514652086畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于PLC控制的裝配流水線系統(tǒng)

1、摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，plc在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。plc控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的各類型plc，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和各電機(jī)設(shè)備上，它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高plc控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求plc生產(chǎn)廠家用提高設(shè)備的抗干擾能力，另一方面要求工程設(shè)計(jì)、安裝施工和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。s7-200plc 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的

2、自動(dòng)化。s7-200 系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此s7-200 系列具有極高的性能/價(jià)格比。s7-200 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。本課題是用plc 控制裝配流水線控制。用plc 控制裝配流水線具有程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于操作和理解、能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能等優(yōu)點(diǎn)。此系統(tǒng)主要能夠?qū)崿F(xiàn)順次啟動(dòng)

3、和停止，完成工件移位以及功能緊急故障處理等功能。 關(guān)鍵詞：plc、裝配流水線、控制、可靠性目 錄引 言4第一章 可編程控制器的概述51.1 可編程控制器的定義51.2 可編程控制器的基本組成51.3 可編程控制器的工作原理71.4 plc的主要技術(shù)指標(biāo)91.5 可編程控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用101.5.1 可編程控制器的特點(diǎn)101.5.2 可編程控制器的應(yīng)用11第二章 step7編程軟件介紹132.1 step7概述132.2 step7-mirco/win窗口組件142.3 step7-mirco/win主要編程功能162.4 程序的調(diào)試與監(jiān)控17第三章 控制系統(tǒng)分析183.1 系統(tǒng)控制要求183

4、.2 系統(tǒng)方案分析183.3 系統(tǒng)程序分析223.3.1 梯形圖223.3.2 語(yǔ)句表273.3.3 程序分析30致 謝31參考文獻(xiàn)32引 言本設(shè)計(jì)從民營(yíng)加工企業(yè)的現(xiàn)狀著手，分析了民營(yíng)加工企業(yè)在全國(guó)的地位和特點(diǎn)，從裝配流水線的概念和特點(diǎn)出發(fā)提出了，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展中民營(yíng)加工企業(yè)在裝配線生產(chǎn)上存在的問題和不足，如：裝配線不平衡、效率低、現(xiàn)場(chǎng)管理混亂等。并且運(yùn)用工序同期化、調(diào)整裝配作業(yè)指導(dǎo)、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理等方法，對(duì)裝配生產(chǎn)流水線進(jìn)行改進(jìn)，最終達(dá)到使整個(gè)裝配線趨于平衡、裝配效率有效提高的目的。而本設(shè)計(jì)在 pc 機(jī)上控制整個(gè)裝配流水線的流程，采用當(dāng)今社會(huì)較為流行的控制界面西門子wincc v6 為窗口

5、，在s7-200plc 上實(shí)現(xiàn)裝配流水線的模擬控制功能。而從世界范圍來看，plc 是用的最多、應(yīng)用范圍最廣的自動(dòng)化產(chǎn)品，也可以說是最實(shí)用的自動(dòng)化產(chǎn)品。因?yàn)橛胮lc 來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)有很多優(yōu)點(diǎn)，可使系統(tǒng)的硬件設(shè)備大為簡(jiǎn)化，體積減小，而且plc 的抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，操作維護(hù)簡(jiǎn)單。從而在生產(chǎn)中不僅大大的節(jié)約了人力資源，而且大大提高了生產(chǎn)的效率，進(jìn)一步提高了經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)和加強(qiáng)了可視化的管理。第一章 可編程控制器的概述1.1 可編程控制器的定義國(guó)際電工委員會(huì)(iec)曾于1982年11月頒發(fā)了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985年1月又發(fā)表了第二稿，1987年2月頒發(fā)了第三稿。該草案中對(duì)可編程控制器的定義是

6、：“可編程控制器是一種數(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)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)和執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！倍x強(qiáng)調(diào)了可編程控制器是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，是一種計(jì)算機(jī)。它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)”的工業(yè)計(jì)算機(jī)，是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，除了能完成各種各樣的控制功能外，還有與其他計(jì)算機(jī)通信聯(lián)網(wǎng)的功能。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程方便

7、。它能完成邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)計(jì)數(shù)和算術(shù)操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入輸出控制”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”，易于“擴(kuò)充”。定義還強(qiáng)調(diào)了可編程控制器應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它須具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，可編程控制器與以往所講的順序控制器在“可編程”方面有質(zhì)的區(qū)別。plc引入了微處理機(jī)及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等新一代電子器件，并用規(guī)定的指令進(jìn)行編程，能靈活地修改，即用軟件方式來實(shí)現(xiàn)“可編程”的目的。可編程序控制器是應(yīng)用面最廣、功能強(qiáng)大、使用方便的通用工業(yè)控制裝置，自研制成功開始使用以來，它已經(jīng)成為了當(dāng)代

