生产线产品检测PLC控制设计.docx
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生产线产品检测PLC控制设计
目录
摘要……………………………2
课题简介………………………3
一.设备的选型…………………4
二.I/O分配表……………………8
三.接线图……………………….11
四.流程图……………………….12
五.程序设计图与控制分析………12
六.总结……………………………18
七.致谢……………………………18
参考文献及资料……………………19
摘要
可编程控制器（简称PLC），是随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业生产自动化水平的日益提高及微电子技术的飞速发展，在继电器控制的基础上产生的一种新型的工业控制装置，是将微型计算机技术，自动化技术及通信技术融为一体，应用到工业生产控制领域的一种高可靠性控制器，是当代工业生产自动化的重要支柱。
此次，我们的课程程设计是锻炼的最好机会，我们要努力学习PLC的应用。
在课程设计的同时要学习设计的方式和设计的思路，是我们在以后的设计中思路更加清晰，目的更加明确，设计更加合理。
任何一个电气控制系统要完成的控制任务都是为满足被控对象提出的各项性能指标。
最大限度地提高劳动生产率保证产品品质量。
减轻劳动轻度和危害程度提高自动化水平，最大限度满足被控制对象提出的各项性能指标。
为明确控制任务和控制系统应有的功能/设计人员在进行设计前，就应深入现场进行调查研究，收集资料，与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气方案，以便协同解决在设计过程中出现的各种问题；确保控制系统安全可靠。
电气控制系统的可靠性就是生命线不能安全可靠工作的电控系统，是不可能长期投入生产运行的的。
尤其是在以提高数量和质量的同时保证生产安全为目的的应用场合必须将可靠性方在首位；力求控制系统简单；在能满足控制要求和保证可靠工作的前提下，应力求控制系统结构简单。
结构简单了具有经济性和实用性才能做到使用方便和维护容易；留有适当的余量：
要考虑到生产的扩大或者是生产工艺的改进，控制任务的增加，充分利用PLC的容易扩充的特点。
本次毕业设计的课题就是：
生产线产品检测PLC控制设计。
此次，设计的主要内容有：
设备选型，制定I/O分配表，画出硬件图，流程图，编写程序，写出操作说明六个部分组成。
课题简介
目前，产品在生产线上的检测在工业自动化领域中使用非常普通。
本次我们设计的课题就是：
生产线产品检测PLC控制设计。
它是由三条传送带组成的零件传输与检验系统。
设备主要包括按钮，传感器，旋转编码器，推杆，指示灯和滑道等。
其示意图如下：
与零件传输系统相连的前道工序向传送带提供一个零件。
由于连接到传送带的前道工序经常停机，因此零件传输系统会根据有无零件自动停机和开机。
每条传送带有6个零件位。
功能：
当按下启动按钮时，系统启动并处于等待状态。
若K1检测到零件，则启动传送带1；若K2检测到零件，则启动传送带2；若K3检测到零件，则启动传送带3。
若K1检测到零件100S后没有再次检测到零件，则是从传送带1开始每隔5S顺序停止传送带的运行。
若零件在传送带1,2,3上的时间超过60S，则视为故障，需要闪烁Q4报警，同时停止所有传送带的运行。
传送带3的左上方装有传感器SP用以检验零件的好坏，SP为ON时，表示零件合格，否则为次品。
若零件是次品，则在传送带3的第六个零件位，由推杆将其推到滑道上。
当K5检测到这个次品已经到了滑道上时，推杆退回原处。
一.设备的选型
可编程控制器PLC的生产厂家很多，因此它的型号也多种多样。
根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。
小型PLC——I/O点数<256点；单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容量4K字以下；中型PLC——I/O点数256～2048点双CPU，用户存储器容量2～8K；大型PLC——I/O点数>2048点；多CPU，16位、32位处理器，用户存储器容量8～16K。
下面先介绍几个大型的PLC生产厂家。
德国西门子（SIEMENS）公司
SIEMENS生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。
西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。
下面主要介绍一下西门子S7系列PLC。
该系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。
S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。
SIMATICS7-200PLC：
S7-200PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。
S7-200PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。
S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。
SIMATICS7-300PLC：
S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。
各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。
