PLC课程设计装配生产线.docx
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PLC课程设计装配生产线
本科生课程设计成绩评定表
姓名
性别
专业、班级
课程设计题目：
装配生产线控制
课程设计答辩或质疑记录：
1、PLC硬件组态过程？
答：
其硬件组态过程为：
先建立站点，然后进入HWconfig界面，创建机架，插槽1放置电源，插槽2放置CPU，插槽3空着，插槽4放置数字量输入模块，插槽5放置数字量输出模块，插槽6放置模拟量输入/输出模块，插槽7放置计数模块，插槽8放置步进电机定位模块.最后点击保存并编译。
通过总线，下载到模块，从而完成整个硬件组态过程。
2、装配生产线控制的逻辑思路？
答：
转盘转动时，位置检测传感器S1检测到信息，对应的执行单元Q1动作，定时器T37计时，同时，若S2和S4对应工位状态为1,对应执行单元Q2、Q4动作，否则不动作。
0.5秒时，Q2、Q4断开，定时器T38开始计时，若S3和S5对应工位状态为1,对应执行单元Q3、Q5动作，否则不动作。
1秒时，Q1、Q3、Q5断开。
3、上机调试过程中发现的不足？
答：
上机调试发现的不足有两点：
一是梯形图设计时，忽略了对输入I0.1~I0.4的自锁，造成对应执行单元没能持续动作，改正后，程序调试成功。
二是控制系统中没有设计急停按钮，当遇到紧急情况不能切断整个控制系统。
最后在系统中加了急停按钮，这个控制系统就完整了。
成绩评定依据：
评定项目
评分成绩
1．学习态度（25分）
2．设计说明书（25分）
3．上机调试演示（25分）
4．答辩（25分）
总分
备注：
成绩等级：
优（90分—100分）、良（80分—89分）、中（70分—79分）、及格（60分—69分）、60分以下为不及格。
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
2013年01月18日
课程设计任务书
学生姓名：
专业班级：
指导教师：
工作单位：
题目:
装配生产线控制
一、初始条件
程序运行设备：
西门子S7-300PLC
二、要求完成的主要任务
1．某装配系统（下图）由8个工位（图中黑色圆圈）、5个检测单元（S1~S5）和5个执行单元（Q1~Q5）组成。
转盘按逆时针方向步进运动，转盘步进一次，各执行单元根据对应的检测传感器状态决定是否动作一次（设状态为1时动作，为0时不动作）。
检测单元和执行单元均安装于机座上。
若S1为位置检测传感器，每个工位接通一次（接通为1，断开为0），且以S1接通瞬时作为时间起点，S2~S5为所在工位状态检测传感器（状态为1或0）。
系统工作的时序关系如下表：
检测单元
对应执行单元
动作开始时间
动作结束时间
S1
Q1
0.0秒
1秒
S2
Q2
0.0秒
0.5秒
S3
Q3
0.5秒
1秒
S4
Q4
0.0秒
0.5秒
S5
Q5
0.5秒
1秒
要求：
（1）绘制PLC接线图；
（2）给出符号定义表；
（3）编写控制程序；
（4）上机验证通过程序调试。
2．设计要求：
（1）绘制PLC接线图；
（2）给出符号定义表；
（3）编写控制程序；
（4）上机验证通过程序调试。
3．课程设计说明书应包括：
（1）设计的目的及意义
（2）设计任务及要求
（3）设计方案比较及认证
（4）程序设计：
软件思想，流程图，程序说明
（5）调试过程记录及结果分析
（6）参考资料
（7）总结
三、时间安排：
序号
设计内容
所用时间（天）
1
熟悉课程设计任务要求，分析资料和数据
1
2
方案论证，
1
3
编制程序
2
4
程序调试及修改
2
5
设计过程总结,撰写课程设计说明书
3
6
答辩
1
合计
10
四、主要参考资料
【1】张晓川编著.仓储物流技术与装备[M].化学工业出版社,2003年
【2】邓星钟主编.机电传动控制[M].华中科技大学出版社,2001年
【3】朱宏辉.物流自动化系统设计及应用.化学工业出版社,2004
【4】刘锴编著.深入浅出西门子S7-300PLC[M].北京航空航天大学出版社,2004年
【5】廖常初编著.S7-300/400PLC应用技术[M].机械工业出版社,2008年
【6】王永华编.现代电器控制及PLC应用技术[M].北京航天航空大学出版社,2007年
指导教师签名：
2013年1月6日
系主任（或责任教师）签名：
2013年1月6日
装配生产线控制
本课题主要研究的是PLC模拟控制在工业生产中的运用，要求学会使用组态软件和PLC（SIEMENSS7-300）控制系统的连接，采用下位机执行，上位机监控的方法，构建完成装配生产线的模拟控制系统。
通过PLC模拟控制和组态监控，本文实现了装配生产线的控制。
可编程序控制器以微处理器为核心，普遍采用依据继电接触器电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活，而且结构简单，抗干扰能力强。
西门子可编程序控制器指令丰富，可以接受各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备更是符合交通灯控制系统的要求与特点，能够方便联网通信。
