自主创新实践报告
设计题目装配流水线的模拟控制系统的设计
学生姓名____________ 惠志兵____________ 专业 _________ 班级_________ 0901 ___________ 指导教师____________ 赵振荣____________
目录
摘要........................................................ ..... ... ..1第一章装配流水线的模拟控制系统总体设计和主要特点 (2)
1.1基本概念....................... .. ...................... .. (2)
1.1.1设计思路......................................... .... .. (3)
1.1.2 原理方框图............................................................... ........... .3 第二章控制系统的硬件设计.. (3)
2.1 单片机复位电路的设计与分析 (4)
2.1.1 单片机复位电路的设计………………………………………….……… ..4
4.1 单片机复位后的状态的分析....................................... (5)
4.2.1 电源电路的设计与分析………………………………………….………… .6
5.1 电源电路的设计………………………………………….……………… ..6
5.1 电源电路分析……………………………………………….…………… ..7
2.3 电机控制电路分析与设计....................................... ................... .7 第三章控制系统的软件设计............................................................... (8)
2) 主程序设计 (8)
4.2 主程序的起始地址..................... (8)
4.3 主程序的初始化内容 (9)
4.4 代码转换程序............................................. (9)
4.2.4 动态显示程序模块结构图 (9)
4.2.4 系统总程序设计.................................................................... ..10第四章系统的PCB 板设计制作.. (11)
电路图的绘制……………………………………………..……………… ..11
PCB板的制作.............................................. ..12印.. (12)
印 (12)
刻 (13)
孔 (13)
第五章系统的安装与调试 (14)
元件的识别与检测 (14)
元器件安装的基本要求与原则…………………………………………
..4.1
元器件的安装要求............ . (15)
元器件的安装原则 (15)
5.3 系统调试与分析.................................................................... ..15设计总结.. (17)
参考文献…………………………………………………………………………… ..17 致
谢………………………………………………………………………………… ..19 附录………………………………………………………………………………… ..20
装配流水线的模拟控制系统设计
摘要
本论文介绍了装配流水线的模拟控制系统的设计与制作全过程。文章首先论述了设计装配流水线模拟控制系统的意义及思路，然后分析和设计了系统硬件的各单元电路，其内容包括：复位电路，电源电路、显示电路、电机驱动电路等，最后对系统的软件进行分析与设计。整个系统以AT89C51 单片机为中央控制器件，用红外传感器实现对生产操作工序和产品计件的检测，用软件方法实现对步进电机的转停、加速、减速，从而实现对生产装配流水线的模拟控制。完成了传感技术和现代控制技术在此装配流水线中的应用。设计基本可以完成各种生产所需的逻辑控制，并可根据实际工业情况灵活软件升级。
关键词：装配流水线,单片机,传感器,步进电机
第一章装配流水线的模拟控制系统总体设计和主要
特点
本章重点阐述装配流水线的模拟控制系统的基本概念、设计思路、系统电路的原理框图。
基本概念
在大量生产中，为提高生产效率，保证产品质量，改善劳动条件，不仅要求机床能自动地对工件进行加工，而且要求工件的装卸、工序间的输送、加工精度的检测、废品的剔除等都能自动地进行。因此，把设备按工件的加工工序依次排列，用自动输送装置将它们联成一个体，并用控制系统将各个部分的动作协调起来，使其按照规定的动作自动地进行工作，这种自动化的加工系统就称为自动化生产流水线。
设计思路
根据设计要求，初步设计思路如下：
1）整个控制系统采用MCS-51 系列单片机作为控制核心。
2）装配流水线上的各工序操作请求信号和计数请求信号的采集用红外传感器开关完成，操作工序用延时模拟。
3）流水线的计数显示采用四位一体的七段LED 数码管，动态扫描方式。动态扫描的时间，由软件实现。
4）各工序操作请求和记数请求采用中断响应。其中对第一、第二工序操作占用外部中断，而对第三工序操作、计数响应由定时器计数中断。
5）LED 数码管的段选码输入，由并行端口P0 低四位产生；LED 数码管的位选码输入，由并行端口P0 的高四位产生。
6）电机的转速调整及系统功能的切换由按键控制，程序实现，信号从P1
口输入。
7）电机的控制信号由P2 口输出
1.1.2原理方框图
根据设计要求和设计思路，确定该系统的设计方案。如图 1.1为该系统设计方案的硬件设计框图。硬件电路主要由控制单元、计数显示单元、检测部分、接口单元电路等组成。
图1.1系统结构框图
第二章控制系统的硬件设计
为使装配流水线控制系统能够具有更好的实用性，并且具有更高的性能，需
对该系统的硬件进行完整的设计。
该系统的硬件设计采用了模块化的设计方法。按实现的功能来分，可分为以下几个单元部分。其中，AT89C51单片机是整个电路的核心，它控制其他模块来完成各种复杂的操作。
2.1单片机复位电路的设计与分析
2.1.1单片机复位电路的设计
在51系列单片机中，在振荡器运行时，RST引脚上保持到少两个机器周期的高电平输
入信号，复位过程即可完成。为响应这一不定期程，CPU发出内部复位信号。内部复位操
作是在发现RST为高电平后的第二个周期进行的，并且此后每个周期都重复进行复位操作，
直到RST变成低电平为止。针对复位电路对时间的需要，我们对上电复位电路进行设计。一般来讲，Vcc电源的上升时间不超过1ms,片内振荡器启动时间在10ms之内。在这种情
况下，把RST引脚通10uF电容接到Vcc并同时经过10K电阻和地相连，就可获得上电自动复位的结果。其具体的复位电路如图 2.1所示。
图2.1复位电路
接通电源后，Vcc便对电容通过电阻进行充电。RST脚的电压等于Vcc与电容两端电压之差。在充电过程中，随着电容电压逐步趋于Vcc，RST引脚上之电压最终将接近于0。此过渡过程之长短取决于电阻和电容值的大小。10uF电容足可使RST脚上的电压在振荡器启振后尚有两个机器周期以上的时间保持高于施密特触发器的低门槛电平，从而使整个复位过程得以完成。
2.2.2单片机复位后的状态的分析
单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC=
0000H，这表明程序从0000H地址单元开始执行。单片机冷启动后，片内RAM 为随机值，运行中的复位操作不改变片内RAM区中的内容，21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值，见下表 2.2。值得指出的是，记住一些特殊功能寄存
