机电一体化毕业论文47508

安徽机电职业技术学院1302143135刘本山指导教师2016～2017学年第一学期姓名课题PLC自动生产线控制系统指导教师评语（55550分)年月日评阅教师评分（3.550分年月日答5辩评分0..分）:年月日年月日PLC自动生产线控制系统学生姓名李佳铖学号1303143135指导教师刘本山系部电气系班级机电3143顺序号第1次指导老师布置了我们写所学有关课程方面的论文要求和毕业论文的还是写一些和我们专业有相关性的内容，决定写了关于PLC自动生产线控制系统的设计方面的内容。要写好该论文,就要深入了解PLC学生完成的相关知识，所以我就查找资料，为写论文打下坚实的基础。毕业论文时间：2016年12月25日1.确定论文题目和研究方向.2.制定部分参考资料和参考书。时间：年月日)指导过程记录表PLC自动生产线控制系统学生姓名李佳铖学号1303143135指导教师刘本山系部电气系班级机电3143顺序号第2次虽然题目决定了，但还是不知道如何开始，不过在网上看到了一些关于plc师开始就发给我们写论文的一些要求，但还是不知道做，不过多看学生完成多学也就好些，经过好几天的努力把论文大体的方面写好了。时间：2016年12月2日3.对论文的写作格式和要求进行指导。教师指导时间：年月日)指导过程记录表PLC自动生产线控制系统学生姓名李佳铖学号1302143135指导教师刘本山系部电气系班级机电3143顺序号第3次按老师给的论文要求改了好多，也花费了好多时间，我把写好时间：2016年12月9日3.对论文的写作格式和要求进行指导。教师指导时间：年月日PLC自动生产线控制系统学生姓名李佳铖学号1302143135指导教师刘本山系部电气系班级机电3143顺序号第4次们论文哪方面有错误，我的论文字体和间距，还有文档操作的错误时间：2016年12月16日时间:年月日)指导过程记录表PLC自动生产线控制系统回到学校把改正的论文交给指导老师看。经过刘老师当面的一些讲解后，我又把论文按照老师说的不对的地方一一改正，真是好事多磨呀,不过还是老师当面教的效果好.时间：2016年12月23日1.指导学生对论文进行整理、编辑、排版、打印。教师签名：时间：年月日PLC自动生产线控制系统以打印和答辩。到此我的论文终于圆满完成了，在这里我衷心的感谢指导老师在我写论文过程中给予的帮助时间:2016年12月30日1，总结论文选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节.教师签名：时间:年月日摘要战。这种挑战不仅对中小企业形成了威胁，而且也困扰着国有大中型企业。小批量生产，设备的专用性低，在加工形式相似的情况下，频繁的调整工夹具,工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响。为了同时提高制造工业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期，降低产品成本,最终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系统便应运而生。PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置;充分利用计算机技术对生产过程进自动生产线通信系统实现以下各站功能。然后利用Profibus总线进行八站通信连接使之成为一条自动生产线控制模拟系统。关键字：、自动生产线、Profibus通信目录第一章绪论...........................................................11。1自动化生产线的介绍及发展.......................................11.2工业自动化生产线体系结构........................................3第二章可编程控制器..................................................42。1可编程控制器的定义.............................................42。2可编程控制器的发展概况.........................................52。3可编程控制器的基本组成及特点...................................5第三章自动生产线实训系统设计与实现..................................63.1工业自动生产线系统结构..........................................63。2工业自动生产线单站功能及系统程序设计...........................93.3工业自动生产线通信系统设计.....................................20第四章论文总结.....................................................22参考文献.............................................................23致谢.................................................................24第一章绪论1。1自动化生产线的介绍及发展1、自动化生产线介绍自动化生产线是指劳动对象按照一定的工艺路线，顺序的通过各个工作地,并按照统一的生产速度（节拍）完成工艺作业的连续的重复的生产过程。产品生产过程所经过的路线，即从原料进入生产现场开始，经过加工、运送、装配、检验等一系列生产活动所构成的路线。自动化生产线是按对象原则组织起来的，完成产品工艺过程的一种生产组织形式，即按产品专业化原则，配备生产某种产品部制造工作，对相同的劳动对象进行不同工艺的加工。随着科学技术的发展,人类社会对产品的功能与质量的要求越来越高，产品更新批量生产方式中，柔性和生产率是相互矛盾的。众所周知，只有品种单一、批量大、质量的前提下，缩短产品生产周期，降低产品成本,最终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系统便应运而生.2、自动化生产线的基本构成（1）自动加工系统术为基础，把外形尺寸(形状不必完全一致)、重量大自动加工系统,指以成组技加工的系统。（2)物流系统物流系统，指由多种运输装置构成，如传送带、轨道、转盘以及机械手等，完成工件、刀具等的供给与传送的系统，它是柔性生产线的主要组成部分。