PLC课设正文模板.docx
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PLC课设正文模板
沈阳航空航天大学
课程设计
（论文）
题目传送控制系统
（一）
班级7407203
学号
学生姓名
指导教师
目录
0.前言1
1.总体方案设计2
2.硬件电路的设计3
3西门子S7-200程序设计5
4.组态王设计6
5.课设小结及进一步设想9
参考文献11
附录I元件清单12
附录II梯形图13
传送控制系统
（一）
秦月沈阳航空航天大学自动化学院
摘要：
本文主要设计了基于PLC使用传送带将大、小球分类选择传送系统，可编程控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上发展而来的新型工业自动控制装置。
本课题拟开发物料搬运机械手，采用的德国西门子S7-200系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。
用于分捡大小球的机械装置。
我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。
关键字：
组态王、PLC、大小球、计算机
0.前言
随着科学技术的发展，各行业都在不断寻求先进的自动化控制设备，以提高劳动生产率和工作效率，且要求产品更可靠、更合理、更安全。
故提高设备的自动化、专业化功能对各类技术人员来说，已成为新课题和新要求。
将电气工程技术与控制技术、信息技术相结合，实现系统控制的柔性化和智能化，是传统的制造业发展的新趋势，也是自动化技术的发展目标。
如今的时代不仅是数字化、网络化和信息化的时代，也是自动化的时代。
自动化正在飞速发展，自动化正在迅速普及，自动化正在朝着每一个人走来。
今天的自动化离我们已不再遥远，自动化的身影无处不在，自动化的装置随处可见，自动化的概念已是家喻户晓。
在各行各业乃至日常生活中，到处都有自动化系统在运行、在工作、在为人们服务。
空调机自动地使房间温度保持恒定，电冰箱自动地使食物保鲜，洗衣机自动地洗净衣物，电梯自动地把乘员送到想去的楼层，商店的自动门随顾客接近和离开而自动开闭，红外线防盗装置自动探测出是否有陌生人闯入并进行报警，电力系统自动地维持电源的电压和频率恒定，数控机床和数控加工中心自动地完成零部件加工，自动化生产线源源不断地制造出各种产品，机器人自动地完成装配、焊接、抛光、喷漆、钻孔、处理危险品等各种各样的任务，无人飞机自动进行气象探测、遥感测绘、侦查监视、攻击作战，现代农业机械自动地进行播种、灌溉、施肥、杀虫、收割，火箭自动地把人造卫星送上轨道，火炮自动地进行瞄准和射击，导弹自动地修正轨迹以击中目标，汽车、火车、飞机等各种交通工具中的自动化系统使人们能够安全、舒适、快捷地到达目的地，等等。
1.总体方案设计
下图是一个使用传送带将大、小球分类选择传送装置示意图。
图1机械手分拣大小球示意图
其动作顺序如下：
左上为原点，机械臂下降（当碰铁压着的是大球时，限位开关SQ2断开，而压着的是小球时，SQ2接通，以此可判断是大球还是小球）。
大小球分拣系统示意图如上图所示，该系统的用途是把大小不同的两种球分别放到相应的球槽中，SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5为限位开关，吸盘处有传感器装置。
用来判断是否吸住钢球。
设计步骤：
1）当输送机处于起始位置时，上限位开关和左限位开关被压下，极限开关断开。
2）启动装置后，捡球装置下行，一直到极限开关闭合。
此时。
若碰到的是小球，则压力传感器仍为断开状态；若碰到的是大球，则压力传感器闭合状态。
3）吸起小球后，则捡球装置向上行，碰到上限位开关后，捡球装置向右行；碰到右限位开关（小球的右限位开关）后，再向下行，碰到下限位开关后，将小球释放到小球箱里，然后返回到原位。
4）如果吸起的是大球，捡球装置右行碰到另一个右限位开关（大球的右限位开关）后，再向下行，碰到下限位开关后，将大球释放到小球箱里，然后返回到原位。
2.硬件电路的设计
PLC西门子S7—200
PLC的结构分为整体式和模块式两种。
整体式结构把PLC的I/O和CPU放在一块电路板上，省去插接环节，体积小，每一I/O点的平均价格比模块式的便宜，适用于工艺过程比较稳定、控制要求比较简单的系统。
