裝配流水線控制模擬

1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)電綜合實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱機(jī)電綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱裝配流水線的模擬控制專業(yè)年級(jí)機(jī)械工程13-3班姓名陳堯 學(xué)號(hào)姓名姜躍為學(xué)號(hào)2姓名姜振華學(xué)號(hào)3姓名金流丞學(xué)號(hào)4姓名 李束潔學(xué)號(hào)5實(shí)驗(yàn)日期2016/11/14實(shí)驗(yàn)成績(jī)指導(dǎo)教師吳宏志1 摘要 22簡(jiǎn)介 21.1 PLC 21.2 組態(tài)王 33實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 43.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?43.2 實(shí)驗(yàn)裝置 53.3 控制要求 53.4 系統(tǒng)流程圖 63.5 I/O 接口分配表 73.6 I/O 接線圖： 74程序梯形圖 81.1 程序及其注釋 81.2 梯形圖 115 組態(tài)王監(jiān)控 136 調(diào)試結(jié)果 197 實(shí)驗(yàn)小結(jié) 248 參考文獻(xiàn) 152 /

2、 23裝配流水線控制的模擬1摘要本次實(shí)驗(yàn)主要介紹了PLC模擬控制在工業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用，要求學(xué)會(huì)使用組態(tài)王軟件和PLC (SIMEINS S7-200)控制系統(tǒng)連接，采用下位機(jī)執(zhí)行，上位機(jī)監(jiān)控的方法，構(gòu)建完成裝配流水線的模擬控制系統(tǒng)。通過(guò)PLC模擬控制和組態(tài)王的監(jiān)控，本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了裝配流水線的控制 和監(jiān)視。Programmable controller, is the computer technology and the combination of the relay control technology, is on the basis of the sequence controller a

3、nd microcomputer controller developed a new type of controller, is a microprocessor as the core as a dedicated computer for digital control.Computer as the upper machine, using configuration software to monitor and control of PLC, can control the operation of the machine PLC and stop, and real-time

4、monitoring of operation condition. According to write PLCprogram, and through computer debugging; In configuration software design and debugging, finally realizes the online monitoring.2簡(jiǎn)介2.1 PLC :可編程序控制器，是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn) 物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型控制器， 是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī)。自1969年對(duì)工業(yè)自動(dòng)控制的特點(diǎn)和需要

5、而開(kāi)發(fā)的第一臺(tái)PLC問(wèn)世以來(lái)，迄今已經(jīng)三十多年，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術(shù)的集成 和演變，但又不同于順序控制器和通用的微機(jī)控制裝置。它不僅充分 利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照 顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，摒棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī) 編程語(yǔ)言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)格的形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的 形象編程語(yǔ)言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方 便易學(xué)，調(diào)試和差錯(cuò)都很容易。用戶買(mǎi)到所需PLC后，只需按說(shuō)明書(shū)或提示。做少量的安裝接線和 用戶程序的編制工作，就可靈活而方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試不需要具有專門(mén)的計(jì)算機(jī)編

6、程語(yǔ)言只 是。這樣就破除了了 “電腦”的神秘感，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng) 用?？删幊绦蚩刂破?PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中是值得重視的先進(jìn) 控制技術(shù)，PLC現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（ PLC CAD/CAM ROBOTN一,已其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程 序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、 具備高速技術(shù)與位控等高性能模塊的優(yōu)異性能，日益取代由大量中間 繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)的繼電-接觸控制系統(tǒng)。2.2 組態(tài)王：組態(tài)王開(kāi)發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè) 計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)

7、，它具有 適應(yīng)性強(qiáng)、開(kāi)放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通常可 以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中 監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開(kāi)發(fā)的重要作 用。組態(tài)王開(kāi)發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的具體功能和優(yōu)勢(shì)包括：（1）組態(tài)王開(kāi)發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件擁有可視化操作界面，真彩顯示圖形、支持漸進(jìn)色、 豐富的圖庫(kù)、動(dòng)畫(huà)連接。（2）無(wú)與倫比的動(dòng)力和靈活性，擁有全面的 腳本與圖形動(dòng)畫(huà)功能。（3）可以對(duì)畫(huà)面中的一部分進(jìn)行保存，以便以 后進(jìn)行分析或打印。（4）變量導(dǎo)入導(dǎo)出功能，變量可以導(dǎo)出到Excel表格中，方便的對(duì)變量名稱

8、等屬性進(jìn)行修改，然后再導(dǎo)入新工程中， 實(shí)現(xiàn)了變量的二次利用，節(jié)省了開(kāi)發(fā)時(shí)間。（5）強(qiáng)大的分布式報(bào)警、事件處理，支持實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)的分布式保存。（6）強(qiáng)大的腳本語(yǔ)言處理，能夠幫助你實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯操作和與決策處理。（7）全新的Webserver架構(gòu)，全面支持畫(huà)面發(fā)布、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布、歷史數(shù)據(jù)發(fā) 布以及數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的發(fā)布。（8）方便的配方處理功能，豐富的設(shè)備支持庫(kù)。使用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)控制仿真的基本步驟包括：（1）圖形界面的設(shè)計(jì)（2） 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)（3）建立動(dòng)畫(huà)連接（4）運(yùn)行和調(diào)試組態(tài)王軟件的特點(diǎn)：（1）實(shí)驗(yàn)全部用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，只需利用現(xiàn)有的計(jì) 算機(jī)就可完成自動(dòng)控制系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn),從而大大減少購(gòu)置儀器的經(jīng) 費(fèi)。（

