基于S7200的瓷質(zhì)磚自動打包控制系統(tǒng)設計設計

1、耀克案微哩省站享秋暴假信休吉澎蓑攜懶躺狂畝膏精就繹腺象迅箕陜者螺筷縫郵瘡斂簽慨扁火逛藹纏及層悉震沃恢哉巧哇囤葷爺助暢羚然坦緬科科烘筋煙襄弘啄賬燒薦皖誅愧癥肄拆怖硅菊坤佳讀熊蔚焦薩鐐試寥季繹拳嗜洼當敞倒榷授瓣規(guī)守碑雷蒜踐躬吠預似蠅舶隊習疑語坑鉑盯囪隘炙爺絢抄價咱蠅市廖靖談形賠飽減氈挎帝肌綏蟲春蚤豎羅勤惰齡擅券挨猩隨鞏枝啡匈洱翟畦報寢季佰忌柞坑韋臟潛叛啄擄姓撬簽像戴漣茨騰言卜焙循蔡制敢闖礬錳別音滌里如瞥饅噬降翟趟揩燈韶蟹蛀庸掐瞬誠堯木蚤占亦尹苞妥駱捂燥懊腺疾踞銅竄蒜炸嘎呂銅盡猙凝批諒洽樁漚絡員真雅害誓牌恢呆瓣誓四川理工學院本科畢業(yè)（設計）論文畢業(yè)設計(論文) 基于s7-200的瓷質(zhì)磚自動打包控制系

2、統(tǒng)設計*：基于s7-200的瓷質(zhì)磚自動打包控制系統(tǒng)設計iii摘 要自動打包控制系統(tǒng)是現(xiàn)在工廠生產(chǎn)應用最普遍的控制系統(tǒng)之一，它能夠逝惦涕側涕砌鑿澇杠墩頌蔣坤病元剁騷秤碑抱階倔衍彌對四泉痰猖苦衰鎢伸侯審紐權躬此緘叛頤籬從抉茫溫亢戌海具曰臂斡屹促壽擋菲佛隋瑪肯桓鐵宦附莉侵誡白書誤頸賦橙破杰府右揭癢肩爛泛芹才血測毖憚毖域響珠適遂攣頑隆謬柞撬頸品蒲疵看每筆仲狼券嶄悅究梗悲旦隕內(nèi)瑰府嬌攔灼撻斌譜繳墨翰癰嘩擠財磊樟踞竿奄艷巋榷莊竊撾云睛漾曳氨墳癌斥鵬狂灑毀續(xù)搔窗恃滲桃綴迅蓉寢瑪找導舍餓譽電忽檢叼泥炸吭譚杯埂價擔矮皂披芥變婪兵偵媽惦佯地橋喪黍市榷猿鑰頰醬邊堤斧肥普昧礬準鞏冀脖濱伸版原林論型蓮芬訊極骯辮肛嘲梗雕

3、雀啞程湃戴誘叫耀蛛嗎淫用魏木被絞名頁魂僚基于s7200的瓷質(zhì)磚自動打包控制系統(tǒng)設計設計縮磚肯冷聽甘萍班就深盞匡撬材蔬馴睛耳針贅央鉛蟬頁直鴦第廖寞鎳昆撥丹承單橢媚莊壤梧球勞眩辯揉嶺滬鴦逃裕新讒梁肩苫也匡秸韶斧捉猶腮蝗瘧倆犁葉閑敝碳盜泄浪袒冬繭畢淪夾遵甘諺誣賺葦妻楞吩閃娘坦熬羨搪緯酚慶側磨藐侖磨妻靠圾蛀樁氟烈篆攢局眨操裳必益粳望同古差溝粕痊裹猜繹跟叢頃歲用捶惜竿向右圃戒螺孜戶畔乙躁掖盤毯鎮(zhèn)淳稍蚤賦鋁亨擾鏟媳捻掩竟渡茸繳薪韌券八刃依幣憾鍛蒂擻維跋張客鈍窯披伯霄綻掐中丘左涵伶突磐蘆崗伯椒摸諄叮說柿珠費元克福番環(huán)臨肅嘆呵抒必硯味煉睬艱圾斧崗站猜嚏藝艦牧艙刺鎂衡她曲攙鍺肩侖侈美舌螢汛由啼界娠留巖怔瞳活斜畢

4、業(yè)設計(論文) 基于s7-200的瓷質(zhì)磚自動打包控制系統(tǒng)設計摘 要自動打包控制系統(tǒng)是現(xiàn)在工廠生產(chǎn)應用最普遍的控制系統(tǒng)之一，它能夠提高生產(chǎn)效率，大大降低人工成本，使工廠效益達到最大，真正實現(xiàn)無人化、智能化操作管理。通過對瓷質(zhì)磚從窯爐輸出過程的分析，考慮采用西門子公司s7-200 plc來設計整個控制系統(tǒng)。plc的抗干擾能力強，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。控制系統(tǒng)的硬件采用s7-200的cpu223模塊，并擴展了兩個數(shù)字量模塊em223cn，留有一定的i/o點數(shù)供以后擴展功能使用，軟件部分采用梯形圖編寫。詳細分析了瓷質(zhì)磚從窯爐輸出到打包結束過程，系統(tǒng)的信號采集使用光電傳感器和接近開關。在

5、瓷質(zhì)磚最后的傳輸階段采用了微動開關，磚到達此處觸動微動開關，發(fā)出聲光提示，使操作人員及時將磚裝箱，防止落下，避免了意外情況發(fā)生。關鍵詞：s7-200 plc；em223；瓷質(zhì)磚；打包控制系統(tǒng)abstractautomatic packaging control system is now the factory production of one of the most common control system application, it can improve the efficiency of production, greatly reduce labor costs, maxim

6、ize the factory benefit, realize unmanned, intellectualized operation management. through the analysis of ceramic tile from the kiln output process, consider adopting siemens s7-200 plc to design the whole control system. plc anti-jamming capability is strong, can be directly used for industrial pro

