基于PLC的装配流水线控制系统设计

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1、基于PLC的装配流水线的控制系统设计摘 要随着微电子技术和计算机技术的不断发展，PLC在处理速度、控制功能、通信能力及控制领域成为工业自动化领域中最重要、应用最广泛的控制设备之一，并已成为现代工业生产自动化的重要支柱。对装配流水线的控制进行了分析设计，该系统主要引入了PLC编程控制器的控制方式，实现了对装配流水线的工作状态的在线监测和系统自动控制。设计的控制系统具有较高的实用性，能够进行启动、移位、复位工作，较好地达到预期目标。本次设计是装配流水线控制的模拟，主要是模拟流水线上产品所经加工过程的控制和生动的表示。模拟主要流水线有四个操作过程（包括入库），传输带用四段指示灯表示，以指示灯的明暗来

2、显示产品在运输这一状态。分析控制对象我们选择用移位寄存器控制来实现控制目的，每隔5秒寄存器移位一次，从而控制相应操作的执行。关键词：装配流水线，PLC,控制系统DESIGN OF CONTROL SYSTEM OF ASSEMBLY LINE BASED ON PLCABSTRACTWith the development of the microelectronics technology and computer technology, PLC in processing speed, control function, communication ability and control

3、fields have new breakthrough. Become one of the most important control equipment in the field of industrial automation, the most widely used, and has become an important pillar of the modern industrial production automation.Control of the assembly line are analyzed and designed, the system is mainly

4、 introduced PLC control programming controller, realized the on-line monitoring system of assembly line and the working state of automatic control. Practical design of the control system has high, can start, shift work, reset, can reach the expected goal. The design is simulated assembly line contro

5、le, simulation is the main line of products through the control of process and the vivid representation. Simulation of main line is four operations (including storage), transmission belt with four indicates, to display the products in the transportation of this state to light shade. Analysis of the

6、control object we choose to use the shift register control to achieve the control objective, every 5 seconds of shift register once, so as to control the corresponding operations.KEY WORDS: assembling line, plc, the control system目录前言1第1章 绪论21.1 课题研究的背景21.2 课题研究的现状21.2.1 可编程控制器简介21.2.2 装配流水线简介41.3 课

7、题研究的目的和意义51.4 方案设计与介绍6第2章 可编程控制器82.1 PLC的基本结构和各部分的作用82.2 PLC的工作原理92.2.1 输入刷新阶段92.2.2 程序执行阶段92.2.3 输出刷新阶段9第3章 硬件设计113.1 整体要求113.2 PLC机型选择113.2.1 S7-200 PLC特性123.2.2 S7-200主要功能模块介绍123.3 I/O接线图及地址分配133.4 主电路的设计15第4章 软件设计164.1 软件的组成及作用164.1.1 软件的分类164.1.2 应用软件的编辑语言164.2 工作流程图164.3 梯形图19结论26谢 辞27参考文献28附录

8、29前言本设计的目的是通过对装配流水线的PLC控制设计，进一步熟悉PLC的概念、特点和控制原理。在设计过程中，我以饮料装瓶流水线的生产为对象，使我的设计更有针对性。装配流水线是将人和机器有效的结合起来，更加充分的发挥了机器设备的灵活性和稳定性，同时节约了人力资源，提高了效率。装配流水线包括了输送系统、随行夹具、在线专机、检测设备等。他们的有机组合广泛的满足了产品的装配要求。在现代装配流水线的传输方式中主要有两种，分别是同步传输（强制式）和非同步传输（柔韧式），在生产过程中根据配置选择，实现手工装配或半自动装配。装配流水线是现在企业批量生产和扩大发展中不可或缺的。本次设计我主要是实现装配流水线的

