畢業(yè)論文---基于可編程控制器控制流水線并用組態(tài)軟件監(jiān)控

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，人們已經(jīng)對(duì)越來(lái)越多的事物不是進(jìn)行手動(dòng)操作，而是進(jìn)行人工智能控制。特別是近年來(lái)可編程控制器在工業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用，使工業(yè)生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品質(zhì)量得到大幅度的提高。PLC針對(duì)工業(yè)順序控制，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有很高的可靠性。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)正是基于此種情況，其目的為了實(shí)現(xiàn)

2、工業(yè)智能控制領(lǐng)域常見(jiàn)的流水線智能控制系統(tǒng)。使用移位寄存器指令，在移位脈沖的作用下實(shí)現(xiàn)工業(yè)流水線的智能控制。根據(jù)課程設(shè)計(jì)具體要求進(jìn)行I/O地址分配，然后應(yīng)用PLC軟件選址進(jìn)行編程，通過(guò)串口通訊編譯下載，在實(shí)驗(yàn)儀器上通過(guò)開(kāi)關(guān)控制程序進(jìn)行調(diào)試模擬，最后通過(guò)組態(tài)王軟件將可編程控制器與組態(tài)軟件結(jié)合進(jìn)行仿真，已實(shí)現(xiàn)要求的流水線智能控制。</p><p>　　關(guān)鍵詞：流水線；智能控制；PLC；移位寄存器；組態(tài)；</p&g

3、t;<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1、緒論1</b></p><p>　　2、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案論證1</p><p>　　3、系統(tǒng)的硬件、軟件配置功能簡(jiǎn)述3</p><p>　　3.1、可編程控制器概述3</p><p>

4、;　　3.1.1、PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用4</p><p>　　3.1.2、PLC的工作原理6</p><p>　　3.2、所使用軟件概述9</p><p>　　4.硬件部分方案具體實(shí)施與實(shí)踐10</p><p>　　4.1流水線的結(jié)構(gòu)及其工作原理10</p><p>　　4.2具體方案設(shè)計(jì)11<

5、/p><p>　　4.3硬件系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.3.1 可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.3.2流水線模擬控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能12</p><p>　　4.3.3硬件系統(tǒng)接線及I/O地址分配12</p><p>　　4．3.4.硬件接線14</p><p

6、>　　5.軟件部分的設(shè)計(jì)15</p><p>　　5.1 編程軟件介紹15</p><p>　　5.2可編程控制器程序的設(shè)計(jì)16</p><p>　　6．組態(tài)軟件仿真模擬與上位機(jī)監(jiān)控設(shè)計(jì)部分23</p><p>　　6.1組態(tài)畫面與程序的設(shè)計(jì)23</p><p>　　6.2組態(tài)程序與PLC程序結(jié)合及調(diào)試

7、運(yùn)行26</p><p>　　6.2.1組態(tài)與PLC程序關(guān)聯(lián)部分26</p><p>　　6.2.2組態(tài)程序?qū)嶋H監(jiān)控畫面既實(shí)際運(yùn)行狀況26</p><p><b>　　7、實(shí)驗(yàn)體會(huì)32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p>　　附

8、錄:PLC梯形圖程序33</p><p><b>　　1、緒論</b></p><p>　　在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域新的推動(dòng)下，人們要求產(chǎn)品品種齊全且物美價(jià)廉。為適應(yīng)市場(chǎng)的需求，工業(yè)產(chǎn)品的品種就要不斷更新?lián)Q代，從而要求產(chǎn)品的生產(chǎn)線及附屬的控制系統(tǒng)不斷地修改甚至更換。在以前生產(chǎn)線的控制主要采用繼電器控制。修改一條生產(chǎn)線，要更換許多硬件設(shè)備，進(jìn)行復(fù)雜的接線，既浪費(fèi)了許多硬件又大大

9、拖延了施工周期，增加了產(chǎn)品的成本。而可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械動(dòng)作過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌湎嚓P(guān)設(shè)備。</p><p>　　當(dāng)今社會(huì)PLC應(yīng)用廣泛，特別在控制方面，PLC已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中最常見(jiàn)、最重要的控制領(lǐng)域，它代表一個(gè)國(guó)

10、家的工業(yè)水平。由于PLC具有編程容易，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，更改容易，施工周期短，系統(tǒng)維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們已經(jīng)對(duì)越來(lái)越多的事物不是進(jìn)行手動(dòng)操作，而是進(jìn)行人工智能控制。例如全自動(dòng)智能生產(chǎn)線生等等，改變了純手動(dòng)生產(chǎn)線的，時(shí)間長(zhǎng)、精度低、效率差等缺點(diǎn)。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的前提正是基于此來(lái)解決工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)中生產(chǎn)線的常見(jiàn)問(wèn)題。運(yùn)用所學(xué)的可編程控制器的相關(guān)知識(shí)在實(shí)驗(yàn)裝置上實(shí)

11、現(xiàn)模擬流水線的PLC控制。改變以往手動(dòng)流水線可靠性差、安全系數(shù)低、效率不高的缺點(diǎn)。提高了工作效率，系統(tǒng)安全性和生產(chǎn)精度和質(zhì)量，同時(shí)節(jié)省了人工體力。</p><p>　　2、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案論證</p><p>　　由于系統(tǒng)具體要求如下：傳動(dòng)帶有十六個(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)；其它工位均用于傳送工

12、件，控制按鈕可以控制流水線速度。</p><p>　　由此可總結(jié)歸納出，系統(tǒng)要求的流水線除具有基本的順序傳送功能外，還應(yīng)在三個(gè)位置做停頓，用以完成對(duì)工件做各種各樣的加工，必須經(jīng)過(guò)三個(gè)加工過(guò)程完成后，最后再入倉(cāng)庫(kù)。其生產(chǎn)過(guò)程比較類似于步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　按照其流水線控制系統(tǒng)大體要求也可以將步進(jìn)電動(dòng)與工業(yè)控制用計(jì)算機(jī)結(jié)合，或?qū)㈦姍C(jī)與單片機(jī)結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的要求，而且基本也完全可以實(shí)現(xiàn)

13、。</p><p>　　由于工業(yè)用計(jì)算機(jī)控制在要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)控制中占有優(yōu)勢(shì)，但是使用工業(yè)計(jì)算機(jī)的人員技術(shù)水平要求較高，特別對(duì)于較復(fù)雜的系統(tǒng)模型，編程極其困難，一般應(yīng)具有很高的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。另外，工業(yè)計(jì)算機(jī)控制在整機(jī)結(jié)構(gòu)上尚不能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，抗干擾能力及適應(yīng)性差，這是工業(yè)計(jì)算機(jī)控制在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的致命弱點(diǎn)。工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的電磁輻射干擾、機(jī)械振動(dòng)、溫度及濕度的變化以及超標(biāo)的粉塵，以及種種干擾

