装配流水线PLC控制系统设计

本科毕业设计（论文）学 科 门 类 ： 单位代码 ： 毕业设计说明书（论文）装 配 流 水 线 PLC 控 制 系 统 设 计学 生 姓 名所 学 专 业 班 级 学 号 指 导 教 师 XXXXXXXXX 系二 *年 XX 月本科毕业设计（论文）目 录摘要2前言31 PLC 的基础知识41.1 可编程序控制器概述 41.2 PLC 的组成及其工作原理 71.3 PLC 的基本性能指标 91.4 PLC 的分类及其应用领域 121.5 现代 PLC 的发展趋势 132 S7200 控制系统 152.1 S7-200 系列 PLC 的硬件系统 152.2 S7-200 系列 PLC 的编程元件 182.3 S7-200 系列适用范围193 装配流水线的 PLC 控制 203.1 装配流水线 PLC 控制系统的设计流程 203.2 装配流水线设计程序 233.3 装配流水线程序执行监视图25致谢 31附录 32参考文献 34本科毕业设计（论文）摘 要： S7-200PLC 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此 S7-200 系列具有极高的性能/价格比。S 7-200 系 列 在 集 散 自 动 化 系 统 中 充 分 发 挥 其 强 大 功 能 。 使 用 范 围可 覆 盖 从 替 代 继 电 器 的 简 单 控 制 到 更 复 杂 的 自 动 化 控 制 。 应 用 领 域 极 为 广 泛 ，覆 盖 所 有 与 自 动 检 测 ， 自 动 化 控 制 有 关 的 工 业 及 民 用 领 域 ， 包 括 各 种 机 床 、机 械 、 电 力 设 施 、 民 用 设 施 、 环 境 保 护 设 备 等 等 。 如 ： 冲 压 机 床 ， 磨 床 ， 印刷 机 械 ， 橡 胶 化 工 机 械 ， 中 央 空 调 ， 电 梯 控 制 ， 运 动 系 统 。 关键词： S7-200PLC 功能扩展模块 装配流水线本科毕业设计（论文）前言本设计从民营加工企业的现状着手，分析了民营加工企业在全国的地位和特点，从装配流水线的概念和特点出发提出了，在当前经济快速发展中民营加工企业在装配线生产上存在的问题和不足，如：装配线不平衡、效率低、现场管理混乱等。并且运用工序同期化、调整装配作业指导、加强现场管理等方法，对装配生产流水线进行改进，最终达到使整个装配线趋于平衡、装配效率有效提高的目的。而本设计在 PC 机上控制整个装配流水线的流程，采用当今社会较为流行的控制界面西门子 WINCC V6 为窗口，在 S7-200PLC 上实现装配流水线的模拟控制功能。而从世界范围来看，PLC 是用的最多、应用范围最广的自动化产品，也可以说是最实用的自动化产品。因为用 PLC 来实现自动有很多优点，可使系统的硬件设备大为简化，体积减小，而且 PLC 的抗干扰能力强，可靠性高，操作维护简单。从而在生产中不仅大大的节约了人力资源，而且大大提高了生产的效率，进一步提高了经营利润和加强了可视化的管理。本科毕业设计（论文）1 PLC 的基础知识1.1、可编程序控制器概述1）PLC 的产生世界上第一台 PLC 1969 年由美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司（GM）的要求研制成功。背景： 1968 年美国通用汽车公司（GM） ，为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。设计思想：吸取继电器和计算机两者的优点 继电器控制系统体积大、可靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难，对生产工艺变化的适应性差，但简单易懂、价格便宜； 计算机功能强大、灵活（可编程） 、通用性好，但编程困难； 采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”进行程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。