完整版PLC灌装系列毕业论文.docx

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完整版PLC灌装系列毕业论文

xxxx学院

20xx—20xx学年

毕业设计

课题名称：

xx

设计时间：

20xx-xx-xx

学院：

xx学院

班级：

xx

姓名：

xx

指导教师：

xxx

总目录

第一部分任务书

第二部分开题报告

第三部分毕业设计正文

第一部分

任

务

书

扬州工业职业技术学院

毕业设计任务书

系部

指导老师

职称

学生姓名

班级

学号

设计题目

设计

内容

目标

和

要求

教研室

审核

系部

审核

第二部分

开

题

报

告

Xx学院xx系xx届

毕业设计（论文）开题报告书（表1）

学生姓名

专业

班级

学号

题目

指导教师

职称

学位

题目类别

□工程设计□基础研究□应用研究□其它

【课题的内容与要求】

内容：

设计要求：

【前言】

【方案的比较与评价】

本文介绍一种由西门子PLC控制的生产装配流水线系统。

随着电子技术的发展，大规模集成电路的应用十分广泛，其中单片机处理在工业生产中逐渐深入，单片机控制具有灵活性高、控制容易实现、设计周期短、价格便宜、可靠性高等优点，但它只是一片集成电路，不能直接将它与外部IO接口电路，硬件设计，制作，而程序设计的工作量相当大，一般设计者很难较好的掌握。

工业控制机也是为工业控制设计的，它有着实时造作系统的支持，在要求快速、实时性强、功能复杂的领域中占有优势。

但其价格较高，将它用于开关控制量以取代继电器系统有些大材小用，其控制的程序一般是用汇编语言编写的，不易被工厂的电气人员掌握。

所以该装配线采用PLC控制。

【预期的效果及指标】

1.完成输入输出分析

2.完成硬件组态，编程元件地址分配

3.完成编写控制程序

4.完成调试控制程序

5.完成用WinCC画面监控

【进度安排】2012年9月23日-2012年10月9日选题、调研、资料查阅

2012年10月18日-2012年10月21日论证、开题

2012年10月23日-2012年12月25日设计（完成系统）

2012年2月18日-2013年2月25日毕业设计报告

2013年3月13日-2013年3月23日修改、定稿、打印、答辩

【参考文献】

【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等）

□同意提交开题论证□修改后提交□不同意提交（请说明理由）

指导教师签章：

年月日

【系部意见】

□同意指导教师意见□不同意指导教师意见（请说明理由）□其它（请说明）

系（部）主任签章：

年月日

第三部分

毕

业

设

计

正

文

Xxxxxxxxxxxxx

Xx

Xx

[摘要]

[关键词]

AutomaticfillingofbeerproductionlinecontrolledbyPLCandWINCCmonitoringPolytechnicInstitute

xx

1001Automation

Abstract:

Systemisequippedwithautomaticoperatinglocationinfilling,capping,labeling,deliverylocationafterbulkfillingbeer,aftertransfer,blocktransmission,finishedproductandpackerspotentialstocycletheartifacts.Closed\"start\"switch,theworkpieceaftertransferstationinbulkinbeerfillingautomaticallysenttotheoperatorwho,inthislocationagainafterfinishingbythetransmittingstationtoautomaticoperationafterfillingcappingstation...,transmissionandprocessinginturnuntilthebeerwasboxed,completedbythestationofartifactswarehousingoperation,theloopprocessing.Disconnectthe\"start\"switch,canbedividedintotwokinds,thefirstisasystemafterfillingthelastbottleofbeerstorage,automaticstopwork;Thesecondiswhentotaldisconnectswitch,nomatterwhetherisinworkingcondition,allstationstostopimmediately.Whenfivebeerpackingafterthecompletionofprocessing,thesystemstopsworking,thealarmwithatankfulloflightfrequencyof2theindicatorlightisflashing,alarmstops,thesystembegantoworkagain.Operatinglocationcanbeonlineusingthereductionfunctionofthetransmissionspeedincreases,alargebacklogandnotintimetopreventaccidentalproductpackagingboxes.,automaticfilling,capping,labelingoperationworkstationwiththeassemblylineoftheemergencystopfunction,topreventstandingproblems,affecttheproduction.