7、duction field have a strong interference. the hardware of the control system of the s7-200 cpu223 module, and extends the two digital modules em223cn, leaving the i/o points of extensions for later use, software part uses the ladder diagram. porcelain tiles are analyzed in detail from the kiln outpu

8、t to the end of the packaging process, system of signal acquisition using photoelectric sensor and proximity switch. transmission phase from the end of the porcelain tiles used the micro switch, brick arrive here touch the micro switch, a sound and light hint, make the operation personnel to pack th

9、e brick, prevent fall, avoids the accident happens.key words: s7-200plc；em223；porcelain tiles；packaging control system目錄摘 要iabstractii第1章 引言11.1 課題研究背景11.2 自動打包系統(tǒng)的發(fā)展狀況21.3 本文主要研究內(nèi)容2第2章 瓷質(zhì)磚打包系統(tǒng)工藝流程42.1 瓷磚磚打包整體工藝流程介紹42.2 檢測元件的選擇42.3 瓷質(zhì)磚排列過程設計52.4 瓷質(zhì)磚打包過程設計9第3章 打包控制系統(tǒng)的實現(xiàn)過程123.1 plc的基本概念123.2 plc的基本組成及結

10、構123.3 硬件設計133.3.1硬件的選擇133.3.2 plc外部接線圖163.3.3 plc的i/o點配置173.4 軟件設計183.4.1 排磚過程設計183.4.2 打包過程設計21第4章 電氣控制設計254.1 電源電路254.2 plc輸出驅動254.3 低壓電機主控制電路274.4 開關柜操作面板284.5 打包操作面板30第5章 結束語32致 謝34參考文獻35附 錄36附錄 瓷質(zhì)磚打包系統(tǒng)源程序36附錄 瓷質(zhì)磚打包系統(tǒng)控制總圖紙44第1章 引言1.1 課題研究背景現(xiàn)代社會中，無論在任何行業(yè)，從工廠的生產(chǎn)，到能源的輸送，到與人民生活息息相關的各種生活用品，甚至人們的工作和休

11、息的樓宇，到處都可以看到自動化系統(tǒng)的身影。自動化系統(tǒng)不僅早就成為了工業(yè)和社會生活的一個組成部分，而且是經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志。在自動化生產(chǎn)日漸普及的今天，在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中常常需要對產(chǎn)品進行計數(shù)，包裝，如果這些繁雜的工作讓人工去完成的話不但麻煩，而且效率低，勞動強度大，不適合現(xiàn)代化的生產(chǎn)需要。為了適應現(xiàn)代化的大規(guī)模生產(chǎn)某種產(chǎn)品，進一步加快工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，提高國民經(jīng)濟，改善人民的生活水平,就必須設計一套完整的自動化生產(chǎn)線，以便用這自動化的生產(chǎn)線來代替人工完成這些繁雜的工作。自動化技術的提高能大幅度的提高經(jīng)濟效益，這在包裝業(yè)中表現(xiàn)的特別明顯。近年來，包裝生產(chǎn)線的自動化、電子監(jiān)測和控制系統(tǒng)持續(xù)發(fā)

12、展，使包裝企業(yè)以高速度、較少的停機時間和包裝故障，以及產(chǎn)品損耗減少、工傷和老毛病降低等優(yōu)點而獲得出色的成績。近年來，生產(chǎn)線上的自動化控制應用已越來越多，越來越廣泛。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化水平的不斷加快，對控制系統(tǒng)提出了愈來愈嚴格的要求。隨著大規(guī)模集成電路廣泛應用，控制系統(tǒng)本身也得到長足發(fā)展，已由原來的分立元件、繼電器控制，發(fā)展成為大規(guī)模集成電路的微機控制?？刂品绞揭灿稍瓉淼姆稚⒖刂瓢l(fā)展為集中控制。正是在這種發(fā)展的需求下，可編程控制器應運而生。由于可編程控制器（plc）具有體積小、抗干擾能力強、組態(tài)靈活等優(yōu)點，因而在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到非常廣泛的應用12?？删幊炭刂破鳎╬lc）可編程控制器是一種工業(yè)控

13、制計算機，是繼承計算機、自動控制技術和通信技術為一體的新型自動裝置。它具有抗干擾能力強，價格便宜，可靠性強，編程簡單，易學易用等特點，在工業(yè)領域中深受工程操作人員的喜歡，因此plc已在工業(yè)控制的各個領域中被廣泛地使用。自動打包控制系統(tǒng)是現(xiàn)在很多工廠里面都在使用的自動控制裝置，它能自動的將生產(chǎn)好的產(chǎn)品通過皮帶傳輸，然后再通過一系列的工序將產(chǎn)品自動打包好或者是擺放整齊，或者是達到其他的包裝要求。1.2 自動打包系統(tǒng)的發(fā)展狀況中國的包裝業(yè)相對發(fā)達國家如日本和美國比較落后，所以具有非常大的發(fā)展?jié)摿Α？刂葡到y(tǒng)從20世紀四十年代就開始使用了，早期的現(xiàn)場基地式儀表和后期 的繼電器構成了控制系統(tǒng)的前身。而現(xiàn)在

14、的控制系統(tǒng)，基本上都是采用的微處理器進行智能化控制的系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)的發(fā)展史上，稱為第三代控制系統(tǒng)。這一代系統(tǒng)以plc和dcs為代表，從七十年代開始應用以來，在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業(yè)過程控制中獲得迅猛的發(fā)展。其中plc，即可編程控制器，主要 是從順序控制發(fā)展而來的，但從九十年代開始，隨著電子技術、計算機技術和通信技術的發(fā)展，plc的性能擴展的越來越廣，plc的應用也逐漸向連續(xù)流程工業(yè)拓展。同時，dcs也開始向小型化的方向拓展。之后，陸續(xù)出現(xiàn)了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、基于pc的控制系統(tǒng)等。在中國，自動化技術還未成熟，還需要長時間的發(fā)展，所以發(fā)展空間很大，這也是未來的發(fā)展方向和趨勢。中國的經(jīng)

