【正文】 機(jī)械工業(yè)出版社 2020；（ 9）耿文學(xué)主編 .可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)手冊 [M].科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 1996；（ 10）嚴(yán)盈富編著 .觸摸屏與 PLC入門 [M].人民郵電出版社 2020. 學(xué) 生（簽名） 年 月 日 指 導(dǎo) 教師（簽名 ） 年 月 日 教研室主任（簽名） 年 月 日 系 主 任（簽名） 年 月 日 [本頁適用于畢業(yè)論文 ] 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 專業(yè) 數(shù)控技術(shù) 班級 數(shù)控 105 姓名 馬逍遙 一、課題名稱： 循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、課題應(yīng)達(dá)到的要求： 、系統(tǒng)工作流程要求進(jìn)行控制系統(tǒng)工況分析和方案設(shè)計(jì)； PLC等控制系統(tǒng)硬件選型； 作要求進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)編制 PLC控制程序； 。 為了適應(yīng)市場的各方面需求，各生產(chǎn)廠家對 PLC不斷進(jìn)行改進(jìn)，推出 功能更強(qiáng)、結(jié)構(gòu)更完善的新產(chǎn)品。 三、 主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述： PLC 運(yùn)行程 序的方式與微型計(jì)算機(jī)相比有較大的不同，微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，一旦執(zhí)行到END指令，程序運(yùn)行結(jié)束。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。 PLC 完成了輸入采樣工作后，按順序從 0000 號地址開始的程序進(jìn)行逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)輸處理。 PLC工作過程除了包括上述三個(gè)主要階段外，還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作。接著引出了電氣控制與 PLC 順序控制解決實(shí)際循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)的問題，先討論了 PLC 的邏輯運(yùn)算問題，然后從實(shí)際循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)問題的應(yīng)用，實(shí)用價(jià)值，理論意義的角度對實(shí)際循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)問題進(jìn)行闡述。 關(guān)鍵詞 ： 循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)，西門子 PLC 編程，邏輯運(yùn)算 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2 目 錄 摘 要 ......................................................... 1 Abstract........................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一組用于循環(huán)運(yùn)輸機(jī)構(gòu)需求的 PLC 控制程序，該程序能夠控制此循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)自動(dòng)完成運(yùn)輸工作。在這自動(dòng)化發(fā)展迅速的時(shí)代，這種用 PLC 來控制的工程越來越多。 隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)生， PC 的功能越來越強(qiáng)大，其概念和內(nèi)涵也不斷擴(kuò)展。在這時(shí)期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， PLC 逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)，并且不斷發(fā)展和完善。 在我國應(yīng)用的 PLC 系統(tǒng)中， I/O 64 點(diǎn)以下 PLC 銷售額占整個(gè) PLC 的 47%，64 點(diǎn) ~256 點(diǎn)的占 31%，合計(jì)占整個(gè) PLC 銷售額的 78%。我國的 PLC 供應(yīng)渠道，主要有制造商、分銷商 (代理商 )、系統(tǒng)集成商、 OEM 用戶、最終用戶。由于近來數(shù)據(jù)通訊技術(shù)發(fā)展很快，用戶對開放性要求很強(qiáng)烈，現(xiàn)場總 線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展。開放的進(jìn)程，可以從以 下方面反映： 1) IEC 形成了現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)包含 8 種標(biāo)準(zhǔn)，雖然有人說，多種標(biāo)準(zhǔn)就是沒有標(biāo)準(zhǔn)，但必竟是一個(gè)經(jīng)過困難的爭論與妥協(xié)的成果。雖然 PLC 開發(fā)上 各工具仍不兼容，但基于這些標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)系統(tǒng)，使用戶在應(yīng)用過程中，可以較方便地適不同品牌的產(chǎn)品。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 7 PLC 的功能進(jìn)一步增強(qiáng)，應(yīng)用范圍越來越廣泛。目前的挑戰(zhàn)在于 1)硬件上如合適應(yīng)工業(yè)惡劣環(huán)境； 2)通訊機(jī)制如何提高其可靠。 