9、半自动装配。当然随着装配流水线的发展，日渐成熟和新的技术的应用，但在生产上也会出现问题，如：生产不平衡、效率低、生产事故的出现、现场管理混乱等。本次设计是在电脑上控制整个装配流水线的流程，以现今较为流行的PLC（可编程控制器）为基础来实现装配流水线的模拟控制功能。PLC在装配流水线中的应用，使其更具可靠性、安全性和灵活性。PLC是现代通用的工业控制计算机。其接口容易，同时PLC的编程语言简单易懂很容易被不管是否有电路基础的用户所上手和掌握。在各个领域都得到广泛的应用，特别是工业自动化领域。本次设计我选用的PLC是三菱公司的FX2N系列。研究这个课题的意义在于通过设计和调试，让我更好的熟悉PLC

10、并加强我的实际动手能力。 第1章 绪论1.1 课题研究的背景在社会快速发展、竞争激烈的今天，提高生产效率，降低生产工艺成本，最大限度的满足生产要求将直接决定各企业工厂能否紧跟社会脚步，赢得时间，占领市场甚至将决定企业的生死存亡。为此，企业生产自动化无疑扮演着重要的角色，装配流水线自动化作为工业自动化的一部分，能提高生产效率，降低工艺流程成本，最大限度的适应产品变化，提高产品质量，它是现代化生产控制系统中的重要组成部分。1.2 课题研究的现状1.2.1 可编程控制器简介工业控制计算机(简称工控机)是以计算机技术为基础的新型工业控制装置，目前已成为工业控制的标准设备，被广泛地应用于各行各业，工控机

11、是实现生产自动化的最佳配套产品，而工业可编程序控制器(PLC)则在工控领域中占有主要的地位。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容写入控制器的用户程序内，控制器和被控对象连接也很方便。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可

12、在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。PLC的定义有许多种，国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体

13、，易于扩充其功能的原则设计。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产

14、实践。从结构上，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.流水线生产是产品按照设计好的工艺过程依次顺序地通过每个工作站,并按照一定的作业速度完成每道工序的作业任务。生产过程是一个连续的不断重复的过程,具有高度的连续性。由于PLC控制具有可

15、靠性，易操作性，灵活性等优点，因而在很多领域内能取代原来液压领域才能实现的功能，如精确控制功能。PLC的产品系列的丰富和发展，使PLC从最小的只有十个I/O点的微型PLC，到8000点的大型PLC，本设计中的充分利用了PLC编程控制功能实现部件的传递。1.2.2 装配流水线简介装配流水线是人和机器的有效组合，最充分体现设备的灵活性，它将输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备有机的组合，以满足多品种产品的装配要求。1.装配流水线的传输方式装配流水线的传输方式有同步传输的/（强制式）也可以是非同步传输/（柔性式），根据配置的选择，实现手工装配或半自动装配。流水线在企业的批量生产中不可或缺。2.装配

16、流水线的用途从产品的开发设计,生产制造到销售整个过程都应做到规范化、科学化、制度化；引进流水线,通过改变生产流程,推进快速流水作业,不仅提高了生产效率,也降低了经营成本，提高企业管理效率。流水线生产是目前生产线采取的主要方式之一,在流水线生产作业过程中,产品按照设计好的工艺过程依次顺序地通过每个工作站,并按照一定的作业速度完成每道工序的作业任务。生产过程是一个连续的不断重复的过程,具有高度的连续性。流水线技术是一种将每条指令分解为多步，并让各步操作重叠，从而实现几条指令并行处理的技术。程序中的指令仍是按每一条顺序执行，但可以预先取若干条指令，并在当前指令尚未执行完时，提前启动后续指令的另一些操

17、作步骤。这样显然可以加速一段程序的运行过程。从产品的开发设计,生产制造到销售整个过程都应做到规范化、科学化、制度化；引进流水线,通过改变生产流程,推进快速流水作业,不仅提高了生产效率,也降低了经营成本，提高企业管理效率。流水线一条龙作业,具有规模的生产能力，流水线上的工人也会被立即分配到由具有高技能和强大工作动力的同事所组成的自我管理工作小组之中,在这些自我管理小组中,他们必须快速地学会变成一位具有高生产率的小组成员、正是这样可敬可爱的员工,使生产流水线的产能发挥到了极致、也给企业带来了美好的发展蓝图。此外，装配流水线还广泛适用于肉类加工业、冷冻食品业、水产加工业、饮料及食品、乳品加工业、制药