对汽车流水线控制系统提出具体要求，归纳起来是：（1）编程方便，可现场修改程序；（2）维修方便，采用插件式结构；（3）可靠性高于继电器控制装置；（4）体积小于继电器控制盘；（5）数据可直接送入管理计算机；（6）成本可与继电器控制盘竞争；（7）输入可以是交流市电（115V） （美国电压标准）（8）输出为交流 115V，容量要求在 2A 以上，可直接驱动接触器、电磁阀等；（9）扩展时原系统改变小；（10）用户程序存储器至少能扩展到 4KB。这就是著名的“GM 十条” 。1969 年美国数字设备公司（DEC）中标后，造出世界上第一台可编程序控制器。 （Programmable Logic Controller, 简称 PLC） 。16 位和 32 位微处理器的应用，使 PLC 得到了惊人的发展，现在已经成为自动化技术的三大支柱之一。2）PLC 的定义本科毕业设计（论文）可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种机械和生产过程。而有关的外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。3）PLC 的发展1、向小型化、专用化、低成本方向发展随着微电子技术的发展，新型器件性能的大幅度提高，价格却大幅度降低，使得 PLC 结构更为紧凑，操作使用十分简便。从体积上讲，有些专用的微型PLC 仅有一个香皂大小。据统计，小型和微型 PLC 的市场份额一直保持在 70%80%之间，所以对PLC 小型化的追求不会停止。2、向大容量、高速度、信息化方向发展现在大中型 PLC 采用多微处理器系统，有的采用了 32 位微处理器，并集成了通信联网功能，可同时进行多任务操作，运算速度、数据交换速度及外设响应速度都有大幅度提高，存储容量大大增加，特别是增强了过程控制和数据处理的功能。为了适应工厂控制系统和企业信息管理系统日益有机结合的要求，信息技术也渗透了 PLC 中，如设置开放的网络环境、支持OPC（OLE for Process Control，应用于过程控制的对象链接嵌入技术）技术，等等。3、智能化模块的发展为了实现某些特殊的控制功能，PLC 制造商开发出了许多智能化的 I/O 模块。这些模块本身带有 CPU，使得占用主 CPU 的时间很少，减少了对 PLC 扫描速度的影响，提高了整个 PLC 控制系统的性能。它们本身有很强的信息处理能力和控制功能，可以完成 PLC 的主 CPU 难以兼顾的功能。典型的智能化模块主要有高速计数模块、定位控制模块、温度控制模块、闭环控制模块、以太网通信模块和各种现场总线协议通信模块等。4、人机界面（接口）的发展HMI（Human-Machine Interface）在工业自动化系统中起着越来越重要的作用，PLC 控制系统在 HMI 方面的进展主要体现在以下几个方面： 编程工具的发展 功能强大、价格低廉的 HMI 基于 PC 的组态软件在中大型的 PLC 控制系统中，仅靠简单的显示设定单元已不能解决人机界本科毕业设计（论文）面的问题，所以基于 Windows 的 PC 机成为了最佳的选择。配合有适当的通信接口或适配器，PC 机就可以和 PLC 之间进行信息的互换，再配合功能强大的组态软件，就能完成复杂的和大量的画面显示、数据处理、报警处理、设备管理等任务。例如：WinCC，iFIX, Intouch;国产的如亚控、力控等。4）PLC 应用领域目前 PLC 在国内外广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等行业。1、中小型单机电气控制系统2、制造业自动化3、运动控制4、流程工业自动化根据有关资料，从 2003 年起的 5 年内，全球 PLC 的年综合增长率达4.6%；同期中国 PLC 市场的年综合增长率更高达 14.1%。2004 年的 PLC 市场已接近 70 亿美元，预计到 2009 年会达到 90 亿美元。5）PLC 的特点1. 抗干扰能力强，可靠性高。2. 控制系统结构简单，通用性强。3. 编程方便，易于使用。4. 功能完善。5. 设计、施工、调试的周期短。6. 体积小、维护操作方便。6）PLC 的分类1. 按 I/O 点数容量分类（1）小型机小型机的功能一般以开关量控制为主，小型 PLC 输入、输出总点数一般在256 点以下，用户程序存储器容量在 4K 字左右。