器复位后的主要状态，对于了解单片机的初态，减少应用程序中的初始化部分是十分必要的。
说明：表中符号*为随机状态；
PSW=OOH,表明选寄存器0组为工作寄存器组；
SP= 07H，表明堆栈指针指向片内RAM 07H字节单元，根据堆栈操作的先加后进法则，第
一个被压入的内容写入到08H单元中；
Po〜P3= FFH，表明已向各端口线写入1,此时，各端口既可用于输入又可用于输出；
IP = ***00000B，表明各个中断源处于低优先级；
IE = 0**00000B，表明各个中断均被关断；
A = 00H，表明累加器已被清零；
MCS-51系列单片机的复位是由RESET引脚来控制的，此引脚与高电平相接超过24个振荡周期后，51单片机即进入芯片内部复位状态，而且一直在此状态下等待，直到RESET引脚转成低电平后，才检查EA引脚是高电平或低电平, 若为高电平则执行芯片内部的程序代码，若为低电平便会执行外部程序。
2.2电源电路的设计与分析
电源电路的设计
稳压电源的输出电压U O （或电压可调范围U Omin 〜U Omax ）和最大输出电流 l Omax 是它的特性指标，这两个指标决定了该电源的适用范围，同时也决定了稳 压器的特性指标以及如何选择变压器、 整流管和滤波电容。而输出电阻、纹波电 压、温度系数是稳压电源的质量指标，它们决定了稳压器的稳压系数、输出阻抗、 温度系数和滤波电容的选择。
因为系统是由单片机直接控制处理，其稳定的电压对但片机来说是十分重要 的，如图2.3所示我们设计的稳压电源，使系统能正常的工作。为了改善波纹特 性，在稳压电源的输入端加接电容 C2;在其输出端加接电容C4, C5,目的是为 了改善负载的瞬态响应、防止自激振荡和减少高频噪声。 2.2.2电源电路分析
三脚稳压块选择：该装置中的稳压块选用 LM7805和LM7812集成稳压块。下面介绍
LM7805的技术，LM7812系列集成稳压块主要技术参数和工作原理与
LM7805的类似，这
里就不再叙述。 LM7805系列集成稳压块主要技术参数：输入电压：DC3V 〜35V ;最大输出 电流：1.5A 。LM7805系列稳压块圭寸装：1脚为输入端，2脚为公共端，3脚为 输出端。J1
12V
图2.3系统电源电路 3 1 J ------------ DNG DNG ■
m
V
注意事项：引脚不能接错，公共端不能悬空；为防止过热应安装散热片，其内部原理图如图2.4所示，按图我们来分析其原理：在本设计中应输出电压为
Vo=5V，则当Vo >5V时，T2的b极电压上升，进而T2的c极电压下降，进而
T1的b极电压下降，进而T1的Vce极电压上升，进而Vo趋于5V;反之当Vo v 5V 时亦然。
图2.4三端稳压电源内部电路图
2.3电机控制电路分析与设计
由于MCS-51系列单片机输出只能驱动4个标准TTL电平的门电路，灌电流较大，能吸收20mA的灌电流，当输出负载较小时可以直接由单片机进行驱动，当输出控制设计成输出低电平驱动时，相对的带负载能力要强。而在这里，我们所接为感性负载步进电动机，因此不能直接由单片机进行直接驱动。选用L293
芯片，L293是著名的SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。其后缀有B、D、E等，除L293E为20脚外，其它均为16引脚。其额定工作电流为1A，最大可达1.5A，VCC电压最小4.5V，最大可达36V ；VDD电压最大值也是36V 其工作电流在2A以内，因此，为了与外接负载的匹配，设计电路如图 2.5所示。
U1
图2.5电机控制电路
如表2.6所示是其使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系
EN A （B）IN1 （IN3）IN2 （IN4）电机运行情况
H H L正转
H L H反转
H同IN2（IN4）同IN1 （IN3）快速停止
L X X停止
第三章控制系统的软件设计
系统软件的设计包括主程序的设计、LED动态显示模块程序设计、电机转速设置程序
设计、各中断服务程序设计组成。
3.1主程序设计
主程序的内容一般包括：主程序的起始地址，中断服务程序的起始地址，有关内存单元及相关部件的初始化和一些子程序调用等等。
3.1.1主程序的起始地址
MCS-51系列单片机复位后，（PC）=0000H,而0003H~002BH分别为各中断源的入口地址。所以，编程时应在0000H处写一条跳转指令。
当CPU 接收到中断请求信号并予以响应后，CPU 把当前的PC 内容压入堆栈中进行保护，然后转入相应的中断服务程序入口处执行。一般应在相应的中断服务程序入口处写一条跳转指令，并以跳转指令的目标地址作为中断服务程序的其实地址进行编程。
主程序的初始化内容
所谓初始化，是对将要用到的MCS-51 系列单片机内部部件或扩展芯片进行初始工作状态设定。MCS-51系列单片机复位后，除SP为07H, P0~P3 口为FFH 外，其余给内存单元内容均为00H,所以应对IE、IP进行初始化编程，以开放CPU 中断，允许某些中断源中断和设置中断优先级等。
在本系统设计中，使用了四个中断，即T0、T1、/INT0、/INT1 。其中：
1 )T0 中断：采用记数溢出中断工作方式，完成对工序操作 1 的延时响应。
T1 中断：采用记数溢出中断工作方式，完成对工序操作 2 的延时响应。
/INT0 中断：采用外部中断工作方式，完成对工序操作3的延时响应。
/INT1 中断：采用外部中断工作方式，完成对记数请求的响应。
同时还要对一些存储单元进行初始化，这些内容都需要在初始化程序中完成。
代码转换程序
人们日常习惯使用十进制数，而计算机的键盘输入、输出以及显示常采用二进制编码的十进制数(即BCD 码)或ASCII 码。因此，在程序设计中经常要进行代码转换。各种代码之间的转换十分有用，除了硬件逻辑转换之外，程序设计中采用算法处理和查表方式。
动态显示程序模块结构图
动态显示程序模块结构图如图 3.1 所示
图3.1显示模块程序流程图
3.3系统总程序设计
系统总程序设计清单见附录
计数中断程序流程图
设置位数、设置位指针
1r
指针指向位内容加1位指针加1
关中断
+
中断返回（RET）
保护现场
图3.2计数中断程序流程图
第四章系统的PCB板设计制作
4.1电路图的绘制
电路原理图的绘制分以下几个步骤：
1）在Protel99软件中先新建一个文档，把所需要的元件载入到文档里面
恢复现场、开中断
2）再按照系统电路图绘制导线，把元件连接好。
3）通过电气检查如果没有错误，那么系统的电路图就绘制完成
PCB 板的制作
用Protel99 设计好PCB 板，认真检查正确无误以后就开始制作电路板．其过程包括打印、转印、蚀刻和钻孔四个主要制作工序。下面分别叙述制作过程。
打印
打印是一项非常重要的工序，直接关系着PCB 板的质量，所以务必要认真做好这一工序。把准备好的热转印纸放入打印中，一定要注意光滑的一面向上。打开用Protel 99设计的EDA文件中的PCB文件，单击菜单栏中的“文件” “打印设置”。弹出打印设置对话框，选择你已安装好的打印机型号，带“ Final ”的选项，表示分层打印。后带“ Composite”的选项是组合打印。在这里我们选择
“Final”分层打印选项，在打印设置对话框下面有三个按钮：“Print”、“options”、“Layers”。首先单击“ optio ns”按钮，弹出打印设置选项对话框，勾上“ Show hole”选项显示焊盘孔。再单击“ Setup”按钮，在大小选项中选择A4。在“来源”选项中，如果只装有一台打印机，可选用自动选择默盒。如安装有多台打印机的话就要选择你所想要打印的打印机纸盒。要是打印图纸是长方形的，而且比较大，可在方向选项中选择横向打印。设置好了“ optio ns”对话框之后单击确定即可。然后选择“Layers”板层选项，在这里我们制作的是单层板，所以在“Signal Layers”信号层选项中只选择“ Bottom Layer”项。再选择“ Mid Layer pads”项中的“In clude unconnen”包含没有连接选项，设置好后单击确定。
