.2.4所示，小車停下后，開始裝料，I1.1閉合1次就是一件，裝到10件后，如有其他站呼叫，立即響應(yīng)，離開此站。d) 小車裝滿60袋如圖6.2.5所示圖6.2.5 小車裝滿60袋 如圖6.2.5所示，定時(shí)定量裝料設(shè)定值已到，或車上已裝滿60件，此刻將復(fù)位所有呼叫信號(hào)，不再