例如：SIEMENS 的 S7-200 系列；OMRON 的 CPM2A 系列；MITSUBISHI 的 FX系列；AB 的 SCL500 系列等。（2）中型机中型机的输入、输出总点数在 2562048 点之间。 ，用户程序存储器容量在8K 字左右。本科毕业设计（论文）例如： SIEMENS 的 S7-300 系列；OMRON 的 C200 系列；AB 的 SCL500 系列等模块式 PLC 产品。（3）大型机大型 PLC 的输入、输出总点数在 2048 点以上，用户程序存储器容量达到16K 字以上。典型的大型 PLC 有 SIEMENS 的 S7-400、OMRON 的 CVM1 和 CS1 系列、AB 的SLC5/05 等系列产品。2. 按结构形式分根据 PLC 的结构形式的不同，PLC 主要分为整体式和模块式两种。（1）整体式结构其特点是将 PLC 的基本部件，如 CPU 板，输入板、输出板、电源板等紧凑地安装在一个标准机壳内，构成一个整体，组成 PLC 的一个基本单元（主机）或扩展单元。小型 PLC 一般为整体式结构。（2）模块式结构PLC 由一些模块单元组成，如 CPU 模块、输入模块、输出模块、电源模块、通信模块和各种功能模块等。1.2、PLC 的组成及其工作原理1）PLC 的组成主要由 CPU、电源、存储器和专门设计的输入/输出接口电路等组成。如下图所示：1. 中央处理单元（CPU）本科毕业设计（论文）2. 存储器PLC 的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放由 PLC 厂家编写的系统程序，并固化在 ROM 内，用户不能更改。系统程序包括三部分：系统管理程序、用户指令解释程序以及标准程序模块与系统调用。用户存储器包括用户程序存储器（程序区）和数据存储器（数据区）两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的 PLC 编程语言编写的各种用户程序。用户数据存储器可以用来存放用户程序中所使用器件的 ON/OFF 状态和数值、数据等。PLC 使用的存储器类型有三种：（1）随机存取存储器（RAM）（2）只读存储器（ROM）（3）可电擦除可编程的只读存储器（EEPROM）3. 输入/输出单元PLC 的输入/输出信号类型可以是开关量、模拟量和数字量。输入/输出单元包括两部分：一是与被控设备相连接的接口电路，另一部分是输入和输出的映像寄存器。（1）输入接口电路通常 PLC 的输入接口电路的类型可以是直流、交流和交直流。输入电路的电源（+24V）可由外部供给，有的也可以由 PLC 内部提供。（2）输出接口电路输出接口电路通常有三种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。电源由外部提供，输出电流一般为 0.52A，输出电流的额定值与负载的性质有关。4. 电源部分PLC 一般使用 220V 的交流电源，内部的开关电源为 PLC 的中央处理器、存储器等电路提供 5V、12V、24V 等直流电源，使 PLC 能正常工作。5. 扩展接口6. 通信接口7. 编程器编程器的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。分简易型和智能型。本科毕业设计（论文）8. 其他部件2）PLC 的工作原理（1）输入采样阶段PLC 在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着，进入程序执行阶段，在此阶段和输出刷新阶段，输入映像寄存器与外界隔离，无论输入信号怎样变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。（2）程序执行阶段根据 PLC 梯形图程序扫描原则，PLC 按从左到右、从上到下的顺序执行用户程序。当指令中涉及输入、输出状态时，PLC 就从输入映像寄存器中“读入”对应的状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件（“软继电器”）的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。因此，每一个元件（不包括输入继电器）的状态会随着程序执行过程而变化的。