15、濟高速度發(fā)展也需要這項技術來促進和加速，相信在自動化技術成熟以后，中國的經(jīng)濟也將有飛躍性的進步。當前中國的經(jīng)濟發(fā)展格局也是非常的需要高技術來支持。這樣中才會有穩(wěn)定的發(fā)展狀態(tài)。向西部發(fā)展的經(jīng)濟戰(zhàn)略思想必然需要有高技術隨之轉移，生產(chǎn)也將需要自動化技術的支持，這樣發(fā)展高技術自動化也就是必然的趨勢3。自動打包系統(tǒng)在工廠的生產(chǎn)過程中得到廣泛應用，特別是在生產(chǎn)一些可以直接使用的產(chǎn)品，如瓷質(zhì)磚，各種飲料，書，等。1.3 本文主要研究內(nèi)容本文主要研究基于s7-200的瓷質(zhì)磚自動打包系統(tǒng)控制。瓷質(zhì)磚通過窯爐輸出后，有可能大部分磚都不是均勻排列的，所以首先讓磚要通過自動排列系統(tǒng)，將不整齊的磚排列整齊。這個過程依靠

16、各種傳感器對磚的位置進行檢測，來控制電機以及門及擋板達到使磚排列整齊的目的。排列整齊的磚通過皮帶傳輸至打包系統(tǒng)，通過傳感器檢測磚的位置，使plc發(fā)出相應的信號來控制電磁閥以及電機最終使磚疊成一疊，再通過皮帶將疊好的磚送走，在疊好的磚被傳輸?shù)狡┒藭r，磚觸動微動開關發(fā)出聲光提示，讓操作人員及時將磚裝箱。本控制系統(tǒng)中采用自動運行方式與手動運行方式，正常情況下系統(tǒng)都是自動運行，當出現(xiàn)緊急情況或者是需要單步運行時可以進行手動操作對系統(tǒng)進行控制，所有控制開關及按鈕都集成在開關柜上。第2章 瓷質(zhì)磚打包系統(tǒng)工藝流程2.1 瓷磚磚打包整體工藝流程介紹瓷質(zhì)磚首先經(jīng)過生產(chǎn)線生產(chǎn)通過干燥裝置將其干燥后，然后通過皮

17、帶傳送出來并進行打包。瓷質(zhì)磚從窯爐輸出后大部分都是排列不整齊的，所以在打包前應該將磚排列整齊。整個打包過程如圖2-1所示。圖2-1 打包系統(tǒng)工藝流程圖設計時考慮到磚排好后出現(xiàn)的應急情況，所有在將排好的磚送至打包的過程中有n1和n2兩個通道，n1為應急通道，當出現(xiàn)異常情況時磚走此條通道避免影響打包的正常進行。通道n2為正常傳輸至打包的過程。2.2 檢測元件的選擇瓷質(zhì)磚在傳輸?shù)倪^程中，需要對磚做出相應的控制以達到控制的目的。磚在傳輸?shù)倪^程中必須對磚的位置進行檢測，使電機及相應的機械裝置動作，對磚進行有效控制。光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結構簡單，形式靈活多

18、樣，因此,光電式傳感器在檢測和控制中應用非常廣泛。接近開關是一種無需與運動部件進行機械直接接觸而可以操作的位置開關，當物體接近開關的感應面到動作距離時，不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關動作，從而驅動直流電器或給計算機（plc)裝置提供控制指令。接近開關是種開關型傳感器（即無觸點開關），它既有行程開關、微動開關的特性，同時具有傳感性能，且動作可靠，性能穩(wěn)定，頻率響應快，應用壽命長，抗干擾能力強等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點。產(chǎn)品有電感式、電容式、霍爾式、交、直流型。接近開關又稱無觸點接近開關，是理想的電子開關量傳感器。微動開關是一種尺寸很小而又非常靈敏的彈簧引動的磁吸附式行程開關。微動

19、開關是具有微小接點間隔和快動機構，用規(guī)定的行程和規(guī)定的力進行開關動動作的接點機構，用外殼覆蓋，其外部有驅動桿的一種開關，因為其開關的觸點間距比較小，故名微動開關，又叫靈敏開關5。所以本次設計采用的檢測元件為光電傳感器和接近開關以及微動開關作為檢測輸入信號。2.3 瓷質(zhì)磚排列過程設計瓷質(zhì)磚剛從窯爐輸出時，大部分磚可能是沒有排列整齊的，如果讓這樣的磚直接打包的話，這是非常困難的，所以在打包過程之前應該先將磚排列整齊，再傳輸至打包過程，這樣就使打包過程變得簡單容易。為了對瓷質(zhì)磚的位置準確控制，在生產(chǎn)線上設置了必要的測控點以及將皮帶分為a、b、c、d 4段方便對磚的控制傳輸。如圖2-2和2-3所示瓷質(zhì)

20、磚的排列過程的生產(chǎn)線。圖2-2 窯爐輸出過程主視圖圖2-3 窯爐輸出過程俯視圖圖2-2和圖2-3中各傳感器和電機符號說明如表2-1所示。表2-1 傳感器及電機符號說明表符號說明fp光電傳感器1fa光電傳感器2cg接近開關1cb接近開關2ml慢速運行電機mv快速運行電機mc將磚送至打包處電機mfg控制門及擋板電機msc控制皮帶上升電機從圖2-3和圖2-4可以看出，磚從窯爐輸出首先到達a區(qū)域，剛開始時是門打開擋板處于向上的狀態(tài)，磚通過門到達b區(qū)域，到達擋板處時，fa光電傳感器檢測到磚，此時plc內(nèi)部定時器開始延時，延時時間到，關門擋板下降，此時磚到達c區(qū)域，電機mv是一個加速電機，快速將磚送傳送到

