鄭巧_裝配流水線的PLC控制設(shè)計(jì).

1、航空制造工程學(xué)院學(xué)科科技前沿題 目： 裝配流水線設(shè)計(jì) 班級(jí)學(xué)號(hào)： 11031534 學(xué)生姓名： 鐘理 指導(dǎo)教師： 高延峰 二O一四年 六月 摘要本設(shè)計(jì)以當(dāng)今自動(dòng)化水平越來越高的現(xiàn)狀。裝配流水線在生產(chǎn)過程中代替人力發(fā)揮出越來越重要的作用。以此為背景從它的概念和特點(diǎn)出發(fā)，提出了裝配流水線生產(chǎn)上的問題和不足，如：生產(chǎn)不平衡、效率低、現(xiàn)場(chǎng)管理混亂等。各企業(yè)通過調(diào)整裝配作業(yè)指導(dǎo)、運(yùn)用工序同期化和加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理等方法來改善這些問題。對(duì)裝配生產(chǎn)流水線進(jìn)行改進(jìn)，最終達(dá)到使整個(gè)裝配線趨于平衡、裝配效率有效提高和提高現(xiàn)場(chǎng)管理的目的。PLC是現(xiàn)代通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。其接口容易，同時(shí)PLC的編程語言簡(jiǎn)單易懂很容易被不

2、管是否有電路基礎(chǔ)的用戶都能很快上手和掌握。在各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，特別是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。裝配流水線是現(xiàn)在企業(yè)批量生產(chǎn)和擴(kuò)大發(fā)展中不可或缺的的生產(chǎn)方式。目前，PLC在裝配流水線上應(yīng)用廣泛。而本設(shè)計(jì)是在電腦上模擬控制整個(gè)裝配流水線的流程，以現(xiàn)在較為流行的PLC(可編程控制器)為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)裝配流水線的控制功能。本次設(shè)計(jì)我以飲料裝瓶為例。其程序是通過PLC控制8盞LD燈的閃爍來模擬飲料裝配流水線的傳送、裝瓶、蓋蓋、貼簽和成品入庫。在程序設(shè)計(jì)中，我使用了大量的置位與復(fù)位指令，并運(yùn)用比較指令來選擇不同的操作工位，結(jié)合傳感器使飲料瓶到達(dá)裝配工位時(shí)停止傳送。經(jīng)過多次的程序設(shè)計(jì)和模擬仿真，程序已能實(shí)現(xiàn)移位、

3、三工位裝配和單工位入庫等操作。關(guān)鍵詞：裝配流水線；PLC；控制系統(tǒng)AbstractNowadays, this design occupies important position in automation level. The assembly line to replace human in the process of production playing an increasingly important role, as the background.Proceeding from its concept and characteristic，It Puts forward the

4、 problems and the insufficiency in the assembly line of production .Such as: production imbalance, the efficiency is low, the site management confusion, etc. In order to solve these problems ,we can take measures like adjusting the assembling work instruction，synchronization in using process, streng

5、thening the site management .Making improvement of the assembly production line, can finally make the whole assembly line in equilibrium, and effectively improve the assembly efficiency and enhance the site management .PLC is the control computer of modern general industrial. Its interface is easy,

6、meanwhile the programming language of PLC is simple and can be easily understand and quickly handcuffed and master whether the users have circuit basis or not. In every field it is widely used, especially in industrial automation. Assembly line is the indispensable mode of production in enterprise o

7、f expanding and batch production. At present, the PLC is widely used in the assembly line. While this design on the computer which is controlling the entire process in the assembly line, with current relatively popular PLC (programmable controller) as the basis for realizing simulation control funct

8、ion of the assembly line. After many program design and simulation, it can basically achieve the required functions. This designs me with the beverage bottle for example. Its procedure is the flicker that controls 8 LD lights through PLC to imitate the transmission of the beverage assembles flowing

9、water line, bottle, cover cover, stick label and finished product to store in ware house. In the program design, I used to in great quantities place with reset instruction, and make use of to compare instruction to choose different operation work, stop transmission while combining to spread a feelin

