畢業(yè)設(shè)計（論文）物件加工線PLC控制系統(tǒng)

1、 存檔編號：西安理工大學畢業(yè)（課程）設(shè)計說明書設(shè)計題目：物件加工線plc控制系統(tǒng)系 別：電氣工程系專 業(yè)：電氣自動化班 級：電氣926姓 名： （共13頁）二零零九年六月 目 錄前言-2一、 概述-3二、 系統(tǒng)功能及特點-42.1系統(tǒng)功能-42.2系統(tǒng)特點-5三、 系統(tǒng)技術(shù)性能-6四、 系統(tǒng)工作原理-64.1系統(tǒng)工作描述-64.2系統(tǒng)工作過程描述示意圖-64.3程序執(zhí)行示意圖-6五、 軟件設(shè)計-75.1程序流程圖-75.2i/o清單-75.3程序梯形圖-75.4程序簡要描述-7六、 課題創(chuàng)新-8七、 結(jié)束語-8八、 參考文獻-8附圖-8附表-12系統(tǒng)模擬圖-13前 言可編程控制器是以微處理器為

2、核心，綜合計算機技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。經(jīng)過近40年的發(fā)展，plc在工業(yè)自動化領(lǐng)域成為最重要、應用最廣泛的控制裝置之一，居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱之首。其應用的深度和廣度已成為衡量一個國家工業(yè)自動化化程度高低的標志。plc的誕生：上世紀80年代，個人計算機發(fā)展起來也稱pc。為了方便、也為了反應可編程控制器的功能特點，美國a-b公司將可編程控制器定名為可編程序邏輯控制器，并將“plc”作為其產(chǎn)品的注冊商標?，F(xiàn)在，仍常常將plc簡稱pc。plc的發(fā)展史：早期的plc（60年代末-70年代中期）一般稱為可編程邏輯控制器。這時的plc多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要

3、的功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。它在硬件上以準計算機的形式出現(xiàn)，在i/o接口電路上作了改進以適應工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器，另外還采取了一些措施，以提高抗干擾能力。在軟件上，采用繼電器控制線路的方式-梯形圖、因此早期的plc的性能優(yōu)于繼電器控制裝置。其優(yōu)點包括簡單易懂、便于安裝、體積小、能耗低、有故障顯示、可重復使用。其中plc特有的編程語言梯形圖一直沿用至今。中期的plc（70年代中期-80年代中后期）在70年代，微處理器的出現(xiàn)使plc發(fā)生了巨大的變化。美國、日本、德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為plc的中

4、央處理單元（cpu）。這樣，使plc功能大大增強。在軟件方面，保持其原有的邏輯運算、計數(shù)、計時等功能以外，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊和自診斷等功能。在硬件方面，除了保持原有的模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程i/o模塊，各種特殊功能模塊，并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使plc范圍得以擴大。近期的plc（80年代中后期至今）進入80年代中后期，由于超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅下跌，使得各種類型的plc采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進一步提高plc的處理速度，各制造商紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片，這樣使得

5、plc軟硬件功能發(fā)生了巨大變化。一、 概述隨微電子技術(shù)的和自動控制的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日益縮短和其性能價格比的不斷提高，這種自動化生產(chǎn)線裝置幾乎覆蓋了整個工業(yè)領(lǐng)域?？梢姳敬卧O(shè)計的意義。本次主要是對物體分揀分配與生產(chǎn)線plc只能控制系統(tǒng)的設(shè)計，這種自動化生產(chǎn)線裝置廣泛應用于冶金、化工、石油、機械制造、汽車、裝卸等行業(yè)為工業(yè)生產(chǎn)提供了很大便利。物體分揀、分配與設(shè)計使各企業(yè)生產(chǎn)過程中廣泛使用的自動化生產(chǎn)線之一。目前廣泛應用工業(yè)自動化領(lǐng)域，它可以根據(jù)各種工件加工的要求，按預定要求控制系統(tǒng)動作，實現(xiàn)對不同產(chǎn)品的分類、統(tǒng)計、輸送，減輕了人工生產(chǎn)的勞動，實現(xiàn)了工業(yè)自動化的要求。本次課題軟件設(shè)計

6、采用便于程序調(diào)試與修改的模塊化設(shè)計法。主要本設(shè)計為5個模塊。分別是初始化模塊、啟動模塊、供貨模塊、分揀模塊、停止模塊。首先是加電初始化，對變量和數(shù)據(jù)單進行清零或置位；啟動按鈕x20按下后，進行下步操作，系統(tǒng)開始運行；供貨，同時使傳送帶轉(zhuǎn)，物件將送入下一個單元；分揀，當物體碰傳感器時，每檢測到一種物體時將其相應的步驟置位活動步，并使其指示燈亮，知道動作完成后再熄滅；加工鉆孔，若有正品，分檢器動作使其傳送到下一傳送帶，到物件再次碰到傳感器時傳送帶停止，同時推出機構(gòu)動作使其被推下傳送帶到下面的碟子上；停止：當生產(chǎn)線正常運行時，在任意時刻按下停止按鈕都會待此次操作周期（物件到達指定地點）動作完成后再停