关键字：
装配生产线PLC控制程序设计
第一章PLC简介…………………….……………………….1
1.1基本结构…………………………………………1
1.2工作原理…………………………………………1
1.3PLC与物流自动化系统的联系………………...1
第二章方案选择和控制方式选择……………………………...2
2.1总体方案的选择………………………………....2
2.2控制方案的选择………………………………....2
第三章I/O地址分配和PLC接线图……………………….....3
3.1PLCI/O地址分配………………………………..3
3.2PLC外部接线图的设计………………………....3
第四章控制程序的设计……………………………………….4
4.1顺序功能图的设计……………………………....4
4.2梯形图的设计…………………………………....4
第五章调试及结果分析……………………………………….7
5.1硬件组态………………………………………….7
5.2上机调试结果分析……………………………….8
5.3仿真结果分析…………………………………....10
小结………………………………………………………………11
参考文献…………………………………………………………12
第一章PLC简介
可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC），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。
1.1基本结构
电源、CPU、存储器、输入输出接口、功能模块、通信模块。
1.2工作原理
当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。
完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
1.2.1输入采样阶段
在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。
输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。
1.2.2用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。
同时进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；
1.2.3输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。
在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。
这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。
1.3PLC与物流自动化系统的联系
物流自动化系统中，涉及诸多控制系统方面的技术，而PLC有着使用方便，编程简单，功能强，性能价格比高，可靠性高，抗干扰能力强，以及系统的设计，安装，调试工作量小等特点，也就是这些优点，使得PLC能广泛应用到物流自动化技术中。
第二章总体方案选择和控制方式选择
2.1总体方案的选择
2.1.1转盘步进时，位置检测传感器S1检测到信息，触发按钮SQ1（设此时为动作时间起点），对应的地址I0.0输入信号。
2.1.2此时Q1开始持续动作,定时器T37开始定时，同时如果工位检测传感器S2和S4检测对应工位的状态为1，Q2和Q4则分别开始持续动作，反之，如果工位状态为0，则对应的执行单元不动作。
2.1.3定时器定时时间结束时，即0.5秒时，Q2和Q4停止动作，定时器T38开始定时，同时如果工位检测传感器S3、S5检测对应工位的状态为1，则Q3和Q5开始持续动作。
反之，如果对应的工位状态为0，则对应执行单元不动作。
2.1.4定时器T38定时时间结束，即1秒时，Q1、Q3和Q5同时停止动作。
这个装配生产线控制完成。
当然，这个过程可以是不断循环重复，完成对应的装配工作。
2.1.5其中需要设置一个急停按钮，在出现紧急情况时，用以切断整个程序，。
2.2控制方案的选择
因为PLC控制系统的继电控制系统设计周期短，更改容易，接线简单，成本低。
并且它能把计算机的许多功能和继电系统结合起来，但编程比计算机简单易学，操作方便。
此外，系统通用性强。
所以，本设计使用PLC控制系统。
第三章I/O地址分配和PLC接线图
3.1PLCI/O地址分配
根据根据输入、输出点数和控制要求，以及本学院实验室设备要求，本系统主要选用S7-300来控制。
装配生产线控制系统的要求，结合S7-300系列PLC特点，对应PLC的I/O地址分配如表3-1。
表3-1PLCI/O地址分配
输入信号
输出信号
名称
代号
地址
名称
代号
地址
位置检测传感器
SQ1
I0.0
执行单元
Q1
Q4.0
工位状态检测传感器
SQ2
I0.1
执行单元
Q2
Q4.1
工位状态检测传感器
SQ3
I0.2
