plc的鞋底模压机控制系统设计
【摘要】本论文主要是关于鞋底模压机控制系统的设计，它的核心控制为西门子PLC，由PLC完成设备的控制操作。本论文介绍的设备主要运用于机械生产，为繁琐的工业化流程供便利，加快了生产效率。设计的主要功能是将鞋底模压成型，运用自动化控制，代替手工作业，解决劳动力问题，用到的西门子PLC也为生产提供了较为环保的方式，减少了对环境的污染问题。相对于原本的，鞋底模压机控制系统人工劳动具有操作方便，效率高，环保绿色的优势。本论文介绍了鞋底模压机控制系统发展概况和模拟的模压过程，软、硬件设计等，用自动化的生产技术来模压鞋底模型，减少人工劳动。为此选取了西门子PLC作为控制的主体，通过光电传感器，控制气缸和喷嘴等设备进行工作，将工件进行模压、运动和冷却，可以实现设备在模拟过程中自动化的停止、开始和循环。
目录
引言 1
一、控制系统的概述 2
（一）控制系统的构成 2
（二）设计的主要内容 2
二、系统硬件的选型 2
（一）PLC的选型 2
（二）传感器的选型 3
（三）推进器的选型 4
（四）喷嘴的选型 4
三、系统硬件的设计 5
（一）硬件的结构 5
（二）鞋底模压机的控制面板 8
四、软件的设计 9
（一）程序设计方法的选择 9
（二）程序梯形图 9
（三）制定控制方案 9
五、鞋底模压控制系统的控制与调试 11
（一）鞋底模压机控制过程 11
（二）程序的调试 12
结论 14
致谢 15
参考文献 16
附录（程序梯形图） 17
引言
本次设计是利用PLC的鞋底模压机控制，基于PLC的五大优点。（1）配置方便，在确定类型之后，可直接于商场购买；（2）安装较为方便，外部自带接线器，组装方式简便；（3）编程简单，可以使用类似梯形图，逻辑图或语句表编程语言编程；（4）基本上不会出现故障，而且在使用周期内不需要过多的维护。维护的难易程度较低，设备有所保障（5）改用方便，PLC 用于鞋底模压机控制后，如果这个设备不需要使用了，只
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
要改编一下程序，PLC也可用于其他设备继续使用。所以使用可靠、操作简单、适用范围广、维护修理方便是本设计的主要设计方向。
对于一个工业大国而言，机械自动化生产远比纯手工节约成本，节省人力，并且拥有更高的效率。然而，机械式的流水线劳动带给工人们繁重的压力，使人们工作心情变得沉重，工作效率大打折扣，所以工业自动化生产成为解决问题的重要办法，而模压成型应用范围极广，靠单一人力无法达到。在模压机的生产上，中国无疑走在了世界前端。而且世界上最大模压机现在是中国生产的800MN。
目前，对于模压机的应用有很多，如民用制造业、化工业、国家重工业，甚至可以用于航空航天、动力发电、海洋工程、西气东输、深部开采等高精尖产业。
一、控制系统的概述
（一）控制系统的构成
本论文是对生活中较为运用广泛的鞋底模压机进行设计，对鞋底的花纹进行模压。选取+24V直流电作为工作电压，PLC的四个输出部分为四个电磁阀，用PLC来控制推进气缸和喷嘴对工件进行模压，推进，弹出，运动。用行程开关和传感器对工件模压过程中的停止启动，进行控制。如图11所示。
图11 控制系统的构成
（二）主要的设计内容
本论文运用可编程控制器来完成模压机系统的自动化生产，来完成是对鞋底模压机的自动化设计。以下为简单介绍的论文设计主要内容：
1、硬件设计
（1）可编程控制器的选型，从SIMATIC S7200的可编程控制器的所有中央处理器的中选出最符合实际的中央处理器CPU 226。根据所需输入输出点数，扩展模块的数量，能否满足最后程序的调试。
（2）输入/输出的分配，绘制输入输出的分配表，写出各个元件。
（3）控制面板，按照所绘制的输入和输出的分配表，画出可编程控制器的接线图。
2、软件设计
从主要的程序设计里，依据软件设计的主要方法中，选取顺序控制设计法，进行绘制流程图、顺序功能图，编写梯形图的绘制。
