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基于PLC的自动化生产线的毕业设计
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目录
第一章 绪论 1
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PLC的应用及当前的研究现状 3
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第二章 各单元硬件设备的说明 7
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第三章 S7-2OO PLC在自动线中的使用 10
第四章各单元控制系统的设计 12
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PLC对加盖单元的控制 21
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第五章 S7-300 PLC硬件组态及编程 56
硬件配置 56
S7-3OO PLC在系统中的主站控制变量传送分配表 64
S7-3OO PLC在系统中的主站控制的基本要求 65
S7-300 PLC梯形图 65
总结 68
参考文献 69
致谢 70
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第一章 绪论
自动化生产线发展状况
自动线是能实现产品生产过程自动化的一种机器体系, 经过采用一套能自动进行加工、 检测、 装卸、 运输的机器设备,组成高度连续的、 完全自动化的生产线, 来实现产品的生产, 从而提高工作效率。降低生产成本、 提高加工质量、 快速更换产品, 是机械制造业竞争和发展的基础, 也是机械制造业技术水平的标志, 它的发展趋势是提高可调性, 扩大工艺范围, 提高加工精度和自动化程度, 同计算机结合实现整体自动化车间与自动化工厂。
自动生产线是在流水线的基础上逐渐发展起来的, 它不但要求线体上各种机械加工装置能自动地完成预定的各道工序, 达到相应的工艺要求, 生产出合格的产品, 为了能够实现这个目标, 能够采用自动输送和其它一些辅助装置, 根据工艺顺序把不同的机械加工装置组成一个整体, 各个部件之间的动作是经过气压系统和电气制动系统组合起来的, 使它能够实现规定的程序而进行自动工作, 这种自动工作的机械装置系统被我们称为自动生产线。
现在科学技术日新月异, 在工业生产中自动化生产技术也使用得非常的普遍了, 而且在电子和机械制造等领域已经研究并生产出许多各种类型的自动生产线, 正是因为这些自动生产线的飞速发展和广泛使用, 提高了我们的生产效率及产品的质量、 改进了工作的条件、 降低了能源的损耗、 节约了材料等等,
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在各方各面都获得了显著的效果。
自动生产线能构成一个完整的系统, 是由于它是综合了传感技术、 驱动技术、 机械技术、 接口技术、 计算机技术等技术, 自动生产线在各国有着各种生产的需要, 有效的综合及组织, 来优化整体的设备, 自动生产线虽然是源于传统的流水生产线, 但它的功效是远远优于传统流水生产线, 而且还有着多种显著的区别, 其主要的特点是自动生产线有非常高的自动化控制, 还有传统流水生产线所没有的精密的生产节奏, 它是一个统一的自动控制系统, 其工作要按照规定的工序顺序来完成。
在各个不同的应用领域,不同种类的自动线的结构不同, 大小也不同, 功能也不同, 它们基本都包含检测、 机械本体、 信息处理、 输入、 输出接口部分以及执行机构等五部分。
可是不论哪种自动生产线, 在功能上都必须能实现控制、 运转、 驱动和检测等,而且控制功能是电子装置来完成的。自动生产线在生产中, 所有传感器用来检测信号, 控制装置再运算、 变换、 存储其检测信号, 再经过其接口电路向执行机构给出指令来实现相应的工作。传感器检测生产线上位置、 温度、 压力、 流量等信号, 来让信息处理部件分析处理, 驱动功能是液压缸电动机、 电磁阀、 气压阀、 机械手等执行部件实现的。其机械部分是自动生产线的主体部分。
自动线支持技术的飞速发展, 驱动了自动线的大力发展,
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使得能够生实现技术更加复杂的生产和操作以及装配工艺要求更高的流程, 现在这些技术在向更深的领域发展, 特别微电子技术向超大规模和超超大规模集成电路方向的发展, 在那么几平方毫米硅片上能集成几百万甚至上千万个逻辑元件, 实现了计算机的小型化, 高速化和智能化的发展, 正是智能计算机的出现更加的完善了自动线的功能, 提高了生产的效率以及产品的质量。
现代工业是计算机、 信息技术、 现代管理技术、 先进工艺技术的综合与集成, 涵盖了产品设计、 生产准备、 制造执行等多方面, 是国家建设和社会发展的重要支柱之一。为了加强学生面向新世纪的挑战能力, 提高机、 光、 电一体化的理论水平与实践能力刻不容缓, 重点建设机电类工程, 柔性加工综合实验平台, 更具有迫切性和现实意义。
