陕西国防工业职业技术学院SHAANXI INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕业设计说明书题目MPS系统安装站单元的设计与PLC控制专业数控设备应用与维护班级数电3101 班姓名白浩学号08 # 指导教师张俊勇二○一二年十二月二十二日陕西国防工业职业技术学院二○一三届毕业设计（论文）任务书专业：数控设备应用与维护班级：数电3101班姓名：白浩学号：08设计题目：MPS系统安装站单元的设计与PLC控制设计条件：要求采用西门子S7—226PPLC作为控制器，以气动元件作为执行元件，设计MPS系统安装站单位，并实现其动作控制要求。
设计任务：1.启动机构设计和气动元件的选型;2.利用气动仿真软件设计气动回路并进行仿真调试；3.安装站的电气接线设计和通信接口设计；4.PLC的I/O分配设计和编程设计；5.完成对安装站的硬件和软件的安装，连接，调试运行；6.毕业设计（论文）内容包括：1）课题的来源和意义，系统设计方案的确定及说明。
2）系统硬件结构及功能说明。
3）系统软件编辑及功能实现。
起止日期：2012年11月5日—2012年12月21日（共7周）指导老师：张俊勇审核（教研室主任）：批准（系主任）：设计评语：指导教师签字：年月日答辩：考核组长：总成绩：MPS工件安装单元控制系统设计与PLC控制摘要本设计首先介绍PMS安装单元研究重点及发展状况，并阐述了设计PMS安装单元的PLC控制系统的思路和方法；讲述了控制系统所要达到的安装要求，分析每个动作的步骤，提出了达成该要求的元件选择，绘制出了控制系统图，控制系统原理框图，控制系统的PLC原理图以及气动原理图及组态的设计。
阐述了各气动元件的选择过程以及对安装单元的技术参数做了设计，编写了梯形图。
关键词：MPS安装单元；PLC控制；系统设置；梯形图目录1绪论 (1)1.1课题来源 (1)1.2设计MPS工件安装单元的目的 (1)2可编程控制器概述 (2)2.1 PLC的发展概况 (2)2.2 PLC的分类及特点 (2)2.2.1 PLC的分类 (2)2.2.2 PLC的特点 (3)2.3 PLC的基本组成以及应用领域 (4)2.3.1 CPU的构成 (4)2.3.2 I/O模块 (5)2.3.3电源模块 (5)2.3.4底板或机架 (5)2.3.5 PLC的外部设备 (5)2.3.6 PLC的通信联网 (6)2.4 PLC的结构和工作原理 (6)2.4.1 PLC的模块结构 (6)2.4.2 PLC的运行过程分析 (7)2.5 S7-200PLC系列的介绍 (7)3MPS单元 (11)3.1 MPS模块化加工系统 (11)3.2 MPS的基本组成 (11)3.3 MPS的基本功能 (11)3.4 电机的执行机构 (13)3.4.1 传感器的分类和选型 (13)3.4.2 传感器的工作原理及其应用 (14)3.5控制面板连线 (15)3.6气动元件的特点以及选型 (16)3.6.1 气动元件的特点： (16)3.6.2安装单元气动元件种类及结构符号 (16)4安装单元的结构与控制设计 (20)4.1 I/O接线端口 (20)4.2料仓模块 (20)4.3转运模块 (20)4.4气动控制回路 (21)4.5安装站PLC控制回路设计 (22)4.6程序控制 (24)4.6.1控制任务 (24)4.6.2编写程序 (24)4.6.3下载调试 (24)5安装站系统控制程序的设计 (26)5.1安装站的动作顺序 (26)5.2安装站的I/O分配 (26)5.3安装站单元顺序功能流程图 (26)5.4安装站的梯形图 (28)致谢 (29)1绪论1.1 课题来源MPS英译为MultiProcessins System，即多处理器模块化加工系统。
它是为高端工作站或文件服务器而设计的。
MPS系统是为提高我们的动手能力和实践技能而设计、生产的一套实用性实验设备。
该装置由六套各自独立而又紧密相连的工作站组成。
其特点是具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制。
该系统涉及知识点主要有机械、气动、电子、传感器、PLC、电机拖动等。
在当前科学技术日新月异的时代，各种新技术、新工艺、新材料、新设备的出现，已不再是单纯某一门学科的发展，而是各门相关学科、多种先进技术的互相渗透和相辅相成的结果。
机电一体化技术就是这样的一种新技术，它是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的综合技术。
机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。
机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。
随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展。
现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，它的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。
电一体化技术是多学科技术的综合运用，是技术密集型的系统工程。
其技术组成包括：机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。
1.2设计MPS工件安装单元的目的我这次的毕业设计的课题来源于机械系实验室现有的MPS系统的实现装置。
