會計信息生產社會化仿真系統(tǒng)(畢業(yè)設計)

1、摘要通過利用plc強大的控制功能，實現(xiàn)利用可編程控制器控制裝配工序的功能，可以提高自動化行業(yè)的發(fā)展，提高勞動效率。本文針對plc控制的自動裝配系統(tǒng)，對系統(tǒng)的控制要求、設計步驟、控制方案、主要控制元件、編程思路進行深入的剖析。在plc基礎上，系統(tǒng)還增加了組態(tài)軟件wincc對系統(tǒng)運行過程進行監(jiān)控，本文亦介紹了組態(tài)軟件wincc對控制系統(tǒng)的組態(tài)及運行方法。通俗地講，裝配是指將產品的若干個零部件通過緊配、卡扣、螺紋連接、粘合、鉚合、焊接等方式組合到一起得到符合預定的尺寸精度及功能的成品（半成品）。由人工處理（接觸、整理、抓取、移動、放置、施力等）每一個零部件而實現(xiàn)的裝配，嚴格的講，只能稱為人工裝配。不

2、需要由人工處理零部件而完成的裝配，可稱為自動裝配。介于兩者之間的為半自動裝配。當前，plc因其強大的功能，被廣泛應用于工業(yè)應用中，而隨著管理信息系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)的普及，生成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的應用已不僅僅局限于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。在生產制造過程中，需要現(xiàn)場的大量數(shù)據(jù)進行流程分析和過程控制，以實現(xiàn)對生成流程的調整和優(yōu)化。這就需要組態(tài)軟件wincc來實現(xiàn)。本文針對plc控制的自動裝配系統(tǒng)，對系統(tǒng)的控制要求、設計步驟、控制方案、主要控制元件、編程思路進行深入的剖析。在plc基礎上，本文亦介紹了組態(tài)軟件wincc對控制系統(tǒng)的組態(tài)及運行方法。實驗證明，通過利用plc強大的控制功能，實現(xiàn)利用可編程控制器控制裝配

3、工序的功能，可以提高自動化行業(yè)的發(fā)展，提高勞動效率。關鍵詞: 可編程控制器, 自動裝配, 控制系統(tǒng)abstractusing the powerful control function of plc, realizing the function of controlling assembly processes by using the programmable controller, it can improve labor efficiency and the development of automation industry. base on the automatic assemb

4、ly system controlled by plc, this paper gives a thorough analysis on the controlling requirement of the system, the design procedure, the control scheme, the main control components and the programming ideas. in base on plc, the system also increase the configuration software for system operation pr

5、ocess wincc monitoring, this paper also introduces the configuration software wincc of control system configuration and operation method.generally speaking, assembly refers to get the several parts of the product together with combination with accuracy and functionality in line with a predetermined

6、size of the finished(semi) by tight with clasps,threaded connection,bonding,riveting,welding,ect. assembly by manual processing (contact, organize, capture, motion, position, force, etc.) of each component, strictly speaking, only be described as manual assembly. the assembly which do not need to co

7、mplete the assembly of the parts of the manual processing can be referred to as automated assembly. in between is semi-automatic assembly.at present,because of plcs powerful features,it is widely used in industrial applications,along with the popularity of the management information systems and comp

8、uter integrated manufacturing systems,the application of generated field data is not limited to data collection and monitoring. in the manufacturing process,we need the scene of large amounts of data flow analysis and process control,in order to achieve the adjustment and optimization of the generat

9、ion.this requires the configuration software wincc to achieve. base on the automatic assembly system controlled by plc, this paper gives a thorough analysis on the controlling requirement of the system, the design procedure, the control scheme, the main control components and the programming ideas.

10、in base on plc, this paper also introduces the configuration software wincc of control system configuration and operation methor.experiment show that using the powerful control function of plc, realizing the function of controlling assembly processes by using the programmable controller, it can impr

11、ove labor efficiency and the development of automation industry.key words: programmable, controller, automatic assembly, control system 目錄1 緒論52 論文相關技術介紹82.1 plc技術82.1.1 plc基本概念82.1.2 plc的定義92.1.3 plc的分類92.1.4 plc的特點112.1.5 plc的發(fā)展歷史122.1.6 plc的應用領域142.1.7 plc發(fā)展趨勢152.2 s7-200系列plc監(jiān)控的主要方法162.3 組態(tài)軟件技術1

