裝配流水線PLC模擬控制實驗論文

1、 武夷學(xué)院成人高等教育 畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目 裝配流水線的plc模擬控制 姓 名 黃 峰 學(xué) 號 20093041137 系（教學(xué)點） 電子工程系 年級、專業(yè) 09機電一體化 層次、形式 高起專、脫產(chǎn) 指導(dǎo)教師、職稱： 盧平 裝配流水線的plc模擬控制 摘要 ： 本文主要是介紹plc模擬控制在工業(yè)生產(chǎn)中的運用，要求學(xué)會使用組態(tài)軟件和plc（simeins s7-200）控制系統(tǒng)連接，采用下位機執(zhí)行，上位機監(jiān)控的方法，構(gòu)建完成裝配流水線的模擬控制系統(tǒng)。通過plc模擬控制和組態(tài)的監(jiān)控，本文實現(xiàn)了裝配流水線的控制和監(jiān)視。 關(guān)鍵詞： plc控制；下位機執(zhí)行；上位機監(jiān)控；組態(tài)監(jiān)控（本文將以實驗論述來講

2、述plc的相關(guān)知識）。裝配流水線的plc模擬控制一. 本論1 引言1.1 plc = programmable logic controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入|輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程，是工業(yè)控制的核心部分 plc = programmable logic controller，可編程控制器 。另外plc還有以下幾個名稱：plc = power line communication，電力線通信，即

3、我們俗稱的“電力線上網(wǎng)”。 可編程控制器(programmable controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(programmable logic controller)，簡稱plc，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱pc。但是為了避免與個人計算機(personal computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱plc,plc自1966年出現(xiàn)，美國，日本，德國的可編程控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強大。 在工業(yè)自動化生產(chǎn)中，由于

4、plc控制具有一系列的的優(yōu)點，而且便于控制，深受企業(yè)的喜愛，同時運用組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控生產(chǎn)流程，更是讓整個過程變得可視化。而且工業(yè)自動化通用組態(tài)軟件-組態(tài)王軟件系統(tǒng)與最終工程人員使用的具體的plc或現(xiàn)場部件無關(guān)。對于不同的硬件設(shè)施，只需為組態(tài)配置相應(yīng)的通訊驅(qū)動程序即可。組態(tài)王支持一系列的硬件設(shè)備，包括可編程控制器（plc）、智能模塊、板卡、智能儀表、變頻器等等。所以在裝配流水線上plc的模擬控制運用的越來越廣泛. 1.2 實驗?zāi)康暮途唧w要求a、實驗?zāi)康?學(xué)會使用組態(tài)軟件和plc（推薦選用simeins s7-200）控制系統(tǒng)連接，采用下位機執(zhí)行，上位機監(jiān)控的方法，構(gòu)建完成裝配流水線的模擬控制系統(tǒng)

5、。b、實驗裝置與附件（1）tkplc-1型實驗裝置一臺（2）安裝了step7-micro/win32編程軟件和組態(tài)王軟件的計算機一臺（3）pc/ppi編程電纜一根（4）連接導(dǎo)線若干。c、裝配流水線模擬控制的實驗面板圖： 圖中上框中的ah表示動作輸出（用led發(fā)光二極管模擬），下框中的a、b、c、d、e、f、g、h插孔分別接主機的輸出點q0.0、q0.1、q0.2、q0.3、q0.4、q0.5、q0.6、q0.7。啟動、移位及復(fù)位插孔分別接主機的輸入點i0.0、i0.1、i0.2。 傳送帶共有十六個工位，工件從1號位裝入，分別在a（操作1）、b（操作2）、c（操作3）三個工位完成三種裝配操作，經(jīng)

6、最后一個工位后送入倉庫；其它工位均用于傳送工件。2 plc控制系統(tǒng)和組態(tài)軟件及介紹2.1 plc控制系統(tǒng)a. 基本介紹plc即可編程控制器（programmable logic controller），是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。它是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。plc是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有plc。b . plc

7、的功能 （1）邏輯控制 （2）定時控制 （3）計數(shù)控制 （4）步進(jìn)(順序)控制 （5）pid控制 （6）數(shù)據(jù)控制：plc具有數(shù)據(jù)處理能力。 （7）通信和聯(lián)網(wǎng) （8）其它：plc還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，crt模塊。 c plc的特點（1）可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無故障時間高達(dá)30萬小時。一些使用冗余cpu的plc的平均無故障工作時間則更長。從plc的機外電路來說，使用plc構(gòu)成

