内容发布更新时间 : 2024/12/22 18:39:37星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
钟山职业技术学院学生毕业设计
第二章 装配流水线系统的设计
2.1 PLC机型的选择
机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比。具体应考虑的因素如下所述。 （1）结构合理
对于工艺过程比较固定、环境条件较好、维修量较小的场合，选用整体式结构的PLC;否则，选用模块式结构的PLC。 （2）功能强、弱适当
对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用低档的PLC。如西门子公司的S7-200系列机或欧姆龙公司的COM 10
对于以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目，可选用含有A/D转换的模拟量输入模块和含有D/A转换的模拟量输出模块，以及具有加减乘除运算和数据传输功能的低档PLC。如西门子公司的S7-300或S7-400。
对于控制比较复杂、控制功能要求较高的工程项目，如要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可根据控制规模及复杂的程度，选用中档机或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统和整个工厂的自动化等。 （3）机型统一
PLC的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构体积小、价格便宜，但由于整体式结构的PLC功能有限，一般大型的控制系统都使用模块结构，这样功能易扩展，比整体式灵活。一个 大 型 企业选用PLC时，尽量要做到机型统一。同一机型的PLC，其模块可互为备用，以便备件的采购和管理；另外，功能及编程方法统一，有利于技术人员的培训;其外部设备通用也有利于资源共享。若配备了上位计算机，可把各独立系统的多台PLC联成一个多级分布式控制系统，相互通信，集中协调管理。 （4）PLC的环境适应性
由于PLC是直接用于工业控制的工业控制器，生产厂家都把它设计成能在恶劣的环境条件下，可靠地工作。尽管如此每种PLC都有自己的环境技术条件，我们在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要进行充分的考虑。
针对本课题的特点和性能要求，采用了德国西门子公司S7-200系列中的S7-226作为系统控制器(如表2-1)。该型号的PLC有良好性价比，具有16个输出24个输入口，满足该系统要求，同时提供了良好的开发平台以及大量的相关参考资料，在小型PLC控制系统中得到了广泛的应用。本设计采用西门子S7—200 CPU226的可编程控制器。
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表2-1 S7-226的可带扩展模块数 型 号 S7-200CPU221 S7-200CPU222 S7-200CPU224 S7-200CPU226 S7-200CPU226XM 输入点 6 8 14 24 24 输出点 4 6 10 16 16 可带扩展模块数 — 2个扩展模块 7个扩展模块3 7个扩展模块 7个扩展模块 2.2 S7-200可编程控制器
SIMATIC是德国西门子公司发明的一个对自己的自动化产品的一个称呼。该公司生产的可编程序控制器在我国的应用相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。它的的PLC产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。
西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。
该公司投放市场的小型可编程控制器（S7-200可编程控制器），选用的是整体式结构，可以进行单机运行、输入输出扩展，接特殊功能扩展模块。S7-200的产品定位在S7系列PLC家族的低端产品，但是，它比智能继电器LOGO的定位要高。外形结构小巧，可靠性高，运行速度快，继承和发展了它在大、中型PLC领域的技术优势，有着丰富的指令集，具有强大的多集成功能和实时特性，配有功能丰富的扩展模块，性能价格比较高，非常适合机械制造业的情况和需求。通常S7-200用于200点开关量以内，35点模拟量以内。本次设计采用的就是SIMATIC S7-200可编程控制器，如图2-1所示。
图2-1 S7-200扩展模块面板图
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2.3 S7-200的系统基本组成
SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分组成，如图2-2所示： （1）硬件
基本单元（Basic Unit）：又称作CPU模块、主机或本机。它包括CPU、存储器、基本输入输出点和电源等，是PLC的主要部分。它实际就是一个完整的控制系统，可以单独实现一定的控制任务。
扩展单元（Extension Unit）：是用以扩充数字量输入输出的设备，所能连接的扩展单元的数量和实际所能使用的I/O点数是由多种因数共同决定的。
特殊功能模块（Special Function Module）：是可与主机相连的为完成某种特殊的控制任务而制的装置。
相关设备是为充分和方便地利用SIMATIC S7-200系统硬件和软件资源而开发和使用的一些设备，主要有编程设备、人机操作界面和网络设备等。
（2）工业软件
工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序、文档及其规则的总和，它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。
图2-2 SIMATIC S7-200系统图
2.4 S7-200的系统的工作方式及特点 2.4.1 S7-200的系统的工作方式
一种是STOP方式(在此工作方式下，不能运行用户程序，可以向CPU装载用户程序或进行CPU设置)，另一种是RUN方式（在此工作方式下CPU执行用户程序），还有一种是TERM（在此工作方式下，允许使用工业编程软件STEP7-Micro/WIN32来控制CPU的工作方式）。
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2.4.2 S7-200的系统的特点
S7-200的CPU能为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉功能，它可以使主机能够捕捉小于一个扫描周期的短脉冲，并将其保持到主机读到这个信号，但前提是只有通过滤波器后，脉冲捕捉才有效。 2.5 装配流水线控制要求
传送带共有A、B、C、D、E、F、G7个个工位，工件从1号位装入，分别在A（操作1）、B（操作2）、C（操作3）三个工位完成三种装配工作，最后送入仓库H，其他工位用于传送工件，如图2-3所示。
图2-3装配流水线系统流程图
2.6输入/输出地址分配
其中I0.0 为系统启动按钮，I0.1为移位按钮，I0.2为复位按钮，Q0.1、Q0.2、Q0.3位ABC三个操作的输出，Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6为模拟传送带的输出，Q0.7位模拟的仓库输出。
表2-2 输入/输出继电器地址分配表 面板 PLC 面板 PLC 启动 I0.0 D Q0.3 复位 I0.2 E Q0.4 移位 I0.1 F Q0.5 11
A Q0.0 G Q0.6 B Q0.1 H Q0.7 C Q0.2 钟山职业技术学院学生毕业设计
2.7控制程序的语句表
LD I0.1 启动 AN M0.1
TON T37,+10 延时1S LD T37
= M0.0 生产脉冲 LD I0.1 移位 O M0.5 LD M0.2 = M10.6 LD M0.3 = M12.4 LD M0.4 = M13.2
LD M0.0 移位输入 SHRB M10.0,M10.1,+5 SHRB M10.6,M10.7,+5 SHRB M12.4,M12.5,+5 SHRB M13.2,M13.3,+5 LD M10.5 O M11.3 O M13.1 O M13.7 EU
= M1.0 LD M1.1 AN T58 O M10.0 = M1.1
TON T47,+50 延时5S LD M1.1 AN T47 O M1.2 = M20.0 LD M20.4
TON T48，+80 延时8S AN T48 = M1.2 LD M1.0
SHRB M20.0，M20.1，+4 LD M20.0
TON T39，+30 延时3S LD T39
TON T40，+15 延时1.5S
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