Keywords:

ProductionlineAutomaticfillingAutomaticcont

目录

第一章绪论1

1.1可编程控制器的定义1

1.2可编程控制器的发展及特点1

1.3可编程控制器的主要功能1

1.4可编程控制器的分类2

1.5自动灌装啤酒流水线的控制任务和要求2

1.6本人的毕业设计所做的内容如下2

第二章  S7-300系列PLC的配置及组态3

2.1S7-300的系统组成简介3

2.1.1S7-300的结构特点3

2.1.2S7-300的硬件组态3

2.2S7-300的IO地址组态3

2.2.1S7-300的插槽地址3

2.3自动灌装啤酒流水线的输入输出分析4

2.4自动灌装啤酒流水线硬件组态5

2.5自动灌装啤酒流水线的IO分配表5

第三章 S7-300的指令系统及编程7

3.1STEP7的指令结构7

3.1.1指令组成7

3.2位逻辑指令7

3.2.1位逻辑运算指令7

3.2.2定时器指令7

3.2.3时钟存储器（ClockMemory）7

3.2.4计数器指令8

3.2.5比较指令8

3.3自动灌装啤酒流水线的PLC控制程序8

第四章模拟软件S7-PLCSIM调试程序18

4.1S7-PLC模拟软件S7-PLCSIM简介18

4.1.1S7-PLCSIM的特性简介18

4.1.2S7-PLCSIM的使用方法18

4.2对自动装灌啤酒流水线的调试20

第五章WinCC视窗控制中心23

5.1WinCC的综述23

5.1.1WinCC的性能特点23

5.1.2WinCC功能一览23

5.1.3SCADA系统的基本功能24

5.1.4WinCC简介24

5.2WinCC组态25

5.2.1创建WinCC项目25

5.3自动装灌啤酒流水线WinCC与PLC程序连接变量27

Wincc和PLC程序的连接激活监控画面27

结论小结心得体会32

致谢33

第一章绪论

1.1可编程控制器的定义

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，简称PC。

1.2可编程控制器的发展及特点

当代PLC发展迅速，产品更新换代；开发各种智能化模块，不断增强过程功能；PLC与个人计算机（PC）结合；通信联网功能不断增强；发展新的编程语言，增强容错功能。

随着PLC技术的推广和应用，PLC将进一步向以下几个方向发展：

1.系列化、模板化

2.小型机功能强化

3.中大型机高速度、高功能、大容量

4.低成本

5.多功能

PLC特点：

1.抗干扰能力强，可靠性极高

2.编程简单方便

3使用方便、维护方便

4.设计、施工、调试周期短

5.易于实现机电一体化

1.3可编程控制器的主要功能

1.顺序逻辑控制

2.运动控制

3.定时控制

4.计数控制

5.步进控制

6.数据处理

7.模数和数模转换

8.通信及联网

1.4可编程控制器的分类

1.根据IO点数分类可分为微型机、小型机、中型机、大型机、巨型机。

2.根据结构形式分类可分为整体式PLC、模版式PLC、分散式PLC。

3.根据用途可分为用于顺序逻辑控制、用于闭环过程控制、用于多级分布式和集散控制系统、用于机械加工的数字控制和机器人控制。

1.5自动灌装啤酒流水线的控制任务和要求

1．系统中设有自动操作工位灌装、封盖、贴标签，运料工位散装啤酒、灌装后传送、封盖后传送、成品传送及包装工位能对工件进行循环处理。

2．闭合“启动”总开关，工件经过传送工位散装啤酒位送至自动操作工灌装位，在此工位完成加工后再由灌装后传送工位送至自动操作封盖工位……，依次传送及加工，直至啤酒被装箱，由该工位完成对工件的入库操作，循环处理。