8、工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。1.2 可編程控制器的基本組成可編程控制器主要由cpu、存儲(chǔ)器、基本i/o接口電路、外設(shè)接口、編程裝置、電源等組成?？删幊炭刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)，如圖1-1所示。編程裝置將用戶程序送入可編程控制器，在可編程控制器運(yùn)行狀態(tài)下，輸入單元接收到外部元件發(fā)出的輸入信號(hào)，可編程控制器執(zhí)行程序，并根據(jù)程序運(yùn)行后的結(jié)果，由輸出單元驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備。圖1-1 可編程控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.cpu單元 cpu是可編程控制器的控制中樞，相當(dāng)于人的大腦。cpu一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個(gè)集成的芯片上。cpu通過地

9、址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路連接。cpu的功能有：它在系統(tǒng)監(jiān)控程序的控制下工作，通過掃描方式，將外部輸入信號(hào)的狀態(tài)寫入輸入映象寄存區(qū)域，plc進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶指令，按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送、邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算等，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存區(qū)域。 2.存儲(chǔ)器可編程控制器的存儲(chǔ)器由只讀存儲(chǔ)器rom、隨機(jī)存儲(chǔ)器ram和可電擦寫的存儲(chǔ)器eeprom三大部分構(gòu)成，主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。 只讀存儲(chǔ)器rom用以存放系統(tǒng)程序，可編程控制器在生產(chǎn)過程中將系統(tǒng)程序固化在rom中，用戶是不可改變的。用戶程序和中間運(yùn)算數(shù)據(jù)存放的隨機(jī)存儲(chǔ)器ram中

10、，ram存儲(chǔ)器是一種高密度、低功耗、價(jià)格便宜的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可用鋰電池做備用電源。3.i/o單元及i/o擴(kuò)展接口i/o單元plc內(nèi)部輸入電路作用是將plc外部電路（如行程開關(guān)、按鈕、傳感器等）提供的符合plc輸入電路要求的電壓信號(hào)，通過光電耦合電路送至plc內(nèi)部電路。輸入電路通常以光電隔離和阻容濾波的方式提高抗干擾能力，輸入響應(yīng)時(shí)間一般在0.115ms之間。根據(jù)輸入信號(hào)形式的不同，可分為模擬量i/o單元、數(shù)字量i/o單元兩大類。根據(jù)輸入單元形式的不同，可分為基本i/o單元、擴(kuò)展i/o單元兩大類。i/o擴(kuò)展接口可編程控制器利用i/o擴(kuò)展接口使i/o擴(kuò)展單元與plc的基本單元實(shí)現(xiàn)連接，當(dāng)基本i/o

11、單元的輸入或輸出點(diǎn)數(shù)不夠使用時(shí)，可以用i/o擴(kuò)展單元來擴(kuò)充開關(guān)量i/o點(diǎn)數(shù)和增加模擬量的i/o端子。4.外設(shè)接口外設(shè)接口電路用于連接手持編程器或其他圖形編程器、文本顯示器，并能通過外設(shè)接口組成plc的控制網(wǎng)絡(luò)。plc通過pc/ppi電纜或使用mpi卡通過rs-485接口與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)控、連網(wǎng)等功能。5.電源 電源單元的作用是把外部電源（220v的交流電源）轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。外部連接的電源，通過plc內(nèi)部配有的一個(gè)專用開關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交流/直流供電電源轉(zhuǎn)化為plc內(nèi)部電路需要的工作電源（直流5伏、正負(fù)12伏、24伏），并為外部輸入元件（如接近開關(guān)）提供24v直流電源（僅供輸入

12、端點(diǎn)使用），而驅(qū)動(dòng)plc負(fù)載的電源由用戶提供。1.3 可編程控制器的工作原理plc的cpu則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開或常閉觸點(diǎn))不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作?？紤]到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms以上，而plc掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于100ms，因此，plc采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式-掃描技術(shù)。這樣在對(duì)于i/o響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合，plc與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。當(dāng)plc投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)

13、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，plc的cpu以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。1.輸入采樣階段在輸入采樣階段，plc以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入i/o映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，i/o映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2.用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，plc總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先

