1、摘要通过利用PLC 强大的控制功能，实现利用可编程控制器控制装配工序的功能，可以提高自动化行业的发展，提高劳动效率。本文针对PLC控制的自动装配系统，对系统的控制要求、设计步骤、控制方案、主要控制元件、编程思路进行深入的剖析。在PLC基础上，系统还增加了组态软件WINCC对系统运行过程进行监控，本文亦介绍了组态软件WINCC对控制系统的组态及运行方法。通俗地讲，装配是指将产品的若干个零部件通过紧配、卡扣、螺纹连接、粘合、铆合、焊接等方式组合到一起得到符合预定的尺寸精度及功能的成品（半成品） 。由人工处理（接触、整理、抓取、移动、放置、施力等）每一个零部件而实现的装配，严格的讲，只能称为人工装配
2、。不需要由人工处理零部件而完成的装配，可称为自动装配。介于两者之间的为半自动装配。当前，PLC因其强大的功能，被广泛应用于工业应用中，而随着管理信息系统和计算机集成制造系统的普及，生成现场数据的应用已不仅仅局限于数据采集和监控。在生产制造过程中，需要现场的大量数据进行流程分析和过程控制，以实现对生成流程的调整和优化。这就需要组态软件wincc 来实现。本文针对 PLC控制的自动装配系统，对系统的控制要求、设计步骤、控制方案、主要控制元件、编程思路进行深入的剖析。在PLC基础上，本文亦介绍了组态软件WINCC对控制系统的组态及运行方法。实验证明，通过利用PLC 强大的控制功能，实现利用可编程控制
3、器控制装配工序的功能，可以提高自动化行业的发展，提高劳动效率。关键词: 可编程控制器, 自动装配, 控制系统2AbstractUsing the Powerful control function of PLC, realizing the function of controlling assembly processes by using the programmable controller, it can improve labor efficiency and the development of automation industry. Base on the automatic
4、assembly system controlled by PLC, this paper gives a thorough analysis on the controlling requirement of the system, the design procedure, the control scheme, the main control components and the programming ideas. In base on PLC, the system also increase the configuration software for system operat
5、ion process WINCC monitoring, this paper also introduces the configuration software WINCC of control system configuration and operation method.Generally speaking, assembly refers to get the several parts of the product together with combination with accuracy and functionality in line with a predeter
6、mined size of the finished(semi) by tight with clasps,threaded connection,bonding,riveting,welding,ect. Assembly by manual processing (contact, organize, capture, motion, position, force, etc.) of each component, strictly speaking, only be described as manual assembly. The assembly which do not need
7、 to complete the assembly of the parts of the manual processing can be referred to as automated assembly. In between is semi-automatic assembly.At present,because of PLCs powerful features,it is widely used in industrial applications,along with the popularity of the management information systems an
8、d computer integrated manufacturing systems,the application of generated field data is not limited to data collection and monitoring. In the manufacturing process,we need the scene of large amounts of data flow analysis and process control,in order to achieve the adjustment and optimization of the g
9、eneration.this requires the configuration software WinCC to achieve. Base on the automatic assembly system controlled by PLC, this paper gives a thorough analysis on the controlling requirement of the system, the design procedure, the control scheme, the main control components and the programming i
10、deas. In base on PLC, this paper also introduces the configuration software WINCC of control system configuration and operation methor.Experiment show that using the Powerful control function of PLC, realizing the function of controlling assembly processes by using the programmable controller, it ca
11、n improve labor efficiency and the development of automation industry.3Key words: Programmable, controller, automatic assembly, control system4目录1 绪论 .52 论文相关技术介绍 .82.1 PLC 技术 .82.1.1 PLC 基本概念 .82.1.2 PLC 的定义 .92.1.3 PLC 的分类 .92.1.4 PLC 的特点 .112.1.5 PLC 的发展历史 .122.1.6 PLC 的应用领域 .142.1.7 PLC 发展趋势 .15
12、2.2 S7-200 系列 PLC 监控的主要方法 .162.3 组态软件技术 .162.3.1 WinCC 软件的性能特点 .172.3.2 Wincc V6.0 的新增功能 .192.3.3 WinCC 的发展趋势 .203 自动装配机控制系统分析及方案设计 .223.1 系统控制要求分析 .223.2 PLC 控制方案设计 .223.2.1 流程图 .233.2.2 系统的 I/O 分配 .233.3 监控系统方案设计 .244 自动装配机系统的实现 .264.1PLC 控制系统实现 .264.1.1 控制系统的梯形图 .264.1.2 梯形图对应的指令语句 .314.2 监控系统实现