18、、包装、电子、电器、汽配、加工制造业、农 副产品加工业等等多种行业。3.几种装配流水线及其特点板链式装配流水线的特点：承载的产品比较重，和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡；生产的节拍不是很快；以链板面作为承载，可以实现产品的平稳输送。滚筒式流水线的特点：承载的产品类型广泛，所受限制少；与电阻器配合使用，可以实现产品的连续、节拍运行以及其它的功能；采用顶升平移装置，可以实现产品的离线返修或检测而不影响整个流水线的运行。皮带流水线可以通过调节线体输送速度来满足不同生产工艺的要求。输送皮带的材质有防静电、耐磨、耐高温、耐油、耐酸碱以及食品级的皮带等多种，可根据使用场合的不同进行灵活选择。皮带流水线

19、运用输送带的连续或间歇运动来输送各种轻重不同的物品，既可输送各种散料，也可输送各种纸箱、包装袋等单件重量不大的件货，用途广泛。根据生产作业可选用：普通连续运行、节拍运行、变速运行等控制方式；线体因地制宜选用：直线、弯道、斜坡等形式。特点：承载的产品比较轻，形状限制少；和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡转向；以皮带作为载体和输送，可以实现产品的平稳输送，噪音小；可以实现轻型物料或产品较长距离的输送。1.3 课题研究的目的和意义装配流水线是工业生产中主要的机器设备，物料和工人的连续流动完成了产品在大规模生产下的全部过程。设计流水线的必要步骤是分析制造每一件产品的组成部分，以及最终产品成产过程。所

20、有运动的物料都被简化，没有横流，回溯，或重复的程序。工作任务，号码机，生产速度和编程，以使所有业务线沿线都可以运行流畅。比如制造汽车的流水线，部分匹配到组件上的相交贯线的主线，提供外部和内部零件，发动机和其他组件。作为行动单位，每个工人沿线的执行特定的任务，每一个部分和工具交付其使用的点与线同步。一些不同的组件上线同时进行，而由一个复杂的调度和控制系统来确认生产的机器类型和颜色，内饰，发动机和可选的设备组合在一起，来达到理想的组合。自动流水线包括完全的机器运行的机器，很少或根本没有人监督。这种自动化的连续流程比较适合石油及化学品制造，而且在许多现代汽车发动机厂，生产线是完全机械化，包括几乎完全

21、是自动的，自我调节的设备。但是，许多产品仍然以手工装配为主，因为许多组成部分是机器不容易处理的。自动装配机的经济只有在规模化生产水平高的领域才有用武之地。目前在工业控制中占有重要比例的生产流水线控制，例如电视机、计算机的自动装配流水线；制鞋、印染等轻工和化工行业的生产流水线已部分使用可编程控制器(PLC)控制其优点：响应时间快、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺参数改变、易与计算机接口等同时使用PLC的编程逻辑能提供随要求而改变的“接线网络”，使得生产线的自动过程可根据产品需要灵活改变这些都是传统继电器控制所不可比拟的。但在现行的某些工业生产流水线的PLC控制系统中，仍存在一些不足之处也即

22、可编程控制器功能没有充分开发利用，有些流水线只利用它控制部分参数或用于流水线生产过程工步顺序控制，而温度(或压力)控制则借助于选用现成的仪器仪表组成生产过程中的时间、温度等现场参数未能实时显示，因而不利于监视生产过程的运行状况。1.4 方案设计与介绍整个设计过程是按理想工艺流程设计的，为设备安装，运行，维护和检修服务，设计的编写是按照国家关于电气自动化工程中的电气设备常用基本图形符号（GB4728）和其他相关标准和规范编写的。设计原则主要包括:工作条件；工程对电气控制线路提供的具体资料。系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下，尽可能做到经济、合理、合用、减小设备成本。在方案选择，元器件选型时