14、都可以使工業(yè)用計(jì)算機(jī)不能正常工作。</p><p>　　而PLC針對(duì)工業(yè)順序控制，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有很高的可靠性。PLC在電路的布局、機(jī)械結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)各個(gè)方面決定了PLC的高抗干擾能力。電路布局方面的主要模塊都采用大規(guī)模與超大規(guī)模的集成電路，在輸入輸出系統(tǒng)中采用完善隔離等的通道保護(hù)功能；在電路結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵及防震等各方面都做了周密的考慮；在電路硬件方面采用了隔離、屏蔽、濾波及接地等抗干擾技術(shù)；在軟件上采用了

15、數(shù)字濾波及循環(huán)掃描、成批輸入，成批輸出處理技術(shù)。所有的這些都使PLC具有非常高的抗干擾能力，從而使PLC絕不會(huì)出現(xiàn)死機(jī)的現(xiàn)象。</p><p>　　而其隨著PLC功能的不斷爭(zhēng)強(qiáng)，越來(lái)越多地采用了工業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)，同時(shí)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為了適應(yīng)客戶需要，向提高可靠性，耐用性與便于維修的方向發(fā)展，兩者間相互滲透，差異越來(lái)越小，PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)技術(shù)將繼續(xù)共存，在一個(gè)控制系統(tǒng)中，使PLC集中在功能控制上，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)集

16、中在信息處理上。</p><p>　　但是根據(jù)本系統(tǒng)實(shí)際要求，決定最終采用可編程控制器，而不是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)或單片機(jī)是由于本系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，只需控制狀態(tài)開(kāi)關(guān)量。而開(kāi)關(guān)量的順序控制是PLC最早，最原始的控制功能，可以取代傳統(tǒng)的繼電器邏輯電路中的順序控制系統(tǒng)，也是PLC最容易完成的領(lǐng)域，最擅長(zhǎng)的方面就是工廠裝配流水線的控制。</p><p>　　而且PLC編程與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與單片機(jī)相比編程容易

17、很多，PLC可以采用梯形圖來(lái)編程，這種編程方法形象直觀，無(wú)需專業(yè)的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語(yǔ)言，熟悉電氣控制的技術(shù)人員易于掌握。</p><p>　　為了運(yùn)用PLC實(shí)現(xiàn)此設(shè)計(jì)系統(tǒng)的任務(wù)要求，再綜合了PLC相關(guān)知識(shí)，各指令相關(guān)功能后，決定采用以PLC的移位寄存器功能為中心開(kāi)展編程，因?yàn)楦鶕?jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求使用移位寄存器指令，可以大大簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)。移位寄存器指令所描述的操作過(guò)程如下：若在輸入端輸入一串脈沖信號(hào)，在移位脈沖作用下，

18、脈沖信號(hào)依次移到移位寄存器的各個(gè)繼電器中，并將這些繼電器的狀態(tài)輸出，每個(gè)繼電器可在不同的時(shí)間內(nèi)得到由輸入端輸入的一串脈沖信號(hào)。</p><p>　　目前看到的所有組態(tài)軟件都能完成類似的功能，比如，WinCC,InTouch,Fix,Citech，及組態(tài)王幾乎所有運(yùn)行于32位windows平臺(tái)的組態(tài)軟件都能采用類似資源瀏覽器的窗口結(jié)構(gòu)，并且對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種資源（設(shè)備、標(biāo)簽量、畫面等）進(jìn)行配置和編輯；都提供多種

19、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)程序；都使用腳本語(yǔ)言提供二次開(kāi)發(fā)的功能等等。但是從技術(shù)上說(shuō)，各種組態(tài)軟件提供實(shí)現(xiàn)這些功能的方法卻各不相同。而仿真方面，之所以采用組態(tài)軟件是因?yàn)?，組態(tài)王仿真組要是由于組態(tài)王仿真控制直觀方便,功能齊全（支持雙機(jī)熱備，雙網(wǎng)熱備，系統(tǒng)可靠性高，能夠?qū)崟r(shí)顯示數(shù)據(jù)，保存歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)查詢，顯示趨勢(shì)曲線，聲光報(bào)警功能，可以添加Email報(bào)警、短信報(bào)警等功能。，支持各個(gè)主要廠家的PLC，支持多種通訊方式，選擇靈活，多級(jí)用戶管理，具有多種事件

20、記錄功能，比如登陸記錄、操作記錄等， 打印報(bào)表功能）非常符合系統(tǒng)要求可以仿真監(jiān)視，可以仿真控制的要求，及上位機(jī)監(jiān)控畫面的開(kāi)發(fā)。</p><p>　　3、系統(tǒng)的硬件、軟件配置功能簡(jiǎn)述</p><p>　　3.1、可編程控制器概述</p><p>　　隨著微處理器，計(jì)算機(jī)的和數(shù)字通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)滲透到所有工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)前用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)

21、可分為:可編程控制器,基于PC總線的工業(yè)控制計(jì)算機(jī),基與單片機(jī)的測(cè)控裝置,用于模擬量閉環(huán)控制的可編程調(diào)節(jié)器,集散控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)等?？删幊炭刂破魇菓?yīng)用廣泛,功能強(qiáng)大,使用方便的通用工業(yè)控制裝置,已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的重要支柱.近幾年來(lái)，在國(guó)內(nèi)已得到迅速推廣普及。正改變著工廠自動(dòng)控制的面貌，對(duì)傳統(tǒng)的技術(shù)改造、發(fā)展新型工業(yè)具有重大的實(shí)際意義。</p><p>　　可編程控制器是60年代末

22、在美國(guó)首先出現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器，目的是用來(lái)取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。其基本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，將控制內(nèi)容寫入控制器的用戶程序內(nèi)，控制器和被控對(duì)象連接也很方便。</p><p>　　可編程控制器對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，是一種無(wú)觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工

23、藝，因此可在初步設(shè)計(jì)階段選用可編程控制器，在實(shí)施階段再確定工藝過(guò)程。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的要求專門設(shè)計(jì)控制器，適合批量生產(chǎn)。由于這些特點(diǎn)，可編程控制器問(wèn)世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展。</p><p>　　可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡(jiǎn)稱PC。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer

24、）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺

25、點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購(gòu)到所需的PLC后，只需按說(shuō)明書的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指</p>

26、<p>　　3.1.1、PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用</p><p>　　PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1可編程控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　1、主機(jī)

27、</b></p><p>　　主機(jī)部分包括中央處理器（CPU）、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。CPU是PLC的核心，它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備（如電腦、打印機(jī)等）的請(qǐng)求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用

28、戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。</p><p>　　2、輸入/輸出（I/O）接口</p><p>　　I/O接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開(kāi)關(guān)等）的控制信號(hào)。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過(guò)功放電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備（如接

29、觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。I/O點(diǎn)數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn)，大型機(jī)將超過(guò)千點(diǎn)。</p><p><b>　　3、電源</b></p><p>　　圖中電源是指為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸

