生產(chǎn)線產(chǎn)品檢測PLC控制設(shè)計講解

1、目錄摘要 2 課題簡介 3 一. 設(shè)備的選型 4 二 .I/O 分配表 8三. 接線圖 .11四. 流程圖 .12五. 程序設(shè)計圖與控制分析 12六. 總結(jié) 18七. 致謝 18 參考文獻及資料 19摘要可編程控制器（簡稱 PLC），是隨著現(xiàn)代社會生產(chǎn)的發(fā)展和技 術(shù)進步，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化水平的日益提高及微電子技術(shù)的飛速 發(fā)展，在繼電器控制的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種新型的工業(yè)控制裝置，是 將微型計算機技術(shù)，自動化技術(shù)及通信技術(shù)融為一體，應(yīng)用到工業(yè) 生產(chǎn)控制領(lǐng)域的一種高可靠性控制器， 是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)自動化的重 要支柱。此次，我們的課程程設(shè)計是鍛煉的最好機會， 我們要努力學(xué)習(xí) PLC的應(yīng)用。在課程設(shè)計的同

2、時要學(xué)習(xí)設(shè)計的方式和設(shè)計的思路， 是我們在以后的設(shè)計中思路更加清晰，目的更加明確，設(shè)計更加合 理。任何一個電氣控制系統(tǒng)要完成的控制任務(wù)都是為滿足被控對象 提出的各項性能指標。最大限度地提高勞動生產(chǎn)率保證產(chǎn)品品質(zhì) 量。減輕勞動輕度和危害程度提高自動化水平，最大限度滿足被控 制對象提出的各項性能指標。 為明確控制任務(wù)和控制系統(tǒng)應(yīng)有的功 能/ 設(shè)計人員在進行設(shè)計前，就應(yīng)深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集資 料，與機械部分的設(shè)計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定電 氣方案，以便協(xié)同解決在設(shè)計過程中出現(xiàn)的各種問題 ；確保控制 系統(tǒng)安全可靠。電氣控制系統(tǒng)的可靠性 就是生命線不能安全可靠 工作的電控系統(tǒng)，是不可能

3、長期投入生產(chǎn)運行的的。尤其是在以提 高數(shù)量和質(zhì)量的同時 保證生產(chǎn)安全為目的的應(yīng)用場合 必須將可 靠性方在首位；力求控制系統(tǒng)簡單； 在能滿足控制要求和保證可 靠工作的前提下，應(yīng)力求控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。結(jié)構(gòu)簡單了具有經(jīng)濟 性和實用性 才能做到使用方便和維護容易 ；留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚?要 考慮到生產(chǎn)的擴大或者是生產(chǎn)工藝的改進 ，控制任務(wù)的增加，充 分利用 PLC的容易擴充的特點。本次畢業(yè)設(shè)計的課題就是：生產(chǎn)線產(chǎn)品檢測 PLC控制設(shè)計。此 次，設(shè)計的主要內(nèi)容有：設(shè)備選型，制定 I/O 分配表，畫出硬件圖， 流程圖，編寫程序，寫出操作說明六個部分組成。課題簡介目前，產(chǎn)品在生產(chǎn)線上的檢測在工業(yè)自動化領(lǐng)域中使用

4、非常普 通。本次我們設(shè)計的課題就是：生產(chǎn)線產(chǎn)品檢測 PLC控制設(shè)計。它是 由三條傳送帶組成的零件傳輸與檢驗系統(tǒng)。設(shè)備主要包括按鈕，傳感 器，旋轉(zhuǎn)編碼器，推桿，指示燈和滑道等。其示意圖如下：與零件傳輸系統(tǒng)相連的前道工序向傳送帶提供一個零件。由于連接到 傳送帶的前道工序經(jīng)常停機，因此零件傳輸系統(tǒng)會根據(jù)有無零件自動 停機和開機。每條傳送帶有 6個零件位。功能：當(dāng)按下啟動按鈕時，系統(tǒng)啟動并處于等待狀態(tài)。若K1檢測到零件，則啟動傳送帶 1；若 K2檢測到零件，則啟動傳送帶 2；若K3 檢測到零件，則啟動傳送帶 3。若 K1檢測到零件 100S后沒有再次檢 測到零件，則是從傳送帶 1開始每隔 5S順序停止

