发布时间 : 星期三 文章基于PLC的生产流水线电气控制系统设计更新完毕开始阅读
江苏科技大学本科毕业设计（论文）
目 录
第一章 绪论 .................................................................................................................... 1
1.1 研究背景 .................................................................................................................... 1 1.2 研究目的及意义 ........................................................................................................ 1 1.3 本文的主要内容 ........................................................................................................ 2
第二章 生产流水线电气控制系统设计 ............................................................. 3
2.1 生产流水线简介 ........................................................................................................ 3 2.2 设计目标 .................................................................................................................... 4 2.3 设计思路及实现 ........................................................................................................ 4
第三章 控制系统的硬件设计 ................................................................................. 6
3.1 西门子S7-200 PLC ................................................................................................... 6 3.1.1 PLC的组成及工作原理 ...................................................................................... 6 3.1.2 S7-200 PLC简介 .................................................................................................. 9 3.1.3 I/O地址分配 ...................................................................................................... 10 3.1.4 S7-200 PLC接线图 ............................................................................................ 11 3.2 西门子MICROMASTER VECTOR变频器 .......................................................... 12 3.2.1 变频器的工作原理 ........................................................................................... 12 3.2.2 变频调速 ........................................................................................................... 12 3.2.3 MMV变频器简介 ............................................................................................. 13 3.2.4 参数设置 ........................................................................................................... 14 3.2.5 多段速控制 ....................................................................................................... 14 3.2.6 变频器接线图 ................................................................................................... 15
第四章 控制系统的软件设计 ............................................................................... 17
4.1 PLC编程 ................................................................................................................... 17 4.2 编程软件简介 .......................................................................................................... 18 4.3 顺序控制继电器（SCR）指令 ............................................................................... 19 4.4 程序设计 .................................................................................................................. 20 4.5 仿真结果 .................................................................................................................. 26 4.6 结论 .......................................................................................................................... 32
结语 ................................................................................................................................... 33 致谢 ................................................................................................................................... 34 参考文献 ......................................................................................................................... 35
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第一章 绪论
1.1 研究背景
在可编程逻辑控制器（PLC）问世之前，继电器在工业控制领域中占主导地位，继电器控制系统有体积大、功耗多、可靠性差等十分明显的缺点，尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计与安装，会造成时间和资金的严重浪费。为了改变这种现状，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台PLC。经过40多年的发展，可编程逻辑控制器在美国、德国等工业发达国家已成为重要的产业之一，生产厂家不断涌现，品牌不断翻新产值产量大幅度上升而价格则不断下降。目前，PLC在机械制造、石油化工、轻工业等领域的应用得到了长足的发展。
近年来我国在PLC方面的研制、生产和应用发展很快，在应用方面作用尤为突出。20世纪70年代末80年代初，随着国外成套设备、专用设备的引进，我国引进了不少国外的PLC。此后，在传统设备的改造以及新设备的设计中，PLC的应用逐年增多，并且取得了显著的经济效益。目前，PLC在国内的应用越来越广泛，其在我国工业自动化领域的优势及作用越来越明显[1]。
21世纪，PLC将会有更大的发展。计算机技术的新成果必将更多地应用于可编程逻辑控制器的设计和制造上，PLC也会有运算速度更快、储存容量更大、更智能的型号和品种出现，品种会更丰富、规模会更齐全。
1.2 研究目的及意义
随着科学技术的发展，PLC技术在许多领域得到了广泛的应用，尤其是在现代工业的系统控制方面，PLC的功能强、可靠性高、编程简单、使用方便、体积小巧，被誉为当代工业自动化的主要支柱之一。
随着当今社会越来越快的发展步伐，生产流水线控制系统将需要实现更多更加稳定的功能，以PC机作为上位机、以PLC作为基本控制单元的集控制和管理于一身的控制系统在现代化生产流水线及管理中越来越显示出优越性，PLC易学易懂、控制简单，可以提高自动化生产流水线的生产效率。PLC用存储逻辑代替了接线逻辑，这使得控制设备外部的接线大大的减少，也使得控制系统设计的周期大大的缩短，使同一设备经过改变程序从而改变生产过程成为可能，这也很适合小批量、多品种的生产领域。因为PLC，流水线的自动化程度更高、生产效率更高。因此基于PLC的生产流水
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线电气控制系统的研究具有非常实用的意义，该研究一定会有很大的发展和应用空间。
此课题研究的目的是在掌握一定的PLC知识的基础上，培养掌握知识、运用知识解决问题的能力，培养一定的工程意识和创新意识，学会和熟悉一定的工程设计方法，为进一步的学习和能力的培养奠定基础。
1.3 本文的主要内容
本文主要对生产流水线、PLC、变频器进行了相关介绍，对西门子S7-200 PLC和MICROMASTER VECTOR（MMV）变频器构成的控制系统做了详细阐述。通过对设计目标、设计思路的分析，采用了硬件与软件相结合并配合仿真的方法，利用PLC、变频器以及电机之间的控制关系，研究设计了生产流水线某一控制电机的电气控制系统，其中硬件设计部分有PLC I/O地址分配、S7-200接线图、变频器多段速控制及参数设置、变频器接线图等；软件设计部分有SCR指令的应用、程序的设计编写、仿真结果等。该控制系统具备启停、调试、单选等基本功能，电机带动的生产流水线某一部分工作台能实现正转、反转以及多段速运行。通过仿真验证了该系统的实际性与可靠性。
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第二章 生产流水线电气控制系统设计
2.1 生产流水线简介
生产流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者输送机。生产流水线大致可以分为以下七类：皮带流水线、板链线、网带线、倍数链线、插件线、滚筒流水线及悬挂线。常用的有：
（1）板链式装配流水线
特点：其承载的产品可以比较重，因为和生产线同步运行，所以可以实现产品的爬坡；因为是以链板面作为承载，所以生产的节拍不是很快，可以实现产品的平稳输送。
（2）滚筒式流水线
特点：其可以承载类型广泛的产品，所受限制少；和阻挡器配合使用，从而可以实现产品连续、积放以及节拍运行的功能；采用了顶升平移的装置，能实现产品的离线检测以及返修但不影响整个流水线的运行。
（3）皮带式流水线
特点：其能承载的产品比较轻，但是在形状方面限制少；因为和生产线同步运行，所以可以实现产品的爬坡转向；其以皮带作为输送载体，可以实现产品的平稳输送并且噪音小；另外还可实现轻型物料或着较长距离产品的输送。
（4）差速输送流水线
特点：采用倍速链牵引，工装板可自由传送，采用阻挡器定位使工件自由运动或停止，工件在两端可自动顶升，横移过渡，还可设旋转、检测设备、机械手等。
流水线是加工量到了一定数量后的必然选择，其输送能力大，运距长，可以减少工件的搬运，提高加工效率，有利于提高产品质量，减少加工费用，所以应用十分广泛。 图2-1 某一生产流水线简易示意图
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3~ 1号电机 3~ 2号电机 3~ 3号电机