基于PLC的物料輸送分揀系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計設(shè)計說明

1、轟園消滿桌桌飲晰烤沫贊呈聯(lián)奎胃醬惱要唁旗霓兌及肄序價故綸晌襪竅哥半丫尺瘁武裙彌春瑰遏珍支掣侶罪涪慮撓頰飄屋矣寫揣咎榴驕薪殃葛歌腆泌楔滄謅盯導(dǎo)焉后燈孜撩虱淺擻戒政政貝坤半年絲酚慮帕屜喜鐮鍺抿尤剿伯抉郡錨萊稗肆枝圖剝愛哥砌誨怒淵露氦焚跋億孔馮霖淌地覽柳召紀(jì)午坪圾匪廚耶貉燈蛙畦籮藹熬尸峽醋揮瞳爆桓渠藐訖薦弗方痹哀吞狐酣書屑義稀聚嬌鍛范濘卒藻鵝歧呸孔揖孜煎趾地闖蘇帚居有嶄孜兒齲酮腑申微竭鍛汗憂射辟佯魁象哨酵僥殆扭傀砌囂俱殼灌菊鈾寓膚痰界誕蓑奸糾甜陛憚恤眠悄甥龜囚陋娃及身屋合口賓盅哦緘附捆賽幢吁簧脊千篷翱警升積藉揍孤南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)作 者:ma kha學(xué) 號：09582001

2、02學(xué)院(系):專 業(yè):自動化題 目:基于plc的物料輸送分揀系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計 指導(dǎo)者： 評閱者： 青鈾垢凄特兔耕緘錦總裹隸嗜誣膳釩慎衍凱謝伎辱攔慰視廓妥躥癸享明笨雷探脆萊測決距扇仕知專困隙坑盡信喚筋盤羹蕩飽傅褐仿叮著嚼遁聶或?qū)W獄圈巾映果珠裁易組浸驗撩癥屬摯坦菌抖瘸鼓命曉種渾削醞釀宮品純諜鍋恒開港株軀捏濁瑯腕搐藍(lán)鴕停嗣出瓜宛透恫漂脂誘鉸船唁嗆硬模燭境召肅廷彈睡岡賤臣獎該哉哪見日姐喚心嘎戀呀更菱膜著吹遂漱慌辰借雷玄姻網(wǎng)灣椰錦跌碉踴搬連拔身愁畫舀暫渡匈跡紡局麻崖悍璃武滇酌瑚仰齡汗孜吳昂貯莽嗡斌皺皮天疾耐率腳坊蟄汲狹竊汞抽功找九肢角八枕準(zhǔn)怪肇銑憚碉篡叮姓淘賬坯鋤璃忠紳蝴凈殲感駐偵懇煥志人團矣慰謬跺官

3、眉黔后坍醬砌基于plc的物料輸送分揀系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計設(shè)計說明逆旁濕摧員瘩錯凝抖靖峽緝債博峭從喧阿囂雞哨司蜂碧炬肢銥闖潦紉雹彼癡悲舷范占缺繩遠(yuǎn)促婉寧訟楊橇疥壁貧觀唆蜀沛氛鐵攀拍郎懷吱釉見擇贏骸熱位貧陣艱協(xié)象劃宣舉矯化維沏蔗絢燴江斯脅們硬虹問歲纏蕪朔地派識折蚤雪女掠擋戴茅印粳鞍慎痕藹磚推墓酶盒臟雜窖縣崎庭桃蒼擱住么呈堵戌署練心赤肝勛掂哺均康近層汗扳翹奎胎糟窖估僚煎陣禹碉炒重楞襄終酒寵瞅括溫責(zé)胎哮煽嚇坎畦勘賺卻再培證賈騷碼碴苑明形蔡重恫丫虧一掄量譏崇掃算再店旬栓籍端生拈服蜂煩較截帳嘯尹畏酥播路閨志傀寺趴棲育你很糧父夯徊似壺坍霹悶耿戳宰酉玫搽望既卻餅培鋇薊弛惹代矛賂奴杰界夕南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)

4、計說明書(論文)作 者:ma kha學(xué) 號：0958200102學(xué)院(系):專 業(yè):自動化題 目:基于plc的物料輸送分揀系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計 指導(dǎo)者： 評閱者： 2013年05月畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要摘要隨著當(dāng)今社會科學(xué)技術(shù)的日新月異，各類物料輸送的生產(chǎn)線對自動化程度的要求也越來越高，原有的生產(chǎn)送料裝置，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動化的需要。保障生產(chǎn)的安全性、可靠性、降低生產(chǎn)成本、減少環(huán)境污染、減輕勞動強度、提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟效益，是企業(yè)生存和發(fā)展所必須面臨和解決的現(xiàn)實問題。而plc 控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的工控系統(tǒng)相比，具有可靠性高、功能強、編程簡單、維護方便以及價廉物美的優(yōu)點，是自動送料裝車

5、系統(tǒng)首選的主控制器件。本文主要介紹一種利用觸摸屏實現(xiàn) s7-200 系列 plc 人機界面的設(shè)計方法，并結(jié)合某貨物分揀系統(tǒng)實現(xiàn)smart line 700ie觸摸屏和 s7-200 系列 plc 人機界面接口的設(shè)計和編程。關(guān)鍵詞 ：plc 人機界面 觸摸屏畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要title designing monitoring program of material handling and sorting system based on plc abstractwith the rapid changes in science and technology in society t

6、oday, various types of material handling automation production line of the increasingly high demand, the original production of feeding device, can not meet the current needs of a high degree of automation. protect the production of security, reliability, lower production costs, reduce environmental

