1、西南科技大學高等教育自學考試畢業設計（論文）任務書 題目名稱自動送料控制系統PLC控制程序設計學生姓名常中揚準考證號題目來源教師科研 社會實踐實驗室建設 其它題 目 類 型理論研究 應用研究設計開發 其它選題背景及目的本次設計是對自動送料控制系統PLC控制程序設計，主要進行對基于西門子S7-200 PLC自動送料控制系統的控制程序進行了設計。畢業設計是本專業培養學生的最后一個綜合性的實踐教學環節。通過完成一定的生產設計或科研試制任務，使學生獲得運用基本理論的工程技術訓練，培養學生獨立分析和處理專業問題的能力，達到綜合素質和專業能力的提高。具體應達到：1 掌握查閱資料的方法。資料應為本專業涉及的

2、各種文獻資料（包括外文資料）和各種工具書的使用方法。2 鞏固專業思想，確立為我國機械制造事業奮斗的志向。在工作態度、紀律和團結協作等方面受到良好的訓練，為畢業后走上工作崗位作好準備。3 培養學生綜合運用科學理論知識，實踐知識，結合生產、科研課題，獨立分析與解決本專業技術問題的能力。4 進一步提高學生的設計計算、計算機繪圖，以及實驗測量等基本技能。5 培養學生應用寫作能力。工作任務及要求本設計研究的主要內容主要基于西門子S7-200 PLC自動送料控制系統方案的選擇、自動送料系統程序設計。完成任務量設計說明書（不少于10000字）。時間安排1. 開題報告: 2010 年12月 1 日 至 201

3、0年 12月11日。2. 完成初稿： 2010 年12月12日 至 2011年 2月 28日。3答 辯： 2011年 3月26日 至 2011年 3月 26日。以上內容由指導教師填寫指導教師簽 字教師姓名：年 月 日助學點審核審核意見： 組長簽字： 年 月 日學生接受任務簽字接受任務時間： 年 月 日 學生簽名： 西南科技大學高等教育自學考試畢業設計（論文）申報表 學生姓名常中揚性別男 年齡23準考證號學生住址昆明市五華區學府路388號聯系電話畢業設計（論文）題目名稱自動送料控制系統PLC控制程序設計擬請指導教師指導教師職稱講師指導教師電話指導教師單位昆明冶金高等專科學校選題背景及目的本次設計

4、是對自動送料控制系統PLC控制程序設計，主要進行對基于西門子S7-200 PLC自動送料控制系統的控制程序進行了設計。畢業設計是本專業培養學生的最后一個綜合性的實踐教學環節。通過完成一定的生產設計或科研試制任務，使學生獲得運用基本理論的工程技術訓練，培養學生獨立分析和處理專業問題的能力，達到綜合素質和專業能力的提高。具體應達到：1 掌握查閱資料的方法。資料應為本專業涉及的各種文獻資料（包括外文資料）和各種工具書的使用方法。2 鞏固專業思想，確立為我國機械制造事業奮斗的志向。在工作態度、紀律和團結協作等方面受到良好的訓練，為畢業后走上工作崗位作好準備。3 培養學生綜合運用科學理論知識，實踐知識，

5、結合生產、科研課題，獨立分析與解決本專業技術問題的能力。4 進一步提高學生的設計計算、計算機繪圖，以及實驗測量等基本技能。5 培養學生應用寫作能力。工作任務及要求本設計研究的主要內容主要基于西門子S7-200 PLC自動送料控制系統方案的選擇、自動送料系統程序設計。完成任務量設計說明書（不少于10000字）。時間安排1. 開題報告: 2010 年12月 1 日 至 2010年 12月11日。2. 完成初稿： 2010 年12月12日 至 2011年 2月 28日。3答 辯： 2011年 3月26日 至 2011年 3月 26日。助學中心評審意見主考院校評審意見西南科技大學高等教育自學考試畢業設

6、計（論文）進度檢查及成績評定表日期工作內容執行情況指導教師簽字學生姓名專業班級準考證號成績匯總評分項目評分比例（）分數總分指導教師評分40評閱教師評分30答辯小組評分30指導教師畢業設計（論文）過程評語評分簽字： 年 月 日評閱教師畢業設計（論文）成果評語評分簽字： 年 月 日答辯組畢業設計（論文）答辯評語評分簽字： 年 月 日主考院校評審意見簽章 年 月 日摘要可編程序控制器簡稱PLC，由于PLC的可靠性高、環境適應性強、靈活通用、使用方便、維護簡單，所以PLC的應用領域在迅速擴大。對早期的PLC，凡是有繼電器的地方，都可采用。而對當今的PLC幾乎可以說凡是需要控制系統存在的地方就需要PLC

