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中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 機(jī)電綜合實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱____ 機(jī)電綜合實(shí)驗(yàn) ______________ 實(shí)驗(yàn)名稱_ 裝配流水線的模擬控制__ ____ 專業(yè)年級(jí)__機(jī)械工程13-3班__ 姓名 陳堯 學(xué)號(hào) 03130970 姓名 姜躍為 學(xué)號(hào) 03130972 姓名 姜振華 學(xué)號(hào) 03130973 姓名 金流丞 學(xué)號(hào) 03130974 姓名 李東潔 學(xué)號(hào) 03130975 實(shí)驗(yàn)日期___2016/11/14_________ 實(shí)驗(yàn)成績(jī)_______ ___________ 指導(dǎo)教師______吳宏志_ ______ 目 錄 1 摘要 2 2 簡(jiǎn)介 2 2.1 PLC 2 2.2 組態(tài)王 3 3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 4 3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?4 3.2 實(shí)驗(yàn)裝置 5 3.3 控制要求 5 3.4 系統(tǒng)流程圖 6 3.5 I/O接口分配表 7 3.6 I/O接線圖： 7 4 程序梯形圖 8 4.1 程序及其注釋 8 4.2 梯形圖 11 5 組態(tài)王監(jiān)控 13 6 調(diào)試結(jié)果 14 7 實(shí)驗(yàn)小結(jié) 24 8 參考文獻(xiàn) 15 裝配流水線控制的模擬 1 摘要 本次實(shí)驗(yàn)主要介紹了PLC模擬控制在工業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用，要求學(xué)會(huì)使用組態(tài)王軟件和PLC（SIMEINS S7-200）控制系統(tǒng)連接，采用下位機(jī)執(zhí)行，上位機(jī)監(jiān)控的方法，構(gòu)建完成裝配流水線的模擬控制系統(tǒng)。通過(guò)PLC模擬控制和組態(tài)王的監(jiān)控，本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了裝配流水線的控制和監(jiān)視。 Programmable controller, is the computer technology and the combination of the relay control technology, is on the basis of the sequence controller and microcomputer controller developed a new type of controller, is a microprocessor as the core as a dedicated computer for digital control. Computer as the upper machine, using configuration software to monitor and control of PLC, can control the operation of the machine PLC and stop, and real-time monitoring of operation condition. According to write PLC program, and through computer debugging; In configuration software design and debugging, finally realizes the online monitoring. 2 簡(jiǎn)介 2.1 PLC： 可編程序控制器，是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī)。 自1969年對(duì)工業(yè)自動(dòng)控制的特點(diǎn)和需要而開發(fā)的第一臺(tái)PLC問(wèn)世以來(lái)，迄今已經(jīng)三十多年，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術(shù)的集成和演變，但又不同于順序控制器和通用的微機(jī)控制裝置。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，摒棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)格的形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語(yǔ)言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和差錯(cuò)都很容易。 用戶買到所需PLC后，只需按說(shuō)明書或提示。做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可靈活而方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試不需要具有專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言只是。這樣就破除了了“電腦”的神秘感，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用。 