(3)输出刷新阶段在所有用户程序的指令执行完毕后,元件映像寄存器中所有输出继电器的状态(接通/断开)在输出刷新阶段转存到输出锁存器中,最后经过输出端子驱动外部负载,实现控制命令的输出.PLC 对输入/输出的处理原则(1)输入映像寄存器的数据取决于输入端子板上各输入点在上一扫描周期的输入刷新期间的接通和断开状态.(2)程序执行结果取决于用户所编程序和输入/输出映像寄存器的内容及其他个各元件映像寄存器的内容.(3)输出映像寄存器的数据取决于输出指令的执行结果.(4)输出锁存器中的数据,由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决定.(5)输出端子的接通和断开状态,由输出锁存器决定.1.3、PLC 的基本性能指标1.工作速度 本科毕业设计（论文）工作速度是指 PLC 的 CPU 执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。工作速度是 PLC 工作的基础。速度高了，才可能通过运行程序实现控制，才可能不断扩大控制规模，才可能发挥 PLC 的多种多样的作用。 工作速度关系到 PLC 对输入信号的响应速度，是 PLC 对系统控制是否及时的前提。控制不及时，就不可能准确与可靠，特别是对一些需作快速响应的系统。这就是把工作速度作为 PLC 第一指标的原因。 2.控制规模 控制规模代表 PLC 控制能力，看其能对多少输入、输出点及对多少路模拟进行控制。 控制规模与速度有关。因为规模大了，用户程序也长，执行指令的速度不快，势必延长 PLC 循环的时间，也必然会延长 PLC 对输入信号的响应。为了避免这个情况，PLC 的工作速度就要快。所以，大型 PLC 的工作速度总是比小的要快。 控制规模还与内存区的大小有关。规模大，用户程序长，要求有更大的用户存储区。同时点数多，系统的存储器输入、输出的信号区（输入输出继电器区或称输入、输出映射区）也大。这个区大，相应地内部器件（解释见后）也要增多，这些都要求有更大的系统存储区。 控制规模还与输入、输出电路数有关。如控制规模为 1024 点，那就得有1024 条 I/O 电路。这些电路集成于 I/O 模块中，而每个模块有多少路的 I/O点总是有数的。所以，规模大，所使用的模块也多。 控制规模还与 PLC 指令系统有关。规模大的 PLC 指令条数多，指令的功能也强，才能应付对点数多的系统进行控制的需要。 控制规模是对 PLC 其它性能指标起着制约作用的指标；也是 PLC 划分为微、小、中、大和特大型 3.组成模块 PLC 的结构虽有箱体及模块式之分，但从质上看，箱体也是模块，只是它集成了更多的功能。在此，不妨把 PLC 的模块组成当作所有 PLC 的结构性能。 这个性能含义是指某型号 PLC 具有多少种模块，各种模块都有什么规格，并各具什么特点。 一般讲，规模大的 PLC，档次高的 PLC 模块的种类也多，规格也多，反映它的特点的性能指标也高。但模块的功能则单一些。相反，小型 PLC、档次低的PLC 模块种类也少，规格也少，指标也低。但功能则多样些，以至于集成为箱体。 组成 PLC 的模块是 PLC 的硬件基础，只有弄清所选用的 PLC 都具有那些模本科毕业设计（论文）块及其特点，才能正确选用模块，去组成一台完整的 PLC，以满足控制系统对PLC 的要求。 4.内存容量 PLC 内存有用户及系统两大部分。用户内存主要用以存储用户程序，个别的还将其中的一部分划为系统所用。系统内存是与 CPU 配置在一起的。CPU 既要具备访问这些内存的能力，还应提供相应的存储介质。 用户内存大小与可存储的用户程序量有关。内存大，可存储的程序量大，也就可进行更为复杂的控制。从发展趋势看，内存容量总是在不断增大着。大型 PLC 的内存容量可达几十 k，以至于一百多 k。系统内存对于用户，主要体现在 PLC 能提供多少内部器件。不同的内部器件占据系统内存的不同区域。在物理上并无这些器件，仅仅为 RAM。但通过运行程序进行使用时，给使用者提供的却实实在在有这些器件。 5.指令系统 PLC 有多少条指令，各条指令又具有什么功能，是了解与使用 PLC 的重要方面。你不懂 PLC 指令怎么编程，没有程序，PLC 又怎么工作？ PLC 的指令越来越多，越来越丰富。