转印
按设计好的PCB板大小裁板，这里要裁一块110mm 85mm的敷铜板，先用画笔按尺寸在敷铜板上画好边框。再用锯跟着画好的线路锯板。裁好后用水磨沙布把敷铜板的敷铜面打磨干净，冲洗干净，晾干。接上热转印机的电源，打开热转印机，将转印温度设置成150度。这样转印机开始慢慢加热。把打印好的转印纸光滑的一面对上敷铜板的敷铜面，要注意四边留出的边宽度一样，对好后把要送进转印机转
印的开头的一边打折。当热转印机的温度上升到150 摄氏度的时候，小心把打了折的一面慢慢送进热转印机开始转印，手慢慢的用力往里推，要推到敷铜板确定已以进去的时候才放开手。转印好后，要等铜板上温度降低以后才能撕掉转印纸，否则将会使打印在上面的线条一并撕掉，但温度也不要太低，温度太低敷铜板和纸就帖得比较紧，很难撕掉，效果也明显不好。
蚀刻
转印好的线路板必须经过检查、修板，直至确认无误后便可以进行腐蚀了。蚀刻，有人亦叫“烂板”。这是指通过化学物质，把经过印刷的敷铜板的非保护部分的铜箔腐蚀掉。蚀刻可以通过一份固体三氯化铁兑两份水配置而成进行腐蚀。步骤如下：首先，配置腐蚀液，可以用三氯化铁和水1：2 左右配置而成。可以用塑料盆或陶瓷盆盛腐蚀液，把要腐蚀的线路板浸没在溶液之中，来回晃动线路板以加快腐蚀速度。腐蚀操作时要特别注意掌握蚀刻时间。时间太长，腐蚀过久会把线路板的线条弄细甚至全部腐掉，造成废品。这点在蚀刻的线条较细时尤为重要。但是，如果蚀刻时间太短，则有些应该烂掉的铜箔还没有完全蚀刻掉也会影响线路板的质量，增加修板的工作量。一般来说，新配置的腐蚀液的蚀刻时间约25分钟左右。较陈旧的溶液须延长，但若腐蚀时间超过2 小时，则必需更换新液。其次，要用清水冲洗，彻底把三氯化铁溶液去掉，否则会使线路边沿发黄，影响质量。
钻孔
腐蚀完毕后，仅仅是块半成品，必须经过钻孔和刷助焊剂等工序。线路板上的孔眼决定了焊接元件的位置，直接关系到安装元件的质量，因此要求按实际元件引脚的大小或图纸所标示尺寸钻孔。先确定钻头是否锋利，要不就先换上锋利的钻头再开始钻孔，大小不一的孔要采用不同型号的钻头。下钻的时候钻头要对准焊盘的正中心。钻好孔以后我们需要用细纱布将板面打磨光滑，这样可以去掉焊盘的毛刺和PCB 表面留下的墨痕，我们可以利用细纱布边冲水边打磨。在打
磨过程中不可以太用力，否则会将铜线条擦掉。打磨完毕后擦干，涂上酒精松香水，晾干就得到一块所需的电路板。
第五章系统的安装与调试
元件的识辩与检测
在安装元件前要先认识和检测元件，一些常见元件的认识与检测如下：色环电阻：在此使用的是四个色环标准的电阻。此类电阻前两环表示有效数字，第三环表示倍率，与前三环距离较大的第四环表示允许偏差。
二极管：在此装置中要用到普通二极管和发光二极管，在普通二极管中有白色环标志的那头为负极。对于发光二极管一般引脚长的那端为正极，引脚短的那端为负极。
电容：电容在这里用到的是瓷片电容和电解电容，其外围上面都有标记，只需检测其好坏。在利用万用表检测时要注意如果为电解电容红表笔应接正极，黑表笔接负极。对于2200pF —下的电容用万用表R X 10K Q或R X100K Q测量，2200pF 以上可以用R X 1K Q或R X 100K Q档测量。档次调整好了和表笔接好后，观察万用表指针是否较大的偏转，然后由最大的偏转慢慢的减小至最小值（或零），如果时上述情况则证明该电容有充、放电的功能，为好电容。如果发现万用表指针不偏转说明该电容开路。当万用表指针偏转至最大（阻值为零）说明该电容已击穿。不过，一般对于新电容是不需检测的。
元器件安装的基本要求与原则
制造电子产品，可靠性与安全是二个重要因素,而零件的安装对于保证产品的安全可靠是至关重要的。如何疏忽都可能造成整机工作失常，甚至导致更为严重的后果。元件安装时要保证导通与绝缘的电器性能、保证机械强度、抱着那个传热的要求和安装时接地与屏蔽要充分利用。为达到产品的可靠与安全，安装时应遵循一些基本的要求与原则。
元器件的安装要求
元器件安装的基本要求一般包括以下几方面：
1）保证导通与绝缘的电气特性，电气连接的通与断是安装的核心这里所说的通与断，不仅是安装后简单的使用万用表测试的结果，而且要考虑在振动，长期工作，
湿度等自然条件变化的环境中，都能保证通者恒通，断者恒断。
2）保证机械强度，电子产品在使用过程中，不可避免的需要运输和搬动，会发生各种有意或无意达到振动，冲击，如果机械安装不够牢固，电气连接不够可靠，都有可能因为加速度的瞬间受力使装置受到损害。
3）保证传热的要求，在安装中，必须考虑某些零部件在传热，电磁方面的要求。
4）安装时接地与屏蔽要充分利用，接地与屏蔽一是消除外办对产品的电磁干扰，二是消除产品对外办的电碰干扰，三是减少产品内部的相互电磁干扰。
元器件的安装原则
元器件的安装一般有以下原则：
1）为避免因元器件发热而减弱铜箔对基板的附着力，并防止元器件的裸露部分同印制导线短路，安装时元器件应离开面板约1〜2mm。
2）装配时，应该先安装那些需要机械固定元器件，在此装置中如稳压管、中心芯片插座。
3）各种元器件的安装,应该使它们的标记（用色码或字符标注的数值,精度等）朝上面或易于是辨认的方向,并注意标记的读书方向一致（从左到右或从上到下）。
4）在安装元件时应与焊接同步进行操作。
5.3 系统调试与分析
供电电路是否正常是系统能否正常工作的前提，因此首先对电源部分进行调试。电源部分进行调试。先将整流、滤波部分元件焊上，然后接上电源变压器。接上电源，用交流档测变压器输出电压为18.2V,再用直流档测整流滤波后的电
压为直流18V左右，属于正常偏差范围内。接上三端稳压后再测其LM7805输
出电压，为稳定的4.98V，这些数据说明电源部分全部工作正常。
计数显示电路。由于这部分电路的调试要在程序驱动下才能进行，为了测试硬件上的功能是否正常，我们对每一管脚对应的发光管进行测试，具体如下：先不装单片机，接上电源，用一根导线一端接地，另一端依次碰AT89C51 芯片插座的1 到7 脚，正常时，每碰一管脚，相应的一段数码管会发亮，根据这一理论依据，依次进行测试，全部正常。
软件调试与系统试机。经过以上几步的测试，说明外围电路都已工作正常，接下来对软件进行调试。这部分的调试是整个系统调试的重点。由于计算机仿真和实际在环境等因素作用下有一定的出入,故调试中采用模块程序逐一添加的方法进行，放入一部分程序，调试一部分，等方式一工作程序正确后，再加入方式 2 的程序，直到全部功能都能实现为止。
设计总结本设计是采用一个单片机系统来进
行装配流水线自动模拟控制系统的设计与制作，并有效的进行控制输出，它具有全集成化，智能化，高精度，高性能，高可靠性和低价格等优点。
在设计本系统时，通过查阅网络与图书馆搜集到的资料，再加上指导老师的指导与资料提供，与生活中对于单片机的工作原理的了解与装配流水线控制原理相结合，设计出了这一装配流水线系统的主要硬件结构和软件结构，基本完成了课题的要求，但是由于设计的理论基础尚浅，对课题的研究经验还不成熟，使得在技术的解决与运用上显得粗糙了一些，在某些技术关键上的叙述不能达到详细、精辟。但是这个
系统的设计却不缺乏自己的特点和创新点，特归纳为以下几点：
八、、・
1）该产品的互换性好，响应速度快，抗干扰能力强，外围电路简单易懂，因此体积小。
2）该系统能用软件的方式设计硬件，所以用软件方式设计的系统向硬件系统的转换是由有关开发软件自动完成的，易操作。
3）设计过程中可以对有关软件进行各种仿真，且系统可现场编程，在线升级，所以有不同的功能可以实现。
4）可以从以前的组合设计转向真正的自由设计，所以设计的移植性好，效率高。在电机控制输出时加入继电器可应用于工厂的现场控制。
5）因为整个系统可将控制部分集成在一个芯片上，因此体积小，功耗低，可靠性更高。
参考文献
何立民. 单片机初级教程——单片机基础[M]. 第二版. 北京：北京航空航天大学出版
社，2006. 1 〜321.
