【《基于PLC的流水线检包分类设计与实现（附图纸）》8300字】

-PAGEI-基于PLC的流水线检包分类设计与实现摘要这个设计是基于PLC的流水线检包分类的设计，采用西门子的S7-315-2DPPLC为控制核心，外加西门子触摸屏，进行流水线检包分类控制系统的设计。共有大，中，小三种物料进行分拣，采用光电传感器进行检测，判断大，中，小，根据判断物料的大、中、小，自动驱动传送带和堆垛机，分别传送至1、2、3层仓中，其中大物料在1层，中物料在2层，小物料在3层。采用主传送带，垛机传送带，1、2、3层传送带和垛机升降传送带正反转，执行进仓和出仓，正转进仓，反转出仓。采用物料检测传感器和1、2、3层检测传感器检测是否进入或者离开垛机，1、2、3层仓，进行相应的增减计数。通过分析流水线检包分类控制要求，从总体设计到硬件设计，先后选择了PLC和扩展模块，并设计主电路、控制电路和I/O接线图；然后设计软件，编制流程图，使用软件编写了程序；最后设计了组态和触摸屏画面；最终调试了程序和仿真的测试，使用PLC仿真软件和触摸屏仿真软件联合仿真测试，验证了设计的可行。关键词：流水线；检包分类；触摸屏；光电传感器目录摘要 I第一章绪论 11.1设计目的和意义 11.2主要内容 1第二章总体方案 22.1控制要求 22.2方案设计 2第三章硬件设计 43.1硬件选择 43.1.1PLC选择 43.2主电路设计 43.3控制电路设计 63.4PLC输入和输出分配 73.5PLC输入和输出接线图 8第四章软件设计 104.1控制流程图设计 104.2PLC内部使用地址 134.3硬件配置 134.4梯形图程序设计 14第五章组态设计 165.1触摸屏选择 165.2通讯设定 165.3变量连接 175.4组态画面 17第六章调试与结论 196.1仿真测试 196.2结论 36参考资料 38附录 39附录1电气图纸 39附录二程序 40-PAGE77-第一章绪论1.1设计目的和意义由于当前社会的发展速度越来越快，各个与生产息息相关的企业都需大力提高生产的效率，企业里生产的产品种类繁多，需要对生产的产品进行分拣，但人工分拣会浪费大量的人力物力，所以机械自动化智能分拣既能节约成本又能提高企业工作效率。通过PLC对程序进行编写，可以高效率，高稳定性，高精度的进行物料自动分拣，并且简易的操作方式适用于生活中的各个场所，并且能够不收类似于数量、气候、人体的不稳定等自然或者人为因素的影响和限制，逐步做到无人工操作自动化生产，只需定期检修和维护即可。1.2主要内容本设计是基于PLC的流水线捡包分类控制系统设计，采用PLC为控制核心，外加触摸屏，进行流水线检包分类控制设计。选择进/出仓模式，选择自动手动控制模式，进仓时检测大、中、小，进行判断，然后分别输送进入大、中、小仓，对应一、二、三层，各仓满自动停止系统。出仓时，依次从三层、二层、一层出仓，出仓完成，自动结束。采用光电传感器检测是否进入或者离开垛机、1层、2层和3层，进入则停止相应各电机正转，离开则停止相应各电机反转。通过分析流水线捡包分类控制要求，进行总体设计，硬件设计，软化设计，和组态设计，最后进行调试和仿真测试，验证设计。第二章总体方案2.1控制要求 要求： 进仓、出仓计数，三层立体式(大、中、小分类)，用S7300。2.2方案 以PLC为控制核心，触摸屏跟PLC经过通讯进行数据交换，通过对参数数值的设定，对PLC系统进行控制。 外部的启动、停止、急停、自动/手动选择和进仓/出仓接PLC的输入，分别用于控制PLC的启停操作系统、发生紧急状况立即停止系统、手动与自动之间的选择以及进仓与出仓的选择。