（3)信息系统信息系统，指对加工和运输过程中所需各种信息收集、处理、反馈,并通过电子（4）软件系统软件系统,指保证柔性生产线用电子计算机进行有效管理的必不可少的组成部1000～-1-100，000件之间的中小批量生产。.4、自动化生产线发展趋势性能发展方向:(1)高速高精高效化，速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统,同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高.面大，可裁剪性强,便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依群控系统的效能。（3）工艺复合性和多轴化，以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施,完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境,其作用是如何调度由此产生了实时智能控制这一新的领域.在数控技术领域,实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统,在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能,在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。功能发展方向中最困难的部分之一。当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术现。-2-于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。(3）插补和补偿方式多样化，多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间插补(非均匀有理B样条插补)、样条插补(A、B、C间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。（4)内装高性能PLC，数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能.编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。(5)多媒体技术应用，多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化,在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。1。2工业自动化生产线体系结构1、集成化采用高度集成化芯片和大规模可编程集成电路以及专用集成电路ASIC芯片,可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度.应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有含量高、重量轻、体积小、功耗低、CRT21世纪显示技术的主流.应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格,改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。2、模块化块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系3、无人化-3-它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。4、通用型开放式闭环控制模式和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系,从而实现集成化、智能化、网络化。-4-第二章可编程控制器2.1可编程控制器的定义PLC即可编程控制器（ProgrammablelogicController），是指以计算机技术1987ElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程.PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。它是“专为在工业环境下应用而设计"的工业计算机，是一种用程序来改变控制功能的功能。这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程方便。它能完成逻辑运算、并且非常容易与“工业控制系统联成一体”，易于“扩充"。可编程控制器能直接应用于工业环境，它需具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。2。2可编程控制器的发展概况随着计算机控制技术的不断发展,可编程控制器的应用已广泛普及,成为自动化技术的重要组成部分。可编程控制器最先出现在美国,1968年,美国的通用汽车公司（GM）提出了研制一种新型控制器的要求,并从用户的角度提出新一代控制器应具备以下十大条件:(1)编程简单，可在现场修改程序。(2)维护方便，最好是插件式。(3)可靠性高于继电器控制柜。(4)体积小于继电器控制柜。(5)可将数据直接送入管理计算机.(6)在成本上可与继电器控制柜竞争。(7)输入可以是交流115V（即用美国的电网电压)。(8)输出为交流115V、2A以上,能直接驱动电磁阀.(9)在扩展时,原有系统只需要很小的变更。-5-(10)用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。1969年,美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用于通用汽车公司的生产线上，当时叫可编程逻辑控制器PLC，目的是用来取代继电器,以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。特别是进入20世纪80已广泛地使用16位甚至32位微处理器作电路。这时的PLC还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。PLC是微机技术善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来。2。3可编程控制器的基本组成及特点可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成。可编程控制器的特点：1。可靠性高，抗干扰能力强PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造，内部电路采CPU的PLC的平均无故障带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了.2．编程简单，使用方便。似。梯形图语言形象直观，易学易懂。3．