韩志军，沈晋源，王振波. 单片机应用系统设计——入门向导与设计实例[M]. 第一版. 北京：机械工业出版社，2005. 64〜87.
钟富昭，张晨. 8051 单片机典型模块设计与应用[M]. 第一版. 北京：人民邮电出版社，2007. 56〜72.
致谢
通过这次自主创新的设计，使几年来所学的理论知识和实践做到有机结合，进一
基于PLC的装配流水线的控 制系统设计 摘要 随着微电子技术和计算机技术的不断发展，PLC在处理速度、控制功能、通信能力及控制领域成为工业自动化领域中最重要、应用最广泛的控制设备之一，并已成为现代工业生产自动化的重要支柱。 对装配流水线的控制进行了分析设计，该系统主要引入了PLC编程控制器的控制方式，实现了对装配流水线的工作状态的在线监测和系统自动控制。设计的控制系统具有较高的实用性，能够进行启动、移位、复位工作，较好地达到预期目标。 本次设计是装配流水线控制的模拟，主要是模拟流水线上产品所经加工过程的控制和生动的表示。模拟主要流水线有四个操作过程（包括入库），传输带用四段指示灯表示，以指示灯的明暗来显示产品在运输这一状态。分析控制对象我们选择用移位寄存器控制来实现控制目的，每隔5秒寄存器移位一次，从而控制相应操作的执行。 关键词：装配流水线，PLC,控制系统 DESIGN OF CONTROL SYSTEM OF ASSEMBLY LINE BASED ON PLC ABSTRACT With the development of the microelectronics
technology and computer technology, PLC in processing speed, control function, communication ability and control fields have new breakthrough. Become one of the most important control equipment in the field of industrial automation, the most widely used, and has become an important pillar of the modern industrial production automation. Control of the assembly line are analyzed and designed, the system is mainly introduced PLC control programming controller, realized the on-line monitoring system of assembly line and the working state of automatic control. Practical design of the control system has high, can start, shift work, reset, can reach the expected goal. The design is simulated assembly line controle, simulation is the main line of products through the control of process and the vivid representation. Simulation of main line is four operations (including storage), transmission belt with four indicates, to display the products in the transportation of this state to light shade. Analysis of the control object we choose to use the shift register control to achieve the control objective, every 5 seconds of shift register once, so as to control the corresponding operations. KEY WORDS:assembling line,plc, the control system
基于P L C的装配流水线控 制系统设计 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.
基于P L C的装配流水线的控制系统设计 摘要 随着微电子技术和计算机技术的不断发展，PLC在处理速度、控制功能、通信能力及控制领域成为工业自动化领域中最重要、应用最广泛的控制设备之一，并已成为现代工业生产自动化的重要支柱。 对装配流水线的控制进行了分析设计，该系统主要引入了PLC编程控制器的控制方式，实现了对装配流水线的工作状态的在线监测和系统自动控制。设计的控制系统具有较高的实用性，能够进行启动、移位、复位工作，较好地达到预期目标。 本次设计是装配流水线控制的模拟，主要是模拟流水线上产品所经加工过程的控制和生动的表示。模拟主要流水线有四个操作过程（包括入库），传输带用四段指示灯表示，以指示灯的明暗来显示产品在运输这一状态。分析控制对象我们选择用移位寄存器控制来实现控制目的，每隔5秒寄存器移位一次，从而控制相应操作的执行。 关键词：装配流水线，PLC,控制系统
DESIGN OF CONTROL SYSTEM OF ASSEMBLY LINE BASED ON PLC ABSTRACT With the development of the microelectronics technology and computer technology, PLC in processing speed, control function, communication ability and control fields have new breakthrough. Become one of the most important control equipment in the field of industrial automation, the most widely used, and has become an important pillar of the modern industrial production automation. Control of the assembly line are analyzed and designed, the system is mainly introduced PLC control programming controller, realized the on-line monitoring system of assembly line and the working state of automatic control. Practical design of the control system has high, can start, shift work, reset, can reach the expected goal. The design is simulated assembly line controle, simulation is the main line of products through the control of process and the vivid representation. Simulation of main line is four operations (including storage), transmission belt with four indicates, to display the products in the transportation of this state to light shade. Analysis of the control object we choose to use the shift register control to achieve the control objective, every 5 seconds of shift register once, so as to control the corresponding operations. KEY WORDS: assembling line, plc, the control system