23、尽可能选择新技术，新产品。控制由人工控制到自动控制，有模拟控制到微机控制，使功能的实现由一到多而更加趋于完善。对于本课题来说，装配流水线系统是一个较大规模的工业控制系统的改造升级新的控制装置需要根据企业装备和工艺现况来构成并尽可能用到旧系统中的元件。对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类似，以便于操作人员迅速掌握。从企业控制要求中可以看出在新的控制系统中既需要处理模拟量也要处理大量的开关量，系统的可靠性要高，人机交互界面友好，应具备数据的存储和分析汇总能力。要实现整个液体混合控制系统的设计，需要从怎样实现各电磁阀的开关以及电动机的启动控制这个角度去考虑，现在就这问题的如何实现

24、以及选择怎样的方法来确定系统方案。就本课题目前的现状有以下主要有两种控制方式满足系统的要求：可编程控制器控制，继电器控制系统。可编程控制器控制可编程控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自己设计制造硬件装置，只需确定可编程控制的硬件配置和设计外部接线图同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器电气系统中的触电和接线，通过修改程序适应工艺条件的变化。可编程控制器（PLC）从上个世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它只是针对开关量进行控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。随着30多年的微电子技术的不断发展PLC也通过不断升级换代大大增强其功能，现在的PL

25、C已经发展成不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种的性能，是名副其实的多功能控制器。由PLC为主的控制系统具有可靠性高，控制功能前大，性价比高等优点，是目前工业自动化首选的控制装置。继电器系统控制功能是用硬件继电器实现的，本课题主要应用中间继电器(intermediate relay)来参与控制程序，它用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量。 它用于在控制电路中传递中间信号。中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，与接触器的主要区别在于：接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。所以，它只能用于控制电路中

26、。 它一般是没有主触点的，因为过载能力比较小。所以它用的全部都是辅助触头，数量比较多。第2章 可编程控制器2.1 PLC的基本结构和各部分的作用图2-1 PLC的基本结构图1.存储器可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。存放系统软件（包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序）的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序（用户程序存和数据）的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。2.中央处理单元(CPU)中央处理单元 (CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系统程序赋予的功能：a. 接收并存储从用户程序和数据；b

27、.检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 3.输入接口电路输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，在我们实际涉及到的信号当中，开关量最普遍。4.输出接口电路可编程序控制器的输出有：继电器输出(M)、晶体管输出(T)、晶闸管输出(SSR)三种输出形式。5.电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。如FX1S额定电压AC100V240V，而电压允许范围在AC

28、85V264V之间。允许瞬时停电在10ms以下，能继续工作。一般小型PLC的电源输出分为两部分：一部分供PLC内部电路工作；一部分向外提供给现场传感器等的工作电源。 2.2 PLC的工作原理PLC则是采用循环扫描的工作方式，一个扫描周期主要可分为3个阶段。2.2.1 输入刷新阶段在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成输入端刷新工作后，将关闭输入端口，转入程序执行阶段。在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，而这些变化必须等到下一工作周期的输入刷新阶段才能被读入。2.2.2 程序执行阶段在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从

29、第一条开始逐步执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输入刷新阶段。2.2.3 输出刷新阶段当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路（输出映像寄存器），并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。由此可见，输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期，由此循环往复，因此称为循环扫描工作方式。显然扫描周期的长短主要取决于程序的长短。扫描周期越长，响应速度越慢。由于每个扫描周期只进行一次I/O刷新，即每一个扫描周期PLC只对输入、输出状态寄存器更新一次，所以系

30、统存在输入输出滞后现象，这在一定程度上降低了系统的响应速度。但是由于其对I/O的变化每个周期只输出刷新一次，并且只对有变化的进行刷新，这对一般的开关量控制系统来说是完全允许的，不但不会造成影响，还会提高抗干扰能力。这是因为输入采样阶段仅在输入刷新阶段进行，PLC在一个工作周期的大部分时间是与外设隔离的，而工业现场的干扰常常是脉冲、短时间的，误动作将大大减小。但是在快速响应系统中就会造成响应滞后现象，这个一般PLC都会采取高速模块。第3章 硬件设计3.1 整体要求传送带共有20个工位。工件从1号位装入，依次经过2号位、3号位20号工位。在这个过程中，工件分别在A（操作1）、B（操作2）、C （操

