【S服饰公司的自动化生产控制系统研究7000字（论文）】

PAGE35西北民族大学本科毕业设计PAGE34S服饰公司的自动化生产控制系统研究目录24510一、引言 18339二、服装自动化生产控制系统方案设计 216412.1设计要求 292412.2系统方案 2176332.3本章小结 332435三、系统的硬件设计与实现 481063.1电路设计 4104173.1.1主电路设计 410963.1.2PLCI/O点接线图 577253.1.3电机控制电路 5226393.2硬件选择 6102513.2.1PLC选型 6152373.2.2空气开关选型 7168603.2.3交流接触器选型 7218783.2.4热继电器选型 7112573.2.5按钮开关选型 894513.2.6电源指示灯选型 8295213.2.7熔断器 841883.2.8中间继电器选型 9175933.2.9电动机 9226813.3本章小结 1020423四、服装自动化生产控制系统程序设计与实现 11165744.1编程软件STEP7--Micro/WIN概述 11239374.1.1STEP7-Micro/WIN简单介绍 1178604.1.2梯形图主要特征 1185374.1.3通讯参数设置 11247354.2程序流程图 14162194.3程序说明 15140674.3.1初始化程序 1562594.3.2启动程序 15204894.3.3运输程序块 16138754.3.4裁剪工作程序块 16146894.3.5印绣花工作程序块 17147274.3.6缝制动作程序块 17235434.4程序仿真 1831184.4.1初始化程序 18297904.4.2启动程序 18212494.4.3运输程序块 19113794.4.4裁剪工作程序块 20202864.4.5印绣花工作程序块 20276234.4.6缝制动作程序块 2139644.5I/O符号表 22240604.6本章小结 225364五、总结与展望 23240885.1总结 23307745.2展望 2318986参考文献 2428911附录： 26PAGEPAGE35一、引言自动化技术已经在服装生产中发挥出亮眼的作用。与一些传统的工业制造相比，服装自动化生产技术是一个劳动密集型的加工业，但是生产的自动化更新速度相对较慢[5]。为了节约企业的劳动成本并且提高服装生产的准确性，更应该建立出科学的自动化生产控制系统，同时还能大大减少企业在生产中的成本，提高企业的硬实力。当然，在PLC技术的支持下，也能够使工厂的生产流水线在降低生产强度的同时提高效率，优化过程。随着PLC控制技术的慢慢发展，PLC得到了越来越广泛地应用，很多技术人员在设计系统时可以应用到该技术，例如更换接触器控件并选择PLC控件，从根本上改变了机器制造系统的手动操作状态[6]。PLC相关技术已经非常成熟，而且系列化的产品也为多样化的设计需求的满足提供了有效的支持，只需要根据设计要求，组装各种功能模块即可完成我们所需要的多功能控制系统[7]。这种方法符合传统的工程工作流程。该方法的阶段侧重于自动生成PLC程序基于重用和调整现有项目的类似模型以适应新的规范[8]。PLC控制系统对使自动化系统开发的重要支持之一，正式由于该技术生产方式也逐步实现规范化[9]。随着时代发展的进步，人们的环保意识逐渐增加，因此许多企业在发展的过程中越来越注重环保[10]，并且伴随着大数据时代，传统服装行业的生产模式发生了翻天覆地的变化，各种新型技术、新的理念、新的软件带来新的生产模式渗透到了服装行业的各个环节，这给服装行业的发展提供了健康的新助力[11]。PLC控制技术有着一些优点，可以对现在的企业朝向自动化发展做出积极的作用，在21世纪的发展下，正是因此，企业的竞争日益激烈。