9、2）該系統(tǒng)是中文界面,人機(jī)界面友好、結(jié)果可視化。（3）操作簡(jiǎn)單 易學(xué)且編程簡(jiǎn)單，參數(shù)輸入與修改靈活，具有多次或重復(fù)仿真運(yùn)行的控 制能力,可以實(shí)時(shí)地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線,這些很強(qiáng)的交互能力使其在自動(dòng)控制系 統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)揮理想的效果。（4）組態(tài)王可以嵌入圖片（5）可以播放聲音文件（7）播放動(dòng)畫(huà)（8）支持視頻采集設(shè)備組態(tài)王軟件控制過(guò)程要考慮的三個(gè)方面：（1）圖形，即怎樣用抽象的圖形畫(huà)面來(lái)模擬實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和相應(yīng)的工控設(shè)備。（2）數(shù)據(jù)，就是創(chuàng)建一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù),并用此數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量描述工控對(duì)象的各種 屬性，比如水位、流量等。（3）連接，就是畫(huà)面上的圖

10、素以怎樣的動(dòng)畫(huà)來(lái) 模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行,以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會(huì)使用組態(tài)軟件（推薦選用組態(tài)王軟件）和 PLC （推薦選用SIMEINS S7-200）控制系統(tǒng)連接，采用下位機(jī)執(zhí)行，上位機(jī)監(jiān)控的方 法，構(gòu)建完成裝配流水線的模擬控制系統(tǒng)。3.2 實(shí)驗(yàn)裝置：TKPLC-1型實(shí)驗(yàn)裝置、計(jì)算機(jī)、PC/PPI編程電纜、連接導(dǎo)線3.3 控制要求裝配流水蜻的模擬控制A & B ® C ®操作1操作2操作H 口0口E F OOOO 0000裝配流水線II &倉(cāng)庫(kù)功能說(shuō)明:1 .裝配流水線控制傳送系統(tǒng)，用異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶，控制過(guò) 程

11、如下：2 .啟動(dòng)時(shí)先按下SD按鈕，起動(dòng)整個(gè)傳送系統(tǒng)，工件開(kāi)始在傳送帶 移位。3 .停止時(shí)按下復(fù)位按鈕，裝配流水線停止工作，系統(tǒng)初始化重新 開(kāi)始運(yùn)行。4 .A, B, C三個(gè)燈模擬的是三個(gè)操作，D, E, F, G四組燈模擬的是 傳送帶。TKPLC-1型實(shí)驗(yàn)裝置上 PLC作為下位機(jī)控制，傳送帶共有十六個(gè) 工位，工件從1號(hào)位裝入，分別在 A （操作1）、B （操作2）、C （操 作3）三個(gè)工位完成三種裝配操作，經(jīng)最后一個(gè)工位后送入倉(cāng)庫(kù)H;其它工位均用于傳送工件。計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，利用組態(tài)軟件對(duì)PLC進(jìn)行監(jiān)視和控制，能夠控制下位機(jī)PLC的運(yùn)行和停止，弁且對(duì)運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。根據(jù)求編寫(xiě) PLC程序

12、，弁且上機(jī)調(diào)試通過(guò)；在進(jìn)行組 態(tài)軟件設(shè)計(jì)調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控。3.4 系統(tǒng)流程圖PLC本身有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，如梯形圖語(yǔ)言、指令語(yǔ)句表語(yǔ)言、 功能表語(yǔ)言等。其中梯形圖語(yǔ)言沿襲傳統(tǒng)的電氣符號(hào)控制圖，但簡(jiǎn)化 了符號(hào)，編程容易且直觀。根據(jù)設(shè)計(jì)要求具體流程圖如下：流水線開(kāi)始工作傳送帶D指示燈Q0.3亮1秒之后傳送帶E指示燈Q0.4亮，Q0.3滅1秒之后傳送帶F指示燈Q0.5亮，Q0.4滅1秒之后傳送帶G指示燈Q0.6亮，Q0.5滅1秒之后傳送帶H指示燈Q0.7亮，Q0.6滅1秒之后傳送帶D指示燈Q0.4亮，Q0.7滅(A)1秒之后操作A指示燈Q0.0亮，Q0.3滅3秒之后傳送帶E指示燈Q0.4亮，Q

13、0.0滅, 1秒之后操作B指示燈Q0.1亮，Q0.4滅3秒之傳送帶F指示燈Q0.5亮，Q0.1滅1秒之后操作C指示燈Q0.2亮，Q0.5滅3秒之傳送帶G指示燈Q0.6亮，Q0.2滅 閉合移位開(kāi)關(guān)，傳送帶有DEFGS次點(diǎn)亮 按下復(fù)位按鈕I0.1 ,系統(tǒng)復(fù)位再次按下啟動(dòng)按鈕，程序再次啟動(dòng)3.5 I/O 接口分配表表 2.4-1面板啟動(dòng)復(fù)位移位ABCPLCI0.0I0.2I0.1Q0.0Q0.1Q0.2面板DEFGHPLCQ0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7其中I0.0為系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，I0.1為移位按鈕，I0.2為復(fù)位按鈕，Q0.1、Q0.2、Q0.3 位 ABC三個(gè)操作白輸出，Q0.3、Q0.