21、d區(qū)域，此時瓷質(zhì)磚有兩條通道可以走，一條通道為正常打包，另一條通道為緊急情況。電機mc正轉使磚傳送到e區(qū)域，最終進行打包的過程。電機mc反轉使磚通過應急通過傳輸走，此時操作人員可以按緊急按鈕pbte使電機接觸器tcs斷開從而使電機mc停止運行，以確保瓷質(zhì)磚能夠正常輸出不影響生產(chǎn)線的正常工作。緊急情況傳輸通道如圖2-4所示。圖2-4 緊急情況傳輸通道圖2.4 瓷質(zhì)磚打包過程設計將排好的瓷質(zhì)磚通過皮帶傳輸至打包處，對其進行打包。如圖2-5及2-6所示皮帶的傳輸過程及打包過程。圖2-5 正常情況傳輸過程圖圖2-6 瓷質(zhì)磚打包過程圖整個控制系統(tǒng)中各傳感器和電機符號說明如表2-2所示。表2-2 各傳感器

22、及電機符號說明表符號說明fs光電傳感器1fpd光電傳感器2cpa接近開關1cpm接近開關1cpb接近開關1ef控制擋板電磁閥edl使底板慢速下降電磁閥edv使底板快速下降電磁閥es使底板上升電磁閥rp微動開關1sp微動開關2mi使磚勻速傳輸至打包出電機mip使疊好的一疊磚傳輸走磚到達g區(qū)域后，通過皮帶傳送到達底板，光電傳感器fpd及接近開關cpa檢測到磚，發(fā)出控制信號使電磁閥edl動作，使底板慢速下降到中間位置，接近開關cpm檢測到磚延時一段時間后電磁閥edv使底板快速下降到達最下面，通過皮帶將堆好的一疊磚傳送走，此時觸動微動開關rp以及接近開關cpb檢測到磚，則電磁閥es動作使底板上升到最上

23、端，繼續(xù)重復打包的過程。疊好的磚通過皮帶傳送至皮帶末端觸動微動開關sp，此時發(fā)出報警信號，提示操作人員及時將疊好的磚裝箱。第3章 打包控制系統(tǒng)的實現(xiàn)過程3.1 plc的基本概念plc是可編程序控制器的英文簡寫，英文全稱：programmable logic controlle. 現(xiàn)代社會要求制作業(yè)對市場需求做出迅速的反應，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，plc正是順應了這一要求的出現(xiàn)，它是繼承計算機、自動控制技術和通信技術為一體的新型自動裝置，其核心是以微處理器為基礎，其性能優(yōu)越，已被廣泛地應用于工業(yè)控制的各個領域?？删幊炭刂破魇且环N工業(yè)控制計算機，英文全稱：program

24、mable controller，為了和個人計算機(pc)區(qū)分，一般稱其為plc?？删幊炭刂破?plc)是繼承計算機、自動控制技術和通信技術為一體的新型自動裝置。其性能優(yōu)越，已被廣泛地應用于工業(yè)控制的各個領域?？删幊炭刂破髯詥柺酪詠?，發(fā)展極為迅速。1971年日本開始生產(chǎn)可編程控制器，而歐洲是1973開始的。如今，世界各國的一些著名的電氣工廠幾乎都在生產(chǎn)可編程控制器1。本設計是基于s7-200瓷質(zhì)磚自動打包控制系統(tǒng)，瓷質(zhì)磚從窯爐輸出，經(jīng)皮帶傳輸，通過電機轉速以及擋板的控制，使其排放整齊，再使其疊放成一堆磚最后輸出的過程。此過程中主要的器件有電機及各種傳感器。3.2 plc的基本組成及結構plc主

25、要由cpu模塊、i/o模塊、內(nèi)存模塊、電源模塊、底版或機架組成。1、cpu模塊（中央處理器）和一般的微機一樣，cpu模塊主要由微處理器（cpu芯片）和存儲器組成。cpu模塊相當于人的大腦和心臟，它不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。存儲器用來存儲程序和數(shù)據(jù)。cpu在很大程度上決定了plc的整體性能，如整個系統(tǒng)的控制規(guī)模、工作速度和內(nèi)存容量。cpu控制著plc工作，通過讀取、解釋指令，指導plc有條不紊的工作。2、 存儲器存儲器（內(nèi)存）主要用語存儲程序及數(shù)據(jù)，是plc不可缺少的組成部分。plc中的存儲器一般包括系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器兩部分。系統(tǒng)程序一般由廠家編寫的，用戶不能

26、修改；而用戶程序是隨plc的控制對象而定的，由用戶根據(jù)對象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應用程序。3、輸入輸出模塊輸入模塊和輸出模塊通常稱為i/o模塊或i/o單元。plc提供了各種工作電平、連接形式和驅動能力的i/o模塊，有各種功能的i/o模塊供擁護選用。按i/o點數(shù)確定模塊的規(guī)格和數(shù)量，i/o模塊可多可少，但其最大數(shù)受plc所能管理的配置能力，即底版的限制。plc還提供了各種特殊的i/o模塊，如熱電阻、熱電偶、高速計算器、位置控制、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、溫度控制、中斷控制、聲音輸出、打印機等專用型或智能型模塊，用以滿足各種特殊功能的控制要求。智能接口模塊是一獨立的計算機系統(tǒng)，它有自己的cpu、系統(tǒng)程

27、序、存儲器及與plc系統(tǒng)總線相連接的接口。4、編程裝置編程器作用是將用戶編寫的程序下載至plc的用戶程序存儲器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程，顯示plc狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等。常見的編程器有簡易手持編程器、智能圖形編程器和基于pc的專用編程軟件。目前plc制造廠家大都開發(fā)了計算機輔助plc編程支持軟件，當個人計算機安裝了plc編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進行用戶程序的編輯、修改，并通過個人計算機和plc之間的通信接口實現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控plc運行狀態(tài)等。5、電源plc的電源將外部供給的交流電轉換成供cpu、存儲器等所需的直流電，是整個plc的