10、g machine to make beverage bottle arrive to assemble a work. Imitate really after many program designs and emulation, the procedure can already carry out to move and 3 to assemble and list the work store in warehouse etc. operation.Keywords: assembly line; PLC; Control system.目錄前言1第1章 裝配流水線及傳感器的基本介紹

11、21.1 裝配流水線的基本介紹21.2 PLC控制飲料裝瓶流水線的優(yōu)勢(shì)21.3 傳感器的基本介紹及選擇3第2章 PLC的基礎(chǔ)知識(shí)及選型42.1 可編程控制器概述42.2 PLC的特點(diǎn)42.3 PLC的組成及其工作原理52.7 PLC選型5第3章 裝配流水線的PLC控制程序設(shè)計(jì)部分83.1 設(shè)計(jì)任務(wù)83.2 硬件設(shè)計(jì)103.3 梯形圖分析113.4 調(diào)試過程及結(jié)果15小結(jié)16參考文獻(xiàn)16附錄 指令表18前言本設(shè)計(jì)的目的是通過對(duì)裝配流水線的PLC控制設(shè)計(jì)，進(jìn)一步熟悉PLC的概念、特點(diǎn)和控制原理。在設(shè)計(jì)過程中，我以飲料裝瓶流水線的生產(chǎn)為對(duì)象，使我的設(shè)計(jì)更有針對(duì)性。裝配流水線是將人和機(jī)器有效的結(jié)合起來

12、，更加充分的發(fā)揮了機(jī)器設(shè)備的靈活性和穩(wěn)定性，同時(shí)節(jié)約了人力資源，提高了效率。裝配流水線包括了輸送系統(tǒng)、隨行夾具、在線專機(jī)、檢測(cè)設(shè)備等。他們的有機(jī)組合廣泛的滿足了產(chǎn)品的裝配要求。在現(xiàn)代裝配流水線的傳輸方式中主要有兩種，分別是同步傳輸（強(qiáng)制式）和非同步傳輸（柔韌式），在生產(chǎn)過程中根據(jù)配置選擇，實(shí)現(xiàn)手工裝配或半自動(dòng)裝配。裝配流水線是現(xiàn)在企業(yè)批量生產(chǎn)和擴(kuò)大發(fā)展中不可或缺的。本次設(shè)計(jì)我主要是實(shí)現(xiàn)裝配流水線的半自動(dòng)裝配。當(dāng)然隨著裝配流水線的發(fā)展，日漸成熟和新的技術(shù)的應(yīng)用，但在生產(chǎn)上也會(huì)出現(xiàn)問題，如：生產(chǎn)不平衡、效率低、生產(chǎn)事故的出現(xiàn)、現(xiàn)場(chǎng)管理混亂等。本次設(shè)計(jì)是在電腦上控制整個(gè)裝配流水線的流程，以現(xiàn)今較為流

13、行的PLC（可編程控制器）為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)裝配流水線的模擬控制功能。PLC在裝配流水線中的應(yīng)用，使其更具可靠性、安全性和靈活性。PLC是現(xiàn)代通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。其接口容易，同時(shí)PLC的編程語言簡(jiǎn)單易懂很容易被不管是否有電路基礎(chǔ)的用戶所上手和掌握。在各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，特別是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。本次設(shè)計(jì)我選用的PLC是三菱公司的FX2N系列。研究這個(gè)課題的意義在于通過設(shè)計(jì)和調(diào)試，讓我更好的熟悉PLC并加強(qiáng)我的實(shí)際動(dòng)手能力。 第1章 裝配流水線及傳感器的基本介紹1.1 裝配流水線的基本介紹1.1.1 裝配流水線的起源20世紀(jì)初,美國人亨利.福特首先采用了流水線生產(chǎn)方法,在他的工廠內(nèi),專業(yè)化地將分工