外部的进出仓物料检测接PLC的输入，执行进仓时，上升沿表示检测到货物到垛机，出仓时，下降沿表示货物离开垛机。外部的大检测、中检测和小检测接PLC的输入，用于进行大，中，小分类。外部的一层检测物料检测、二层检测物料检测和三层检测物料检测，用于各层进出仓控制。外部的垛机下降到位、一层的传送带上升时的到位、二层传送带上升时的到位以及三层传送带上升时的到位接PLC的输入，用于垛机升降控制。外部的进出仓传送带进仓手动、进出仓传送带出仓手动、一层传送带进仓手动、一层传送带出仓手动、二层传送带进仓手动、二层传送带出仓手动、三层传送带进仓手动、三层传送带出仓手动、堆垛传送带进仓的手动控制、堆垛传送带出仓的手动控制、堆垛传送带上升的手动控制和堆垛传送带下降的手动控制接PLC的输入，用于手动控制。外部的进/出仓传送带的故障显示、一层传送带的故障显示、二层传送带的故障显示、三层传送带的故障显示、堆垛传送带的故障显示和堆垛传送带升降的故障显示接PLC的输入，用于检测到电机过载，停止相应的电机，进行故障报警。 PLC输出接进出仓传送带进仓控制继电器，通过继电器控制接触器，接触器驱动主传送带电机正转进仓。同样的进出仓传送带出仓、一层传送带进仓、一层传送带出仓、二层传送带进仓、二层传送带出仓、三层传送带进仓、三层传送带出仓、堆垛传送带进仓、堆垛传送带出仓、堆垛上升和堆垛下降控制类似，都是PLC控制继电器，继电器控制接触器，接触器驱动电机动作。 PLC输出接进仓指示灯和出仓指示灯，用于当前执行进仓还是出仓显示。PLC输出接1层满显示、2层满显示、3层满显示和1层空显示、2层空显示、3层空显示，用于各层是满还是空指示，相应层满，则不能执行相应层的进仓，相应层空，则不能执行相应层的出仓。

图2-1控制系统方框图第三章硬件设计3.1硬件选择 系统共使用了34个数字量输入以及22个数字量输出，共56各输入/输出量，系统为中小型自动化系统。西门子的S7-300PLC由于性价比极高、使用方便，而作为具有高性能的中型PLC被广泛使用。 由于其模块化结构，输入和输出不在本身的结构中，所以增加扩展模块是常用的操作手段，可以满足本次控制要求。3.2主电路主电路如图3-1所示。380V三相交流电源经L1，L2，L3和N，供流水线捡包分类控制系统设计。QF1是总断路器，通断设备电源。 M1是进/出仓的运行电机，驱动进出仓传送带运行。M2是一层传送带的运行电机，驱动一层传送带进出货物。M3是二层传送带的运行电机，驱动二层传送带进出货物。M4是传送带的运行电机，驱动三层传送带进出货物。M5是堆垛传送带的运行电机，驱动堆垛传送带进出货物。M6是堆垛升降电机，驱动堆垛升降。KM1是进仓接触器，KM2是出仓接触器，KM3是一层进仓接触器，KM4是一层出仓接触器，KM5是二层进仓接触器，KM6是二层出仓接触器，KM7是三层进仓接触器，KM8是三层出仓接触器，KM9是堆垛进仓接触器，KM10是堆垛出仓接触器，KM11是堆垛上升接触器，KM12是堆垛下降接触器。 FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、FR6对进/出仓电机、一层传送带的电机、二层传送带的电机、三层传送带的电机、堆垛传送带的电机、堆垛升降的电机为了防止过载而进行断路保护的热继电器。图3-1主电路。3.3控制电路图图3-2控制电路 通过L、N将工作电源共位控制线路，各元件名称如表3-2PLC输出分配。