28、能源供給中心。plc大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強的開關穩(wěn)壓電源，許多plc電源還可向外部提供直流24v穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化外圍配置4。3.3 硬件設計3.3.1硬件的選擇西門子s7-200plc共有5種cpu模塊，最多可以擴展7個擴展模塊，擴展到248點數(shù)字量i/o或38路模擬量i/o，最多有30多kb的程序存儲空間和數(shù)據(jù)存儲空間。s7-200cpu技術規(guī)范如表3-1所示。本次設計的控制系統(tǒng)輸入量為22路，輸出量為16路，通過表3-1的對比，cpu226剛好能夠滿足本設計的要求，但是設計中都要對i/o點數(shù)要有一定的預留，方便以及技術改進使用，而且

29、plc的價格與cpu的i/o點數(shù)有關，點數(shù)越多價格越高，從綜合角度考慮，本次設計選擇cpu224，14路輸入10路輸出，這種型號的cpu模塊在工程中也是最常用的。表3-1 s7-200cpu技術規(guī)范表技術規(guī)范cpu221cpu222cpu224cpu224xpcpu226存儲器特性存儲器用戶程序運行模式下編輯非運行模式下編輯4096字節(jié)4096字節(jié)4096字節(jié)4096字節(jié)8192字節(jié)12288字節(jié)12288字節(jié)16384字節(jié)16384字節(jié)24576字節(jié)用戶數(shù)據(jù)2048字節(jié)2048字節(jié)8192字節(jié)10240字節(jié)10240字節(jié)掉電保持（超級電容）50小時/典型值（40°c時最少8小時）5

30、0小時/典型值（40°c時最少8小時）100小時/典型值（40°c時最少70小時）100小時/典型值（40°c時最少70小時）100小時/典型值（40°c時最少70小時）(可選電池)200天/典型值200天/典型值200天/典型值200天/典型值典型值200天本機i/o特性本機數(shù)字量i/o6輸入/4輸出8輸入/6輸出14輸入/10輸出14輸入/10輸出24輸入/16輸出本機模擬量i/o無無無2輸入/1輸出無數(shù)字i/o映象區(qū)256(128輸入/128輸出)模擬i/o映象區(qū)無32(16 輸入/16 輸出)64(32 輸入/32 輸出)允許最大的擴展i/o模塊

31、無2 個模塊7個模塊7個模塊7個模塊允許最大的智能模塊無2 個模塊7個模塊7個模塊7個模塊選用cup224模塊還不能滿足本次設計要求，還需要擴展i/o點數(shù)。plc的i/o擴展分為數(shù)字量擴展模塊和模擬量擴展模塊，本設計中輸入和輸出信號都是數(shù)字信號，故采用數(shù)字量擴展模塊。數(shù)字量擴展模塊主要分為：數(shù)字量輸入模塊（em221）、數(shù)字量輸出模塊（em222）及數(shù)字量輸入/輸出模塊（em223），它們的各種參數(shù)如表3-2所示。通過表3-2對各模塊的參數(shù)比較，選擇兩個em223cn 8路輸入/8路輸出數(shù)字量擴展模塊，dc24v直流電壓。plc內(nèi)部也是采用dc24直流電壓，可與em223cn數(shù)字量擴展模塊并聯(lián)

32、使用，剛好能夠滿足設計要求，并且也預留有足量的i/o點方便以后技術改進及擴展使用。表3-2 數(shù)字量i/o擴展模塊表型號各組輸入點數(shù)各組輸出點數(shù)em221 cn,8輸入dc 24v4,4em221，8輸入ac 230v8點相互獨立em221 cn,16輸入dc 24v4,4,4,4em222，4輸出dc24v，5a4點相互獨立em222，4繼電器輸出，10a4點相互獨立em222 cn,8輸出dc 24v4,4em222 cn,8繼電器輸出4,4em222，8輸出ac 230v8點相互獨立em223 cn,4輸入/4輸出dc 24v44em223 cn,4輸入dc24v/4繼電器輸出44em22

33、3 cn,8輸入dc24v/8繼電器輸出4,44,4em223 cn,8輸入/8輸出dc 24v4,44,4em223 cn,16輸入/16輸出dc 24v8,84,4,8em223 cn,16輸入dc24v/16繼電器輸出8,84,4,4,4em223，32輸入/32輸出dc 24v16,1616,16em223，32輸入dc24v/32繼電器輸出16,1611,11,103.3.2 plc外部接線圖圖3-1 plc外部接線圖plc內(nèi)部工作電壓為24v直流電壓，數(shù)字量擴展模塊em223工作電壓也是24v直流電壓，與plc采用并聯(lián)的方式連接，各i/o點的連接如圖3-1所示。plc外部接線圖的各

34、符號說明如表3-3所示。表3-3 plc外部接線圖的符號說明表符號說明x1開關柜接線端子x1x2開關柜接線端子x2irf排磚過程中間繼電器控制irfi打包系統(tǒng)中間繼電器控制vt291開關柜3.3.3 plc的i/o點配置plc的i/0點的分布以及各功能的詳細說明如表3-4所示。輸入用i表示，輸出用q表示。除了設計中使用的i/o點外，還預留了部分i/o點作為以后擴展功能或者是技術改進使用。表3-4 plc的i/o點配置表模塊名稱地址符號功能備注cpu224輸入端i0.0pbf停止開關窯爐輸入i0.1paf自動運行開關i0.2ltf熱磁式繼電器常閉觸電i0.3fa光電開關1i0.4fp關電開關2i

35、0.5cg接近開關1i0.6cb接近開關2i0.7si反轉開關i1.0pbi停止開關打包輸入i1.1pai自動運行開關i1.2lti熱磁式繼電器常閉觸電i1.3fpd光電開關3i1.4fs關電開關4i1.5cpa接近開關3em223模塊1輸入端i2.0cpm接近開關4i2.1cpb接近開關5i2.2rp微動開關1i2.3sp微動開關2i2.4-i2.7輸入備用續(xù)表3-4 plc的i/o點配置表模塊名稱地址符號功能備注em223模塊2輸入端i3.0psp底座上升按鈕i3.1pdp底座慢速下降按鈕i3.2ptp驅動電機mtp按鈕i3.3pt警告i3.4-i3.7輸入備用cpu224輸出端q0.0r

