基于某PLC的包装机控制系统设计.doc
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1、word基于PLC的包装机控制系统设计摘 要包装机是一种随着电气控制设备,尤其是电子计算机的迅猛开展之后产物。由于其动作步骤复杂,在包装机控制系统中应用可编程序控制器能简化系统的设计并提高系统的工作效率和可靠性。本次设计用到的核心期间是可编程控制器(Programmable Logical Controller)简称PLC,是60年代末发明的工业控制器件,是美国数字公司(DEC)为美国通用公司(GM)研制开发并成功应用于汽车生产线上,可编程控制器自此诞生。随着计算机技术的飞速开展,PLC软硬件水平与规模也发生了质与量的变化,其控制技术也朝着智能化方向不断开展,同时推动了先进制造技术的相应开展。
2、现代PLC已经成为真正的工业控制设备。在这篇文章中以包装机的控制系统为例。首先介绍了SIMATIC S7-200的特性特点、程序设计方法和编程方法,程序设计方法和编程方法包括经验设计法、顺序控制设计法和STL(Step Ladder Instruction)步进梯形指令,然后详细具体地分析和介绍了包装机控制系统的组成、电气特征和程序。最后介绍了应用个人计算机来向可编程序控制器中输入程序。所使用的软件是西门子公司的STEP 7 Micro/WIN32IN SP6。关键字:包装机;可编程序控制器;步进梯形指令;个人计算机50 / 55The Design Of Control System Of
3、Packaging MachineBased On PLCAbstractThe packaging machine is a kind of with the electrical control equipment, especially the rapid development of electronic puter after product. Because of the plex action steps, design and application of the programmable controller can simplify the system in the pa
4、cking machine control system and improve the system efficiency and reliability.The core during the use of the design of the programmable controller(Programmable Logical Controller) referred to as PLC, is an industrial control device invention at the end of the 60s, is American digital pany (DEC) is
5、America General pany (GM) developed application development and in car production line, the programmable controller was born. With the rapid development of puter technology, PLC hardware and software level and scale change of quality and quantity, the control technology and intelligent development,
6、and promote the development of advanced manufacturing technology. PLC has bee modern industrial control equipment real.In this article the packaging machine controls system as an example. At first it introduces the characteristics, SIMATIC S7-200 programming methods and programming method, program d
7、esign and programming methods including empirical design method, sequential control design method and STL (Step Ladder Instruction) step ladder instruction, and then a detailed and specific analysis and introduces the position, electrical characteristics and program control system of packaging machi
8、ne. At last we introduce the application of personal puter to a programmable controller input program. The software used is Siemens pany STEP 7 Micro/WIN32 SP6.Keywords:packing machine; programmable controller; step ladder instruction; personal puter.目录第1章 绪论11.1 PLC在包装机中应用的概述11.2 PLC控制系统与其它工业控制系统的比