功能很强的指令，综合多种作用的指令日见增多。 PLC 的指令繁多，但主要的有这么几种类型： 基本逻辑指令，用于处理逻辑关系，以实现逻辑控制。这类指令不管什么样的 PLC 都总是有的。 数据处理指令，用于处理数据，如译码，编码，传送、移位等等。 数据运算指令，用于进数据的运算，如十、一、X、/等，可进行整形数计算，有的还可浮点数运算；也可进行逻辑量运算，等等。 流程控制指令，用以控制程序运行流程。PLC 的用户程序一般是从零地址的指令开始执行，按顺序推进。但遇到流程控制指令也可作相应改变。流程控制指令也较多，运用得好，可使程序简练，并便于调试与阅读。 状态监控指令，用以监视及记录 PLC 及其控制系统的工作状态，对提高PLC 控制系统的工作可靠性大有帮助。 当然，并不是所有的 PLC 都有上述那么多类的指令，也不是有的 PLC 仅有上述几类指令。以上只是指出几个例子，说明要从哪几个方面了解 PLC 指令，从中也可大致看出指令的多少及功能将怎样影响 PLC 的性能。 除了指令，为进行通讯，PLC 还有相应的协议与通讯指令或命令，这些也反映了 PLC 的性能。 本科毕业设计（论文）6.支持软件 为了便于编制 PLC 程序，多数 PLC 厂家都开发有关计算机支持软件。 从本质上讲，PLC 所能识别的只是机器语言。它之所以能使用一些助记符语言、梯形图语言、流程图语言，以至高级语言，全靠为使用这些语言而开发的种种软件。 助记符语言是最基本也是最简单的 PLC 语言。它类似计算机的汇编语言，PLC 的指令系统就是用这种语言表达的。这种语言仅使用文字符号，所使用的编程工具简单，用简易编程器即可。所以，多数 PLC 都配备有这种语言。7.经济指标 以上七条讲的都是 PLC 的技术性能。其实，使用 PLC，还要考虑经济指标。经济是基础，经济上不合算，不能带来经济效益，使用 PLC 也就没有基础。所以，这个指标也是重要的。 经济指标最简单的就是看价格。一般讲，同样技术性能的 PLC，价格低其经济指标就好 。此外，还要看供货情况，供货不及时，影响使用，价格即使低，也不一定就好；看技术服务，资料不全，用户出现问题得不到技术支持也不好。 对经济指标还要作综合分析，要看使用了 PLC 能否带来效益，然后，再分析使用哪家的 PLC 效益更好些。1.4 PLC 的分类及其应用领域1、小型 PLC 小型 PLC 的 I/O 点数一般在 128 点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量 I/O 以外，还可以连接模拟量 I/O以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令。 2、中型 PLC 中型 PLC 采用模块化结构，其 I/O 点数一般在 2561024 点之间。I/O 的处理方式除了采用一般 PLC 通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。3、大型 PLC 一般 I/O 点数在 1024 点以上的称为大型 PLC。大型 PLC 的软、硬件功能极强具有极强的自诊断功能。通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂生产管理自动化。大型 PLC 还可以采用三 CPU 构成表决式系统，使机器的可靠性更高。本科毕业设计（论文）1.5 现代 PLC 的发展趋势1.5.1 向高速度、大容量方向发展 为了提高 PLC 的处理能力，要求 PLC 具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的 PLC 的扫描速度可达 0.1ms/k 步左右。PLC 的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。 在存储容量方面，有的 PLC 最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。 1.5.2 向超大型、超小型两个方向发展 当前中小型 PLC 比较多，为了适应市场的多种需要，今后 PLC 要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有 I/O 点数达14336 点的超大型 PLC，其使用 32 位微处理器，多 CPU 并行工作和大容量存储器，功能强。 