PLC在紙板加工廠紙板堆放系統(tǒng)中的應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計1

1、畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）plc在紙板加工廠紙板堆放系統(tǒng)中的應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)班級指導(dǎo)教師工作單位設(shè)計(論文)題目plc在紙板加工廠紙板堆放系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計（論文）主要內(nèi)容：闡述紙板加工廠紙板堆放的工作過程與特點，設(shè)計其控制電路原理圖，選擇合適的plc，繪制其梯形圖、接口電路，并選擇主要電氣元器件。要求完成的主要任務(wù)及其時間安排:1、畢業(yè)實習(xí)。明確任務(wù)，有針對性的調(diào)研、查閱文獻資料，完成實習(xí)報告（1-2周）2、根據(jù)要求完成控制系統(tǒng)的方案設(shè)計，完成開題報告。（3-4周）3、完成控制系統(tǒng)原理圖的設(shè)計（5-7周）4、編制控制程序（8-10周）5、撰寫設(shè)計說明書（11-13周）6、修

2、改、裝訂論文，準(zhǔn)備答辯（14-15周）7、答辯(16周)必讀參考資料：1、電器控制與plc 柳春生 機械工業(yè)出版社2、電機與拖動基礎(chǔ) 李發(fā)海 王巖 清華大學(xué)出版社3、simatic s7-300 可編程控制器說明書 siemens 公司指導(dǎo)教師簽名： 教研室主任簽名： 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題目plc在紙板加工廠紙板堆放系統(tǒng)中的應(yīng)用1 目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)力水平的不斷提高，人們對降低勞動強度、改善工作環(huán)境日益重視起來。在自動生產(chǎn)線上，能看到各種機械設(shè)備協(xié)調(diào)配合，人工操作較少，特別是重物頻繁移動需要機械。機械操作速度快、成本低、故障率低，為企業(yè)帶來

3、經(jīng)濟效益。通過資料了解到在紙板加工廠，上板使用的吸吊機和下板用的升降機能自動控制，用所學(xué)的知識可以實現(xiàn)。其中吸吊機應(yīng)用廣泛，已出現(xiàn)各種品牌各系列產(chǎn)品，如德國施邁茨 schmalz、上海瓦科 vacu、上海優(yōu)樂博特 eurobot、廣州匯控 hvco。操作簡便，有帶觸摸屏，在食品、電器、化工、橡膠、制藥、鋼鐵、造船等行業(yè)用于搬運和翻轉(zhuǎn)。因知識和時間限制，決定應(yīng)用plc設(shè)計一個簡單的吸吊機控制程序，并簡要論述其工作原理。2 基本內(nèi)容和技術(shù)方案：吸吊機包括上下左右移動，吸放物體，實現(xiàn)自動控制。為完成本設(shè)計，盡量簡化可實現(xiàn)，降低難度。用到籠型異步電機也可以是其它類型電機，三相籠型異步電機的正反轉(zhuǎn)控制較

4、熟悉，未使用其它制動方式，即慣性制動，可能沖擊較大并伴有很強的撞擊聲需要克服，使用滑軌，皮帶（或螺桿）帶動滑塊左右移動。用氣缸帶動拉桿上下移動，需要空壓機。吸盤吸放物體，還需真空泵。通過控制電磁閥開合選擇進氣和排氣及抽真空，未考慮速度控制，即設(shè)置其它閥門。3 進度安排： 1周，查資料了解實際生產(chǎn)過程，選擇其中主要設(shè)備并分析其簡要工作原理。 2周，設(shè)計控制方案，編寫程序并仿真調(diào)試直至成功。 3周，用軟件繪制必要的說明圖。 4周，整理，撰寫設(shè)計報告。4指導(dǎo)老師意見：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日注：1. 開題報告應(yīng)根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書，在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨立撰寫，在學(xué)院規(guī)定時間內(nèi)完成

5、；2設(shè)計的目的及意義至少800字，基本內(nèi)容和技術(shù)方案至少400字；3指導(dǎo)教師意見應(yīng)從選題的理論或?qū)嶋H價值出發(fā)，闡述學(xué)生利用的知識、原理、建立的模型正確與否、學(xué)生的論證充分否、學(xué)生能否完成課題，達到預(yù)期的目標(biāo)。鄭 重 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人簽名： 日期： 目 錄摘 要5abstract61 緒論81.1 可編程控制器的產(chǎn)生81.2可編程控制器的應(yīng)用現(xiàn)狀91.3 可編程控制器的發(fā)展趨勢92 吸吊機總體設(shè)計