31、作3）三个工位完成三种装配操作，经最后一个工位送入仓库。按下启动开关SD，程序按照DAEBFCGH顺序自动循环执行；在任意状态下选择复位按钮程序都返回到初始状态；选择移位按钮，每按动一次，完成一次操作；选择单周期按钮，顺序执行完一周后自动停止。图3-1 控制面板图3.2 PLC机型选择西门子S7-200是西门子公司小型可编程序控制器，可以单机运行，由于它具有多种功能模块和人机界面可供选择，所以系统的集成非常方便，并且可以很容易地组成PLC网络。同时它具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得在完成控制系统的设计时更加方便简单，几乎可以完成任何功能的任务，同时具有可靠性高，运行速度快的特点，继承

32、和发挥了它在大型PLC领域的技术优势，有丰富的指令集，具有强大的多种集成功能和实时特性，其性价比高，所以在大规模不大的领域是较为理想的控制设备。3.2.1 S7-200 PLC特性S7-200系列PLC功能强、速度快、扩展灵活，具有模块化、紧凑的结构。使用范围可从替代继电器的简单控制到复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测、自动化控制有关的工业及民用领域，包括电力设施、民用设施、机械、机床等领域。S7-200系列具有极高的可靠性、极丰富的指令集、易于掌握、操作方便快捷、内置丰富的集成功能、实时特性，强劲得通讯能力、丰富的扩展模块。S7-200系列的强大功能使其无论是在独立运行中

33、，或相连成网络都能实现复杂控制功能。所以它具有极高的性价比。S7-200系列可以根据对象的不同，可以选用不同的型号和不同数量的模块。并可以将这些模块安装在同一机架上。3.2.2 S7-200主要功能模块介绍1.CPU模块S7-200的CPU模块包括一个中央处理单元、电源以及数字I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序，输入从现场设备中采集信号，输出部分则输出控制信号，驱动外部负载，从CPU模块的功能来看，CPU模块为CPU22*.其中CPU226有24点输入/16点输出，I/O共计40点，可用于点数较多，要求较高的中、小型系统。2.IO扩展模块当CPU的I/O点数不够

34、或需要进行特殊功能的控制时，就要进行I/O扩展，I/O扩展包括I/O的扩展和功能模块的扩展。典型的数字量I/O扩展模块有：输入扩展模块EM221有两种：8点DC输入/AC输入；输出扩展模块EM222有三中：8点DC晶体管输出/AC输出/继电器输出；输入/输出混合扩展模块EM223有六种：分别为4点（8点、16点）DC输入/4点（8点、16点）DC输出、4点（8点、16点）DC输入/4点(8点、16点)DC输出、4点（8点、16点）DC输入/4点（8点、16点）继电器输出。3.功能扩展模块当需要完成某些特殊功能的控制任务时，CPU主机可以扩展特殊功能模块。典型的模拟量I/O扩展模块有：模拟量输入

35、扩展模块EM231有三种：4路模拟量输入，2路热电阻输入和4路热电偶输入。模拟量输入扩展模块EM232具有2路模拟量输出。模拟量输入/输出扩展模块EM235有4路模拟量输入/1路模拟量输出。3.3 I/O接线图及地址分配图3-2 I/O接线图表3-1 I/O地址分配表符号地址说明功能输入信号1I0.0按钮启动2I0.1按钮移位3I0.2按钮复位4I0.3按钮单周期5I1.0限位开关A操作处限位6I1.1限位开关B操作处限位7I1.2限位开关C操作处限位8I1.3限位开关H操作处限位输出信号1Q0.0A灯为1时A灯亮，A操作（5s）2Q0.1B灯为1时B灯亮，B操作（5s）3Q0.2C灯为1时C