9、拟21.2.1 PLC控制系统与继电器控制系统的比拟21.2.2 PLC控制系统与单片机控制系统比拟31.2.3 PLC控制系统与集散型控制系统的比拟31.2.4 PLC控制系统与工业计算机控制系统比拟41.3 兴旺国家包装技术水平的开展趋势41.4 我国包装机的现状与与国际水平的差距61.4.1 我国包装机的现状61.4.2 包装技术方面的差距71.4.3 包装机品种的差距7第2章 包装机控制系统的总体设计92.1 PLC控制系统的总体在设计92.1.1 设计的根本原如此92.1.2 设计的根本容92.1.3 设计的根本步骤92.2 PLC控制系统硬件设计方法112.2.1 系统硬件设计的依
10、据112.2.2 机型的选择依据11第3章 包装机控制系统的硬件设计133.1 PLC的选型133.1.1 S7系列PLC的概述133.1.2 包装机的根本动作和工艺要求143.1.3 CPU型号的选择153.2 包装机控制系统设计的硬件设计193.2.1 控制系统的I/O分配193.2.2 控制系统的硬件连接图20第4章 包装机控制系统的软件设计224.1 STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍224.1.1 STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍224.1.2 STEP7-Micro/WIN32软件的安装224.1.3 STEP7-Micro/WIN32的根本功能234.2
11、 PLC与编程设备的连接244.3 程序的设计254.3.1 程序设计前的设置254.3.2 程序的设计流程图274.3.3 程序的设计29总结与展望41参考文献42致谢43附录A44附录B 外文文献与其译文46附录C 参考文献与摘要52插图清单图2-1 设计PLC控制系统的一般步骤10图3-1 包装机包装单元原理图14图3-2 包装机动作流程图15图3-3 S7-200西门子PLC实物图16图3-4 S2-200 PLC的硬件连接图19图3-5 工艺要求设计的流程图 20图4-1 STEP7-Micro/WIN32应用程序界面22图4-2 计算机与PLC连接23图4-3 通讯接口的参数设置
12、24图4-4 PLC类型的选择示意图25图4-5 STEP 7 程序设计的一般流程图25图4-6 程序梯形图的输入窗口26图4-7 程序流程图27图4-8 梯形图网络128图4-9 梯形图网络2至网络428图4-10 梯形图网络529图4-11 梯形图网络630图4-12 梯形图网络731图4-13 梯形图网络831图4-14 梯形图网络932图4-15 梯形图网络1032图4-16 梯形图网络1133图4-17 梯形图网络1234图4-18 梯形图网络1334图4-19 梯形图网络1435图4-20 梯形图网络1535图4-21 梯形图网络1636图4-22 梯形图网络1736图4-23 梯
13、形图网络1837图4-24 梯形图网络1937图4-25 梯形图网络2038图4-26 梯形图网络2138图4-27 梯形图网络2238图4-28 梯形图网络2339图4-29 梯形图网络2439附录图-1 包装机包装单元原理图43附录图-2 S2-200 PLC的硬件连接图44插表清单表3-1 CPU226的技术参数17表3-2 包装机包装单元的I/O分配18第1章 绪论1.1 PLC在包装机中应用的概述 随着电气控制设备,尤其是电子计算机的迅猛开展,工业生产自动化控制技术也发生了深刻的变化,不断涌现出对落后的操作机械和复杂生产系统实现自动控制。以适应现代生产的需要,在我国包装机的种类很多,
14、但大局部的包装机是由手工操作或是开关型液压控制系统完成,打包的劳动强度大,打包的落后状态直接影响产品质量。PLC在包装机控制系统中的应用具有十分重要的意义,与以往复杂的继电器控制系统相比,其功能强、性能价格比高、硬件配套齐全、用户使用方便,适应性强、无触点免配线、可靠性高、抗干扰能力强、维护工作量小、维修方便。大大提高了包装机的精度、可靠性、灵活性和工作效率,为各种智能型仪表提供了可靠的技术根底1。从而降低了包装机的生产本钱。解决了包装机继电器控制系统以往采用众多的电器元件,逻辑布线复杂,接点多,故障率高,设备运行可靠性差的缺陷,所以可编程序控制器非常适合应用于各种机床设备的控制系统中。有着广
15、泛的应用前景。 包装机的最大特点是动作复杂、频繁,且有较多的执行元件。在这种场合使用继电器控制逻辑必然需要大量的中间继电器,而这些中间继电器在用PLC控制的情况下,就可以对其部的辅助继电器进展编程后来取代。从物理介质方面来讲,前者是要用具体的电气元件来组合,而后者只是PLC的部存放器,在PLC编程容量许可的围,可以不花费额外的费用来实现复杂的控制逻辑。一般的PLC都有上百点部辅助继电器甚至更多,且还有多种专用的部电器,足可以应付一般的控制要求,唯一需要做的工作就是对PLC进展编程。 近些年来PLC(Programmable Logic Controller)技术的普与以与各种智能型仪表可靠的技
16、术根底,使PLC在包装机控制系统方面得到了广泛的应用,同时也提高了系统的可靠性和灵活性。与工控机和单片机相比,可编程控制器应用广泛,使包装机控制系统的开发更加简单、周期更短、使用更可靠、维护更简便。大大的提高了经济效益。旧机床电气控制局部大多采用继电器控制,这种控制方法中采用众多的电器元件,逻辑布线复杂,接点多,故障率高,设备运行可靠性差。用PLC能有效地解决这些问题。在我国包装机的种类很多,但大局部的包装机是由手工操作或是开关型液压控制系统完成,打包的劳动强度大,打包的落后状态直接影响产品质量。所以自动包装机的研究需要很迫切。自动包装机是现代高速线材生产线特有的设备,它集机械、电气、液压控制