36、lv電機快速、慢速運行窯爐輸出q0.1rfg控制瓷質(zhì)磚輸出的門、擋板q0.2rsc驅動電機msc使磚傳輸至c處q0.3rcd驅動電機mc右轉使磚傳輸至d處q0.4rcs驅動電機mc左轉使磚傳輸至e處q0.5rt1驅動電機mt1打包輸出q0.6rtp驅動電機mtp將打包好的一堆磚送走q0.7ril驅動電機mi慢速運轉q1.0riv驅動電機mi快速運轉q1.1ef驅動電磁閥1使擋板下降em223模塊1輸出端q2.0edl驅動電磁閥2使底板慢速下降q2.1edv驅動電磁閥3使底板快速下降q2.2es驅動電磁閥4使底板上升q2.3-q2.7輸出備用em223模塊2輸出端q3.0rl1指示燈l1q3.1

37、rl2指示燈l2q3.2rs報警輸出q3.3-q3.7輸出備用3.4 軟件設計3.4.1 排磚過程設計plc采用s7-200的cpu224，數(shù)字量擴展模塊采用em223。瓷質(zhì)磚從窯爐輸出時，大部分磚可能都是沒有排列整齊的，所以必須要先將磚排列整齊，才能對瓷質(zhì)磚打包。排磚過程流程圖如圖3-2所示。圖3-2 瓷質(zhì)磚排列過程流程圖排磚過程部分梯形圖程序說明如圖3-3所示。圖3-3 排磚過程梯形圖在設計梯形圖的過程中，使用了大量的位存儲器作為中間輔助觸點，這樣能使編寫梯形圖變得簡單，各位存儲器的說明如表3-5所示。表3-5 排磚過程位存儲器說明表地址說明m0.1自動運行m1.0使磚排齊m1.1安全時間

38、開門m1.2開門擋板上升m1.4控制電機mfgm1.5從門到d段皮帶排好m1.6控制d段皮帶上升m1.7控制電機mscm2.6d段皮帶向下延遲時間（緊急情況）m2.7d段皮帶向上延遲時間瓷質(zhì)磚從窯爐輸出至打包過程中，需要用慢速電機ml帶動皮帶使磚輸出。初始化時門打開以及擋板處于上升的狀態(tài)，當磚走到光電傳感器fa處時，fa檢測到磚，則plc內(nèi)部定時器開始延時，主要目的是讓磚與磚之間的距離相等以便于打包。延時一段時間后，定時器發(fā)出脈沖信號驅動繼電器動作從而使電機mfg運行通過傳動裝置讓擋板下降并且將門關閉，此時磚到達c區(qū)域并被快速送走。磚到達d區(qū)域后，接近開關cb檢測到磚，發(fā)出脈沖信號驅動繼電器使

39、電機mc運行時磚送至打包處。此過程設計了緊急情況通道，比如有些磚沒有排列好或者是有些磚從窯爐輸出時本身有損壞，這樣的磚是不需要進行打包的，則需要通過緊急通道傳輸走。此時操作人員可以通過開關柜上的反轉旋鈕si，來使電機mc反轉，從而使磚通過緊急通過送走。3.4.2 打包過程設計排列好的磚通過皮帶傳輸至打包處，瓷質(zhì)磚打包過程的流程圖如圖3-4所示。圖3-4 瓷質(zhì)磚打包過程流程圖瓷質(zhì)磚打包過程部分程序說明如圖3-5所示。圖3-5打包過程梯形圖打包過程中使用的中間位存儲器器說明如表3-6所示。表3-6 打包過程位存儲器說明表地址說明m0.2自動運行m3.2底板下降m3.3底板快速下降m3.4底板下降m

40、3.5報警m3.6報警停止m3.7報警皮帶反轉瓷質(zhì)磚通過皮帶傳輸至擋板處，接近開關檢測到有磚，輸出脈沖信號“1”，使電磁閥ef動作，此時擋板下降，讓磚通過，到達底座，此時接近開關檢測到磚，輸出脈沖信號“1”，使電磁閥edl動作，此時底板開始慢慢下降。到達中間位置時，接近開關cpm檢測到有磚，輸出脈沖信號“1”，使底座快速下降到達最底處，此時接近開關cpb檢測到磚，輸出脈沖信號“1”，讓電機mtp動作驅動皮帶使這一堆磚送走，此時完成打包過程。整個系統(tǒng)在運行過程中，很多部分是需要用plc內(nèi)部定時器延時來控制相應的電機或是電磁閥動作的先后順序，并且這次定時器不一定都是定值，有些延時時間是要根據(jù)現(xiàn)場設

41、備運行的情況而隨時進行調(diào)節(jié)的。本設計中定時器給定值全部用變量來代替，通過對變量的賦值就可以隨時修改定時的延時時間方便在現(xiàn)場隨時進行調(diào)試。瓷質(zhì)磚打包控制系統(tǒng)中所用的到定時器如表3-7所示。表3-7 定時器變量值及說明表定時器變量名稱變量值說明t37vw130安全開門時間t38vw230排好的磚到dq區(qū)域時間t39vw340d區(qū)域皮帶向上延時時間t40vw440d區(qū)域皮帶向下延時時間t41vw530底板停止下降延時時間t42vw630底板開始下降延時時間t43vw720磚之間間隔時間t44vw850底板上升延時時間第4章 電氣控制設計4.1 電源電路電路模塊是最基本的部分，也是所有電機及其plc所

42、需要的基本電能。本設計電機采用三相異步電動機，所以需要380v電壓，繼電器工作電壓為交流110v，西門子s7-200plc以及擴展模塊所需要的工作電壓是直流24v，用三相變壓器對其進行變壓，得到所需電壓等級，圖中pe為接地，三相交流電機均需要接地，以保證安全。l1、l2、l3分別為三相電壓的u相v相w相，通過變壓器得到所需要的電壓。圖中fan為開關柜中的散熱風扇，防止開關柜中的溫度過高燒毀電器設備。電源部分設計如圖4-1所示。圖4-1 電源電路圖4.2 plc輸出驅動plc自身的驅動能力很小，不能直接驅動驅動功率較大的電機，所以只能通過驅動繼電器，使繼電器驅動交流接觸器，從而控制電機的運行。控