36、灯亮，C操作（5s）4Q0.3D灯为1时D灯亮5Q0.4E灯为1时E灯亮6Q0.5F灯为1时F灯亮7Q0.6G灯为1时G灯亮8Q0.7H灯为1时H灯亮，H操作（5s）9Q0.8电动机正转10Q0.9电动机反转3.4 主电路的设计三相异步电动机是目前生产设备的主要驱动部件，应用广泛。如图3-3所示，在主电路中，采用两个接触器KM1、KM2，分别控制正传和反转。当三相异步电动机启动时，合上电源开关QS，接触器KM1线圈接通时，其主触头闭合，三相电源L1、L2、L3的相序接入电动机，电机正转；当接触器KM2线圈接通时，三相电源按L3、L2、L1的相序接入电动机，电机反转。图3-3 主电路图 第4章

37、软件设计4.1 软件的组成及作用4.1.1 软件的分类PLC的软件包含系统软件及应用软件两大部分。1.系统软件系统软件包括系统的管理程序、用户指令的解释程序，另外还有一些供系统调用的专用标准程序块等。系统管理程序用以完成机内运行相关时间分配、存储空间分配管理及系统自检等工作。用户指令的解释程序用以完成用户指令变换为机器码的工作。系统软件在用户使用可编程序控制器之前就已装入机内，并永久保存，在各种控制工作中并不需要做什么调整。2.应用软件应用软件也叫用户软件。是用户采用PLC厂家提供的编程语言来编制的程序以达到某种控制目的、完成控制要求。4.1.2 应用软件的编辑语言应用程序的编制需使用可编程序

38、控制器生产厂提供的编程语言。至今为止还没有一种能适合于各种可编程序控制器的通用编程语言。国际标准化的IEC1131-3编程语言详细地说明了句法、语法和下述5种编程语言的表达方式：流程图、梯形图、功能块图、语句表、结构文本。S7-200系列PLC的编程语言非常丰富，有梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图等，用户可以选择一种编程语言，如果需要，也可混合使用几种语言编程。这些编程语言都是面向用户的，它使控制程序的开发、输入、调试和修改工作大大简化。本次设计用到的编程语言表达方式有：流程图、梯形图、语句表。4.2 工作流程图流程图这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。顺序功能编

39、程法可将一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态，对这些小状态的功能分别处理后，再把这些小状态依一定的顺序控制要求连接组合成整体的控制程序。可以用流程图来描述系统的功能，使用它可以对具有并发、选择等复杂结构的系统进行编程，根据它可以很容易地画出梯形图程序。顺序功能图体现了一种编程思想，在程序的编制中有很重要的意义。我们根据设计要求绘制了整个系统的工作流程图，以便可以更清楚的认识该装配流水线的全过程，整个系统的工作流程图，如图4-1所示。图4-1 程序流程图4.3 梯形图图4-2 梯形图指令1启动按钮按下，I0.0得电；单周期按钮按下，I0.3得电；中间继电器M10.1得电时；T40得电延时并M

40、1.0为0时继电器M0.0为1。图4-3 梯形图指2继电器M0.0为1并限位开关I1.0为0，M1.2为0时Q0.3得电并自锁。此时D灯亮，工件向右传送。图4-4 梯形图指令3限位开关I1.0得电时即工件传至A限位，继电器M0.1得电，同时定时器T37得电延时。图4-5 梯形图指令4中间继电器M0.1得电，定时器T37延时断开，中间继电器M1.2为0时，Q0.0得电并自锁，A灯亮，A操作开始。图4-6 梯形图指令5T37得电且M1.1为0时；M10.2得电时M0.2得电。图4-7 梯形图指令6继电器M0.2为1并限位开关I1.1为0，M1.2为0时Q0.4得电并自锁。此时E灯亮，工件向右传送。

