1、1、設計內容：利用SETP-7軟件編寫軟件程序，應用S7-200PLC控制四節傳送帶系統的硬件電路，并利用梯形圖控制程序設計，通過控制S7-200PLC的定時繼電器的功能來實現四條皮帶的運行。2、設計要求：有一個用四條皮帶運輸機的傳送系統，分別用四臺電動機帶動，控制要求如下：啟動時先起動最末一條皮帶機，經過5秒延時，再依次起動其它皮帶機。停止時應先停止最前一條皮帶機，待料運送完畢后再依次停止其它皮帶機。當某條皮帶機發生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止，而該皮帶機以后的皮帶機待運完后才停止。例如M2故障，M1M2立即停，經過5秒延時后，M3停，再過5秒，M4停。當某條皮帶機上有重物時，該

2、皮帶機前面的皮帶機停止，該皮帶機運行5秒后停，而該皮帶機以后的皮帶機待料運完后才停止。例如，M3上有重物，M1M2立即停，過5秒，M3停，再過5秒，M4停。3 、進度及安排：1、收集課程設計的資料及其相關背景（2天）2、設計實驗的總體方案（2天）3、硬件電路和軟件程序的設計（2天）4 、軟硬件的調試，寫實驗報告（2天）5 、修改實驗報告，打?。?天）摘要現今的社會，科技發展迅速，在工業方面，計算機技術、半導體技術、控制技術、數字技術、通信網絡技術等高新技術的發展息息相關，這些高新技術推動了PLC的發展。今天，我們的生活環境和工作環境有越來越多稱之為可編程控制器的小電腦在為我們服務，可編程控制器

3、在工業控制，尖端武器，通信設備，信息處理，家用電器等各測、控制領域的應用中獨占鰲頭。本四級傳送帶電路采用PLC為控制核心，具備順序起動和順序停止功能，當某條皮帶機發生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止的自動控制等功能。利用本次設計，初步掌握PLC的基本控制功能，學會運用PLC控制基本工業控制。關鍵詞微控制器可編程控制器PLC四級傳送帶裝置目錄述11.1 PLC的概述11.1.1 PLC史11.1.2 PLC的主要功能11.1.3 PLC的主要特占丿、2PLC的網絡通信31.2四節傳送帶系統的歷史31.2.1 四節傳送帶系統的起源.31.2.2 四節傳送帶系統的發展.42S7-200的系統

4、功能概述2S7-200的系統功能概述52.1 PLC的基本結構52.2 PLC的工作原理62.3 四節傳送帶系統的工作要求.62.4 電氣原理圖與功能詳細說明2.4.1 四節傳送帶的模擬實驗面板圖72.4.2 輸入/輸出接線表72.4.3 輸入/輸出接圖8S7-200的指令系統及編程介紹93.1 編程語93.2 四節傳送帶系統的梯形圖9四節傳送帶系統的調試3.3 軟件部分調試213.4 硬件部分調試21結束語221、概述PLC的概述可編程邏輯控制器，PLC（ProgrammableLogicController），一種數字運算操作的電子系統，是以微機處理器為基礎，綜合了計算機技術、半導體集成技

5、術、自動控制技術、數字技術和通信網絡技術發展起來的一種通用工業自動控制技術，它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。它面向控制過程、面向用戶、適應工業環境、操作方便、可靠性高，成為現代工業控制的三大支柱之一。1.1.1 PLC的歷史在PLC問世之前，工業控制領域中是繼電器控制站主導地位。繼電器控制系統有著十分明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度慢、適應性差等，而PLC是從早期的繼電器邏輯控制系統發展而來的。自1836年繼電器問世，人們就開始用導線將它同

6、開關器件巧妙地連接，構成用途各異的邏輯控制或順序控制。上世紀60年代末，它不斷吸收微計算機技術使之功能不斷增強，逐漸適合復雜的控制任務。隨著微電子技術、計算機技術和數據通信技術的飛速發展、微處理器的出現，以及流程加工行業（如汽車制造業）對生產流程迅速、頻繁變更的需求，PLC技術出現并快速發展。目前，PLC在小型化、大型化、大容量、強功能等方面有了質的飛躍，使早期的PLC從最初的邏輯控制、順序控制，發展成為具有邏輯判斷、定時、計數、記憶和算術運算、數據處理、聯網通信及PID回路調節等功能的現代PLC但是，仍然沿用著順序掃描、程序控制等基本模式及CPU通信+1/0的基本結構。PLC之所以有生命力，