30、入設(shè)備提供直流電源。</p><p><b>　　4、編程</b></p><p>　　編程是PLC利用外部設(shè)備，用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示PLC的工作情況。通過(guò)專用的PC/PPI電纜線將PLC與電腦聯(lián)接，并利用專用的編程軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。</p><p>　　5、輸入/輸出擴(kuò)展單元</p><p&

31、gt;　　I/O擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī)）連接在一起。</p><p><b>　　6、外部設(shè)備接口</b></p><p>　　此接口可將打印機(jī)、條碼掃描儀,變頻器等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)裝置提供的主機(jī)型號(hào)是西門子S7-200系列的CPU224(AC/DC/

32、RELAY)。輸入點(diǎn)數(shù)為14，輸出點(diǎn)數(shù)為10。</p><p>　　3.1.2、PLC的工作原理</p><p>　　PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開(kāi)始下一輪新

33、的掃描。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。</p><p>　　PLC的掃描一個(gè)周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。</p><p>　　PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。</p>

34、<p>　　PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。</p><p>　　輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過(guò)一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。</p><p>

35、　　3.1.3、PLC的程序編制</p><p><b>　　編程元件</b></p><p>　　PLC是采用軟件編制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制要求的。編程時(shí)要使用到各種編程元件，它們可提供無(wú)數(shù)個(gè)動(dòng)合和動(dòng)斷觸點(diǎn)。編程元件是指輸入映像寄存器、輸出映像寄存器、位存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲(chǔ)器等。</p><p>　　PLC內(nèi)

36、部這些存儲(chǔ)器的作用和繼電接觸控制系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似，也有“線圈”與“觸點(diǎn)”，但它們不是“硬”繼電器，而是PLC存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元。當(dāng)寫入該單元的邏輯狀態(tài)為“1”時(shí)，則表示相應(yīng)繼電器線圈得電，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)。所以，內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器。</p><p>　　S7-200CPU224、CPU226部分編程元件的編號(hào)范圍與功能說(shuō)明如下表所示</p><p>&l

37、t;b>　　2、編程語(yǔ)言</b></p><p>　　所謂程序編制，就是用戶根據(jù)控制對(duì)象的要求，利用PLC廠家提供的程序編制語(yǔ)言，將一個(gè)控制要求描述出來(lái)的過(guò)程。PLC最常用的編程語(yǔ)言是梯形圖語(yǔ)言和指令語(yǔ)句表語(yǔ)言，且兩者常常聯(lián)合使用。</p><p><b>　　梯形圖（語(yǔ)言）</b></p><p>　　梯形圖是一種從繼電接

38、觸控制電路圖演變而來(lái)的圖形語(yǔ)言。它是借助類似于繼電器的動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)、線圈以及串、并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和符號(hào)，根據(jù)控制要求聯(lián)接而成的表示PLC輸入和輸出之間邏輯關(guān)系的圖形，直觀易懂。</p><p>　　梯形圖中常用 圖形符號(hào)分別表示PLC編程元件的動(dòng)斷和動(dòng)合接點(diǎn)；</p><p>　　用（ ）表示它們的線圈。梯形圖中編程元件的種類用圖形符號(hào)及標(biāo)注的字母或數(shù)加以區(qū)別。觸點(diǎn)和線圈等

39、組成的獨(dú)立電路稱為網(wǎng)絡(luò)，用編程軟件生成的梯形圖和語(yǔ)句表程序中有網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，允許以網(wǎng)絡(luò)為單位給梯形圖加注釋。</p><p>　　梯形圖的設(shè)計(jì)應(yīng)注意到以下三點(diǎn)：</p><p>　?、偬菪螆D按從左到右、自上而下的順序排列。每一邏輯行（或稱梯級(jí)）起始于左母線，然后是觸點(diǎn)的串、并聯(lián)接，最后是線圈。與能流的方向一致。</p><p>　　②梯形圖中每個(gè)梯級(jí)流過(guò)的不是物理電流

40、，而是“概念電流”，從左流向右，其兩端沒(méi)有電源。這個(gè)“概念電流”只是用來(lái)形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通的條件。</p><p>　?、圯斎爰拇嫫饔糜诮邮胀獠枯斎胄盘?hào)，而不能由PLC內(nèi)部其它繼電器的觸點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入寄存器的觸點(diǎn)，而不出現(xiàn)其線圈。輸出寄存器則輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備，當(dāng)梯形圖中的輸出寄存器線圈得電時(shí)，就有信號(hào)輸出，但不是直接驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備，而要通過(guò)輸出接口的繼電器、晶體

41、管或晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。輸出寄存器的觸點(diǎn)也可供內(nèi)部編程使用。</p><p><b>　　2）指令語(yǔ)句表</b></p><p>　　指令語(yǔ)句表是一種用指令助記符來(lái)編制PLC程序的語(yǔ)言，它類似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，但比匯編語(yǔ)言易懂易學(xué)，若干條指令組成的程序就是指令語(yǔ)句表。一條指令語(yǔ)句是由步序、指令語(yǔ)和作用器件編號(hào)三部分組成。</p><p>　　下例

42、為PLC實(shí)現(xiàn)三相鼠籠電動(dòng)機(jī)起/停控制的兩種編程語(yǔ)言的表示方法：</p><p>　　KM 步序 指令語(yǔ) 器件號(hào)</p><p>　　SS ST I0.0 I0.1 Q0.0 0 LD I0.0</p><p>　　KM

43、 1 O Q0.0</p><p>　　2 AN I0.1</p><p>　　3 = Q0.0</p><p>　　(1)繼電接觸控制線路圖 (2)梯形圖 4

44、 END</p><p>　　3.2、所使用軟件概述</p><p>　　組態(tài)的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（Distributed Control System,簡(jiǎn)稱DCS）的出現(xiàn)才開(kāi)始被廣大的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)人員所熟知的。在工業(yè)控制技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)有過(guò)程中，PC（包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）相比以前專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢(shì)日益明顯。組態(tài)王軟件是北京亞控科技發(fā)展有限公司研發(fā)的一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，它

45、融過(guò)程控制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)操作以及工廠資源管理于一體，將一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。它基于Microsoft Windows XP/NT/2000操作系統(tǒng)，用戶可以在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的所有層次的各個(gè)位置上都可以及時(shí)獲得系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。采用組態(tài)王軟件開(kāi)發(fā)工業(yè)監(jiān)控過(guò)程，可以極大地增強(qiáng)用戶生產(chǎn)控制能力、提高工廠的生產(chǎn)力和效率、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、減少成本及原材料的消耗。它適用于從單一設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理和故障診斷，到網(wǎng)

46、絡(luò)結(jié)構(gòu)分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。</p><p>　　組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件，它是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)王軟件結(jié)構(gòu)由工程管理器、工程瀏覽器及運(yùn)行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。它作為一個(gè)開(kāi)放型的通用工業(yè)監(jiān)控軟件，支持與國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的PLC、智能模塊、智能儀表、變頻器、數(shù)據(jù)采集板卡等（如：