可編程序控制器PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中是值得重視的先進(jìn)控制技術(shù)，PLC現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，已其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、具備高速技術(shù)與位控等高性能模塊的優(yōu)異性能，日益取代由大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)的繼電-接觸控制系統(tǒng)。 2.2 組態(tài)王： 組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。 組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的具體功能和優(yōu)勢(shì)包括：（1）組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件擁有可視化操作界面，真彩顯示圖形、支持漸進(jìn)色、豐富的圖庫(kù)、動(dòng)畫連接。（2）無(wú)與倫比的動(dòng)力和靈活性，擁有全面的腳本與圖形動(dòng)畫功能。（3）可以對(duì)畫面中的一部分進(jìn)行保存，以便以后進(jìn)行分析或打印。（4）變量導(dǎo)入導(dǎo)出功能，變量可以導(dǎo)出到Excel表格中，方便的對(duì)變量名稱等屬性進(jìn)行修改，然后再導(dǎo)入新工程中，實(shí)現(xiàn)了變量的二次利用，節(jié)省了開發(fā)時(shí)間 。（5）強(qiáng)大的分布式報(bào)警、事件處理，支持實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)的分布式保存。（6） 強(qiáng)大的腳本語(yǔ)言處理，能夠幫助你實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯操作和與決策處理 。（7）全新的WebServer架構(gòu)，全面支持畫面發(fā)布、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布、歷史數(shù)據(jù)發(fā)布以及數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的發(fā)布。（8）方便的配方處理功能 ，豐富的設(shè)備支持庫(kù) 。 使用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)控制仿真的基本步驟包括：(1)圖形界面的設(shè)計(jì)(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)(3)建立動(dòng)畫連接(4)運(yùn)行和調(diào)試 組態(tài)王軟件的特點(diǎn):(1)實(shí)驗(yàn)全部用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),只需利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)就可完成自動(dòng)控制系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn),從而大大減少購(gòu)置儀器的經(jīng)費(fèi)。(2)該系統(tǒng)是中文界面,人機(jī)界面友好、結(jié)果可視化。(3)操作簡(jiǎn)單易學(xué)且編程簡(jiǎn)單,參數(shù)輸入與修改靈活,具有多次或重復(fù)仿真運(yùn)行的控制能力,可以實(shí)時(shí)地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線,這些很強(qiáng)的交互能力使其在自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)揮理想的效果。(4)組態(tài)王可以嵌入圖片(5)可以播放聲音文件(7)播放動(dòng)畫(8)支持視頻采集設(shè)備 組態(tài)王軟件控制過(guò)程要考慮的三個(gè)方面：(1)圖形,即怎樣用抽象的圖形畫面來(lái)模擬實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和相應(yīng)的工控設(shè)備。(2)數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù),并用此數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量描述工控對(duì)象的各種屬性,比如水位、流量等。(3)連接,就是畫面上的圖素以怎樣的動(dòng)畫來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行,以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。 3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 學(xué)會(huì)使用組態(tài)軟件（推薦選用組態(tài)王軟件）和PLC（推薦選用SIMEINS S7-200）控制系統(tǒng)連接，采用下位機(jī)執(zhí)行，上位機(jī)監(jiān)控的方法，構(gòu)建完成裝配流水線的模擬控制系統(tǒng)。 3.2 實(shí)驗(yàn)裝置： TKPLC-1型實(shí)驗(yàn)裝置、計(jì)算機(jī)、PC/PPI編程電纜、連接導(dǎo)線 3.3 控制要求 功能說(shuō)明： 1.