最新基于PLCS7200PLC四节传送带实训报告.docx
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最新基于PLCS7200PLC四节传送带实训报告
基于PLC--S7-200PLC四节传送带实训报告
实训报告
题目名称：
四节传送带的模拟
系部：
电气与信息工程系
专业班级：
自动化13-1
学生姓名：
赵新勇
学号：
2013210730
指导教师：
徐立军
完成日期：
2017.1.5
新疆工程学院
实训评定意见
实训题目四节传送带的模拟
系部电气与信息工程系专业班级自动化13-1
学生姓名赵新勇学生学号2013210730
评定意见：
评定成绩：
指导教师（签名）：
年月日
评定意见参考提纲：
1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。
2、学生的勤勉态度。
3、设计或说明书的优缺点，包括：
学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
新疆工程学院
电气与信息工程系（部）实训任务书
2016/2017学年上学期2017年1月3日
专业
自动化
班级
自动化13-1
课程名称
工厂电控及PLC
实训题目
四节传送带的模拟
指导教师
徐立军
起止时间
2017.1.3-2017.1.6
周数
1
实训地点
系机房
实训目的：
1、贯彻理论联系实际的教学原则，巩固和扩大已学过的电子技术的基础知识，为技术基础课和专业课程的学习建立初步的感性认识并提高学生的工程实践能力。
2、掌握PLC编程应用的基本方法。
3、了解常用工业控制的设计流程以及电路设计原理。
4、培养学生的劳动观念，加强组织性和纪律性，促进学生综合素质的全面提高。
实训任务或主要技术指标：
1、PLC编程训练；
2、工业控制系统设计训练。
3、工厂电气控制电路设计及组装训练。
实训进度与要求：
1.3-1.4：
完成PLC程序设计及仿真；
1.5：
完成实训报告；
1.6：
答辩。
主要参考书及参考资料：
[1]郁汉琪.电气控制与可编程控制器应用技术[M].南京:
东南大学出版社,2003.P141
[2]宋伯生.陈东旭.PLC应用及实验教程[M].北京:
机械工业出版社,2006.P212
[3]图解PLC与电气控制入门[Z]北京：
人民邮电出版社.2008.9
[4]孙同景.PLC原理及工程应用[D].北京:
机械工业出版社,2008.P256
教研室主任（签名）系（部）主任（签名）
摘要
20世纪70年代，诞生了两种改变整个世界及商业管理模式的计算机。
产生于1976年的苹果II型，是世界上最早得到广泛使用的微型计算机。
当今价值数十亿美元的个人计算机产业就是从这个当初由两名年轻人在车库里成立的小公司衍生而来的。
另外一类计算机，是由RichardMorley在1972年发明的，如今称之为可编程逻辑控制器（PLC）。
它最初并没有像个人计算机那样得到名称上的广泛认同，但是却给制造业带来了同样意义重大的冲击。
PLC通常被称为工厂级别的个人计算机。
随着科学技术的发展，电器控制技术在个领域中得到越来越广泛的应用。
可编程序控制器（PLC）的应用使电器控制技术发生了根本的变化。
今天，我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为可编程控制器的小电脑在为我们服务，可编程控制器在工业控制，尖端武器，通信设备，信息处理，家用电器等各测、控制领域的应用中独占鳌头。
PLC可编程序控制器是以微处理器为基础综合了计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字技术和网络通讯技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。
它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。
本设计就是应用可编程控制器来实现模拟四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，完成相应的控制要求。
关键词：
可编程控制器PLC；四节传送带装置；电气控制；
1概述
1.1PLC的概述
可编程逻辑控制器，PLC（ProgrammableLogicController），一种数字运算操作的电子系统，是以微机处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制技术，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
它面向控制过程、面向用户、适应工业环境、操作方便、可靠性高，成为现代工业控制的三大支柱之一。
1.2PLC的历史
在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器控制站主导地位。
继电器控制系统有着十分明显的缺点：
体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差等，而PLC是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。
自1836年继电器问世，人们就开始用导线将它同开关器件巧妙地连接，构成用途各异的逻辑控制或顺序控制。
上世纪60年代末，它不断吸收微计算机技术使之功能不断增强，逐渐适合复杂的控制任务。
随着微电子技术、计算机技术和数据通信技术的飞速发展、微处理器的出现，以及流程加工行业（如汽车制造业）对生产流程迅速、频繁变更的需求，PLC技术出现并快速发展。