因此，研究S服饰公司的自动化生产控制系统就显得尤为重要。二、服装自动化生产控制系统方案设计2.1设计要求在本文的研究中，设计了一套基于PLC的智能化服装自动化生产控制系统。这套系统在实际的运行过程中，借助接近传感器提供的数据，由PLC根据预先录入的程序控制生产的各个环节。研究步骤：（1）对被控制对象加以针对性的分析，从而形成清晰的控制需求系统而全面的分析被控对象的实际需求，全面而深入地掌握实际控制需求，从而定制控制方案。（2）明确PLC的I/O以控制需求为基础，需要进一步确定输入、输出设备以及相应的传感器，才能够保证预期功能的顺利实现，而且需要和PLC相连接，以此为基础确定I/O点。（3）选择PLC型号需要结合上文中所开展的分析工作，选择合适的PLC型号，以匹配其他设计、电源等等。（4）I/O分配绘制I/O点的连接图或者连接表，著名硬件和引脚之间的关系。（5）硬件电路设计硬件电路也同样是PLC能够正常发挥出作用的关键所在，所以我们需要细致的绘制电路图，如控制电路、主电路等等，以保证PLC对其他硬件的有效控制。2.2系统方案首先，在典型的控制器因为PLC具有相对来说简单，并且采用系统图的的梯形图语音方便我们的学习和理解，因此选择了PLC控制系统。同时，在抗干扰、防潮防热等方面，PLC也同样有着非常出色的性能表现。具体来说，本文中所采用的PLC主要有如下几个方面的优势值得我们重点强调：（1）控制方式：能够通过对程序的修改，随时调整PLC的逻辑控制功能。（2）工作方式：采用串行操作模式，因此在工作方式上受到的限制非常少。（3）可靠性和可维护性：PLC便于现场调试和维护。本设计是利用PLC控制的自动控制系统，在控制核心方面采用了目前已经相对成熟的西门子200PLC芯片，配合电动机、传感器以及接近开关灯多种元器件，借助组态王监控系统的运行运行进行详细的监控，设计过程中还搭配了完整的报警功能、电路保护功能等，整体框架如图2-1所示。位置开关位置开关PLC控制单元启动停止信号信号状态指示灯电机图2-1系统框图2.3本章小结本章简单叙述了服装自动化生产控制系统基本设计方案，详细叙述了其的控制方式和工作方式，表明了服装控制系统是利用PLC控制并且以利用组太王软件对其进行监控来实现的。三、系统的硬件设计与实现3.1电路设计3.1.1主电路设计如图3-1所示，设备外部380V交流电源通过设备空气开关接入设备控制柜。PLC不能关闭。因此，设计为单独向PLC供电。如图Q3所示，从保险丝F2的开、关空气中取出一根火线和一个零值的380V交流电源。当PLC发生故障时，其空气开关和熔断器将熔断，装置将工作，这将保证PLC设备的好坏；在设计设备时，考虑到当前外围电源缺相的可能性，以及影响设备部件能否正常工作的因素，需要电流工作功率指示器来显示当前电源是否正常送至其设备。因此，设计了星型接线方式，电源指示灯能反映当前电源传输是否正常，能直观观察，便于人员在现场调试等后期对设备维护人员进行检查。图3-1主电路接线图3.1.2PLCI/O点接线图图3-2PLCI/O接线图设备设计时，考虑到当前设备PLC输入输出点的实际需要，应先设计当前PLC输入输出电路图，留有20%的余量，方便客户或厂家以后更改设备工艺要求中增加的点数；图3-2所示的i/0接线图是物理电气科学标准化的符号。描述每个组件组成的元件布局和周期之间的关系是人们用来解释研究和工程规划中设备的活动操作的原因，这也是各种电路元件之间相互作用的表现。分析和考虑了电路工作原理。根据系统的性能要求，PLCi/o接线原理图如图3-2所示。