装配流水线PLC控制系统设计 引言： 装配流水线是一种常见的工业自动化生产设备，用于批量产品的高效 装配。PLC（Programmable Logic Controller）控制系统是一种可编程逻 辑控制器，被广泛应用于工业自动化领域。本文将对装配流水线PLC控制 系统进行设计。 一、系统概述 本装配流水线PLC控制系统设计主要包含以下几个方面的内容：输入 输出模块设计、PLC程序设计、安全控制设计和系统排故设计。 1.输入输出模块设计 输入模块用于接收外部传感器的信号，输出模块用于控制装配流水线 上的执行组件。根据实际需求，可以使用数字输入和模拟输入模块以及数 字输出和模拟输出模块。输入模块需要接入物料传感器、位置传感器和安 全传感器等，其中物料传感器用于检测物料的到达和离开，位置传感器用 于检测执行组件的位置，安全传感器用于检测装配过程中的意外情况。输 出模块需要连接装配机械手、传送带和气动执行元件等。 2.PLC程序设计 PLC程序设计是装配流水线PLC控制系统的核心部分。根据装配流程 和控制需求，设计适当的PLC程序。首先确定各个执行组件的工作顺序和 时序关系，编写对应的PLC指令。PLC指令包括输入输出控制、逻辑控制、计数控制和定时控制等。在编写过程中，需要考虑到各个工作站之间的同 步和协调。
3.安全控制设计 安全控制设计是确保装配流水线运行过程中工人的安全的关键环节。设计合理的安全控制策略，包括急停按钮、安全门和光幕等安全装置的设置。同时，在PLC程序中加入必要的安全逻辑，确保系统对于异常情况能够及时作出响应。 4.系统排故设计 系统排故设计是确保装配流水线长时间稳定运行的关键环节。设置合适的故障检测和诊断机制，如报警系统、故障代码显示和历史记录等。在PLC程序中加入可靠的故障处理逻辑，及时发现和解决系统故障。 二、具体设计方案 在具体设计中，需要根据实际应用需求和设备特点进行详细设计。以下是一个简单的装配流水线PLC控制系统设计方案。 1.输入输出模块设计 使用数字输入模块接入物料传感器和位置传感器，模拟输入模块接入安全传感器。数字输出模块控制装配机械手和传送带的启停，气动执行元件使用数字输出和模拟输出模块控制。 2.PLC程序设计 根据实际需求，设计PLC程序，包括物料检测、工作站控制和故障处理等模块。在重要工作站处设置时序控制，确保各个工作站之间的同步。在PLC程序中加入安全控制逻辑，如急停按钮和安全门的监控。同时，设置故障处理模块，对系统异常情况进行处理。 3.安全控制设计
第1章绪论 1.1 课题研究的背景 在社会快速发展、竞争激烈的今天，提高生产效率，降低生产工艺成本，最大限度的满足生产要求将直接决定各企业工厂能否紧跟社会脚步，赢得时间，占领市场甚至将决定企业的生死存亡。为此，企业生产自动化无疑扮演着重要的角色，装配流水线自动化作为工业自动化的一部分，能提高生产效率，降低工艺流程成本，最大限度的适应产品变化，提高产品质量，它是现代化生产控制系统中的重要组成部分。 1.2 课题研究的现状 1.2.1 可编程控制器简介 工业控制计算机(简称工控机)是以计算机技术为基础的新型工业控制装置，目前已成为工业控制的标准设备，被广泛地应用于各行各业，工控机是实现生产自动化的最佳配套产品，而工业可编程序控制器(PLC)则在工控领域中占有主要的地位。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容写入控制器的用户程序内，控制器和被控对象连接也很方便。 可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。 PLC的定义有许多种，国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器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贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，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。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设
基于PLC的装配流水线的控制系统的设计装配流水线是一种高效、高质量的生产方式，它可以将产品的不同工序自动化地连接在一起，实现连续生产和高速运转，提高生产效率和产品质量。PLC（可编程逻辑控制器）是流水线控制系统的核心设备，它通过编程控制各种传感器、执行器和其他设备的动作和状态，实现高度自动化的流水线生产。本文将介绍基于PLC的装配流水线控制系统的设计原则和方法。 第一步是进行装配流程的分析和规划。在设计装配流水线控制系统之前，需要清楚每个产品的装配流程和每个工序的顺序关系。然后，根据装配流程的要求和流水线的特点确定需要使用的传感器、执行器和其他设备的数量和类型。 第二步是进行流水线的布局设计。在设计流水线的布局时，需要考虑装配流程中各个工序的时间和空间关系，以及流水线的安全性、可靠性和易维护性。布局的目标是最小化装配过程中的空闲时间和交叉干扰，并保证产品在流水线上的稳定流动。 第三步是进行PLC编程。PLC编程是装配流水线控制系统设计的核心部分。在编程过程中，需要定义输入和输出的信号接口，配置PLC的输入和输出模块，编写逻辑控制程序，并进行测试和调试。编程的目标是控制各个工序的开始和结束时间，以及产品在流水线上的传送速度和位置。 第四步是进行PLC控制系统的硬件设计。在进行硬件设计时，需要选择适当的PLC设备和配套设备，如传感器、执行器、电源等，并通过相应的连接线和接口板进行连接和安装。同时，还需要进行电气布线和接线的设计，确保信号的可靠传输和电路的安全运行。
第五步是进行控制系统的调试和优化。在装配流水线控制系统的调试阶段，需要对各个工序的传感器、执行器和其他设备进行功能测试和性能优化。同时，还需要对逻辑控制程序进行修改和调整，确保流水线的稳定运行和产品的一致性。 最后，根据实际情况对流水线控制系统进行监控和维护。监控和维护的目标是及时发现和解决设备故障、信号丢失和其他问题，保证流水线的连续生产和高质量。同时，还需要定期对控制系统进行更新和升级，以适应生产需求和技术变革。 综上所述，基于PLC的装配流水线控制系统的设计需要进行装配流程的分析、流水线的布局设计、PLC编程、硬件设计、调试和优化，以及监控和维护等多个阶段和任务。通过科学合理地设计和优化控制系统，可以提高装配流水线的生产效率和产品质量，实现工业自动化和智能制造的目标。
基于PLC的装配流水线控制系统设计 装配流水线控制系统是现代工业生产中常见的自动化生产设备，它能 够实现高效率的装配操作。该系统主要由PLC（可编程逻辑控制器）、传 感器、执行器等设备组成，通过PLC对传感器信号的处理和对执行器的控制，实现对流水线上各个工位的协调和控制。 该流水线控制系统主要包括以下几个方面的设计考虑。 首先，流水线优化设计。流水线中的各个工位应按照合理的顺序布置，以实现装配过程中的最短时间和最小成本。在设计中应考虑到物料的传递 时间、工装的设计等因素，以提高系统的效率。 其次，传感器选择和布置。传感器负责实时监测流水线各个工位的状态，为PLC提供反馈信号。在选择传感器时需考虑精度、稳定性、可靠性 等因素，并根据具体的工位需求合理布置传感器位置。 然后，PLC程序设计。PLC是流水线控制系统的核心部件，负责处理 传感器信号和控制执行器的动作。在PLC程序设计中，需考虑到流水线的 工作模式、工位之间的协作关系，如同步操作、分拣操作等。另外，还应 设计相应的报警机制和故障排除措施，以保证流水线的安全和可靠性。 此外，执行器的选择和控制。执行器负责完成装配过程中的移动、旋 转等操作。在选择执行器时，应考虑到其承受能力、精度等因素，并确保 其能够与PLC进行有效的通信和控制。在控制方面，则需根据具体的工位 需求，编写相应的PLC程序来控制执行器的运动。 最后，人机界面设计。人机界面是操作员与流水线控制系统之间的接口，用于操作流水线、显示实时信息、设置参数等。在人机界面设计中，