3．断开“启动”总开关，分为两种，第一种是系统灌装完最后一个瓶啤酒入库后，自动停止工作；第二种是当断开总开关，无论是否处于工作状态，各站即时停止。

4．当5个啤酒加工完成装箱后，系统停止工作，报警满箱指示灯2HZ频率闪烁；当指示灯闪烁3秒后，报警停止，系统重新开始工作。

5．装箱操作工位可以进行对流水线传送速度的增减速功能，以防止出现意外产品大量积压而不能及时打包装箱。

6．自动操作工位灌装、封盖、贴标签带有对流水线的紧急停止功能，以防止站出现问题，影响生产。

1.6本人的毕业设计所做的内容如下

1.完成输入输出分析

2.完成硬件组态，编程元件地址分配

3.编写控制程序

4.调试控制程序

5.用WINCC监控画面

第二章  S7-300系列PLC的配置及组态

2.1S7-300的系统组成简介

S7-300系列的PLC是中型模板式PLC，各种模板（CPU模板、信号模板SM、功能模板FM、通信模板CP、电源模板PS等）及人机界面（HMI），可以根据控制要求进行广泛的组合和扩展。

CPU314一个机架上最多只能再安装八个信号模块或功能模块，最多可以扩展为四个机架。

中央处理单元总是在0机架的2号槽位上，1号槽安装电源模块，3号槽总是安装接口模块，槽号4至11，可自由分配信号模块、功能块。

2.1.1S7-300的结构特点

1.采用集成的背板总线（Back-PlaneBus）

2.采用DIN标准导轨，安装和更换模板方便

3.硬件组态灵活

4.机架扩展方便

2.1.2S7-300的硬件组态

1.S7-300的编程元件：

①.输入继电器I

②.输出继电器Q

③.辅助继电器M（或称为位存储器）

④.外部输入寄存器PI

⑤.外部输出寄存器PQ

⑥.定时器T（共5种）

⑦.计数器C（共3种）

⑧.数据块寄存器DB

⑨.本地数据寄存器L

2.2S7-300的IO地址组态

2.2.1S7-300的插槽地址

S7-300的各个模板安装在机架的插槽上，不同的模板在插槽的安装位置是固定的。

如果选择了电源模板PS307，必须安装在1号槽位上。

CPU模板的安装位置紧挨着电源模板，安装在2号槽位上。

用于连接扩展机架的接口模板IM，安装在3号槽位上。

各种信号模板SM，安装在4号～11号槽位上。

从4号槽位开始，CPU为信号模板分配IO地址，且根据信号模板的类型递增IO地址。

图2-1插槽图

2.3自动灌装啤酒流水线的输入输出分析

表2-1输入输出分析

输入

总开关启动

循环结束停止

即时停止

减速开关-开

减速开关-关

A位急停开

A位急停关

B位急停开

B位急停关

C位急停开

C位急停关

输出

散装啤酒传送

自动灌装位

灌装后传送位

自动封盖位

封盖后传送位

贴标签位

传送装箱位

包装箱位

满箱闪烁灯

启动指示灯

循环停止灯

正常闪烁灯

即时停止灯

2.4自动灌装啤酒流水线硬件组态

图2-2硬件组态

2.5自动灌装啤酒流水线的IO分配表

表2-2IO地址分配

输入

电器元件

IO地址

作用

总开关启动

I0.0

开启整个自动灌装系统

循环结束停止

I0.1

完成灌装后结束

即时停止

I0.7

立即结束灌装系统

减速开关开

I0.2

减慢传送带传送速度

减速开关关

I0.3

恢复传送带传送速度

A位急停

I0.4

在灌装位置停止

A位急停结束

I1.4

灌装位置停止后运行

B位急停

I0.5

在封盖位置停止

B位急停结束

I1.5

封盖位置停止后运行

C位急停

I0.6

在贴标签位置停止

C位急停结束

I1.6

贴标签位置停止后运行

输出

散装啤酒

Q4.0

传送过来散装啤酒

灌装

Q4.1

将啤酒装进瓶子

灌装后传送

Q4.2

将装进酒瓶的酒往后传送

封盖

Q4.3

将传送过来的啤酒封盖

封盖后传送

Q4.4

将封盖后的啤酒继续传送

贴标签

Q4.5

将传送的啤酒贴标签

成品传送

Q4.6

将贴标签后的啤酒传送

包装箱位