5、傳送帶的運行。若 零件在傳送帶 1,2,3 上的時間超過 60S，則視為故障，需要閃爍 Q4報 警，同時停止所有傳送帶的運行。傳送帶 3的左上方裝有傳感器 SP用以檢驗零件的好壞， SP為O N 時，表示零件合格，否則為次品。若零件是次品，則在傳送帶3的第六個零件位，由推桿將其推到滑道上。當(dāng) K5檢測到這個次品已經(jīng) 到了滑道上時，推桿退回原處。一. 設(shè)備的選型可編程控制器 PLC的生產(chǎn)廠家很多，因此它的型號也多種多樣。根 據(jù) PLC的 I/O 點數(shù)的多少，可將 PLC分為小型、中型和大型三類。 小型 PLCI/O 點數(shù) 256 點；單 CPU、8位或16位處理器、用戶存 儲器容量 4K字以下；

6、中型 PLC I/O 點數(shù)256 2048點 雙CPU，用 戶存儲器容量 28K；大型PLC I/O 點數(shù) 2048點；多CPU，16位、 32位處理器，用戶存儲器容量 8 16K。下面先介紹幾個大型的 PLC生產(chǎn)廠家。德國西門子（ SIEMENS）公司SIEMENS生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛， 在冶 金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（ SIEMEN）S 公司 的 PLC產(chǎn)品包括 LOGO，S7-200，S7-300 ，S7-400 ，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)， HMI 人機界面， 工業(yè)軟件等。 下面主要介紹一下西門子 S7 系列 PLC。該 系列 PLC體積小、速度快、標準化， 具

7、有網(wǎng)絡(luò)通信能力， 功能更強， 可靠性更高。 S7 系列 PLC產(chǎn)品可分為微型 PLC（如 S7-200），小規(guī) 模性能要求的 PL（C 如 S7-300 ）和中、高性能要求的 PL（C 如 S7-400 ） 等。 SIMATIC S7-200 PLC： S7-200 PLC 是超小型化的 PLC，它適 用于各行各業(yè)， 各種場合中的自動檢測、 監(jiān)測及控制等。 S7-200 PLC 的強大功能使其無論單機運行， 或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功 能。 S7-200PLC 可提供 4 個不同的基本型號與 8 種 CPU可供選擇使用。 SIMATIC S7-300 PLC ： S7-300 是模塊化小型

8、 PLC 系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨的模塊之間可進行廣 泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與 S7-200 PLC 比較， S7-300 PLC 采 用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速( 0.60.1 s)的指令運算速度；用浮點 數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運算； 一個帶標準用戶接 口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值； 方便的人機界面 服務(wù)已經(jīng)集成在 S7-300 操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減 少。 SIMATIC S7-400 PLC： S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍 的可編程序控制器。 S7-400 PLC 采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計，可靠 耐用，同時可以選用多種

9、級別(功能逐步升級)的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。 當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０?，便能?系統(tǒng)升級和充分滿足需要。三菱 FX 系列FX 系列 PLC是由三菱公司近年來推出的高性能小型可編程控制 器，以逐步替代三菱公司原 F、F1、F2 系列 PLC產(chǎn)品。其中 FX2是 1991 年推出的產(chǎn)品， FX0是在 FX2之后推出的超小型 PLC，近幾年 來又連續(xù)推出了將眾多功能凝集在超小型機殼內(nèi)的FX0S、 FX1S、FX0N、FX1N、 FX2N、FX2NC等系列 PLC，具有較高的性能價格比， 應(yīng)用廣泛。它們采用整體式和模塊式相結(jié)

10、合的疊裝式結(jié)構(gòu)。 一、 FX系列 PLC型號的說明 FX 系列 PLC型號的含義如下： 其中系列 名稱：如 0、2、0S、1S、ON、1N、 2N、2NC等 單元類型： M基 本單元 E 輸入輸出混合擴展單元 Ex擴展輸入模塊 EY 擴展輸出模塊。 輸出方式：R繼電器輸出 S 晶閘管輸出 T 晶體管輸出 特殊品種：D DC電源，DC輸出 A1 AC電源， AC( AC100120V)輸入或 AC輸出模塊 H 大電流輸出擴展模塊 V 立式端子排的擴展模塊 C接插口輸入輸出方式 F 輸 入濾波時間常數(shù)為 1ms的擴展模塊 如果特殊品種一項無符號，為 AC電源、 DC輸入、橫式端子排、標準輸出。例如