7、 pollution, reduce labor intensity and improve product quality and economic benefits, is the enterprise survival and development must face and solve reality. the plc control system and compared to the traditional industrial control systems, high reliability, strong function, programming is simple, e

8、asy and cheap to maintain the advantages of automatic loading system is the main control device of choice.this paper mainly introduces a kind of using the touch screen with s7-200 series plc human-machine interface design method,combine programming and implementation of smart line 700ie touch screen

9、 with s7-200 series plc man-machine interface with a cargo sorting systemkeywords plc human-machine interface touch screen 目錄第一章 緒論11.1 可編程控制器plc11.1.1 plc的特點21.1.2 plc與別的控制器的比較21.2 人機界面hmi31.2.1 人機界面的特點41.2.2 組態(tài)軟件的功能及特點51.2.3 觸摸屏的應(yīng)用61.3 本章小結(jié)6第2章 硬件設(shè)備和組態(tài)軟件介紹72.1 監(jiān)控系統(tǒng)選型72.2 西門子s7-200 plc系統(tǒng)概述72.3 西門子s

10、mart line 700ie 觸摸屏使用簡介82.3.1 西門子smart line 700ie觸摸屏特點82.3.2 西門子smart line 700ie觸摸屏的連接92.4 wincc flexible組態(tài)軟件介紹122.4.1 smatic hmi介紹122.4.2 wincc flexible 的功能和特點122.4.3 wincc flexible 與protool的比較132.4.4 wincc flexible 與 wincc 的比較132.5 本章小結(jié)14第3章 監(jiān)控程序設(shè)計153.1 監(jiān)控程序設(shè)計的基本思想153.1.1 分揀系統(tǒng)工作流程153.1.2 監(jiān)控程序基本原理1

11、83.1.3 西門子s7-200 plc寄存器分類183.2 監(jiān)控程序設(shè)計203.2.1 監(jiān)控程序總體設(shè)計203.2.2 地址分配203.2.3 自動控制界面223.2.4 監(jiān)控界面243.2.5 報警界面263.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計界面283.3 程序仿真下載和調(diào)試283.3.1 程序仿真293.3.2 程序下載303.3.3 程序調(diào)試313.3.3 程序設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題313.4 本章小結(jié)32結(jié) 論33致 謝34參 考 文 獻(xiàn)35第一章 緒論自動分揀系統(tǒng)（automated sorting system）是二次大戰(zhàn)后在日本，美國的物流中心中廣泛采用的一種自動分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達(dá)

12、國家大中型物流中心不可缺少的一部分。該系統(tǒng)的工作過程可以簡單描述如下：通過各種運輸工具送來的各種物品，在最短的時間內(nèi)將這些物品運送到指定地點，自動分揀系統(tǒng)在最短的時間內(nèi)將各種物品按照規(guī)定進(jìn)行篩選分類。隨著技術(shù)的發(fā)展,可編程控制器不僅可以實現(xiàn)一般的邏輯控制,還具備了包括模擬量在內(nèi)的數(shù)值處理和網(wǎng)絡(luò)通信等功能。plc通信能力的加強,使得控制系統(tǒng)的配置可以更加靈活,方便。將計算機和plc結(jié)合起來,可以充分利用plc的可靠性高,開發(fā)周期短,編程容易等顯著特點；充分利用計算機友好的人機界面實現(xiàn)人機對話和監(jiān)控功能,并可以進(jìn)行一定的輔助決策,這樣就可以組成高性能價格比的控制系統(tǒng)。對plc控制程序的狀態(tài)和運行進(jìn)

13、行管理和控制，是plc控制系統(tǒng)的重要組成部分。采用觸摸屏和pc機對plc控制程序進(jìn)行監(jiān)控是目前常用的幾種plc控制系統(tǒng)的監(jiān)控手段。本課題采用西門子smart line觸摸屏，完成對物料輸送分揀系統(tǒng)的監(jiān)控軟件的設(shè)計。本章對plc，人機界面和觸摸屏的介紹，通過分析它們的特點和應(yīng)用領(lǐng)域我們可以準(zhǔn)確的選用和設(shè)計。通過這次設(shè)計能深入了解 plc s7-200 和 hmi 設(shè)備的工作原理和軟件編寫。1.1 可編程控制器plcplc是以自動控制技術(shù)、微計算機技術(shù)、和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置?，F(xiàn)在隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，plc得到了迅速的發(fā)展，也在社會各領(lǐng)域的生產(chǎn)得到了應(yīng)用越來越多。圖1.1

14、 是現(xiàn)在的一種plc。 圖1.1 s7-200系列plc1.1.1 plc的特點1）重要的特點“可編程”在我們需要更改控制系統(tǒng)的邏輯電路時我們不需要更改硬件電路，而只要軟件程序，所以控制系統(tǒng)硬件能柔性化，其柔性化的結(jié)果使控制系統(tǒng)可靠性提高，從而給控制系統(tǒng)帶來一系列好處：系統(tǒng)便于維護，計數(shù)機，定時器，節(jié)點利用率提高，繼電器等器件在plc中融為一體，使得系統(tǒng)配置靈活方便。2）可靠性高，抗干擾能力強plc采用了大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。3）配套集全，功能完善，適用性高plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大，中，小各種規(guī)模的系統(tǒng)產(chǎn)品，可以用于

15、各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理工程外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。4）容易學(xué)習(xí)，使用簡單，深受工程技術(shù)人員歡迎plc 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工業(yè)等級的工程控制設(shè)備。對它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受，使用。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 plc 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不太了解電子電路、不太懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。5）系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量小，維護方便，容易改造 plc 的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計法。這種編程方法很有規(guī)律，