3.1.3电机控制电路如图3-3所示，在设计过程中，考虑到当前交流接触器线圈在工作时会出现问题，在电路进线处增加了2A保险丝，使交流接触器线圈出现问题时，不会因自身问题而影响其他设备的工作；如图所示，单相电源通过熔断器连接到电路上，再通过熔断器连接到电路上，形成一个完整的交流接触器线圈电路。最后，只要PLC的输出端控制中间继电器线圈的工作，就可以完成自动控制系统。图3-3电机控制电路图3.2硬件选择3.2.1PLC选型结合设计目的以及市面上能够买到的PLC类型，本系统最终选择了224xpcn这款PLC，共有14个输入/10个输入/输出点，24个数字i/o。226等机型在成本或成本效率上并不优于其他机型。根据第3.1节IO表，当前设备需要20路输入和9路输出，无模拟量输入和输出，则必须选择一个cpu224，增加一个16路输入16路输出的数字模块，以满足当前设计的要求，具有30%的边缘。图3-4PLC实物图3.2.2空气开关选型空气开关的固定载体允许几到几百安培的电流，例如10安培和600安培。但目前工厂使用的空气开关大多是市场上常见的空气开关系列，包括5、10、16（15）、20、25、32（30）、40、50、60、（63）等多种型号。它们通常是C型6000a，D系列4000A中最短断路电流的安全跳变。图3-5空开实物图3.2.3交流接触器选型（1）按照负载来确定接触器电压水平，这也是我们在选择交流接触器过程中所必须重点考虑的问题。（2）根据动作次数检查接触器动作频率。工频超过规定，额定电流应提高一定的倍数。图3-6交流接触器实物图3.2.4热继电器选型热继电器产品目录中的其他数据，在选型时应考虑与热继电器实际使用的一致性。除了一般的热继电器选型外，还有一些特殊的热继电器。如jr20-160及以上大容量电动机用带专用变压器的热继电器；重负荷起动电动机用3VA热继电器等，只需根据各自的应用选择即可。图3-7热继电器实物图3.2.5按钮开关选型按钮是一种控制装置，它利用人体的一部分来储存能量和复位。根据使用情况和具体用途，可选择操作面板上的按钮作为开启状态。在需要防止人员误操作的重要领域，宜采用关键操作方式。图3-8按钮开关实物图3.2.6电源指示灯选型颜色选择基于由操作（按下）电源指示灯导致的功能打开（打开）后反映的信息。指示灯的颜色含义为红、黄、绿、蓝。图3-9电源指示灯实物图3.2.7熔断器对于一些特定器件比如变压器中负载电流应该小于或等于额定电流。熔断器在电动机回路中可以起到短路保护的作用，并且在考虑电动机条件的情况下，并且还要根据起动的时间来选择熔断器的额定电流。图3-10熔断器实物图3.2.8中间继电器选型中间继电器通常在自动控制电路或者机电保护电路中的应用较为常见，能够有效提升触点数量。但是中间继电器的触点却只能通小电流。可以在控制电路里面使用。图3-11中间继电器实物图3.2.9电动机异步电动机的优点使它具有了广泛的应用比如结构较为简单、性能比较稳定、维护非常方便、价格相对低廉。而且制造过程也是最简单的。我听车间里的老技师说，组装一台直流电动机所用的工时可以完成两台同步电动机或四台功率几乎相同的异步电动机，这一点可以从中看出。因此，异步电动机在工业中得到了广泛的应用。我们最终选择了华新公司的拳头产品，c01-43b0型电机，实物图如图3-12所示。图3-12C01-43B0型电机3.3本章小结本章主要对服装自动化生产控制系统硬件系统进行设计，首先完成了本系统的硬件配置，然后根据控制需求，分别设计了气动控制部分和电气控制部分，并且结合实际需求分配了I/O，设计了具体的PLC控制线路，给出了具有较高可行性的启动控制回路图等，为后续研究工作的开展奠定了坚实的基础。四、服装自动化生产控制系统程序设计与实现4.1编程软件STEP7--Micro/WIN概述在本次的毕业设计我选择的编程软件是STEP7—Micro/win，这个软件有许多的优点，是我们不可缺少的使用工具，并且对我们来说也较为方便。