可采用触摸屏或按钮操作方式，并根据操作员的需求进行界面布局和功能设置，以实现流水线控制系统的方便操作和实时监控。 综上所述，基于PLC的装配流水线控制系统设计需要考虑流水线优化设计、传感器选择和布置、PLC程序设计、执行器的选择和控制以及人机界面设计等方面。通过合理的设计和优化，能够实现流水线装配过程的高效率和可靠性，提高企业的生产效益和竞争力。
基于PLC的装配流水线的控制系统的设计设计基于PLC的装配流水线的控制系统需要考虑以下几个方面：流水 线的结构和布置、PLC的选型以及控制算法的设计。 首先，对于装配流水线的结构和布置，需要确定线体的长度、各个工 位的位置、传送带的速度以及传送带之间的距离。这些参数决定了流水线 的生产能力和效率。同时，还需要考虑工位之间的物料传递方式，比如使 用传送带、机械臂还是其他方式。在设计流水线的结构时，要确保工件的 顺序和方向正确，并且工序之间要有足够的空间以容纳各种操作。 其次，选择适合的PLC控制器是关键。PLC是一种可编程的电子计算机，可用于控制装配流水线上的各个工位和传送带的运行。在选择PLC时，需要考虑流水线的规模和复杂程度以及所需的输入输出点数。同时，还要 考虑PLC的可靠性和稳定性，以确保流水线的正常运行。常用的PLC品牌 有西门子、施耐德、欧姆龙等，可以根据实际需求选择合适的PLC产品。 最后，控制算法的设计要根据装配流程和要求来进行。首先需要分析 流水线上各个工位的操作步骤和顺序，确定每个工位的功能和控制要求。 在设计算法时，可以使用PLC编程语言（如梯形图、指令列表、结构化文 本等）来描述各个工位之间的协调和同步。例如，可以使用计数器来实现 流水线的节拍控制，使用定时器来控制任务的执行时间，使用逻辑判断来 控制工位的跳转和故障处理等。 除了基本的流水线控制功能外，还可以通过PLC控制系统添加一些高 级功能，如故障检测和自动化机器人操作。例如，可以通过传感器检测装 配过程中的故障或错误，并自动停止或调整流水线的运行，以避免废品的
产生。另外，还可以使用机器人来辅助装配流水线的操作，提高生产效率和质量。 综上所述，基于PLC的装配流水线的控制系统设计需要考虑流水线的结构和布置、PLC的选择以及控制算法的设计。通过合理的设计和优化，可以实现流水线的高效、稳定和自动化控制。同时，还可以添加一些高级功能来提高生产效率和品质。
目录 1.系统功能与要求 2.系统元器件选型 3.系统端口配置 4.硬件电路设计 5.程序设计 6.调试与结论
装配流水线控制系统的设计 1.系统功能与要求 1 设计任务 通过毕业设计了解PLC控制的企业装配流水线基本原理以及工作流程，设计PLC控制实现的模拟装配流水线系统，控制多工位装入、多工位装配、单工位入库等操作。 ⑴以自动化实验中心综合实训室的网络型可编程序控制器实训平台为研究对象，了解控制对象结构组成，熟悉控制对象实际工作流程，确定受控对象与PLC间关系，估计程序步数； ⑵运行框图、硬件接线图绘制； ⑶画出PLC控制的梯形图； ⑷编制出语句表； ⑸输入指令并修改更正程序； ⑹调试运行并反复设计验证； ⑺整理设计思路、总结设计成果。 1.2 装配流水线的基本介绍 1.2.1 装配流水线的起源 20世纪初,美国人亨利.福特首先采用了流水线生产方法,在他的工厂内,专业化地将分工分的非常细,仅仅一个生产单元的工序竟然达到了7882种,为了提高工人的劳动效率,福特反复试验,确定了一条装配线上所需要的工人,以及每道工序之间的距离。这样里来,每个汽车底盘的装配时间就从12小时28分缩短到1小时33分。大量生产的主要生产组织方式为流水生产，其基础是由设备、工作地和传送装置构成的设施系统，即流水生产线。最典型的流水生产线是汽车转配生产线。流水生产线是为特定的产品和预定的生产大纲所设计的；生产作业计划的主要决策问题在流水生产线的设计阶段中就已经做出规定。 1.2.2 装配流水线的概述 在大量生产中,为了提高生产效率、保证产品质量、改善劳动条件,不仅要求机床能自动的对工件进行加工,而且要求工件的装卸、工件的工序间的输送、工序间加工精度的检测、废品的剔除等都能自动的进行。因此,把设备按工件的加工工序顺序依次排列,用自动输送装置将他们联成一个整体,并用控制系统将各个部分的动作协调起来,使其按照规定的动作自动的进行工作,这种自动化的加工系统就称为自动化生产流水线。 流水线是人和机器的有效组合，最充分体现设备的灵活性，它将输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备有机的组合，以满足多品种产品的输送要求。输送线的传输方式有同步传输的/（强制式）也可以是非同步传输/（柔性式），根据配置的选择，可以实现装配和输送的要求。输送线在企业的批量生产中不可或缺。 流水线是劳动者为了方便生产将生产对象人为的通过外界设备将其按照一定的线路顺序通过各个操作点，以及用一定的速度来重复连续的完成生产过程。装配流水线把劳动对象和专业化生产专业的有效的结合在一起的一种生产方式。它具有以下特征： ⑴工作地点的专业化程度非常高；
基于PLC的装配流水线控制系统设计 一、引言 随着制造业的快速发展，装配流水线作为一种高效率和高精度的生产 方式，得到了广泛应用。为了实现流水线自动化控制，采用PLC （Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）作为控制核心，可以实现对流水线的稳定和可靠控制。本文将基于PLC的装配流水线控制 系统的设计进行详细描述。 二、系统结构 该装配流水线控制系统由PLC控制器、传感器、执行机构等组成。传 感器用于检测工件的位置、状态等信息，将这些信息传输给PLC控制器。PLC控制器根据传感器信息，对执行机构进行控制，实现对工件的装配任务。 三、PLC程序设计 1.确定输入输出信号： 根据流水线的具体情况，确定需要采集的传感器信号和需要控制的执 行机构信号。例如，传感器可以包括光电传感器、接近开关等，执行机构 可以包括电动机、气缸等。 2.PLC程序设计： 根据装配流水线的工艺流程，编写PLC程序，实现对流水线的自动控制。程序中包括初态判断、各个工位的操作指令、故障处理等内容。 3.联锁逻辑设计：
设计联锁逻辑，确保流水线的安全性和稳定性。例如，在工件未到位的情况下，一些执行机构不能进行操作，以避免损坏工件和设备。 四、接口设计 1.人机界面设计： 设计人机界面，方便操作员与装配流水线进行交互。通过触摸屏、按键等设备，实现对流水线的手动控制、参数设置、运行监控等功能。 2.通信接口设计： 为了方便对装配流水线进行远程监控和维护，设计通信接口。可以通过以太网、Modbus等通信协议，实现与上位机的数据交互和控制命令传输。 五、安全保护设计 为了确保装配流水线运行的安全性，需要设计相应的安全保护措施。例如，设置紧急停止按钮、安全光幕等设备，以及相应的报警系统，及时发现和处理安全隐患。 六、实时监控与故障诊断 通过PLC控制器内置的监控功能，实现对装配流水线的实时监控和故障诊断。当出现故障时，PLC控制器可以自动发出报警，并显示故障位置和原因，方便维修和排除故障。 七、结论 本文基于PLC的装配流水线控制系统设计，通过PLC控制器的编程，实现对流水线运行状态的控制和监控。通过合理的安全保护设计和故障诊
工业装配线自动化控制系统设计 随着科技的发展和工业生产的不断发展，工业装配线的自动化控制越来越得到 广泛应用。在工业生产中，装配线自动化控制系统起着至关重要的作用，不仅能够提高生产效率，降低生产成本，还可以减少人为因素对生产过程的影响，从而大大提高了产品的质量和稳定性。本文将从自动化控制系统的技术特点、设计要素和应用实例三个方面对工业装配线自动化控制系统的设计进行探讨。 一、自动化控制系统的技术特点 自动化控制系统是利用计算机或其他电子控制器对工业过程进行全面监控和控 制的系统。它可以自动检测工业过程中的各种参数，如温度、湿度、流量、压力等，对工业过程进行实时控制和调整，从而实现生产过程的自动化。自动化控制系统的技术特点主要包括如下几个方面： 1.高可靠性。自动化控制系统采用专门的控制芯片和电路，能够保证控制系统 的高可靠性和稳定性，减少因电路故障或系统异常引起的生产事故。 2.高精度。自动化控制系统可以实现对生产过程的高精度控制，减少了因操作 人员误差和工艺参数变化导致的质量问题。 3.高效率。自动化控制系统应用了大量的工程优化算法，使得生产过程智能化、高效化。自动化控制系统可以实现工业生产过程的自动化控制和优化，提高生产效率和产品质量。 二、自动化控制系统的设计要素 对于工业装配线自动化控制系统的设计来说，控制系统的稳定性和可靠性、控 制效率和控制精度都是重要的设计要素。首先，控制系统的稳定性和可靠性是保证生产过程正常运转的关键。其次，控制系统的控制效率和控制精度是保证生产过程