41、图4-8 梯形图指令7限位开关I1.1得电时即工件传至A限位，继电器M0.3得电，同时定时器T38得电延时。图4-9 梯形图指令8中间继电器M0.3得电，定时器T38延时断开，中间继电器M1.2为0时，Q0.1得电并自锁, B灯亮，B操作开始。图4-10 梯形图指令9T38得电且M1.1为0时；M10.3得电时M0.4得电。图4-11 梯形图指令10继电器M0.4为1并限位开关I1.2为0，M1.2为0时Q0.5得电并自锁。此时E灯亮，工件向右传送。图4-12 梯形图指令11限位开关I1.2得电时即工件传至B限位，继电器M0.5得电，同时定时器T39得电延时。图4-13 梯形图指令12中间继电

42、器M0.5得电，定时器T39延时断开，中间继电器M1.2为0时，Q0.2得电并自锁, C灯亮，C操作开始。图4-14 梯形图指令13T39得电且M1.1为0时；M10.4得电时M0.6得电。图4-15 梯形图指令14继电器M0.6为1并限位开关I1.3为0，M1.2为0时Q0.6得电并自锁。此时F灯亮，工件向右传送。图4-16 梯形图指令15限位开关I1.3得电时即工件传至C限位，继电器M0.7得电，同时定时器T40得电延时。图4-17 梯形图指令16中间继电器M0.7得电，定时器T40延时断开，中间继电器M1.2为0时，Q0.7得电并自锁, H灯亮，H操作开始。图4-18 梯形图指令17按下

43、单周期按钮，在启动按钮没有按下时M1.0得电并自锁。图4-19 梯形图指令18按下移位按钮，M10.1为1，当在按下时M10.2为1，直到M10.4为1，按此循环。图4-20 梯形图指令19M10.1或M10.2或M10.3或M10.4得电时M1.1得电并自锁。图4-21 梯形图指令20按下复位按钮，所有程序回到初始状态，显示灯灭，工件停止传送、操作。 结论本课题是装配流水线PLC控制系统设计，通过对流水线动作的连续性以及被控制设备之间的相互关联性，针对不同的工作状态，进行相应的动作输出，从而实现从工件从一号位传送到仓库完成输出的这样一个周期控制工作。程序设计以流水线控制系统为中心的，从控制系

44、统的硬件、软件选用到系统的设计过程（包括设计方案，设计流程，设计要求，梯形图设计等），旨在对其中的设计和制造过程做简单的介绍和说明，由于本次设计是模拟设计，故对硬件系统的选型没有做详细的描述，主要是对PLC控制的编程做了重要说明，程序主要通过定时器、限位开关和中间继电器来控制程序运行，最终完成了设计。本设计还把工作流程分成了四种操作方式，即实现连续、单周期、移动、复位四种情况，丰富了工艺流程，提高了生产效率。谢 辞在这大学的最后一页里，我要感谢的人很多，首先要感谢我的指导老师王淑珍老师，在整个毕业设计过程中，王老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。雷老师

45、一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，深深地感动了我，当我遇到难题无从下手时，王老师给予我中肯的意见，我从心底感谢她。还要感谢的是我们各科任课老师，没有你们的谆谆教诲，就没有我们学有所长的今天。然后，还要感谢寝室的同学们在我完成论文的过程中给予我的帮助和鼓励，也是他们陪我度过这三年的生活。最后要感谢的就是我的父母，感谢你们对我的支持。现在即将挥别我的学校、老师、同学，还有我三年的大学生活，虽然依依不舍，但是对未来的路，我充满了信心。最后，感谢在大学期间认识我和我认识的所有人，有你们伴随，才有我大学生活的丰富多彩，绚丽多姿！最后再向大家说声谢谢！谨向各位审阅本文的专家、老师致意！参考文

46、献1 林小峰.可编程控制器原理及应用.北京：高等教育出版社，19942 李道林主编.电气控制与PLC原理及应用.北京：电子出版社，20063 张万忠.可编程控制器应用技术.北京：化学工业出版社，2001.124 于庆广.可编程控制器原理及系统设计.北京：清华大学出版20045 李长久.PLC 原理及应用.北京：机械工业出版社，2006.86 张运波，刘淑荣.工厂电气控制技术2版.北京：高等教育出版社,20047 廖常初主编.PLC编程及饮用.北京：机械工业出版社，20058 台方.可编程控制器应用教程.北京：中国水利水电出版社，20019 赵明，许廖.工厂电气控制设备.2版.北京：高等教育出版