7、在于它更加適合工業現場和市場的要求：高可靠性、強抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡便、低價格長壽命。它的輸入輸出端更接近現場設備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣節省了用戶時間和成本。PLC的下端（輸入端）為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計算機。PLC的諸多優點確定了其在工業中的廣泛應用。1.1.2 PLC的主要功能1、控制功能。包括順序控制、邏輯控制、定時、計數等。2、數據采集與輸出。3、輸入/輸出接口調理功能。具有A/D、D/A轉換功能，通過I/O模塊完成對模擬量的控制和調節，具有溫度、運動等測量接口。4、數據處理功能。包括基本數學運算、比較、對字節

8、的運算、PID運算、濾波等。5、支持人機界面功能。提供操作者以監視機器/過程工作必需的信息。允許操作者和PC系統與其應用程序相互作用，以便作決策和調整，實現工業計算機的分散和集中操作與監視系統。6通信、聯網功能?，F代PLC大多數都采用了通信、網絡技術，有RS232或RS485接口，可進行遠程I/O控制，多臺PLC可彼此間聯網、通信，外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間，實現程序和數據交換，如程序轉移、數據文檔轉移、監視和診斷。在系統構成時，可由一臺計算機與多臺PLC構成“集中管理、分散控制”的分布式控制網絡，以便完成較大規模的復雜控制。通常所說的SCADA系統，現場端和遠程端也可

9、以采用PLC作現場機。7、編程、調試等，并且大部分支持在線編程。1.1.3 PLC的主要特點1、結構形式多樣，模塊化組合靈活。有固定式適于小型系統或機床，組合式適于集控制系統。最少的PLC只有6點，而AB的ControlLogix系統的容量達128000點。2、可靠性高。PLC的MTBF一般在4000050000h以上，有的在10-20萬h，且均有完善的自診斷功能。3、編程方便。控制具有極大靈活性。PLC作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便

10、地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理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、功能強大。PLC發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品?？梢杂糜诟鞣N規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現，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，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。5、適應工業環境。適應高溫、振動、沖擊和粉塵等惡劣環境以及電磁干擾環境。6安裝、維修簡單。與DCS相比，價格低。PLC用存儲

11、邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。7、當前PLC產品緊跟現場總線的發展潮流。1.1.4 PLC的網絡通信PLC的通信包括PLC之間、PLC與上位計算機之間以及PLC與其他智能設備間的通信。PLC系統與通用計算機可以直接或通過通信處理單元、通信轉接器相連構成網絡，以實現信息的交換，并可構成"集中管理、分散控制"的分布式控制系統，滿足工廠自動化（FA）系統發展的需要，各PLC系統或遠程I/O模塊按功能各自放置在生產現場

12、分散控制，然后采用網絡連接構成集中管理的分布式網絡系統。目前各廠商都主推各自的總線標準，如西門子Profibus、A-BControlNet及DeviceNet、莫迪康Modbus等等。但其構成的“集中管理、分散控制”分布式控制方式是十分類似的。如ROCKWELA-B）推出了“全方位自動化”的理念,推薦三層網絡結構，即1）設備層（DeviceNet為代表）；2）控制層（ControlNet為代表）；3）管理層（EtheNet）。1.1 四節傳送帶系統的歷史四節傳送帶系統的起源17世紀中，美國開始應用架空索道傳送散狀物料；19世紀中葉，各種現代結構的傳送帶輸送機相繼出現。皮帶式傳送帶設備1868

13、年，在英國出現了皮帶式傳送帶輸送機；1887年，在美國出現了螺旋輸送機；1905年，在瑞士出現了鋼帶式輸送機；1906年，在英國和德國出現了慣性輸送機。此后，傳送帶輸送機受到機械制造、電機、化工和冶金工業技術進步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內部的傳送，發展到完成在企業內部、企業之間甚至城市之間的物料搬運，成為物料搬運系統機械化和自動化不可缺少的組成部分。1.2.1 四節傳送帶系統的發展未來傳送帶設備的將向著大型化發展、擴大使用范圍、物料自動分揀、降低能量消耗、減少污染等方面發展。大型化包括大輸送能力、大單機長度和大輸送傾角等幾個方面。水力輸送裝置的長度已達440公里以上帶式輸送機的單機長度

14、已近15公里，并已出現由若干臺組成聯系甲乙兩地的“帶式輸送道”。不少國家正在探索長距離、大運量連續輸送物料的更完善的輸送機結構。擴大輸送機的使用范圍，是指發展能在高溫、低溫條件下有腐蝕性、放射性、易燃性物質的環境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結團、粘性物料的傳送帶設備。本論文設計了一個多級皮帶傳輸系統，它多用于處于復雜地形的大型工業廠礦。系統采用可編程控制器（PLC做下位機控制，上位機則采用工業通用組態軟件“組態王”設計控制界面，并最終完成上下位機的通信以達到直觀方便的控制效果。多級皮帶傳輸系統憑借它自身的特點和優勢在現代工業中有著重要的作用和地位，最典型的應用就是我們常說的輸煤系統。輸煤