6、方案102.1 帶傳動102.2 氣動系統(tǒng)組成112.3 氣動回路122.4 真空系統(tǒng)123 吸吊機plc控制系統(tǒng)設(shè)計143.1 plc的基本結(jié)構(gòu)143.2 plc的分類153.3 plc程序的表達方式153.4 plc的工作原理164 plc軟件編程174.1 運動過程174.2 地址分配174.3 輸入輸出端子接線圖184.4 程序監(jiān)視及仿真19結(jié) 論20參 考 文 獻21附 錄22致 謝25摘 要傳統(tǒng)的機械設(shè)備與產(chǎn)品，多是以機械為主，是電氣、液壓或氣動控制的機械設(shè)備。隨著工業(yè)水平的不斷發(fā)展，機械設(shè)備已逐步地由手動操作改為自動控制，設(shè)備本身也發(fā)展成為機電一體化的綜合體。可編程控制器plc是

7、以微處理器為核心，綜合計算機技術(shù)、自動化技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司 dec研制成功第一臺plc，型號為pdp-14。在短短40余年間，plc經(jīng)歷了5次換代。目前，可編程控制器已成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱（可編程控制器、機器人、計算機輔助設(shè)計與制造）的首位。其廣泛的深度和廣度成為衡量一個國家工業(yè)自動化程度高低的標(biāo)準(zhǔn)。plc的發(fā)展特點是更加適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的需要；誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應(yīng)用plc的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易；加強plc通信聯(lián)網(wǎng)的信息處理能力；pl

8、c向開放性發(fā)展；plc的體積大型化和超小型化，運算速度高速化；軟plc出現(xiàn)；plc編程語言趨于標(biāo)準(zhǔn)化。其應(yīng)用領(lǐng)域目前不斷擴大，并延伸到過程控制、批處理、運動和傳動控制、無線電遙控以至實現(xiàn)全廠的綜合自動化。近年，工業(yè)計算機技術(shù) ipc和現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展迅速，擠占了一部分plc市場，plc增長速度出現(xiàn)漸緩的趨勢，但其在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的未來是無法取代的。 本文選用德國西門子公司 siemens推出的s7-300plc，并用其編程軟件step7完成設(shè)計。論述吸吊機的工作過程，選用相關(guān)電氣元器件組成硬件結(jié)構(gòu)。最后，對設(shè)計進行總結(jié)，并提出進一步研究的展望。關(guān)鍵詞： plc；

9、編程；吸吊機 abstract more than the traditional mechanical equipment and products, mainly on mechanical, electrical, hydraulic or pneumatic control is the mechanical equipment. with the continuous development of industrial level, mechanical equipment has been gradually from manual to automatic control, th

10、e device itself also developed into a complex of electromechanical integration. plc programmable controller is a microprocessor as the core, integrated computer technology, automation technology and communication technology, developed a kind of new industrial automatic control device. in 1969, the d

11、igital equipment corporation dec, successfully developed the first plc model for pdp - 14. in a short span of more than 40 years, plc has experienced five times. at present, the programmable controller has become the most important and most used in industrial automation control equipment, the three

12、pillars of industrial production automation (plc, robotics, computer aided design and manufacturing) of the first. its depth and width of the broad become to measure a nations industrial automation level standard. the development characteristic of plc is more adapt to the needs of modern industry; g

13、ave birth to a variety of special function unit, and produces all kinds of man-machine interface unit, communication unit, the application of plc industrial control equipment supporting more easily; strengthen the information processing ability of the plc communication network; plc to open developme

14、nt; plc the volume of the large-scale and ultra-miniaturization, high speed computing speed; soft plc. plc programming language tends to be standardized. its application field is constantly expanding, and extends to the process control, batch processing, motor and drive control, wireless remote cont

15、rol to realize integrated automation for the factory. ipc in recent years, industrial computer technology and field bus technology has developed rapidly, from the market part of the plc, plc appears the trend of gradual growth rate, but its status in industrial automation control especially sequence

16、 control, in the foreseeable future cannot be replaced. this article selects the german siemens company introduced siemens s7-300 plc, and its programming software step7 to complete the design. describes the working process of the suction of the crane, choose relevant electric components of hardware

