机电一体化监控系统设计尺寸检测单元.docx
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机电一体化监控系统设计尺寸检测单元
信息与电气工程学院
课程设计说明书
（2014/2015学年第1学期）
课程名称：
《工业监控系统工程设计》课程设计
题目：
机电一体化监控系统的设计-尺寸检测单元
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
设计周数：
2周
设计成绩：
2015年1月15日
1.课程设计目的
1.1设计目的
通过此次尺寸检测和材质检测控制课程设计，熟悉并掌握s7-200系列PLC梯形图的设计及其开发软件V1.0S7-200Explorer的使用。
通过I/O的地址分配了解熟悉PLC224的接口。
同时通过使用力控组态软件使系统运行更直观化的表示出来，使用力控5.0进行设计，加深我们对PLC和监控组态的认识和使用，融会贯通其图形设计及编程思想，培养并加强在实际生产生活中的应用。
另外要熟悉伺服电机的驱动参数。
1.2课程设计内容及要求
1.2.1设计内容
当接到工件后，托料盘上升至顶端，由传感器识别工件的高度是否符合要求。
若“合格”，托料盘下降至中部停稳后，推料气缸工作，将工件推出，工件将沿滑槽到下一单元，当下一站单元识别工件已到位，这时停在中部的托料盘继续下降到底端，等待下一工件的到来；若“不合格”，托料盘直接下降至底端。
将不合格工件，推入废料槽。
当材质检测单元接到工件后传送带开始转转动，带动工件向后运动，其间经过三个传感器，来识别工件的材质，到达检测完成位置后发出信号由下一个工作站将工件取走，传送带停止转动，等待下一个工件的到来。
利用实验室现有设备进行系统的模拟实验。
对课程设计进行总结，撰写课程设计报告。
1.2.2动作要求
1、托料盘上升
2、托料盘到达顶部，需要延时（进行检测）
3、根据测量结果，托料盘下降到中部或底部推料
4、记录检测结果
技术要求：
1.托料盘到达顶部，需要延时（进行检测）；
2.根据测量结果，托料盘下降到中部或底部推料；
3.托盘不得超过极限位置；
4.由变频器驱动三相交流电动机来完成工件在传动带上的运动和停止；
5.在本系统中，在完成可编程控制器为下位机的相关控制程序的基础上，用组态软件编程实现上位机的控制及其相关监控界面；
6.课程设计报告书写规范、文字通顺、图表清晰、数据完整、结论明确。
2.课程设计正文
2.1尺寸检测单元
2.1.1硬件设计
1）方案设计：
1.PLC概述:
PLC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。
它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计,采用循环扫描的工作方式。
2.方案概述:
该系统单元共有七个输入点，分别为：
启动/停止，复位，单步，自动/手动，托盘上极限，托盘下极限，推料，五个输出点：
正转，翻转，空载，使能，推料。
接通启动按钮，当传感器有信号时，伺服电机运行；托盘上升到上极限，延时之后检测是否符合要求，托盘下降，如果符合要求，下降到中部，推料动作；如果不符合要求，下降到底部，推料动作。
单步即实现整个过程的每个步骤单独运行，各部为：
开始到上极限，上极限到中部，上极限到下极限。
3.PLC选型及I／O地址分配
本系统结构已经选定S7-200CPU224的PLC，满足操作要求。
其I/O地址分配为：
模块号
输入端子号
输出端子号
地址
功能介绍
CPU224
启动/停止按钮
I0.0
启动停止电机
复位按钮
I0.1
复位
单步按钮
I0.2
单步实现控制
自动/手动按钮
I0.3
自动手动控制切换
托盘上极限
I0.4
控制前端信号
托盘下极限
I0.5
控制后端信号
推料
I0.6
材料推出
伺服电机正转
伺服电机
Q0.0
上升
伺服电机反转
Q0.1
下降
推料
Q0.4
材料推出
2）单元电路
由于本系统PLC已经连接好线路，故电气连接电路不用设计，PLC控制输出输入控制接线图如下
2.1.2尺寸检测单元软件设计
1）系统分析设计：
.本课题是通过PLC和组态软件来实现储料单元控制系统设计。
该系统单元共有七个输入点，分别为：
启动/停止，复位，单步，自动/手动，托盘上极限，托盘下极限，推料，五个输出点：
正转，翻转，空载，使能，推料。
通过PLC和组态软件来实现气缸的推出与收回两个方面的控制。
2）主程序：
子程序0：
子程序1（正传程序）：
子程序2（反转程序）
3）I/O口配置：
2.2尺寸检测控制
2.2.1尺寸检测控制硬件设计：
1）方案设计监控组态概述:
组态软件是应用于有计算机监控的场合。