12、62.3.1 wincc軟件的性能特點172.3.2 wincc v6.0的新增功能192.3.3 wincc的發(fā)展趨勢203自動裝配機控制系統(tǒng)分析及方案設計223.1系統(tǒng)控制要求分析223.2 plc控制方案設計223.2.1流程圖233.2.2 系統(tǒng)的i/o分配233.3 監(jiān)控系統(tǒng)方案設計244自動裝配機系統(tǒng)的實現(xiàn)264.1plc控制系統(tǒng)實現(xiàn)264.1.1 控制系統(tǒng)的梯形圖264.1.2 梯形圖對應的指令語句314.2 監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)33結論35參考文獻36致謝371 緒論1.1 論文研究背景及意義可編程控制器是一種為工業(yè)機械控制所設計的專用計算機，在各種自動控制系統(tǒng)中有著廣泛的應用，它是在

13、繼電器控制和計算機控制基礎上開發(fā)的產品，逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術，通信技術融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。早期的可編程控制器在功能上只能進行邏輯控制，因而稱為可編程程序邏輯控制器(programmable logic controller)簡稱plc1。 隨著技術的發(fā)展，其控制功能不斷增強，可編程程序控制器還可以進行算術運算，模擬量控制、順序控制、定時、計數(shù)等，并通過數(shù)字，模擬的輸入、輸出控制各種類型的機械生產過程。長期以來，plc及其網絡控制系統(tǒng)始終戰(zhàn)斗在工業(yè)自動化控制行業(yè)的主戰(zhàn)場，其提供的安全和完善的解決方案，為各種各樣的自動化設備提供了非?？煽康目刂茟?，在

14、電力、冶金、化工、機械等行業(yè)發(fā)揮了重大作用，被公認為現(xiàn)代工業(yè)自動化三大支柱之一。 近20年來計算機和信息技術的飛速發(fā)展，不斷成倍擴大的功能和成倍降低的價格，使plc、通信聯(lián)網技術、過程控制軟件都獲得了長足進步，也使plc的廣泛應用成為可能。從1968年開始至今，plc已經經歷了四次更新?lián)Q代,現(xiàn)階段的plc產品不但全面使用16位、32位高性能微處理器，高性能片位式微處理器，risc(reduced instruction set computer)精簡指令系統(tǒng)cpu等高級cpu，而且，在一臺plc中配置多個微處理器，進行多道處理。同時，生產了大量內含微處理器的智能模板，使得最新的plc產品成為具

15、有邏輯控制功能、過程控制功能、運動控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網通信功能的名副其實的多功能處理器。 隨著生產自動化程度的增加，單一的邏輯控制功能顯然不能滿足現(xiàn)代生產的要求，而plc新增加的這些功能正好適應了生產發(fā)展的需求。相信在未來的自動化生產控制中，plc及其網絡必將得到更加廣泛的.1.2 plc控制系統(tǒng)發(fā)展及現(xiàn)狀1968年美國gm（通用汽車）公司提出取代繼電器控制裝置的要求，并公開招標提出十項標準:(1)編程方便，現(xiàn)場可修改程序；(2)維修方便，采用模塊化結構；(3)可靠性高于繼電器控制裝置；(4)體積小于繼電器控制裝置；(5)數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機；(6)成本可與繼電器控制裝置競爭；(7

16、)輸入可以是交流115v；(8)輸出為交流115v, 2a以上，能直接驅動電磁閥，接觸器等；(9)在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更；(10)用戶程序存儲器容量至少能擴展到4k。1969年，美國數(shù)字公司(dec)研制出了第一臺可編程序控制器，滿足了gm公司裝配線的要求。這種新型的工業(yè)控制裝置簡單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小、使用壽命長，很快在美國其它工業(yè)領域推廣使用。隨著集成電路技術和計算機技術的發(fā)展，現(xiàn)在已有了第五代plc產品。1.3 本論文研究內容 本文在plc強大的控制功能基礎上，設計了一個自動裝配機控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)流水式配件疊放，然后檢測產品是否合格，合格的產品從合