14、掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在i/o映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。3.輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，plc就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，cpu按照i/o映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。 plc的掃描工作過程如圖2-2、圖2-3所示 。用戶輸出設(shè)備輸入端子輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出映象寄存器輸出鎖存器輸出端子程序執(zhí)行用戶輸入設(shè)備寫讀讀圖1-2

15、plc的掃描工作過程圖輸入刷新 程序執(zhí)行輸出刷新一個(gè)掃描周期輸入刷新 圖1-3 plc的掃描周期圖1.4 plc的主要技術(shù)指標(biāo)可編程控制器的種類很多，用戶可以根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求選擇不同技術(shù)性能指標(biāo)的plc?？删幊炭刂破鞯募夹g(shù)性能指標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面： 1.輸入/輸出點(diǎn)數(shù)可編程控制器的i/o點(diǎn)數(shù)指外部輸入、輸出端子數(shù)量的總和。它是描述的plc大小的一個(gè)重要的參數(shù)。 2.存儲(chǔ)容量plc的存儲(chǔ)器由系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器三部分組成。plc存儲(chǔ)容量通常指用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量之和，表征系統(tǒng)提供給用戶的可用資源，是系統(tǒng)性能的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。 3.掃描速度可編程控制器采用

16、循環(huán)掃描方式工作，完成1次掃描所需的時(shí)間叫做掃描周期。影響掃描速度的主要因素有用戶程序的長(zhǎng)度和plc產(chǎn)品的類型。plc中cpu的類型、機(jī)器字長(zhǎng)等直接影響plc運(yùn)算精度和運(yùn)行速度。4.指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指plc所有指令的總和?？删幊炭刂破鞯木幊讨噶钤蕉啵浖δ芫驮綇?qiáng)，但掌握應(yīng)用也相對(duì)較復(fù)雜。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際控制要求選擇合適指令功能的可編程控制器。 5.通信功能通信有plc之間的通信和plc與其他設(shè)備之間的通信。通信主要涉及通信模塊，通信接口，通信協(xié)議和通信指令等內(nèi)容。plc的組網(wǎng)和通信能力也已成為plc產(chǎn)品水平的重要衡量指標(biāo)之一。 廠家的產(chǎn)品手冊(cè)上還提供plc的負(fù)載能力、外形尺寸、重量、保護(hù)等級(jí)

17、、適用的安裝和使用環(huán)境如溫度、濕度等性能指標(biāo)參數(shù)，供用戶參考。1.5 可編程控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用1.5.1 可編程控制器的特點(diǎn)1.編程簡(jiǎn)單，使用方便梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語(yǔ)言，其符號(hào)與繼電器電路原理圖相似。有繼電器電路基礎(chǔ)的電氣技術(shù)人員只要很短的時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來編制用戶程序，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂。2.控制靈活，程序可變，具有很好的柔性可編程序控制器產(chǎn)品采用模塊化形式，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破饔密浖δ苋〈死^電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，

18、硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，不用改變硬件，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化，具有很好的柔性。3.功能強(qiáng)，擴(kuò)充方便，性能價(jià)格比高可編程序控制器內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理、pid調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。如果元件不夠，只要加上需要的擴(kuò)展單元即可，擴(kuò)充非常方便。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。4.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工的工作量少，維修方便可編程序控制器的配線與其它控制系統(tǒng)的配線比較少得多，故可以省下大量的配線，減少大量的安裝接線時(shí)間，開關(guān)柜體積縮小，節(jié)省大量的費(fèi)用?？删幊绦蚩刂破饔休^強(qiáng)的帶負(fù)載能力、可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁

19、閥和交流接觸器。一般可用接線端子連接外部接線?？删幊绦蚩刂破鞯墓收下屎艿停矣型晟频淖栽\斷和顯示功能，便于迅速地排除故障。5.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)可編程序控制器是為現(xiàn)場(chǎng)工作設(shè)計(jì)的，采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，硬件措施如屏蔽、濾波、電源調(diào)整與保護(hù)、隔離、后備電池等，例如，西門子公司s7-200系列plc內(nèi)部eeprom中，儲(chǔ)存用戶原程序和預(yù)設(shè)值在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間段（190小時(shí)），所有中間數(shù)據(jù)可以通過一個(gè)超級(jí)電容器保持，如果選配電池模塊，可以確保停電后中間數(shù)據(jù)能保存200天。軟件措施如故障檢測(cè)、信息保護(hù)和恢復(fù)、警戒時(shí)鐘，加強(qiáng)對(duì)程序的檢測(cè)和校驗(yàn)。從而提高了系統(tǒng)抗干擾能力，平均無故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬小