13、.33结论 .35参考文献 .365致谢 .3761 绪论1.1 论文研究背景及意义可编程控制器是一种为工业机械控制所设计的专用计算机，在各种自动控制系统中有着广泛的应用，它是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品，逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因而称为可编程程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称 PLC1。随着技术的发展，其控制功能不断增强，可编程程序控制器还可以进行算术运算，模拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字，模拟的输入、输出
14、控制各种类型的机械生产过程。长期以来，PLC 及其网络控制系统始终战斗在工业自动化控制行业的主战场，其提供的安全和完善的解决方案，为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用，在电力、冶金、化工、机械等行业发挥了重大作用，被公认为现代工业自动化三大支柱之一。近 20 年来计算机和信息技术的飞速发展，不断成倍扩大的功能和成倍降低的价格，使 PLC、通信联网技术、过程控制软件都获得了长足进步，也使 PLC 的广泛应用成为可能。从 1968 年开始至今，PLC 已经经历了四次更新换代,现阶段的 PLC 产品不但全面使用 16 位、32 位高性能微处理器，高性能片位式微处理器，RISC(Reduce
15、d Instruction Set Computer)精简指令系统 CPU 等高级 CPU，而且，在一台 PLC 中配置多个微处理器，进行多道处理。同时，生产了大量内含微处理器的智能模板，使得最新的 PLC 产品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的名副其实的多功能处理器。随着生产自动化程度的增加，单一的逻辑控制功能显然不能满足现代生产的要求，而 PLC 新增加的这些功能正好适应了生产发展的需求。相信在未来的自动化生产控制中，PLC 及其网络必将得到更加广泛的.1.2 PLC 控制系统发展及现状1968 年美国 GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置
16、的要求，并公开招标7提出十项标准:(1)编程方便，现场可修改程序；(2)维修方便，采用模块化结构；(3)可靠性高于继电器控制装置；(4)体积小于继电器控制装置；(5)数据可直接送入管理计算机；(6)成本可与继电器控制装置竞争；(7)输入可以是交流 115V；(8)输出为交流 115V, 2A 以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；(9)在扩展时，原系统只要很小变更；(10)用户程序存储器容量至少能扩展到 4K。1969 年，美国数字公司(DEC)研制出了第一台可编程序控制器，满足了 GM 公司装配线的要求。这种新型的工业控制装置简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长，很快在美国
17、其它工业领域推广使用。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有了第五代 PLC 产品。1.3 本论文研究内容本文在 PLC 强大的控制功能基础上，设计了一个自动装配机控制系统，该控制系统可以实现流水式配件叠放，然后检测产品是否合格，合格的产品从合格产品通道传送到下一个工序，不合格产品从不合格产品通道送出收集起来。同时，本文利用组态软件 WINCC，对控制系统的运行进行了监控。本文所研究的主要内容安排如下：第一章绪论 先介绍了本文的研究背景和意义，再介绍了 PLC 的发展及现状，最后说明了本文的研究内容第二章论文相关技术介绍 分析了西门子 S7-200 系列 PLC 以及组态软件 Wincc
18、的定义、优点、分类等第三章自动装配机控制系统分析及方案设计 分析了国外几种控制系统的实现，通过比较其优缺点，提出本文描述的控制方案，并分析方案的可行性。第四章自动装配机系统的实现 以 PLC 为对象，详细描述了该系统的实现及监控过程的实现。8结论 对论文进行总结，提出了一些尚待研究的问题，并对下一步的工作进行了展望。92 设计相关技术介绍2.1 PLC 技术可编程序控制器，英文称 Programmable Controller，简称 PC。但由于 PC 容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯性地用 PLC 作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数
19、字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以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指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。2.1.1 PLC 基本概念一、逻辑控制1. 定义：指在对生产过程运行状态检测的基础上，依据预先编制好的操作规则，对输入状态进行逻辑运算、或计数、或定时、或对某些变化参量进行判断等，然后根据这些结果作出控制决策，控制执行机构协调动作，完成以开关量控制为主的生产过程的自动控制。2. 逻辑控制的特点顺次控制：即以前一步动作的完成作为信号，从而启动后一步动作的程序控制方式。条件控制：以某
20、一个或某几个动作所产生的综合结果作为信号来启动下一步动作的程序控制方式。时序控制：以时间为基准来决定每一步动作的运行或停止的程序控制方式。控制要素：动作的转换、动作的执行二、程序(顺序）控制器1. 定义：采用继电器、接触器、半导体逻辑元件，甚至加上微处理器等器件组成，能完成逻辑控制（即程序控制）任务的装置。2. 分类（按照“ 存储” 控制顺序规则）（1）20 世纪 50 年代 继电器及半导体逻辑元件控制器（2）20 世纪 50 年代后期 矩阵式控制器10（3）20 世纪 60 年代 可编程控制器2.1.2 PLC 的定义国际电工委员会(International Electrical Comm
21、ittee- IEC),1987 年的第三版对 PLC 作了如下的定义: PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计算和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统相似，甚至与之无异。可编程序控制器主要由 CPU(中央处理单元)存储器(RAM 和EPROM),输入 /输出模块( 简称为 I/O 模块)、编程器和电源五大部分组成。近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置。它按照成熟
22、而有效的继电器控制概念和设计思想，利用不断发展的新技术、新电子器件，逐步形成了具有特色的各种系列产品。2.1.3 PLC 的分类1、按结构形式分类根据 PLC 的结构形式，可将 PLC 分为整体式和模块式两类。（1）整体式 PLC 整体式 PLC 是将电源、CPU 、I/O 接口等部件都集中装在一个机箱内， 具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型 PLC 一般采用这种整体式结构。整体式 PLC 由不同 I/O 点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有 CPU、I/O 接口、与 I/O 扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或 EPROM 写入器相连的接口等。扩展单元内只有 I/O
23、和电源等，没有 CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式 PLC 一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。（2）模块式 PLC 模块式 PLC 是将 PLC 各组成部分，分别作成若干个单独的模块，如 CPU 模块、I/O 模块、电源模块（有的含在 CPU 模块中）以及各种功能模块。模块式 PLC 由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC 的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型 PLC 一般采用模块式结构。还有一些 PLC 将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式 PLC。叠装式