自动化生产线是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、 检验等一系列生产生产线活动所构成的路线。狭义的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( 零、 部件) 所需要的各种设备和各工种的工人, 负责完成某种产品( 零、 部件) 的全部制造工作, 对相同的劳动对象进行不同工艺的加工。
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图1-1 自动化生产线
该自动化模拟生产线, 较好地解决了在学校期间, 只接触到以单元实验或校外参观实习为主, 一些大型的自动化控制站只能看不能操作, 达不到理想的教学效果的这个实际接触问题。
在设计该模拟生产线时控制系统中包括5个从站点: 下料单元、 加盖单元
、 穿销单元、 检测单元、 分拣单元。该套控制系统, 建立了以工业现场控制为对象的实物模拟仿真系统, 可很好解决自动化及相关专业的在动手实践中所遇到的难题。
PLC的应用及当前的研究现状
生产线上的工艺过程
1969世界第一台PLC在美国数据设备公司诞生。1975-1976年,德国、 日本、 美国等将微处理器作为控制器的中央处理单元应用到PLC中, 而且去掉磁心存储器改用了集成电路的存储器, 结合了微型计算机的技术与电控制器技术, 从而实现了可编程控制器的规模集成化, 使得处理器更能适用工业环境, 更加的可靠, 功能也更加强大, 更加的灵活, 成本却大大下降, 从而使得PLC进入了实用阶段。
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随着科技的不断进步, PLC的性能也飞速增强, 其应用和研究现状主要在以下方面体现:
, 控制大型机的规模越变越大, 开关量高的达到了几万。
, 现在PLC己经新增了很多模块, 如PDI控制、 温度以及运动模块等等。
, 在PLC的发展过程中, 制造商为了垄断和扩大各自市场, 都各自发展自己的标准, 开放是发展的一个趋势, 各厂商都意识到这一点, 并形成了长时期的妥协与竞争, 这一过程还将继续。
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, 由于通信、 信息及控制技术的大力发展, 联网也得到了的发展, 己经能够实现的远程控制。
正是由于这些性能、 使得工业系统能够实现远程化、 自动化、 控制信息化及智能化。现在应用在不断前进,特别在运动控制、 模拟量控制及驱动控制上广泛使用, 已经成为现在系统工作自动化中最有效的工具之一了。
此次设计共分为五个单元, 其功能分别是:
1．下料单元: 将前站送入本单元下料仓的工件主体, 经过直流电机驱动间歇机构带动同步齿型带使之下落, 工件主体下落至托盘后经传送带向下站运行。
2．加盖单元: 经过直流电机带动蜗轮蜗杆, 经减速电机驱动摆臂将上盖装配至工件主体, 完成装配后工件随托盘向下站传送。
3．穿销单元: 经过旋转推筒推送销钉的方法, 完成工件主体与上盖的实体连接装配, 完成装配后的工件随托盘向下站传送。
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4．检测单元: 运用各类检测传感装置对装配好的工件成品进行全面检测( 包括上盖、 销钉的装配情况, 销钉材质、 标签有无等) , 并将检测结果送至PLC进行处理, 以此作为后续站控制方式选择的依据( 如分拣站依标签有无判别正、 次品; 仓库站依销钉材质确定库位) 。
5．分拣单元: 根据检测单元的检测结果( 标签有无) , 采用气动机械手对工件进行分类, 合格产品随托盘进入下一站入库; 不合格产品进入废品线, 空托盘向下站传送。
连续生产线
为便于协调整个生产线的全程控制, 系统设置了一个主站总控制台, 主站总控制台是整个装配生产线连续运行的指挥调度中心, 其主要功能是实现全程运行的总体控制, 完成全系统的通讯连接等。
总站单元 下料单元 加盖单元
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分拣单元 检测单元 穿销单元
图1-2 自动化生产线的控制顺序
从简单到复杂, 从零部件到整机。采用铝合金结构件为主体, 利用多种机械传动方式模拟完成现代化装配过程的柔性生产系统, 把实际工业生产中的典型部分: 电气控制部分、 各种传感器的应用、 组态控制, 工业总线, 充分展示在该系统中。
控制系统组成框图
中央处理单元( CPU) CPU
226+PROFIBUS DP 模块EM277
分拣单元
主站CPU单元6ES7 315-2AG10-0AB0+6SE7 307-1BA00-0AA0 电池+40 针前连接器6ES7392-1AM00-0AA0+储存卡 6SE7 953-8LF00-0AA0+I/O 数字模块( 16) 6SE73223-BL00-0AA0+背板 6ES7 390-1AE80-0AA0+STEP7
总 站
中央处理单元( CPU) CPU
226+PROFIBUS DP 模块EM277
检测单元
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