47、西門子PLC、莫迪康PLC、歐姆龍PLC、三菱PLC、研華模塊等等）通過(guò)常規(guī)通訊接口（如串口方式、USB接口方式、以太網(wǎng)、總線、GPRS等）進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。</p><p>　　組態(tài)王軟件與IO設(shè)備進(jìn)行通訊一般是通過(guò)調(diào)用*.dll動(dòng)態(tài)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不同的設(shè)備、協(xié)議對(duì)應(yīng)不同的動(dòng)態(tài)庫(kù)。工程開(kāi)發(fā)人員無(wú)需關(guān)心復(fù)雜的動(dòng)態(tài)庫(kù)代碼及設(shè)備通訊協(xié)議，只須使用組態(tài)王提供的設(shè)備定義向?qū)?，即可定義工程中使用的I/O設(shè)備，并通過(guò)變量的定義實(shí)現(xiàn)

48、與I/O設(shè)備的關(guān)聯(lián)，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)既簡(jiǎn)單又方便。</p><p>　　組態(tài)王支持通過(guò)OPC、DDE等標(biāo)準(zhǔn)傳輸機(jī)制和其他監(jiān)控軟件（如：Intouch、Ifix、Wincc等）或其他應(yīng)用程序（如：VB、VC等）進(jìn)行本機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)交互。通常情況下，建立一個(gè)應(yīng)用工程大致可分為以下幾個(gè)步驟：1、創(chuàng)建新工程；2、定義硬件設(shè)備并添加工程變量；3、制作圖形畫面并定義動(dòng)畫連接；4、編寫命令語(yǔ)言；5、進(jìn)行運(yùn)行系統(tǒng)的配置；6、保存工

49、程并運(yùn)行。</p><p>　　4.硬件部分方案具體實(shí)施與實(shí)踐 </p><p>　　4.1流水線的結(jié)構(gòu)及其工作原理</p><p>　　裝配流水線的具體外部結(jié)構(gòu)如下圖4-1所示</p><p>　　圖4-1裝配流水線外部結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖中左框中的A～H表示動(dòng)作輸出（用LED發(fā)光二極管模擬），右側(cè)框中的A～

50、G表示各個(gè)不同的操作工位。</p><p>　　裝配流水線是一個(gè)應(yīng)用PLC控制的循環(huán)系統(tǒng)。主要功能是通過(guò)西門子S7-200系列PLC來(lái)控制開(kāi)關(guān)量狀態(tài)。</p><p>　　模擬流水線控制系統(tǒng)實(shí)際主要由西門子S7-200系列PLC，16各綠色LED燈分為四個(gè)部分模擬流水線的輸出狀態(tài)，三個(gè)紅色LED等模擬加工位的工作狀態(tài)。</p><p>　　其原理主要通西門子S7-2

51、00系列PLC來(lái)控制開(kāi)關(guān)量順序控制，控制傳送位的狀態(tài)及加工工件位的狀態(tài)，模擬實(shí)際中傳送帶的位置狀態(tài)及加工位置的工作狀態(tài)。通過(guò)組態(tài)王的仿真和PLC通訊，來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和上位機(jī)控制，通過(guò)上位機(jī)和下位機(jī)的通訊把流水線的工作情況放映給上位機(jī)，便于工作人員的維護(hù)和故障的排除</p><p>　　中心思想是使用移位寄存器指令，移位寄存器指令所描述的操作過(guò)程如下：若在輸入端輸入一串脈沖信號(hào)，在移位脈沖作用下，脈沖信號(hào)依次移到移位寄

52、存器的各個(gè)繼電器中，并將這些繼電器的狀態(tài)輸出，每個(gè)繼電器可在不同的時(shí)間內(nèi)得到由輸入端輸入的一串脈沖信號(hào)。</p><p><b>　　4.2具體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本系統(tǒng)所要求的智能生產(chǎn)線的運(yùn)行是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。為了安全、方便、高效率地運(yùn)行，除了需要良好的硬件支持外還必須有一套完善可靠的控制系統(tǒng)。生產(chǎn)線控制系統(tǒng)一般可由：（1）微機(jī)（PC）控制系統(tǒng)；（

53、2）可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)；（3）單片機(jī)控制系統(tǒng)等</p><p>　　前面已經(jīng)分析過(guò)了采用可編程控制器控制智能生產(chǎn)流水線相比工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與單片機(jī)相比的優(yōu)點(diǎn)，而且基于實(shí)際考慮，可編程控制器可靠性高，成本低廉，程序設(shè)計(jì)方便靈活、使用維護(hù)簡(jiǎn)單、等優(yōu)點(diǎn)。所以我在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候選擇了PLC作為控制方式進(jìn)行模擬。為了設(shè)計(jì)出的實(shí)際效果能達(dá)到題目所有要求的功能，列出設(shè)計(jì)方案流程圖如下圖4-2所示</p>&

54、lt;p>　　圖4-1具體方案流程圖</p><p>　　由于已經(jīng)確定了系統(tǒng)的控制方式，所以接下來(lái)只有完成余下的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3硬件系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1 可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　智能流水線PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的彩燈控制系統(tǒng)一樣主要由信號(hào)控制系統(tǒng)組成。主要硬件包括PLC主

55、機(jī)及擴(kuò)展、流水線模擬系統(tǒng)、操縱盤等。系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)，流水線模擬系統(tǒng)，控制數(shù)據(jù)通過(guò)PLC輸入接口送入PLC，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器并由PLC軟件運(yùn)算處理，然后經(jīng)輸出接口分別傳向流水線的各個(gè)狀態(tài)接收位，使流水線的工位狀態(tài)發(fā)生改變。</p><p>　　4.3.2流水線模擬控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 </p><p>　　1） 系統(tǒng)工作受開(kāi)關(guān)控制，搬動(dòng)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)按鈕則系統(tǒng)工作；并按所規(guī)定的一檔速度自動(dòng)運(yùn)行

56、，按系統(tǒng)所規(guī)定的速度工件在流水線上自動(dòng)傳送，經(jīng)三個(gè)加工位置的停頓后最后進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)，此后狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)按鈕關(guān)閉時(shí)，傳送帶停止自動(dòng)運(yùn)行。</p><p>　　2）能調(diào)為其余的傳送速度。當(dāng)搬動(dòng)二檔按鈕后，傳送帶以該檔位規(guī)定的速度進(jìn)行運(yùn)作，此速度為自行在程序中設(shè)定的值，既不同于一檔的自動(dòng)速度，同自動(dòng)擋的運(yùn)作過(guò)程一樣，也是經(jīng)三個(gè)加工位置的停頓后進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)，之后狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)按鈕關(guān)閉時(shí)，流水線停止以該速度傳送<