3.4PLC输入和输出分配表3-1PLC输入分配名称PLC地址外部编号启动I0.0SB1停止I0.1SB2急停I0.2SB3自动手动I0.3SA1进仓出仓选择I0.4SA2进出仓物料检测I0.5S1大检测I0.6S2中检测I0.7S3小检测I1.0S4一层物料检测I1.1S5二层物料检测I1.2S6三层物料检测I1.3S7堆积下降到位I1.4S8一层传送带上升到位I1.5S9二层传送带上升到位I1.6S10三层传送带上升到位I1.7S11进/出仓传送带进仓手动I2.0SB4进/出仓传送带出仓手动I2.1SB5一层传送带进仓手动I2.2SB6一层传送带出仓手动I2.3SB7二层传送带进仓手动I2.4SB8二层传送带出仓手动I2.5SB9三层传送带进仓手动I2.6SB10三层传送带出仓手动I2.7SB11堆垛传送带进仓手动I3.0SB12堆垛传送带出仓手动I3.1SB13堆垛传送带上升手动I3.2SB14堆垛传送带下降手动I3.3SB15进出仓传送带保护I3.4FR1一层传送带保护I3.5FR2二层传送带保护I3.6FR3三层传送带保护I3.7FR4堆垛传送带保护I4.0FR5堆垛传送带升降故障I4.1FR6表3-2PLC输出分配名称PLC地址外部编号进/出仓传送带进仓模式Q0.0KA1进/出仓传送带出仓模式Q0.1KA2一层传送带进仓模式Q0.2KA3一层传送带出仓模式Q0.3KA4二层传送带进仓模式Q0.4KA5二层传送带出仓模式Q0.5KA6三层传送带进仓模式Q0.6KA7三层传送带出仓模式Q0.7KA8堆垛传送带进仓模式Q1.0KA9堆垛传送带出仓模式Q1.1KA10堆垛上升Q1.2KA11堆垛下降Q1.3KA12自动运行指示灯Q1.4HL1故障指示灯Q1.5HL2进仓指示灯Q1.6HL3出仓指示灯Q1.7HL41层仓库存满显示Q2.0HL52层仓库存满显示Q2.1HL63层仓库存满显示Q2.2HL71层仓库空显示Q2.3HL82层仓库空显示Q2.4HL93层仓库空显示Q2.5HL103.5PLC输入和输出接线图图3-3PLC数字量输入接线图第四章软件设计4.1控制流程图设计控制流程图如图4-1、4-2和4-3所示。图4-1是总控制流程图，开始初始化，进行参数设定。选择自/动手动模式，选择手动则在故障时对各个阶段进行检修；选择自动模式，按下启动按钮启动自动系统开始自动运行；按下进仓/出仓选择按钮，当进仓指示灯亮时亮泽进仓，出仓指示灯亮则执行出仓。有急停紧急停止系统，进行报警，按下停止按钮，停止系统。图4-1总控制系统流程图图4-2是进仓控制流程图。开始执行初始动作步骤，检测到仓满，停止系统。检测到仓不满，垛机下降到位，启动进仓传送带和垛机传送带执行进仓，检测到物料到达垛机，进行大中小检测，是大物料，若大仓满则结束系统，不满执行上升，上升到一层大物料仓；是中物料，若中仓满则结束系统，不满执行上升，上升到二层中物料仓；是小物料，若小仓满则结束系统，不满执行上升，上升到三层小物料仓。上升到位，启动垛机传送带和层传送带进仓，进仓到位，执行下降，下降到位，循环执行。图4-2进仓控制系统流程图图4-3出仓控制系统流程图 开始执行初始动作步骤，检测到仓空，则停止系统。检测到仓不空，小仓不空，则垛机上升到小仓；小仓空，中仓不空，则垛机上升到中仓；中仓空，大仓不空，则垛机上升到大仓。上升到位，启动层传送带和垛机传送带出仓，层检测下降沿，执行垛机下降，下降到位，启动进出仓传送带和机传送带出仓，物料检测下降沿，循环执行。4.2PLC内部使用地址为了编程和阅读方便，以及触摸屏进行控制需要使用M位，定义了内部使用的M地址。