高效率运转和提高产品质量的重要保障。从技术上讲，自动化控制系统的设计要素主要包括以下几个方面： 1.系统结构和控制方式。系统结构和控制方式决定了自动化控制系统的稳定性 和可靠性。系统结构包括硬件架构和软件架构，都会直接影响到自动化控制系统的控制效率和控制精度。 2.控制算法和控制策略。对于自动化控制系统来说，控制算法和控制策略是保 证控制系统高效率和高精度的关键。它们不仅需要考虑到技术方面的优化，还需要考虑到生产过程的实际情况，以便在生产过程中进行实时调整。 3.传感器和执行器选择及其特点。传感器和执行器就像是控制系统的眼睛和手脚，直接影响自动化控制系统的控制效率和控制精度。传感器和执行器的选择及其特点应该根据生产过程的实际情况来选择，并且需要考虑传感器和执行器的稳定性和可靠性。 三、工业装配线自动化控制系统的应用实例 工业装配线自动化控制系统是目前工业生产中最为流行和广泛应用的自动化系 统之一。下面我们就以汽车制造行业为例，简单介绍一下工业装配线自动化控制系统的应用实例。 汽车制造行业中，工业装配线自动化控制系统在汽车生产过程中起着至关重要 的作用。首先，工业装配线自动化控制系统可以对汽车生产过程中的各种参数进行实时监控和控制，在生产过程中进行实时调整，从而提高生产效率和产品质量。此外，工业装配线自动化控制系统还可以针对不同的装配工艺，进行智能优化和调整，从而实现汽车制造过程的高效化和智能化。 总的来说，工业装配线自动化控制系统是现代工业生产过程中难以替代的重要 工具。在日新月异的科技发展中，不断提升和优化自动化控制系统的技术和应用价值，将为工业发展提供更多的支持和保障。
基于PLC装配流水线控制系统设计 PLC（可编程逻辑控制器）装配流水线控制系统广泛应用于工业生产中，为实现高效、精确的装配过程提供了极大的便利。本文将介绍一个基 于PLC的装配流水线控制系统的设计，包括系统的硬件和软件方面。 1.系统硬件设计： 系统硬件包括PLC、传感器、执行器以及通信设备等。首先，选取适 当的PLC型号和规格，根据装配流水线的复杂程度和需求来选择PLC的输 入输出点数和处理能力。然后，根据不同装配过程的要求，安装相应的传 感器，如接近传感器、光电开关等，用于检测物料的位置、状态或者其他 相关参数。执行器方面，可以使用气动元件、电动机等来实现在装配过程 中的动作。最后，通过通信设备将PLC与上位机或其他设备进行连接，以 便进行监控和数据传输。 2.系统软件设计： 系统软件主要包括PLC程序的设计和编程。在PLC程序设计方面，首 先需要根据装配流程的要求，将整个流水线划分为不同的工作站，并确定 每个工作站的任务和顺序。然后，针对每个工作站，设计相应的控制逻辑，包括输入信号的检测、输出信号的控制、动作的执行等。根据具体情况， 可以采用Ladder图、函数图或者其他编程语言来进行PLC程序的编写。 此外，为了确保系统的稳定性和安全性，还需要考虑以下几个方面：-应用异常处理：当出现异常情况时，如传感器故障、执行器故障等，系统应能够及时检测到并进行响应，如发出警报或者采取其他应对措施。
-数据记录与分析：通过数据采集和存储，可以实现对装配流水线运 行情况的监控和分析，以识别潜在的问题和优化系统性能。 -人机界面设计：设计一个友好的人机界面，方便操作人员进行监控 和控制。界面可以显示当前状态、运行参数、装配进度等信息，并提供相 应的操作功能，如启动、停止、调整等。 最后，为了确保系统的可靠性和稳定性，还应进行充分的测试和验证。通过仿真、实验等方法，验证系统在各种情况下的运行效果，及时解决存 在的问题，确保系统能够正常运行。 综上所述，基于PLC的装配流水线控制系统设计需要考虑硬件和软件 方面的因素，并且要注重异常处理、数据记录与分析以及人机界面设计。 通过合理的设计和充分的测试，可以实现高效、精确的装配过程，提高生 产效率和产品质量。
武夷学院成人高等教育 毕业论文（设计） 题目装配流水线的PLC模拟控制 姓名 学号 系（教学点）电子工程系 年级、专业09机电一体化 层次、形式 指导教师、职称：
摘要： 本文主要是介绍PLC模拟控制在工业生产中的运用，要求学会使用组态软件和PLC（SIMEINS S7-200）控制系统连接，采用下位机执行，上位机监控的方法，构建完成装配流水线的模拟控制系统。通过PLC模拟控制和组态的监控，本文实现了装配流水线的控制和监视。 关键词：PLC控制；下位机执行；上位机监控；组态监控（本文将以实验论述来讲述PLC的相关知识）。
黄峰（武夷学院电子工程系福建武夷山 354300） 一. 本论 1 引言 1.1 PLC = Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入|输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分PLC = Programmable Logic Controller，可编程控制器。另外PLC还有以下几个名称：PLC = Power Line Communication，电力线通信，即我们俗称的“电力线上网”。 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC,plc自1966年出现，美国，日本，德国的可编程控制器质量优良，功能强大。 在工业自动化生产中，由于PLC控制具有一系列的的优点，而且便于控制，深受企业的喜爱，同时运用组态软件进行监控生产流程，更是让整个过程变得可视化。而且工业自动化通用组态软件-组态王软件系统与最终工程人员使用的具体的PLC或现场部件无关。对于不同的硬件设施，只需为组态配置相应的通讯驱动程序即可。组态王支持一系列的硬件设备，包括可编程控制器（PLC）、智能模块、板卡、智能仪表、变频器等等。所以在装配流水线上PLC的模拟控制运用的越来越广泛. 1.2 实验目的和具体要求 a、实验目的 学会使用组态软件和PLC（推荐选用SIMEINS S7-200）控制系统连接，采用下位机执行，上位机监控的方法，构建完成装配流水线的模拟控制系统。 b、实验装置与附件
目录 1.概述 2 2.硬件设计 2 2.1控制要求 2 2.2输入/输出接线列表 3 2.3系统实际流程 3 3.软件设计 4 4.调试结果 11 5.设计体会 11 参考文献资料 12 1 概述 本课题是用PLC控制装配流水线控制。用PLC控制装配流水线具有程序设计简单、易于操作和理解、能够实现多种功能等优点。此系统主要能够实现顺次启动和停止，完成工件移位以及功能紧急故障处理等功能。 2 硬件设计 2.1 控制要求： 图2-1 功能说明： 装配流水线控制传送系统，用异步电动机带动传送带，控制过程如下： 启动时先按下SD按钮，起动整个传送系统，工件开始在传送带移位。 停止时按下复位按钮，装配流水线停止工作，系统初始化重新开始运行。 A，B，C三个灯模拟的是三个操作，D，E，F，G四组灯模拟的是传送带。 传送带共有十六个工位，工件从1号位装入，分别在A（操作1）、B（操作2）、C（操作3）三个工位完成三种装配操作，经最后一个工位后送入仓库；D，E，F，G均是四个灯一组的模拟传送带，这些工位均用于传送工件。工件在传送带上开始传送，经过DEFG传送之后进行A 操作，再经过DEFG传送之后进行B操作，再经过DEFG传送之后进行C操作，然后经过DEFG 传送到仓库。按下启动按钮整个系统开始工作，按下复位按钮整个系统开始恢复到初始化状态，按下移位按钮系统开始传送工件经过ABC三个操作之后最后到达仓库。 2.2 输入/输出接线列表 表2.2-1
