基于s7-200plc的邮件分拣监控毕业设计论文(编辑修改稿)

基于s7-200plc的邮件分拣监控毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

常熟理工学院毕业设计（论文） 9 2 PLC 控制系统设计 邮件分拣系统 PLC 控制硬件部分 PLC 控制范围及要求： (1)自动准确识别邮政编码。 对邮政编码不符合规格的邮件进行处理 (剔除 )，并根据邮政编码的不同加以分类，实现邮件的准确自动分拣； (2)自动分拣。 硬件部分的分拣机是将软件识别出的邮政编码的编码信息随传送带分拣入各个代表唯一地址的邮箱中，如编码信息代表一号邮件的就拣入第一组的邮箱。 分拣机的动作过程 STL1进邮件L1邮码电机M5DOSTSPDI邮件检测L2邮箱3邮箱1M1L2 M2邮箱2M3 M4 M5邮箱4邮箱COM1B5B1邮件B1 B2SPB4M1B3M2B2 B3邮件分拣系统M4M3B4 B5 COM 图 21邮件分拣结构图 分拣机工作过程如下：本系统分 4 种邮件的模拟分拣系统，按下启动按钮ST， 2 秒后 L1 亮表示可以进邮件。 然后按下邮码 B1，邮件检测灯 L2 亮，主常熟理工学院毕业设计（论文） 10 电机 M5 运行。 2 秒后光电开关 M1 亮， 则将邮件送入邮箱 1 内。 之后 L2 灯灭，L1 灯亮，表示可以继续进邮件。 同样按下邮码 B2，邮件检测灯 L2 亮，主电机M5 运行。 3 秒后光电开关 M2 亮，则将邮件送入邮箱 2 内。 之后 L2 灯灭， L1灯亮。 表示可以继续进邮件。 同样按下邮码 B3，邮件检测灯 L2 亮，主电机M5 运行。 4 秒后光电开关 M3 亮，则将邮件送入邮箱 3 内。 之后 L2 灯灭， L1灯亮。 表示可以继续进邮件。 同样按下邮码 B4，邮件检测灯 L2 亮，主电机M5 运行。 5 秒后光电开关 M4 亮，则将邮件送入邮箱 4 内。 之后 L2 灯灭， L1灯亮。 若按下邮码 B5，则说明被检邮件不是上述要求的 4 种邮件，则红灯 L2闪烁，表示出错，主电机 M5 停止。 重新启动后，才能正常运行。 按下停止按钮 SP，系统停止运行。 具体结构如上图 21。 机型的选择及输入输出的确定 内存估计 用户程序所需的内存容量受以下几个因素的影响：开关量输入，输出点数；用户的程序水平。 所需内存字数 =开关量 (输入 +输出 )总点数 10； 所需内存字数 =模拟量点数 100(只有模拟量输入 )； 所需内存字数 =模拟量点数 200(模拟量输入／输出同时存 )。 该系统控制程序比较小，而且输入输出点较少，因此内存容量要求比较低。 一般的 PLC 都能满足其要求。 响应时间 可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠地接受持续时间小于扫描周期的输入信号；但是在本系统中，邮件的输入速度是相对比较慢的，不可能比扫描周期短，所以，系统响应时间没特殊要求，不需要考虑这方面的问题。 邮件分拣是一个比较固定的、环境条件较好的工艺过程，要实现的功能也相对简单，无 A/D 和 D／ A 转换、加减运算。 另外，控制程序也比较固定，不需要在线编程，选用整体式 PLC 就可以满足工艺的要求了。 综合前面的工艺要求与 I/0 点数可知，在机型上可选用西门子公司生产的 CPU 型号 为 224 型的微型可编程控制器。 常熟理工学院毕业设计（论文） 11 输入输出的确定 可编程控制器系统 I/O 点数估算。 系统 I/O 分配见下表 21： 表 21系统 I/O分配表 输入 输出 端子 功能 端子 功能 启动 指示进邮件 L1 停止 邮件检测灯 L2 读码器输出的邮码 1 光电开关 M1 读码器输出的邮码 2 光电开关 M2 读码器输出的邮码 3 光电开关 M3 读码器输出的邮码 4 光电开关 M4 读码器输出的邮码 5 光电开关 M5 启动 (WinCC) 停止 (WinCC) 读码器输出的邮码 1(WinCC) 读码器输出的邮码 2(WinCC) 读码器输出的邮码 3(WinCC) 读码器输出的邮码 4(WinCC) 读码器输出的邮码 5(WinCC) 通过上面的 I/O点的分析，需要 7个输入点和 7个输出点。 西门子的 S7200就已经符合邮件分拣控制要求。 S7200 PLC 属于小型整体式的 PLC, 本机自带常熟理工学院毕业设计（论文） 12 RS485 通信接口、内置电源和 I/O 接口。 