7、。尤其是近幾年來，PLC的成本下降，功能又不段增強，所以，目前PLC在國內外已被廣泛應用于各個行業。本設計是為了實現送料手動和自動化的轉化，改變以往單純手動送料，減少了勞動力，提高了生產效率，實現了自動化生產。而且自動送料的設計是由于工作環境惡劣，人很難進入工作環境的情況下孕育而成的。本文從第一章前言開始，第二章簡單的介紹了西門子S7-200PLC，第三章介紹了自動控制系統的控制要求，第四章介紹了為什么要選擇用PLC來做自動控制系統，第五章介紹了自動系統的具體設計，包括PLC 的I/O地址分配、流程圖、梯形圖、程序圖、端子接線圖，第六章通過程序調試最后得出結論。關鍵詞：西門子S7-200PLC

8、、自動控制送料、自動化、程序設計目錄1 前言42 西門子S7-200 PLC簡介.52.1 S7-200PLC的系統組成.52.2 S7-200PLC的性能特點62.3 S7-200PLC的編程語言.73 控制系統介紹和控制要求.83.1 自動控制送料系統的內容.83.2 自動控制送料系統在生產中的地位.94 自動送料系統方案的選擇.94.1 可編程控制器PLC的優點.94.2 小車送料系統方案的選擇.105 自動送料系統程序設計.115.1 送料小車PLC 的I/O地址分配.115.2 PLC流程圖.125.3 PLC梯形圖設計.135.4 PLC程序圖.155.5 PLC端子接線圖.176

9、 系統程序調試及結論.186.1調試自動控制送料系統程序.186.2此次設計的心得體會.19致謝.20參考文獻.211 前言目前我國的大部分鄉鎮企業、私營企業由于受到資金短缺或是管理等方面的限制，送料裝置一般都是采用手動送料。手動送料不僅勞動強度大、效率低，而且還容易造成事故。隨著市場經濟的發展，傳統的手工送料已不能滿足生產的要求。為了能跟上市場的發展，企業就需要一套自動化程度高、性能可靠、性價比高的自動送料裝置來提高企業的生產效率。可編程序控制器（PLC）是二十世紀60年代以來發展極為迅速的一種先進的、新型的、通用的工業控制裝置。現代PLC綜合了計算機技術、自動控制技術和網絡通信技術，其應用

10、越來越廣泛、深入，已進入到系統的過程控制、運動控制、通信網絡、人機交互等領域。PLC具有控制能力強、可靠性高、使用靈活方便和易于編程、擴展、通信等優點，是當今及今后工業控制的主要手段和控制核心。可控編程控制器（PLC），它是以微處理器為核心的通用工業控制裝置，是在繼電器-接觸器控制基礎上發展起來的。隨著現代社會生產的發展和技術進步，現代工業生產自動化水平的日益提高及微電子技術的迅猛發展，當今的PLC已近將3C（computer、control、communication）技術，即微型計算機技術、控制技術及通信技術融為一體，在控制系統中又能起到“3電”控制作用，即電控、電儀、電信這三個不同作用的

11、一種高可靠性控制器，是當代工業生產自動化的重要支柱。送料車還可通過手動控制其運行，但操作比較起來復雜，而且易出錯，PLC在小車自動送料控制系統中可實現較高的自動化程度，大大提高系統的穩定性和可靠性，減少調試、運行、維護的強度，成為“無人值班，少人值守”的優選小車送料自動控制系統。通過分析可知,用PLC控制運料系統，安全、可靠，而且維護、調試方便，具有很高的推廣價值。綜上所述，在本著降低生產成本、保障人身安全、提高生產率的科學人性化管理的方針下對送料裝置進行自動化設計。本設計中的自動送料系統主要是采用以PLC為核心的自動控制技術來實現的。這樣既可以降低企業的生產成本還能提高生產效率。2 西門子S