11、 FX2N 32MT D表示 FX2N系列， 32個 I/O 點基本單位，晶體管輸出，使用直流電 源， 24V直流輸出型日本立石公司日本 OMRO（N立石公司）電機株式會社是世界上生產(chǎn)PLC的著名廠商之一。 SYSMAC 系列 PLC產(chǎn)品以其良好的性能價格比被廣泛地 應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、食品加工、材料處理和工業(yè)控制過程等領(lǐng)域，其 產(chǎn)品在日本其銷量僅次于三菱，居第二位，在我國也是應(yīng)用非常廣 泛的 PLC之一。 OMRON C系列 PLC產(chǎn)品門類齊、型號多、功能強、 適應(yīng)面廣。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大類產(chǎn)品。整 體式結(jié)構(gòu)的微型 PLC機是以 C20P為代表的機型。疊裝式（或稱緊 湊型）結(jié)

12、構(gòu)的微型機以 CJ 型機最為典型，它具有超小型和超薄型 的尺寸。小型 PLC機以 P 型機和 CPM型機最為典型，這兩種都屬堅 固整體型結(jié)構(gòu)。 具有體積更小、 指令更豐富、 性能更優(yōu)越， 通過 I/O 擴展可實現(xiàn) 10140 點輸入輸出點數(shù)的靈活配置，并可連接可編程 終端直接從屏幕上進行編程， CPM型機是 OMRO產(chǎn)N 品用戶目前選用 最多的小型機系列產(chǎn)品。 OMRON中 型機以 C200H系列最為典型，主 要有 C200H、 C200HS、C200HX、 C200HG和 C200HE等型號產(chǎn)品。中 型機在程序容量，掃描速度和指令功能等方面都優(yōu)于小型機，除具 備小型機的基本功能外，它同時可配

13、置更完善的接口單元模塊，如 模擬量 I/O 模塊、溫度傳感器模塊、 高速記數(shù)模塊、 位置控制模塊、 通訊聯(lián)接模塊等?？梢耘c上位計算機、下位 PLC機及各種外部設(shè)備 組成具有各種用途的計算機控制系統(tǒng)和工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)。 在一般 的工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型 PLC機要比大、中型機的應(yīng)用更廣泛。在 電氣設(shè)備的控制應(yīng)用方面，一般采用小型 PLC機都能夠滿足需 .本次設(shè)計，我們選的是 CPM2A-30型的， 18點輸入， 12點輸出。選該 型號的 PLC首先因為對它比較了解，曾學(xué)習(xí)過，而且接觸比較頻繁， 它體積小，價格也比較便宜，操作簡單。由于本次的設(shè)計輸入輸出點 數(shù)少，相比較三菱和 S7-200 而言，選擇

14、 CPM2A-30型的最合適。下面具體介紹一下 CPM2A-30型的 PLC。CPM2A-30 型的 PLC的CPU組成單元型號繼電器輸出型晶閘管輸出型輸入輸出630點輸出 / 輸入 型CPM2A-30CDR-ACPM2A-30CDT-NPN1218CPM2A-30CDR-DC PM2A-30CDT1-PNP在本次設(shè)計中還要用到計時器和移位寄存器，以后的工作也會常用這 兩條指令。定時器定時器作為時間元件相當(dāng)于時間繼電器，由設(shè)定值寄存器、當(dāng) 前值寄存器和定時器觸點組成。 在其當(dāng)前值寄存器的值等于設(shè)定值 寄存器的值時，定時器觸點動作。故設(shè)定值、當(dāng)前值和定時器觸點 是定時器的三要素。 定時器累計 P

15、LC內(nèi)的 1ms，10ms，100ms等的時 鐘脈沖，當(dāng)達到所定的設(shè)定值時，輸出接點動作。定時器可以使用 用戶程序存儲器內(nèi)的常數(shù) K作為設(shè)定值，也可以用后述的數(shù)據(jù)寄存 器D的內(nèi)容作為設(shè)定值。這里的數(shù)據(jù)寄存器應(yīng)有斷電保持功能。移位寄存器 從邏輯結(jié)構(gòu)上看，移位寄存器有以下兩個顯著特征： (1) 移位寄 存器是由相同的寄存單元所組成。一般說來，寄存單元的個數(shù)就是 移位寄存器的位數(shù)。為了完成不同的移位功能，每個寄存單元的輸 出與其相鄰的下一個寄存單元的輸入之間的連接方式也不同。 (2) 所有寄存單元共用一個時鐘。在公共時鐘的作用下，各個寄存單元 的工作是同步的。每輸入一個時鐘脈沖，寄存器的數(shù)據(jù)就順序向