14、分的非常細(xì),僅僅一個(gè)生產(chǎn)單元的工序竟然達(dá)到了7882種,為了提高工人的勞動(dòng)效率,福特反復(fù)試驗(yàn),確定了一條裝配線上所需要的工人,以及每道工序之間的距離。這樣里來,每個(gè)汽車底盤的裝配時(shí)間就從12小時(shí)28分縮短到1小時(shí)33分。大量生產(chǎn)的主要生產(chǎn)組織方式為流水生產(chǎn)，其基礎(chǔ)是由設(shè)備、工作地和傳送裝置構(gòu)成的設(shè)施系統(tǒng)，即流水生產(chǎn)線。最典型的流水生產(chǎn)線是汽車轉(zhuǎn)配生產(chǎn)線。流水生產(chǎn)線是為特定的產(chǎn)品和預(yù)定的生產(chǎn)大綱所設(shè)計(jì)的；生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的主要決策問題在流水生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)階段中就已經(jīng)做出規(guī)定。1.1.2 裝配流水線的概述在大量生產(chǎn)中,為了提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、改善勞動(dòng)條件,不僅要求機(jī)床能自動(dòng)的對(duì)工件進(jìn)行加工,而且

15、要求工件的裝卸、工件的工序間的輸送、工序間加工精度的檢測(cè)、廢品的剔除等都能自動(dòng)的進(jìn)行。因此,把設(shè)備按工件的加工工序順序依次排列,用自動(dòng)輸送裝置將他們聯(lián)成一個(gè)整體,并用控制系統(tǒng)將各個(gè)部分的動(dòng)作協(xié)調(diào)起來,使其按照規(guī)定的動(dòng)作自動(dòng)的進(jìn)行工作,這種自動(dòng)化的加工系統(tǒng)就稱為自動(dòng)化生產(chǎn)流水線。流水線是人和機(jī)器的有效組合，最充分體現(xiàn)設(shè)備的靈活性，它將輸送系統(tǒng)、隨行夾具和在線專機(jī)、檢測(cè)設(shè)備有機(jī)的組合，以滿足多品種產(chǎn)品的輸送要求。輸送線的傳輸方式有同步傳輸?shù)?（強(qiáng)制式）也可以是非同步傳輸/（柔性式），根據(jù)配置的選擇，可以實(shí)現(xiàn)裝配和輸送的要求。輸送線在企業(yè)的批量生產(chǎn)中不可或缺。流水線是勞動(dòng)者為了方便生產(chǎn)將生產(chǎn)對(duì)象人為

16、的通過外界設(shè)備將其按照一定的線路順序通過各個(gè)操作點(diǎn)，以及用一定的速度來重復(fù)連續(xù)的完成生產(chǎn)過程。裝配流水線把勞動(dòng)對(duì)象和專業(yè)化生產(chǎn)專業(yè)的有效的結(jié)合在一起的一種生產(chǎn)方式。它具有以下特征：工作地點(diǎn)的專業(yè)化程度非常高；具有明顯的規(guī)律性；每條生產(chǎn)線的生產(chǎn)水平相似；生產(chǎn)過程封閉、不可逆；有很強(qiáng)的連續(xù)性。1.2 PLC控制飲料裝瓶流水線的優(yōu)勢(shì)1.生產(chǎn)效率高相對(duì)于傳統(tǒng)的飲料裝瓶流水線，由PLC控制的裝瓶流水線其電氣部分由PLC控制。這一電氣控制系統(tǒng)能很快的發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線上的問題和不足，PLC靈活的可編程性能很快的對(duì)程序進(jìn)行改進(jìn)。PLC中大量使用了軟繼電器，使得外部接線更加簡(jiǎn)單，更容易維護(hù)。因此，使用了PLC控制的飲

17、料裝瓶流水線的生產(chǎn)效率更高，更好地為企業(yè)創(chuàng)造利潤。2.衛(wèi)生條件好由于飲料的裝瓶、蓋蓋、貼簽到成品入庫都可以用流水線來完成。這樣可以創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)封閉的生產(chǎn)環(huán)境和減少人工操作。為飲料裝瓶創(chuàng)造了一個(gè)很好的衛(wèi)生條件。3.安全性提高由于PLC的穩(wěn)定性好，這樣就降低了生產(chǎn)過程中的事故的發(fā)生。同時(shí)由于飲料從裝瓶到入庫全由機(jī)器完成，進(jìn)一步降低了員工在生產(chǎn)線上發(fā)生事故的概率，更好地保護(hù)了員工的人身安全和企業(yè)的財(cái)產(chǎn)安全。1.3 傳感器的基本介紹及選擇1.3.1 傳感器的概念與組成概念：傳感器是一種以一定精度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。其中包含了以下幾方面的含義：傳感器是測(cè)量裝置，