它的硬件配置灵活，既可用一个单独的 S7200 CPU 构成一个简单的数字量控制系统，也可通过扩展电缆进行数字量I/O 模块、模拟量模块或智能接口模块的扩展，构成较复杂的中等规模控制系统。 完整的 S7200 系列 PLC 实物如图 22 所示。 图 22 S7200系列 PLC实物图 S7200 系列的 PLC 有 CPU22 CPU22 CPU22 CPU224XP、 CPU226 等类型。 此系统 选用 S7200 CPU224，通入 220V 交流电。 CPU224 有 14 个输入、 10个输出，具有 PPI， MPI 和自由方式通讯能力，符合控制系统设计要求。 定时器的 确定 本课题用定时器来规定邮件分拣各个环节运行的时间。 课题中用了 6 个定时器，它们各自的功能如表 23 所示。 表 22 定时器的作用 定时器 功能 T37 根据邮码启动定时， 2 秒后了 L1 亮 T38 根据邮码启动定时， 2 秒后邮件送入油箱 T39 根据邮码启动定时， 3 秒后邮件送入油箱 T40 根据邮码启动定时， 4 秒后邮件送入油箱 T41 根据邮码启动定时， 5 秒 后邮件送入油箱 T42 设定分拣时长， 2 秒后提示下一邮件进入 EM231 模拟量输入模块 邮件分拣控制系统中，分拣机检测邮件编码信号，把检测的信号由数字量转化为模拟量输入到分拣电机中 ,驱动电机的运行。 在这里，本课题选用了西门子 EM233 模拟量输出模块。 EM235 模块提供 4 个输入点， 1 个输出点。 输出量通过变频器转化为 0～ 20mV 的电流信号。 EM235 实物图见图 23。 常熟理工学院毕业设计（论文） 13 图 23 EM235 实物图 EM235 具体技术指标见表 23: 表 23 EM235技术指标 模拟量输入特性 模拟量输入点数 4 输入范围 电压（单极性） 0～ 10V 0～ 5V 0～ 1V 0～ 500mV 0～ 100mV 0～ 50mV 电压（双极性）177。 10V 177。 5V 177。 177。 1V 177。 500mV 177。 250mV 177。 100mV 177。 50mV 177。 25mV 电流 0～ 20mA 数据字格式 双极性 全量程范围 32020～ +32020 单极性 全量程范围 0～ 32020 分辨率 12 位 A/D 转换器 模拟量输出特性 模拟量输出点数 1 信号范围 电压输出 177。 10V 电流输出 0～ 20mA 数据字格式 电压 32020～ +32020 电流 0～ 32020 分辨率电流 电压 12 位 电流 11 位 常熟理工学院毕业设计（论文） 14 变频器的选择 变频器对电动机进行控制是根据电动机的特性参数及电动机运转要求，对电动机提供电压、电流、频率进行控制达到负载的要求，因此，变频器的主电路一样，逆变器件也相同，只是控制方式不一样，其控制效果是不一样的，所以，控制方式是很重要的，它代表变频器的水平。 目前变频器对电动机的控制方式大体可分为 V/F 恒定控制，转差频率控制，矢量控制，直接转矩控制。 西门子公司 M440 是 一种集多种功能于一体的变频器。 其控制电路由 CPU、模拟输入 /输出、操作面板等部分组成。 该变频器共有 20 多个控制端子，分为四类：输入信号端子、频率模拟设定输入端子、监视信号输出端子和通信端子。 DIN1～ DIN6 为数字输入端子，一般用于变频器外部控制，其具体功能由相应设置决定。 例如出厂时设置 DIN1 为正向运行、 DIN2 为反向运行等，根据需要通 图 24 变频器 MM440与 PLC控制系统接线原理图 过修改参数可改变其相应的功能。 使用输入信号端子可完成对电动机的正反转控制、复位、多级速度设定、自由停车。 点动等控 制操作。 AIN1～ AIN2 为模拟信号输入端子分别作为频率给定信号和闭环时反馈信号输入。 变频器提供了 3种频率设定方式：外界电位器设定 0～ 10V 电压设定和 4～ 20mA 电流设定。 当用电压或电流设定时，最大的电压或电流对于变频器输出频率的最大值。 变频器常熟理工学院毕业设计（论文） 15 有两路频率设定通道，开环控制或电流对应的变频器输出设定的最大值。 变频器有两路频率设定通道，开环控制时只用 AIN1 通道，闭环控制时使用 AIN2 通道作为反馈输入。 