河北机电职业技术学院

包装生产线的PLC控制

系 别: 机械系

班 级: 机电设备1002

姓 名: 王某某

学 号: 031823100221

指导老师: 孙志平

日期2013-11-12

河北机电职业技术学院

摘要

可编程序控制器（PLC）主要以计算机的微处理器为基础，综合计算机的应用技术、通讯技术以及自动控制技术而发展起来的一种通用控制器。虽然PLC由较为复杂的微处理器组成，但是在实际应用过程中，完全不必了解微处理器的内部结构。最初，PLC还仅是作为继电器接触器控制系统的替代品，而自从进入电气控制系统领域后，凸显了其独有的优越性，以其自身强大的抗干扰能力、自诊断功能等，提高了电气控制系统的可靠性，基本解决了普通继电器及接触器中常见的故障问题，经过调试后可长期安全可靠地运行

关键词 可编程控制器 自动装箱控制系统 传送带控制

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目 录

1 PLC控制系统设计概述 ................................ 2

1.1 PLC控制系统设计要求 ............................ 2

2设备基本情况介绍.................................... 3

2.1机械结构及运动情况 .............................. 4

3输入输出端子及PLC机型选择 .......................... 4

3.1输入输出点数 .................................... 5

3.2 PLC机型选择 .................................... 5

4程序设计 ........................................... 5

4.1工艺流程图 ...................................... 6

4.2梯形图设计 ...................................... 8

4.3梯形图运行情况分析 .............................. 9

4.4 PLC接线电路图 .................................. 9

结 论 ............................................ 10

参考文献 ............................................ 11

I

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1、PLC控制系统设计概述

（1）、 最大限度地满足被控对象的控制要求

充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。

（2）、 保证PLC控制系统安全可靠

保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。

（3）、 力求简单、经济、使用及维修方便

一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。

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2、设备基本情况介绍

包装生产线示意图和控制时序图如图所示，包装物品是放在传送带1上，由于放置的时间是任意的，所以有些包装离得很远，而有的包装靠在一起。传送带1的电动机转动一圈，旋转编码器E6A发出一个脉冲，根据一个包装所能产生的脉冲数，并对这些脉冲进行计数，这样不管包装密集还是分开的，都能精确地求得包装的个数。当光电检测器(SPl)接通，且旋转编码器E6A发出4个脉冲，即有一个包装传送到传送带2。当有4个包装物品传送到传送带2时，电动机M1正转驱动挡板上升，阻止后面的包装。挡板上升到位时，碰到限位 开关SQ3，M1停转，挡板停止上升。电动机M2正转，驱动推动器向前，将4个包装推出至传送带2。当推动器到达前部位置时，前部限位开关SQ2接通，M2反转，驱动推动器后退，当推动器返回到位时，碰到后部限位开关SQl，M2停转，推动器回到初始位置同时M1反转驱动挡板下降，下降到位碰到下部限位开关SQ4，M1停转，挡板回到初始位置。

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2.1、机械结构及运动情况

包装物是放在传送带1上，放置的时间是任意，按下启动按钮后，电动机传送带1传动，机械设备动作的顺序依次为：传送满4个物品时，电动机M1带动挡板上升，阻止后面的物品前进，包装品到传送带2的前端，由推动器向前推送，然后返回下降，最后回到原点位置。

3、输入输出端子及PLC机型选择

3.1、输入输出点数

输入信号：旋转编码器E6A，光电检测器SP1，启动按钮开关，推动器后部限位开关SQ1，推动器前部限位开关SQ2，挡板上部限位开关SQ3，挡板下部限位开关SQ4.

输出信号：电动机M1正转升起挡板，电动机M2正转向前驱动推动

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器，电动机M1反转降下挡板，电动机M2反转向后驱动推动器 表： I/O分配表

3.2、PLC机型选择

根据输入输出的总点数，输入7点，输出5点，共12点，并适当留有一定余量，选用西门子ST-200PLC型。

4、程序设计

4.1、工艺流程图

根据包装生产线控制要求和时序要求，工艺流程图如下：

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4.2、梯形图设计

根据工艺流程图用步进指令绘制状态转移情况如下图1，梯形图如图2，其中I0.0和I0.1分别为脉冲计数器和光电计数器。

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4.3、梯形图运行情况分析

按下启动开关I0.1 ，包装线处于初始状态，当旋转编码器开关I0.0接通，E6A发出16个脉冲。同时I0.2接通，光电检测器SP1检测到4个包装（SP1计数器计数4次）。电动机M1正转驱动挡板上升，上升到位后，I0.5闭合，挡板停止上升，M1停转，此时M2正转，驱动推动器向前运动，到达位置后，I0.4闭合，M2反转，回到初始位置，同时I0.3闭合，M1反转驱动挡板下降，下降到位置时，I0.6闭合，挡板回到初始位置。