裝配流水線控制傳送系統(tǒng)，用異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶，控制過(guò)程如下： 2.啟動(dòng)時(shí)先按下SD按鈕，起動(dòng)整個(gè)傳送系統(tǒng)，工件開始在傳送帶移位。 3.停止時(shí)按下復(fù)位按鈕，裝配流水線停止工作，系統(tǒng)初始化重新開始運(yùn)行。 4.A，B，C三個(gè)燈模擬的是三個(gè)操作，D，E，F(xiàn)，G四組燈模擬的是傳送帶。 TKPLC-1型實(shí)驗(yàn)裝置上PLC作為下位機(jī)控制，傳送帶共有十六個(gè)工位，工件從1號(hào)位裝入，分別在A（操作1）、B（操作2）、C（操作3）三個(gè)工位完成三種裝配操作，經(jīng)最后一個(gè)工位后送入倉(cāng)庫(kù)H；其它工位均用于傳送工件。計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，利用組態(tài)軟件對(duì)PLC進(jìn)行監(jiān)視和控制，能夠控制下位機(jī)PLC的運(yùn)行和停止，并且對(duì)運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。根據(jù)求編寫PLC程序，并且上機(jī)調(diào)試通過(guò)；在進(jìn)行組態(tài)軟件設(shè)計(jì)調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控。 3.4 系統(tǒng)流程圖 PLC本身有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，如梯形圖語(yǔ)言、指令語(yǔ)句表語(yǔ)言、功能表語(yǔ)言等。其中梯形圖語(yǔ)言沿襲傳統(tǒng)的電氣符號(hào)控制圖，但簡(jiǎn)化了符號(hào)，編程容易且直觀。根據(jù)設(shè)計(jì)要求具體流程圖如下： 程序啟動(dòng)按下開始按鈕I0.0 流水線開始工作 傳送帶D指示燈Q0.3亮 1秒之后傳送帶E指示燈Q0.4亮，Q0.3滅 1秒之后傳送帶F指示燈Q0.5亮，Q0.4滅 1秒之后傳送帶G指示燈Q0.6亮，Q0.5滅 1秒之后傳送帶H指示燈Q0.7亮，Q0.6滅 1秒之后傳送帶D指示燈Q0.4亮，Q0.7滅(A) 1秒之后操作A指示燈Q0.0亮，Q0.3滅 3秒之后傳送帶E指示燈Q0.4亮，Q0.0滅, 1秒之后操作B指示燈Q0.1亮，Q0.4滅 3秒之傳送帶F指示燈Q0.5亮，Q0.1滅 1秒之后操作C指示燈Q0.2亮，Q0.5滅 3秒之傳送帶G指示燈Q0.6亮，Q0.2滅 閉合移位開關(guān)，傳送帶有DEFG依次點(diǎn)亮 按下復(fù)位按鈕I0.1，系統(tǒng)復(fù)位 再次按下啟動(dòng)按鈕，程序再次啟動(dòng) 3.5 I/O接口分配表 表2.4-1 面板 啟動(dòng) 復(fù)位 移位 A B C PLC I0.0 I0.2 I0.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 面板 D E F G H PLC Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 其中I0.0 為系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，I0.1為移位按鈕，I0.2為復(fù)位按鈕，Q0.1、Q0.2、Q0.3位ABC三個(gè)操作的輸出，Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6為模擬傳送帶的輸出，Q0.7位模擬的倉(cāng)庫(kù)輸出。 3.6 I/O接線圖： 3.7 主線路圖： 4 程序梯形圖 4.1 程序及其注釋： LD I0.2 O M21.1 R Q0.0, 8 ；系統(tǒng)復(fù)位 LBL 1 ；程序循環(huán) LD I0.0 ；操作D運(yùn)行1s O M20.5 AN M5.0 S Q0.3, 1 TON T37, 10 LD T37 ；操作D停止 S M5.0, 1 LD T37 ；操作A自動(dòng)運(yùn)行2s O Q0.0 A I0.0 O M20.5 AN M5.1 AN I0.2 O M21.1 S Q0.0, 1 R Q0.3, 1 TON T38, 20 LD T38 ；操作A停止 S M5.1, 1 LD T38 ；按下移位按鈕，操作E運(yùn)行 O M0.3 S M0.3, 1 LD I0.1 O M20.6 A M0.3 O Q0.4 A I0.0 O M20.5 AN M5.2 AN I0.2 O M21.1 S Q0.4, 1 R Q0.0, 1 TON T39, 10 LD T39 ；操作E運(yùn)行1s停止 S M5.2, 1 LD T39 ；操作B1s后自動(dòng)運(yùn)行2s A I0.0 O M20.5 O Q0.1 AN M5.3 AN I0.2 O M21.1 S Q0.1, 1 R Q0.4, 1 TON T40, 20 R M0.3, 1 LD T40 ；操作B停止 S M5.3, 1 LD T40 ；按下移位按鈕操作F運(yùn)行1s O M0.4 S M0.4, 1 LD I0.1 O M20.6 A M0.4 O Q0.5 A I0.0 O M20.5 AN M5.4 AN I0.2 O M21.1 S Q0.5, 1 R Q0.1, 1 TON T41, 10 LD T41 ；操作F停止 S M5.4, 1 LD T41 ；操作C運(yùn)行2s A I0.0 O M20.5 O Q0.2 O M21.1 AN M5.5 AN I0.2 S Q0.2, 1 R Q0.5, 1 TON T42, 20 R M0.4, 1 LD T42 ；操作C停止 