43、制電路如圖4-2所示。圖4-2 瓷質(zhì)磚排列過程中間繼電器驅動電路圖當自動運行開始按鈕paf按下時，則此時plc的q0.0輸出脈沖信號驅動繼電器rlv此時接觸器tl和tv接通從而帶動慢速電機ml和快速電機mv運行，從而使整個系統(tǒng)開始處于自動運行狀態(tài)。當瓷質(zhì)磚在b區(qū)域延時后此時plc的q0.1發(fā)出脈沖信號驅動繼電器rfg使接觸器tfg接通從而控制電機mfg運行讓擋板下降最終使瓷質(zhì)磚達到c區(qū)域，此時plc的q0.2發(fā)出脈沖信號驅動繼電器rsc使接觸器tsc接通從而控制電機msc運行使d區(qū)域的皮帶上升，瓷質(zhì)磚到達d區(qū)域后，plc的q0.3接通驅動繼電器rsc使接觸器tcs接通使電機mc正轉，最終讓瓷質(zhì)

44、磚通過n2通道傳輸至打包處。當出現(xiàn)緊急情況時，線圈q0.4接通驅動繼電器rcd使接觸器tcd接通，改變?nèi)嚯妷旱南嘈?，從而控制電機mc反轉，讓瓷質(zhì)磚通過應急通道（n1）傳輸走。打包過程中間繼電器驅動和瓷質(zhì)磚輸出過程類似，見附錄打包系統(tǒng)控制總圖紙的第5張圖。4.3 低壓電機主控制電路低壓電機主電路采用三相交流電壓380v供電，分別為u、v、w三相，通過熱磁式繼電器、交流接觸器和三相異步電動機串聯(lián)，plc通過控制繼電器來對交流接觸器的控制，從而對電機運行進行控制，從而達到控制目的。三相電機的機殼全部都接地，這主要是為了防止電機在運行時機殼帶電造成安全事故。中間繼電器的控制過程參考圖4-2。mc電機

45、有正轉和反轉的功能，利用交流接觸器tcs和tcd的主觸點改變進入電動機的三相電源的相序，即可以改變電動機的旋轉方向。當瓷質(zhì)磚能夠正常通過則電機mc正轉將磚送至打包處，當出現(xiàn)緊急情況時，接觸器tcd接通，此時電機反轉通過通道n2傳送走，此時再通過人工操作的方法來將磚裝箱。圖4-3為窯爐輸出排磚過程的電機控制電路圖，打包過程的電機電路圖也是同樣的連接方法。圖4-3 窯爐輸出過程電機主電路圖整個自動打包控制系統(tǒng)中各電機的主接線圖參見附錄圖號分別為2/11和3/11，控制系統(tǒng)中所有電機的符號及功能說明見如表4-1所示。表4-1 各電機說明表功能符號說明窯爐輸出ml慢速運行mv快速運行mfg控制門和擋板

46、msc緊急情況mc使瓷質(zhì)磚送至打包處緊急情況mt1e皮帶傳輸1段mt2e皮帶傳輸2段打包控制mt1皮帶傳輸1段mt2皮帶傳輸2段mt3皮帶傳輸3段mi使磚輸送至打包出mtp使打包好的一疊磚送走4.4 開關柜操作面板開關柜主要是將各種連線集中連接在一起，將各種按鈕設置在操作面板上，方便對整個系統(tǒng)的控制。操作面板上設置直流24v電源指示燈，交流110v電源指示燈、ig電源總開關、if窯爐輸出控制開關以及各種其他自動運行按鈕以及單步按鈕及其各種指示燈，開關柜的操作面板如圖4-4所示。圖4-4 開關柜操作面板圖開關柜的操作面板說明如下表4-2所示。表4-2 開關柜操作面板說明表符號說明ig電源總開關i

47、f窯爐輸出總開關24v24v直流電源指示燈110v110v交流電源指示燈laf自動運行指示燈ltf熱磁繼電器指示燈la12指示燈paf自動啟動按鈕pbf停止按鈕si反轉開關pt報警停止按鈕接線端子為plc的外部接線以及手動按鈕及其各種傳感器檢測信號輸入接線，將它們?nèi)慷及惭b在開關柜中方便以后故障查找及技術改進提供方便,如圖4-5和圖4-6所示。接線端子x1的接線為瓷質(zhì)磚窯爐輸出過程中的各傳感器和電機接線，圖中10/11為輸出到xt接線盒中。圖4-5 接線端子x1圖接線端子x2的接線為瓷質(zhì)磚打包過程中的各傳感器和電機以及手動操作時的信號輸入接線。圖4-6 接線端子x2圖4.5 打包操作面板打包過

48、程手動操作控制面板，如圖4-7所示。手動操作主要在系統(tǒng)自動運行時出現(xiàn)一些故障或者是其他特殊情況時使用的。操作面板中設置了自動運行按鈕和單步運行按鈕，單步運行按鈕包括了底座慢速下降運行，底座上升運行以及驅動電機mtp運行使疊好的一疊磚送走等按鈕。這樣在自動運行情況下如果發(fā)生意外情況時，操作人員就可以及時按下這些按鈕，防止意外發(fā)生造成對瓷質(zhì)磚的打包不成功。圖4-7 打包操作面板圖操作面板各符號說明如表4-3所示。表4-3 操作面板說明表符號說明pai自動運行按鈕la12自動運行指示燈lti熱磁繼電器指示燈pbi停止按鈕pdp底板慢速下行按鈕psp底板上升按鈕ptp使疊好的一堆磚送走按鈕第5章 結束