57、/p><p>　　3)復(fù)位按鈕：既流水線控制系統(tǒng)可在手動(dòng)的狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)啟動(dòng)復(fù)位按鈕時(shí)，流水線的傳送帶不再自動(dòng)的運(yùn)作，既從自動(dòng)狀態(tài)變?yōu)槭謩?dòng)狀態(tài)。此時(shí)傳送帶的位移運(yùn)作指令只受移位指令影響。</p><p>　　4）移位按鈕：既在手動(dòng)控制的狀態(tài)下，該指令才能對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，流水線的傳送帶的移位狀態(tài)只受該指令影響，只有在移位按鈕啟動(dòng)時(shí)，流水線才會(huì)發(fā)生移位，移位的多少取決于移位按鈕按下的次數(shù)，由于本

58、系統(tǒng)共八個(gè)狀態(tài)位，從第一狀態(tài)位開(kāi)始，當(dāng)移位按鈕按下8次時(shí)，系統(tǒng)初始化，重新循環(huán)運(yùn)行。</p><p>　　5）能實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的工作狀態(tài)，便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。</p><p>　　4.3.3硬件系統(tǒng)接線及I/O地址分配</p><p>　　首先確定PLC所需的CPU224，它由14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，根據(jù)本系統(tǒng)的具體要求和要實(shí)現(xiàn)的功能，選用了8個(gè)輸

59、出點(diǎn)和4個(gè)輸入點(diǎn)。由于此系統(tǒng)有四個(gè)狀態(tài)輸入點(diǎn)，既啟動(dòng)狀態(tài)，第二檔位狀態(tài)，手動(dòng)狀態(tài)，移位狀態(tài)。和八個(gè)工位輸出狀態(tài)，既位移D，操作A，位移E，操作B，位移F，操作C，位移G，入庫(kù)H了，所以共計(jì)有八個(gè)狀態(tài)輸出狀態(tài)。</p><p>　　由分析得I/O地址分配表，見(jiàn)表4-3</p><p>　　I/O地址分配表，表4-3</p><p>　　由分析得到可編程控制器內(nèi)部繼電器

60、分配表。如表4-4</p><p>　　表4-4內(nèi)部繼電器分配表</p><p>　　4．3.4.硬件接線</p><p>　　硬件接線實(shí)例圖如下圖4-5與4-6所示</p><p>　　圖4-5硬件接線實(shí)例圖</p><p>　　圖4-6硬件接線實(shí)例圖</p><p>　　PLC外部接線圖如下

61、圖4-7所示，</p><p>　　圖 4-7 PLC外部接線圖</p><p><b>　　5.軟件部分的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1 編程軟件介紹</p><p>　　STEP7-Micro/WIN 4.0是西門子公司專為SIMATIC S7-200系列可編程序控制器研制開(kāi)發(fā)的編程軟件，它是基于Windo

62、ws的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，既可用于開(kāi)發(fā)用戶程序，又可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。STEP7-Micro/WIN32編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)，其主要實(shí)現(xiàn)以下功能：</p><p>　　1）在脫機(jī)（離線）方式下創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序。在脫機(jī)方式時(shí)，計(jì)算機(jī)與PLC斷開(kāi)連接，此時(shí)能完成大部分的基本功能，如編程、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)都只能存放在計(jì)算機(jī)的磁盤上。&l

63、t;/p><p>　　2）在聯(lián)機(jī)（在線）方式下可以對(duì)與計(jì)算機(jī)建立通信關(guān)系的PLC直接進(jìn)行各種操作，如上載、下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。</p><p>　　3）在編輯程序的過(guò)程中進(jìn)行語(yǔ)法檢查，可以避免一些語(yǔ)法錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)類型方面的錯(cuò)誤。經(jīng)語(yǔ)法檢查后，梯形圖中錯(cuò)誤處的下方自動(dòng)加紅色波浪線，語(yǔ)句表的錯(cuò)誤行前自動(dòng)畫上紅色叉，且在錯(cuò)誤處加上紅色波浪線。</p><p>　　4）對(duì)用

64、戶程序進(jìn)行文檔管理，加密處理等。</p><p>　　5）設(shè)置PLC的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控等</p><p>　　5.2可編程控制器程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)就是根據(jù)被控對(duì)象的控制要求及系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的要求，為應(yīng)用程序的編程提出明確的目的、依據(jù)、要求和指標(biāo)，編制出程序規(guī)格說(shuō)明書，然后再程序規(guī)格說(shuō)明書基礎(chǔ)上，使用相應(yīng)的編程語(yǔ)言，指令進(jìn)行

65、程序設(shè)計(jì)。</p><p>　　對(duì)于一個(gè)可以在工程上應(yīng)用的PLC控制系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)一般包括：PLC程序功能分析和設(shè)計(jì)、程序的結(jié)構(gòu)分析、編制程序規(guī)格說(shuō)明書、程序設(shè)計(jì)等內(nèi)容。</p><p>　　PLC程序功能分析和設(shè)計(jì)實(shí)際上師PLC系統(tǒng)功能分析設(shè)計(jì)者的一個(gè)組成部分。系統(tǒng)的整體功能要求，就軟件而言，對(duì)工程設(shè)計(jì)人員就是編制應(yīng)用程序。再編寫程序之前，首先要確定應(yīng)用程序的功能，大體上可以從控制功能、

66、操作功能、自診功能分析和設(shè)計(jì)三個(gè)方面來(lái)考慮。</p><p>　　控制功能是PLC的基本功能，主要依據(jù)受控對(duì)象和生產(chǎn)工藝要求來(lái)設(shè)計(jì)。根據(jù)受控設(shè)備的動(dòng)作時(shí)序、精度、控制條件等規(guī)定，分析這些規(guī)定是否合理、能否實(shí)現(xiàn)。必要時(shí)可修改與之配合的硬件系統(tǒng)，直至所有的控制功能都被證明是可行的為止。</p><p>　　模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，是PLC程序設(shè)計(jì)最有效，最基本的方法。程序結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的基本任務(wù)

67、就是以模塊化程序?yàn)榍疤幔韵到y(tǒng)功能要求為依據(jù)，按照相對(duì)獨(dú)立的原則，將全部程序劃分為若干個(gè)程序模塊，并對(duì)每一個(gè)模塊提供程序要求，規(guī)格說(shuō)明。</p><p>　　由于本實(shí)驗(yàn)選擇的是西門子公司的S7-200的PLC，所以其編程軟件也是相對(duì)應(yīng)的。由于編程時(shí)采用了模塊化的方法，根據(jù)系統(tǒng)所要求的功能，分析出此程序在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)包含有最基本的以下模塊：</p><p>　　1）移位寄存器部分 2）自動(dòng)狀態(tài)下

68、總時(shí)間及間隔時(shí)間限定部分 3）自動(dòng)轉(zhuǎn)手動(dòng)部分 4）手動(dòng)累加循環(huán)部分 5）手動(dòng)轉(zhuǎn)自動(dòng)部分 6）總時(shí)間循環(huán)初始化部分 7）二檔時(shí)間設(shè)定部分 8）總系統(tǒng)循環(huán)初始化部分 9）寄存器依次狀態(tài)輸出部分</p><p>　　通過(guò)以下的梯形圖程序，可以詳細(xì)的看出，總結(jié)并歸納出在本設(shè)計(jì)要求的情況下，根據(jù)以上模塊化的思想，本流水線智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，軟件編寫的方法和實(shí)踐，及創(chuàng)新性的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)都能有所體現(xiàn)。</p>&