15、系統的組成部分包括給煤機、皮帶、破碎機、三通、卸料器等。我們采用PLC對此系統進行順序控制。2、S7-200的配置及組態1.1 PLC的基本結構PLC實質是一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為：圖2.1PLC的基本結構a、電源PLC的電源在整個系統中起著十分重要的作用。一般交流電壓波動在+10%(+15%范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去。b、中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，并能診斷用戶程

16、序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并分別存入I/O映象區，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之后，最后將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統，或采用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。c、存儲器存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序

17、存儲器。d、輸入輸出接口電路1、現場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現場控制的接口界面的輸入通道。2、現場輸出接口電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現場輸出接口電路向現場的執行部件輸出相應的控制信號。e、功能模塊如計數、定位等功能模塊。f、通信模塊如以太網、RS485Profibus-DP通訊模塊等。1.2 PLC的工作原理當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。（一）輸入采樣階段在輸

18、入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。（二）用戶程序執行階段在用戶程序執行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀（三）輸出刷

19、新階段當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPL按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。1.3 四節傳送帶系統的工作要求啟動時先起動最末一條皮帶機，經過5秒延時，再依次起動其它皮帶機。停止時應先停止最前一條皮帶機，待料運送完畢后再依次停止其它皮帶機。當某條皮帶機發生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止，而該皮帶機以后的皮帶機待運完后才停止。例如M2故障，M1M2立即停，經過5秒延時后，M3停，再過5秒，M4停。當某條皮帶機上有重物時，該皮帶機刖面的皮帶機停止，該皮帶機運行5秒后停，而該皮帶機以后的皮帶機待料運完后才停止。例

20、如，M3上有重物，M1M2立即停，過5秒，M3停，再過5秒，M4停。1.4 電氣原理圖與功能詳細說明四節傳送帶的模擬實驗面板圖：EOFOGoHoAoBocoDoSB2OMlo120130noSE1OOBO4圖2.2四級傳送帶的模擬實驗功能說明：M1、M2M3M4表示傳送帶的運動，啟動、停止用動合按鈕來實現，負載或故障設置用鈕子開關來模擬，電機的停轉或運行用發光二極管來模擬。啟動時先按下SB1,起動最末一條皮帶機，經過5秒延時，再依次起動其它皮帶機。停止時應先按下SB2,停止最前一條皮帶機，待料運送完畢后再依次停止其它皮帶機。A、BCD表示故障設定，分別模擬M1M2M3M4發生故障時的情況，當某

21、條皮帶機發生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止，而該皮帶機以后的皮帶機待運完后才停止。例如M2故障，只需按下B按鈕即可，則M1M2立即停，經過5秒延時后，M3停，再過5秒，M4停。E、F、GH分別為重物模擬按鈕，當某條皮帶機上有重物時，該皮帶機前面的皮帶機停止，該皮帶機運行5秒后停，而該皮帶機以后的皮帶機待料運完后才停止。例如，M3上有重物，M1M2立即停，過5秒，M3亭，再過5秒，M4停。輸入/輸出接線列表輸入SB1ABCDEFGHSB2接線10.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5輸出接線M1M2M3M4Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4表242I/O的接線列表1.4.3 輸入/

22、輸出接線圖圖輸入/輸出接線圖3、S7-200的指令系統及編程3.1 編程語言可編程控制器的應用軟件是指用戶根據自己的控制要求編寫的用戶程序。由于可編程控制器的應用場合是工業現場，它的主要用戶是電氣技術人員，所以其編程語言與通用的計算機編程語言相比，具有明顯的特點，它既不同于高級語言，又不同于匯編語言，它要滿足易于編寫和易于調試的要求，還要考慮現場電氣技術人員的接受水平和應用習慣。因此，可編程控制器通常使用梯形圖語言，又稱繼電器語言，更有人稱之為電工語言。另外，為滿足各種不同形式的編程需要，根據不同的編程器和支持軟件，還可以采用指令語句表、邏輯功能圖、順序功能圖、流程圖及高級語言進行編程。梯形圖