设计目标是在已有硬件条件的基础上对其控制系统进行设计。
通过这次毕业设计，掌握控制系统的基本设计思路，了解PLC构成和编程方法。
模块化生产系统（MPS）是进行PLC编程与操作以及PLC联网控制技能训练的教学设备。
该系统由上料监测站、搬运站加工站、安装站、安装搬运站、分类站等六个部分组成。
每一站都有一套独立的PLC控制系统，都能单独完成一个动作过程。
MPS安装单元控制系统设计是通过传送带工作台实现物流传输，并通过摆臂对工件进行模拟安装。
2可编程控制器概述2.1 PLC的发展概况可编程控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的。
在可编程控制器诞生之前，工业电气自动化控制主要采用传统的继电器控制方式，这种方式往往需要在多种低压电器之间进行复杂的硬件接线，才能实现某一固定的逻辑功能。
若想改变其控制功能就必须改变继电控制电路的硬件接线，显然这样的控制电路使用起来既不灵活,也很麻烦。
可编程控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC。
它是一种新型通用的自动控制装。
它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，专门为工业控制而设计，具有功能强、可靠性高、通用性好、编程方便、体积小、重量轻、设计、施工和调试周期短等优点，因此在工业控制方面的应用极为广泛。
目前PLC技术已经发展成为现代工业自动化的三大支柱之一。
1969年美国数字公司研制出了世界上第一台可编程控制器，并在美国通用汽车公司的生产线上试用，取得了满意的效果，可编程控制器由此诞生。
早期的可编程控制器仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只是用来取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）。
随着微电子技术和计算机技术的发展，20世纪70年代中期微处理器技术应用到PLC中，使PLC不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。
1980年美国电气制造协会把这种新的控制设备正式命名为可编程序控制器。
1987年2月美国电气制造协会对可编程控制器作了如下的规定:“可编过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。
展望未来可编程控制器在规模和功能上将向大方向发展，大型可编程控制器向高速、大容量和高性能方向发展。
PLC再也不是以前那种处理能力低的PLC了，从某种意义上说，PLC的体积越来越小，可靠性越来越强，促使它成为将来工业的一大支柱。
2.2 PLC的分类及特点2.2.1 PLC的分类由于PLC的品种、型号、规格、功能各不相同，要按统一的标准对它们进行分类十分困难。
通常各类PLC产品可按结构形式、I/0点数以及所具备的功能等三个方面进行分类:1）按结构型式分类可分为整体式和模块式。
2）按I/0点数和存储容量分类可分为小型机、中型机、大型机。
3）按功能划分可分为低档机、中档机、高档机。
2.2.2 PLC的特点可编程控制器最初是为了替代继电器控制系统而研制的，它本身又是一个计算机系统，所以它除了具备继电器控制系统和微型计算机系统的原有功能外，还有其自己的特点:1）PLC与继电器控制系统的比较a．电器控制系统的组成任何一个电器控制系统，都是由输入部分、输出部分和控制部分组成。
其中输入部分是由各种输入设备，如按钮、位置开关及传感器等组成；控制部分是按照控制要求设计的，由若干继电器及触点构成的具有一定逻辑功能的控制电路；输出部分是由各种输出设备，如接触器、电磁阀、指示灯等执行元件组成。
电器控制系统是根据操作指令及被控对象发出的信号，由控制电路按规定的动作要求决定执行什么动作或动作的顺序，然后驱动输出设备去实现各种操作。
由于控制电路是采用硬接线将各种继电器及触点按一定的要求连接而成，所以接线复杂且故障点多，同时不易灵活改变。
b．PLC控制系统的组成由PLC构成的控制系统也是由输入、输出和控制三部分组成，PLC控制系统的输入、输出部分和电器控制系统的输入、输出部分基本相同，但控制部分是采用“可编程”的PLC，而不是实际的继电器线路。
因此，PLC控制系统可以方便地通过改变用户程序，以实现各种控制功能，从根本上解决了电器控制系统控制电路难以改变的问题。
同时，PLC控制系统不仅能实现逻辑运算，还具有数值运算及过程控制等复杂的控制功能。
2）PLC与微型机算机的比较a．PLC输入输出接口较多，中大型PLC输入输出接口更多，便于多路多点控制。
b．PLC编程方便、简单。
而计算机使用汇编语言或其他高级语言编程，比PLC 编程复杂。
c．PLC可靠性高、抗干扰能力强。
d．PLC技术较容易掌握，使用维护方便，对使用者的技术水平要求低。
e．PLC采用扫描方式进行工作，加上其他原因，所以PLC输入输出响应比计算机慢。
f．PLC体积小，调试周期短。
2.3 PLC的基本组成以及应用领域PLC是一种通用的工业控制装置，其组成与一般的微机系统基本相同。
按结构形式的不同，PLC可分为整体式和组合式两类。
整体式PLC如图2.1是将中央处理单元(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体，构成主机。
另外还有独立的I/0扩展单元与主机配合使用。