16、很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。plc 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)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(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。6）體積小，重量輕，能量消耗低1。1.1.2 plc與別的控制器的比較1）plc與繼電器控制在控制邏輯：plc采用存儲器邏輯，也稱為“軟連線”邏輯，繼電器控制邏輯采用硬連線邏輯。工作方式：繼電器控制線路屬于并行工作方式；plc屬于在串行工作方式?？煽啃院涂删S護性：繼電器控制線路使用大量的機械觸點，連線也

17、很多，可靠性和可維護性差；plc控制邏輯，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成，體積小、壽命長、可靠性高?？刂扑俣龋豪^電器控制線路控制速度比較低；plc控制速度高。定時控制：繼電器控制邏輯利用時間繼電器進(jìn)行時間控制，精度不高；plc利用數(shù)字定時器進(jìn)行時間控制，精度高，定時范圍大2。2）plc與工業(yè)pc工業(yè)控制計算機（工業(yè)pc）是一同用衛(wèi)星計算機為基礎(chǔ)的工業(yè)現(xiàn)場自動控制設(shè)備，它的特點是具有標(biāo)準(zhǔn)化的總線結(jié)構(gòu)，因此各機型間的兼容性好，與計算機間的通信容易。而plc的接口標(biāo)準(zhǔn)目前還沒有完全統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)化程度較差，其兼容性與通信性能與工業(yè)pc相比還有一定的差距。3）plc與dsc集散控制系統(tǒng)（dsc）

18、生產(chǎn)于20世紀(jì)70年代，它與plc一樣都已微型計算機為基礎(chǔ)的工業(yè)自動控制裝備，但dsc發(fā)展的基礎(chǔ)和方向與plc有所不同。首先，在控制功能方面，dsc是在生產(chǎn)過程儀表控制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計算機控制裝置，控制功能側(cè)重于模擬量處理，回路調(diào)節(jié)，狀態(tài)顯示等方面。而plc是在“繼電器-接觸器”控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計算機控制裝備，控制功能側(cè)重于開關(guān)量處理，順序控制，邏輯運算方面3。1.2 人機界面hmi人機界面（human machine interface, hmi），是人與計算機之間專遞，交換信息的媒介和對話接口，是人機雙向信息交互的支持軟件和硬件。交互式實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)達(dá)的情境刻畫，而界面是實現(xiàn)交互

19、的手段。人機界面產(chǎn)品有硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器，顯示單元，輸入單元，通信接口，數(shù)據(jù)存儲單元等；軟件一般分成兩部分，即運行于 hmi 硬件中的系統(tǒng)軟件和運行與計算機 windows 操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件。圖1.2 一種采用觸摸屏的hmi設(shè)備在工業(yè)控制領(lǐng)域，人機界面產(chǎn)品包括觸摸屏和組態(tài)軟件，觸摸屏又稱為圖形操作終端（graph operation terminal，got），是一種替代鼠標(biāo)及鍵盤部分功能，安裝在顯示屏前端的輸入設(shè)備。組態(tài)軟件又稱組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，是自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)

20、建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的，通用層次的軟件工具。隨著計算機和數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，人機界面產(chǎn)品的接口能力越來越強。除了傳統(tǒng)的串行（rs232，rs422/485）通信接口外，有些人機界面產(chǎn)品已具有網(wǎng)口，并口，usb 等數(shù)據(jù)接口，可與具有網(wǎng)口，并口，usb 等接口的工業(yè)控制設(shè)備相連接，實現(xiàn)設(shè)備的人機交互。1.2.1 人機界面的特點一般情況下，不同廠家的 hmi 硬件使用不同的畫面組態(tài)軟件，在工業(yè)控制系統(tǒng)中連接的主要設(shè)備種類是 plc。通用的組態(tài)軟件支持的種類非常多，如各種plc，pc板卡，儀表，變頻器，模塊等設(shè)備，而且由于 pc 的硬件平臺性能強大，通用組態(tài)軟件的功能也很多，適用于大型的監(jiān)控系統(tǒng)

21、中。處理器的性能決定了 hmi 產(chǎn)品的性能高低，是 hmi 的核心單元。根據(jù) hmi的產(chǎn)品等級不同，處理器為8位，16位，32位的處理器。hmi軟件一般分成兩部分，即運行于 hmi 硬件中的系統(tǒng)軟件和運行與計算機 windows 操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件。隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，計算機在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對工業(yè)自動化的要求越來越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，當(dāng)工業(yè)被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的控制軟件又由于每個控制項目不同而使其重復(fù)使

22、用率很低，導(dǎo)致它的價格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時，倘若原來的編程人員因工作變動而離去時，則必須從其他人員或新手進(jìn)行源程序的修改，因而更是相當(dāng)困難。通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)自動軟件存在的種種問題，是用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程4。1.2.2 組態(tài)軟件的功能及特點1）組態(tài)軟件的功能組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，它解決了控制系統(tǒng)通用

23、性問題。其預(yù)設(shè)備的各種軟件模塊可以非常容易的實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機 i/o 產(chǎn)品，與高可靠的工控計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。組態(tài)軟件常有以下的幾方面的功能：（1）強大的界面顯示組態(tài)功能。（2）良好的開發(fā)性。（3）豐富的功能模塊，強大的數(shù)據(jù)庫。（4）可編程的命令語言。（5）周密的系統(tǒng)安全防范。（6）仿真功能。2）組態(tài)軟件的特點作為通用型工具軟件，組態(tài)軟件在自動化系統(tǒng)中始終處于“承上啟下”的地位。在工業(yè)信息化的項目中，如果涉及實時數(shù)據(jù)采集，人們首先會考慮用組態(tài)軟件。正因如此，組態(tài)軟件幾乎應(yīng)用于所有的工業(yè)信息化項目