23、是一種圖形編程語言，是面向控制過程的一種“自然語言”，它沿用繼電器的觸點（觸點在梯形圖中又常稱為接點）、線圈、串并聯等術語和圖形符號，同時也增加了一些繼電器控制系統中所沒有的特殊功能符號。梯形圖語言比較形象、直觀，對于熟悉繼電器控制線路的電氣技術人員來說，很容易被接受，且不需要學習專門的計算機知識，因此，在PLC應用中，梯形圖是使用得最基本、最普遍的編程語言。但這種編程方式只能用圖形編程器直接編程。PLC的梯形圖雖然是從繼電器控制線路圖發展而來的，但與其又有一些本質的區別：（1）PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、保持繼電器、中間繼電器等。但是，這些繼電

24、器并不是真實的物理繼電器，而是“軟繼電器”。這些繼電器中的每一個，都與PLC用戶程序存儲器中的數據存儲區中的元件映像寄存器的一個具體基本單元相對應。如果某個基本單元為“1”狀態，則表示與這個基本單元相對應的那個繼電器的“線圈得電”。反之，如果某個基本單元為“0”狀態，則表示與這個基本單元相對應的那個繼電器的“線圈斷電”。這樣，就能根據數據存儲區中某個基本單元的狀態是“1”還是“0”，判斷與之對應的那個繼電器的線圈是否“得電”。（2）PLC梯形圖中仍然保留了常開接點和常閉接點的名稱，這些接點的接通或斷開，取決于其線圈是否得電。（3）PLC梯形圖中的各種繼電器接點的串、并聯連接，實質上是將對應這些

25、基本單元的狀態依次取出來，進行“邏輯與”、“邏輯或”等邏輯運算。而計算機對進行這些邏輯運算的次數是沒有限制的，因此，可在編制程序時無限次地使用各種繼電器的接點，且可根據需要采用常開（動合）或常閉（動斷）的形式。注意，在梯形圖程序中，同一個繼電器的線圈一般只能使用一次。（4）在繼電器控制線路圖中，左、右兩側的母線為電源線，在電源線中間的各個支路上都加有電壓，當某個或某些支路滿足接通條件時，就會有電流流過接點和線圈。（5）在繼電器控制線路圖中，各個并聯電路是同時加電壓并行工作的，由于實際元件動作的機械慣性，可能會發生接點競爭現象。（6）PLC®形圖中的輸出線圈只對應存儲器中的輸出映像區的

26、相應位，不能用必須通過指定的輸出繼電器，經I/O接口上對應的輸出單元（或輸出端子）才能驅動現場執行機構。3.2 四節傳送帶系統的流程圖NNYY第四段有第二段有重靭第三段有重物，5s后第四段皮帶停1L5s石第一段皮帶停止*第四段皮帶運行“!;5s后第四段皮帶停止5s后第四段皮帶停止心5s后第二段皮帶停止第一、二、三段皮帶停止5s后第三段皮帶停止.5s后第三段皮帶停止"第一、二段皮帶停止*5s后第三段皮帶停止5s后第二段皮帶停止"5s后第四段皮帶停止5s后第三段皮帶運行"5s后第一段皮帶運行*丸后第二段皮帶運行+第一段皮帶停止，結束"圖3.2軟件流程圖3.3

27、 四節傳送帶系統的梯形圖冃路1M1.0T37INTONPT1CDmsINTON+50PT100ms網絡7T39Q0.1(s)1網絡8網絡9M4.0T40INTON*50-PTIOOms冋絡10T40Q0.2(R)1M5.0T)冋絡11M5.01IT4111+50INIUNPT100ms冋絡12T41Q0.3T卩M6.0M)m13M6.01IT4211INTON*50-PT100ms冋絡14T42Q0.4TIR)1冋絡15T：)M7.0M)冋絡1G3)00ft1CDgfQG71£Xg<3soNINTON50-PT100m$網絡21T48Q0.4(R)1網絡22網絡23M10.0T

28、45INTONPT100m$網絡24網珞25T>)1Q0.2-<R)1Q0.3Y)1Q0.4T>)1網絡31TI()冋絡32M13.0T49INTON50-PTIOQms冋絡33T49IIQ0.1(R)1T53INTON50-PT100ms冋絡34(R)1T54INTON50-PT100ms網絡35T54Q0.3(R)1T56INTON50-PT100ms網絡36T56Q0.4R)1冋絡37Q0.1R)1T50INTON50-PT100ms網絡38T50Q0.2IT55IMTON100ms50-INPTT57IMTON100ms100-INPTT55Q0.31Q0.1<R)2INTON50-PT100m$T5111.0Q0.1<R)3INTON5卜PT100msT52T52Q0l4II(町1圖3.3程序梯形圖4、四節傳送帶系統的調試4.1軟件部分調試：軟件程序由STEP-7軟件編寫，可以對程序網絡框圖進