组态软件，更确切称呼是人机界面HMI（HumanMachineInterface）/监控与数据采集SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）软件。
实现HMI或MMI（ManMachineInterface）和控制功能，实时数据库、实时控制、SCADA、通信及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持。
力控6.0监控组态软件是北京三维力控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，总结多年的开发、实践经验和大量的用户需求而设计开发的高端产品，是三维力控全体研发工程师集体智慧的结晶，该产品主要定位于国内高端自动化市场及应用，是企业信息化的有力数据处理平台。
力控6.0在秉承力控5.0成熟技术的基础上，对历史数据库、人机界面、I/O驱动调度等主要核心部分进行了大幅提升与改进，重新设计了其中的核心构件，力控6.0面向. NET开发技术，开发过程采用了先进软件工程方法：
“测试驱动开发”，产品品质将得到充分保证 选型及I/O地址分配
1.模块号
输入端子号
输出端子号
地址
功能介绍
CPU224
启动/停止按钮
I0.0
启动停止气缸
复位按钮
I0.1
气缸复位
单步按钮
I0.2
单步实现控制
自动/手动按钮
I0.3
自动手动控制切换
复位位置
I0.4
金属材料
I0.5
磁性材料
I0.6
有无工件
I0.7
速度1
Q0.0
速度2
Q0.1
速度3
Q0.2
2）力控监控界面：
3）实时曲线：
4）报表曲线：
5）上位机与下位机变量设置：
6）脚本程序：
变量初始化：
qiting.PV=0;
fuwei.pv=0;
danbu.pv=0;
qiehuan.pv=0;
daoding.pv=0;
tuopan=0;
chuizhi.pv=0;
shuiping.pv=0;
xiangshang=0;
xiangyou=0;
dingyanshi=0;
daoping=0;
daodi=0;
daoyou=0;
daozuo=0;
fuweitong=0;
danbutong=0;
ting=0;
循环程序：
ifqiting.pv==0then//停止
chuizhi.pv=chuizhi.pv;
shuiping.pv=shuiping.pv;
xiangshang=xiangshang;
xiangyou=xiangyou;
tuopan=tuopan;
endif
ifqiting.pv==1&&qiehuan.pv==1&&daoding.pv==0&&fuweitong==0then//启动自动
chuizhi.pv=chuizhi.pv+8;//升
xiangshang=xiangshang+8;
tuopan=tuopan+8;
ifchuizhi.pv>=192then//到顶
chuizhi.pv=192;
xiangshang=192;
tuopan=192;
daoding.pv=1;
endif
endif
ifdaoding.pv==1&&qiehuan.pv==1&&fuweitong==0then//到顶子程序
dingyanshi=dingyanshi+1;
ifdingyanshi>4&&daoping==0then//到顶延时3秒
dingyanshi=dingyanshi-1;
chuizhi.pv=chuizhi.pv-8;//降
xiangshang=xiangshang-8;
tuopan=tuopan-8;
ifchuizhi.pv<=96then//降到合格处
chuizhi.pv=96;
xiangshang=96;
tuopan=96;
daoping=1;
endif
endif
endif
ifdaoping==1&&daoyou==0then//到合格处子程序
shuiping.pv=shuiping.pv+8;
xiangyou=xiangyou+8;
ifshuiping.pv>=40then
daoyou=1;
endif
endif
ifdaoyou==1&&daozuo==0then
shuiping.pv=40;
xiangyou=xiangyou-8;
ifxiangyou<=0then
daozuo=1;
endif
endif
ifdaozuo==1&&daodi==0then
xiangshang=xiangshang-8;
tuopan=tuopan-8;
ifxiangshang<=0then
daodi=1;
endif
endif