与S7-200PLC比较，S7-300PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。
SIMATICS7-400PLC：
S7-400PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。
S7-400PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。
当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。
三菱FX系列
FX系列PLC是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器，以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC产品。
其中FX2是1991年推出的产品，FX0是在FX2之后推出的超小型PLC，近几年来又连续推出了将众多功能凝集在超小型机壳内的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有较高的性能价格比，应用广泛。
它们采用整体式和模块式相结合的叠装式结构。
一、FX系列PLC型号的说明FX系列PLC型号的含义如下：
其中系列名称：
如0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC等单元类型：
M──基本单元E──输入输出混合扩展单元Ex──扩展输入模块EY──扩展输出模块。
输出方式：
R──继电器输出S──晶闸管输出T──晶体管输出特殊品种：
D──DC电源，DC输出A1──AC电源，AC（AC100~120V）输入或AC输出模块H──大电流输出扩展模块V──立式端子排的扩展模块C──接插口输入输出方式F──输入滤波时间常数为1ms的扩展模块如果特殊品种一项无符号，为AC电源、DC输入、横式端子排、标准输出。
例如FX2N－32MT－D表示FX2N系列，32个I/O点基本单位，晶体管输出，使用直流电源，24V直流输出型
日本立石公司
日本OMRON（立石公司）电机株式会社是世界上生产PLC的著名厂商之一。
SYSMACC系列PLC产品以其良好的性能价格比被广泛地应用于化学工业、食品加工、材料处理和工业控制过程等领域，其产品在日本其销量仅次于三菱，居第二位，在我国也是应用非常广泛的PLC之一。
OMRONC系列PLC产品门类齐、型号多、功能强、适应面广。
大致可以分成微型、小型、中型和大型四大类产品。
整体式结构的微型PLC机是以C20P为代表的机型。
叠装式（或称紧凑型）结构的微型机以CJ型机最为典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。
小型PLC机以P型机和CPM型机最为典型，这两种都属坚固整体型结构。
具有体积更小、指令更丰富、性能更优越，通过I/O扩展可实现10~140点输入输出点数的灵活配置，并可连接可编程终端直接从屏幕上进行编程，CPM型机是OMRON产品用户目前选用最多的小型机系列产品。
OMRON中型机以C200H系列最为典型，主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型号产品。
中型机在程序容量，扫描速度和指令功能等方面都优于小型机，除具备小型机的基本功能外，它同时可配置更完善的接口单元模块，如模拟量I/O模块、温度传感器模块、高速记数模块、位置控制模块、通讯联接模块等。
可以与上位计算机、下位PLC机及各种外部设备组成具有各种用途的计算机控制系统和工业自动化网络。
在一般的工业控制系统中，小型PLC机要比大、中型机的应用更广泛。
在电气设备的控制应用方面，一般采用小型PLC机都能够满足需.
本次设计，我们选的是CPM2A-30型的，18点输入，12点输出。
选该型号的PLC首先因为对它比较了解，曾学习过，而且接触比较频繁，它体积小，价格也比较便宜，操作简单。
由于本次的设计输入输出点数少，相比较三菱和S7-200而言，选择CPM2A-30型的最合适。
下面具体介绍一下CPM2A-30型的PLC。
CPM2A-30型的PLC的CPU组成单元型号
30点输出/输入
型
继电器输出型
晶闸管输出型
输入
输出
CPM2A-30CDR-A
CPM2A-30CDT-NPN
12
18
CPM2A-30CDR-D
CPM2A-30CDT1-PNP
在本次设计中还要用到计时器和移位寄存器，以后的工作也会常用这两条指令。
定时器
定时器作为时间元件相当于时间继电器，由设定值寄存器、当前值寄存器和定时器触点组成。
在其当前值寄存器的值等于设定值寄存器的值时，定时器触点动作。
故设定值、当前值和定时器触点是定时器的三要素。
定时器累计PLC内的1ms，10ms，100ms等的时钟脉冲，当达到所定的设定值时，输出接点动作。
定时器可以使用用户程序存储器内的常数K作为设定值，也可以用后述的数据寄存器D的内容作为设定值。
这里的数据寄存器应有断电保持功能。
移位寄存器
从逻辑结构上看，移位寄存器有以下两个显著特征：
（1）移位寄存器是由相同的寄存单元所组成。
一般说来，寄存单元的个数就是移位寄存器的位数。
为了完成不同的移位功能，每个寄存单元的输出与其相邻的下一个寄存单元的输入之间的连接方式也不同。
（2）所有寄存单元共用一个时钟。
在公共时钟的作用下，各个寄存单元的工作是同步的。
每输入一个时钟脉冲，寄存器的数据就顺序向左或向右移动一位。
通常可按数据传输方式的不同对CMOS移位寄存器进行分类。
移位寄存器的数据输入方式有串行输入和并行输入之分。