17、格產品通道傳送到下一個工序，不合格產品從不合格產品通道送出收集起來。同時，本文利用組態(tài)軟件wincc，對控制系統(tǒng)的運行進行了監(jiān)控。本文所研究的主要內容安排如下：第一章緒論 先介紹了本文的研究背景和意義，再介紹了plc的發(fā)展及現(xiàn)狀，最后說明了本文的研究內容第二章論文相關技術介紹 分析了西門子s7-200系列plc以及組態(tài)軟件wincc的定義、優(yōu)點、分類等第三章自動裝配機控制系統(tǒng)分析及方案設計 分析了國外幾種控制系統(tǒng)的實現(xiàn)，通過比較其優(yōu)缺點，提出本文描述的控制方案，并分析方案的可行性。第四章自動裝配機系統(tǒng)的實現(xiàn) 以plc為對象，詳細描述了該系統(tǒng)的實現(xiàn)及監(jiān)控過程的實現(xiàn)。結論 對論文進行總結，提出了一

18、些尚待研究的問題，并對下一步的工作進行了展望。2 設計相關技術介紹2.1 plc 技術可編程序控制器，英文稱programmable controller，簡稱pc。但由于pc容易和個人計算機（personal computer）混淆，故人們仍習慣性地用plc作為可編程序控制器的縮寫。它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產過程。2.1.1 plc基本概念一、邏輯控制1. 定義：指在對生產過程運行狀

19、態(tài)檢測的基礎上，依據(jù)預先編制好的操作規(guī)則，對輸入狀態(tài)進行邏輯運算、或計數(shù)、或定時、或對某些變化參量進行判斷等，然后根據(jù)這些結果作出控制決策，控制執(zhí)行機構協(xié)調動作，完成以開關量控制為主的生產過程的自動控制。2. 邏輯控制的特點 順次控制：即以前一步動作的完成作為信號，從而啟動后一步動作的程序控制方式。 條件控制：以某一個或某幾個動作所產生的綜合結果作為信號來啟動下一步動作的程序控制方式。 時序控制：以時間為基準來決定每一步動作的運行或停止的程序控制方式。 控制要素：動作的轉換、動作的執(zhí)行二、程序(順序）控制器1. 定義：采用繼電器、接觸器、半導體邏輯元件，甚至加上微處理器等器件組成，能完成邏輯控

20、制（即程序控制）任務的裝置。2. 分類（按照“存儲”控制順序規(guī)則）（1）20世紀50年代 繼電器及半導體邏輯元件控制器（2）20世紀50年代后期 矩陣式控制器（3）20世紀60年代 可編程控制器2.1.2 plc的定義國際電工委員會(international electrical committee- iec),1987年的第三版對plc作了如下的定義: plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計算和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭?/p>

21、制器實際上是一種工業(yè)控制計算機，它的硬件結構與一般微機控制系統(tǒng)相似，甚至與之無異?？删幊绦蚩刂破髦饕蒫pu(中央處理單元)存儲器(ram和eprom),輸入/輸出模塊(簡稱為i/o模塊)、編程器和電源五大部分組成。近年來發(fā)展極為迅速、應用面極廣的工業(yè)控制裝置。它按照成熟而有效的繼電器控制概念和設計思想，利用不斷發(fā)展的新技術、新電子器件，逐步形成了具有特色的各種系列產品。2.1.3 plc的分類1、按結構形式分類根據(jù)plc的結構形式，可將plc分為整體式和模塊式兩類。（1）整體式plc 整體式plc是將電源、cpu、i/o接口等部件都集中裝在一個機箱內， 具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。小

22、型plc一般采用這種整體式結構。整體式plc由不同i/o點數(shù)的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成?；締卧獌扔衏pu、i/o接口、與i/o擴展單元相連的擴展口，以及與編程器或eprom寫入器相連的接口等。擴展單元內只有i/o和電源等，沒有cpu?；締卧蛿U展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式plc一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。（2）模塊式plc 模塊式plc是將plc各組成部分，分別作成若干個單獨的模塊，如cpu模塊、i/o模塊、電源模塊（有的含在cpu模塊中）以及各種功能模塊。模塊式plc由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這

23、種模塊式plc的特點是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型plc一般采用模塊式結構。還有一些plc將整體式和模塊式的特點結合起來，構成所謂疊裝式plc。疊裝式plc其cpu、電源、i/o接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。2、按功能分類根據(jù)plc所具有的功能不同，可將plc分為低檔、中檔、高檔三類。（1）低檔plc 具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制