47、社，200410 郭宗仁.可编程控制器应用系统设计及通信网络技术.北京：人民邮电出版社，200211 周美兰等.PLC电气控制与组态设计.北京：科学出版社，200012 胡寿松.自动控制原理第4版.北京：科学出版社，200013 谢希仁.计算机网络第3版.大连理工大学出版社，200014 邱公伟.可编程控制器网络通信及应用.北京：清华大学出版社，200015 王也仿.可编程控制器应用技术.北京：机械工业出版社，200316 高传善，毛迪林，曹袖.数据通信与计算机网络第2版.北京：高等教育出版社，2004.1217 西门子公司.S7-200可编程控制器系统手册，200218 西门子公司.S7-2

48、00可编程控制器产品目录，2005附录 语句表按下启动和单周期按钮；M10.1为1；T40定时结束且M1.0为0时；中间继电器M0.0为Network1LD I0.0O I0.3O M10.1LD T40AN M1.0OLD= M0.0Network 2 / M0.0为1，I1.0为0时Q0.3为1，并得电自锁，D灯亮，工件传送LD M0.0O Q0.3AN I1.0= Q0.3Network 3 / 工件传送至A限位，I1.0得电，M0.1得电，T37定时开始LD I1.0= M0.1TON T37, +50Network 4 / M0.1得电，T37延时5s断开，Q0.0得电，A操作开始L

49、D M0.1O Q0.0AN T37= Q0.0Network 5 / T37得电且M1.1为0时；M10.2为1时；M0.2为1LD T37AN M1.1O M10.2= M0.2Network 6 / M0.2为1，I1.1为0时Q0.4为1，并得电自锁，E灯亮，工件传送LD M0.2O Q0.4AN I1.1= Q0.4Network 7 / 工件传送至B限位，I1.1得电，M0.3得电，T38定时开始LD I1.1= M0.3TON T38, +50Network 8 / M0.3得电，T38延时5s断开，Q0.1得电，B操作开始LD M0.3O Q0.1AN T38= Q0.1Net

50、work 9 / T38得电且M1.1为0时；M10.3为1时；M0.4为1LD T38AN M1.1O M10.3= M0.4Network 10 / M0.4为1，I1.2为0时Q0.5为1，并得电自锁，F灯亮，工件传送LD M0.4O Q0.5AN I1.2= Q0.5Network 11 / 工件传送至C限位，I1.2得电，M0.5得电，T39定时开始LD I1.2= M0.5TON T39, +50Network 12 / M0.5得电，T39延时5s断开，Q0.2得电，C操作开始LD M0.5O Q0.2AN T39= Q0.2Network 13 / T39得电且M1.1为0时；

51、M10.4为1时；M0.6为1LD T39AN M1.1O M10.4= M0.6Network 14 / M0.6为1，I1.3为0时Q0.6为1，并得电自锁，G灯亮，工件传送LD M0.6O Q0.6AN I1.3= Q0.6Network 15 / 工件传送至H限位，I1.3得电，M0.7得电，T40定时开始LD I1.3= M0.7TON T40, +50Network 16 / M0.7得电，T40延时5s断开，Q0.7得电，H操作开始LD M0.7O Q0.7AN T40= Q0.7Network 17 / 按下单周期按钮，在启动按钮没有按下时，M1.0为1并得电自锁LD I0.3

52、O M1.0AN I0.0= M1.0Network 18 / 按下移位按钮，移位寄存器M10.1为1，再按下时M10.2为1，直到M10.4为1，按此循环LD I0.1SHRB M10.0, M10.1, +4Network 19 / M10.1或M10.2或M10.3或M10.4得电时，M1.1为1并得电自锁LD M10.1O M10.2O M10.3O M10.4O M1.1= M1.1Network 20 / 按下复位按钮，所有程序回到初始状态LD I0.2R M0.0, 10R M10.1, 4END （注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注！）