18、能完成檢測(cè)任務(wù)；它的輸入量是某一被測(cè)量，如物理量、化學(xué)量、生物量等；它的輸出是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量；輸出與輸入間有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且有一定的精確度。組成：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路3部分組成，框圖如下：敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路被測(cè)量電量圖1.1 傳感器的組成敏感元件：直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)。轉(zhuǎn)換電路：將上述電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成點(diǎn)亮輸出。實(shí)際上，有些傳感器很簡(jiǎn)單，有些則較為復(fù)雜，大多數(shù)是開環(huán)系統(tǒng)，也有些是帶反饋的

19、閉環(huán)系統(tǒng)。最簡(jiǎn)單的傳感器由一個(gè)敏感元件組成，它感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量，如熱電偶傳感器。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒有轉(zhuǎn)換電路，如壓電式加速度傳感器。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不止一個(gè)，需經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。1.3.2 傳感器的選擇由于本次設(shè)計(jì)是以飲料裝瓶的裝配為例。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，接觸到的基本上塑料制品，所以我選擇光敏傳感器。在自動(dòng)化流水線生產(chǎn)過程中，要用到很多傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的不同狀態(tài)。使生產(chǎn)線處在正常工作狀態(tài)或者最佳工作狀態(tài)。本次設(shè)計(jì)用到的傳感器主要用在飲料瓶到達(dá)操作工位或倉庫時(shí)，通過傳感器給PLC一個(gè)反饋信號(hào)使傳送帶停止運(yùn)行。操作工位和入庫感應(yīng)上用到的傳感器可以使用光敏傳

20、感器，19第2章 PLC的基礎(chǔ)知識(shí)及選型2.1 可編程控制器概述2.1.1 PLC的產(chǎn)生上世紀(jì)60年代，在沒有可編程控制器以前，在大部分工業(yè)生產(chǎn)中是以繼電器控制來實(shí)現(xiàn)各種功能，傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)主要有一下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于操作，價(jià)格便宜等，在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用甚廣，于此同時(shí)繼電器控制系統(tǒng)也有以下缺點(diǎn)體積比較大，動(dòng)作速度比較慢，耗電量多，壽命短，更有接線復(fù)雜，更改困難等。繼電器控制系統(tǒng)對(duì)當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)力發(fā)展中起到了巨大的作用， 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量開關(guān)量順序控制被使用，它按照邏輯條件（即實(shí)現(xiàn)編制好的程序）進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，以及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在P

21、LC沒有出現(xiàn)以前，這些功能是通過繼電器控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC（即PDD-14）是美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）于1969年根據(jù)美國通用汽車公司的要求研制成功的。背景：1968年，美國通用汽車公司（GM）為了增強(qiáng)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷更新和生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)汽車的多品種、小批量生產(chǎn)和不斷翻新汽車品牌的目的。通用汽車公司（GM）希望有一種可編程序的邏輯控制器來取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置的要求，這種控制器能做到盡可能減少設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤和用盡可能少的電氣控制裝置以及電氣接線，以減少重復(fù)設(shè)計(jì)率，更好的適應(yīng)當(dāng)代生產(chǎn)的需要，以減少故障，降低生產(chǎn)成本和縮短生產(chǎn)周期。2.2