4.4 PLC接线电路图

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总结

通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。 在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。

在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。

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参考文献

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【2】 廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2006

【3】 李道霖.电气控制与PLC原理及应用（西门子系列）[M].北

京：电子工业出版社

【4】 余雷声.电气控制与PLC应用.北京.机械工业出版社,1996

【5】 刘敏.可编程控制器.北京.机械工业出版社,2002

【6】 胡学林.可编程序控制器教程.北京.电子工业出版社,2003

【7】 钟肇心.可编程控制器入门教程（SIMATIC S7-200）.广州.华

南理工大学出版社,1998

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第二篇：课程设计说明书范文格式

华北理工大学轻工学院课程设计说明书

题目

2015  年  月   日

目     录

第1章 绪论... 1

1.1 在线考试的现状... 1

1.1.1 在线考试在国外的发展状况... 1

1.1.2 在线考试在国内的发展状况... 1

1.1.3 当前在线考试系统的特征... 1

1.2 组卷算法的现状... 2

1.3.本课题的来源... 2

1.4本文主要内容... 2

第2章 组卷算法与题库的研究... 3

2.1组卷算法理论... 3

2.1.1随机选取法和回溯试探法... 3

2.1.2 遗传算法... 3

2.2 在线考试系统的组卷算法... 3

2.2.1 组卷算法的确定... 3

2.2.2组卷参数定义... 4

2.2.3 基于遗传算法的组卷算法设计... 4

2.3 题库基础理论... 5

2.3.1 题库发展... 5

2.3.2 题库的概念... 5

2.3.3 题库的特征... 5

2.3.4 题库的建设理论... 5

2.3.5题库建设步骤... 5

2.4 在线考试系统的题库建设方案... 5

2.4.1 在线考试系统的题库建设步骤... 6

2.4.2 题库管理系统框架... 6

2.4.3 题库管理设计方案... 6

第3章 在线考试系统的需求分析和设计... 7

3.1 系统需求分析... 7

3.1.1 系统功能分析... 7

3.1.2系统的数据流图... 7

3.2 系统概要设计... 7

3.2.1 系统功能模块的划分... 7

3.2.2 在线考试系统的主流程图... 7

3.2.3数据库设计... 7

3.3系统详细设计... 8

结  论... 9

参考文献... 10

第1章 绪论

1.1 在线考试的现状

1.1.1 在线考试在国外的发展状况

大约 1997年初，国外开始出现支持网上教学的系统和平台，近年来层出不穷。国外大多数系统侧重于网上的课程开发、课程管理、学生历史记录等方面，对教学过程提供全面有效但是比较基础的支持，也有一些系统重视教学活动的设计，如提供对不同教学模式的教学实施方便性的支持。美国的NTU英国的pen College都是十分典型的网络教育示例。但是，一些范围内的考试采取的技术还是….

1.1.2 在线考试在国内的发展状况

国内网络教育和网络大学已经兴起，通过对国内网上学校了解发现，网上课程考试支撑系统明显不足。我国的网络学院的开办，作为网络课程重要组成部分的网络考试系统也有很多地方开发过，如北京师范大学的网络教学平台，其测试考核自动化，但是功能单一，只能适用于计算机应用操作考试，网络版扩展性能差，采用的是两层 C/S结构，只能在局域网内使用；上海交大也开发了一个网络考试平台，它的试题库做不得错，但是实时在线考试功能较差。不少高校及科….

1.1.3 当前在线考试系统的特征

综观现有的网络课程，多数还是处于资源建设阶段，配套成熟的网络考试系统不多。通过对一些远程教育学校、市场上的在线考试系统分析，其特点和存在的问题如下。

基于WEB的在线考试系统的特点：

1、实现考试的远程化。可以不受时间和空间限制的开展考试，不必将考生集中到一个具体的考场。

2、测试方式多样化。可以针对客观题，如选择题，也可以针对主观题，如填空题、简答题。

3、实现了考试和评的自动化。除了部分主观题，在线考试系统都可以在考试结束后自动地立即评阅考卷，从而快速得到考试结果，体现了考试的高效性与准确性。

4、充分发挥教师的主动性。教师(或管理员)可以较方便地对题库进行增添、删除、修改等维护工作。

5、可自动对学习者的考试结果进行记录和处理，为面向学习者的个别指导提供依据。

…..