17、 structure. finally, to summarize the design, and put forward further research prospect. key words: plc； programming； suction lift 1 緒論據(jù)統(tǒng)計，德國西門子公司生產(chǎn)的plc在我國無論是應(yīng)用范圍還是市場占有量都已超過30%，特別是西門子公司推出的s7-300plc以其功能強大、性價比高等特點而深受用戶的歡迎。這使學(xué)習(xí)plc應(yīng)用技術(shù)變得容易，可用資源多，帶來易實現(xiàn)可操作的學(xué)習(xí)樂趣。本文重點介紹設(shè)計基本原理，吸吊機工作過程，plc地址分配，外部接線圖，編程結(jié)果分析等。1

18、.1 可編程控制器的產(chǎn)生 上世紀(jì)60年代末期，由于市場的需要，工業(yè)生產(chǎn)開始從大批量、少品種的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨?、多品種的生產(chǎn)方式。這種生產(chǎn)方式在汽車生產(chǎn)中得到更充分的體現(xiàn)，而當(dāng)時汽車組裝生產(chǎn)線的控制是采用繼電器控制系統(tǒng)的。這種控制系統(tǒng)體積大，耗電多，特別是改變生產(chǎn)程序很困難。為了改變這種狀況，1968年，美國通用汽車公司對外公開招標(biāo)，要求用新的電氣控制裝置取代繼電器控制系統(tǒng)，以便適應(yīng)迅速改變生產(chǎn)程序的要求。該公司為新的控制系統(tǒng)提出10項指標(biāo)：1) 編程方便，可現(xiàn)場修改程序；2) 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；3) 可靠性高于繼電器控制裝置；4) 體積小于繼電器控制盤；5) 數(shù)據(jù)可直接送入管理計算

19、機；6) 成本可與繼電器控制盤競爭；7) 輸入可為市電；8) 輸出可為市電，容量要求在2a以上，可直接驅(qū)動接觸器等；9) 擴展時原系統(tǒng)改變最少；10) 用戶存儲器大于4kb。這10項指標(biāo)實際上就是現(xiàn)在可編程控制器的最基本功能。其核心要求可歸結(jié)為4點：1) 用計算機代替繼電器控制盤；2) 用程序代替硬接線；3) 輸入、輸出電平可與外部裝置直接相連；4) 結(jié)構(gòu)易于擴展?？删幊炭刂破魇且晕⑻幚砥鳛楹诵模央姎鈧鲃雍瓦壿嬁刂?、自動測量和調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)計算和處理有機地結(jié)合起來，具有豐富的軟件資源的現(xiàn)代化工業(yè)自動化控制器。經(jīng)過40多年的發(fā)展，現(xiàn)在可編程控制器已經(jīng)成為最重要、最可靠、應(yīng)用場合最廣泛的工業(yè)控制微型

20、計算機。在可編程控制器中，充分應(yīng)用了大規(guī)模集成電路技術(shù)、微電子技術(shù)及通信技術(shù)，迅速地從早期的邏輯控制發(fā)展到進入位置控制、過程控制等領(lǐng)域。用可編程控制器已經(jīng)可以構(gòu)成包括邏輯控制、過程控制、數(shù)據(jù)采集、圖形工作站等的綜合控制系統(tǒng)。 1.2 可編程控制器的應(yīng)用現(xiàn)狀可編程控制器是“專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的”工業(yè)控制計算機，由于其具有很強的抗干擾能力，很高的可靠性，能在惡劣環(huán)境下工作的大量的i/o接口，因此，伴隨著新產(chǎn)品、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，始終保持著旺盛的市場生命力。可編程控制器的出現(xiàn)，除了取代傳統(tǒng)的繼電器控制外，正在逐步占領(lǐng)dcs和pid市場份額。國際市場：當(dāng)今世界的plc生產(chǎn)廠家約200家，生產(chǎn)40

21、0多種plc。全球最大的5家plc制造商，德國siemens公司、美國a-b公司、schneider公司、日本mitsubishi公司、omron公司約占全球市場銷售額的67%。我國對可編程控制器的研制始于1974年，目前全國有幾十個生產(chǎn)廠家，但產(chǎn)品多為128個開關(guān)量i/o點以下的小機型。國內(nèi)市場幾乎被國外的plc產(chǎn)品占領(lǐng)。1.3 可編程控制器的發(fā)展趨勢近年來，隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，plc的結(jié)構(gòu)和功能不斷改進，應(yīng)用范圍迅速擴大。目前，plc主要有以下發(fā)展趨勢：1) 高速度、大存儲量方向發(fā)展。為提高處理能力，要求plc具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲容量。目前大中型plc