20、時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，可編程序控制器已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。6.體積小、重量輕、能耗低，是“機(jī)電一體化”特有的產(chǎn)品。1.5.2 可編程控制器的應(yīng)用目前，可編程序控制器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各個(gè)工業(yè)部門。隨著其性能價(jià)格比的不斷提高，應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，主要有以下幾個(gè)方面：1.邏輯控制可編程序控制器具有“與”、“或”、“非”等邏輯運(yùn)算的能力，可以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，用觸點(diǎn)和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制，定時(shí)控制與順序邏輯控制。數(shù)字量邏輯控制可以用于單臺(tái)設(shè)備，也可以用于自動(dòng)生產(chǎn)線，其應(yīng)用領(lǐng)域最為普及，包括微電子、家電行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用。2.運(yùn)動(dòng)控制 可

21、編程序控制器使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，或靈活運(yùn)用指令，使運(yùn)動(dòng)控制與順序控制功能有機(jī)地結(jié)合在一起。隨著變頻器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器的普遍使用，可編程序控制器可以與變頻器結(jié)合，運(yùn)動(dòng)控制功能更為強(qiáng)大，并廣泛地用于各種機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。3.過程控制可編程序控制器可以接收溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量，通過模擬量i/0模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量(analog)和數(shù)字量(digital)之間的a/d轉(zhuǎn)換和d/a轉(zhuǎn)換，并對(duì)被控模擬量實(shí)行閉環(huán)pid（比例-積分-微分）控制。現(xiàn)代的大中型可編程序控制器一般都有pid閉環(huán)控制功能，此功能已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、加熱爐、鍋爐等設(shè)備，以及輕工、化工

22、、機(jī)械、冶金、電力、建材等行業(yè)。 4.數(shù)據(jù)處理可編程序控制器具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以是運(yùn)算的中間參考值，也可以通過通信功能傳送到別的智能裝置，或者將它們保存、打印。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人柔性制造系統(tǒng)，也可以用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。5.構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制可編程序控制器的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程i/0之間的通信、多臺(tái)可編程序控制器之間的通信、可編程序控制器和其他智能控制設(shè)備(如計(jì)算機(jī)、變頻器)之間的通信?？删幊绦蚩刂破髋c其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制

23、系統(tǒng)。當(dāng)然，并非所有的可編程序控制器都具有上述功能，用戶應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的需要選擇可編程序控制器，這樣既能完成控制任務(wù)，又可節(jié)省資金。第二章 step7編程軟件介紹2.1 step7概述s7-200可編程控制器使用step7-micro/win32編程軟件進(jìn)行編程。step7-micro/win32編程軟件是基于windows的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，主要用于開發(fā)程序，也可用于適時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。加上漢化后的程序，可在全漢化的界面下進(jìn)行操作。1.安裝條件 操作系統(tǒng)：windows95以上的操作系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)配置：ibm486以上兼容機(jī)，內(nèi)存8mb以上，vga顯示器，至少50mb以上硬 盤空間。2.

24、編程軟件的組成step7-micro/win32編程軟件包括microwin3.1；microwin3.1的升級(jí)版本軟件microwin3.1 sp1；toolbox（包括uss協(xié)議指令：變頻通信用，tp070：觸摸屏的組態(tài)軟件tp designer v1.0設(shè)計(jì)師）工具箱；以及microwin 3.11 chinese（microwin3.11 sp1和tp designer的專用漢化工具）等編程軟件。 3.建立s7-200 cpu的通信可以采用pc/ppi電纜建立pc機(jī)與plc之間的通信。這是典型的單主機(jī)與pc機(jī)的連接，不需要其他的硬件設(shè)備。如圖3-1所示 圖2-1pc/ppi電纜的兩端分

25、別為rs-232和rs-485接口，rs-232端連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)rs-232通信口com1或com2接口上，rs-485端接到s7-200 cpu通信口上。2.2 step7-mirco/win窗口組件 step7-micro/win32的主界面如圖3-3所示 圖2-2 step7-micro/win32的主界面主界面一般可以分為以下幾個(gè)部分：菜單條、工具條、瀏覽條、指令樹、用戶窗口、輸出窗口和狀態(tài)條。除菜單條外，用戶可以根據(jù)需要通過檢視菜單和窗口菜單決定其它窗口的取舍和樣式的設(shè)置。 1.主菜單主菜單包括：文件、編輯、檢視、plc、調(diào)試、工具、窗口、幫助8個(gè)主菜單項(xiàng)2.工具條調(diào)試工具條，如圖