3、程序调试
利用自控成型机模块，模拟其运行方式。
二、系统硬件的选型
（一）PLC的选型
可编程控制器既可以完成鞋底模压机系统自动化操作，还有维护性好、安装方便、编程简单、配置方便、出故障的可能性低、改用方便、消耗功率低、传输速度快、体积较小等优点。因此，结合所学知识，选择西门子S7—200 (SIMATIC S7200)型PLC进行软件与硬件的程序的编写，且对其进行调试与模拟，运行所得出要和实际生产的结果相同。
德国西门子S7—200型(SIMATIC S7200)PLC具有较为强大的性能，它结构简单，所以即使空间不大，也可处理很多应用。它还有一定容量的程序和数据存储器，并可以快速并精确地完成所需操作和控制，也能通过时间中断来控制流程。 结合所学知识，故选用高性价比的德国西门子S7—200系列的可编程控制器。如图21所示。
图21 SIMATIC S7200
鞋底模压机所需要的可编程控制器的输入点14个，输出点为4个电磁阀，其中还包括停止/启动按钮，以及光电传感器，行程开关等。
德国SIMATIC S7200的可编程控制器的中央处理器的型号较多，有CPU221、CPU222、CPU224XP等。然而符合本次鞋底模压机设计要求的有CPU 224和CPU 226。
1、CPU 224：
CPU224可以基本满足本次设计的要求，拥有10个输出点和14个输入点，共24个数字量I/O点。可以加7个扩展模块。程序和数据的存储空间13K。可以和其他设备进行数据交换。
2、CPU 226 ：
是本次设计所选择的CPU，满足设计的所有要求。有16个输出点，24个输入点，共40数字量I/O点。可以连接7个扩展模块，程序和数据的存储空间和CPU 224相似，为13K。也可以同其他设备进行数据交换。在I/O端，端子排可以轻松拆卸，较为方便。同时也具有更强大的内部集成等特殊功能，可以用在一些中小型的简单控制系统当中。
由于鞋底模压机的PLC所需要的输入和输出点数，虽然CPU224也能满足这次设计的要求，但是为了更加稳妥，但是我觉得应该选择了性能更加优越的CPU226，能使本次设计更加灵活方便快捷。因为想到日后还有可能进行修改，所以在输入和输出点数方面要留20%—30%的空余方便对以后的修改和调整留出空间，所以这次设计所采用的中央处理器型号应为CPU226。
目录
引言 1
一、控制系统的概述 2
（一）控制系统的构成 2
（二）设计的主要内容 2
二、系统硬件的选型 2
（一）PLC的选型 2
（二）传感器的选型 3
（三）推进器的选型 4
（四）喷嘴的选型 4
三、系统硬件的设计 5
（一）硬件的结构 5
（二）鞋底模压机的控制面板 8
四、软件的设计 9
（一）程序设计方法的选择 9
（二）程序梯形图 9
（三）制定控制方案 9
五、鞋底模压控制系统的控制与调试 11
（一）鞋底模压机控制过程 11
（二）程序的调试 12
结论 14
致谢 15
参考文献 16
附录（程序梯形图） 17
引言
本次设计是利用PLC的鞋底模压机控制，基于PLC的五大优点。（1）配置方便，在确定类型之后，可直接于商场购买；（2）安装较为方便，外部自带接线器，组装方式简便；（3）编程简单，可以使用类似梯形图，逻辑图或语句表编程语言编程；（4）基本上不会出现故障，而且在使用周期内不需要过多的维护。维护的难易程度较低，设备有所保障（5）改用方便，PLC 用于鞋底模压机控制后，如果这个设备不需要使用了，只
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
要改编一下程序，PLC也可用于其他设备继续使用。所以使用可靠、操作简单、适用范围广、维护修理方便是本设计的主要设计方向。
对于一个工业大国而言，机械自动化生产远比纯手工节约成本，节省人力，并且拥有更高的效率。然而，机械式的流水线劳动带给工人们繁重的压力，使人们工作心情变得沉重，工作效率大打折扣，所以工业自动化生产成为解决问题的重要办法，而模压成型应用范围极广，靠单一人力无法达到。在模压机的生产上，中国无疑走在了世界前端。而且世界上最大模压机现在是中国生产的800MN。
