基于plc的自動加工控制系統(tǒng)設(shè)計開題報告精)

1、本科畢業(yè)設(shè)計( 論文開題報告題目：基于PLC的自動加工模擬控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名唐僧點秋香學(xué)號09070203XX教學(xué)院系電氣信息學(xué)院專業(yè)年級電氣工程及其自動化2009 級指導(dǎo)教師青小渠職稱副教授完成日期2013.4.91、課題研究的意義可編程程序控制器是近二十幾年發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器, 由于他把計算機的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣等優(yōu)點與繼電器系統(tǒng)的控制簡單、使用方便、抗干擾能力強、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來, 而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點, 所以它在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用越來越廣泛。另一方面, 隨著計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程的需求, 越來越多的計算機

2、監(jiān)控系統(tǒng)正在廣泛應(yīng)用與各種工業(yè)生產(chǎn)過程。其特點是集控制和管理于一身, 形成順序生產(chǎn)過程的集成控制系統(tǒng)。以PC機作為上位機，以PLC作為基本控制單元的集控制和管理于一身的控制系統(tǒng)在現(xiàn) 代化生產(chǎn)及管理中越來越顯示出優(yōu)越性，因此研究基于PLC的自動加工監(jiān)控系統(tǒng)具有非常 實用的意義。2、總體方案設(shè)計本次設(shè)計的任務(wù)是基于 PLC的自動加工監(jiān)控系統(tǒng)。要求實現(xiàn)以下功能：(1 實現(xiàn)控制功能通過可編程控制器進(jìn)行編程, 對生產(chǎn)加工的運行情況進(jìn)行監(jiān)控與控制。通過傳感器調(diào)節(jié)機械手的旋轉(zhuǎn)角度和長度, 對物料進(jìn)行準(zhǔn)確抓取和輸送。(2 實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控通過監(jiān)控畫面實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控, 及時調(diào)整參數(shù)設(shè)置, 對整個生產(chǎn)加工實現(xiàn)監(jiān)控與控制

3、。而本設(shè)計作為工業(yè)生產(chǎn), 既要求提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本, 又要求控制系統(tǒng)的控制精度高、響應(yīng)時間短。為此將采用上位PC機和PLC工具箱一起來模擬基于 PLC的自動加工監(jiān)控系統(tǒng)的運行。該監(jiān)控系統(tǒng)采用分三級控制的方案。分別為監(jiān)控級、控制級和現(xiàn)場級。監(jiān)控級采用VB編程語言在上位機上實現(xiàn), 也可用 ControlLogix 系統(tǒng)構(gòu)建?？刂萍壊捎肧WOPC-FXGP/WIN-C編程軟件進(jìn)行程序控制?，F(xiàn)場級主要采用的利用PLC工具箱上的步進(jìn)電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及燈亮來模擬生產(chǎn)加工過程?？傮w設(shè)計方案框圖如圖所示:圖 2.1 總體設(shè)計方案框圖3、可編程控制器的選擇自動加工監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計是為了能夠大大提高生產(chǎn)效率降

4、低生產(chǎn)成本, 但這必須是在控制系統(tǒng)的控制精度足夠高、響應(yīng)時間足夠快的基礎(chǔ)上才可能實現(xiàn)的。所以就對監(jiān)控系統(tǒng)的控制提出了較高的要求, 即系統(tǒng)選擇什么樣的可編程控制器(PLC 為控制核心。為解決這些問題 , 以下提出了兩種控制方案。3.1 三菱可編程控制器三菱 PLC 具有結(jié)構(gòu)靈活, 不受環(huán)境的限制, 有電即可組建網(wǎng)絡(luò),傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定, 能夠高質(zhì)量的傳輸采集到的數(shù)據(jù)和信息, 范圍廣 , 成本低的特點，適用面廣，編程簡單。而三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng) FX 系列中最高檔次的超小程序裝置, 除輸入出1625點的獨立用途外, 還可以適用于多個基本組件間的連接,