24、或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。（2）中檔plc 除具有低檔plc的功能外，還具有較強的模擬量輸入輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉換、遠程i/o、子程序、通信聯(lián)網等功能。有些還可增設中斷控制、pid控制等功能，適用于復雜控制系統(tǒng)。（3）高檔plc 除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)的運算、制表及表格傳送功能等。高檔plc機具有更強的通信聯(lián)網功能，可用于大規(guī)模過程控制或構成分布式網絡控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。3、按i/o點數(shù)分類根據(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。 (1).小型plci/o點數(shù) 20

25、48點；多cpu，16位、32位處理器，用戶存儲器容量816k如：s7-400 德國西門子公司ge- ge公司c-2000 立石公司k3 三菱公司等2.1.4 plc的特點plc之所以越來越受到控制界人士的重視，是和它的優(yōu)點分不開的:1、可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。一些使用冗余cpu的plc的平均無故障工作時間則更長。從plc的機外電路來說，使用plc構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降

26、低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2、配套齊全，功能完善，適用性強plc發(fā)展到今天，已經形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變

27、得非常容易。3、易學易用，深受工程技術人員歡迎plc作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用plc的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。4、系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造plc用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生

28、產場合。5、體積小，重量輕，能耗低以超小型plc為例，新近出產的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。2.1.5 plc的發(fā)展歷史1、起源可編程序控制器問世于1969年。是美國汽車制造工業(yè)激烈競爭的結果。更新汽車型號必然要求加工生產線改變。正是從汽車制造業(yè)開始了對傳統(tǒng)繼電器控制的挑戰(zhàn)。1968年美國general motors公司，要求制造商為其裝配線提供一種新型的通用程序控制器，并提出10項招標指標。這就是著名的gm 10條。gm10條是可編程控制器出現(xiàn)的直接原因：（1）編程方便，可現(xiàn)場修改程序（2）維修方便，

29、采用插入式結構（3）可靠性要高于繼電器控制裝置（4）體積要小于繼電器控制裝置（5）數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機（6）成本上可與繼電器競爭（7）輸入可以是交流115v（8）輸出為交流115v，2a以上，能直接驅動電磁閥（9）擴展時原系統(tǒng)只需做很小的改動用戶程序存儲器容量至少可擴展到4kb1969 年，美國數(shù)字設備公司研制出了第一臺可編程邏輯控制器pdp14 ，在美國通用汽車公司的生產線上試用成功，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這是第一代可編程邏輯控制器，稱programmable，是世界上公認的第一臺plc。1969年，美國研制出世界第一臺pdp-14；1971年，日本研制出第一臺dcs-8；

30、 1973年，德國研制出第一臺plc； 1974年，中國研制出第一臺plc。 2、發(fā)展20世紀70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程邏輯控制器，使可編程邏輯控制器增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。此時的可編程邏輯控制器為微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產物。個人計算機發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程邏輯控制器定名為programmable logic controller（plc）。 20世紀70年代中末期，可編程邏輯控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超

31、小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、pid功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 20世紀80年代初，可編程邏輯控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。世界上生產可編程控制器的國家日益增多，產量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。 20世紀80年代至90年代中期，是可編程邏輯控制器發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。在這時期，plc在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，可編程邏輯控制器逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的dcs系統(tǒng)。 20世紀末期，可編程邏輯控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)的

32、需要。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。2.1.6 plc的應用領域 目前，plc在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1、開關量的邏輯控制 這是plc最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。2、模擬量控制 在工業(yè)生產過程當中，有許多

33、連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（analog）和數(shù)字量（digital）之間的a/d轉換及d/a轉換。plc產配套的a/d和d/a轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3、運動控制 plc可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量i/o模塊連接位和執(zhí)行機構，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控。 世界上各主要plc廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合.4、過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)

34、控制計算機，plc能編制各種各樣控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。大中型plc都有pid模塊,目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運行專用的pid子程序。過程控制在冶金、化工、熱爐控制等場合有非常廣泛的應用。5、數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代plc具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、查表、功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造