69、lt;p><b>　　圖5-1網(wǎng)絡(luò)1</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)一為自動(dòng)狀態(tài)下，總循環(huán)時(shí)間及間隔時(shí)間限定部分，它的中心是由兩個(gè)計(jì)時(shí)器所組成，雖然兩個(gè)計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)相同，但它們?cè)谡麄€(gè)程序系統(tǒng)中卻起的是兩個(gè)完全不一樣的作用，但都是非常重要的作用。</p><p>　　由前面I/O分配可知，I0.0是自動(dòng)擋啟動(dòng)的意思，這里T51起從一狀態(tài)變?yōu)榱硪粻顟B(tài)需要的間隔時(shí)間，

70、可讀出是0.3秒，這個(gè)時(shí)間不完全固定，是由編寫者根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求自行選定的。</p><p>　　而T52表達(dá)的含義，為系統(tǒng)完成一次循環(huán)所需要的時(shí)間，既走完8狀態(tài)，8個(gè)工位狀態(tài)都走一遍所需要的總時(shí)間，既2.4秒，同T51一樣這個(gè)時(shí)間也不是完全固定的，而是根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需要，可自行調(diào)整的。</p><p>　　之后的T51接到了網(wǎng)絡(luò)四，詳細(xì)分析網(wǎng)絡(luò)4的意義</p><p&g

71、t;<b>　　圖5-2網(wǎng)絡(luò)4</b></p><p>　　計(jì)時(shí)器T51與繼電器M20.0的狀態(tài)直接對(duì)繼電器狀態(tài)M0.1造成影響，之后的繼電器狀態(tài)M0.1接向了網(wǎng)絡(luò)6，之后再分析網(wǎng)絡(luò)6.</p><p><b>　　圖5-3網(wǎng)絡(luò)6</b></p><p>　　此模塊為移位寄存器部分，可以看出繼電器狀態(tài)M0.1，移位檔，二號(hào)

72、速度檔都接向了移位寄存器，而移位寄存器正是本次流水線智能傳送帶設(shè)計(jì)任務(wù)的關(guān)鍵所在，移位寄存器是本設(shè)計(jì)完成的中心，其余一切的程序設(shè)計(jì)都是圍繞它進(jìn)行的。可分析出T51的每隔0.3秒改變一次狀態(tài)，通過(guò)M0.1對(duì)移位寄存器造成影響。移位寄存器直接影響從M10.0—M10.7的繼電器的輸出狀態(tài)。</p><p>　　之后再分析T52，T52與網(wǎng)絡(luò)3相連，所以接下來(lái)分析網(wǎng)絡(luò)3</p><p><

73、b>　　圖5-4網(wǎng)絡(luò)3</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)三實(shí)際為總時(shí)間循環(huán)初始化部分，因?yàn)橛删W(wǎng)絡(luò)3可以看出計(jì)時(shí)器T52，手動(dòng)擋I0.1，累加器C6（后面分析），自動(dòng)擋I0.0直接對(duì)M0.0的狀態(tài)造成影響。而M0.0又反過(guò)來(lái)影響網(wǎng)絡(luò)一中的T52，既網(wǎng)絡(luò)3的作用為當(dāng)系統(tǒng)完成一次大的循環(huán)后，或狀態(tài)發(fā)生臨時(shí)性變動(dòng)時(shí)，總的計(jì)時(shí)器要清零，既重新開(kāi)始計(jì)時(shí)。</p><p>　　接下來(lái)看

74、二檔的時(shí)間如何限定，由于二檔的控制端為I0.3。</p><p><b>　　圖5-5網(wǎng)絡(luò)5</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)5即為二檔速度限定模塊，其實(shí)現(xiàn)方法為，二檔的控制端與計(jì)時(shí)器T37相結(jié)合，而T37的計(jì)時(shí)時(shí)間可以認(rèn)為設(shè)定，只要與自動(dòng)擋自動(dòng)運(yùn)行的間隔時(shí)間不一樣即可，這里的6是根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際要求任意設(shè)定的，因?yàn)樵O(shè)定這個(gè)時(shí)間，系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換速度不至于太快，便于操作，

75、同時(shí)時(shí)間上也要快于自動(dòng)情況下的一檔。</p><p>　　接下來(lái)分析手動(dòng)情況下，狀態(tài)的完成與實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　圖5-6網(wǎng)絡(luò)2</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)二實(shí)際為自動(dòng)轉(zhuǎn)換手動(dòng)運(yùn)行的模塊，因?yàn)檩斎攵薎0.1為手動(dòng)擋啟動(dòng)，即為復(fù)位按鈕，當(dāng)復(fù)位按鈕啟動(dòng)時(shí)，M20.0被置為1，而此程序中，M20.0是限定自動(dòng)狀態(tài)是否運(yùn)行的開(kāi)關(guān)量，

76、當(dāng)手動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)狀態(tài)即可被切斷。</p><p>　　由網(wǎng)絡(luò)3，可知手動(dòng)擋啟動(dòng)按鈕直接與自動(dòng)擋總時(shí)間限定開(kāi)關(guān)M0.0相接，當(dāng)在手動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行下，既總時(shí)間限定無(wú)效。</p><p>　　而由網(wǎng)絡(luò)6又可知，手動(dòng)擋狀態(tài)下的移位狀態(tài)端輸入指令I(lǐng)0.2直接與，移位寄存器相接，即可改變移位寄存器的狀態(tài)量。</p><p><b>　　圖5-7網(wǎng)絡(luò)7</b>

77、</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)七實(shí)際為手動(dòng)狀態(tài)下，累加循環(huán)部分，其部分的關(guān)鍵核心為計(jì)數(shù)器C6，由于I0.2為移位指令，當(dāng)移位指令從初始開(kāi)始到轉(zhuǎn)換8次時(shí)，系統(tǒng)一共累加了8次，之后重新初始化完成循環(huán)。手動(dòng)狀態(tài)想恢復(fù)自動(dòng)狀態(tài)，要通過(guò)如下模塊。</p><p><b>　　圖5-8網(wǎng)絡(luò)8</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)8即為從手動(dòng)狀態(tài)恢復(fù)為自動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行的

78、模塊，其原理很簡(jiǎn)單，只要把限定控制自動(dòng)狀態(tài)的寄存器開(kāi)關(guān)M20.0恢復(fù)為0即可，既所有限定自動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行的開(kāi)關(guān)都被打開(kāi)。</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)各個(gè)狀態(tài)都完成后，既完成一個(gè)大循環(huán)后，系統(tǒng)狀態(tài)都應(yīng)恢復(fù)，既應(yīng)總初始化，可通過(guò)如下模塊。</p><p>　　以上為圖5-9網(wǎng)絡(luò)9</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)9即為系統(tǒng)完成總循環(huán)后的各個(gè)狀態(tài)初始化限定模塊，主要是通過(guò)控制寄存器狀