模块式PLC的功能扩展，I/O点数的增减，输入与输出点数的比例，都比整体式灵活。
维修更换模块、判断与处理故障快方便，适用于工艺过程变化教多、控制要求复杂的系统。
在使用时，应按实际具体情况进行选择。
结合以上几点，在设计PLC机械手在大小球分选系统中用的PLC的选型为西门子S7-200系列的可编程控制器。
对于开关量控制系统的应用系统，当对控制要求不高时，可选用小型PLC（如西门子公司S7-200系列PLC或OMON公司系列CPM1A/CPM2A型PLC）就能满足要求，如对小型泵的顺序控制、单台机械的自动控制等。
对于以开关量控制为主，带有部分模拟量控制的应用系统，如对工业生产中常遇到的温度、压力、流量、液位等连续量的控制，应选用带有A/D转换的模拟量输入模块和带有D/A转换的模拟量输出模块，配接相应的传感器、变送器和驱动装置，并且选择运算功能较强的中小型PLC，如西门子公司的S7-300系列PLC或OMRON公司的COM/CQM1H型PLC。
图2接线图
对于比较复杂的中大型控制系统，如闭环控制、PID调节、通信联信网4等，可选用中大型PLC（如西门子公司的S7-400系列PLC或OMRON公司的C200HE/C200HG/C200HX、CV/CVM1等PLC）。
当系统的各个控制对象分布在不同的地域时，应根据各部分的具体要求来选择PLC，一组成一个分布式的控制系统。
根据状态流程图的要求对PLC件安排及软件规划。
表1I/O分配表
输入口（I区）
输出口（Q区）
定时器（T区）
I0.0
启动
Q0.0
下降
T37
下降延时
I0.1
左限
Q0.1
抓球
T38
小球吸球延时
I0.2
下限
Q0.2
上升
T39
大球吸球延时
I0.3
上限
Q0.3
右移
T40
释放球延时
I0.4
右限（小球）
Q0.4
左移
I0.5
右限（大球）
3.西门子s7-200设计
根据要求，该控制流程根据吸住的是（大球、小球）有两个分支，此处应为分支点，且属于选择性分支。
分支在机械臂下降之后根据接近开光（X0）的通断，分别将球吸住、上升、右行到SQ4或SQ5处下降，此处应为汇合点。
然后再释放、上升、左移到原点。
当机械手在原点时，上限位和左限位都处于“1”状态。
即我们把表示左限
位和上限位的I0.3和I0.1闭合输入。
此时Q1.0置为“1”。
表示Q1.0有输出，Q1.0表示原点指示。
即机器在原点。
当设备在原点时按下启动按钮I0.0。
此时进入第一步状态。
顺控继电器s0.1动作，此时机械手下降，Q0.0置为“1”表示机械手下降。
同时启动下降延时定时器T37，上限位和左限位恢复为“0”状态，当定时时间到没有碰到下限位，则表示机械手吸住大球，程序进入s0.5步。
若碰到下限位后而时间又到则表示机械手吸到小球，程序进入s0.2状态步。
若碰到下限位后，并且下降延时时间到，进入s0.2状态步。
此时I0.2有输入，驱动顺控继电器s0.2动作。
则机械手吸住小球，表示吸球的Q0.1被置位。
同时驱动定时器T38进行定时。
当定时时间到后表示小球被吸起，同时驱动顺序状态继电器s0.3动作。
则表示上升的Q0.2有输出。
当上升碰到上限位I0.3后驱动顺序状态继电器S0.4动作，则表示右移的Q0.3有输出。
当碰到表示小球右限位的I0.4，进入下一个状态S1.0。
若延时时间到后却没有碰到下限位I0.2，则进入s0.5步状态。
驱动s0.5步的顺控继电器起动作。
表示吸球的Q0.1置位。
同时启动延时定时器T39.延时到后进入s0.6步，驱动s0.6顺控继电器动作，则表示机械上升的Q0.2有输出当到达上限位I0.3时，进入s0.7状态步，驱动s0.7不顺控继电器动作，使机械手右移，则表示Q0.3有输出。
当碰都大球右限位I0.5时，进入s1.0状态步。
当碰到右限位后（小球右限位I0.4或者是大球右限位I0.5）进入s1.0状态步，驱动s1.0步的顺控继电器，则机械手下降。
表示下降的Q0.0有输出。
当碰到下限位I0.2时进入s1.1状态步，驱动s1.1步的顺控继电器动作。
则机械手进行释放动作，把在吸球过程中置位的Q0.1进行复位，同时延时定时器T40进行计时。
当计时时间到后进入s1.2步，驱动s1.2步的顺控继电器动作。
动作后机械手开始上升，表示机械手上升的Q0.2有输出。
当上升碰到上限位开关I0.3后，进入s1.3状态步，驱动s1.3步的顺控继电器动作。
