生产线产品检测PLC控制设计.doc

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o n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plci/o点数 2048点；多cpu，16位、32位处理器，用户存储器容量816k。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。simatic s7-200 plc： s7-200 plc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。s7-200 plc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。 simatic s7-300 plc ： 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s7-200 plc比较，s7-300 plc采用模块化结构，具备高速（0.60.1s）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。 simatic s7-400 plc： s7-400 plc是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。 s7-400 plc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：ddc电源，dc输出 a1ac电源，ac（ac100120v）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fx2n32mtd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。sysmac c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。 omron c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10140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-acpm2a-30cdt-npn1218cpm2a-30cdr-dcpm2a-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0.00-0.1110.00-10.71.00- 1.0511.00-11.07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s11接近开关k11传送带1接触器q11停止按钮s21接近开关k21传送带2接触器q21传送带工作指示灯q41接近开关k31传送带3接触器q31次品指示灯q51接近开关k41推杆正向接触器q61接近开关k51推杆反向接触器q71次品传感器sp11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sb100000启动按钮q101000传送带1sb200001停止按钮q201001传送带2k100002接近开关q301002传送带3k200003接近开关hl01003故障灯k300004接近开关km101004推杆正向接触器k400005接近开关km201005推杆反向接触器sp100006次品传感器定时器tim00050s步进信号00007步进信号tim00150sk500008接近开关tim00250ssq100009推杆限位tim004100stim00560stim00660stim00760s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o n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