16、左 或向右移動一位。 通常可按數(shù)據(jù)傳輸方式的不同對 CMO移S 位寄存器 進行分類。移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入方式有串行輸入和并行輸入之 分。串行輸入就是在時鐘脈沖作用下，把要輸入的數(shù)據(jù)從一個輸入 端依次一位一位地送入寄存器； 并行輸入就是把輸入的數(shù)據(jù)從幾個 輸入端同時送入寄存器。在 CMO移S 位寄存器中，有的品種只具有串 行或并行中的一種輸入方式， 但也有些品種同時兼有串行和并行兩 種輸入方式。串行輸入的數(shù)據(jù)加到第一個寄存單元的 D端，在時鐘 脈沖的作用下輸入，數(shù)據(jù)傳送速度較慢；并行輸入的數(shù)據(jù)一般由寄 存單元的 R、S端送入，傳送速度較快。移位寄存器的移位方向有右 移和左移之分。右移是指數(shù)據(jù)由左

17、邊最低位輸入，依次由右邊的最高位輸出； 左移時， 右邊的第一位為最低位， 最左邊的則為最高位， 數(shù)據(jù)由低位的右邊輸入，由高位的左邊輸出。移位寄存器的輸出也 有串行和并行之分。串行輸出就是在時鐘脈沖作用下，寄存器最后 一位輸出端依次一位一位地輸出寄存器的數(shù)據(jù)； 并行輸出則是寄存 器的每個寄存單元均有輸出。 CMO移S 位寄存器有些品種只有一種輸 出方式，但也有些品種兼具兩種輸出方式。實際上，并行輸出方式 也必然具有串行輸出功能。二 .I/O 分配表CPM2A-30型的PLC輸入/ 輸出繼電器的地址分配表30點輸入繼電器號輸出繼電器號0.00-0.1110.00-10.71.00- 1.0511.

18、00-11.07下表是本次設(shè)計需要的操作顯示設(shè)備，檢測元件和輸出設(shè)備：操作顯示 設(shè)備數(shù)量檢測元件數(shù)量輸出設(shè)備數(shù)量啟動按鈕S11接近開關(guān)K11傳送帶 1接觸器 Q11停止按鈕S21接近開關(guān)K21傳送帶 2接觸器 Q21傳送帶工 作指示燈 Q41接近開關(guān)K31傳送帶 3接觸器 Q31次品指示燈Q51接近開關(guān)K41推桿正向接觸器 Q61接近開關(guān)K51推桿反向接觸器 Q71次品傳感 器SP11下表是根據(jù)上表為本次設(shè)計制定的 I/O 分配表輸入輸出元件通道地址功能說明元件通道地址功能說明SB100000啟動按鈕Q101000傳送帶 1SB200001停止按鈕Q201001傳送帶 2K100002接近開關(guān)

19、Q301002傳送帶 3K200003接近開關(guān)HL01003故障燈K300004接近開關(guān)KM101004推桿正向接 觸器K400005接近開關(guān)KM201005推桿反向接 觸器SP100006次品傳感器TIM00050S步進信號00007步進信號定時器TIM00150SK500008接近開關(guān)TIM00250SSQ100009推桿限位TIM004100STIM00560STIM00660STIM00760S接線圖10下圖是根據(jù)本次設(shè)計做的端子接線圖：四. 流程圖11五. 程序設(shè)計圖與控制分析12當(dāng)按下啟動按鈕時，系統(tǒng)啟動并處于等待狀態(tài)。若K1檢測到零件，則啟動傳送帶 1；若K2檢測到零件，則啟動傳

20、送帶 2；若 K3檢測 到零件，則啟動傳送帶 3，系統(tǒng)正常運行。若 K1檢測到零件 100S后沒有再次檢測到零件， 則是從傳送帶 1開 始每隔 5S順序停止傳送帶的運行。若零件在傳送帶 1,2,3 上的時間 超過 60S，則視為故障，需要閃爍 Q4報警，同時停止所有傳送帶的 運行。傳送帶 3的左上方裝有傳感器 SP用以檢驗零件的好壞， SP為O N時， 表示零件合格，否則為次品。若零件是次品，則在傳送帶3的第六個零件位，由推桿將其推到滑道上。當(dāng) K5檢測到這個次品已經(jīng)到了滑道 上時，推桿退回原處。13141516LVFT61C6-o-SOOTHI 1W01 18001 L 00 0036(IDO 儷摩苜工剜(D鋼加蘭馳普第価孫耳覦HE3班眸I昌多盞養(yǎng)iJUJff -母制N六. 總結(jié) 通過本次設(shè)計，在這段日子里，從理論到實踐可以說得是時間 得到更好利用，可以學(xué)到很多很多的東西， 同時不僅可以鞏固了 以前所學(xué)過的知識 ，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知 識。通過這次課程設(shè)計 ，使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要 性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相 結(jié)合起來，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè) 計的過