22、 PLC的特點(diǎn)1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)可靠性作為電氣控制設(shè)備的重要性能。PLC也不例外，為了讓PLC的可靠性更高，很多廠家都做了一下措施：在PLC內(nèi)部電路中，一般將其電路集成化，在生產(chǎn)過程中，應(yīng)嚴(yán)格的按需要的工藝制造，并運(yùn)用現(xiàn)在流行的功能模塊，將其電路模塊化以及加入抗干擾功能，讓其擁有更好的可靠性。在PLC的外部電路上，其電氣連接線和開關(guān)連接點(diǎn)相對(duì)于同等規(guī)模的繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)少了很多。這也使PLC的故障率大大的降低，同時(shí)很大程度上使PLC的可靠性大大的提高。PLC中設(shè)置了一些自我診斷、警戒報(bào)警和可恢復(fù)等功能，在PLC出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，若發(fā)生一些小故障也能自我恢復(fù)等。用戶可以通過PLC

23、的應(yīng)用軟件將外部器件的故障診斷程序編入PLC，使整個(gè)PLC控制系統(tǒng)中的其他電路和電氣設(shè)備都能得到有效和及時(shí)的保護(hù)。這也使PLC具有極高的可靠性。在工作方式上，PLC采用了周期掃描、集中采樣、集中輸出等工作方式極高了自身的扛干擾能力。2.配套和功能齊全，適應(yīng)性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，各個(gè)生產(chǎn)廠家也形成了各自不同大小規(guī)模的系列化產(chǎn)品。這些產(chǎn)品能有效的滿足市場(chǎng)中不同規(guī)模的工業(yè)自動(dòng)化控制場(chǎng)合。由于PLC本身具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力和速度以及可編程控制器的網(wǎng)絡(luò)通信能力的提高，所以它能適應(yīng)不同的工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域。3.簡(jiǎn)單易學(xué)，方便易用，受到工程技術(shù)人員的好評(píng) 作為現(xiàn)代通用的工業(yè)自動(dòng)化控制計(jì)算機(jī)。PLC的匯編語

24、言相對(duì)于計(jì)算機(jī)更簡(jiǎn)單易學(xué)，使用起來也很方便以及接口簡(jiǎn)單很容易被熟悉電氣知識(shí)的和不熟悉的用戶所掌握。它可以用相對(duì)于繼電器少很多的接線和開關(guān)量就能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的功能。為用戶打開了方便之門。2.3 PLC的組成及其工作原理2.3.1 PLC的組成PLC的組成：PLC的種類很多，其基本功能和指令也有差異，但是其基本結(jié)構(gòu)和工作原理則大同小異。一般由CPU板、I/O接口電路、存儲(chǔ)器、擴(kuò)展接口、電源、顯示面板等硬件組成。其硬件簡(jiǎn)化框圖如下：CPU模塊輸入模塊輸出模塊編程裝置按鈕選擇開關(guān)限位開關(guān)電源接觸器電磁閥指示燈電源可編程序控制器圖2.1 PLC硬件簡(jiǎn)化圖2.7 PLC選型本次設(shè)計(jì)我選用的是日本

25、三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列的PLC。三菱公司作為日本生產(chǎn)PLC的主要廠家之一。該公司生產(chǎn)的FX2N系列的機(jī)型，屬于高性能疊裝式機(jī)型，是目前三菱公司最先進(jìn)的PLC產(chǎn)品，F(xiàn)X2N系列PLC具有數(shù)十種編程元件，能滿足本次設(shè)計(jì)。FX2N系列PLC編程元件的編號(hào)分為兩部分：第一部分是代表功能的字母。如輸入繼電器用“X”表示、輸出繼電器用“Y”表示。第二部分為數(shù)字，數(shù)字為該類型器件的序號(hào)。根據(jù)所需的用戶輸入輸出設(shè)備及I/O點(diǎn)數(shù)，選擇我們實(shí)驗(yàn)室的FX2N-32MR型來滿足控制系統(tǒng)的要求。圖2.3 FX2N系列PLC2.7.1 FX2N系列PLC的功能及基本性能FX2N系列是FX系列PLC家族中最為先進(jìn)的一個(gè)