目前，PLC在小型化、大型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃，使早期的PLC从最初的逻辑控制、顺序控制，发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能的现代PLC。
但是，仍然沿用着顺序扫描、程序控制等基本模式及CPU+通信+I/O的基本结构。
PLC之所以有生命力，在于它更加适合工业现场和市场的要求：
高可靠性、强抗各种干扰的能力、编程安装使用简便、低价格长寿命。
它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，这样节省了用户时间和成本。
PLC的下端（输入端）为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而上端一般是面向用户的微型计算机。
PLC的诸多优点确定了其在工业中的广泛应用。
1.3PLC的主要功能
1、控制功能。
包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。
2、数据采集与输出。
3、输入/输出接口调理功能。
具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成
对模拟量的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。
4、数据处理功能。
包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID运算、
滤波等。
5、支持人机界面功能。
提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。
允许
操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整，实现工业计算机
的分散和集中操作与监视系统。
6、通信、联网功能。
现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232
或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台PLC可彼此间联网、通信，外部器
件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程
序转移、数据文档转移、监视和诊断。
在系统构成时，可由一台计算机与多台
PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂
控制。
通常所说的SCADA系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。
7、编程、调试等，并且大部分支持在线编程。
1.4PLC的主要特点
1、结构形式多样，模块化组合灵活。
有固定式适于小型系统或机床，组合
式适于集控制系统。
最少的PLC只有6点，而AB的ControlLogix系统的容量达128000点。
2、可靠性高。
PLC的MTBF一般在40000～50000h以上，有的在10-20万h，
且均有完善的自诊断功能。
3、编程方便。
控制具有极大灵活性。
PLC作为通用工业控制计算机，是面
向工矿企业的工控设备。
它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。
梯形
图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
4、功能强大。
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化
产品。
可以用于各种规模的工业控制场合。
除了逻辑处理功能以外，现代PLC
大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。
近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。
加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
5、适应工业环境。
适应高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰
环境。
6、安装、维修简单。
与DCS相比，价格低。
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，
大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时
维护也变得容易起来。
更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可
能。
这很适合多品种、小批量的生产场合。
7、当前PLC产品紧跟现场总线的发展潮流。
1.5PLC的网络通信
PLC的通信包括PLC之间、PLC与上位计算机之间以及PLC与其他智能设备间的通信。
PLC系统与通用计算机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成"集中管理、分散控制"的分布式控制系统，满足工厂自动化（FA）系统发展的需要，各PLC系统或远程I/O模块按功能各自放置在生产现场分散控制，然后采用网络连接构成集中管理的分布式网络系统。
目前各厂商都主推各自的总线标准，如西门子Profibus、A-BControlNet
及DeviceNet、莫迪康Modbus等等。
但其构成的“集中管理、分散控制”分布
式控制方式是十分类似的。
如ROCKWELL（A-B）推出了“全方位自动化”的理念，推荐三层网络结构，即1）设备层（DeviceNet为代表）；2）控制层（ControlNet
为代表）；3）管理层（EtheNet）。
2S7-200的指令系统及编程