1.2 组卷算法的现状

组卷系统是实现在线考试系统的一个重要的组成部分，自动组卷是考试系统自动化或半自动化操作的核心目标之一，它就是按照教师和教学要求，由计算机自动从试题库中选择试题，组合成一份符合要求的试卷，而如何保证生成的试卷

……

1.3.本课题的来源

我们学校以前所有课程的考试都是采用手工试卷考试形式，由任课教师根据教学重点自己设计或从其他资料上选些试题，组成试卷进行考试，考试后由任课教师手工判卷。这样的试卷考试存在许多弊端：

…..

1.4本文主要内容

本文主要设计并实现了一个在线考试系统，考试系统功能包括在线考试、试题管理和维护、智能组卷、阅卷评分、查看成绩和学生信息管理等功能。本文重点研究了题库建设理论和组卷算法，并详细描述了本考试系统的题库建设方案和基于遗传算法的组卷算法设计过程。本文将单设章节讨论题库建设方案和组卷算法。

……

第2章 组卷算法与题库的研究

2.1组卷算法理论

2.1.1随机选取法和回溯试探法

以往的具有自动组卷功能的考试系统大多采用随机选取法和回溯试探法。

1、随机选取法

随机选取法根据状态空间的控制指标，由计算机随机的抽取一道试题放入试题库，此过程不断重复，直到组卷完毕，或已无法从题库中抽取满足控制指标的试题为止。该方法结构简单，对于单道题的抽取运行速度较快，但是对于整个组卷过程来说组卷成功率低，即使组卷成功，花费时间也令人难以忍受。尤其是当题库中各状态类型平均出题量较低时，组卷往往以失败而告终。简而言之，组卷时显得较死板，无法满足题库多变要求，且不具有智能性^[1]。

…….

2.1.2 遗传算法

1、遗传算法概述

遗传算法是一种仿生优化算法。它的产生归功于美国Michigan大学的Holland在20世纪60年代末、70年代初的开创性工作，其本意是在人工适应系统中设计的一种基于自然演化原理搜索机制。大约在同一时间，Fogel和Rechenberg及Schwefel，引入了另两种基于自然演化原理的算法，演化程序（Emvolutionary Programming）和演化策略（Evolution Strategies）这三种算法构成了目前的演化计算领域的三大分支，它们从不同层次、不同角度模拟自然原理，以达到求解问题的目的[2]。

…….

2.2 在线考试系统的组卷算法

2.2.1 组卷算法的确定

在线考试系统将要实现多门课程的组卷和考试，而每一门课程中又包含多种题型，每种题型中的每个试题又属于不同的章节，具有不同的难度，因此考试系统是从不同科目、不同题型、不同难度、不同章节范围内的试题中选题组卷，组卷时对试题的要求很多，其复杂程度可想而知；最重要的是在线考试系统是基于…

2.2.2组卷参数定义

……

总体参数是指对试卷的整体属性的说明，具体有：试卷标题、考试时间、满分值、平均难度、平均区分度、考察的章节知识点。

表2-1 总体参数表

2、题型比例

题型比例指试卷的题型结构，也就是试卷中有那些大题型，某道大题型下有多少道小试题，这些试题在试卷中占多少分，某题型要考察那些知识点，题型比例参数可概括成为一个一维表，其中列为：题型，试题数，分数，题型考察的章节知识点。

表2-2 题型比例表

2.2.3 基于遗传算法的组卷算法设计

从上文可知，使用遗传算法组卷时要涉及到七大要素，并且上文已对这七大要素的设计思想进行了介绍。下面详细介绍一下在线考试系统在使用遗传算法进行组卷时所涉及的七大要素的设计方法。……

2.3 题库基础理论

2.3.1 题库发展

计算机应用的普及，为计算机管理试题库提供了可能，同时也促进了试题库理论和实践的发展。七十年代，试题库建设形成较完善的经典理论体系，即CTT。

…

2.3.2 题库的概念

题库是大量具有必要参数的题目的有机组合。题库中的题目都是按照测验目标精心筛选和校准的，每一题目除了试题本身的内容外，还要具有表征题目属性的编号、来源、知识点、答案、难度、区分度以及使用情况等多种指标，这些题目以一定的结构存放在题库中，使用者可以方便地根据题目属性指标提供的信息选择题目，编制所需要的试卷。

……

2.3.3 题库的特征

题库的特征主要有以下几点：

…..

2.3.4 题库的建设理论

题库建设理论是指整个题库工作的基本理论。题库建设理论的涵义是广泛….

2.3.5题库建设步骤

实际上题库建设是一项相当艰巨的系统工程。要建设一个题库，一般要包括以下几个步骤:

…..