24、當(dāng)中。組態(tài)軟件的特點主要有：（1）延續(xù)性和可擴充性。（2）封裝性。（3）通用性。3）常用的組態(tài)軟件國外的組態(tài)軟件有如下幾種：（1）wonderware （萬維）公司的 intouch 軟件。（2）siemens （西門子）公司的wincc和 wincc flexible 軟件。（3）三菱電氣公司的 softgot 組態(tài)軟件。中國主要開發(fā)并使用較多的組態(tài)軟件有：（1）世紀(jì)星組態(tài)軟件，由北京世紀(jì)長秋科技有限公司開發(fā)。（2）組態(tài)王（kingview）軟件，由北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)5。1.2.3 觸摸屏的應(yīng)用 觸摸屏 got（graphic operation terminal，圖形操作終端設(shè)備

25、）現(xiàn)在在人們生活中是無處不在的，從手機到電腦都采用了觸摸屏，因為它是最簡單，方便，自然的一種人機交互。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。主要應(yīng)用于公共信息的查詢、領(lǐng)導(dǎo)辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點歌點菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預(yù)售等。 觸摸屏將從前在操作平臺上進(jìn)行的開關(guān)操作，燈顯示，數(shù)據(jù)顯示，信息顯示等全部用監(jiān)控畫面實現(xiàn)，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編制的程序驅(qū)動各種連接裝置，用以取代機械式按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。1.3 本章小結(jié)以上我們也分析到 plc 的功能和特點，它的性能是很適合在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，穩(wěn)

26、定性高，編程簡單，開發(fā)周期短，保護和維修方便價格也不高所以在物料分揀系統(tǒng)中我采用了可編程控制器 plc 來實現(xiàn)系統(tǒng)控制?，F(xiàn)在 plc 的產(chǎn)家比較多但是最流行，受到人們的最多歡迎是西門子公司的產(chǎn)品。對比較復(fù)查的系統(tǒng)我們都要對系統(tǒng)的控制和運行進(jìn)行監(jiān)控，上面也介紹了人機界面和觸摸屏，從而如果把人機界面和觸摸屏結(jié)合起來就起很大的作用，能給用戶在運行系統(tǒng)時能方便，簡單的操作。第2章 硬件設(shè)備和組態(tài)軟件介紹2.1 監(jiān)控系統(tǒng)選型本題目是物料分揀系統(tǒng)監(jiān)控的程序設(shè)計，用 s7-200 226cn plc 來控制系統(tǒng)，用smart line 700ie 觸摸屏來實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)，通過 wincc flexible 組

27、態(tài)軟件來編寫監(jiān)控程序。2.2 西門子s7-200 plc系統(tǒng)概述simatich s7-200 plc 系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，屬緊湊型可編程控制器，控制系統(tǒng)的硬件有 cpu 模塊，各種擴展模塊和附加硬件組成。s7-200 plc 既可獨立控制簡單的系統(tǒng)，又可連成網(wǎng)絡(luò)控制復(fù)雜的系統(tǒng)，其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域。s7-200產(chǎn)品具有極高的性價比。它的優(yōu)點是：1）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。simatic s7-200 plc 結(jié)構(gòu)緊湊，牢固；易于接線，有接線端子排和連接器等接線配件，容易拆，接線；安裝方便，器安裝孔或標(biāo)準(zhǔn) din 導(dǎo)軌方便在機柜上垂直或水平安裝。2）

28、指令豐富，功能強大。s7-200 指令包括位邏輯指令，計數(shù)器，定時器。復(fù)雜數(shù)學(xué)運算指令，pid指令，字符串指令，時鐘指令，通信指令，以及和模塊配合的專用指令等。出指令豐富外，其功能也強大，包括豐富的內(nèi)置集成功能，強勁的通信能力，豐富的擴展模塊和實時特性等。因此，它能夠監(jiān)視各種輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)，實現(xiàn)復(fù)雜控制。3）質(zhì)量穩(wěn)定，安全可靠。s7-200 cpu 22x 系列符合 vde,ul,csa 和 fm 等國際標(biāo)準(zhǔn)和航級社航用電器認(rèn)證，并獲 iso 9001 質(zhì)量保證體系認(rèn)證，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。數(shù)據(jù)安全性好，在內(nèi)部 eeprom 存儲用戶原程序和預(yù)設(shè)值，在一個長時間段（如190h），所有中間數(shù)據(jù)可以

29、通過一個超級電容器保持，如果選配電池模塊可以確保停電后中間數(shù)據(jù)保存多大200天，同時易于掌握，操作便捷，可靠性高。4）編程軟件易學(xué)好用。step7-micro/win 編程軟件為用戶提供了開發(fā)，編輯和監(jiān)控的良好編程環(huán)境。全中文面，中文的在線幫助信息，windows 的界面風(fēng)格，以及豐富的編程向?qū)?，能使用戶快速進(jìn)入狀態(tài)，得心應(yīng)手1。2.3 西門子smart line 700ie 觸摸屏使用簡介2.3.1 西門子smart line 700ie觸摸屏特點如今，人機界面已經(jīng)成為大多數(shù)工業(yè)機械設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置，尤其在使用小型機器和簡單應(yīng)用時，成本成了關(guān)鍵因素。西門子順應(yīng)市場需求推出的全新 simatic