人机交互页面如图4-1所示，可通过这一页面实现各类操作4.1.1STEP7-Micro/WIN简单介绍在很多工业设计领域，梯形图（LAD）编程都有着极其广泛的应用，下面对这款编程语言的特性加以详细介绍。图4-1STEP7--Micro/WIN主界面4.1.2梯形图主要特征实际上，在很多工业设计中，都会广泛的使用梯形图进行编程和开发，它与电气控制系统之中的电路图类似。并且有着自己的优点例如直观、易懂，容易被我们学习和掌握。在逻辑控制方面有着出色的性能表现。通过梯形图的方式描述我们所设计的程序，简单明了，因果关系非常清晰。4.1.3通讯参数设置正常安装之后，PLC和PC端通信完全正常。电脑上正常安装本软件之后，对硬件进行针对性的设置和调整，然后即可按照下述方式，对通信参数进行进一步的设置和调整。（1）运行后用鼠标点击通讯图表，即可跳出如下图所示的对话框。图4-2通信参数设置（2）双击电缆图标，跳转出如图4-3所示的对话框。图4-3PG/PC接口对话框（3）点击上图中的Properties选项后，会跳出如图4-4所示的窗口，按照顺序对相关参数属性进行针对性的检查，根据需求进行输入，参数设置完毕。图4-4通信参数设置4.2程序流程图开始开始运行模式启动按钮运输工作是否到裁剪位裁剪工作是否完成运输工作是否到绣花位根据输入操作绣花工作是否完成运输工作是否到缝制位缝制工作是否完成运输工作是否到整烫位整烫工作是否完成运输工作是否到检验位检验工作是否完成运输工作是否到包装位包装工作是否完成YYYYYYYYYYYYYNNNNNNNNNNN图4-5程序流程图如上图所示，根据工艺要求设计了当前设备的动作流程，以便在编程时可以根据当前工艺对当前程序进行编程，以便在后期调试设计时可以参考当前动作流程图，并确定当前设备的参数程序也可根据当前的流程图进行修改，可供参考，以节省后期现场设备的调试时间。4.3程序说明4.3.1初始化程序通电后，辅助继电器sm0.1将会按照之前设定的逻辑，发出上升沿信号（如下图所示）。在这一过程中，启动顺序控制器s0.0并且激活。完成上述操作之后，系统将会自动进入初始化阶段，不再继续执行断电之前的动作，以保证所有生产都是从头开始的。图4-6初始化程序块4.3.2启动程序手动按下急停按钮之后，系统会如图4-7所示，由PLC判断电流输入继电器启动按钮i0.2是否接通。如果连接，PLC将自动生成上升沿信号。然后自动接通顺序控制器so0.1，PLC根据自动设定的程序自动开始工作。图4-7启动程序4.3.3运输程序块网络6被执行的过程中，系统会出现如图4-8所示的逻辑结构，此时sm0.0自动打开，然后传输输出继电器q0.0打开，此时外围传送线自动驱动当前对象向前移动。当物体向前移动时，如果输入继电器切割位置的信号i0.4打开，则程序将自动跳到顺序控制器s0.2进行下一步操作。图4-8运输程序块4.3.4裁剪工作程序块系统运行网络10的过程中，将会形成如图4-9所示的逻辑，自动激活sm0.0这一继电器，外围输出继电器削波动作程序移动q0.1输出继电器削波动作块开始动作。图4-9裁剪程序块接通工作4.3.5印绣花工作程序块系统运行网络14的过程中，将会自动接通sm0.0辅助继电器，外围输出继电器削波动作程序移动q0.2输出继电器打印动作块，开始接通工作。图4-10裁剪程序块接通工作4.3.6缝制动作程序块当程序自动运行到网络18时，内部逻辑结构如图4-11所示，此时内部辅助继电器sm0.0自动接通，外围输出继电器削波动作程序移动q0.2输出继电器打印动作块，开始接通工作。图4-11裁剪程序块接通工作4.4程序仿真4.4.1初始化程序给PLC通电之后，将会形成如下图所示的逻辑结构，自动启动sm0.1并且将会自动按照此前设定的程序，对外发送上升沿信号。