小型 PLC 由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型 PLC，最小配置的 I/O 点数为 816 点，以适应单机及小型自动控制的需要，如三菱公司 系列 PLC1.5.3 PLC 大力开发智能模块，加强联网通信能力 为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程 I/O 模块、通信和人机接口模块等。这些带 CPU 和存储器的智能 I/O 模块，既扩展了 PLC 功能，又使用灵活方便，扩大了 PLC 应用范围。 加强 PLC 联网通信的能力，是 PLC 技术进步的潮流。PLC 的联网通信有两类：一类是 PLC 之间联网通信，各 PLC 生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是 PLC 与计算机之间的联网通信，一般 PLC 都有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，PLC 生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统，PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的重要组成部分。 1.5.4 增强外部故障的检测与处理能力 根据统计资料表明：在 PLC 控制系统的故障中，CPU 占 5%，I/O 接口占15%， 输入设备占 45%，输出设备占 30%，线路占 5%。前二项共 20%故障属本科毕业设计（论文）于 PLC 的内部故障，它可通过 PLC 本身的软、硬件实现检测、处理；而其余 80%的故障属于 PLC 的外部故障。因此，PLC 生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。 1.5.5 编程语言多样化 在 PLC 系统结构不断发展的同时，PLC 的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数 PLC 使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C 语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是 PLC进步的一种趋势。本科毕业设计（论文）2 S7200 控制系统2.1、S7-200 系列 PLC 的硬件系统1）硬件系统基本构成S7-200PLC 硬件系统的配置方式采用整体式加积木式，即主机中包含一定数量的输入/输出（I/O）点，同时还可以扩展 I/O 模块和各种功能模块。一个完整的系统组成如图所示：（1）基本单元（主机）（2）扩展单元（3）特殊功能模块（4）相关设备（5）工业软件S7-200PLC 如下本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）2）主机结构及性能特点1. 主机外形S7-200 的 CPU 模块包括一个中央处理单元、电源以及数字 I/O 点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU 负责执行程序，输入部分从现场设备中采集信号，输出部分则输出控制信号，驱动外部负载2. CPU 的主要特点和技术规范S7-200PLC 的电源电压有(20.428.8)VDC 和(85264)VAC 两种,主机上还集成了 24V 直流电源,可以直接用于传感器和执行机构.它的输出类型有晶体管(DC)、继电器（DC/AC）两种输出方式。它可以用普通端子捕捉比 CPU 扫描周期更快的脉冲信号，实现高速计数。2 路最大可达 20kHz 的高频脉冲输出，可用以驱动步进电机和伺服电机以实现准确定位任务。可以用主机上的电位器来改变它对应的特殊寄存器中的数值，可以实时更改程序运行中的一些参数，如定时器/计数器的设定值、过程量的控制参数等。