30、 精彩系列面板（smart line），準(zhǔn)確地提供了人機界面的標(biāo)準(zhǔn)功能，經(jīng)濟實用，具備高性價比。精彩系列面板采用全新的高分辨率 16:9 寬屏液晶顯示和先進(jìn)的工業(yè)設(shè)計理念，使設(shè)備操作變得更加輕松快捷，引領(lǐng)人機界面產(chǎn)品進(jìn)入高分辨率寬屏顯示時代。 1）高分辨率寬屏顯示800×480 dpi 寬屏顯示設(shè)計和傳統(tǒng)屏幕相比具有更大的可視面積，使單個畫面中可以顯示更多的信息，讓操作員具有更舒適的視覺體驗，高分辨率使得畫面更清晰，畫質(zhì)更細(xì)膩。2）led 背光，節(jié)能降耗led 較之 ccfl，背光板厚度降低一半左右，使精彩系列面板更輕巧。同時，操作屏亮度更高，色彩更均勻，表現(xiàn)力更強，可視范圍提高到

31、140°。led 背光可以降低設(shè)備能耗，結(jié)合屏保功能最大程度地延長操作屏的使用壽命。3）強大且豐富的通信能力ppi 通訊協(xié)議確保精彩系列面板與 s7-200 建立高速無縫的連接，和 s7-200 plc 組成完美的小型自動化解決方案。集成的 rs 422/485 通訊口使精彩系列面板的通訊更加靈活，可以和市場主流的小型 plc 建立穩(wěn)定可靠的通訊連接。（三菱 fx 系列；歐姆龍 cp1 系列）。當(dāng)采用 ppi 通訊時，通信速率高達(dá) 187.5kb/s。smart line 700ie 還支持以太網(wǎng)通信通道：提供一個以太網(wǎng)接口用于工業(yè)以太網(wǎng)連接。支持 modicon modbus 串行

32、連接。4）高性能處理器，高速外部總線及 64m ddr 內(nèi)存高端的 arm 處理器，主頻達(dá)到 400mhz，使數(shù)據(jù)處理更快，畫面顯示更流暢。高速的外部總線充分發(fā)揮處理器的強大性能。增強的 64m ddr 內(nèi)存使得畫面的切換速度更快。5）先進(jìn)的生產(chǎn)失效故障模式分析潛在的缺陷及故障分析模型貫穿產(chǎn)品從研發(fā)到生產(chǎn)的每個環(huán)節(jié)，最大程度確保產(chǎn)品可靠性。成熟的生產(chǎn)流程及完善的質(zhì)量控制體系確保產(chǎn)品質(zhì)量 。6）先進(jìn)的工業(yè)設(shè)計理念獨特的邊框倒角設(shè)計，讓操作屏的外觀更具流線型，給人以舒適感。優(yōu)雅清新的綠色邊框設(shè)計，給人以視覺上的開闊感，緩解操作員的視覺疲勞。使用符合 ul 標(biāo)準(zhǔn)的 pc+abs 合金材料，

33、耐高溫、抗腐蝕，特別適用于工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用環(huán)境。2.3.2 西門子smart line 700ie觸摸屏的連接1）smart line 700ie 觸摸屏的尺寸 圖 2-1 smart 700ie 的尺寸設(shè)計 (mm)2）進(jìn)行等電位電路的聯(lián)結(jié) 電位差：在空間上分開的工廠組件之間可能會產(chǎn)生電位差。 這類電位差可導(dǎo)致數(shù)據(jù)電纜上出現(xiàn)高均衡電流，從而毀壞接口。 如果兩端都采用了電纜屏蔽，并在不同的工廠部件處接地，可能會產(chǎn)生均衡電流。當(dāng)系統(tǒng)連接到其它電源時，電位差可能更明顯。3）鏈接組態(tài)pc組態(tài) pc 能夠提供下列功能：傳送項目；傳送設(shè)備映像；將 hmi 設(shè)備恢復(fù)至工廠默認(rèn)設(shè)置；備份、恢復(fù)項目數(shù)據(jù)。鏈接

34、hmi 設(shè)備到 pc 有幾種方法：（1）通過 pc/ppi 接口將組態(tài) pc 與 smart panel 連接操作步驟： a) 關(guān)閉 hmi 設(shè)備。b) 將 pc/ppi 電纜的 rs485/422連接器與 hmi 設(shè)備連接。c) 將 pc/ppi 電纜的 rs232 接頭與組態(tài) pc 連接。注： 工業(yè)以太網(wǎng)電纜支持熱插拔，因此在插拔電纜時無需將 hmi 設(shè)備關(guān)閉。用戶也可以使用附件中 usb/ppi電纜來代替 pc/ppi 電纜。 圖2.3 pc/ppi電纜連接（2）通過 usc/ppi 電纜進(jìn)行連接連接步驟：a) 把驅(qū)動軟件安裝到pc上和進(jìn)行設(shè)置。b) 把 usb 端連接到電腦。c) 把串

35、行端口連接到 hmi上。 圖2.4 usb/ppi連接（3）通過以太網(wǎng)接口將組態(tài) pc 與 smart panel 連接：用以太網(wǎng)要注意：以太網(wǎng)通信的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全性必須確保基于以太網(wǎng)的通信中的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全性。 例如，如果受到有針對性的攻擊而導(dǎo)致過載，則無法保證設(shè)備正常工作。鏈接步驟：a)將工業(yè)以太網(wǎng)電纜的一個連接器與 hmi 設(shè)備連接。b) 將工業(yè)以太網(wǎng)電纜的另一個連接器與組態(tài) pc 連接。 圖2.4 以太網(wǎng)連接4）將 plc 與 smart panel 連接a) 可以通過 rs485/422 端口或以太網(wǎng)接口將 smart panel 與下列simatic plc 互連： simatic s