2.1编程语言
可编程控制器的应用软件是指用户根据自己的控制要求编写的用户程序。
由
于可编程控制器的应用场合是工业现场，它的主要用户是电气技术人员，所以其
编程语言与通用的计算机编程语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，
又不同于汇编语言，它要满足易于编写和易于调试的要求，还要考虑现场电气技
术人员的接受水平和应用习惯。
因此，可编程控制器通常使用梯形图语言，又称
继电器语言，更有人称之为电工语言。
另外，为满足各种不同形式的编程需要，
根据不同的编程器和支持软件，还可以采用指令语句表、逻辑功能图、顺序功能
图、流程图及高级语言进行编程。
梯形图是一种图形编程语言，是面向控制过程
的一种“自然语言”，它沿用继电器的触点（触点在梯形图中又常称为接点）、线
圈、串并联等术语和图形符号，同时也增加了一些继电器控制系统中所没有的特
殊功能符号。
梯形图语言比较形象、直观，对于熟悉继电器控制线路的电气技术
人员来说，很容易被接受，且不需要学习专门的计算机知识，因此，在PLC应用中，梯形图是使用得最基本、最普遍的编程语言。
但这种编程方式只能用图形编程器直接编程。
PLC的梯形图虽然是从继电器控制线路图发展而来的，但与其又有一些本质
的区别：
（1）PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、
输出继电器、保持继电器、中间继电器等。
但是，这些继电器并不是真实的物理
继电器，而是“软继电器”。
这些继电器中的每一个，都与PLC用户程序存储器
中的数据存储区中的元件映像寄存器的一个具体基本单元相对应。
如果某个基本
单元为“1”状态，则表示与这个基本单元相对应的那个继电器的“线圈得电”。
反之，如果某个基本单元为“0”状态，则表示与这个基本单元相对应的那个继
电器的“线圈断电”。
这样，就能根据数据存储区中某个基本单元的状态是“1”
还是“0”，判断与之对应的那个继电器的线圈是否“得电”。
PLC梯形图中仍然保留了常开接点和常闭接点的名称，这些接点的接通或断开，取决于其线圈是否得电。
（3）PLC梯形图中的各种继电器接点的串、并联连接，实质上是将对应这些基本单元的状态依次取出来，进行“逻辑与”、“逻辑或”等逻辑运算。
而计算机对进行这些逻辑运算的次数是没有限制的，因此，可在编制程序时无限次地使用各种继电器的接点，且可根据需要采用常开（动合）或常闭（动断）的形式。
注意，在梯形图程序中，同一个继电器的线圈一般只能使用一次。
（4）在继电器控制线路图中，左、右两侧的母线为电源线，在电源线中间的各个支路上都加有电压，当某个或某些支路满足接通条件时，就会有电流流过接点和线圈。
（5）在继电器控制线路图中，各个并联电路是同时加电压并行工作的，由于实际元件动作的机械惯性，可能会发生接点竞争现象。
（6）PLC梯形图中的输出线圈只对应存储器中的输出映像区的相应位，不能用必须通过指定的输出继电器，经I/O接口上对应的输出单元（或输出端子）才能驱动现场执行机构。
2.2四节传送带系统的发展
未来传送带设备的将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展。
大型化包括大输送能力、单机长度和大输送倾角等几个方面。
水力输送装置的长度已达440公里以上带式输送机的单机长度已近15公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的“带式输送道”。
不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。
扩大输送机的使用范围，是指发展能在高温、低温条件下有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性物料的传送带设备。
3总体设计
随着科学技术的发展和微型计算机控制技术的广泛应用，人们对传送带控制的方便性、安全性、快捷性等方面要求也越来越高，传送带控制系统的弊端也越来越明显，目前处于主导地位的自动传送带控制系统是可编程控制器（PLC）控制，大大的弥补了以往传送带控制的不足之处。
随着时代的发展，传送带技术也在不断更新。
利用SETP-7软件编写软件程序，应用S7-200PLC控制四节传送带系统的硬件电路，并利用梯形图控制程序设计，通过控制S7-200PLC的定时继电器的功能来实现四条皮带的运行。
3.1四节传送带系统的工作要求
有一个用四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，控制要求如下：
1.启动时先起动最末一条皮带机，经过1秒延时，再依次起动其它皮带机。
2.停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。
3.当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。
例如M2故障，M1、M2立即停，经过1秒延时后，M3停，再过1秒，M4停。
4.当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行1秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。
例如，M3上有重物，M1、M2立即停，过1秒，M3停，再过1秒，M4停。
图3-1四节传送带的模拟
3.2功能说明
M1、M2、M3、M4表示传送带的运动，启动、停止用动合按钮来实现，负载或故障设置用钮子开关来模拟，电机的停转或运行用发光二极管来模拟。
启动时先按下SB1，起动最末一条皮带机，经过1秒延时，再依次起动其它皮带机。
停止时应先按下SB2，停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。
