畢業(yè)設(shè)計--物件加工線plc控制系統(tǒng)

1、<p>　　畢業(yè)（課程）設(shè)計說明書</p><p><b>　　設(shè)計題目：</b></p><p>　　物件加工線PLC控制系統(tǒng)</p><p><b>　　系 別：電氣工程系</b></p><p><b>　　專 業(yè)：電氣自動化</b></p>&l

2、t;p><b>　　目 錄</b></p><p>　　前言------------------------------------------------------------------------------2</p><p>　　概述------------------------------------------------------------

3、---------3</p><p>　　系統(tǒng)功能及特點------------------------------------------------------4</p><p>　　2.1系統(tǒng)功能---------------------------------------------------------------4</p><p>　　2.2系統(tǒng)特點-

4、--------------------------------------------------------------5</p><p>　　系統(tǒng)技術(shù)性能---------------------------------------------------------6</p><p>　　系統(tǒng)工作原理-----------------------------------------

5、---------------6</p><p>　　4.1系統(tǒng)工作描述--------------------------------------------------------6</p><p>　　4.2系統(tǒng)工作過程描述示意圖-----------------------------------------6</p><p>　　4.3程序執(zhí)行示意圖---

6、--------------------------------------------------6</p><p>　　軟件設(shè)計--------------------------------------------------------------7</p><p>　　5.1程序流程圖------------------------------------------------

7、-----------7</p><p>　　5.2I/O清單----------------------------------------------------------------7</p><p>　　5.3程序梯形圖-----------------------------------------------------------7</p><p>

8、　　5.4程序簡要描述--------------------------------------------------------7</p><p>　　課題創(chuàng)新--------------------------------------------------------------8</p><p>　　結(jié)束語------------------------------------

9、-----------------------------8</p><p>　　參考文獻--------------------------------------------------------------8</p><p>　　附圖---------------------------------------------------------------------------

10、--8</p><p>　　附表-----------------------------------------------------------------------------12</p><p>　　系統(tǒng)模擬圖---------------------------------------------13</p><p><b>　　前 言<

11、;/b></p><p>　　可編程控制器<Programmable Logic Controller----PLC>是以微處理器為核心，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(yīng)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(yīng)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(biāo)志。</p>&

12、lt;p><b>　　PLC的誕生：</b></p><p>　　上世紀(jì)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(yīng)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(biāo)?，F(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。</p><p><b>　　PLC的發(fā)展史：</b></p&

13、gt;<p>　　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(zhǔn)計算機的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進以適應(yīng)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-

14、---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(fù)使用。其中PLC特有的編程語言——梯形圖一直沿用至今。</p><p>　　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的中央處理單元（CPU）。這樣，使PLC功能大大增強。在軟件方

15、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。</p><p>　　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

16、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PLC軟硬件功能發(fā)生了巨大變化。</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　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

17、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(yīng)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(yīng)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(yù)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。</p>

18、<p>　　本次課題軟件設(shè)計采用便于程序調(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(dāng)物體碰傳感器時，每檢測到一種物體時將其相應(yīng)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

19、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(dāng)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）動作完成后再停機。</p><p>　　目前，這種裝置在國內(nèi)外應(yīng)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(fù)雜系統(tǒng)都非常適用，滿

20、足各種工業(yè)控制要求。</p><p><b>　　二、系統(tǒng)功能及特點</b></p><p><b>　　2.1 主要功能</b></p><p>　　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。</p><p>　　2.定時/計數(shù)功能。用PL

21、C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。</p><p>　　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。</p><p>　　4.步進控制功能。用步進指令來實現(xiàn)多道加工工序的控制中，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。</p><p>　　5.運動控制功

22、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(yīng)用于機械、機床、機器人和電梯等各種場合。</p><p>　　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。</p>

23、<p>　　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。</p><p>　　8.通信聯(lián)網(wǎng)功能。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(fù)雜控制。</p><p>　　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

24、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)。</p><p><b>　　2.2 主要特點</b></p><p>　　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