35、紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。冶金作為大型plc最大的行業(yè)分支，占據(jù)了四分之一的市場；冶金行業(yè)各控制環(huán)節(jié)要求精度高，控制點數(shù)多，是大中型plc應用的主要行業(yè)。汽車行業(yè)主要對各生產線的工位進行控制，對plc的應用數(shù)量多，但控制點數(shù)一般不高，在300點左右，以中型plc為主。汽車行業(yè)被認為是plc應用最有潛力的行業(yè)之一。雖然電力行業(yè)對單機容量5萬千瓦以下的常規(guī)火電機組的關停在很大程度上影響了plc在該行業(yè)的應用規(guī)模，但由于電力行業(yè)本身自動化水平很高，對plc的應用規(guī)模基數(shù)很大，因此電力行業(yè)仍然處于大中型plc應用的第三大行業(yè)。6、通信及聯(lián)網 plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設

36、備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網絡發(fā)展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統(tǒng)。新近生產的plc都具有通信接接口,通信非常方便。2.1.7 plc發(fā)展趨勢21世紀，plc會有更大的發(fā)展。從技術上看，計算機技術的新成果會更多地應用于可編程控制器的設計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產品的配套性上看，產品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產多品種產品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)

37、幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網絡的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網構成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術的發(fā)展方向。目前的計算機集散控制系統(tǒng)dcs（distributed control system）中已有大量的可編程控制器應用。伴隨著計算機網絡的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網絡和國際通用網絡的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領域發(fā)揮越來越大的作用。2.2 s7-200系列plc監(jiān)控的主要方法在大多數(shù)控制系統(tǒng)中，僅僅是實現(xiàn)控制是不夠的，在許多情況下也需要組態(tài)監(jiān)控界面對系統(tǒng)進行監(jiān)控。通過監(jiān)控可以增加人機交互的能力，使操作人員實時地監(jiān)控系統(tǒng)工

38、作情況并使系統(tǒng)操作變得方便。對s7-200系列plc組成的控制系統(tǒng)進行監(jiān)控一般有三種方法：組態(tài)軟件監(jiān)控、第三方軟件編制的監(jiān)控軟件監(jiān)控、觸摸屏監(jiān)控。用組態(tài)軟件wincc實現(xiàn)監(jiān)控，功能強大，靈活性好，可靠性高。但軟件價格高，并需要解決wincc與s7-200系列plc的通信問題。在復雜控制系統(tǒng)中可以采用此方法。用第三方軟件編制的監(jiān)控軟件實現(xiàn)監(jiān)控，靈活性好，系統(tǒng)投資低，能適用于各種系統(tǒng)。但開發(fā)系統(tǒng)工作量大、可靠性難保證，對技術人員的經驗和技術水平的要求高，還必須購買通信協(xié)議軟件。在系統(tǒng)資金投資有限，技術人員水平較高的情況下可以采用此方法。觸摸屏進行監(jiān)控，可靠性高，監(jiān)控實現(xiàn)容易，觸摸屏與plc之間的通

39、信問題生產廠商已處理好，用戶不用考慮通信問題，可以大大縮短工程周期。但靈活性一般，功能有限，不能滿足復雜控制系統(tǒng)的監(jiān)控要求，而且價格高。在系統(tǒng)可靠性要求高、工期短的情況下可以采用此方法。2.3 組態(tài)軟件技術監(jiān)控組態(tài)軟件不僅有監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（scada）功能，而且有組態(tài)、開發(fā)和開放功能。監(jiān)控組態(tài)軟件是伴隨著計算機技術、dcs和plc等工業(yè)控制技術的突飛猛進而發(fā)展起來的。隨著個人計算機（pc）的普及和開放系統(tǒng)的推廣，基于pc的監(jiān)控組態(tài)軟件在工業(yè)控制領域不斷發(fā)展壯大。監(jiān)控組態(tài)軟件廣泛運用于工業(yè)、農業(yè)。樓宇和辦公等領域的自動化系統(tǒng)。隨著計算機硬件和軟件技術的發(fā)展，自動化產品呈現(xiàn)出小型化、網絡化、pc化

40、、開放式和低成本的發(fā)展趨勢，并逐漸形成了各種標準的硬件、軟件和網絡結構系統(tǒng)。監(jiān)控組態(tài)軟件已經成為其中的橋梁和紐帶，是自動化系統(tǒng)集成中不可缺少的關鍵組成部分。2.3.1 wincc軟件的性能特點wincc作為一個功能強大的操作監(jiān)控組態(tài)軟件，其主要性能特點如下： 1、應用最新的軟件技術wincc是由siemens公司與microsoft公司合作開發(fā)的用于控制工程的人機界面組態(tài)軟件，正是基于microsoft公司技術的先進性與創(chuàng)新性，保證用戶能夠獲得不斷創(chuàng)新的技術。 2、包括所有scada功能在內的客戶-服務器系統(tǒng)wincc是世界上3個 (wincc，ifix，intatch)最成功的scada系統(tǒng)