2.4 在线考试系统的题库建设方案

根据我校对学生的培养目标和考核目的，在线考试系统题库建设依据经典测试理论进行…

2.4.1 在线考试系统的题库建设步骤

在线考试系统的题库建设包括以下几个步骤：

1、题库的结构设计

……

2.4.2 题库管理系统框架

题库建设和设计是实现在线考试的基础。为了加强对题库的管理，本在线考试系统设置只有系统管理员才有权限管理题库。因此要对题库进行管理，首先需要以系统管理员身份登录考试系统。在线考试系统中的题库管理部分包括科目管理和题库管理两个部分。具体题库管理系统框架如图2.1所示。

图2.1 题库管理系统框架图

2.4.3 题库管理设计方案

科目管理主要实现科目的添加、删除和修改功能，所涉及数据只有科目名称一个数据，操作比较容易，在此不再叙述。下面主要描述一下题库管理设计方案。

……

第3章 在线考试系统的需求分析和设计

3.1 系统需求分析

3.1.1 系统功能分析

在线考试系统是我校为了改变过去的试卷考试而开发的一个基于网络的考试系统。为了确定考试系统的功能，我们首先听取了学校领导的意见，进而又了解了现在学校考试的特点以及考试的全过程，并且多次组织各系教师开会，听取…

3.1.2系统的数据流图

根据在线考试系统的功能，对考试系统中的数据流进行分析，可以得到如下

3.2 系统概要设计

3.2.1 系统功能模块的划分

在线考试系统是一个基于网络同时可实现多门课考试的考试系统，结合我校的实际情况，该考试系统的主要功能模块可分为后台管理部分和在线考试部分，其中后台管理部分主要实现考试科目管理、题库管理、考生管理、成绩管理、发布公告和试卷生成等功能；在线考试部分主要实现网上查看考试公告、在线考试

和查询成绩的功能。在线考试系统功能模块图如下图3-3所示。…

3.2.2 在线考试系统的主流程图

在线考试进入之后首先必须登陆才可以使用考试系统的功能。登陆时要进行用户身份判断，有两种身份：一种是普通学生，另一种管理员，两种身份登陆后所看到考试系统界面不同。

3.2.3数据库设计

1、概念结构设计

概念模型是对信息世界建模，所以概念模型应该能够方便、准确地表示出上述信息世界中的常用概念。概念模型的表示方法很多，其中最为著名最为常用的…

3.3系统详细设计

详细设计阶段的主要任务是为各模块划分子模块,后台管理部分的各模块的子模块划分图如下所示。

…

…

结  论

考试在教育中起着举足轻重的作用，它为教育者提供了检测教育效果的手段，然而目前学校与社会上的各种考试大都采用传统的考试方式，即纸笔考试。在此方式下，组织一次考试通常要经过如下几个步骤：人工出卷、考生考试、人工阅卷、成绩评估和试卷分析。显然，随着考试类型的不断增加及考试要求的不断提高，教师的工作量将会越来越大，并且其工作将是一件十分烦琐和非常容易出错的事情，可以说传统的考试方式已经很难适应现代考试的需要。并且随着计算机应用的迅猛发展，网络应用不断扩大，这些应用正逐步深入到千家万户，深入学校的宿舍、教室等每一个角落，这时如果开发一个在线考试系统，既可减轻教师的工作负担及提高工作效率，与此同时也提高了考试的质量，从而使考试更趋于公证、客观，也可方便学生的考试。

……

  

参考文献

[1] 毛峡，丁应宽.图象的情感特征分析及其和谐感评价[J].电子学报，2001，29（12A）：1923-1927.

[2] 刘国钧，王连成.图书馆史研究[M].北京：高等教育出版社，1979：15-18，31.

[3] 毛峡.绘画的音乐表现[A].中国人工智能学会20##年全国学术年会论文集[C].北京：北京邮电大学出版社，2001：739-740.

[4] 张和生.地质力学系统理论[A].太原：太原理工大学，1998.

[5] 冯西桥.核反应堆压力容器的LBB分析[R].北京：清华大学核能技术设计研究院，1997.

[6]姜锡洲.一种温热外敷药制备方案[P].中国专利：881056078，1983-08-02.

[7]GB/T16159-1996，汉语拼音正词法基本规则[S].北京：中国标准出版社，1996.

[8]王名亮.中国学术期刊标准化数据库系统工程的[EB/OL]. Http//xxxxx.ndjkfmk.fbuiwa/nsbvhjiaf/ckjv/980810-2.jkncjsans,1998-08-06/1998-10-04.