5、模擬控制, 定位控制等特殊用途, 是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC 。由于三菱PLC 擁有這么多的優(yōu)點, 我們采用三菱PLC 。同時整個控制系統(tǒng)的監(jiān)控級采用的是實時仿真監(jiān)控系統(tǒng)采用VB 編程語言在上位微機上實現(xiàn), 為了便于控制器同監(jiān)控級的網(wǎng)絡(luò)通信以及信息數(shù)據(jù)的傳輸, 所以本設(shè)計選擇配套的PLC 實驗箱。3.2 羅克韋爾可編程控制器羅克韋爾控制系統(tǒng)的生產(chǎn)流水線模型采用了與實際系統(tǒng)相同機械結(jié)構(gòu), 包括上機通訊接口控制器生產(chǎn)線氣動機械手、傳送帶、傳感器組、變頻器、氣動推料機構(gòu)、步進(jìn)電機及其驅(qū)動器、直線導(dǎo)軌、交流電機等，各機構(gòu)由PLC控制驅(qū)動。這樣可以直觀方便的觀察生產(chǎn)流水線的工 作情況 , 及時

6、對加工的工作情況進(jìn)行控制。羅克韋爾的可編程控制器采用Logix 多功能控制引擎, 帶浮點協(xié)處理器的32 位多任務(wù)( 事件任務(wù)、連續(xù)任務(wù)和周期任務(wù)實時控制內(nèi)核, 在高速邏輯運算以及復(fù)雜回路控制(0.08ms/K典型混合程序等方面表現(xiàn)同樣出色。可以采用多種編程方法，如梯形圖LD、功能塊圖FBD順才S表SFC以及語句表ST。支持最大30個本地I/O,可以實現(xiàn)多處理器/上位 機聯(lián)網(wǎng)以及分布式I/O 控制。3.3 方案對比通過以上可編程控制器的比較, 根據(jù)本次設(shè)計的控制要求, 打算采用三菱可編程控制器對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行控制可以滿足控制精度高, 響應(yīng)時間快的要求。而且還可以同時對自動加工的工作情況進(jìn)行控制,

7、使資源能夠得到最大化的利用。同時整個控制系統(tǒng)用上位微機仿真監(jiān)控 , 為了便于控制器同監(jiān)控級的網(wǎng)絡(luò)通信以及信息數(shù)據(jù)的傳輸, 所以本設(shè)計選擇配套的PLC實驗箱。4 仿真監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)4.1 米用VB編程語言實現(xiàn)VB是真正的面向?qū)ο缶幊蹋喆鹨讓W(xué)，是開發(fā)人員在維護系統(tǒng)運行時只須修改很少的代碼 , 加快了系統(tǒng)的開發(fā)速度; 其擁有可視化的編程方法及向?qū)Чδ? 數(shù)據(jù)訪問的特性, 允許對其他的大本數(shù)據(jù)庫格式建立數(shù)據(jù)庫和前端應(yīng)用程序, 以及可調(diào)整的服務(wù)器部件等; 通過ActiveX 技術(shù)可使用其他應(yīng)用程序提供的功能。同時已完成的應(yīng)用程序是真正的.exe 文件 ,可以直接發(fā)布。而微軟公司Visual Basic

8、 6.0 作為編程工具, 它已經(jīng)發(fā)展成為當(dāng)前基于Windows平臺上最方便、最快捷的軟件開發(fā)工具。4.2 利用 ControlLogix 系統(tǒng)構(gòu)建ControlLogix 系統(tǒng)是基于機架的系統(tǒng), 可以提供對使用順序控制、過程控制、運動控制和驅(qū)動控制的控制系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)的選項, 還可提供通信I/O 功能。該系統(tǒng)集中了Logix通用平臺的多種優(yōu)點- 通用的編程環(huán)境、通用的通訊網(wǎng)絡(luò)、通用的控制引擎- 提供了一個既能滿足您高性能應(yīng)用需求又易于使用的環(huán)境。其次,Controllogix 系統(tǒng)在編程軟件、控制器和輸入輸出諸方面的緊密集成降低了在試運行和正常操作的開發(fā)成本和時間。4 .3 方案對比通過對兩種工