26、3-4所示 圖2-3調(diào)試工具條 各快捷按鈕從左到右分別為：將plc設(shè)為運(yùn)行模式、將plc設(shè)為停止模式 、在程序狀態(tài)打開關(guān)閉之間切換 、在觸發(fā)暫停打開停止之間切換（只用于語(yǔ)句表）、在圖狀態(tài)打開關(guān)閉之間切換 、狀態(tài)圖表單次讀取、狀態(tài)圖表全部寫入 、強(qiáng)制plc數(shù)據(jù) 、取消強(qiáng)制plc數(shù)據(jù) 、狀態(tài)圖表全部取消強(qiáng)制 、狀態(tài)圖表全部讀取強(qiáng)制數(shù)值。 .公用工具條，如圖3-5所示 圖2-4 公用工具條公用工具條各快捷按鈕從左到右分別為：插入網(wǎng)絡(luò)：?jiǎn)螕粼摪粹o，在lad或fbd程序中插入一個(gè)空網(wǎng)絡(luò)。刪除網(wǎng)絡(luò)：?jiǎn)螕粼摪粹o，刪除lad或fbd程序中的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。lad指令工具條，如圖3-6所示。 從左到右分別為：插入向下

27、直線，插入向上直線，插入左行，插入右行，插入接點(diǎn)，插入線圈，插入指令盒。圖2-5 lad指令工具條3.瀏覽條（navigation bar）瀏覽條為編程提供按鈕控制，可以實(shí)現(xiàn)窗口的快速切換，即對(duì)編程工具執(zhí)行直接按鈕存取，包括程序塊、符號(hào)表、狀態(tài)圖表、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、交叉引用、和通信。單擊上述任意按鈕，則主窗口切換成此按鈕對(duì)應(yīng)的窗口。4.指令樹（instuction tree） 指令樹以樹型結(jié)構(gòu)提供編程時(shí)用到的所有快捷操作命令和plc指令?？煞譃轫?xiàng)目分支和指令分支。2.3 step7-mirco/win主要編程功能1.編程元素及項(xiàng)目組件 s7-200的三種程序組織單位（pou）指主程序、子程序和

28、中斷程序 一個(gè)項(xiàng)目（project）包括的基本組件有程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、符號(hào)表、狀態(tài)圖表、交叉引用表。程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊須下載到plc，而符號(hào)表、狀態(tài)圖表、交叉引用表不下載到plc。2.梯形圖程序的輸入 a. 建立項(xiàng)目 打開已有的項(xiàng)目文件。 b. 輸入程序 輸入指令 上下線的操作 輸入程序注釋 程序的編輯 程序的編譯 c. 數(shù)據(jù)塊編輯 數(shù)據(jù)塊用來對(duì)變量存儲(chǔ)器v賦初值，可用字節(jié)、字或雙字賦值。注解（前面帶雙斜線）是可選項(xiàng)目。3.通信 通信網(wǎng)絡(luò)的配置. 在step 7-micro/win32中，單擊瀏覽條中的“通訊”圖標(biāo)，或用菜單命令“檢視”“元件”“通訊”. 從“通訊”對(duì)話框（如圖3-2

29、0所示）的右側(cè)窗格，單擊顯示“雙擊刷新”的藍(lán)色文字。4.上載、下載a. 下載 如果已經(jīng)成功地在運(yùn)行step 7-micro/win32的個(gè)人計(jì)算機(jī)和plc之間建立了通訊，就可以將編譯好的程序下載至該plc。如果plc中已經(jīng)有內(nèi)容將被覆蓋。下載步驟如下：下載之前， plc必須位于“停止”的工作方式。檢查plc上的工作方式指示燈，如果plc沒有在“停止”，單擊工具條中的“停止”按鈕，將plc至于停止方式。單擊工具條中的“下載”按鈕，或用菜單命令“文件”“下載”。出現(xiàn)“下載”對(duì)話框。單擊工具條中的“下載”按鈕，重新開始下載程序，或用菜單命令“文件”“下載”。 下載成功后，單擊工具條中的“運(yùn)行”按鈕，