8、控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性。（2）配套齊全，功能完善，適用性強plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc

9、等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 plc作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。（4）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 plc用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時

10、維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。（5）體積小，重量輕，能耗低 以超小型plc為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。d plc控制系統(tǒng)的設(shè)計基本原則（1）最大限度的滿足被控對象的控制要求。（2）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)、使用和維護(hù)方便。（3） 保證控制系統(tǒng)安全可靠。（4） 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)在選擇plc容量時應(yīng)適當(dāng)留有余量。2.2 組態(tài)軟件a .基本介紹 組態(tài)開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件是新型的工業(yè)自動

11、控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，它具有適應(yīng)性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報

12、警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。b. 具體功能（1）可視化操作界面，真彩顯示圖形、支持漸進(jìn)色、豐富的圖庫、動畫連接。（2）無與倫比的動力和靈活性，擁有全面的腳本與圖形動畫功能。 （3）可以對畫面中的一部分進(jìn)行保存，以便以后進(jìn)行分析或打印。 （4）變量導(dǎo)入導(dǎo)出功能，變量可以導(dǎo)出到excel表格中，方便的對變量名稱等屬性進(jìn)行修改，然后再導(dǎo)入新工程中，實現(xiàn)了變量的二次利用，節(jié)省了開發(fā)時間 。（5）強大的分布式報警、事件處理，支持實時、歷史數(shù)據(jù)的分布式保存。 （6） 強大的腳本語言處理，能夠幫助你實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯操作和與決策處理 。

13、（7）全新的webserver架構(gòu)，全面支持畫面發(fā)布、實時數(shù)據(jù)發(fā)布、歷史數(shù)據(jù)發(fā)布以及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的發(fā)布。 （8）方便的配方處理功能 ，豐富的設(shè)備支持庫 。c. 使用組態(tài)實現(xiàn)控制仿真a. 基本方法：(1)圖形界面的設(shè)計(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(3)建立動畫連接(4)運行和調(diào)試b.組態(tài)特點:(1)實驗全部用軟件來實現(xiàn),只需利用現(xiàn)有的計算機就可完成自動控制系統(tǒng)課程的實驗,從而大大減少購置儀器的經(jīng)費。(2)該系統(tǒng)是中文界面,具有人機界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點。對用戶而言,操作簡單易學(xué)且編程簡單,參數(shù)輸入與修改靈活,具有多次或重復(fù)仿真運行的控制能力,可以實時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)

14、的實時趨勢曲線,這些很強的交互能力使其在自動控制系統(tǒng)的實驗中可以發(fā)揮理想的效果。c. 對多媒體的支持（1）組態(tài)可以嵌入圖片（2）可以播放聲音文件（3）播放動畫（4）支持視頻采集設(shè)備d 組態(tài)控制過程要考慮以下三個方面(1)圖形,是怎樣用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應(yīng)的工控設(shè)備。(2)數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫,并用此數(shù)據(jù)庫中的變量描述工控對象的各種屬性,比如水位、流量等。(3)連接,就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設(shè)備的運行,以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。3. 正文3 .1 plc程序（stl語句）ld i0.2r q0.0, 8 ；系統(tǒng)復(fù)位lbl 1 ；程序循環(huán)ld

15、i0.0 ；操作d運行1san m5.0s q0.3, 1ton t37, 10ld t37 ；操作d停止s m5.0, 1 ld t37 ；操作a自動運行2so q0.0a i0.0an m5.1an i0.2s q0.0, 1r q0.3, 1ton t38, 20ld t38 ；操作a停止s m5.1, 1ld t38 ；按下移位按鈕，操作e運行o m0.3s m0.3, 1ld i0.1a m0.3o q0.4a i0.0an m5.2an i0.2s q0.4, 1r q0.0, 1ton t39, 10ld t39 ；操作e運行1s停止s m5.2, 1ld t39 ；操作b1s后