7、機。目前，這種裝置在國內(nèi)外應用十分廣泛。他降低了工業(yè)成本 ，降低了公認的勞動強度，同時還具有可靠性高、抗干擾能力強的特點。為自動化奠定了基礎(chǔ)，無論是較簡單的系統(tǒng)還是較大規(guī)模的復雜系統(tǒng)都非常適用，滿足各種工業(yè)控制要求。二、系統(tǒng)功能及特點2.1 主要功能1.條件控制功能。用plc的與、或、非指令取代繼電器觸點的串、并聯(lián)及其它各種邏輯連接進行開關(guān)控制。2.定時/計數(shù)功能。用plc提供的定時器，計數(shù)器指令實現(xiàn)對某種操作的定時或計數(shù)控制，以取代時間繼電器和計數(shù)繼電器。3.數(shù)據(jù)處理功能。plc能進行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、算術(shù)運算、邏輯運算以及編碼和譯碼等操作。4.步進控制功能。用步進指令來實現(xiàn)多道加工工序

8、的控制中，只有前一道工序完成以后才能進行下一道工序操作的控制。5.運動控制功能。plc可以用于圓周運動或直線運動的控制，早期直接用開關(guān)量i/o模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般用專用的運動控制模塊，如可驅(qū)動步進電機或伺服電動機的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛應用于機械、機床、機器人和電梯等各種場合。6.擴展功能。通過連接輸入/輸出擴展單元（即i/o擴展單元）模塊來增加輸入/輸出點數(shù)，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高plc的控制能力。7.遠程i/o功能。通過遠程i/o連接單元將分散遠距離的各種輸入，輸出設(shè)備與plc主機相連接，進行遠程控制，接收輸入信號，傳出輸出信號。8.通信聯(lián)網(wǎng)功

9、能。通過plc之間的聯(lián)網(wǎng)，plc與上位計算機的連接等，實現(xiàn)遠程i/o控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復雜控制。9.監(jiān)控功能。plc能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的運行狀態(tài)和進程。對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進行報警和記錄，甚至自動終止運行；也可在線調(diào)試修改程序中的定時器，計數(shù)器等設(shè)定值或強制i/o狀態(tài)。2.2 主要特點1.可靠性高，抗干擾能力強。因為plc在硬件與軟件2個方面都采取了很多措施，確保它能可靠工。在硬件方面，由于plc的i/o電路與內(nèi)部cpu采用光電隔離，其信息靠光耦器件或電磁器傳遞，并且cpu還采取了抗電磁干擾的措施，再有plc使用的元器件多為無觸電的，高度集成的，用得數(shù)量并不太多為期可靠工作提

10、供物質(zhì)基礎(chǔ)；再軟件方面，有設(shè)備故障檢測與診斷程序，每次掃描都對系統(tǒng)狀態(tài)，用戶程序進行檢測，發(fā)現(xiàn)錯誤后立即做出相應的處理。2.編程簡單使用方便。plc最常用的是梯形圖語言，這種編程語言形象只管便于掌握，當生產(chǎn)流程改變時可以現(xiàn)場修改程序，使用方便，靈活。3.功能完善適應性強。plc各生產(chǎn)廠家都有各種系列產(chǎn)品供用戶選擇。用戶可根據(jù)控制對象與要求選擇合適的plc組成所需的控制系統(tǒng)，一般不需用戶制作任何附加裝置從而使設(shè)計簡化。4.體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝及維護方便。plc體積小，重量輕，便于安裝，同時還具有自診斷，故障報警功能，便于操作和維修人員檢查。三、系統(tǒng)技術(shù)性能1.輸入/輸出控制方式。指循環(huán)掃描及其

11、他的控制方式。如即使刷新，直接輸出等。2.編程語言。主要有梯形圖語言，指令語句表編程語言，功能圖編程語言。3.指令長度。一條指令所占字數(shù)或步數(shù)4.指令種類。具有基本指令，特殊指令的數(shù)量。5.掃描速度。一般以執(zhí)行1000步指令所需的時間來衡量。故單位為ms/千步；有時也以一步的時間計，如us/步。6.程序容量。plc對用戶程序的最大存儲容量。7.輸入/輸出點數(shù)。plc外部的輸入，輸出端子數(shù)。主機的i/o點數(shù)不夠是可接擴展i/o模塊。8.內(nèi)部繼電器種類及數(shù)量。plc內(nèi)部有多種軟繼電器，用于存放變量狀態(tài).9.特殊功能模塊?？赏瓿赡骋环N特殊的專門功能，他們數(shù)量的多少功能的強弱常常是衡量plc產(chǎn)品水平高