79、態(tài)量M10.0來(lái)完成的，因?yàn)镸10.0可影響總時(shí)間，也可以影響本程序的核心，移位寄存器等，所以通過(guò)它來(lái)完成總的初始化。</p><p>　　而狀態(tài)的執(zhí)行部分，由于移位寄存器改變各個(gè)寄存器的狀態(tài)量，而狀態(tài)量的輸出是由以下模塊完成的，既寄存器依次狀態(tài)輸出模塊，從網(wǎng)絡(luò)10到網(wǎng)絡(luò)17，一共8個(gè)部分，對(duì)應(yīng)流水線系統(tǒng)的8個(gè)操作工位。</p><p>　　圖5-10寄存器狀態(tài)輸出</p>

80、<p>　　圖5-11寄存器狀態(tài)輸出</p><p>　　圖5-12寄存器狀態(tài)輸出</p><p>　　寄存器狀態(tài)輸出模塊很簡(jiǎn)單，只要將相應(yīng)的寄存器狀態(tài)傳給相應(yīng)的輸出狀態(tài)即可，由此可看出，寄存器狀態(tài)M10.0—M10.7依次對(duì)應(yīng)狀態(tài)輸出Q0.0—Q0.7，共計(jì)八個(gè)輸出狀態(tài)。</p><p>　　以上PLC程序的設(shè)計(jì)既全部完成了，完成了模擬流水線系統(tǒng)所要求的

81、所有功能，而且程序簡(jiǎn)單明了，易懂，不復(fù)雜，執(zhí)行起來(lái)可靠性高。因此基于程序設(shè)計(jì)的模塊化原理，此程序的設(shè)計(jì)非常的符合要求。</p><p>　　6．組態(tài)軟件仿真模擬與上位機(jī)監(jiān)控設(shè)計(jì)部分</p><p>　　6.1組態(tài)畫面與程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于本次課程設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的監(jiān)控和對(duì)流水線運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視與控制，說(shuō)以我選擇了組態(tài)王6.51軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。組態(tài)

82、王6.51軟件應(yīng)用比較直觀方便，編寫組態(tài)程序時(shí)應(yīng)注意仿真變量的定義和關(guān)聯(lián)。</p><p>　　建立新組態(tài)王工程的一般過(guò)程是：</p><p>　　設(shè)計(jì)圖形界面（定義畫面）；</p><p><b>　　定義設(shè)備；</b></p><p>　　構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)（定義變量）；</p><p><b&

83、gt;　　構(gòu)建動(dòng)畫連接</b></p><p><b>　　運(yùn)行和調(diào)試</b></p><p>　　所以實(shí)際操作中只要依照以上原則進(jìn)行組態(tài)的建立即可完成任務(wù)的要求，以下為組態(tài)的建立畫面。</p><p>　　組態(tài)軟件變量定義部分如下圖6-1</p><p><b>　　圖6-1變量的定義</b

84、></p><p>　　詳細(xì)的變量定義解釋如下：</p><p>　　開(kāi)始按鈕：為自動(dòng)擋啟動(dòng)按鈕，它負(fù)責(zé)自動(dòng)擋程序的按照自動(dòng)擋設(shè)定的時(shí)間運(yùn)行，運(yùn)行速度為1號(hào)的速度</p><p>　　2號(hào)速度按鈕：它也是自動(dòng)擋運(yùn)行的按鈕，只不過(guò)速度較自動(dòng)擋速度1的運(yùn)行不同，比自動(dòng)速度1快，也可以比自動(dòng)速度1慢。</p><p>　　復(fù)位按鈕：為啟動(dòng)手動(dòng)

85、狀態(tài)，既將自動(dòng)運(yùn)行狀況啟動(dòng)為手動(dòng)運(yùn)行狀況，只要啟動(dòng)這個(gè)按鈕后，移位按鈕才能起作用。</p><p>　　移位按鈕：移位按鈕啟動(dòng)后，寄存器的狀態(tài)依次發(fā)生改變，狀態(tài)輸出依次變化，流水線通過(guò)寄存器狀態(tài)的手動(dòng)變化，進(jìn)行運(yùn)作。</p><p>　　而接下來(lái)的D,A,E,B,F,C,G,H，按鈕對(duì)應(yīng)實(shí)際中流水線的8個(gè)操作工位，依次為位移工位D，工件操作加工工位A，位移工位E，操作加工工位B，位移工位F

86、，操作加工工位C，位移工位G，入庫(kù)工位H，主要通過(guò)工位狀態(tài)的依次轉(zhuǎn)換，完成流水線工位的運(yùn)行，完成在每個(gè)操作工位的加工。</p><p>　　定義好變量就可以編寫組態(tài)畫面，編寫畫面時(shí)應(yīng)注意組態(tài)畫面要詳細(xì)，而且要盡量符合實(shí)際的狀況，盡量能高度仿真出實(shí)際運(yùn)行時(shí)的畫面。組態(tài)王編寫出的大體初步畫面如下圖6-2所示。</p><p>　　圖6-2組態(tài)王根據(jù)系統(tǒng)要求編制出的初步畫面</p>

87、<p>　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求，運(yùn)用燈的亮滅，來(lái)表示工件工位的狀態(tài)比較直觀，而且易于觀察監(jiān)控，非常的符合仿真模擬的情況，而且易于操作，A,B,C,H四個(gè)燈的狀態(tài)代表三個(gè)工件的加工工位，及工件入庫(kù)的狀態(tài)。D,E,F，G四個(gè)燈的狀態(tài)則代表傳送帶上四個(gè)位移工位的運(yùn)作狀態(tài)。</p><p>　　以下的四個(gè)開(kāi)關(guān)量，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，2號(hào)檔位，復(fù)位按鈕（既手動(dòng)擋啟動(dòng)），移位按鈕，則符合了系統(tǒng)流水線智能操控的總體要求&

88、lt;/p><p>　　而且程序執(zhí)行每次操作后，可循環(huán)運(yùn)行，通過(guò)8個(gè)燈，既8個(gè)狀態(tài)的循環(huán)改變，更能代表處流水線的實(shí)際運(yùn)行狀況。</p><p>　　接下來(lái)只有對(duì)編制出的組態(tài)仿真畫面做與PLC程序相結(jié)合，做進(jìn)一步的調(diào)試即可。</p><p>　　6.2組態(tài)程序與PLC程序結(jié)合及調(diào)試運(yùn)行</p><p>　　6.2.1組態(tài)與PLC程序關(guān)聯(lián)部分<