22、的速度可達0.2ms/k步左右。各大公司都把plc的掃描速度作為一個很重要的指標(biāo)。2) 多品種方向發(fā)展。目前中小型plc比較普遍，超小型plc的需求日趨增多。為適應(yīng)市場的多種需要，今后plc發(fā)展要向多品種方向，特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，小型plc的特點是價格低廉、經(jīng)濟可靠，適用于設(shè)備的單機控制，便于“機電儀”一體化。隨著應(yīng)用范圍的不斷擴大和網(wǎng)絡(luò)及其他功能的不斷增強，從控制能力上，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品配套能力上，生產(chǎn)出了各種人機界面單元、通信單元，促進了大型及超大型plc的發(fā)展。3) 編程語言多樣化。plc系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

23、不斷發(fā)展的同時，編程軟件也在不斷發(fā)展。編程語言朝著多種編程語言的方向發(fā)展。盡管大多數(shù)plc采用繼電器梯形圖語言（lad），但是新的編程語言還是不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)在有部分plc已采用高級語言（如basic、c及匯編語言等）。4) 發(fā)展智能模塊。智能模塊是以微處理器為基礎(chǔ)的功能部件。它可以與plc的主cpu并行工作，占用主cpu的時間很少，有利于提高plc的掃描速度。發(fā)展智能模塊可進一步提高plc處理信息的能力和控制功能。2吸吊機總體設(shè)計方案所設(shè)計的吸吊機是一個典型的機電一體化系統(tǒng)。所謂的機電一體化系統(tǒng)是指在系統(tǒng)的主功能、信息處理功能和控制功能等方面引進了電子技術(shù)，并把機械裝置、執(zhí)行部件、計算機等電子設(shè)

24、備以及軟件等有機結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)，即機械、執(zhí)行、信息處理、接口和軟件等部分在電子技術(shù)的支配下，以系統(tǒng)的觀點進行組合而形成的一種新型機械系統(tǒng)。機電一體化系統(tǒng)由機械系統(tǒng)（機構(gòu)）、電子信息處理系統(tǒng)（計算機）、動力系統(tǒng)（動力源）、傳感檢測系統(tǒng)（傳感器）、執(zhí)行元件系統(tǒng)（電機）等五大子系統(tǒng)組成。其五種內(nèi)部功能及主功能、動力功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能。機電一體化系統(tǒng)的一大特點是由于機電一體化系統(tǒng)的微電子裝置取代了人對機械的絕大部分的控制功能，并加以延伸和擴大，克服了人體能力的不足和弱點。另一大特點是節(jié)省能源和材料消耗。其主要特征是自動化控制。2.1 帶傳動帶傳動是在兩個或多個帶輪之間用帶作為撓性拉曳

25、元件的一種摩擦傳動。帶呈環(huán)形，并以一定的拉力（稱為張緊力）f0套在一對帶輪上，使帶和帶輪相互壓緊。帶傳動不工作時，帶兩邊的拉力相等，均為f0；工作時，由于帶與輪面間的摩擦力使其一邊拉力加大到f1，稱為緊邊拉力，另一邊拉力減小到f2，稱為松邊拉力。兩者之差f=f1-f2即為有效拉力，它等于沿帶輪的接觸弧上摩擦力的總和。在一定條件下，摩擦力有一極限值，如果工作阻力超過極限值，帶就在輪面上打滑，傳動不能正常工作。帶動平移滑塊左右移動的籠型異步電動機接線圖如圖2.1所示： 圖2.1 電機正反轉(zhuǎn)接線圖2.2氣動系統(tǒng)組成氣動系統(tǒng)主要由以下四種裝置組成：1) 氣源裝置。氣源裝置即壓縮空氣的發(fā)生裝置，其主體部

26、分是空氣壓縮機（簡稱空壓機）。它將原動機（電動機）的機械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能并經(jīng)凈化設(shè)備凈化，為各類氣動設(shè)備提供潔凈的壓縮空氣。2) 執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)是系統(tǒng)的能量輸出裝置，如氣缸和氣缸馬達，它們將氣體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，并輸出到工作機構(gòu)上去。3) 控制元件。即用以控制調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量、流動方向以及系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的工作程序的元件，如壓力閥、流量閥、方向閥和邏輯元件等。4) 輔助元件。系統(tǒng)中除上述三類元件外，其余元件稱輔助元件，如各種過濾器、油霧器、消聲器、散熱器、傳感器、放大器及管件等。它們對保持系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定和持久地工作起十分重要的作用。實現(xiàn)上下移動的氣缸簡圖如圖2.2所示： 圖2.2