41、之一，由wincc系統(tǒng)組件建立的各種編輯器可以生成畫面、腳本、報警、趨勢和報告，即使是最基本的wincc系統(tǒng)，也能提供生成復雜可視化任務的組件和函數(shù)。 3、可靈活裁剪，由簡單任務擴展到復雜任務wincc是一個模塊化的自動化軟件，可以靈活地進行擴展，可應用在辦公室和機械制造系統(tǒng)中。從簡單的工程應用到復雜的多用戶應用，從直接表示機械到高度復雜的工業(yè)過程圖像的可視化監(jiān)控和操作。 4、可由專用工業(yè)和專用工藝的選件和附件進行擴展wincc在開放式編程接口的基礎上開發(fā)了范圍廣泛的選件和附件，使之能夠適應各個工業(yè)領域不同工業(yè)分支的不同需求。 5、集成odbc/sql數(shù)據(jù)庫wincc集成了sybase sql

42、 anywhere標準數(shù)據(jù)庫，使得所有面向列表的組態(tài)數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)均存儲在wincc數(shù)據(jù)庫中，可以容易地使用標準查詢語言 (sql)或使用odbc (open data base connectivity )驅動訪問wincc數(shù)據(jù)庫。這些訪問選項允許wincc對其他的windows程序和數(shù)據(jù)庫開放其數(shù)據(jù)，例如，將其自身集成到工廠級或公司級的應用系統(tǒng)中。 6、具有強大的標準接口wincc建立了dde(dynamic data exchange)、ole(object link and embed)、opc(olefor process control)等在windows程序間交換數(shù)據(jù)的標準接口，

43、因此，能夠毫無困難地集成active x控制和opc服務器、客戶端功能。 7、統(tǒng)一腳本語言wincc的腳本語言由ansi-c標準編程語言生成。 8、開放api編程接口可以訪問wincc的模塊所有的wincc模塊都有一個開放的c編程接口(c-api)，可以在用戶程序中集成wincc組態(tài)和運行時的功能。 9、通過向導進行簡易的(在線)組態(tài)組態(tài)工程師除了可利用綜合庫，在一個wysiwyg環(huán)境中，進行簡單的對話和向導外，在調試階段，同樣可進行在線修改。 10、選擇組態(tài)軟件的語言wincc軟件是基于多種語言開發(fā)的，可以在德文、法文、意大利文、西班牙文、中文及其他多種亞洲語言之間進行選擇?？梢源鎯τ脩粝矏?/p>

44、的任何一種語言文本，可以在線進行語言轉換。 11、提供所有主要plc系統(tǒng)的通信通道作為標準，wincc支持所有連接到simatic s5/s7/505控制器的通信通道，還包括profibus-dp、dde、opc等非特定控制器的通信通道。此外，還可以通過選件或附件提供廣泛的非特定控制器的通信通道。 12、具有與基于pc的控制器的simatic winac的緊密接口軟/插槽plc和操作、監(jiān)控系統(tǒng)在一臺pc機上相結合無疑是一個面向未來的概念。在此前提下，wincc和winac實現(xiàn)了西門子公司基于pc的、強大的自動化解決方案。 13、是全集成自動化工tia的部件tia(total integrate

45、d automation)集成了包括wincc在內的所有siemens產品，wincc是所有過程控制的窗口，是tia的中心部件。tia意味著在組態(tài)、編程、數(shù)據(jù)存儲和通信等方面的一致性。 14、作為simatic pcs7過程控制系統(tǒng)申的操作員站simatic pcs7是tia中的過程控制系統(tǒng)。pcs7是結合了基于控制器的制造業(yè)自動化的優(yōu)點和基于pc的過程工業(yè)自動化的優(yōu)點的過程處理系統(tǒng) (pcs)，它對過程可視化使用包括wincc的標準simatic部件。 15、符合fda 21 cfr part 11的要求 16、可集成到mes和erp中wincc的標準接口使wincc成為全公司范圍it環(huán)境下