表4-1内部使用地址名称地址备注启动M0.0触摸屏控制停止M0.1触摸屏控制急停M0.2触摸屏控制自动/手动选择M0.3触摸屏控制进仓/出仓选择M0.4触摸屏控制进/出仓物料检测M0.5触摸屏控制大检测M0.6触摸屏控制中检测M0.7触摸屏控制小检测M1.0触摸屏控制一层物料检测M1.1触摸屏控制二层物料检测M1.2触摸屏控制三层物料检测M1.3触摸屏控制垛机下降到位M1.4触摸屏控制一层传送带到位M1.5触摸屏控制二层传送带到位M1.6触摸屏控制三层传送带到位M1.7触摸屏控制进出仓传送带进仓手动M2.0触摸屏控制进出仓传送带出仓手动M2.1触摸屏控制一层传送带进仓手动M2.2触摸屏控制一层传送带出仓手动M2.3触摸屏控制二层传送带进仓手动M2.4触摸屏控制二层传送带出仓手动M2.5触摸屏控制三层传送带进仓手动M2.6触摸屏控制三层传送带出仓手动M2.7触摸屏控制堆垛传送带进仓手动M3.0触摸屏控制堆垛传送带出仓手动M3.1触摸屏控制堆垛传送带上升手动M3.2触摸屏控制堆垛传送带下降手动M3.3触摸屏控制进出仓传送带故障M3.4触摸屏控制一层传送带故障M3.5触摸屏控制二层传送带故障M3.6触摸屏控制三层传送带故障M3.7触摸屏控制堆垛传送带故障M4.0触摸屏控制堆垛传送带升降故障M4.1触摸屏控制4.3硬件配置进行硬件配置，插入S7-300机架，插入电源模块，PS3075A，负载电源120/230VAC:24VDC/5A；插入CPU模块，CPU315-2DP，Workmemory256KB;0.05ms/1000instructions;MPI+DPconnection(DPmasterorDPslave);multi-tierconfigurationupto32modules;Sendandreceivecapabilityfordirectdataexchange,constantbuscycletime,routing,S7Communication(loadableFBs/FCs),firmwareV3.3；插入2块输入输出混合扩展模块，DI16/DO16x24V/0.5A，数字量输入/输出模块DI1624V+16DO24V/0.5A，插入输入输出扩展模块，DI16xDC24V，分成16组，不能和主站总线的子模块进行组态，完成后总的硬件配置如图4-2所示。图4-4硬件配置4.4梯形图程序设计 程序结构见图4-5所示。OB1是主程序，循环执行，调用FC1、FC2、FC3，从上到下循环扫描。OB100是开机初始化组织程序，用于参数设定。FC1是进仓动作程序，进行进仓自动控制；FC2是出仓动作程序，进行出仓自动控制；FC3是计数控制子程序，进行计数控制。DB1是数据块，进行各仓最大数设定，进行各仓计数数据保存等。图4-5程序结构

第五章组态设计5.1触摸屏选择 打开西门子项目管理器，到插入菜单，选择插入SIMATICHMIStation，插入触摸屏项目，设备类型选择为BasicPanels，这里选择10寸屏，选择其中的KTP1000basicDP，DP通讯触摸屏。图5-1触摸屏选择5.2通讯设定进行通讯设定，连接CPU315-2DP，端口预设IF1BMPI/DP，触摸屏地址设定为1，PLC地址设定为2，扩展插槽设定为2，机架设定为0。勾选主站上的唯一主站。图5-2通讯设定5.3变量连接建立变量，连接PLC地址，与PLC进行数据交换。图5-3变量的连接地址5.4组态画面 建立监控画面，建立控制系统模型，进出仓传送带，垛机传送带，大，中，小仓传送带。建立启动按钮，停止按钮，急停开关，自动手动选择，进仓或者出仓选择等，建立自动运行指示灯，故障报警灯，进仓/出仓指示灯。建立进出仓传送带进仓指示灯和出仓指示灯，垛机传送带进仓出仓指示灯，垛机升降指示灯，大，中，小仓传送带进仓出仓指示灯。建立1,2,3层仓满和仓空指示灯。建立进仓大，中，小标志指示灯，建立出仓大，中，小标志指示灯。建立各手动控制按钮，建立各检测触摸屏模拟控制传感器，连接变量，组态动画。图5-4监控画面