Q4.7

将成品啤酒装箱

满箱闪烁

Q5.0

装满箱后灯闪烁指示

启动指示

Q5.1

生产线运行指示灯

循环停止指示灯

Q5.4

循环停止后指示灯

正常运行指示灯

Q5.3

在正常运行中闪烁指示

即时停止指示灯

Q5.2

即时停止后的指示

第三章 S7-300的指令系统及编程

3.1STEP7的指令结构

3.1.1指令组成

在STEP7中，根据采用的程序编辑器（LADSTLFBD）不同，有梯形逻辑指令LAD，语句指令STL和功能块图指令FBD。

3.2位逻辑指令

位逻辑指令包含位逻辑运算指令、定时器指令、计数器指令和位测试指令等。

可以使用位逻辑指令扫描布尔（BOOL）操作数的状态，通过“与（AND）”、“或（OR）”、“异或（XOR）”及其组合操作实现逻辑操作。

逻辑操作结果（RLO）用于赋值、置位复位布尔操作数，也控制定时器和计数器的运行。

3.2.1位逻辑运算指令

位逻辑运算指令是对“0”或“1”的操作数进行扫描，经过相应的位逻辑运算，将逻辑运算结果“0”或“1”送到状态字的RLO位。

1.标准触点指令

标准触点指令是指“与”及“与非”指令、“或”及“或非”指令、“异或”及“异或非”指令。

标准触点：

动合（常开）：

常闭（动断）：

2.输出指令：

逻辑串输出指令（输出线圈）：

中间输出指令：

3.跳变沿检测指令

RLO跳变沿检测指令：

RLO正跳沿检测

RLO负跳沿检测

3.2.2定时器指令

接通延时定时器SD

3.2.3时钟存储器（ClockMemory）

在S7系列PLC的CPU的位存储器M中，可以任意指定一个字节，如MB100，作为时钟脉冲存储器，当PLC运行时，MB100的各个位，能周期性地改变二进制值，即产生不同频率（或周期）的时钟脉冲。

3.2.4计数器指令

在S7-300的CPU的存储器中留有一块区域用于存储计数器的计数值，每个计数器需要2byte，不同的CPU模板，用于计数器的存储区域也不同，最多允许使用64～512个计数器。

在S7-300中有3种计数器可供选择：

图3-1计数器

3.2.5比较指令

比较指令用于对累加器2与累加器1中的数据进行比较。

数据类型可以是整数、长整数或实数，但是要确保进行比较的两个数据的类型相同。

应用比较指令的比较类型有：

等于＝＝、不等于＜＞、大于＞、小于＜、大于等于＞＝、小于等于＜＝。

如果比较的结果为真，则RLO为1，否则为0。

3.3自动灌装啤酒流水线的PLC控制程序

第四章模拟软件S7-PLCSIM调试程序

4.1S7-PLC模拟软件S7-PLCSIM简介

S7-PLCSIM模拟软件是在STEP-7环境下，不用连接任何S7系列的PLC（CPU或IO模板），而是通过仿真的方法运行和测试用户的应用程序。

S7-PLCSIM提供了简单的界面，可以用编程的方法（如改变输入的通断状态，输入值的变化）来监控和修改不同的参数，也可以使用变量表（VAT）进行监控和修改变量。

4.1.1S7-PLCSIM的特性简介

1.S7-PLCSIM的功能是很强的，可以使用STEP-7的所有工具监控和调整模拟PLC的性能，通过S7-PLCSIM，STEP-7的工作过程与真实的PLC相比，差别很小。

2.在SIMATICManager中的按钮可以自动接通或断开模拟过程。

单击模拟按钮，可打开S7-PLCSIM软件及模拟的CPU，当S7-PLCSIM软件运行时，可自动地连接到模拟的CPU上。

3.在模拟的CPU上运行程序，可代替S7-300或S7-400的CPU模板。

4.通过创建变量表，可以存取模拟PLC的输入输出存储器、累加器和寄存器中的数据。

也可以通过符号地址存取存储器数据。

5.可以选择定时器自动运行，或者手动置位复位。

可以对各个定时器进行单独复位或一起复位。

6.同真实的CPU模板一样，在S7-PLCSIM中可以改变CPU的操作方式（STOP、RUN、RUN-P），另外在S7-PLCSIM中还提供了一个暂停（Pause）功能，允许用户暂停CPU工作，而不影响程序的状态。