实时时钟可用于对信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。3. 存储系统CPU 模块内部配备一定容量的 RAM 和 EEPROM，同时还支持 EEPROM 存储器卡。3）输入/输出的扩展当主机的 I/O 点数不够用或需要进行特殊功能的控制时,就要进行 I/O 的扩展.1. I/O 扩展模块典型的数字量输入/输出扩展模块有:输入扩展模块 EM221 有两种:8 点 DC 输入、8 点 AC 输入。输出扩展模块 EM222 有三种：8 点 DC 晶体管输出，8 点 AC 输出、8 点继电器输出。输入/输出混合扩展模块 EM223 有六种：分别为 4 点（8 点、16 点）DC 输入/4 点（8 点、16 点）DC 输出； 4 点（8 点、16 点） DC 输入/ 4 点（8 点、16 点）继电器输出。2. 功能扩展模块本科毕业设计（论文）典型的特殊功能模块有：（1）模拟量输入/输出扩展模块模拟量输入扩展模块 EM231 有三种：4 路模拟量输入、2 路热电阻输入和4 路热电偶输入。模拟量输出扩展模块 EM232 具有 2 路模拟量输出。模拟量输入/输出扩展模块 EM235 具有 4 路模拟量输入/1 路模拟量输出（占用 2 路输出地址） 。（2）特殊功能模块功能模块有：EM253 位置控制模块、EM277 PROFIBUS-DP 模块、EM241 调制解调器模块、CP243-1 以太网模块、CP243-2 AS-i 接口模块等。3. I/O 点数扩展和编址CPU22X 系列的每种主机所提供的本机 I/O 点的 I/O 地址是固定的，进行扩展时，可以在 CPU 右边连接多个扩展模块，每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在 I/O 链中所处的位置。编址的方法是同种类型输入/输出的模块在链中按与主机的位置而递增，其他类型模块的有无以及所处的位置不影响本类型模块的编号。由此可见，S7-200 系统扩展对输入/输出的组态规则为： 同类型输入或输出点的模块进行顺序编址。 对于数字量，输入/输出映像寄存器的单位长度为 8 位（1 个字节） ，本模块高位实际位数未满 8 位的，未用位不能分配给 I/O 链的后续模块。 对于模拟量，输入/输出以 2 个字节（1 个字）递增方式来分配空间。2.2、S7-200 系列 PLC 的编程元件PLC 通过程序的运行实施控制的过程其实质就是对存储器中数据进行操作或处理的过程，根据使用功能的不同，把存储器分为若干个区域和种类，这些由用户使用的每一个内部存储单元统称为软元件。各元件有其不同的功能，有固定的地址。软元件的数量决定了可编程控制器的规模和数据处理能力，每一种PLC 的软元件是有限的。 为了理解方便，把 PLC 内部许多位地址空间的软元件定义为内部继电器（软继电器）。但要注意把这种继电器与传统电气控制电路中的继电器区别开来，这些软继电器的最大特点就是其线圈的通断实质就是其对应存储器位的置位与复位，在电路（梯形图）中使用其触点实质就是对其所对应的存储器位的读操作，因此其触点可以无限次的使用。 编程时，用户只需要记住软元件的地址即可。每一软元件都有一个地址与之本科毕业设计（论文）一一对应，其中软继电器的地址编排采用区域号加区域内编号的方式。即 PLC内部根据软元件的功能不同，分成了许多区域，如输入输出继电器、辅助继电器、定时器区、计数器区、顺序控制继电器、特殊标志继电器区等，分别用I、Q、M、T、C、SM 等来表示。2.3、S7-200 系列适用范围S7-200 系 列 在 集 散 自 动 化 系 统 中 充 分 发 挥 其 强 大 功 能 。 使 用 范 围 可 覆 盖从 替 代 继 电 器 的 简 单 控 制 到 更 复 杂 的 自 动 化 控 制 。 应 用 领 域 极 为 广 泛 ， 覆 盖所 有 与 自 动 检 测 ， 自 动 化 控 制 有 关 的 工 业 及 民 用 领 域 ， 包 括 各 种 机 床 、 机 械 、电 力 设 施 、 民 用 设 施 、 环 境 保 护 设 备 等 等 。 如 ： 冲 压 机 床 ， 磨 床 ， 印 刷 机 械 ，橡 胶 化 工 机 械 ， 中 央 空 调 ， 电 梯 控 制 ， 运 动 系 统 。