27、 氣缸簡圖2.3 氣動回路1) 氣源處理裝置。該裝置由氣水分離器、減壓器、油霧器組成。氣水分離器將壓縮空氣中的贓物和水分濾出，由減壓閥把空氣壓力降到預(yù)定壓力，然后供給電磁閥和氣缸。油霧器中的潤滑油由壓縮空氣順空氣流動方向帶到需潤滑的電磁閥和氣缸。減壓閥帶有壓力表，調(diào)整空氣壓力可由壓力表直接讀出。2) 氣路的基本回路。一個氣動系統(tǒng)不管有多復(fù)雜，它總不外是由一些基本回路組成的。所謂基本回路就是由一些氣壓元件組合起來完成特定功能的氣路結(jié)構(gòu)。氣路系統(tǒng)由基本回路構(gòu)成，基本回路由電磁閥、氣缸、管路、調(diào)速器、消音器等組成。電磁閥控制氣體通斷及執(zhí)行機構(gòu)還鄉(xiāng)。氣缸是執(zhí)行機構(gòu)的基本元件，承擔(dān)負載、輸出力及轉(zhuǎn)矩。調(diào)

28、速器用來調(diào)節(jié)氣缸的運動速度，以滿足負載的不同速度要求。消音器用來排除排氣噪聲，保護環(huán)境。3) 升降裝置。帶動物體升降運動。該裝置在往返行程上裝有一個氣墊裝置，該氣缸在向上（或向下）運動時，以高速移動，在接近行程終點附近某一點關(guān)閉閥門，使壓縮空氣只能經(jīng)過另一個狹窄的通道而限速，氣缸移動速度便慢下來，然后停住，其運動速度及減慢下來速度均由調(diào)速器調(diào)節(jié)，只要不產(chǎn)生振動即可。前后兩閥門的開關(guān)控制由配置在升降裝置上的霍爾開關(guān)控制。2.4 真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)由真空泵、真空電磁閥、真空檢測器、真空管路等組成。它是吸吊機的組要組成部分之一，其主要功能是為吸板及放板等動作提供真空壓力。真空泵是真空系統(tǒng)的心臟，提供真

29、空能源；真空電磁閥承擔(dān)真空線路的通斷；真空檢測器承擔(dān)檢測真空壓力，并發(fā)出放板信號。吸盤是一種用來抓取和握持工件的末端執(zhí)行器，吸吊機用它來夾持、移動或放置工件。屬于無指夾持工件，其夾持方式為真空吸附式。由于吸盤的結(jié)構(gòu)形式即采用橡膠制造，因此容許吸附作業(yè)具有一定的柔順性。這樣，即使工件有一定的尺寸偏差和位置偏差也能被吸附和脫開。用吸盤吸持工件時，在吸附面上有拉力、剪切力、力矩或這些力的組合。為了評定握持機構(gòu)對這些力的承擔(dān)極限，需通過測試，做出對吸附手的各特性的評價。吸放紙板的吸盤簡圖如下圖2.4所示： 圖2.4 吸盤簡圖3 吸吊機plc控制系統(tǒng)設(shè)計所謂自動控制系統(tǒng)，就是在沒有人直接參與的情況下，使

30、生產(chǎn)過程或被控對象的某些物理量準(zhǔn)確地按照預(yù)期規(guī)律變化。一般來說，如何使被控制量按照給定量的變化規(guī)律而變化，這就是控制系統(tǒng)所要解決的基本任務(wù)。研究某一控制系統(tǒng)要解決的兩個問題：其一是分析給定控制系統(tǒng)的工作原理，元部件組成；其二是根據(jù)生產(chǎn)的需要來進行控制系統(tǒng)的設(shè)計，并用機、電、光、液（氣）壓元部件或設(shè)備來實現(xiàn)這一系統(tǒng)。3.1 plc的基本結(jié)構(gòu)plc的種類繁多，但其結(jié)構(gòu)和工作原理則大同小異，一般是由中央處理單元（cpu）、存儲器、輸入/輸出單元、編程器、電源等主要部分構(gòu)成的。如果把plc看作一個系統(tǒng)，外部的開關(guān)信號均為輸入變量，它們經(jīng)輸入接口存到plc內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器中，而后經(jīng)過邏輯運算或數(shù)據(jù)處理以