9、具的了解,VB 編程語言和ColtrolLogix 系統(tǒng)顯然各自具有自身的優(yōu)點而本設(shè)計選用VB 編程語言在上位機上實現(xiàn)仿真監(jiān)控系統(tǒng), 因為選擇VB 有以下優(yōu)勢:(1VB 不需要編寫大量的代碼來描述界面元素的外觀和位置, 而只要把預(yù)先簡歷的對象拖放到屏幕上的某一點即可。這就是VB 最顯著的特點, 即可視化的編程方法。(2VB 是一種在計算機技術(shù)發(fā)展歷史上應(yīng)用最為廣泛的語言。它繼承了Basic 語言易學(xué)易用的特點, 特別適合初學(xué)Windows 系統(tǒng)的編程。(3Visual Basic 是一個功能強大的Windows 平臺上的開發(fā)工具, 初學(xué)者只要掌握幾個關(guān)鍵詞就可以建立使用的應(yīng)用程序。5、最終方案

10、的選定通過以上探討, 本次設(shè)計最終選用VB 編程語言在上位機上實現(xiàn)實時仿真監(jiān)控, 可編程控制器選擇三菱PLC工具箱,采用SWOPC-FXGP/WIN-C程軟件進(jìn)行程序控制,共同完成自 動加工系統(tǒng)的現(xiàn)場仿真與控制。而微機與PLC通過RS232/RS485接口連接并實現(xiàn)通信。以下是實際系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖: RS232 RS485PC 上位機 轉(zhuǎn)換器 P LC模塊 模擬對象模擬對象而系統(tǒng)的運行結(jié)構(gòu)框圖如下：開始 初始化 接受上位機命令采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理與輸出、顯示、傳輸故障處理是否停機否 是 停機 圖 5.2 監(jiān)控系統(tǒng)圖6 、效果預(yù)測及難點分析6.1 系統(tǒng)整體效果預(yù)測在本設(shè)計中，采用三菱可編程控制器進(jìn)行編

11、程，對自動加工的運行情況進(jìn)行控制。該系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，由傳感器檢測被控變量，經(jīng)變送傳送到控制器，控制器將傳送來的信號與設(shè)定值進(jìn)行比較后，發(fā)出指令來控制執(zhí)行器，從而達(dá)到自6動控制的目的。而整個過程的運行，都可以在上位機上實現(xiàn)仿真監(jiān)控。6.2 技術(shù)關(guān)鍵和難點分析本設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵：（ 1）三菱可編程控制器編程；（ 2） VB 與 PLC 之間的通 信； （ 3）上位機上的模擬監(jiān)控系統(tǒng)界面的編程；（ 4）運行、自檢、點動上、點動 下等按鈕功能的實現(xiàn)。本設(shè)計的難點：（ 1）不熟悉PLC 的原理及運行；（ 2）不熟悉 VB 的編程方法； （ 3）不了解VB 環(huán)境與 PLC 之間的通信原理。7 、設(shè)計的進(jìn)程安排 序 1 2 3 4 5 6 7 8 號 起 止 時 間 評閱 畢業(yè)設(shè)計修改，答辯準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計答辯 8 、參考文獻(xiàn)1 徐世許，可編程序控制器原理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，中國科學(xué)技術(shù)出版社 . 2 郭宗仁等，可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人民郵電出版 社 3 常曉玲，電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器，機械工業(yè)出版社. 4 謝克明等， 可編程控制器原理與程序設(shè)計，電子工業(yè)出版社75 5 雷建和等， VISUAL BASIC 環(huán)境中 P