其中I0.0 为系统启动按钮，I0.1为移位按钮，I0.2为复位按钮，Q0.1、Q0.2、Q0.3位ABC三个操作的输出，Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6为模拟传送带的输出，Q0.7位模拟的仓库输出。 2.3 系统设计流程 本实验内容是模拟日常生活中的装配流水线工作情况而设计的。装配流水线中传送 带的运转通过LED指示灯的亮灭情况而显示，每一盏灯表示一个工位，一共16个工位。 工件从1号位装入，依次经过2号、3号…..16号工位。在这个过程中，工作分别在 A（操作1）、B（操作2）、C（操作3）三个工位完成三种装配操作，经最后一个工位 后送入仓库H。在本方案中将16个工位分为4组，1-4号为第一组，编号为D；5-8号 为第二组，编号为E；9-12为第三组，编号为F；13-16为第四组，编号为G。按下启 动按钮后，再按下位移按钮，先是D组灯亮，1.5S后D组灯灭E组灯亮，3S后E组灯 灭，F组灯亮……如此每隔1.5S熄灭上一组灯，同时点亮下一组灯，其控制规律如下 所示：D→E→F→G→A→D→E→F→G→B→D→E→F→G→C→D→E→F→G→H→D→E→F →G→A…如果按下复位按钮（在16个工位运行过程中），当完成本次16个工位的操作 后，所有灯全部熄灭。 3 软件设计 图3.1-1 梯形图 4 调试结果 按下启动按钮后，再按下位移按钮，先是D组灯亮，1.5S后D组灯灭E组灯亮，3S后E组灯灭，F组灯亮……如此每隔1.5S熄灭上一组灯，同时点亮下一组灯，其控制规律如下所示：D→E→F→G→A→D→E→F→G→B→D→E→F→G→C→D→E→F→G→H→D→E→F→G→A… 按下复位按钮（在16个工位运行过程中），当完成本次16个工位的操作后，所有灯全部熄灭
基于PLC的工厂装配线控制系统设计-控 制方案 介绍 本文档旨在提供一种基于PLC的工厂装配线控制系统的设计 方案。该方案基于PLC（可编程逻辑控制器）技术，旨在实现装配 线的自动化控制，提高生产效率和质量。 装配线控制系统设计方案 系统概述 装配线控制系统由以下主要组件组成： 1. PLC控制器：负责逻辑控制和操作系统的实现。 2. 传感器和执行器：用于检测工件的状态并控制装配线的运行。 3. 人机界面（HMI）：提供操作员与系统交互的界面。 4. 通信模块：用于与其他设备进行数据交换和远程监控。 控制过程 装配线控制系统的控制过程如下：
1. 开机启动：操作员通过HMI界面启动系统。 2. 传感器检测：传感器检测工件的位置、状态和特征。 3. 逻辑控制：根据传感器的数据和设定的逻辑规则，PLC控制 器决定下一步的操作。 4. 执行操作：PLC控制器通过执行器控制工具、机械臂或其他 装置执行必要的装配操作。 5. 状态监控：系统实时监控装配线的状态，并通过HMI界面 显示相关信息。 6. 异常处理：如果发生异常或错误，系统将及时报警并提供相 应的故障诊断信息。 7. 停机关机：操作员通过HMI界面停止装配线的运行。 优势和应用 基于PLC的工厂装配线控制系统具有以下优势和应用： 1. 可编程逻辑控制：PLC控制器的可编程性使得系统能够灵活 应对不同的装配要求和工艺流程，并简化了对系统的修改和升级。 2. 高可靠性和稳定性：PLC控制器具有较高的可靠性和稳定性，能够长时间稳定运行，减少了生产线停机的风险。
3. 提高生产效率和质量：自动化的装配线控制系统能够提高生 产效率，减少人工操作的错误，并提高产品质量和一致性。 4. 应用广泛：基于PLC的工厂装配线控制系统适用于各种工 业领域，如汽车制造、电子设备制造、食品加工等。 总结 本文档介绍了一种基于PLC的工厂装配线控制系统设计方案，该方案利用PLC技术实现了装配线的自动化控制。它具有可编程 逻辑控制、高可靠性和稳定性，能够提高生产效率和质量。基于PLC的装配线控制系统在各种工业领域有广泛的应用前景。
基于PLC的自动化装配生产线控制系统设计 与实现 自动化装配生产线在现代工业领域中被广泛应用，它能够提高生产 效率，减少人力资源成本，保证产品质量的一致性。在自动化装配生 产线中，PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）被 用于控制系统设计与实现。本文将讨论如何基于PLC实现自动化装配 生产线的控制系统，并分享设计和实现的相关经验。 1. 系统总体架构设计 自动化装配生产线控制系统的总体架构设计是确保系统稳定性和可 靠性的关键。该系统的总体架构包括输入和输出模块、中央处理单元、人机界面和通信模块。 输入模块负责接收外部传感器的信号，例如温度、压力、位置等。 输出模块则控制执行器，如机械臂、气缸等。中央处理单元是整个系 统的核心，负责处理输入信号并根据预设的逻辑和控制策略，产生相 应的输出信号来控制执行器的动作。人机界面提供操作员与系统之间 的交互界面，以监测和调整系统的运行状态。通信模块用于与其他设 备或系统进行数据交换。 2. 硬件选择与布局设计 在选择PLC硬件时，需要考虑所需的输入输出数量、通信接口类型以及系统的扩展性。常见的PLC硬件品牌有西门子、施耐德、欧姆龙等，根据具体需求选择合适的型号。
布局设计应考虑硬件设备的合理安装位置，以便于检修和维护。适 当的线缆管理和标识是必要的，以降低维修和故障排除的难度，并确 保系统的稳定运行。 3. 编程与逻辑控制设计 PLC的编程是控制系统实现的核心，通常使用基于图形或文本的编 程语言，如ladder diagram（梯形图）和structured text（结构化文本）。 编程时需要根据具体的装配过程和系统运行逻辑，编写相应的控制 程序。例如，当传感器检测到产品位置时，PLC应该根据预设的逻辑 判断，控制执行器完成相应的操作，如抓取、对位、紧固等。 4. 系统调试与运行 系统调试是控制系统实施过程中不可或缺的环节。在调试过程中， 需要逐个验证每个控制功能的正常运行，并根据需要进行调整。可通 过人机界面监测输入输出信号以及执行器的动作情况，及时发现并排 除故障。 运行测试是控制系统投入使用前的最后一个关键步骤。在测试过程中，需要模拟实际生产环境，验证系统在连续运行中的稳定性和可靠性，并进行必要的优化和调整。 总结： 本文讨论了基于PLC的自动化装配生产线控制系统设计与实现的相关要点。在实际应用中，需要根据具体情况进行详细设计和实施，并 且根据实际生产需求进行适当的调整和优化。通过合理的总体架构设
基于PLC的装配流水线控制系统设计案例 装配流水线是指由一系列工作站组成的自动化生产线，每个工作站负责完成装配产品的一个或多个任务，通过传送带或滑道将产品一步步运动到下一个工作站进行加工。PLC（可编程逻辑控制器）是现代工业自动化中最常用的控制器之一，它具有可编程性、稳定性和可靠性强等特点，可以对装配流水线进行高效的控制。 本文将介绍基于PLC的装配流水线控制系统设计的步骤及要素。 设计步骤： 1. 确定装配流水线的构成和任务：先确定生产需求和产品设计要求，然后再确定流水线需要的工作站和任务，确定每个工作站的操作流程和执行方式。 2. 设计PLC控制程序：采用Ladder图、文字列表或函数块等方式设计PLC控制程序，包括输入输出变量的定义、逻辑关系和控制指令的设置等。 3. 选择PLC硬件：选择合适的PLC控制器，包括输入/输出模块、CPU模块、通讯模块等。 4. 确定传感器、执行器和控制信号：根据流水线的实际情况，选择合适的传感器、执行器和控制信号设备，包括接近开关、激光传感器、电机、气缸、继电器等。 5. 确定通讯协议和网络通讯方式：确定PLC控制器与其他设备之间的通讯协议和通讯方式，包括以太网、CAN总线、Modbus等。 6. 调试和优化：进行PLC控制程序的调试和优化，包括修改和测试程序、检查传感器和执行器的连接状态、检查电路接线的正确性等。 设计要素： 1. 系统稳定性和可靠性：保证PLC控制系统的稳定性和可靠性，对流水线的杂音、电感干扰等干扰因素进行抑制和隔离，避免因异常情况导致系统崩溃或故障。 2. 数据安全和可扩展性：保证PLC控制系统的数据安全性，将不同的数据隔离开来，避免因数据错乱或错位导致错误的控制指令。同时，应考虑到系统的可扩展性，可以通过添加或更换硬件来满足新的需求或任务。 3. 程序可读性和可维护性：设计清晰、简单的PLC控制程序，具有良好的可读性和可维护性。需要注重程序的文档化、注释化和可视化，降低程序修改时的错误率。