控制灵活,程序可变,具有很好的柔性。产品采用模块化形式，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,用户能灵活地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。硬件配置确定后，可通过修改用户程序,不用改变硬件，方便快速适应工艺条件的变化，具有很好的柔性。4．功能强,扩充方便，性价比高。调节和数据通信功能，可以实现非常复杂的控制功能.扩充非常方便.5．系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。6．体积小,重量轻，能耗低以超小型PLC仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。-6-第三章自动生产线实训系统设计与实现3.1工业自动生产线系统结构安装搬运站和分类站。该实训装置的一大显著特点是:具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制.将八个模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习.在基本单元模块培训完成以后，通过组建PLC网络，又可以将相邻的两站、三站……直至八站连在一起,学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。该系统囊括了机电一体化等专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、PLC（可将学过的各门专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升。1.系统个硬件结构（1)上料检测站接口板、直流减速电机、电磁阀及SMC气缸组成，主要完成回传上料台将工件依次送到检测工位，提升装置将工件提升并检测工件颜色。（2）搬运站由机械手、气爪、回转台、电感式传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成将工件从上站搬至下一站。（3）加工站由回转工作台、打孔电机组件、检测缸组件、检测工件转台到位传感器、开关电接口板、直流减速电机、多种类型电磁阀及SMC气深度.（4)搬运分拣站接口SMC于搬运站。其分拣是通过传感器IB2来控制的。-7-（5）传送站由交流电动机、变频器、传送带、电感式传感器、开关电源、可编程序控制器、感器B1检测到信号，PLC驱动变频器，使电机转动，运送物料；当物料到达指定位置时,此时光电传感器B2检测到信号,PLC驱动变频器，使电机停止转动。（6）安装站由吸盘机械手、上下摇臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。（7）安装搬运站由平移工作台、回转工作台、塔吊臂、机械手、气爪、开关电源、可编程序控制接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成将上站工件拿起放入安装工位，将装好工件拿起放下一站.（8)分类站接口板、步进电机及驱动器、直流减速电机、电磁阀及SMC气缸组成，主要完成按工件类型分类，将工件推入不同的仓位。2.控制技术1。各站与PLC之间由一个标准电缆进行连接，通过这个电缆可连接8个传感器信号和8个输出控制信号。通过该电缆各站的传感器和输出控制器可得到24V电压.2.各站都可通过一块控制面板来控制PLC上有5个按钮开关，二个选择开关和一个急停开关。各开关的控制功能定义如表3-1所示。表。。。3。工作过程图3—1给出了系统中工件从一站到另一站的物流传递过程：上料检测站将大工-8-是将工件传送到下一站。安装搬运站将大工件搬至安装工位放下.安装站再将对应的件送入相应的料仓。①下上电按钮，上电灯亮，复位灯闪烁②下复位按钮，复位灯灭，气缸下降，开始等闪烁③下开始按钮,电机转，送物料升降台停3、上料检查站系统硬件接线图如图3-3所示.图①按下上电按钮，上电灯亮,复位灯闪烁(f=1s)。②按下复位按钮，机械手放松，上升臂缩回，机械手左旋,开始灯闪烁，复位灯灭.图图①下上电按钮,上电灯亮，复位灯闪烁(f=1s）件，即Q0。1亮,加工好后(④下急停按钮，系统停止，再次上电以1步骤，开始运行.2、工件加工站设计的系统程序如图3—6所示。图图①下上电按钮,上电灯亮,复位灯闪烁（f=1s）②下复位按钮，复位灯灭，开始灯闪烁b如果物品是次品,则机械手右移到中间限位然后下降,气夹张开，物品掉下,然后气夹上升,上升到位后右移到位，气缸把次品推出到次品筐图3—8搬运分拣站设计的系统程序图3、搬运分拣站系统硬件接线如图3-9所示。图2、运输传送站设计的系统程序如图3-10所示。图图②下开始按钮,按照程序的动作流程依次完成气夹的下降，上升，手臂的右转到中间位置再下降，手臂回到左限位，并完成各汽缸的动作过程2、安装站设计的系统程序如图3-12所示。-17-图图按下上电按钮,复位灯闪烁，按下复位按钮，复位灯动作，开始灯闪烁，按下开出，吸盘停止吸气，手臂打回2、安装搬运站设计的系统程序如图3-14所示.图3、搬运安装站系统硬件接线如图3-15所示。图图各主站间为令牌传送，主站与从站间为主-从循环传送，支持单主站或多主站系统，总线上最多126个站。可以采用点对点用户数据通信、广播（控制指令）方式和循环主-从用户数据通信。DP—V0或过程控制系统）与分布式现场设备（从站，例如I/O、阀门、变送器和分析仪等)之间的快速循环数据交换，主站发出请求MS0的连接上进行的。通道诊断操作：对某个输入/输出通道的故障定位。所有信息的传输按海明距离HD=4进行.对DP主站的输出置于故障安全状态，然后进入清除(Clear）状态。DP从站用看门狗(WatchdogTimer，监控定时器）检测与主站的数据传输,如果在设置的时间内没有完成数据通信,从站自动地将输出切换到故障安全状态.主站才能直接访问。其他从站可以读它们的输入的映像,但是不能直接访问。5、通过网络的组态功能与控制功能通过网络可以实现下列功能:动态激活或关闭DP从站，对DP主站（DPM1）进行式等，以及检查DP从站的组态。控制命令可以同时发送给所有的从站或部分从站.6、同步与锁定功能主站可以发送命令给一个从站或同时发送给一组从站.接收到主站的同步命令后,输出数据存储在从站，但是它的输出状态保持不变。同步模式用“UNSYNC"命令来解除.和DP从站之间的循环数据传输DPM1与有关DP从站之间的用户数据传输是由DPM1按照确定的递归顺序自动进DP从站与DPM1的关系,确定哪些DP从站被纳入信息交换的循环。DMP1和DP从站之间的数据传送分为3个阶段:参数化、组态和数据交换。在前两个阶段进行检查，每个从站将自己的实际组态数据与从DPM1接收到的组态数据进程中的错误造成系统的检查错误。只有系统检查通