目前，对于模压机的应用有很多，如民用制造业、化工业、国家重工业，甚至可以用于航空航天、动力发电、海洋工程、西气东输、深部开采等高精尖产业。
一、控制系统的概述
（一）控制系统的构成
本论文是对生活中较为运用广泛的鞋底模压机进行设计，对鞋底的花纹进行模压。选取+24V直流电作为工作电压，PLC的四个输出部分为四个电磁阀，用PLC来控制推进气缸和喷嘴对工件进行模压，推进，弹出，运动。用行程开关和传感器对工件模压过程中的停止启动，进行控制。如图11所示。
图11 控制系统的构成
（二）主要的设计内容
本论文运用可编程控制器来完成模压机系统的自动化生产，来完成是对鞋底模压机的自动化设计。以下为简单介绍的论文设计主要内容：
1、硬件设计
（1）可编程控制器的选型，从SIMATIC S7200的可编程控制器的所有中央处理器的中选出最符合实际的中央处理器CPU 226。根据所需输入输出点数，扩展模块的数量，能否满足最后程序的调试。
（2）输入/输出的分配，绘制输入输出的分配表，写出各个元件。
（3）控制面板，按照所绘制的输入和输出的分配表，画出可编程控制器的接线图。
2、软件设计
从主要的程序设计里，依据软件设计的主要方法中，选取顺序控制设计法，进行绘制流程图、顺序功能图，编写梯形图的绘制。
3、程序调试
利用自控成型机模块，模拟其运行方式。
二、系统硬件的选型
（一）PLC的选型
可编程控制器既可以完成鞋底模压机系统自动化操作，还有维护性好、安装方便、编程简单、配置方便、出故障的可能性低、改用方便、消耗功率低、传输速度快、体积较小等优点。因此，结合所学知识，选择西门子S7—200 (SIMATIC S7200)型PLC进行软件与硬件的程序的编写，且对其进行调试与模拟，运行所得出要和实际生产的结果相同。
德国西门子S7—200型(SIMATIC S7200)PLC具有较为强大的性能，它结构简单，所以即使空间不大，也可处理很多应用。它还有一定容量的程序和数据存储器，并可以快速并精确地完成所需操作和控制，也能通过时间中断来控制流程。 结合所学知识，故选用高性价比的德国西门子S7—200系列的可编程控制器。如图21所示。
图21 SIMATIC S7200
鞋底模压机所需要的可编程控制器的输入点14个，输出点为4个电磁阀，其中还包括停止/启动按钮，以及光电传感器，行程开关等。
德国SIMATIC S7200的可编程控制器的中央处理器的型号较多，有CPU221、CPU222、CPU224XP等。然而符合本次鞋底模压机设计要求的有CPU 224和CPU 226。
1、CPU 224：
CPU224可以基本满足本次设计的要求，拥有10个输出点和14个输入点，共24个数字量I/O点。可以加7个扩展模块。程序和数据的存储空间13K。可以和其他设备进行数据交换。
2、CPU 226 ：
是本次设计所选择的CPU，满足设计的所有要求。有16个输出点，24个输入点，共40数字量I/O点。可以连接7个扩展模块，程序和数据的存储空间和CPU 224相似，为13K。也可以同其他设备进行数据交换。在I/O端，端子排可以轻松拆卸，较为方便。同时也具有更强大的内部集成等特殊功能，可以用在一些中小型的简单控制系统当中。
由于鞋底模压机的PLC所需要的输入和输出点数，虽然CPU224也能满足这次设计的要求，但是为了更加稳妥，但是我觉得应该选择了性能更加优越的CPU226，能使本次设计更加灵活方便快捷。因为想到日后还有可能进行修改，所以在输入和输出点数方面要留20%—30%的空余方便对以后的修改和调整留出空间，所以这次设计所采用的中央处理器型号应为CPU226。
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