30、或“plc” “運(yùn)行”，plc進(jìn)入run（運(yùn)行）工作方式。2.4 程序的調(diào)試與監(jiān)控在運(yùn)行step 7-micro/win 32編程設(shè)備和plc之間建立通信并向plc下載程序后，便可運(yùn)行程序，收集狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)試程序。1.plc有運(yùn)行和停止兩種工作方式。在不同的工作方式下，plc進(jìn)行調(diào)試的操作方法不同。單擊工具欄中的“運(yùn)行”按鈕或“停止”按鈕可以進(jìn)入相應(yīng)的工作方式。.選擇stop工作方式 1使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)檢視操作數(shù)的當(dāng)前值。（因?yàn)槌绦蛭磮?zhí)行，這一步驟等同于執(zhí)行“單次讀取”）可以使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)強(qiáng)制數(shù)值。使用圖狀態(tài)寫入數(shù)值。寫入或強(qiáng)制輸出。執(zhí)行有限次掃描，并通過狀態(tài)圖或程序狀態(tài)觀察結(jié)果

31、。2.選擇運(yùn)行工作方式 1使用圖狀態(tài)收集plc數(shù)據(jù)值的連續(xù)更新。如果希望使用單次更新，圖狀態(tài)必須關(guān)閉，才能使用“單次讀取”命令。2使用程序狀態(tài)收集plc數(shù)據(jù)值的連續(xù)更新。使用run工作方式中的“程序編輯”編輯程序，并將改動(dòng)下載至plc。第三章 控制系統(tǒng)分析3.1 系統(tǒng)控制要求1.總體控制要求：如面板圖3-1所示，系統(tǒng)中的操作工位a、b、c，運(yùn)料工位d、e、f、g及倉(cāng)庫(kù)操作工位h能對(duì)工件進(jìn)行循環(huán)處理。2.閉合“啟動(dòng)”開關(guān)，工件經(jīng)過傳送工位d送至操作工位a，在此工位完成加工后再由傳送工位e送至操作工位b，依次傳送及加工，直至工件被送至倉(cāng)庫(kù)操作工位h，由該工位完成對(duì)工件的入庫(kù)操作，循環(huán)處理。3.斷開

32、“啟動(dòng)”開關(guān)，系統(tǒng)加工完最后一個(gè)工件入庫(kù)后，自動(dòng)停止工作。4.按“復(fù)位”鍵，無論此時(shí)工件位于任何工位，系統(tǒng)均能復(fù)位至起始狀態(tài)，即工件又重新開始從傳送工位d處開始運(yùn)送并加工。3.2 系統(tǒng)方案分析圖3-1 裝配流水線面板1.端口分配及功能表序號(hào)plc地址（plc端子）電氣符號(hào)（面板端子）功能說明1.i0.0sd啟動(dòng)（sd）2.i0.2rs復(fù)位（rs）3.q0.0a操作工位a動(dòng)作4.q0.1b操作工位b動(dòng)作5.q0.2c操作工位c動(dòng)作6.q0.3d運(yùn)料工位d動(dòng)作7.q0.4e運(yùn)料工位e動(dòng)作8.q0.5f運(yùn)料工位f動(dòng)作9.q0.6g運(yùn)料工位g動(dòng)作10.q0.7h倉(cāng)庫(kù)操作工位h動(dòng)作11.主機(jī)1m、面板v

33、+接電源+24v電源正端12.主機(jī)1l、2l、3l、面板com接電源gnd電源地端2.plc外部接線圖3.主流程圖開始運(yùn)料工位d2s運(yùn)料工位e2s運(yùn)料工位e2s操作工位b2s運(yùn)料工位f2s操作工位c2s操作工位g2s 2s入庫(kù)h結(jié)束3.3 系統(tǒng)程序分析3.3.1 梯形圖3.3.2 語(yǔ)句表network 1 ld i0.1r m0.0, 10r q0.0, 8= m1.1network 2 ld m1.1s m0.0, 1network 3 ld sm0.1s m0.0, 1r m0.1, 1network 4 ld i0.0a m0.0s m0.1, 1r m0.0, 1network 5 l

34、d m0.1a t37s m0.2, 1r m0.1, 1network 6 ld m0.2a t38s m0.3, 1r m0.2, 1network 7 ld m0.3a t39s m0.4, 1r m0.3, 1network 8 ld m0.4a t40s m0.5, 1r m0.4, 1network 9 ld m0.5a t41s m0.6, 1r m0.5, 1network 10 ld m0.6a t42s m0.7, 1r m0.6, 1network 11 ld m0.7a t43s m1.0, 1r m0.7, 1network 12 ld m1.0a t44s m0.0, 1r m1.0, 1network 13 ld m0.1= q0.3t