12、7-200PLC簡介2.1 S7-200PLC的系統組成同其他PLC一樣，S7-200的系統基本組成也是由主機單元和編碼器組成。在需要進行系統擴展時，系統組成中還可包括：數字量擴展單元模塊、模擬量擴展單元模塊、通信模塊、網絡設備、人機界面等。1 主機單元S7-200的主機單元的CPU有兩個系列：CPU21X和CPU22X。其中CPU21X系列屬于S7-200的第一代產品，CPU22X系列屬于第二代產品。本次設計用的是CPU22X系列中的CPU224.CPU224 14個輸入數字量I/O點和10輸出數字量I/O點。可以連接7個擴展模塊單元。2個獨立的20KHZ的高速脈沖輸出；6個獨立的30KHZ

13、的高速計數器。有13K的數據和程序的存儲空間。有1個RS-485通信/編程接口。有PID控制器。有點對點接口通信協議有多點接口通信協議。有自由通信口。I/O端子可以很簡易的整體拆卸下來。2 數字量擴展模塊S7-200系列目前可以提供三大類一共九種數字量輸入輸出擴展模塊。EM221數字量輸入擴展模塊，光耦合器隔離，具有8點DC輸入。EM222數字量輸出擴展模塊，具有兩種類型：1 8點繼電器輸出型2 8點DC24V輸出型EM223數字量混合輸入輸出擴展模塊，具有六種輸出類型：1 DC24V 4點輸入，4點輸出；2 DC24V 4點輸入，繼電器4點輸出；3 DC24V 8點輸入，8點輸出；4 DC2

14、4V 8點輸入，繼電器8點輸出；5 DC24V 16點輸入，16點輸出；6 DC24V 16點輸入，繼電器16點輸出；3 模擬量擴展模塊模擬量擴展模塊有3種類型EM231、 EM232、 EM235。本次設計用的是EM235。EM235是模擬量混合輸入輸出模塊：1 輸入4路模擬量，輸出1路模擬量2 轉換時間小于250µs3 穩定時間電流2ms,電壓100µs。4 差分輸入，電壓010V、05V、01V、0500mv、0100mv、 050 mv、±10V、±5V、±2.5V、±1V、±500mv、±250mv、&#

15、177;100mv、±50mv、±25mv。電流020mA4 智能模塊1、CPU243-2通信處理器CPU243-2是S7-200的AS-i主站，通個連接AS-i可以增加S7-200PLC的數字量輸入輸出點數。2 EM277通信處理器EM277是連接SIMATIC現場總線從站的通信模塊，EM277可以將S7-200PLC的CPU作為現場總線的從站接到網絡中。5 其他模塊1、編程設備編程器是任何一臺PLC都不可以缺少的設備，編程設備一般由廠家提供。為了降低成本，目前廣泛采用的是以個人計算機作為編程設備。本設計使用的編程軟件是STEP-Micro/MIN32V4.0,用一條PC

16、電纜將用戶程序送入PLC中。2、 人機操作界面人機操作界面包括文本顯示器TD200和觸摸屏等。2.2 S7-200PLC的性能特點1 通用性強由于采用了微型計算機的工作原理和基本結構，接口電路也考慮了工業控制的要求，輸出接口能力強，因而對不同的控制對象可以采用相同的硬件，只需使用不同的軟件，就可以實現不同的控制要求。   2 編程簡單方便一般用梯形圖或用工業控制的簡單指令編程。編程語言形象直觀，容易掌握，具有一定的電工和工藝知識的人員可在短時間學會并應用自如。3 接線簡單只需將限位開關和光電開關等接入控制器的輸入端，將被控制的電磁閥、接觸器和繼電器等輸出元件的線圈接到控制器

17、的輸出端，就完成了接線任務。 4 可靠性高，抗干擾能力強S7-200PLC 的輸入輸出端采取了隔離措施，并應用大規模的集成電路，所以它能在各種惡劣的環境下工作，可以直接安裝在機器設備上運行。5 體積小，容量大，重量輕，成本低，維修方便S7-200PLC是德國西門子公司生產的一種小型PLC,但它的功能已近能達到中型或大型PLC的水平，然而價格卻與小型PLC差不多。因此S7-200PLC一經推出便受到了廣泛關注。2.3 S7-200PLC的編程語言S7-200PLC為用戶提供了4種常用的編程語言：梯形圖、語句表、功能圖、功能塊圖。1、梯形圖（LAD）梯形圖是一種圖形編程語言，它是從繼電器