PLC 與繼電接觸器控制系統(tǒng)的異同點(diǎn) 相同點(diǎn)：繼電器接觸器線圈與所連觸點(diǎn)的邏輯關(guān)系 ,和 PLC 的梯形圖中內(nèi)部線圈與內(nèi)部觸點(diǎn)的邏輯關(guān)系相同。而 PLC 是用程序?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部線圈和觸點(diǎn)的邏輯關(guān)系，并通過循環(huán)掃描的方式工作。 2) 程序執(zhí)行原理相同 PLC 和計(jì)算機(jī)都采用存儲程序，按地址訪問和順序執(zhí)行的基本工作思想，都是指令在內(nèi)存中順序存放， CPU 從內(nèi)存中順序取指令并執(zhí)行，直到最后一條指令。而且 PLC 具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連接的 I/O 接口；更適用于控制要求的編程語言；更適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境的抗干擾性能；更高的可靠性。而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)則是八仙過海，各顯神通，功能千差萬別，質(zhì)量參差不齊，學(xué)習(xí)、使用和維護(hù)都很困難。 畢業(yè)設(shè)計(jì)研究意義 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究意義主要有以下幾點(diǎn)： 首先本次畢業(yè)設(shè)計(jì)編制出的 循環(huán)運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的控制方案， 可以自動(dòng)并快速的實(shí)現(xiàn) 此循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)完成運(yùn)輸工作 ,從而提高運(yùn)輸效率獲得更高的市場效益，并可以有效緩解工作人員的工作強(qiáng)度。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要研究內(nèi)容 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容歸納為循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，具體包括：氣缸磁性開關(guān)選型，液壓缸行程開關(guān)選型，工作位置負(fù)載檢測開關(guān)選型， PLC系統(tǒng)組件選型，編制 PLC 輸入 /輸出分配表，編制梯形圖程序等。 （ 3）選擇 PLC PLC 選擇包括對 PLC 的機(jī)型、容量、 I/O 模塊、電源等的選擇 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 10 （ 4）分配 I/O 點(diǎn)并設(shè)計(jì) PLC 外圍硬件線路 分配 I/O 點(diǎn)：畫出 PLC 的 I/O 點(diǎn)與輸入 /輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)關(guān)系表。如不符合要求，則對硬件和程序作調(diào)整。 （ 7）整理和編寫技術(shù)文件 技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)任務(wù)書、開題報(bào)告、文獻(xiàn)翻譯、 PLC 程 序以及使用說明書等。 3．采用 順 序控制 設(shè)計(jì)方法 由于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法沒有普遍的規(guī)律可循，具有很大的試探性和隨意性，對程序設(shè)計(jì)者要求較高，且讀取時(shí)較難讀懂設(shè)計(jì)者的思路，修改麻煩。因此，課程設(shè)計(jì)中，凡是有標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的，應(yīng)該盡量采用。 畢設(shè)設(shè)計(jì)工作步驟 1. 熟悉系統(tǒng)工作流程和要求； 2. 根據(jù)系統(tǒng)工作要求和原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并進(jìn)行電控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)； 包括氣缸磁性開關(guān)選型（每個(gè)氣缸 2 個(gè)，共計(jì) 36 個(gè)），液壓缸接近開關(guān)或行程開關(guān)選型（每個(gè)液壓缸 4 個(gè)，共計(jì) 16 個(gè)），工作位置負(fù)載檢測接近開關(guān)或行程開關(guān)選型（一個(gè)位置 2 個(gè)，共計(jì) 10 個(gè)）， PLC 系統(tǒng)組件選型（包括 PLC 電源模塊， CPU 模塊，數(shù)字量輸入模塊，數(shù) 字量輸出模塊等）； 3. 編制 PLC 輸入 /輸出分配表； 其中數(shù)字量輸入 62 個(gè)（包括 18 個(gè)氣缸的 36 個(gè)磁性開關(guān)， 4 個(gè)液壓缸的 16個(gè)接近或行程開關(guān)， 5 個(gè)工作位置負(fù)載檢測的 10 個(gè)接近或行程開關(guān)，共計(jì) 36＋16＋ 10＝ 62 個(gè)），數(shù)字量輸出 17 個(gè)（即控制 9 對氣缸的 9 個(gè)電磁閥及每個(gè)液壓缸包括前進(jìn)和后退兩種狀態(tài)， 4 個(gè)液壓缸共需要 8 個(gè)數(shù)字量輸出） 4. 編制梯形圖程序； 其中系統(tǒng)裝箱全部工作狀態(tài)可以分成以下幾個(gè)子任務(wù)來完成： （ 1） . 將 III 號位負(fù)載運(yùn)至 V 號位 （ 2） . 將 I 號位負(fù)載運(yùn)至 III 號位 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 16 （ 3） . 將 II 號位 負(fù)載運(yùn)至 I 號位 （ 4） . 