PLC 控制的四轮车本科毕业设计（论文）3 装配流水线的 PLC 控制系统3.1 装配流水线 PLC 控制系统的设计流程1）生产工艺过程工厂中的装配流水线作业是工业生产中经常使用的一种形式。因此，装配流水线的控制有重要的实际意义。一般在传送带上有需要加工的产品，传送到某一位置时，对其进行某一种加工，再传送到下一道工序，直至加工完毕，送入仓库。某装配流水线的模拟示意图如下图所示：本科毕业设计（论文）2）设计要求(1)按下启动按钮后，按以下规律显示：DEFGADEFGBDEFGCDEFGHDEFGA循环，D，E，F，G 分别表示用来传送的加工物品以及传送的方向，每个灯间隔亮 1 秒变化；A 是操作 1，B 是操作 2，C 是操作 3，H 是仓库，每个都点亮 3 秒，表示其操作所需的时间。(2)按下移位按钮后，传送带开始移动（移动指示灯 D、E、F、G 顺序点亮，每灯间隔 1 秒变化） 。(3)按下复位按钮后，系统复位，只有再次按下启动按钮后，系统才能再次启动。3）设计流程程序输入/输出设备输入设备 输出设备器件名称 器件符号 输入点 器件名称 器件符号 输出点本科毕业设计（论文）开始按钮 SB1 I0.0 传送带 D 灯 LD1 Q0.0停止按钮 SB2 I0.1 传送带 E 灯 LD2 Q0.1操作 1 开关 A I0.2 传送带 F 灯 LD3 Q0.2操作 2 开关 B I0.3 传送带 G 灯 LD4 Q0.3操作 3 开关 C I0.4 操作 1 A Q0.4移位开关 I0.5 操作 2 B Q0.5操作 3 C Q0.6仓库 H Q0.7设计程序操作流程如下：程序启动 按下开始按钮 I0.0流水线开始工作传送带 D 指示灯 Q0.0 亮1 秒后传送带 E 指示灯 Q0.1 亮，Q0.0 灭1 秒后传送带 F 指示灯 Q0.2 亮，Q0.1 灭1 秒后传送带 G 指示灯 Q0.3 亮，Q0.2 灭1 秒后操作 1 指示灯 Q0.4 亮，Q0.3 灭3 秒后操作 2 指示灯 Q0.5 亮，Q0.4 灭3 秒后操作 3 指示灯 Q0.6 亮，Q0.5 灭3 秒后仓库指示灯 Q0.7 亮，Q0.6 灭本科毕业设计（论文）3 秒后一轮完成，返回一开始的传送带 E 指示灯 Q0.1 亮，Q0.7 灭闭合操作开关 1，观察循环过程闭合操作开关 2，观察循环过程闭合操作开关 3，观察循环过程打开操作开关 1，2，3，闭合移位开关，传送带由 DEFG 依次点亮按下停止按钮 I0.1，系统复位再次按下启动按钮，程序再次启动3.2 装配流水线设计程序：本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）3.3 装配流水线程序执行监视图：本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）从监视图的截图中也能看出本程序的基本工作流程。本科毕业设计（论文）致 谢大专三年的学习阶段伴随着论文的完成就要结束了，在这里我要向所有关心、帮助我的老师、同学和朋友致以衷心的感谢。毕业设计是对我大专三年的总结，因而投入了极大的热情和很高的积极性，更幸得指导老师何朝阳的帮助，使得设计能顺利完成，圆满结束了三年的大学生活。再次感谢何朝阳老师长期以来悉心的指导和在设计过程提供的大量资料、修改意见及多次的参观和试验的机会，让我对单片机及电气控制系统有了较全面了解，为日后的工作和更进一步的学习打下了坚实的基础，也积累了许多宝贵的设计经验。感谢同组同学的默契配合，我从他们身上也学到了很多东西。感谢这三年来，教育过我的所有老师，没有您们的教学指导就没有我们现在。感谢学校领导的培养。最后，再次衷心地感谢所有关心、支持、帮助过我的老师、同学和亲人。我会在未来的生活道路中，不断努力，不辜负你们的，谢谢！本科毕业设计（论文）附 录表 C.1S7-200 系列 PLC 中 CPU22X 的基本单元S7-200 系列 PLC 扩展单元型号及输入输出点数表 C.2程序流程应用指令 1、FNC（CJ） 跳转指令 2、FNC01 FNC02 FNC06（CALL SRET FEND） 调用子程序 3、FNC03 FNC04 FNC05（IRET EI DI）中断处理 4、FNC07（WDT）看门狗定时器 5、FNC08 FNC09（FOR NEXT）程序循环 数据传送