在这一过程中，s0.0将会被启动，系统进入初始化阶段。完成上述操作之后，系统将会自动进入初始化阶段，不再继续执行断电之前的动作，以保证所有生产都是从头开始的，因此我们需要在开展生产活动之前进行初始化操作。图4-12初始化程序块4.4.2启动程序如图4-13所示，当急停按钮接通时，PLC判断电流输入继电器启动按钮i0.2是否接通。如果连接，PLC将自动生成上升沿信号。然后自动接通顺序控制器so0.1，PLC根据自动设定的程序自动开始工作。图4-13启动程序4.4.3运输程序块如图4-14所示，当PLC自动运行到网络的6个地方时，sm0.0自动接通工作，输送输出继电器q0.0接通工作。然后外围输送线会自动驱动当前物体向前移动。当物体向前移动时，如果输入继电器切断信号i0.4输入继电器on，则会自动跳转到下一个s0.2并激活。图4-14运输程序块4.4.4裁剪工作程序块运行到网络10之后，系统的内部逻辑结构如下图所示，此时内部辅助继电器sm0.0自动接通，外围输出继电器削波动作程序移动q0.1输出继电器削波动作块开始动作。图4-15裁剪程序块接通工作4.4.5印绣花工作程序块当程序自动运行到网络14的过程中，其内部的逻辑结构如下图所示，这一过程中的sm0.0被自动连接后，外围输出继电器限幅动作程序移动q0.2输出继电器打印动作块开始连接。图4-16裁剪程序块接通工作4.4.6缝制动作程序块当程序自动运行到网络18之后，系统内部的逻辑结构如下图所示，这一过程中会自动接通并激活sm0.0，外围输出继电器削波动作程序移动q0.2输出继电器打印动作块，开始接通工作。图4-17裁剪程序块接通工作4.5I/O符号表表4.5I/O符号表！！说明地址说明地址！！！！急停I0.0！！运输！！Q0.0！！！！故障复位I0.1！！裁剪动作！！Q0.1！！！！启动I0.2！！印绣花动作！！Q0.2！！！！停止I0.3！！缝制动作！！Q0.3！！！！裁剪工位I0.4整烫动作！！Q0.4！！！！印绣花工位I0.5！！检验动作！！Q0.5！！！！缝制动作工位I0.6包装动作！！Q0.6！！！！整烫工位I0.7工作指示灯！！Q0.7！！！！检验工位I1.0报警指示灯！！Q1.0！！包装工位！！I1.1！！裁剪工作完成信号！！I1.2！！印绣花工位完成信号！！I1.3！！缝制完成信号！！I1.4！！整烫完成信号！！I1.5！！检测工作完毕信号！！I1.6！！包装工作完毕信号！！I1.7裁剪选择！！I2.0！！印绣花选择！！I2.1！！缝制选择！！I2.2！！整烫选择I2.3！！检测选择！！I2.4！！包装选择！！I2.5！！电机故障！！I2.6！！4.6本章小结在本章节的研究中，主要从软件方面对这套自动控制系统进行了针对性的设计，并且给出了总体的软件设计方案和初始化设计方案，同时对照上一章节的硬件设计结果，完成了具体的单元程序设计工作，并借助梯形图将程序展现出来。PAGEPAGE37西北民族大学本科毕业设计PAGE36五、总结与展望5.1总结本文中，介绍了这套自动控制系统的软件和硬件设计个给弄做。通过调试和实验，对系统的可操作性、稳定性进行了验证，基本符合要求。（1）首先在论文的前期学习过程中，在查阅资料的过程中，对国内外的服装自动化生产有了更加深入的了解以及认识。（2）在本课题的设计过程中，利用PLC完成了运输程序块、裁剪工作程序块、印绣花工作程序块、缝制动作程序块等内容的设计，在设计的过程中，加强了自己对PLC技术的使用能力。（3）在本课题的设计过程中，学习了组态王软件的使用，使我能从上位机组态中及时了解各项设备的实际运行情况，远程控制、调节相关设备的运行状态。5.2展望在完