12、低的一個重要標志。四、系統(tǒng)工作原理4.1工作過程描述系統(tǒng)采用掃描工作方式，在這種工作方式下plc有兩種基本工作模式，即運行（yun）與停止（stop）模式。plc在工作進行之前首先進行初始化，對所有內(nèi)部繼電器復位。輸入、輸出暫時清零，以保證他們在進行循環(huán)掃描后完全正確無誤的工作，整個掃描過程包括內(nèi)部處理，通信服務(wù)，輸入掃描，程序執(zhí)行，輸出刷新五個階段。在內(nèi)部處理階段，plc檢查內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復位，以完成一些其他內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，plc與其它的帶微處理器的智能裝置通信，響應編輯器鍵入的命令，更新編輯器的顯示內(nèi)容。當plc處于停止模式時，只執(zhí)行以上操作，plc處于運行模式

13、時，還需完成以下三個階段操作。輸入處理階段，plc把所有外部輸入電路的接通、斷開狀態(tài)讀入輸出映像寄存器。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài)也不會隨之改變，輸入信號變化的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入處理階段被讀入。一旦有信號讀入，系統(tǒng)會將此時狀態(tài)暫存，此時輸入寄存器被刷新，完成程序采樣，plc從左到右，自上而下對用戶程序進行執(zhí)行，再處理一條程序時plc首先根據(jù)用戶程序需要從輸入映像寄存器中取所需內(nèi)容，然后進行邏輯運算，并將結(jié)果存入輸出映像寄存器，隨著程序的逐行掃描、運算，輸出映像寄存器的內(nèi)容不斷得到刷新。在輸出處理階段，cpu將輸出映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送

14、到輸出鎖存器，此內(nèi)容控制信息通過輸出去驅(qū)動外設(shè)，plc完成工作。4.2掃描工作過程示意圖（見附圖2）4.3程序執(zhí)行示意圖（見附圖3）五、軟件設(shè)計5.1 程序流程圖（見附圖1）5.2 i/o清單 （見附表4）5.3 f4系統(tǒng)梯形圖（見附圖5）5.4 f4系統(tǒng)模擬圖（見附圖6）5.5 程序簡要描述5.5.1 控制對象檢測到部件并按要求送到指定地點。5.5.2 控制規(guī)格六、課題創(chuàng)新本次設(shè)計主要采用模塊化設(shè)計，將生產(chǎn)線上的物體分揀、分配和統(tǒng)計分成幾大模塊。首先時初始化，對變量或數(shù)據(jù)清單進行清零或置位。然后是啟動模塊，看下啟動按鈕后置下一步，然后是分揀模塊，物體在傳送帶上經(jīng)分檢器分為大中小，分別傳送，。

15、最后時停止模塊。這種設(shè)計思路清晰、易于修改，每個模塊是互相獨立，但又互相關(guān)聯(lián)的，每個模塊都有自己的功能?，F(xiàn)在許多復雜系統(tǒng)都采用這種編程方法，這樣設(shè)計即減少了勞動量，又節(jié)省時間。七、結(jié)束語在創(chuàng)新培訓學校實習的六周即將結(jié)束。在這里我與我們組組員段亞洲、仝紅亮、張鋒鋒、喬鋒五人學到了許多新的編程方法，也學到了許多處事的道理。本次設(shè)計給我的大學生活畫上了一個完美的句號。無論結(jié)果怎樣，我在這一個半月學到了許多。總之是受益良多。這要感謝學校和創(chuàng)新科技培訓學校給我們提供良好的學習、實踐機會。感謝院長及我們的指導老師及輔導老師對我們孜孜不倦的教導。感謝和我一起學習的同學對我的幫助。至今為止我們已經(jīng)圓滿完成了畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，在這過程中我的plc知識得到了鞏固和提高，使我們的理論知識得到了充分的實踐，這一起我們將受益無窮。八、參考文獻1.閆坤 電氣及可編程控制器的應用技術(shù) 北京：清華大學出版社，20072.殷建國 可編程控制器及其應用，北京：機械工業(yè)出版社，20063.丁向榮、林知秋 電氣控制與plc應用技術(shù) 上海：交通大學出版社2005附圖1: 附圖 2：附圖3： 附圖 4元件類型注釋x0原點位置（供給）當