ifdaodi==1then
xiangshang=0;
tuopan=0;
qiehuan.pv=0;
endif
ifqiting.pv==1&&danbu.pv==1&&danbutong==0then//手动
danbutong=1;
danbu.pv==0;
endif
ifqiting.pv==1&&qiehuan.pv==0then//启动手动
ifdanbutong==1&&daoding.pv==0&&fuweitong==0then//第一步
chuizhi.pv=chuizhi.pv+6;//升
xiangshang=xiangshang+6;
tuopan=tuopan+6;
danbu.pv=0;
endif
ifchuizhi.pv>=192&&fuweitong==0then//到顶
chuizhi.pv=192;
xiangshang=192;
tuopan=192;
daoding.pv=1;
endif
ifdanbutong==1&&danbu.pv==1&&daoding.pv==1then
danbutong=2;
endif
ifdanbutong==2then//第二步
chuizhi.pv=chuizhi.pv-6;//降
xiangshang=xiangshang-6;
tuopan=tuopan-6;
danbu.pv==0;
ifchuizhi.pv<=96then//降到合格处
chuizhi.pv=96;
xiangshang=96;
tuopan=96;
endif
endif
ifdanbutong==2&&danbu.pv==1&&chuizhi.pv==96&&ting==0then
danbutong=3;
endif
ifdanbutong==3&&xiangyou>=0then//第三步
shuiping.pv=shuiping.pv+8;
xiangyou=xiangyou+8;
danbu.pv==0;
ifshuiping.pv>=40then
shuiping.pv=40;
xiangyou=xiangyou-16;
ting=1;
endif
endif
ifdanbutong==3&&danbu.pv==1then
danbutong==4;
endif
ifdanbutong==4then//第四步
xiangshang=xiangshang-6;
tuopan=tuopan-6;
ifxiangshang<=0then
xiangshang=0;
tuopan=0;
endif
endif
endif
iffuwei.pv==1then
fuweitong=fuweitong+1;
endif
ifqiting.pv==1&&fuweitong>=1&&qiehuan.pv==1then//自动时复位
xiangshang=xiangshang-6;
chuizhi.pv=chuizhi.pv-6;
tuopan=tuopan-6;
iftuopan<=0then
tuopan=0;
xiangshang=0;
chuizhi.pv=0;
fuweitong=0;
qiehuan.pv=0;
endif
endif
2.3系统运行调试
当PLC软件程序及监控组态程序编制结束且软件调试成功后，进行系统调试。
按照正常的控制步骤分阶段将各个控制步骤逐一进行测试，确保每个环节正常无误。
然后进行整个控制过程的连贯运行。
当一切测试正常后，再进行模拟故障告警情况的调试。
当所有测试均正常后，系统调试结束。
整个过程中一定要十分仔细逐步调试。
3.课程设计总结
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，PLC已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处不在。
因此作为二十一世纪的大学来说掌握监控组态是十分重要的。
回顾起此次可编程控制器课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
4.参考文献
[1]张云刚，宋小春，郭武强编著，工业组态技术已应用，人们邮电出版社，2008,3
[2]温照方，SIMATIC S7-200可编程序控制教程，北京理工大学出版社，2002，9
[3]陆运华，胡翠华编著，图解PLC控制系统梯形图及指令表，中国电力出版社，2007，
[4]张扬蔡春伟孙明健《S7——200PLC原理与系统应用设计》
课程设计
评语
课程设计
成绩
指导教师
（签字）
年月日
5.附表
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