学科门类：单位代码：毕业设计说明书（论文）基于PLC装配流水线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X X月摘要随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。

PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。

自动化系统中所使用的各类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。

要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家用提高设备的抗干扰能力，另一方面要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。

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。

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。

本课题是用PLC 控制装配流水线控制。

用PLC 控制装配流水线具有程序设计简单、易于操作和理解、能够实现多种功能等优点。

此系统主要能够实现顺次启动和停止，完成工件移位以及功能紧急故障处理等功能。

关键词：PLC、装配流水线、控制、可靠性目录引言 (3)第一章可编程控制器的概述 (4)1.1 可编程控制器的定义 (4)1.2 可编程控制器的基本组成 (4)1.3 可编程控制器的工作原理 (6)1.4 PLC的主要技术指标 (7)1.5 可编程控制器的特点及应用 (8)1.5.1 可编程控制器的特点 (8)1.5.2 可编程控制器的应用 (9)第二章 STEP7编程软件介绍 (11)2.1 STEP7概述 (11)2.2 STEP7-Mirco/WIN窗口组件 (12)2.3 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能 (13)2.4 程序的调试与监控 (14)第三章控制系统分析 (16)3.1 系统控制要求 (16)3.2 系统方案分析 (16)3.3 系统程序分析 (20)3.3.1 梯形图 (20)3.3.2 语句表 (25)3.3.3 程序分析 (28)致谢 (29)参考文献 (30)引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。

第一章可编程控制器的概述1.1 可编程控制器的定义国际电工委员会(IEC)曾于1982年11月颁发了可编程控制器标准草案第一稿，1985年1月又发表了第二稿，1987年2月颁发了第三稿。

该草案中对可编程控制器的定义是：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及其有关外围设备，都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。

”定义强调了可编程控制器是“数字运算操作的电子系统”，是一种计算机。

它是“专为在工业环境下应用而设计”的工业计算机，是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。

这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程方便。

它能完成逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术操作，它还具有“数字量和模拟量输入输出控制”的能力，并且非常容易与“工业控制系统联成一体”，易于“扩充”。

定义还强调了可编程控制器应直接应用于工业环境，它须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。

这也是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。

应该强调的是，可编程控制器与以往所讲的顺序控制器在“可编程”方面有质的区别。

PLC引入了微处理机及半导体存储器等新一代电子器件，并用规定的指令进行编程，能灵活地修改，即用软件方式来实现“可编程”的目的。

可编程序控制器是应用面最广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置，自研制成功开始使用以来，它已经成为了当代工业自动化的主要支柱之一。

1.2 可编程控制器的基本组成可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成。

可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构，如图1-1所示。

编程装置将用户程序送入可编程控制器，在可编程控制器运行状态下，输入单元接收到外部元件发出的输入信号，可编程控制器执行程序，并根据程序运行后的结果，由输出单元驱动外部设备。

图1-1 可编程控制器系统结构1.CPU单元CPU是可编程控制器的控制中枢，相当于人的大脑。

CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。

这些电路通常都被封装在一个集成的芯片上。

CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。

CPU的功能有：它在系统监控程序的控制下工作，通过扫描方式，将外部输入信号的状态写入输入映象寄存区域，PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，按指令规定的任务进行数据的传送、逻辑运算、算术运算等，然后将结果送到输出映像寄存区域。

2.存储器可编程控制器的存储器由只读存储器ROM、随机存储器RAM和可电擦写的存储器EEPROM三大部分构成，主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。

只读存储器ROM用以存放系统程序，可编程控制器在生产过程中将系统程序固化在ROM中，用户是不可改变的。

用户程序和中间运算数据存放的随机存储器RAM中，RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。

3.I/O单元及I/O扩展接口①I/O单元PLC内部输入电路作用是将PLC外部电路（如行程开关、按钮、传感器等）提供的符合PLC输入电路要求的电压信号，通过光电耦合电路送至PLC内部电路。

输入电路通常以光电隔离和阻容滤波的方式提高抗干扰能力，输入响应时间一般在0.1~15ms之间。

根据输入信号形式的不同，可分为模拟量I/O单元、数字量I/O单元两大类。

根据输入单元形式的不同，可分为基本I/O单元、扩展I/O单元两大类。

②I/O扩展接口可编程控制器利用I/O扩展接口使I/O扩展单元与PLC的基本单元实现连接，当基本I/O单元的输入或输出点数不够使用时，可以用I/O扩展单元来扩充开关量I/O 点数和增加模拟量的I/O端子。

4.外设接口外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成PLC的控制网络。

PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现编程、监控、连网等功能。

5.电源电源单元的作用是把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工作电压。

外部连接的电源，通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（直流5伏、正负12伏、24伏），并为外部输入元件（如接近开关）提供24V直流电源（仅供输入端点使用），而驱动PLC负载的电源由用户提供。

1.3 可编程控制器的工作原理PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。

考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式---扫描技术。

这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，PLC 的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

1.输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

2.用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

3.输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC 就进入输出刷新阶段。

在此期间，CPU 按照I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

PLC 的扫描工作过程如图2-2、图2-3所示 。

图1-2 PLC 的扫描工作过程图图1-3 PLC 的扫描周期图 1.4 PLC 的主要技术指标可编程控制器的种类很多，用户可以根据控制系统的具体要求选择不同技术性能指标的PLC 。

可编程控制器的技术性能指标主要有以下几个方面：1.输入/输出点数可编程控制器的I/O 点数指外部输入、输出端子数量的总和。