7.可以利用模拟PLC的中断组织块OBs的功能测试程序特性。

8.通过对输入输出存储器、位存储器、定时器和计数器的操作，可以记录一系列的事件，并且可以回放使之自动进行程序测试。

4.1.2S7-PLCSIM的使用方法

1.打开“SIMATICManager”。

2.选择菜单命令“Options”→“SimulateModules”，以启动S7-PLCSIM（默认的MPI地址为2）。

S7-PLCSIM的窗口画面如图4-1所示。

图4-1仿真调试图

3.打开要模拟的项目和程序。

4.选择菜单命令“PLC”→“Download”，将要模拟的程序块下载到模拟的PLC中。

5.根据提示：

"Doyouwanttoloadthesystemdata?

"（是否下载系统数据？

），如果不想下载硬件配置到模拟的PLC中，选择“No”；如果想下载硬件配置到模拟的PLC中，选择“Yes”。

6.在S7-PLCSIM的窗口画面中，工具栏由三部分组成：

①标准工具栏

②插入观察对象工具栏

各个图标的意义如下：

：

插入输入变量：

插入输出变量

：

插入位存储器：

插入定时器

：

插入计数器：

插入通用变量

：

插入嵌套堆栈：

插入累加器和状态字

：

插入数据块地址寄存器：

垂直插入通用的位变量

③CPU模式工具栏

7.CPU操作开关观察对象

这个操作开关与真实的CPU的操作开关的作用是相同的，可以进行运行（RUN）和停止（STOP）等操作，并且有对应的指示灯表示其工作状态。

图4-2CPU状态

4.2对自动装灌啤酒流水线的调试

调试过程如下：

1.点击RUN-P开始。

在正常的生产中自动装灌啤酒生产线正常运行。

即Q4.0、Q5.1、Q5.3对应打勾。

如图4-3所示；

图4-3调试图

2.在生产中遇到紧急问题时，应该即时停止。

即Q5.2对应打勾，Q4.0、Q5.1、Q5.3对应打勾去掉。

如图4-4所示；

图4-4调试图

3．在生产正常结束时，应该循环结束。

即Q5.4对应打勾。

如图4-5所示；

图4-5调试图

4．在灌装环节出现意外紧急停止时、点击A位急停。

即Q4.1对应打勾。

如图4-6所示；

图4-6调试图

5.在封盖环节出现意外紧急停止时、点击B位急停。

即Q4.3对应打勾。

如图4-7所示；

图4-7调试图

6．在贴标签环节出现意外紧急停止时、点击C位急停，即Q4.5打勾。

如图4-8所示；

图4-8调试图

第五章WinCC视窗控制中心

WinCC是在PC基础上的操作员监控系统软件，WinCCV5.0+SP2具有控制自动化过程的强大功能和极高性能价格比的SCADA（监视控制与数据采集）级的操作监视系统。

WinCC的显著特性就是全面开放，它很容易将标准的用户程序结合起来，建立人机界面，精确地满足生产实际要求。

通过系统集成，可将WinCC作为其系统扩展的基础，通过开放接口开发自己的应用软件。

5.1WinCC的综述

5.1.1WinCC的性能特点

1.可应用最新的软件技术。

2.包括所有SCADA功能在内的客户-服务器系统。

3.可灵活裁剪，由简单任务扩展到复杂任务。

4.可由专用工业和专用工艺的选件和附件进行扩展。

5.集成ODBCSQL数据库。

6.具有强大的标准接口。

7.统一脚本语言。

8.开放API编程接口可以访问WinCC的模块。

9.通过向导进行简易的在线组态。

10.选择组态软件的语言。

11.提供所有主要PLC系统的通信通道。

12.具有与基于PC的控制器的SIMATICWinCC的紧密接口。

13.是全集成自动化T.I.A的部件。

14.作为SIMATICPCS7过程控制系统中的操作员站。

15.可集成到MES和ERP中。

5.1.2WinCC功能一览

1.WinCC浏览器：

快速访问所有工程数据和全局设定的中心项目管理器。

2.图形编辑器：

通过使用全部图形对象，能自由进行可视化组态和操作，能方便地使用所有属性的动态结构。

3.报表编辑：

自由选择布局格式的报告