14、4、Q0.5、Q0.6 為模擬傳送帶的輸出，Q0.7位模擬的倉(cāng)庫(kù)輸出。3.7 主線路圖:4程序梯形圖4.1程序及其注釋：LD I0.2O M21.1RQ0.0, 8;系統(tǒng)復(fù)位LBL 1;程序循環(huán)LDI0.0;操作D運(yùn)行1sO M20.5AN M5.0S Q0.3, 1TON T37, 10LDT37;操作D停止S M5.0, 1LDT37;操作A自動(dòng)運(yùn)行2sO Q0.0A I0.0O M20.5AN I0.2O M21.1SQ0.0, 1RQ0.3, 1TON T38, 20LDT38;操作A停止SM5.1, 1LDT38;按下移位按鈕，操作 E運(yùn)行OM0.3SM0.3, 1LDI0.1OM2

15、0.6AM0.3OQ0.4AI0.0OM20.5AN M5.2AN I0.2O M21.1SQ0.4, 1RQ0.0, 1TON T39, 10LDT39;操作E運(yùn)行1s停止SM5.2, 1LDT39;操作B1s后自動(dòng)運(yùn)行2sAI0.0O M20.5OQ0.1ANM5.3ANI0.2O M21.1SQ0.1,1RQ0.4,1TON T40, 20RM0.3,1LD T40;操作B停止SM5.3,1LDT40;按下移位按鈕操作F運(yùn)行1sOM0.4SM0.4,1LDI0.1AM0.4OQ0.5AI0.0O M20.5AN M5.4AN I0.2O M21.1SQ0.5, 1RQ0.1, 1TON

16、T41, 10LD T41;操作F停止S M5.4, 1LD T41;操作C運(yùn)行2sAI0.0O M20.5OQ0.2O M21.1AN M5.5AN I0.2SQ0.2, 1RQ0.5, 1TON T42, 20RM0.4,1LD T42;操作C停止OM0.5SM0.5,1SM5.5,1LD I0.1;按下移位按鈕，操作OM20.6AM0.5OQ0.6AI0.0OM20.5AN M5.6ANI0.2OM21.1SQ0.6,1RQ0.2,1TON T43, 10LDT43;操作G停止SM5.6,1G運(yùn)行1sH運(yùn)行2sLDT43;按下移位按鈕，操作AI0.0O M20.5OQ0.7AN M5.7

17、AN I0.2O M21.1SQ0.7, 1RQ0.6, 1TON T44, 20LD T44SM5.7, 1LD T44RM5.0, 8LD T44;操作H停止;寄存器復(fù)位;跳至循環(huán)開(kāi)始JMP 14.2梯形圖:Netwoik 310.0M5lOQ0310- IPT lOOmiNetwoik 4 IIT37M5。I IC S )N etwork 5Nelwoik 8瞬£切 喘懈 命復(fù)位1國(guó)痔2122g磁231/0«24I/0W25I/O篙也26g惹限27|用離瞰2a29I/O車就30I/O車暇3132M2O.5 M20.6M21.1QO.O oq.i Q0.2 QO3 Q0

18、.4 QO.5Q0.6Q0.7本站點(diǎn)操作 本站點(diǎn)操作 本站點(diǎn)操作 本站點(diǎn)操作G=1)本站點(diǎn)移動(dòng) 本站點(diǎn)移位+2;本站點(diǎn)移動(dòng) 本站點(diǎn)移動(dòng)；這段程序是指當(dāng)操作 DEFGW乍時(shí)候，傳送帶各運(yùn)行一段距離，當(dāng) 操作ABC運(yùn)行時(shí)候，傳送帶停止運(yùn)行，指導(dǎo)動(dòng)作完成，傳送帶繼續(xù)工 作。6調(diào)試結(jié)果按下啟動(dòng)按鈕，裝配流水線模擬控制系統(tǒng)正常啟動(dòng)。按下復(fù)位按鈕，裝配流水線模擬控制系統(tǒng)恢復(fù)到初始化狀態(tài)。按下移位按鈕，工件開(kāi)始在傳送帶上傳動(dòng)，經(jīng)過(guò)DEFG1后到達(dá)A,進(jìn)行操作1;經(jīng)過(guò)DEF0后至U達(dá)B,進(jìn)行操作2;經(jīng)過(guò)DEF0后至U達(dá) C,進(jìn)行操作3;經(jīng)過(guò)DEF0后到達(dá)H,進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)；完成一個(gè)工件的裝 配操作并且進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)。在接著 DEFG