O M0.5 S M0.5, 1 S M5.5, 1 LD I0.1 ；按下移位按鈕，操作G運(yùn)行1s O M20.6 A M0.5 O Q0.6 A I0.0 O M20.5 AN M5.6 AN I0.2 O M21.1 S Q0.6, 1 R Q0.2, 1 TON T43, 10 LD T43 ；操作G停止 S M5.6, 1 LD T43 ；按下移位按鈕，操作H運(yùn)行2s A I0.0 O M20.5 O Q0.7 AN M5.7 AN I0.2 O M21.1 S Q0.7, 1 R Q0.6, 1 TON T44, 20 LD T44 ；操作H停止 S M5.7, 1 LD T44 R M5.0, 8 ；寄存器復(fù)位 LD T44 JMP 1 ；跳至循環(huán)開始  4.2 梯形圖： 5組態(tài)王監(jiān)控 if (\\本站點(diǎn)\操作D||\\本站點(diǎn)\操作E||\\本站點(diǎn)\操作F||\\本站點(diǎn)\操作G==1) {\\本站點(diǎn)\移動(dòng)=\\本站點(diǎn)\移位+2;} else{\\本站點(diǎn)\移動(dòng)=\\本站點(diǎn)\移動(dòng);} 這段程序是指當(dāng)操作DEFG動(dòng)作時(shí)候，傳送帶各運(yùn)行一段距離，當(dāng)操作ABC運(yùn)行時(shí)候，傳送帶停止運(yùn)行，指導(dǎo)動(dòng)作完成，傳送帶繼續(xù)工作。 6調(diào)試結(jié)果 按下啟動(dòng)按鈕，裝配流水線模擬控制系統(tǒng)正常啟動(dòng)。 按下復(fù)位按鈕，裝配流水線模擬控制系統(tǒng)恢復(fù)到初始化狀態(tài)。 按下移位按鈕，工件開始在傳送帶上傳動(dòng)，經(jīng)過(guò)DEFG之后到達(dá)A，進(jìn)行操作1；經(jīng)過(guò)DEFG之后到達(dá)B，進(jìn)行操作2；經(jīng)過(guò)DEFG之后到達(dá)C，進(jìn)行操作3；經(jīng)過(guò)DEFG之后到達(dá)H，進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)；完成一個(gè)工件的裝配操作并且進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)。在接著DEFG—A—DEFG——B—DEFG—C—DEFG—H按此順序循環(huán)操作！ 7實(shí)驗(yàn)小結(jié) 本次實(shí)驗(yàn)我們組的題目是裝配流水線PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)流水線動(dòng)作的連續(xù)性以及被控制設(shè)備之間的相互關(guān)聯(lián)性，進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作輸出，從而實(shí)現(xiàn)從工件從一號(hào)位傳送到倉(cāng)庫(kù)完成輸出的這樣一個(gè)周期控制工作。本次實(shí)驗(yàn)不同于以前做的任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)，并不是簡(jiǎn)單的老師在前面演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，自己做出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后回去分析整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程后面所包含的知識(shí)，本次試驗(yàn)不僅是檢驗(yàn)我們所學(xué)習(xí)知識(shí)的扎實(shí)程度，同時(shí)也是 對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，我是沒(méi)有學(xué)過(guò)PLC的，在做實(shí)驗(yàn)之前也沒(méi)有聽說(shuō)過(guò)組態(tài)王這個(gè)軟件，老師給了我們軟件，就開始自己學(xué)習(xí)，自己摸索，向?qū)W習(xí)過(guò)PLC的同學(xué)學(xué)習(xí)，編寫源程序，上機(jī)編譯，調(diào)試，更改，一遍又一遍的重復(fù)漸漸地我也能讀懂梯形圖，理解了生產(chǎn)過(guò)程的可視化控制和監(jiān)測(cè)原理，最后能夠成功的做出本次試驗(yàn)。 感謝老師給我們提供了這次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。 8 參考文獻(xiàn) [1]王 鶯. 工業(yè)可編程序控制器(PLC)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì). 北京聯(lián)合大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院. 2009 [2]吳中俊,黃永紅.可編程序控制器原理及應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社.2004 [3]常斗南,李全利.可編程控制器原理及工程應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.2006 [4]常斗南,李全利.可編程控制器原理及工程應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.2006 [5]張揚(yáng), 蔡春偉 ,孫明建. S7-200PLC原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社.2006