18、控制原理圖的基礎上演變來的。PLC的梯形圖沿用了繼電器的線圈、觸點、串并聯等圖形符號，對于能熟練使用繼電器控制線路的技術人員來說是很容易接受的，且不需要學習專門的計算機知識。因此在PLC的編程中梯形圖是最基本、最普遍的編程語言。這種編程方式一般是通過編程軟件編寫然后通過計算機下載到PLC上，如果使用編程器編碼，還要將梯形圖轉變成語句表然后再輸入PLC中。2、語句表（STL）簡單地說語句表就是用一些容易記憶的符號來表示PLC的各種操作功能，有點像計算機的匯編語言。這種編程方式可用簡單的編程器編碼，再通過簡單的編程器將用戶的程序逐條輸入到PLC中。用語句表編程設備簡單、系統化、邏輯緊湊，連接的范圍

19、不受限制，但是比較抽象，一般情況與梯形圖配合使用互為補充。3、順序功能圖（SFC）順序功能圖也稱功能圖，是采用畫工藝流程圖的方式編程，只要在每一個工藝方框內的輸入端和輸出端標上特定的符號即可。對于在工廠內進行工藝設計的人員來說并不需要太多的電氣知識，且非常方便。因此它是一種效果很好，很受歡迎的編程語言。4、功能塊圖（FBD）功能塊圖是由一些邏輯功能符號組成的功能塊圖來表達操作功能的編程語言，該編程語言基本上沿用了半導體邏輯電路的邏輯框圖。常用“與”、“或”、“非”等邏輯功能表達控制邏輯。用功能塊圖編程不僅能簡單明了的表達邏輯功能，還可以通過各種功能塊的組合實現加法、乘法等高級功能。對于熟悉邏輯

20、電路和邏輯代數的人來說是很方便的編程方式。3 控制系統的介紹和控制要求3.1 自動控制送料系統的內容1 初始狀態：紅燈L1暗，綠燈L2亮，允許汽車開進裝料。料斗K2關閉，電動機1（M1）、電動機2（M2）、電動機3（M3）都處于關閉狀態。2 裝料過程當汽車到達時按下S2，紅燈L1亮，綠燈L2不亮，小車到位燈L5亮。電動機M3轉動，電動機M2在M3轉動3秒后啟動，電動機M1在M2轉動3秒后啟動，進料閥K2在電動機M1轉動后3秒開始出料。3 裝料完成當車裝滿后按下S2，進料閥K2關閉，電動機M1在進料閥K2關閉后延時3秒關斷，電動機M2在電動機M1關斷后延時3秒關斷，電動機M3在電動機M2關斷后延

21、時3秒關斷。綠燈L2亮，紅燈L1熄滅，表示汽車裝料完成可以開走。過5秒后小車到位燈L5熄滅，表示裝滿料的汽車已開走。4 進料過程當料斗中的料已到底限需要進料時，按下料斗進料開關S3，此時進料閥K1自動打開進料。當料斗快裝滿時按下S1，此時進料閥K1自動關閉。3.2自動控制系統在生產中的地位在現代工業生產中，為了提高勞動生產率，降低成本，減輕工人的勞動強度，要求大部分工藝生產系統自動化，這都離不開自動控制系統。自動控制系統是整個生產線的核心，對整個生產系統起著指揮的作用，假如控制系統出現障礙，輕者影響生產線的繼續進行，重者甚至發生人身安全事故，這將對企業造成重大的經濟損失。自動控制送料系統是基于

22、PLC控制系統來設計的。它將在生產系統中占有非常重要的地位。4 自動控制系統方案的選擇4.1可編程控制器PLC的優點對用戶來說可編程控制器PLC是一種無觸點設備，用戶只需改變程序就可以改變生產工藝。現目前，可編程控制器已成為工廠強有力的生產工具，得到了廣泛的推廣使用。可控編程控制器是面向用戶的專用工業控制計算機。具有許多明顯的特點。1、可靠性高，抗干擾能力強。高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC采用了現代大規模的集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采用了先進的抗干擾技術，具有很高的抗干擾能力。PLC還帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可發出警報信號。在應用軟件中，應用者還可以編

23、入外圍器件的自我診斷程序，使系統中除PLC以外的電路和設備也能獲得故障自診斷保護。2、配套齊全，功能完善，實用性強PLC發展到今天，已近形成了大、中、小各種規模的系列化產品。可以用以各種規模的工業控制場合。近年來PLC功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制，溫度控制，CNC等各種工業控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使PLC組成各種控制系統非常容易。3、易學會，深受工程技術人員歡迎PLC作為通用工業控制計算機，面向工礦企業的控制設備，接口容易，編程語言比較容易接受，梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖比較接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便的實現繼