26、系列。由于FX2N系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更加快速、全面補(bǔ)充了網(wǎng)絡(luò)通信功能、更適合世界各國不同的電源和更好的滿足了單個(gè)需要的大量特殊的功能模塊，它可以為你的工廠工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。其中為很多特殊功能是為實(shí)際運(yùn)用而開發(fā)的，通過這些特殊功能滿足了工業(yè)生產(chǎn)范圍內(nèi)的不同需求，如模擬I/O、計(jì)數(shù)器。網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信可以連接到了世界上最流行的開放式網(wǎng)絡(luò)（Device Net）或者采用傳感器層次的網(wǎng)絡(luò)解決用戶的通信需要。其他功能如下表：表2.1 FX2N功能表內(nèi)置24V的直流電源24V、400mA直流電源可用于外圍設(shè)備，如傳感器或其它元件?？焖贁嚅_端子模塊因?yàn)?/p>

27、采用了優(yōu)良的可維護(hù)性快速斷開端子塊，即使接著電纜也可以更換單元。時(shí)鐘功能和小時(shí)表功能 在所有的FX2NPLC中都有實(shí)時(shí)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間設(shè)置和比較指令易于操作。小時(shí)表功能對(duì)過程跟蹤和機(jī)器維護(hù)提供了有價(jià)值的信息。持續(xù)掃描功能為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時(shí)間定義操作周期。輸入濾波器調(diào)節(jié)功能 可以用輸入濾波器平整輸入信號(hào)（在基本單元中x000到x017）。注解記錄功能元件注解可以記錄在程序寄存器中。在線程序編輯在線改變程序不會(huì)損失工作時(shí)間或停止生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。RUN/STOP 開關(guān)面板上運(yùn)行/停止開關(guān)易于操作。遠(yuǎn)程維護(hù) 遠(yuǎn)處的編程軟件可以通過調(diào)制解調(diào)器通信來監(jiān)測(cè)、上載或卸載程序和數(shù)據(jù)密碼保護(hù) 使用一個(gè)八位數(shù)字密碼保

28、護(hù)您的程序。 2.7.2 FX2N系列適用范圍FX2N系列在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中充分地發(fā)揮了其強(qiáng)大的功能。它的使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛，它覆蓋了所有與自動(dòng)化檢測(cè)和控制相關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，如各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等。第3章 裝配流水線的PLC控制程序設(shè)計(jì)部分3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)通過畢業(yè)設(shè)計(jì)了解PLC控制的企業(yè)裝配流水線基本原理以及工作流程，設(shè)計(jì)PLC控制實(shí)現(xiàn)的模擬裝配流水線系統(tǒng)，控制多工位裝入、多工位裝配、單工位入庫等操作。 以自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)中心綜合實(shí)訓(xùn)室的網(wǎng)絡(luò)型可編程序控制器實(shí)訓(xùn)平

29、臺(tái)為研究對(duì)象，了解控制對(duì)象結(jié)構(gòu)組成，熟悉控制對(duì)象實(shí)際工作流程，確定受控對(duì)象與PLC間關(guān)系，估計(jì)程序步數(shù)； 運(yùn)行框圖、硬件接線圖繪制； 畫出PLC控制的梯形圖； 編制出語句表； 輸入指令并修改更正程序； 調(diào)試運(yùn)行并反復(fù)設(shè)計(jì)驗(yàn)證； 整理設(shè)計(jì)思路、總結(jié)設(shè)計(jì)成果。3.1.1 裝配流水線的PLC控制系統(tǒng)的工作原理本次設(shè)計(jì)主要目的是實(shí)現(xiàn)飲料裝瓶流水線。通過PLC程序控制流水線的電氣部分，實(shí)現(xiàn)飲料瓶的傳送、裝瓶、蓋蓋、貼簽和入庫、單周期或連續(xù)循環(huán)的功能。當(dāng)飲料瓶被傳送到操作工位或者倉庫時(shí)，通過光敏傳感器反饋給PLC一個(gè)信號(hào)，促使傳送帶停止運(yùn)行。此次裝配流水線的工作流程圖如下:原始位置等待操作一（裝瓶）111