继电器动作后机械手开始左移，表示左移的Q0.4有输出。
当左移到碰到左限位后机械手进入s0.1状态步，进入下一次的动作。
按照实验要求写出状态流程图，参考图2如下：
图2状态流程图
4.组态王设计
本课题使用组态王软件编程上位机。
组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。
它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。
通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。
其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。
下面介绍课题在组态王中的界面以及实现的功能：
当设备在原点时按下启动按钮I0.0。
此时进入第一步状态。
顺控继电器s0.1
动作，此时机械手下降，Q0.0置为“1”表示机械手下降。
如图3所示。
图3启动界面
若碰到下限位后，并且下降延时时间到，进入s0.2状态步。
此时I0.2有输
入，驱动顺控继电器s0.2动作。
则机械手吸住小球，表示吸球的Q0.1被置位。
同时驱动定时器T38进行定时。
当定时时间到后表示小球被吸起，同时驱动顺
序状态继电器s0.3动作。
则表示上升的Q0.2有输出。
如图4所示
图4抓球上升界面
当到达上限位I0.3时，进入s0.7状态步，驱动s0.7不顺控继电器动作，使机械
手右移，则表示Q0.3有输出。
如图5所示
图5抓球右移界面
当碰都大球右限位I0.5时，进入s1.0状态步。
当碰到右限位后（小球右限位I0.4或者是大球右限位Ｉ0.5）进入s1.0状态步，驱动s1.0步的顺控继电器，则机械手下降。
表示下降的Q0.0有输出。
如图6所示
图6吸球下行界面
5.课设小结及进一步设想
短短两个星期的课程设计就要告一段落，纵观整个设计过程，可以说在这一过程中我的收获很大，充分认识到自己的薄弱环节，通过理论分析与实践的反复进行和论证，许多问题都有了较好的解决方案。
软件部分采用各部分程序直接转的方式，依次实现了PLC流程图、梯形图、指令表三种机械手控制方式。
用此种方法编写程序条理清晰，连贯性强，但若要增加其它机械手控制方式或进行扩展，程序会变得相当复杂而且容易出错，出错后调试修改也很困难。
收进的方式是将各部分程序写成程序，方便调用和调试。
此种方法的优点是程序编写比较简单，不需要再编写分支、汇合状态移图的程序，且由于本课对定时精确度要求并不高，适宜采用。
若是在对定时精度要求比较高的情况下，应采用单片机的中断功能进行硬件定时。
通过此次设计，了解了PLC机械手在大小球分选系统的工作原理，首次学习了一些机械手的工作原理及使用方法。
其中电路及软件实现是此次设计的主要部分。
很感谢张海军老师的耐心教导，他的幽默让我们觉得亲切，他的认真负责让我们折服。
在繁忙的一个学期即将结束之时，我的思想成熟了，这次的课设让我找到了方向，让我懂得了很多，有知识方面的，但大部分还是人格方面的。
我相信，只要不放弃，只要努力，就一定可以！
通过这次综合实践，我更加看清了自己的不足之处。
为了搞好这次毕业设计，通过查阅资料以及在老师和同学的帮助下，最终基本达到了设计目的。
通过实践，巩固了理论知识的学习，提高了实际应用所学知识的能力，还积累了许多宝贵的经验。
特别是老师严谨冶普的态度给我启发不小。
在这次的设计实践过程中，我认识到不管做什么事，尤其是科学实践，都需要大胆假设，小心求证。
任何一个方案都要经过详细周全的论证后才能着手去做，否则即使很快做出来，但经不起推敲和考验。
对于那些要求能够扩展功能的课题更是如此。
参考文献
[1]廖常初主编.PLC基础及应用》机械工业出版社，2004
[2]赵金荣主编.可编程序控制器原理及应用》上海应用技术学院，2007.4
[3]易传禄主编.《可编程序控制器应用指南》上海科普出版社,2006.5
[4]海心,马银忠,刘树青编著.《西门子PLC开发入门与典型实例.第2版》人民邮电出版社2010.8
[5]罗宇航主编.《流行PLC实用程序及设计（西门子S7-200系列）》西安电子科技大学出版社2006
附录
元件清单
元件名称
型号
数量
微机教学实验台
THSMS—C型
1
可编程逻辑控制器
西门子S7—200
1
计算机
1
导线
若干
附录
梯形图
升级会员 