串行输入就是在时钟脉冲作用下，把要输入的数据从一个输入端依次一位一位地送入寄存器；并行输入就是把输入的数据从几个输入端同时送入寄存器。
在CMOS移位寄存器中，有的品种只具有串行或并行中的一种输入方式，但也有些品种同时兼有串行和并行两种输入方式。
串行输入的数据加到第一个寄存单元的D端，在时钟脉冲的作用下输入，数据传送速度较慢；并行输入的数据一般由寄存单元的R、S端送入，传送速度较快。
移位寄存器的移位方向有右移和左移之分。
右移是指数据由左边最低位输入，依次由右边的最高位输出；左移时，右边的第一位为最低位，最左边的则为最高位，数据由低位的右边输入，由高位的左边输出。
移位寄存器的输出也有串行和并行之分。
串行输出就是在时钟脉冲作用下，寄存器最后一位输出端依次一位一位地输出寄存器的数据；并行输出则是寄存器的每个寄存单元均有输出。
CMOS移位寄存器有些品种只有一种输出方式，但也有些品种兼具两种输出方式。
实际上，并行输出方式也必然具有串行输出功能。
二.I/O分配表
CPM2A-30型的PLC输入/输出继电器的地址分配表
30点
输入继电器号
输出继电器号
0.00-0.11
10.00-10.7
1.00-1.05
11.00-11.07
下表是本次设计需要的操作显示设备，检测元件和输出设备：
操作显示设备
数量
检测元件
数量
输出设备
数量
启动按钮S1
1
接近开关K1
1
传送带1接触器Q1
1
停止按钮S2
1
接近开关K2
1
传送带2接触器Q2
1
传送带工作指示灯Q4
1
接近开关K3
1
传送带3接触器Q3
1
次品指示灯Q5
1
接近开关K4
1
推杆正向接触器Q6
1
接近开关K5
1
推杆反向接触器Q7
1
次品传感器SP
1
1
下表是根据上表为本次设计制定的I/O分配表
输入
输出
元件
通道地址
功能说明
元件
通道地址
功能说明
SB1
00000
启动按钮
Q1
01000
传送带1
SB2
00001
停止按钮
Q2
01001
传送带2
K1
00002
接近开关
Q3
01002
传送带3
K2
00003
接近开关
HL
01003
故障灯
K3
00004
接近开关
KM1
01004
推杆正向接触器
K4
00005
接近开关
KM2
01005
推杆反向接触器
SP1
00006
次品传感器
定时器
TIM000
50S
步进信号
00007
步进信号
TIM001
50S
K5
00008
接近开关
TIM002
50S
SQ1
00009
推杆限位
TIM004
100S
TIM005
60S
TIM006
60S
TIM007
60S
三.接线图
下图是根据本次设计做的端子接线图：
四.流程图
五.程序设计图与控制分析
当按下启动按钮时，系统启动并处于等待状态。
若K1检测到零件，则启动传送带1；若K2检测到零件，则启动传送带2；若K3检测到零件，则启动传送带3，系统正常运行。
若K1检测到零件100S后没有再次检测到零件，则是从传送带1开始每隔5S顺序停止传送带的运行。
若零件在传送带1,2,3上的时间超过60S，则视为故障，需要闪烁Q4报警，同时停止所有传送带的运行。
传送带3的左上方装有传感器SP用以检验零件的好坏，SP为ON时，表示零件合格，否则为次品。
若零件是次品，则在传送带3的第六个零件位，由推杆将其推到滑道上。
当K5检测到这个次品已经到了滑道上时，推杆退回原处。
六.总结
通过本次设计，在这段日子里，从理论到实践可以说得是时间得到更好利用，可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计，使我懂得了理论与实际相结合是很重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但是最终在老师和同学的协助下，问题都得到了解决，同样让我知道了团队的力量多么可贵.让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。
既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。
并且在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。
在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。
我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。
在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。
有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。
自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。
为以后的工作积累了经验，增强了信心。
七.致谢
本次课程设计是对课堂上学的知识的一个很好的实践过程，也是对三年我们专业知识的一次小型考核方式，同时提高了我们的动手能力。
在各个设计环节中，我们都要保证严密，才能顺利的完成一次设计。
在课程设计完成之时，衷心的感谢我的老师和设计团队。
谢谢老师在我们课程设计师的辅导。
参考文献
可编程控制器应用技术（第三版）胡学林主编高等教育出版社，2009
工厂电气控制技术（第二版）张运波刘淑荣编高等教育出版社，2002
电气控制与PLC案例教程胡汉文张鑫编鄂东职业技术学院
PLC基础及应用廖常初主编机械工业出版社，2006
附加：
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