46、的一個完整部件。這超越了自動控制過程，將范圍擴展到工廠監(jiān)控級，以及為公司管理系統(tǒng)提供管理數(shù)據(jù)。2.3.2 wincc v6.0的新增功能wincc為所有領域，從簡單的單用戶系統(tǒng)到具有冗余服務器的分布式多工作站系統(tǒng)，以及具有web客戶端的跨區(qū)域的解決方案，提供了基于windows 2000和xp的完整的操作和監(jiān)控功能。 基本系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)歸檔- 以很高的壓縮比進行長期數(shù)據(jù)歸檔，具備數(shù)據(jù)導出功能和備份機制。對it功能和上午集成優(yōu)化- 通過microsoft sql server 2000實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)歸檔；- 增加了客戶端的數(shù)據(jù)評估工具； - 增加了用于業(yè)務集成的開放式接口?？蛇B續(xù)擴展- 系統(tǒng)中可

47、以有多達12臺服務器和32個wincc客戶端，每臺服務器都可以有自己的冗余服務器。新支持的開放性標準- vba（組態(tài)自動化）；- visual basic腳本（運行系統(tǒng)腳本）；- opc hda,opc a&e,ole-db。增強的web功能- 可以在wincc客戶端上安裝web navigator服務器，用做更具安全性的數(shù)據(jù)集中器；- web navigator 具備wincc客戶端的功能。新的選件- wincc/datmonitor webedition（歷史數(shù)據(jù)歸檔工具）；- wincc/connectivity pack（通過opc hda,opc a&e和ole-db訪問wincc數(shù)

48、據(jù)庫）；- wincc/industraldatab2.3.3 wincc的發(fā)展趨勢很多新技術將不斷被應用到組態(tài)軟件當中，促使組態(tài)軟件向更高層次和更廣范圍發(fā)展。其發(fā)展方向如下：多數(shù)組態(tài)軟件提供多種數(shù)據(jù)采集驅動程序（driver），用戶可以進行配置。在這種情況下，驅動程序由組態(tài)軟件開發(fā)商提供，或者由用戶按照某種組態(tài)軟件的接口規(guī)范編寫。由opc基金組織提出的opc規(guī)范基于微軟的ole/dcom技術，提供了在分布式系統(tǒng)下，軟件組件交互和共享數(shù)據(jù)的完整的解決方案。服務器與客戶機之間通過dcom接口進行通訊，而無須知道對方內部實現(xiàn)的細節(jié)。由于com技術是在二進制代碼級實現(xiàn)的，所以服務器和客戶機可以由不同

49、的廠商提供。在實際應用中，作為服務器的數(shù)據(jù)采集程序往往由硬件設備制造商隨硬件提供，可以發(fā)揮硬件的全部效能；而作為客戶機的組態(tài)軟件則可以通過opc與各廠家的驅動程序無縫連接，故從根本上解決了以前采用專用格式驅動程序總是滯后于硬件更新的問題。同時，組態(tài)軟件同樣可以作為服務器為其他的應用系統(tǒng)（如mis等）提供數(shù)據(jù)。隨著支持opc的組態(tài)軟件和硬件設備的普及，使用opc進行數(shù)據(jù)采集成為組態(tài)中更合理的選擇。腳本語言是擴充組態(tài)系統(tǒng)功能的重要手段。因此，大多數(shù)組態(tài)軟件提供了腳本語言的支持。其具體的實現(xiàn)方式分為兩種：一是內置的c/basic語言；二是采用微軟的vba的編程語言。c/basic語言要求用戶使用類似

50、高級語言的語句書寫腳本，使用系統(tǒng)提供的函數(shù)調用組合完成各種系統(tǒng)功能。微軟的vba是一種相對完備的開發(fā)環(huán)境。采用vba的組態(tài)軟件通常使用微軟的vba環(huán)境和組態(tài)技術，把組態(tài)系統(tǒng)中的對象以組件方式實現(xiàn)，并使用vba的程序對這些對象進行訪問?？蓴U展性為用戶提供了在不改變原有系統(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)內增加新功能的能力。這種增加的功能可能來自于組態(tài)軟件開發(fā)商、第三方軟件提供商或者用戶本身。增加功能最常用的手段是activex組件的應用。所以更多廠商會提供完備的activex組件引入功能及實現(xiàn)引入對象在腳本語言中的訪問。組態(tài)軟件的應用具有高度的開放性。隨著管理信息系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)的普及，生成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的應