第六章调试与结论6.1仿真测试 使用PLC仿真软件SIMATICManager和触摸屏WinCCflexible仿真软件进行仿真测试，验证对流水线检包分类的设计。 在SIMATICManager里，打开仿真器，启动PLC的仿真软件。图6-1PLC仿真软件 然后下载PLC硬件配置和程序到仿真PLC，在仿真PLC界面，插入设计的变量。然后勾选RUN-P，启动PLC。图6-2下载程序启动PLC PLC仿真启动后，打开WinccFlexible编辑画面，双击运行系统的按钮，启动触摸屏仿真。图6-3触摸屏运行的启动 初始画面如图6-4所示，预设为进仓模式，进仓指示灯点亮，预设为自动模式，开始系统停止，自动运行指示灯熄灭。开始1,2,3层都为空，各层绿色指示灯点亮，1,2,3层计数都为0。预设小仓满为150，中仓满为120，大仓满为100，图6-4初始画面 触摸屏上启动按钮，启动系统，自动运行指示灯点亮，执行初始动作，观察到下降指示灯点亮，启动垛机下降。图6-5初始动作垛机下降 执行垛机下降，模拟垛机下降到位，触摸屏上点下降到位为ON，观察到停止下降，下降指示灯熄灭，主传送带进仓指示灯点亮，垛机传送带进仓指示灯点亮，启动主传送带和垛机传送带进仓。图6-6进仓 执行主传送带和垛机传送带进仓，模拟货物到垛机，触摸屏上电物料检测为ON，模拟为小物料，点小检测为ON，观察到进仓小指示灯点亮，观察到执行垛机上升，垛机上升指示灯点亮。图6-7小物料上升 执行垛机上升，模拟上升到一层，点下降到位为OFF，然后1层到位为ON，因为检测到是小物料，因此在一层不停，保持上升。图6-8上升到一层 执行垛机上升，模拟上升到二层，点1层到位为OFF，然后2层到位为ON，因为检测到是小物料，因此在二层不停，保持上升。图6-9上升到二层 执行垛机上升，模拟上升到三层，点2层到位为OFF，然后3层到位为ON，因为检测到是小物料，因此在三层停止，上升指示灯熄灭，观察到垛机传送带进仓指示灯点亮，3层进仓传送带启动，执行3层进仓。图6-10上升到三层进仓 执行3层进仓，模拟进仓到位，点3层检测为ON，观察到垛机传送带进仓指示灯熄灭，3层进仓传送带指示灯熄灭，停止进仓，3层计数从0变为1，执行下降，下降指示灯点亮。图6-11下降 执行下降，模拟从三层下降到二层，点3层到位为OFF，然后3层到位为ON，没有下降到位，观察到保持下降。图6-12下降到二层 执行下降，模拟从二层下降到一层，点2层到位为OFF，然后1层到位为ON，没有下降到位，观察到保持下降。图6-13下降到一层 执行下降，模拟从一层下降到位，点1层到位为OFF，然后下降到位为ON，下降到位，停止下降，各仓没有满，启动进仓传感器进仓，启动垛机传送带进仓。图6-14下降到位重新入仓 模拟检测到中物料，先点小检测为ON，然后点中检测为ON，然后点物料检测为ON，观察到主传送带进仓停止，垛机传送带进仓停止，执行垛机上升，垛机上升指示灯点亮，进仓中指示灯点亮，执行进仓上升到2层。图6-15检测到中物料上升 执行进仓上升到二层，模拟上升到一层，点下降到位为OFF，然后点1层到位为ON，因为检测到是中物料，到一层不停止，保持上升。