25、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(yīng)的處理。</p><p>　　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(dāng)生產(chǎn)流程改變時可以現(xiàn)場修改程序，使用方便，靈活。</p>&

26、lt;p>　　3.功能完善適應(yīng)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。</p><p>　　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。</p><p><b>　　三、系統(tǒng)技術(shù)性

27、能</b></p><p>　　1.輸入/輸出控制方式。指循環(huán)掃描及其他的控制方式。如即使刷新，直接輸出等。</p><p>　　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。</p><p>　　3.指令長度。一條指令所占字?jǐn)?shù)或步數(shù)</p><p>　　4.指令種類。具有基本指令，特殊指令的數(shù)量。</

28、p><p>　　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。</p><p>　　6.程序容量。PLC對用戶程序的最大存儲容量。</p><p>　　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。</p><p>　　8.內(nèi)部繼電器種類

29、及數(shù)量。PLC內(nèi)部有多種軟繼電器，用于存放變量狀態(tài).</p><p>　　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)品水平高低的一個重要標(biāo)志。</p><p><b>　　四、系統(tǒng)工作原理</b></p><p><b>　　4.1工作過程描述</b></p>&

30、lt;p>　　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(fù)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。</p><p>　　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(fù)位，以完成一

31、些其他內(nèi)部工作。</p><p>　　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(yīng)編輯器鍵入的命令，更新編輯器的顯示內(nèi)容。</p><p>　　當(dāng)PLC處于停止模式時，只執(zhí)行以上操作，PLC處于運行模式時，還需完成以下三個階段操作。</p><p>　　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。</p>

32、<p>　　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

33、存器的內(nèi)容不斷得到刷新。</p><p>　　在輸出處理階段，CPU將輸出映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送到輸出鎖存器，此內(nèi)容控制信息通過輸出去驅(qū)動外設(shè)，PLC完成工作。</p><p>　　4.2掃描工作過程示意圖（見附圖2）</p><p>　　4.3程序執(zhí)行示意圖（見附圖3）</p><p><b>　　五、軟件設(shè)計</b&g

34、t;</p><p>　　5.1 程序流程圖（見附圖1）</p><p>　　5.2 I/O清單 （見附表4）</p><p>　　5.3 F—4系統(tǒng)梯形圖（見附圖5）</p><p>　　5.4 F—4系統(tǒng)模擬圖（見附圖6）</p><p>　　5.5 程序簡要描述</p><p&g

35、t;　　5.5.1 控制對象</p><p>　　檢測到部件并按要求送到指定地點。</p><p>　　5.5.2 控制規(guī)格</p><p><b>　　六、課題創(chuàng)新</b></p><p>　　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

36、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，。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。</p><p>　　現(xiàn)在許多復(fù)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。</p><p><b>　　七、結(jié)束語</b></p>

37、<p>　　在創(chuàng)新培訓(xùn)學(xué)校實習(xí)的六周即將結(jié)束。在這里我與我們組組員xxx學(xué)到了許多新的編程方法，也學(xué)到了許多處事的道理。</p><p>　　本次設(shè)計給我的大學(xué)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(xué)到了許多。總之是受益良多。這要感謝學(xué)校和創(chuàng)新科技培訓(xùn)學(xué)校給我們提供良好的學(xué)習(xí)、實踐機會。感謝院長及我們的指導(dǎo)老師及輔導(dǎo)老師對我們孜孜不倦的教導(dǎo)。感謝和我一起學(xué)習(xí)的同學(xué)對我的幫助。</p

38、><p>　　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。</p><p><b>　　八、參考文獻</b></p><p>　　1.閆坤 電氣及可編程控制器的應(yīng)用技術(shù) 北京：清華大學(xué)出版社，2007</p><p>　　2.殷建國

39、 可編程控制器及其應(yīng)用，北京：機械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　3.丁向榮、林知秋 電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù) 上海：交通大學(xué)出版社2005</p><p><b>　　附圖1:</b></p><p><b>　　附圖 2：</b></p><p>　　附圖3： <