31、輸出變量的形式送到輸出接口，從而控制輸出設(shè)備。1）中央處理單元（cpu）。cpu是plc的核心部件，它類似人的大腦，能指揮plc按照預(yù)先編好的系統(tǒng)程序完成各種任務(wù)。其作用有以下幾點：（1）接收、存儲由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，并可通過顯示器顯示出程序的內(nèi)容和存儲地址。（2）檢查、校驗用戶程序，對正在輸入的用戶程序進行檢查，發(fā)現(xiàn)語法錯誤立即報警，并停止輸入；在程序運行過程中若發(fā)現(xiàn)錯誤，則立即報警或停止程序的執(zhí)行。（3）接收、調(diào)用現(xiàn)場信息，將接收到的現(xiàn)場輸入的數(shù)據(jù)保存起來，在需要改數(shù)據(jù)的時候?qū)⑵湔{(diào)出、并送到需要該數(shù)據(jù)的地方。（4）執(zhí)行用戶程序。當(dāng)plc進入運行狀態(tài)后，cpu根據(jù)用戶程序存放的先

32、后順序，逐條讀取、解釋和執(zhí)行程序，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作，并將程序執(zhí)行的結(jié)果送至輸出接口，以驅(qū)動plc外部的負載。（5）故障診斷。診斷電源、plc內(nèi)部電路的故障，根據(jù)故障或錯誤的類型，通過顯示器顯示出相應(yīng)的信息，以提示用戶及時排除故障或糾正錯誤。2）存儲器?？梢苑譃橐韵?種：（1）系統(tǒng)程序存儲器。系統(tǒng)程序是廠家根據(jù)其選用的cpu的指令系統(tǒng)編寫的，它決定了plc的功能。系統(tǒng)程序存儲器是只讀存儲器，用戶不能更改其內(nèi)容。（2）用戶程序存儲器。根據(jù)控制要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序。不同機型的plc,其用戶程序存儲器的容量可能差異較大。根據(jù)生產(chǎn)過程或工藝的要求，用戶程序經(jīng)常需要改動，所以用戶程

33、序存儲器必須可讀寫。一般要用后備電池（鋰電池）進行掉電保護，以防掉電時丟失程序。（3）工作數(shù)據(jù)存儲器。用來存儲工作數(shù)據(jù)的區(qū)域叫工作數(shù)據(jù)區(qū)。工作數(shù)據(jù)是經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的，所以這種存儲器必須可讀寫。3）輸入/輸出單元。輸入/輸出（i/o）單元是plc與外部設(shè)備相互聯(lián)系的窗口。輸入單元接收現(xiàn)場設(shè)備向plc提供的信號，例如由按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、繼電器觸點、撥碼開關(guān)等提供的開關(guān)量信號。這些信號經(jīng)過輸入電路的濾波、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理，變成cpu能夠接收和處理的信號。輸出單元將經(jīng)過cpu處理的微弱電信號通過光電隔離、功率放大等處理轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強電信號，以驅(qū)動各執(zhí)行元件，如接觸器、電磁

34、閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等。4）電源部分。plc一般配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電。開關(guān)電源的輸入電壓范圍寬、體積小、重量輕、效率高、抗干擾性能好。有的plc能向外部提供24v的直流電源，可給輸入單元所連接的外部開關(guān)或傳感器供電。5）編程器。編程器是生產(chǎn)廠家提供的與本公司plc配套的編程工具。編程器分為簡易編程器和圖形編程器兩種。簡易編程器不能輸入梯形圖程序，只能輸入語句表程序。用簡易編程器時必須與plc相連接。簡易編程器的優(yōu)點是價格低、體積小、重量輕、方便攜帶。圖形編程器可直接輸入梯形圖程序。圖形編程器分手持式和臺式。臺式編程器具有用戶程序存儲器，它可以把用戶輸入的程序存放在自己的存儲

35、器中，也可以把用戶程序下載到plc中。圖形編程器的優(yōu)點是屏幕大，顯示功能強，但是其價格昂貴。3.2 plc的分類目前，plc應(yīng)用廣泛，國內(nèi)外生產(chǎn)廠家眾多，所生產(chǎn)的plc產(chǎn)品更是品種繁多，其型號、規(guī)格和性能也各不相同。通常，可以按照結(jié)構(gòu)形式的不同及功能的差異進行大致的分類。1.按結(jié)構(gòu)形式分類。按照結(jié)構(gòu)形式的不同，plc可分為整體式和模塊式兩種。前者具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價格低的優(yōu)點，易于裝在工業(yè)設(shè)備的內(nèi)部，通常適于單機工作。一般小型和超小型plc多采用這種結(jié)構(gòu)，如日本三菱公司的an系列。2.按功能、點數(shù)分類。按功能、輸入輸出點數(shù)和存儲器容量不同，plc可分為小型、中型和大型三類。小型pl