30、操作二（蓋蓋）2成品入庫操作三（貼簽）3單周期連續(xù)循環(huán)移位啟動(dòng)圖3.1 裝配流水線的工作流程圖3.1.2 控制要求本次設(shè)計(jì)的裝配流水線有傳送、裝瓶、蓋蓋、貼簽和成品入庫生產(chǎn)線操作工序，用8盞燈來模擬；并有啟動(dòng)、移位和復(fù)位按鈕進(jìn)行操作。采用FX2N系列PLC進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)的裝瓶流水線工序控制。按下啟動(dòng)按鈕后，按以下規(guī)律顯示：DEADFBDGCDHDEADFBDGCDHDE循環(huán)，G表示用來傳送的加工物品以及傳送的方向，每次亮1秒；D、E、F分別表示傳感器，每個(gè)燈每次亮1秒；A是操作1，B是操作2，C是操作3，H是倉庫，每個(gè)燈每次都點(diǎn)亮3秒，表示其操作所需的時(shí)間；（注：飲料灌注量為固定值）

31、按下移動(dòng)按鈕后，傳送帶開始移動(dòng)（移動(dòng)指示燈G點(diǎn)亮，每次點(diǎn)亮1秒熄滅）；按下復(fù)位按鈕后，系統(tǒng)復(fù)位，只有再次按下啟動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)才能再次啟動(dòng)。裝配流水線的模擬控制圖如下所示：操作1 A操作2 B操作3 C倉庫 H復(fù)位移動(dòng)啟動(dòng)A B C D E F G H V+ COM傳感器1E 傳送帶 D傳感器2F 傳感器3G 圖3.2 裝配流水線模擬控制圖3.2 硬件設(shè)計(jì)3.2.1 輸入/輸出端口配置表3.1 I/O端口分配表輸 入輸 出設(shè) 備端口編號(hào)設(shè) 備端口編號(hào)啟動(dòng)按鈕X0AY0操作1移動(dòng)按鈕X1BY1操作2復(fù)位按鈕X2CY2操作3DY3 傳送 E Y4 傳感器1F Y5 傳感器2 G Y6 傳感器3HY7

32、 入庫3.2.2 PLC的外部接線圖此次設(shè)計(jì)的外部接線圖如圖3.3所示。左邊為輸入主要由3個(gè)點(diǎn)動(dòng)開關(guān)組成。這3個(gè)開關(guān)X0、X1、X2分別實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)、移動(dòng)和復(fù)位的功能。右邊為輸出部分主要由8個(gè)LD燈組成。通過LD燈的閃爍能直觀的觀察程序運(yùn)行情況。 PLCX0X1X2COMCOM1Y0Y1Y2Y3COM2Y4Y5Y6Y7ABCDEFGH啟動(dòng)移動(dòng)復(fù)位圖3.3 PLC的外部接線圖3.3 梯形圖分析圖3.4（a）程序啟動(dòng)圖3.4（a）是為程序開始運(yùn)行和傳送 (D)實(shí)現(xiàn)通斷而設(shè)計(jì)的。PLS:上升沿微分輸出指令,在輸入信號(hào)上升沿產(chǎn)生脈沖信號(hào)。只能作用于Y與M，在輸入信號(hào)接通或斷開的一個(gè)周期內(nèi)置位為“1”；S

33、ET：置位指令，使動(dòng)作保持；M8000為運(yùn)行監(jiān)視繼電器。當(dāng)PLC處于RUN狀態(tài)時(shí)它始終為ON，相反則為OFF。當(dāng)X000點(diǎn)動(dòng)接通瞬間，軟繼電器M0輸出一個(gè)周期的ON信號(hào)。（但是開關(guān)連續(xù)接通對(duì)M0沒有影響）；PLC處于RUN，M8000接通在M0、T4脈沖上升沿、X001脈沖上升沿以及M18接通與T3脈沖上升沿作用下SET將Y0003置位為ON，即傳送(D)動(dòng)作（燈亮）。圖3.4（b）傳送D和傳感器E的復(fù)位動(dòng)作圖3.4（b）是通過時(shí)間繼電器T0來實(shí)現(xiàn)傳送（D）的復(fù)位和傳感器1（E）的復(fù)位。RST：復(fù)位指令，使操作保持復(fù)位（清零）。當(dāng)Y003常開閉合，時(shí)間繼電器T0動(dòng)作開始計(jì)時(shí)1秒，在T0的脈沖上