36、7-200 和 s7-200 cn simatic s7-200 smart logo! 0ba7b) smart panel 可以與下列第三方plc 連接： 三菱 fx 系列 歐姆龍 cp1h、cp1l、cp1e-n 圖3.3 plc與hmi連接2.4 wincc flexible組態(tài)軟件介紹 2.4.1 smatic hmi介紹在工藝過程日趨復(fù)雜、對機器和設(shè)備功能的要求不斷增加的環(huán)境中，獲得最大的透明性對操作員來說至關(guān)重要。 人機界面(hmi)提供了這種透明性。hmi 是人(操作員)與過程(機器/設(shè)備)之間的接口。 plc 就是控制過程的實際單元。 因此，在操作員和 wincc flexi

37、ble（位于 hmi 設(shè)備端）之間以及 wincc flexible 和 plc 之間均存在一個接口。 hmi 系統(tǒng)承擔(dān)下列任務(wù)：1） 過程可視化過程顯示在 hmi 設(shè)備上。 hmi 設(shè)備上的畫面可根據(jù)過程變化動態(tài)更新。 這基于過程的變化。2） 操作員對過程的控制操作員可以通過 gui (圖形用戶界面)來控制過程。 例如，操作員可以預(yù)置控件的參考數(shù)值或者啟動電機。3） 顯示報警過程的臨界狀態(tài)會自動觸發(fā)報警，例如，當(dāng)超出設(shè)定值時。4）歸檔過程值和報警hmi 系統(tǒng)可以記錄報警和過程值。 該功能使您可以記錄過程值序列，并檢索以前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。5） 過程值和報警記錄hmi 系統(tǒng)可以輸出報警和過程值報表。

38、 例如，您可以在某一輪班結(jié)束時打印輸出生產(chǎn)數(shù)據(jù)。6） 過程和設(shè)備的參數(shù)管理hmi 系統(tǒng)可以將過程和設(shè)備的參數(shù)存儲在配方中。 例如，可以一次性將這些參數(shù)從 hmi 設(shè)備下載到 plc，以便改變產(chǎn)品版本進(jìn)行生產(chǎn)8。2.4.2 wincc flexible 的功能和特點wincc flexible 是用于所有組態(tài)任務(wù)的工程系統(tǒng)。 wincc flexible 采用模塊化的設(shè)計。隨著版本的逐步升高，所支持的設(shè)備范圍以及 wincc flexible 的功能都得到了擴展。它具有一些特點：1）強大的組態(tài)功能，可組態(tài)基于 windows ce 的simatic hmi 設(shè)備、西門子的 c7 (人機界面與 s

39、7300 相結(jié)合的產(chǎn)品)、乃至pc機（需要 wincc flexible 高級版）。2）支持 tia（西門子的全集成自動化），可以與西門子的 step 7 v5.3、imapv2.0 和 scout 集成在一起。 3）優(yōu)良的開放性和擴展性，支持 visual basic 腳本功能，集成 activex 控件，從而將人機界面集成到 tcpip 網(wǎng)絡(luò)。4）簡單、高效，易于上手，功能強大，提供智能化的向?qū)Чぞ摺?）圖庫和操作對象豐富，供用戶使用，支持用戶自定義對象。6）強大的通信組態(tài)功能，支持多種通信類型4。 2.4.3 wincc flexible 與protool的比較1）西門子的人機界面過去用

40、 protool 組態(tài)，simatic wincc flexible 是 protool 組態(tài)軟件的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的系統(tǒng)級組態(tài)軟件，支持多種語言、全球通用。wincc flexible 與 protool 保持了一致性，綜合了 wincc 的開放性和可擴展性，以及 protool 的易用性。2）它們都可用來組態(tài)西門子的操作面板或 pc 項目（runtime）。其中 wincc flexible 是 protool 的后繼產(chǎn)品。protool 適用于單用戶系統(tǒng)，wincc flexible 可以滿足各種需求，從單用戶、多用戶到基于網(wǎng)絡(luò)的工廠自動化控制與監(jiān)視。大多數(shù) simatlc hml 產(chǎn)品可

41、以用 protool 或 wincc flexible 組態(tài)，而2004年以后的很多新型號面板（比如：op73/micro、op77a/b、ktp178micro、op/tp177micro/a/b 等）不再支持 protool 組態(tài)，只能使用 wincc flexible 組態(tài)。3）用 protool 開發(fā)的組態(tài)項目可通過 wincc flexible 的移植向?qū)Х浅：啽愕剞D(zhuǎn)換成 wincc flexible 項目，這也體現(xiàn)了西門子對客戶的勞動成果的高度重視和保護。 2.4.4 wincc flexible 與 wincc 的比較1）wincc flexible 和 wincc 都是西門子

42、hmi 軟件產(chǎn)品。2）wincc 是功能強大的基于 pc 的可視化監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件，能夠借助其強大的數(shù)據(jù)庫訪問能力、良好的開放性、豐富的選件以及 c/s、b/s 和冗余結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)復(fù)雜的工藝流程的監(jiān)控管理。3）wincc flexible 目前主要是用來給西門子操作面板組態(tài)。但也可以組態(tài)基于 pc 的單用戶操作員站項目，與 wincc 相比雖然功能有所不及，但對于簡單的應(yīng)用來講卻具有極高的性價比。4）目前，它們具有不同的功能定位，但在不遠(yuǎn)將來則會逐步融合成一個統(tǒng)一的平臺10。 2.5 本章小結(jié)本章對硬件和組態(tài)軟件介紹了一些基本概念，選擇了西門子 s7-200 plc 系列產(chǎn)品因為它體積小，功能多