36、c又稱為抵擋的plc。這類plc的規(guī)模較小，它的輸入輸出點數(shù)一般從64點到128點。中型plc的i/o點數(shù)通常在128點至512點之間，用戶程序存儲器的容量為2kb-8kb。大型plc又稱為高檔的plc，i/o點數(shù)在512點以上，其中i/o點數(shù)大于8192點的又稱為超大型plc，用戶程序存儲容量在8kb以上。3.3 plc程序的表達方式與計算機的工作原理一樣，plc的操作是按其程序要求進行的，而程序是用程序語言表達的。表達方式有多種多樣，不同的plc生產(chǎn)廠家，不同的機種，采用的表達方式也不同。但基本上可歸納為字符表達方式（用文字符號表達程序，如語句表程序表達方式）和圖形符號表達方式（用圖形符號

37、表達程序，如梯形圖程序表達方式）這兩類。也有將這兩種方式結(jié)合起來表示plc程序。1.梯形圖。plc的梯形圖編程語言與傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制原理圖相似，它形象、直觀、實用，為廣大電氣技術(shù)人員所熟知。這種編程語言繼承了傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運算方式和輸入輸出形式，使得程序直觀易讀。當(dāng)今世界上各國的plc制造廠家所生產(chǎn)的plc大都采用梯形圖語言編程。2.語句表。用語句表所描述的編程方式是一種與計算機匯編語言類似的助記符編程方式。由于不同型號的plc的標(biāo)識符和參數(shù)表示方法不一，所以無千篇一律的格式。3.邏輯符號圖。采用邏輯符號圖表示控制邏輯時，首先定義某些邏輯符號的功能和變量函數(shù)

38、，它類似于與、或、非邏輯電路結(jié)構(gòu)的編程方式。一般來說，用這三種邏輯能夠表達所有的控制邏輯。這是國際電工委員會（iec）頒布的plc編程語言之一。4.高級編程語言。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，近年來推出的plc，尤其是大型plc，已開始用高級語言進行編程。許多plc采用類似pascal語言的專用語言，系統(tǒng)軟件具有這種專用語言編程的自動編譯程序。采用高級語言編程后，用戶可以像使用普通微型計算機一樣操作plc。除了完成邏輯功能外，還可以進行pid調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)采集和處理以及計算機通信等。3.4 plc的工作原理plc的工作過程是周期循環(huán)掃描的工作過程。用戶程序通過編程器或其它輸入設(shè)備輸入存放在plc的用戶存儲器

39、中。當(dāng)plc開始運行時，cpu根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)控程序的規(guī)定順序，通過掃描，完成各輸入點的狀態(tài)采集或輸入數(shù)據(jù)采集、用戶程序的執(zhí)行、各輸出點狀態(tài)的更新、編程器鍵入響應(yīng)和顯示更新及cpu自檢等功能。plc的掃描可按固定順序進行，也可按用戶程序規(guī)定的可變順序進行。這不僅僅因為有的程序不需要每掃描一次，執(zhí)行一次，也因為在一個大控制系統(tǒng)中，需要處理的i/o點數(shù)較多。通過不同的組織模塊的安排，采用分時分批掃描執(zhí)行的方法，可縮短掃描周期和提高實時響應(yīng)性。plc采用集中采集、集中輸出的工作方式，減少了外界干擾的影響。plc的工作過程分三個階段進行，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。1）輸入采樣階段。plc在

40、輸入采樣階段，首先掃描所有的輸入端子，將各輸入存入內(nèi)存中各對應(yīng)的輸入映像寄存器。此時，輸入映像寄存器被刷新。接著進入程序執(zhí)行階段或輸出階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無論信號如何變化其內(nèi)容保持不變直到下一掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。2）程序執(zhí)行階段。根據(jù)plc梯形圖程序的掃描原則，plc按先左后右，先上后下的步序語句逐句掃描。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。當(dāng)指令中涉及到輸入、輸出狀態(tài)時，plc從輸入映像寄存器中讀入上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器讀入對應(yīng)輸出映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進行相應(yīng)的運算，運算結(jié)果再存入元件映像

41、寄存器中。對于元件映像寄存器來說，每一個元件（輸出軟繼電器的狀態(tài)）會隨著程序執(zhí)行過程而變化。3）輸出刷新階段。在所有指令執(zhí)行完畢后，輸出映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)（接通/斷開）在輸出刷新階段存到輸出鎖存寄存器中，通過一定方式輸出，驅(qū)動外部負載。4 plc軟件編程梯形圖是plc中使用最多的一種語言，屬圖形編程語言，各廠家、各型號的plc都把它當(dāng)作第一編程語言。因為它與繼電器控制電路圖類似，容易掌握。該語言編程需用專用的圖形編程器或pc+編程軟件式編程器。4.1 運動過程平移滑塊在左側(cè)原始位置系統(tǒng)啟動氣缸電磁閥動作，拉桿下降，下行程開關(guān)碰紙板停真空吸盤吸，延時3秒拉桿上升，上行程開關(guān)碰頂擋板