將 IV 號位負(fù)載運(yùn)至 II 號位 針對以上個(gè)子任務(wù)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，即進(jìn)行子程序設(shè)計(jì)，然后設(shè)計(jì)主程序調(diào)用子程序（滿足調(diào)用條件時(shí)）可完成裝箱全部工作狀態(tài)。 第三章 硬件設(shè) 計(jì) CPU 模塊選型 S7200 CPU 將一個(gè)微處理器、一個(gè)集成電源和數(shù)字量 I/O 點(diǎn)集成在一個(gè)緊常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 17 湊的封裝中，從而形成了一個(gè)功能強(qiáng)大的微型 PLC，參見圖 ，在下載了程序之后， S720 將保留所需的邏輯，用于監(jiān)控應(yīng)用程序中的輸人輸出設(shè)備。 CPU222 有擴(kuò)展模塊， CPU224 是具有較強(qiáng)控制功能的控制器。當(dāng)主機(jī)單元模板上的 I/O 點(diǎn)數(shù)不夠時(shí) ,或者涉及到模擬量控制時(shí) ,除了 CPU221 以外 ,都可以通過增加擴(kuò)展單元模塊 的方法 ,對輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。 從 CPU 模塊向右， PLC 安裝的第一個(gè)和第二個(gè)具有輸入端子的擴(kuò)展模塊都為 16 端子輸入模塊，都需要占用 2 個(gè)字節(jié)的輸入地址，每一個(gè)地址都為物理輸入，可以連接外部輸入信號；無多余輸入，第三個(gè)具有輸入 /輸出端子的模塊為16 端子輸入 /16 端子輸出混合模塊，需占用 4 個(gè)字節(jié)的輸入 /輸出地址，且此地址為物理輸入。另外，還對 CPU模塊和擴(kuò)展模塊進(jìn)行了 I/O 編址，并對輸入輸出地址的分配進(jìn)行了闡述。設(shè)計(jì)思路見圖 。 1 氣缸收縮到 位 6 3 1 氣缸收縮到位 10 4 3 氣缸收縮到位 14 4 1 油缸伸出到位 18 2 2 油缸伸出到位 25 2 3 氣缸收縮到位 29 3 5 氣缸收縮到位 33 4 7 氣缸收縮到位 40 4 5 氣缸收縮到位 51 3 9 氣缸收縮到位 55 4 11 氣缸收縮到位 59 4 3 油缸伸出到位 63 2修改 某一局部電路時(shí)，很可能會“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，對系統(tǒng)其他部分產(chǎn)生意想不到的影響，因此梯形圖的修改很麻煩，往往花了很長的時(shí)間還得不到一個(gè)滿意的結(jié)果。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 26 系 統(tǒng)程序概述 從第二章可知，系統(tǒng)裝箱全部工作狀態(tài)可以分成四個(gè)子任務(wù)來完成： III號位負(fù)載運(yùn)至 V 號位； I 號位負(fù)載運(yùn)至 III 號位； II 號位負(fù)載運(yùn)至 I 號位； IV 號位負(fù)載運(yùn)至 II 號位。這里的每一個(gè)子程序所執(zhí)行的動(dòng)作基本相同 ，所以我們就拿 III— V 號位這個(gè)子程序來舉例說明。在所有的程序中 M 線圈都作為中間繼電器，起到位存儲器作用（見下圖 ）。這部分梯形圖首先給出一個(gè)傳送指令，使其初始化，賦值為 0 ，此處稱為“初始化”。 圖 裝箱判斷梯形圖 在主程序中大量用到比較指令，意思就是當(dāng)?shù)扔谀硞€(gè)傳送指令的值時(shí)，就相應(yīng)的調(diào)用對應(yīng)的子程序，例如下面的梯形圖就是，當(dāng)比較指令等于值 1 時(shí)，主程序就調(diào)用子程序 3（ III）（見下圖 ）。 S7200 的仿真軟件，已被國內(nèi)一些人將它部分漢化，且該軟件不需要安裝， 執(zhí)行其中的 文件，就可以打開它。雙擊緊靠已配置的模塊右側(cè)空的方框，在出現(xiàn)的“模塊配置選擇”對話框中（見圖 ），用單選框選擇需要添加的 I/O 擴(kuò)展常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 32 模塊，我們本次使用的控制模塊有 EM223 和 EM221，點(diǎn)擊“接受”按鈕，即可添加。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 33 圖 啟動(dòng)后的初始狀態(tài) 裝載后會出現(xiàn)三個(gè)方框，一個(gè)程序塊 (OB1)、一個(gè)梯形圖 OB1 和一個(gè)下載的程序代碼文本框，下面就可以進(jìn)行仿真調(diào)試。 圖 開關(guān)板 圖 液壓缸動(dòng)作階段程序狀態(tài)監(jiān)控 點(diǎn)動(dòng)小開關(guān) ，網(wǎng)絡(luò) 4 狀態(tài)如下圖 ，控制減速的電磁閥得電，開始減速，滿足工作要求。 本次測試因沒有 PLC 硬件供選用，故采用軟件模擬仿真的形式進(jìn)行測試。 并將測試結(jié)果詳細(xì)的記錄下來，進(jìn)行分析說明，在測試過程中結(jié)果不能滿足所設(shè)計(jì)要求的，要耐心地對程序進(jìn)行修改調(diào)試，直到達(dá)到要求為止。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 37 第六章 總結(jié)和展望 ： （ 1）本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我了解了現(xiàn)實(shí)工程上循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)，工作流程和控制原理。 ： 在這 一次將理論付諸于為實(shí)踐的機(jī)會 中 ，做的過程中遇到了很多的難題和困難 ，雖然翻遍了整個(gè)圖書館的書籍，并搜遍網(wǎng)上的信息資料，仍沒有完美的解決，就拿 最后一部分的軟件仿真來說吧，對于西門子 PLC 仿真， PLCSIM 仿真軟件是一個(gè)很不錯(cuò)的選擇，但是我安裝了好多遍，到最后還是無法啟動(dòng)，我認(rèn)為這是我這次設(shè)計(jì)最失敗的地方，最終只好用了功能稍微有點(diǎn)不足的 S7200