51、用已不僅僅局限于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。在生產制造過程中，需要現(xiàn)場的大量數(shù)據(jù)進行流程分析和過程控制，以實現(xiàn)對生成流程的調整和優(yōu)化。這就需要組態(tài)軟件大量采用“標準化技術”，如opc,dde,odbc,ole-db, activex和com/dcom等，使得組態(tài)軟件演變成軟件平臺，在軟件功能不能滿足用戶特殊要求時，可以根據(jù)自己的需要進行二次開發(fā)。與mes(manufacturing execution systems）和erp(enterprise resource planning）系統(tǒng)緊密集成。經濟全球化促使每個公司都需要在核實的軟件模型基礎上表達復雜的業(yè)務流程，以達到最佳的生產率和質量。這就要求不受

52、限制的信息流在公司范圍內的各個層次朝水平方向和垂直方向不停地自由傳輸。erp解決方案正日益擴展到mes領域，并且正在尋求到達自動化層的鏈路。自動化層的解決方案，尤其是scada系統(tǒng)，正日益擴展到mes領域，并未erp系統(tǒng)提供通訊接口。scada系統(tǒng)是用于構造全廠信息平臺的一種理想的框架。由于它們管理過程畫面，因而能直接訪問所有的底層數(shù)據(jù)；此外,scada系統(tǒng)還能從外部數(shù)據(jù)庫和其他應用中獲得數(shù)據(jù)；同時，處理和存儲這些數(shù)據(jù)。所以，對mes和erp系統(tǒng)來說，scada系統(tǒng)是理想的數(shù)據(jù)源。在這種情況下，組態(tài)軟件成為中間件，是構造全廠信息平臺承上啟下的重要組成部分?，F(xiàn)代企業(yè)的生產已經趨向國際化、分布式的

53、生產方式。internet將是實現(xiàn)分布式生產的基礎。組態(tài)軟件將從原有的局域網運行方式跨越到支持internet。使用這種瘦客戶方案，用戶可以在企業(yè)的任何地方通過簡單的瀏覽器，輸入用戶名和口令，就可以方便地得到現(xiàn)場的過程數(shù)據(jù)信息。這種b/s（browser/server）結構可以大幅降低系統(tǒng)安裝和維護費用。3 自動裝配機控制系統(tǒng)分析及方案設計3.1系統(tǒng)控制要求分析轉盤工件基底 配件一 配件二配件三合格不合格系統(tǒng)的結構示意圖如下：控制目的：在電子器件的工件基底上疊放三個不同的配件，用轉盤流水操作的方式進行配件疊放，然后檢測產品是否合格，合格的產品從合格產品通道傳送到下一個工序，不合格產品從不合格產

54、品通道送出收集起來。需要考慮的問題：1、啟動初期，轉盤上沒有配件，需先放上配件一、二、三，再開始裝配元件；2、按下停止按鈕時，轉盤上剩下的工件需依次裝配完成再停下；3、遇到緊急情況需要急停，可以斷電處理。3.2 plc控制方案設計首先，工件基底從號工位推出，基底隨轉盤先后轉到位時，各工位分別推出配件一、二、三，裝配好的器件到達號工位進行檢測，檢測合格的，器件從號位推出，否則作為不合格器件運轉到號位推出。plc軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程、編譯程序、診斷程序等，主要用于管理安全機構、將程序語言翻譯成機器語言，診斷機器故障。系統(tǒng)軟件由plc廠家提供并已固化eprom中，不能直接存取和干預。用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制要求，用plc的程序語言編制的應用程序（也就是邏輯控制）用來實現(xiàn)各種控制。step7是用于simatic可編程邏輯控制組態(tài)喝編程的標準軟件包，也就是用戶程序，我們就是用step7來進行硬件組態(tài)和邏輯程序編制，以及邏輯程序執(zhí)行結果在線監(jiān)視?？傮w設計方案分為硬件設計和軟件設計兩大部分，是以s7-200系列plc來進行控制和數(shù)據(jù)的處理與傳輸，同時配以響應硬件電路來控制轉盤動作，來實現(xiàn)裝配機的全自動運行。3.2.1流程圖根據(jù)自動裝配機系統(tǒng)控制要求，裝配機的動作流程如下圖：3.2.