A、B、C、D表示故障设定，分别模拟M1、M2、M3、M4发生故障时的情况，当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。
例如M2故障，只需按下B按钮即可，则M1、M2立即停，经过1秒延时后，M3停，再过1秒，M4停。
E、F、G、H分别为重物模拟按钮，当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行1秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。
例如，M3上有重物，M1、M2立即停，过1秒，M3停，再过1秒，M4停。
输入/输出接线列表：
输入
接线
SB1
A
B
C
D
E
F
G
H
SB2
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I1.0
I1.1
I1.2
I1.3
I0.5
输出
接线
M2
M3
M4
Q0.2
Q0.3
Q0.4
图3-2输入/输出接线列表
输入/输出接线图：
图3-3输入/输出接线图
四节传送带系统的流程图:
四节
开始
开始键是否
第四段皮带运行
1s后第三段皮带运行
1s后第二段皮带运行
1s后第一段皮带运行
1有重物
4有重物
3有重物
2有重物
1s后第一段停止
1s后第二段停止
1s后第三段停止
1s后第四段停止
第1段停止
1s后第三段停止
第123段停止
第12段停止
1s后第二段停止
1s后第四段停止
1s后第四段停止
1s后第三段停止
1s后第四段停止
重物是否运走
重物是否运走
重物是否运走
重物是否运走
结束
图3-4四节传送带系统的流程图
4程序设计
四节传送带梯形图：
5仿真与调试
图5-1CPU选型
图5-2仿真图I0.0
图5-3仿真图I0.5
5.1调试
软件部分调试：
软件程序由STEP-7软件编写，可以对程序网络框图进行标注，程序编写完成后，对程序进行编译连接，若有程序错误，在进行修改，直到没有错误为止，然后将程序下载到PLC中。
硬件部分调试：
实验的硬件部分调试可以在实验台上进行，本次试验采用PLC224，由实验台进行初步调试，程序下载完成后，按下开始按钮，第四段皮带，第三段皮带，第二段皮带，第一段皮带依次运行，时间间隔为1秒。
按下停止按钮后，第一段皮带，第二段皮带，第三段皮带，第四段皮带依次停止，时间间隔为1秒。
在运行过程中，当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。
例如第二条皮带故障，第一、第二条皮带立即停，经过1秒延时后，第三条皮带停，再过1秒，第四条皮带停。
当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行1秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。
例如，第三条皮带上有重物，第一第二条皮带立即停，再过1秒，第四条皮带停。
如若没有出现错误动作，则实验成功。
可以继续在实物上调试，若不成功，在返回重新在实验台上调试，知道成功为止。
6总结
本次课程设计经过老师和同学们的帮助，终于圆满完成，在老师和同学们的帮助下，克服了不少困难，在做课程设计的过程中，我又学到了不少东西。
这些在以后的学习和工作过程中会有不少的帮助。
本次课程设计是应用S7-200PLC控制四节传送带系统的硬件电路，并利用OB1的梯形图控制程序设计。
通过控制S7－200PLC的定时继电器的功能来实现四条皮带的运行，熟悉掌握好定时器和PLC中基本的软组件使用方法和作用，按照选题利用定时器和继电器特点进行编程，使按下某按钮后实现不同的功能当程序编好后，利用S7-200软件调试系统进行调试，根据功能要求使其一步步实现。
其中每个程序都进行反复调试，直至实现相应的功能。
如果调试没有成功再校验程序有没有输入错误或者检查程序是否编辑错误，就这样周而复始直至程序调试成功。
7致谢 这次毕业设计使我把书本上的理论知识运用到相关的具体内容上，让我自身的设计能力得到了培养和提高。
在设计过程中，我通过查阅大量相关资料、自学、同同学交流，向老师请教等方式，使自己学到了不少知识。
虽然经历了不少艰辛，但收获却也同样令人欣慰！
在整个设计开发过程中，我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活产生非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。
在此我要特别感谢我们指导老师，她的悉心教导以及孜孜不倦我才有了这部完整的设计，她时常督促我们认真快速的完成设计以便更好的投入到工作中，同时还要感谢和我一起奋斗共同完成这个设计的小组成员们，大家辛苦了，于此希望老师工作顺利！
身体康健！
同小组的成员都能顺利答辩成功！
参考文献
[1]郁汉琪.电气控制与可编程控制器应用技术[M].南京:
东南大学出版社,2003.P141
[2]宋伯生.陈东旭.PLC应用及实验教程[M].北京:
机械工业出版社,2006.P212
[3]图解PLC与电气控制入门[Z]北京：
人民邮电出版社.2008.9
[4]孙同景.PLC原理及工程应用[D].北京:
机械工业出版社,2008.P256
[5]钟肇新.范建东.冯太合.可编程控制器原理及应用[M].广州:
华南理工大学出版社.2008.P188
[6]周波.胡修玉.可编程控制器原理与应用[M].北京:
国防工业出版社.2008.P122
[7]王曙光.S7-200PLC应用基础与实例.人民邮电出版社,2007
[8]严盈富.西门子S7-200PLC入门.人民邮电出版社,2007
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