执行单元
Q3
Q4.2
工位状态检测传感器
SQ4
I0.3
执行单元
Q4
Q4.3
工位状态检测传感器
SQ5
I0.4
执行单元
Q5
Q4.4
急停
SB1
I0.5
3.2PLC外部接线图设计
PLC外部接线图，输入端主要由五个行程开关表示传感器S1-S5，以及一个急停开关SB1。
整个控制系统的具体接线图如图3-1。
图3-1PLC外部接线图设计
第四章控制程序的设计
4.1顺序功能图的设计
根据I/O地址的分配和PLC的外部接线，以及装配系统动作要求，其顺序功能图4-1如下：
图4-1装配生产线控制系统顺序功能图
4.2梯形图（LAD）的设计
由顺序功能图以及装配系统动作要求过程，其梯形图设计方案如下：
每个输入和输出都有对应的符号表示，装配生产线控制系统的梯形图符号编辑如图4-2。
图4-2符号编辑器
第五章调试及结果分析
5.1硬件组态
硬件组态的过程是：
先建立站点，然后进入HWconfig界面，创建机架，插槽1放置电源，插槽2放置CPU，插槽3空着，插槽4放置数字量输入模块，插槽5放置数字量输出模块，插槽6放置模拟量输入/输出模块，插槽7放置计数模块，插槽8放置步进电机定位模块.具体的硬件组态如图5-1所示。
图5-1硬件组态
5.2上机调试结果分析
上机调试时，发现程序设计的两个不足，一个是没有对SQ4自锁，一个没有设计急停按钮。
改正这两个不足后，程序成功调试。
具体的调试结果如图5-2，图5-3，图5-4，图5-5。
图5-2Q4.2动作的调试结果
定时器T37定时时间到，T38开始定时，Q4.2动作。
图5-3定时结束后Q4.0和Q4.1的监控过程
图5-4Q4.3和Q4.2的监控过程
图5-5Q4.4监控过程
由于题目所要求定时时间为0.5秒，但是在现实的上机操作中，输入都由人为的进行点控输入，0.5秒进行两个输入不方便操作。
因此，我将设计中原为0.5秒的定时，改成10秒，从而使得整个调试过程更加方便。
5.3仿真结果分析
根据设计好的梯形图程序，应用step7仿真模块，对整个装配生产线控制系统进行模拟仿真，仿真结果如图5-6，图5-7，图5-8。
图5-6
当S1、S2、S3、S4、S5状态都为1时，Q4.0、Q4.1和Q4.3同时动作，T37定时。
图5-7
T37计时结束，Q4.1和Q4.3停止，同时Q4.2和Q4.4动作，T38定时。
图5-8
T38计时结束，Q4.2、Q4.0和Q4.4同时停止。
小结
通过这次持续了两周的《物流自动化系统设计及其应用》课程设计，我从中更加了解了PLC技术的应用，尤其是通过PLC的应用，使装配生产线与PLC结合，可以轻松的完成规定的工作，可以在很大程度上减小工人的工作量，提高工作的质量和效率。
由于PLC技术都是通过程序控制整个生产过程，能够使装配生产设备严格按照编好的程序执行，使生产线实现自动化，大大节省了劳动力。
此次设计主要是利用PLC控制装配生产线。
我通过查资料并参考相关其他相关的PLC控制的设计学习，基本掌握了PLC设计的步聚和基本方法。
通过对题目的反复研究，了解了装配系统的整个工作过程，然后分配I/O口地址，PLC电路原理图的接线，以及画出顺序功能图，最后设计梯形图。
其中，在这过程中，不断的犯一些错误，也通过查阅资料和请教同学，最后终于完成了这次课程设计。
通过这次设计实践，我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。
尤其的是梯形图，和顺序功能图，原本不太理解的知识，在这次课程设计中，也更加了解和巩固了。
同时我也能更加熟练的画出顺序功能图和梯形图。
在对理论的运用中，提高了我的工程素质，在没有做课程设计之前，我对知识的撑握都是片面的，大体的，对知识的一些细节不加重视，从而造成了这次课程设计的过程中出现一些细节错误。
当我把自己设计出来的程序通过PLC上机调试模拟时，发现程序不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。
当然，在通过请教老师和查资料解决问题的同时，我对PLC的理解得到加强，对一些细节基本都掌握了。
有很多设计理念来源于实际，只有通过多实践，才能从中找出最适合的设计方法。
在这次的设计中，我受益匪浅。
我学会了做任何事情都应该注意好每一个细节，学习态度要端正。
如果遇到不懂的问题，应多问问周围的人，或者敢于向老师提问。
最后，非常感谢于老师在这次课程设计的过程中对我的指导，纠正我设计中的错误，并给我好建议，使我从中又多学到一些知识。
谢谢。
参考文献
[1]王永华.现代电器控制及PLC应用技术.北京：
北京航空航天大学出版社，2007
[2]李岚.电力拖动与控制.北京：
机械工业出版社,2011
[3]何琼.PLC应用技术.北京：
科学出版社，2011
[4]李长久，PLC原理及应用，北京：
机械工业出版社，2006
[5]张国德等，PLC原理及应用；北京：
机械工业出版社,2010
[6]SIEMENS公司，Step7V5.4编程手册
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