16、自動運行2sa i0.0o q0.1an m5.3an i0.2s q0.1, 1r q0.4, 1ton t40, 20r m0.3, 1ld t40 ；操作b停止s m5.3, 1ld t40 ；按下移位按鈕操作f運行1so m0.4s m0.4, 1ld i0.1a m0.4o q0.5a i0.0an m5.4an i0.2s q0.5, 1r q0.1, 1ton t41, 10ld t41 ；操作f停止s m5.4, 1ld t41 ；操作c運行2sa i0.0o q0.2an m5.5an i0.2s q0.2, 1r q0.5, 1ton t42, 20r m0.4, 1ld

17、t42 ；操作c停止o m0.5s m0.5, 1s m5.5, 1ld i0.1 ；按下移位按鈕，操作g運行1sa m0.5o q0.6a i0.0an m5.6an i0.2s q0.6, 1r q0.2, 1ton t43, 10ld t43 ；操作g停止s m5.6, 1ld t43 ；按下移位按鈕，操作h運行2sa i0.0o q0.7an m5.7an i0.2s q0.7, 1r q0.6, 1ton t44, 20ld t44 ；操作h停止s m5.7, 1ld t44 r m5.0, 8 ；寄存器復(fù)位ld t44jmp 1 ；跳至循環(huán)開始3.2 程序梯形圖 3.3 組態(tài)監(jiān)控程

18、序a 組態(tài)監(jiān)控畫面b 定義組態(tài)中的變量與plc的連接c 組態(tài)與設(shè)備plc的連接d . 組態(tài)監(jiān)控程序if (本站點操作d|本站點操作e|本站點操作f|本站點操作g=1)本站點移動=本站點移位+2;else本站點移動=本站點移動; 這段程序是指當(dāng)操作defg動作時候，傳送帶各運行一段距離，當(dāng)操作abc運行時候，傳送帶停止運行，指導(dǎo)動作完成，傳送帶繼續(xù)工作。4. 總結(jié)測控系列實驗是我感覺是大學(xué)期間最大的一次實驗，因為主要是涉及專業(yè)知識的具體運用，我想也應(yīng)該是最重要的一次實驗吧。本次系列實驗共用了一個星期左右的時間完成了實驗。從源程序的編寫，上機編譯下載到測試和檢驗，以及不斷的修改源程序，連接實驗電路

19、，檢驗程序的對錯。其間遍嘗酸甜苦樂，學(xué)到了很多東西，感覺收獲頗豐。我的收獲主要小結(jié)如下：（1）我學(xué)習(xí)了更多的有關(guān)plc和組態(tài)的有關(guān)知識雖然我們在之前的課程里有上過plc的有關(guān)課程，但或許是學(xué)得不太牢固，掌握的也不是很好。剛開始時，把以前學(xué)的知識忘的差不多了，但為了這次實驗，我把以前所學(xué)的知識盡量回顧起來，而且因為是帶著目的地去學(xué)習(xí)，我對可編程控制的有關(guān)知識理解掌握得更深入了。我熟練掌握了plc在工業(yè)控制系統(tǒng)中的很多具體運用。此外，在剛開始實驗時，我對組態(tài)軟件一點也不懂，但是我通過網(wǎng)上相關(guān)資料的了解，而且把下載安裝組態(tài)之后，我對它也有了比較深的認(rèn)識，體會到了組態(tài)在工業(yè)控制中的具體作用，以及它多生

20、產(chǎn)過程的可視化控制和監(jiān)測。并且通過組態(tài)軟件我能更好的學(xué)習(xí)與應(yīng)用plc編程器，是我學(xué)習(xí)的更加透徹與全面。（2）提高了動手能力 平時我都是以理論學(xué)習(xí)為主，整天看課本雖然學(xué)到了不少知識，但心里一直覺得不踏實，畢竟實踐才是最重要的；而這次實驗在老師與同學(xué)的指導(dǎo)與討論所圍繞的氛圍中給我提供了一個培養(yǎng)動手能力的絕佳的機會。 該開始上手的時候，我們對plc軟件的實踐能力不夠突出，對程序中出現(xiàn)的問題也不明白，只能是不斷地改，將自己認(rèn)為有問題的地方都修改直至成功。最后我們終于能較熟練的運用simeins s7-200（plc）這個軟件并解決一系列編程問題了。（3）培養(yǎng)了團(tuán)隊合作精神以前總是習(xí)慣于自己思考，自己解決，或許有的問題是能解決的，但畢竟都是自己想的，有著一定的局限性。而