42、?；瑝K右移，碰右側(cè)行程開關(guān)停拉桿下降，延時3秒停傳送皮帶上無紙板，檢測行程開關(guān)彈起，可以放料吸盤放，延時1秒拉桿上升，上行程開關(guān)碰頂擋板?；瑝K左移，碰左側(cè)行程開關(guān)停繼續(xù)下一循環(huán)吸吊機示意圖如下圖4.1所示： 圖4.1 吸吊機示意圖4.2 地址分配確定i/o設(shè)備。根據(jù)被控對象對plc控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、行程開關(guān)、選擇開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥、氣缸等。地址分配表如表4.2所示。表4.2 i/o點地址分配編程元件元件地址定義符號傳感器、執(zhí)行器說明數(shù)字量輸入dc3224vi0.01sb常開按鈕啟動i0.12sb常閉

43、按鈕停止i0.21sq行程開關(guān)滑塊左限位i0.32sq行程開關(guān)滑塊右限位i0.43sq行程開關(guān)拉桿上限位i0.54sq行程開關(guān)拉桿下限位i0.65sq行程開關(guān)傳送帶紙板檢測i0.7fr繼電器熱保護數(shù)字量輸出dc3224vq4.01km接觸器左移q4.12km接觸器右移q4.21k電磁閥閥1與閥4q4.32k電磁閥閥2與閥3q4.43k電磁閥閥5q4.54k電磁閥閥64.3 輸入輸出端子接線圖便于plc外部接線，需要輸入輸出端子接線圖如下圖4.3所示： 圖4.3 輸入輸出端子接線圖4.4 程序監(jiān)視及仿真編程很難做到一次性成功，需要不斷仿真調(diào)試，修改程序，直至成功。監(jiān)視仿真圖如圖4.4所示。 圖4

44、.4 監(jiān)視仿真圖運動過程用圖很難表現(xiàn)出來，仿真是動態(tài)的，只給出了原始位置啟動的截圖，即在最左側(cè)最上位置，下降過程。結(jié) 論 plc控制程序編寫，與電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分相似性較大。目前所掌握的編程方法是借助編程軟件，仿真，查漏洞，修改。比較耗時間，沒有完整的方法，但是靈活性高，能趨于完美。 在數(shù)字電路中，組合邏輯電路、時序邏輯電路均有具體設(shè)計方法，分別是列真值表寫邏輯表達式和列狀態(tài)表狀態(tài)分配（選觸發(fā)器，確定激勵方程組和輸出方程組用于化簡檢驗電路）。思路縝密，出錯率低，省時間。理想方式就是掌握一定方法，花時間少。 該設(shè)計較基礎(chǔ)，沒有運用更多知識或深入研究。如電力電子技術(shù)提供可靠電源，運動控制技術(shù)實現(xiàn)

45、制動調(diào)速。在硬件設(shè)計方面，未涉及各元件具體選型，如吸盤大小及個數(shù)，滑軌規(guī)格，電機型號參數(shù)等。與機械相關(guān)知識均省略，氣動控制，氣路連接。參 考 文 獻 1 柳春生. 電器控制與plc m. 北京：機械工業(yè)出版社，20102 siemens 公司.simatic s7-300 可編程控制器說明書3 李發(fā)海，王巖. 電機與拖動基礎(chǔ) m. 4版. 北京：清華大學(xué)出版社，20124 柴瑞娟. 西門子plc編程技術(shù)及工程應(yīng)用 m. 北京：機械工業(yè)出版社，2007 5 廖常初. 大中型plc應(yīng)用教程 m. 北京：機械工業(yè)出版社，20066 胡鍵. 西門子s7300plc應(yīng)用教程 m. 北京：機械工業(yè)出版社，20077 高欽和. 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實例 m. 北京：人民郵電出版社，20058 秦益霖. 西門子s7300plc應(yīng)用技術(shù) m. 北京：電子工業(yè)出版社，20079 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ).數(shù)字部分 m. 5版. 北京：高等教育出版社，200610 randy h.kat2. contemporary logic design. redwood city, california: the benjamin/cummings publishing company, inc.199411 mark n. horestein ,mi