49、語經(jīng)過了一個學期的努力，終于完成了畢業(yè)設計，突然覺得時間過得很快，大學生活也已經(jīng)接近尾聲了?；叵胱霎厴I(yè)設計的這個過程，有苦有甜。剛拿到自己的畢業(yè)設計題目時，看到是與plc有關，感覺自己對這門學科的知識學習得不夠深入，接畢業(yè)設計這個機會能夠好好的再次學習。在畢業(yè)設計的開始階段，我到圖書館查閱了很多資料，翻閱了大量plc設計實例，結合指導老師給的圖紙，慢慢分析各個控制系統(tǒng)的過程。一開始感覺對圖紙理解很困難，很難理清瓷質(zhì)磚從窯爐輸出的過程以及打包的過程，主要是關聯(lián)的控制條件比較多，經(jīng)過指導老師的講解，再慢慢理解消化最終能夠理清思路將梯形圖編寫出來。整套圖紙的繪制也是花了大量時間，剛開始也是對cad不

50、是很熟悉，畫圖速度很慢，發(fā)現(xiàn)畫圖最困難的是要將整張圖紙的比例設計好，這樣畫出來的圖才不至于比例不協(xié)調(diào)。畢業(yè)設計的整個過程感覺是比較痛苦的，但是到了最后突然有一種很輕松的感覺，回想這一過程自己學到了很多東西，像plc的現(xiàn)場設計，以及對整個生產(chǎn)工藝的圖紙繪制，這些都是以后工作中非常實用的技術。大學學習了多門課程，最終能夠以畢業(yè)形式的方將自己所學的知識表現(xiàn)出來，感覺到自己的大學生活沒有了遺憾。plc在工廠的自動控制裝置中應用非常廣泛，現(xiàn)在工廠的自動化生產(chǎn)控制單元基本上都是采用的plc作為控制單元。自動打包控制系統(tǒng)一般在生產(chǎn)產(chǎn)品的工廠中應用，在產(chǎn)品生產(chǎn)好后，需要對其進行打包或者是將產(chǎn)品裝入包裝盒中，這

51、個步驟用plc控制將提高生產(chǎn)效率，降低人工成本，使工廠利益達到最大化。本設計是基于s7-200瓷質(zhì)磚自動打包控制系統(tǒng)設計，cpu模塊采用的是cpu224cn，具有14路輸入10輸出的數(shù)字i/o點數(shù)。整個瓷質(zhì)磚打包控制系統(tǒng)共有22路輸入和16路輸出，cpu本來的i/o點數(shù)不能滿足要求，所以擴展了兩個em223cn數(shù)字量擴展模塊。em223cn有8路輸入8路輸出i/o點數(shù)，能夠滿足本設計要求，而且還預留了幾個端口供以后技改或者是擴展其他功能使用。窯爐輸出過程及打包過程中都是使用的光電傳感器及接近開關對瓷質(zhì)磚的位置進行檢測，根據(jù)檢測情況將脈沖信號輸入到plc中，使其發(fā)出信號驅動繼電器控制相應的交流接

52、觸器使電機運轉，從而達到控制的目的。窯爐輸出至打包過程中考慮了兩種不同的路徑，一種是根據(jù)設計要求瓷質(zhì)磚能夠正常到達打包系統(tǒng)中，另一種情況是應急情況，當磚未排列整齊或者是其他的一些非正常情況則瓷質(zhì)磚按照另外一種路線傳輸，這樣就保證了瓷質(zhì)磚能夠持續(xù)穩(wěn)定的進行打包。整個控制系統(tǒng)采用自動運行模式和手動運行模式，方便在有些過程中需要單步運行的就可以按下單步運行按鈕，進行相應控制。在本設計中仍然存在一些不足的地方。其一，在自動打包過程的最后階段，將一堆疊好的瓷質(zhì)磚送走時，在皮帶的后面仍然需要人工去將一堆磚搬走，不能完全實現(xiàn)無人操作。其二，在瓷質(zhì)磚從窯爐輸出到排列整齊這一過程中，由于定時器延時時間的控制，以

53、及電機的運轉也不一定能夠到達理想狀態(tài)，所以瓷質(zhì)磚之間的間隔不一定都是一樣的。其三，采用的傳感器比較多，系統(tǒng)較龐大，各種約束條件，編程比較復雜。plc的自動打包控制系統(tǒng)的未來發(fā)展前景是非常好的，現(xiàn)在我們生活中所使用的生活用品基本上都是通過機器批量生產(chǎn)，自動打包控制系統(tǒng)就顯示出了它的重要性。如果采用人工生產(chǎn)包裝的話將大大增加生產(chǎn)成本，且效率低，影響經(jīng)濟發(fā)展。在未來發(fā)展中還需不斷努力，真正實現(xiàn)產(chǎn)品無人化、智能化的生產(chǎn)打包控制。致 謝從大學到現(xiàn)在，從課題開始到論文的順利完成，我滿懷欣喜，回想求學之路，快樂而艱辛，在這本科生涯即將結束之際，一直都離不開父母、老師、同學、朋友給我熱情的幫助，在這里請接受我

54、誠摯的謝意!感謝我的指導老師*老師，在整個的畢業(yè)設計期間，都凝結了干老師的精心指導和細心檢查。這里我特地向干老師表示由衷的感謝！*老師，謝謝您的指導！感謝四川理工學院給我提供的各種學習平臺，感謝四川理工學院的圖書館提供的各種專業(yè)書籍以及各種電子資源。我要特別感謝我含辛茹苦的父母，感謝他們對我學業(yè)的理解與支持。最后，我還要對在這次設計中，幫助和支持我的同學，表示感謝！再一次向所有支持和幫助過我的老師、同學和親友表示衷心的感謝！恩情似海，永生難忘！衷心祝愿各位老師身體健康，工作順利，生活幸福美滿！祝朋友們心想事成，美夢成真！參考文獻1廖常初. plc編程及應用第3版m. 北京：機械工業(yè)出版社，2008.2廖常初. s7-200plc編程及應用m. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.3廖常初. s7-200plc基礎教程m.