接线原理图如图 24: CPU224 硬件连接图 CPU224 硬件连接图如图 25: 图 25分拣机与 PLC的硬件连接图 编程软件 STEP7Micro/WIN 简介 STEP7Micro/WIN 是西门子公司 S7200 系列 PLC 的编程软件，它的功能常熟理工学院毕业设计（论文） 16 强大，主要用于开发 S7200 系列 PLC 的用户程序，以及监控系统的状态、检查排除系统故障，管理用户程序文档等。 以下对如何使用编程软件进行简单介绍。 操作主界面如图 41 所示。 STEP7Micro/WIN 简单介绍 图 26 编程软件 STEP7Micro/WIN 主界面 以 STEP7Micro/WIN创建程序， 为接通 STEP 7Micro/WIN，可双击 STEP 7Micro/WIN图标，或选择 开始（ Start） SIMATIC STEP 7 Micro/WIN 菜单命令。 如图 26所示， STEP 7Micro/WIN项目窗口将提供用于创建控制程序的便利工作空间。 工具栏将提供快捷键按钮，用于经常使用的菜单命令，可显示或隐藏工具栏的任何按钮。 浏览条给出了多组图标，用于访问 STEP 7Micro/WIN的不同编程特性。 指令树将显示用于创建控制程序的所有项目对象和指令。 可将单个的指令从指令树拖放到程序中， 或双击某个指令，以便将其插入到程序编辑器中光标的当前位置。 程序编辑器包括程序逻辑和局部变量表，可在其中分配临时局部变量的符号名。 子程序和中断程序在程序编辑器窗口的底部均按标签显示。 单击标签可在子程序、中断程序和主程序之间来回变换。 STEP 7Micro/WIN提供了用于创建程序的三个编辑器：梯形图（ LAD）、语句表（ STL）和功能块图（ FBD）。 尽管有某些限制，在这些程序编辑器的任何一个中编写的程序均可用其它程序编辑器进行浏览和编辑。 用的比较多的是梯形图（ LAD）编程语言。 下面详细介绍梯形图的特点。 梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称为 PLC 的第一编程语言。 梯形常熟理工学院毕业设计（论文） 17 图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。 梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。 梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。 采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。 这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。 每个梯级是一个因果关系。 在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。 梯形 图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。 它来源于继电器逻辑控制系统的描述。 在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。 梯形图程序设计语言的特点是： （ 1）与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性； （ 2）与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于撑握和学习； （ 3）与原有的继电器逻辑控制技术的不同在于梯形图的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，所以应用时，需于原有的继电器逻辑控 制技术的有关概念相区别。 （ 4）与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系。 STEP7Micro/WIN 参数设置（通讯设置） 本项目中 PLC 要与电脑正确通信，安装完 STEP7Micro/WIN 编程软件且设置好硬件后，可以按下列步骤进行通讯设置。 （ 1）在 STEP7Micro/WIN 运行时单击通讯图标，或从“视图”菜单中选择选项“通信”，则会出现一个通信对话框（如图 27 所示）。 常熟理工学院毕业设计（论文） 18 图 27 通信参数设置 （ 2）在对话框中双击 PC/PPI 电缆的图标，将出现 PG/PC。