24、電器電路的功能。為不熟悉電子電路，不懂計算機語言和匯編語言的人使用計算機從事工業控制打開了方便之門。4、容易改造，維護方便可控編程控制器（PLC）大大減少了控制設備的外部接線，維護變得更容易，同一設備只需改變程序就可以改變生產過程。更適合多品種小批量的生產場合。5、體積小，重量輕，耗能低以超小型PLC為例，PLC的尺寸小于100mm,重量小于150g，功耗僅數瓦，由于體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化產品的理想控制設備。4.2小車送料系統方案的選擇實現小車自考動控制送料有很多種方法，可以用單片機、可編程控制器（PLC）來實現。但在在單片機控制系統電路中需要加入A/D、D/A轉換器，線路

25、復雜，還要分配出大量的中斷路口地址，而且單片機控制電路很容易受到外界的干擾，也具有不穩定性。控制程序需要有一定編程能力的人才能編譯出來，在維修時需要高技術的人員才能修復。所以不宜用單片機來實現。而從PLC的特點了解可知，PLC具有很多優點，如可靠性高、平均無故障時間達30萬小時以上，安裝、操作、維護比較容易，編程簡單，程序設計和產品調試周期短，具有很好的經濟效益。因此，最終我選擇了用PLC來實現自動控制送料系統的控制，完成這次的設計題目。5 自動送料系統程序設計5.1控制系統I/O地址分配I/O地址分配表輸入元件I/O地址輸出元件I/O地址料斗高位S1按鈕I0.0紅燈L1Q0.0小車到位S2按

26、鈕I0.1綠燈L2Q0.1料斗低位S3按鈕I0.2料斗高限位燈L3Q0.2料斗低限位燈L4Q0.3小車到位燈L5Q0.4進料閥K1Q0.5進料閥K2Q0.6電動機M1Q0.7電動機M2Q1.0電動機M3Q1.15.2 PLC流程圖PLC流程圖5.3 PLC梯形圖設計5.4 PLC語句表Network 1 LD SM0.1 = Q0.1 Network 2 LD I0.1 S Q0.0,1 R Q0.1,1 S Q1.1,1 S Q0.4,1Network 3 LD Q1.1 AN M0.1 TON T37,+50Network 4 LD T37 S Q1.0,1 TON T38,+50Netw

27、ork 5 LD T38 S Q0.7,1 TON T39,+50Network 6 LD T39 S Q0.6,1Network 7 LD I0.1 A |N| R Q0.6,1 S M0.0,2Network 8LD M0.0TON T40,+50Network 9LD T40R Q0.7,1TON T41,+50Network 10LD T41R Q1.0,1TON T42,+50Network 11LD T42R Q1.1,1S Q0.1,1R Q0.0,1R M0.0,2Network 12LD I0.2S Q0.5,1= Q0.3Network 13LD I0.0R Q0.5,1=

28、 Q0.2Network 14LDN Q0.0TON T43,+50Network 15LD T43R Q0.4,15.5 PLC 端子接線圖PLC端子接線圖6 系統程序調試及心得體會6.1調試自動控制送料系統程序選擇型號為CPU224的PLC，根據PLC的外部電氣原理圖,將PLC與實驗板正確接線,經檢驗無誤后,接通PLC電源,點擊下載,將編譯正確的程序下載至PLC上，程序要確保編譯無錯誤，否則無法下載,打開監控,以便觀察程序運行中各觸點的開合情況，方便檢查程序錯誤，最后將PLC置于運行模式，運行程序，開始操作。若操作成功后，先把PLC置于停止狀態，關閉監控，再拔PLC電源。調試過程中，發現閥門K1在進料滿檢測開關S1閉合以后關閉，但S1一打開閥門K1又開始打開進料，同時出料閥門K2在S1閉合時打開，S1打開后就閉合了，無法滿足送料裝車的要求，經檢查發現是出料閥門K2沒有通電自鎖，而進料閥門是靠出料閥門的常閉觸點來給它長期斷電的，所以就造成了上述現象，得出結論，通過按鈕給線圈通電的，如果不是點動就一定要加該線圈的自鎖觸點。6.2 此次設計的心得體會在本實驗中