89、/p><p>　　在實(shí)際操作和生產(chǎn)過(guò)程中，如果想通過(guò)組態(tài)程序完成上位機(jī)的監(jiān)控，最總要也是最困難的部分，就是將組態(tài)程序與實(shí)際的以PLC為主的硬件系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，結(jié)合與調(diào)試，這個(gè)步驟的成功與否直接關(guān)系到上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控是否能成功完成。</p><p>　　這個(gè)步驟中要特別注意，組態(tài)程序中I/O口的定義地址，設(shè)備的配置，I/O口的選擇，以及地址設(shè)置，串口設(shè)置，通訊參數(shù)的設(shè)置及實(shí)際中PLC類型的設(shè)置，這些

90、過(guò)程的構(gòu)建既要考慮組態(tài)王軟件中數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建的一些屬性與參數(shù)，更重要的是要參考實(shí)際硬件中的IP地址的分配，與I/O口的實(shí)際接線方式，所以一定要注意軟硬件之間的相互關(guān)聯(lián)和通訊，只要這樣才能順利的完成上位機(jī)的監(jiān)控，當(dāng)一切的設(shè)置都按部就班順利完成之后，可以通過(guò)組態(tài)進(jìn)行實(shí)際通信，看到以下的組態(tài)監(jiān)控畫面。</p><p>　　6.2.2組態(tài)程序?qū)嶋H監(jiān)控畫面既實(shí)際運(yùn)行狀況</p><p>　　以下為PL

91、C程序啟動(dòng)，模擬流水線運(yùn)行后，上位機(jī)監(jiān)控的實(shí)際狀況圖。</p><p>　　圖6-3工件位于初始點(diǎn)D處</p><p>　　圖6-4工件位于加工點(diǎn)A處</p><p>　　圖6-5工件位于流水線位移點(diǎn)E處</p><p>　　圖6-6工件位于加工點(diǎn)B處</p><p>　　圖6-7工件位于位移點(diǎn)F處</p>

92、<p>　　圖6-8工件位于加工點(diǎn)C處</p><p>　　圖6-9工件位于位移點(diǎn)G處</p><p>　　圖6-10工件位于倉(cāng)庫(kù)點(diǎn)H處</p><p>　　之后完成一次循環(huán)工件，下一工件在初始點(diǎn)重新運(yùn)行，進(jìn)行按依次步驟加工。</p><p>　　圖6-11下一工件循環(huán)運(yùn)行</p><p>　　根據(jù)實(shí)際的

93、操作過(guò)程，觀察出無(wú)論是在自動(dòng)擋位運(yùn)行，還是按二檔運(yùn)行，二檔速度盡管比一檔速度快很多，但是組態(tài)畫面也能成功的進(jìn)行模擬與監(jiān)控，完成了實(shí)際所要求的任務(wù)。</p><p>　　在組態(tài)軟件運(yùn)行過(guò)程中，在復(fù)位按鈕按下時(shí)，既手動(dòng)擋啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)擋狀態(tài)也能成功停止運(yùn)作，自動(dòng)轉(zhuǎn)入手動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)的工件位移狀態(tài)只受位移按鈕影響，也是基本成功的完成了預(yù)想的效果，和任務(wù)要求。</p><p>　　當(dāng)從手動(dòng)狀態(tài)恢復(fù)到自

94、動(dòng)狀態(tài)時(shí)，觀察到組態(tài)軟件也是成功的進(jìn)行了模擬，既手動(dòng)狀態(tài)不再起作用，流水線的運(yùn)行受自動(dòng)狀態(tài)編寫的程序影響。</p><p>　　這里在二檔運(yùn)行的狀況，手動(dòng)運(yùn)行的狀況的監(jiān)控畫面就不再粘貼了，因?yàn)檫@兩種情況組態(tài)運(yùn)行的靜態(tài)畫面與自動(dòng)擋啟動(dòng)后的，到各個(gè)工位點(diǎn)的畫面是相同的。</p><p>　　而且在運(yùn)行過(guò)程中，程序運(yùn)作穩(wěn)定，未出現(xiàn)異常狀況，這主要是由于PLC編寫的程序較簡(jiǎn)單，不復(fù)雜，可靠性高。&

95、lt;/p><p>　　綜上所述，軟件部分無(wú)論是可編程控制器設(shè)計(jì)的程序還是組態(tài)軟件的編寫與關(guān)聯(lián)，都成功的運(yùn)作了，完成了系統(tǒng)預(yù)想達(dá)到的效果。</p><p><b>　　7、實(shí)驗(yàn)體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)這次對(duì)模擬流水線系統(tǒng)的PLC控制，讓我了解了PLC梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理

96、念來(lái)源于實(shí)際，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。特別是對(duì)于組態(tài)軟件有了更深的了解，也發(fā)現(xiàn)了自己對(duì)組態(tài)軟件掌握的不足。</p><p>　　雖然本次課程設(shè)計(jì)是要求自己獨(dú)立完成，但是，彼此還是脫離不了集體的力量，遇到問(wèn)題和同學(xué)互相討論交流。多和同學(xué)討論。我們?cè)谧稣n程設(shè)計(jì)的過(guò)程中要不停的討論問(wèn)題，這樣，我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會(huì)使自己在做的過(guò)程中沒(méi)有方向。討論不僅是一些思想的問(wèn)題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問(wèn)題，這

97、樣可以使自己處理問(wèn)題快一些，少走彎路。在設(shè)計(jì)之初，曾經(jīng)走入誤區(qū)，也曾將茫然過(guò)，可是在老師與同組成員的幫助下，我順利的解決了遇到的問(wèn)題，并達(dá)到了預(yù)想的效果。特別是在組態(tài)方面，得到了同學(xué)方面的很大幫助和指導(dǎo)，使自己能克服一個(gè)個(gè)的難關(guān)和學(xué)到了很多以前不曾掌握的知識(shí)。</p><p>　　在此，要特別感謝我的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師，課程設(shè)計(jì)雖然結(jié)束了，但是我深知，我所學(xué)習(xí)的知道還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，特別是在組態(tài)方面，發(fā)現(xiàn)自己確實(shí)欠缺

98、很多，基礎(chǔ)及其不牢固，通過(guò)課程設(shè)計(jì)也讓我增強(qiáng)了學(xué)習(xí)PLC的興趣和激發(fā)了對(duì)于組態(tài)軟件學(xué)習(xí)的熱情。在以后的學(xué)習(xí)生涯中，我會(huì)從中吸取教訓(xùn)，盡量彌補(bǔ)自身的不足和所欠缺的知識(shí)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1．趙相賓.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2002，7</p><p>　　2．廖常初.PLC

99、編程及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2005，3</p><p>　　3．胡學(xué)林.可編程控制器原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，2007,1</p><p>　　4．鐘肇新，范建東.可編程控制器原理及應(yīng)用.華南理工大學(xué)出版社，2003</p><p>　　5．陳金華.可編程序控制器(PC)應(yīng)用技術(shù).北京電子工業(yè)出版社,1995</p><p>　　6．陳在