17、为一体,动作准确,为现代化的线材生产线构筑了一道靓丽的风景线。 可编程控制器PLCProgrammable Logic Controller在包装机控制系统中的应用具有十分重要的意义,与以往复杂的继电器控制系统相比,其功能强、性能价格比高、硬件配套齐全、用户使用方便,适应性强、无触点免配线、可靠性高、抗干扰能力强、维护工作量小、维修方便。大大提高了包装机的精度、可靠性、灵活性和工作效率,为各种智能型仪表提供了可靠的技术根底。从而降低了包装机的生产本钱。解决了包装机继电器控制系统以往采用众多的电器元件,逻辑布线复杂,接点多,故障率高,设备运行可靠性差的缺陷,所以可编程序控制器非常适合应用于各种机
18、床设备的控制系统中。有着广泛的应用前景,对包装机控制系统的研究对提升我国包装设备的自主创新、提高国际竞争力、促进工业化开展、提升产品质量具有着重要的影响。1.2 PLC控制系统与其它工业控制系统的比拟在现代工业设备与自动化项目中,我们会遇到大量的开关量、脉冲量与模拟量等控制装置。如电机的启动与停止,电磁阀的开闭,工件的位置、速度、加速度的测定,产品的计数以与温度、压力、流量等物理量的设定和控制等等。传统的工业自动控制主要是由继电器或别离的电子线路来实现的。这种控制方式虽然造价廉价,但却存在许多致命的弱点:只适用于简单的逻辑控制,仅适用某种控制项目,缺乏通用性,一旦要实现改动或者优化,只能通过硬
19、件的重新组合来实现。目前,工业界比拟有代表性的控制方式主要有以下几个类别:继电器控制系统,单片机控制系统,微型计算机系统,集散型控制系统。 1.2.1 PLC控制系统与继电器控制系统的比拟继电器控制是采用硬接线逻辑,利用继电器触点的串、并联与时间继电器的延迟动作来组成控制逻辑,其缺点是一个系统一旦确定就很难轻易再改动。如果要在现场做一些更改和扩展更是难以实行。而PLC是利用其部的存储器以数据形式将控制逻辑存储起来的,所以只要改变PLC存储器的容,也就可以实现更改控制逻辑的目的。对于PLC来讲,只要用PLC配备的编程器在现场就可以完成更改。至于PLC对外部的联系,只有1/0点,只要输入输出对象不
20、变,就无须对硬接线作任何改动。继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作来实现的。工作频率很低。一次动作一般为数十毫秒。对于复杂的控制,使用的继电器越多,反响就越慢。而PLC是以微型计算机为根底的控制装置,其运行速度为每个指令步数十微秒(对于高速PLC如此是5微秒以下)。并且部有严格的同步,所以不会出现抖动的问题。对于限时控制,继电器是利用时间继电器的延时动作来实现的。由于时间继电器是利用空气阻力,半导体延时电路来实现延时的,所以其定时精度低,调整不方便。且环境温度变化等因素都会对定时精度有直接的影响。而PLC如此是由晶体振荡器所产生的脉冲经屡次分频后得到的时基脉冲进展计数来定时的,定时围一般为0.1
21、秒,也有0.01秒的,精度一般高于10毫秒,只要根据需要由编程器送入时间常数即可实现定时时间的设定或更改。由于PLC的定时是对时基脉冲进展计数来实现的,所以如果是对外脉冲进展计数,就成为计数器。现代的PLC一般都具有定时器和计数器功能。从可靠性和可维护性方面来看,继电器控制逻辑由于使用了大量的机械触点,连接线也多,触点开闭时产生的电弧会使触点损坏,动作时的机械振动还可能使接线松动,所以可靠性和可维护性都较差。而PLC如此采用了无触点的电子电路来替代继电器触点,确切地说是用存贮器的数据来代替触点,因此不存在上述缺点。而且体积小、功耗小、寿命长、可靠性高、还具有监控功能和自检功能,使程序的运行过程
22、成为透明。PLC一般还具有步进控制指令,可以进展步进控制,而继电器逻辑就比拟困难。继电器逻辑只能对开关量进展控制。而PLC除了具有开关量控制功能外,有些功能较全的 PLC还具有A/D, D/A转换装置,可以用来对模拟量进展控制。但是目前在本钱方面PLC还比继电器贵,一般进口产品每个110点为人民币80元左右;国产一般点1/O为60元左右。1.2.2 PLC控制系统与单片机控制系统比拟虽然单片机的配置较微机系统简单,本钱也较易承受,但它仍然不是为工业控制而设计的。同样存在着编程难、不易掌握、需要做大量的接口工作,可靠性仍较差,本钱高等缺点。尽管其有较强的数据处理能力,但工业控制都为开关量控制,所
23、以其长处仍得不到发挥。单片机与PLC的比拟:在很大程度上,单片机是专为工业控制而设计的。因此,它具有较好的环境适应性。事实上,现代PLC的核心就是单片微处理器。用单片机作控制部件在本钱方面具有优势。但是不可否认,从单片机到工业控制装置之间毕竟有一个硬件开发和软件开发的过程。虽然PLC也有必不可少的软件开发过程,但两者所用的语言差异很大,单片机主要使用汇编语言开发软件。而PLC用专用的指令系统来编程的。前者复杂而易出错,开发周期长。后者简便易学,现场就可以开发调试。单片机控制系统仅适用于较简单的自动化项目。硬件上主要受CPU、存容量与1/O接口的限制;软件上主要受限于与CPU类型有关的编程语言。
24、一般说来单片机或单片机系统的应用只是为某个特定的产品服务的。其通用性、兼容性和扩展性都相当差。 1.2.3 PLC控制系统与集散型控制系统的比拟PLC是由继电器逻辑控制系统开展而来的。而集散控制系统DCS (Distribution Control System)是由回路仪表控制系统开展起来的分布式控制系统,它在模拟量处理,回路调节等方面有一定的优势。PLC随着微电子技术、计算机技术和通信技术的开展,无论在功能上、速度上、智能化模块以与联网通信上,都有很大的提高。并开始与小型计算机联成网络,构成了以PLC为重要部件的分布式控制系统。随着网络通信功能的不断增强,PLC与PLC与计算机的互联,可以
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