图6-16上升到一层 执行进仓上升到二层，模拟上升到二层，点点1层到位为OFF，然后点2层到位为ON，因为检测到是中物料，到二层停止上升，上升指示灯熄灭，垛机传送带进仓和2层进仓指示灯点亮，执行垛机传送带进仓和2层进仓。图6-17上升到二层入仓 模拟进入2层仓库，点2层检测为ON，观察到停止2层进仓，垛机传送带进仓停止，2层进仓传送带停止进仓，执行下降，下降指示灯点亮。图6-18二层检测到物料 执行垛机下降，模拟下降到位一层，点2层到位为OFF，然后点1层到位为ON，观察到保持下降，下降指示灯点亮。图6-19下降到一层 执行下降，模拟下降到位，点1层到位为OFF，然后点下降到位为ON，观察到停止下降，下降指示灯熄灭，启动主传送带进仓，垛机传送带进仓。图6-20下降到位 执行进仓，模拟为大物料，点小检测为ON，点中检测为ON，点大检测为ON，然后点物料检测为ON，停止主传送带进仓和垛机传送带进仓，启动垛机上升，垛机上升指示灯点亮。进仓大物料指示灯点亮，表示检测到是大物料。图6-21检测到大物料上升 执行垛机上升，模拟上升到一层，点下降到位为OFF，然后1层到位为ON，因为检测到是大物料，到一层停止上升，上升指示灯熄灭，启动垛机传送带进仓，启动一层传送带进仓。图6-22上升到一层入仓 执行一层进仓，模拟进仓到位，点1层检测为ON，观察到1层计数加1，停止一层进仓，执行下降。图6-23下降 执行下降，模拟下降到位，点1层到位为OFF，然后下降到位为ON，观察到停止下降，循环执行，执行进仓，主传送带进仓指示灯点亮，垛机传感器进仓指示灯点亮。图6-24下降到位循环执行 模拟选择出仓，点进仓出仓选择开关，选择出仓，出仓指示灯点亮。观察到开始出仓检测标志为小标志为ON，先执行小物料出仓，上升指示灯点亮，执行上升。图6-25选择出仓 执行上升，因为是执行小物料出仓，模拟到1层，点下降到位为OFF，然后1层到位为ON，因为不到小物料仓，保持上升。图6-26出仓上升到一层 执行上升，因为是执行小物料出仓，模拟到2层，点1层到位为OFF，然后2层到位为ON，因为是小物料仓，保持上升图6-27出仓上升到二层 执行上升，因为是执行小物料出仓，模拟到3层，点2层到位为OFF，然后3层到位为ON，因为是小物料仓，停止上升，启动垛机传送带出仓，启动3层传送带出仓。图6-28上升到三层出仓 模拟出仓完成，点3层检测为OFF，观察到3层计数从1变为0，执行下降图6-29下降 执行下降，模拟下降到2层，点3层到位为OFF，然后点2层到位为ON，因为没下降到位，保持下降。图6-30下降到二层 执行下降，模拟下降到1层，点2层到位为OFF，然后点1层到位为ON，因为没下降到位，保持下降。图6-31下降到一层 执行下降，模拟下降到位，点1层到位为OFF，然后点下降到位为ON，停止下降，启动主传送带出仓，启动垛机传送带出仓，执行出仓。图6-32下降到位出仓 执行出仓，模拟检测到物料，点物料检测为ON，没出仓完成，保持出仓。图6-33物料检测 执行出仓，模拟出仓完成，点物料检测为OFF，，停止出仓，执行上升，因为小仓空了，执行中仓出仓，中物料指示灯点亮。图6-34物料离开上升到二层 模拟急停，触摸屏上点击代表急停的按钮，输出的各项指示灯熄灭，系统停止运行，最后故障指示灯亮红灯，进行对故障的相应报警。图6-35急停6.2结论此篇设计是基于PLC的流水线检包分类控制系统的设计，采用西门子的S7-315-2DPPLC为控制核心，外加西门子触摸屏，进行流水线检包分类与