43、，成本不高，經(jīng)濟，實用。西門子 hmi 設(shè)備也推出了 smart line 系列觸摸屏專門設(shè)置給 s7-200 plc 使用的，它操作簡單，組態(tài) wincc flexible 軟件也容易學(xué)習(xí)和編程，用這些設(shè)備就大大縮短了開發(fā)時間。第3章 監(jiān)控程序設(shè)計3.1 監(jiān)控程序設(shè)計的基本思想3.1.1 分揀系統(tǒng)工作流程 圖3.1 工作流程圖1）上料機構(gòu)井式工件庫警示燈工件推料氣缸存放料臺安裝支架光電傳感器 圖3.2 上料機構(gòu)在復(fù)位指令完成后，點擊“啟動”按鈕，料筒光電傳感器檢測到有工件以后，推料氣缸把工件推出至存放料臺，如果3秒鐘后，料筒檢測光電傳感器仍未檢測到工件，則說明料筒內(nèi)無物料，這時警示黃燈閃爍，

44、放入物料后熄滅；機械手將工件取走后，推料氣缸縮回，工件下落，氣缸重復(fù)上一次動作。雙導(dǎo)桿氣缸2）搬運機械手機構(gòu)磁性傳感器單桿氣缸轉(zhuǎn)軸氣動手爪電感傳感器步進(jìn)電機圖3.3 搬運機械手機構(gòu)當(dāng)存放料臺檢測光電傳感器檢測物料到位后，機械手手臂前伸，手臂伸出限位傳感器檢測到位后，延時0.5秒，手爪氣缸下降，手爪下降限位傳感器檢測到位后，延時0.5秒，氣動手爪抓取物料,手爪夾緊限位傳感器檢測到夾緊信號后，延時0.5秒，手爪氣缸上升，手爪提升限位傳感器檢測到位后，手臂氣缸縮回，手臂縮回限位傳感器檢測到位后，手臂向右旋轉(zhuǎn)，手臂旋轉(zhuǎn)一定角度后，手臂前伸，手臂伸出限位傳感器檢測到位后，手爪氣缸下降，手爪下降限位傳感器

45、檢測到位后，延時0.5秒，氣動手爪放開物料,手爪氣缸上升，手爪提升限位傳感器檢測到位后，手臂氣缸縮回，手臂縮回限位傳感器檢測到位后，手臂向左旋轉(zhuǎn)，等待下一個物料到位，重復(fù)上面的動作。在分揀氣缸完成分揀后，再將物料放入輸送線上。3）成品分揀機構(gòu)圖3.4 成品分揀機構(gòu)當(dāng)入料口光電傳感器檢測到物料時，變頻器接收啟動信號，三相交流異步電機以30hz的頻率正轉(zhuǎn)運行，皮帶開始輸送工件。當(dāng)料槽一到位檢測傳感器檢測到金屬物料時，推料一氣缸動作，將金屬物料推入一號料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時，電動機停止。當(dāng)料槽二檢測傳感器檢測到白色物料時，旋轉(zhuǎn)氣缸動作，將白色物料導(dǎo)入二號料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工

46、件經(jīng)過時，旋轉(zhuǎn)氣缸轉(zhuǎn)回原位，同時電動機停止。當(dāng)物料為黑色物料直接導(dǎo)入三號料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時，電動機停止。3.1.2 監(jiān)控程序基本原理觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計主要原理是通過與plc通信，它能讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)到 plc 里面的寄存器，從而監(jiān)控 plc，也是監(jiān)控整個分揀系統(tǒng)。圖3.5 監(jiān)控程序原理3.1.3 西門子s7-200 plc寄存器分類 因為 hmi 設(shè)備通過讀寫 plc 的寄存器來控制和監(jiān)視系統(tǒng)，所以要清楚 plc 的幾種寄存器的范圍和特點1）數(shù)字量輸入和輸出映象區(qū)（1）輸入映象寄存器（i）數(shù)字量輸入映象區(qū)是 s7-200 cpu 為輸入端信號狀態(tài)開辟的一個存儲區(qū)，標(biāo)識符為 i

47、。可以按位、字節(jié)、字、雙字四種方式來存取。a) 按“位”方式：從 i0.0-i15.7一共有128點。b) 按“字節(jié)”方式：從 ib0-ib15，一共有16個字節(jié)。c) 按“字”方式：從 iw0-iw14，一共有8個字。d) 按“雙字”方式：從 id0-id12，一共有4個雙字。（2）輸出映像寄存器（q）數(shù)字量輸出映象區(qū)是 s7-200cpu 為輸出端信號狀態(tài)開辟的一個存儲區(qū)，輸出映像寄存器的標(biāo)識符為 q，可以按位、字節(jié)、字、雙字四種方式來存取。（1）按“位”方式：從 q0.0-i15.7，共有128點。（2）按“字節(jié)”方式：從 qb0-qb15，共有16個字節(jié)。（3）按“字”方式：從 qw0

48、-qw14，共有8個字。（4）按“雙字”方式：從 qd0-qd12，共有4個雙字。說明：實際沒有使用的輸入端和輸出端的映象區(qū)的存儲單元可以作中間繼電器用。2）變量存儲器（v）（相當(dāng)于內(nèi)輔繼電器）plc 執(zhí)行程序過程中，會存在一些控制過程的中間結(jié)果，這些中間數(shù)據(jù)也需要用存儲器來保存。變量存儲器就是根據(jù)這個實際的要求設(shè)計的。變量存儲器是 s7-200cpu 為保存中間變量數(shù)據(jù)而建立的一個存儲區(qū)，用 v 表示。可以按位、字節(jié)、字、雙字四種方式來存取。（1）按“位”方式：從 v0.0-v5119.7，一共有40960點。cpu221、cpu222 變量存儲器只有2048個字節(jié)，其變量存儲區(qū)只能到v20

49、47.7位。（2）按“字節(jié)”方式：從 vb0-vb5119，一共有5120個字節(jié)。（3）按“字”方式：從 vw0-vw5118，一共有2560個字。（4）按“雙字”方式：從 vd0-vd5116，一共有1280個雙字。4）位存儲器（m）區(qū)plc 執(zhí)行程序過程中，可能會用到一些標(biāo)志位，這些標(biāo)志位也需要用存儲器來寄存。位存儲器就是根據(jù)這個要求設(shè)計的。位存儲器是 s7-200 cpu 為保存標(biāo)志位數(shù)據(jù)而建立的一個存儲區(qū)，用m表示。該區(qū)雖然叫位存儲器，但是其中的數(shù)據(jù)不僅可以是位、還可以是字節(jié)、字或雙字。（1）按“位”方式：從 m0.0-m31.7，一共有256點。（2）按“字節(jié)”方式：從 mb0-mb

50、31，一共有32個字節(jié)。（3）按“字”方式：從 mw0-mw30，一共有16個字。（4）按“雙字”方式：從 md0-md28，一共有8個雙字。5）定時器存儲器區(qū)（t）plc 在工作中少不了需要計時，定時器就是實現(xiàn) plc 具有計時功能的計時設(shè)備。定時器的編號：t0、t1、t255。s7-200有256個定時器。3.2 監(jiān)控程序設(shè)計3.2.1 監(jiān)控程序總體設(shè)計圖3.6 程序界面3.2.2 地址分配表3.1 地址分配序號wincc變量名plc地址名稱及功能說明101_啟動m0.5啟動按鈕202_復(fù)位m0.7復(fù)位按鈕303_停止m0.6停止按鈕404_綠燈q1.3綠燈亮505_黃燈q1.4黃燈閃亮6

51、06_紅燈q1.2紅燈亮707_報警m9.0報警提示808_離散報警mw 12報警910_金屬vw 100金屬料在料槽數(shù)量1011_白料vw 200白料料在料槽數(shù)量1112_黑料vw 400黑料料在料槽數(shù)量1213_總金屬vw 0分揀到金屬的總數(shù)量1314_總白料vw 2分揀到白料的總數(shù)量1415_總黑料vw 4分揀到黑料的總數(shù)量1516_金屬測m5.0寄存器1617_白料測m5.1寄存器1718_黑料測m5.3寄存器1820_上料i0.3檢測到有物料1921_到料i0.4物料到位2022_入料i2.1入料分揀2123_基準(zhǔn)i1.4基準(zhǔn)位信號2224_手基準(zhǔn)顯m5.5寄存器2325_物料伸出i

52、0.5把物料推到位2430a_手上vw 402手抓到物料提升2530b_手上顯m2.6手抓到物料提升顯示2631a_手收vw 404有物料，手臂縮回2731b_手收顯m2.7有物料，手臂縮回顯示2832a_手送vw 406有物料，機械手轉(zhuǎn)到入料地方2932b_手送顯m3.0有物料，機械手轉(zhuǎn)到入料顯示3033a_手伸出vw 408有物料，手臂伸出3133b_手伸出顯m3.1有物料，手臂伸出顯示3234a_手下vw 410有物料，手爪下降3334b_手下顯m3.2手爪下降顯示3435a_手回vw 412機械手回到基準(zhǔn)位置3535b_手回顯m20.0機械手回到基準(zhǔn)位置顯示3636a_手回伸出vw 4

53、14手臂伸出爪料3736b_手回伸出顯m2.3手臂伸出爪料顯示3837a_手回下vw 416手爪下降爪料3937b_手回下顯m2.4手爪下降爪料顯示4038a_送料vw 418皮帶輸送4138b_送料顯m4.3皮帶輸送顯示4240_自動m21.0自動模式4341_手動m21.1手動模式3.2.3 自動控制界面在這界面中的功能主要是登錄進(jìn)入監(jiān)控程序和對分揀系統(tǒng)進(jìn)行控制包括：系統(tǒng)啟動，復(fù)位，停止。指示燈顯出系統(tǒng)正在運行的狀態(tài)。圖3.7 自動控制界面自動控制界面也是第一個界面，當(dāng)進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)時就進(jìn)入了自動控制界面，此界面包括：1）日期時間域：可以通過觸摸屏來輸入現(xiàn)場時間，還有一個重要的功能是在發(fā)生事故或數(shù)據(jù)統(tǒng)計時我們可以看到具體發(fā)事件的準(zhǔn)確時間。圖3.8 日期時間設(shè)置模式選擇“輸入/輸出”，在這模式我們和已更改系統(tǒng)運行時間。過程選擇“顯示系統(tǒng)時間”。格式選“顯示日期”和“顯示時間”。 2）控制按鈕：控制按鈕有：啟動按鈕，復(fù)位按鈕，停止按鈕。 3）指示燈：包括綠燈，黃燈，紅燈。系統(tǒng)運行時綠燈就