34、升沿的作用下Y003被置位，即傳送1（D）燈滅；同時(shí)傳感器1（E）燈亮。圖3.4(c)操作和入庫的置位動(dòng)作圖3.4（c）是實(shí)現(xiàn)對(duì)操作1、2、3和入庫的置位動(dòng)作。 M8000處于ON狀態(tài)，程序給定一個(gè)時(shí)間繼電器T3一個(gè)上升沿脈沖，傳感器3（G）復(fù)位。同時(shí)當(dāng)M18處于常閉狀態(tài)，若M2常開閉合則操作1（A）被置位；若M5閉合則操作2（B）被置位；若M8閉合則操作3（C）被置位；若M11閉合則入庫（H）被置位。圖3.4（d）時(shí)間繼電器通斷圖3.4（d）是實(shí)現(xiàn)對(duì)操作1、2、3和入庫LD燈的通斷時(shí)間控制。當(dāng)Y000、Y001、Y002或Y007常開閉合時(shí)，時(shí)間繼電器T4計(jì)時(shí)3秒。圖3.4（e）操作和入庫的

35、復(fù)位動(dòng)作圖3.4（e）實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)操作1、2、3和入庫的復(fù)位動(dòng)作。ADDP:脈沖執(zhí)行型的ADD指令（加法指令）執(zhí)行一個(gè)掃描周期。當(dāng)T4閉合，若Y000閉合則操作1（A）被復(fù)位；操作2、3和入庫同理。在T4閉合的瞬間，ADDP執(zhí)行一個(gè)掃描周期，即循環(huán)選擇ABCH的條件。圖3.4（f）選擇操作或入庫動(dòng)作圖3.4（f）是通過比較指令來實(shí)現(xiàn)DEFG循環(huán)后選擇操作1、2、3或入庫動(dòng)作。CMP:比較指令M8000處于ON狀態(tài)，將數(shù)據(jù)寄存器D0中的內(nèi)容與常數(shù)1比較。比較結(jié)果去驅(qū)動(dòng)M1、M2、M3，當(dāng)D01時(shí)，M1置位；當(dāng)D01時(shí)，M2置位；當(dāng)D01時(shí)，M3置位；以下幾條同上。圖3.4（g）返回初始狀態(tài)圖3.4

36、（g）是實(shí)現(xiàn)一次循環(huán)結(jié)束后，返回初始狀態(tài)的動(dòng)作（即返回選擇A）。MOVP：P為脈沖；在時(shí)一個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行一次數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)M14、X000、X001或M8002 OFFON時(shí)，數(shù)值1寫入寄存器D0一次。圖3.4（h）程序復(fù)位圖3.4（h）是實(shí)現(xiàn)程序復(fù)位動(dòng)作的。ZRST：全部復(fù)位指令（區(qū)間復(fù)位指令）其操作對(duì)象主要為Y/M/S/T/C/D。X002接通（點(diǎn)動(dòng)），區(qū)間復(fù)位指令執(zhí)行，位元件M0M18,Y000Y007成批復(fù)位。3.4 調(diào)試過程及結(jié)果本次設(shè)計(jì)調(diào)試過程是在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的。我事先用編程軟件GX developer編寫好裝配流水線的PLC控制的梯形圖程序。并在該軟件所在上位機(jī)的控制面板上設(shè)置PC

37、通訊端口，通過PC/PPI電纜并使用PPI協(xié)議與FX2N通訊，然后進(jìn)行通訊連接，當(dāng)上位機(jī)掃描到所使用的PLC時(shí)，即表明連接正確。在軟件上讀取所連接PLC型號(hào)成功后，即可將程序下載到PLC的存儲(chǔ)器中，并進(jìn)行調(diào)試。具體步驟如下：按開FX2NPLC實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的電源開關(guān)，即讓FX2N CPU接通電源；點(diǎn)擊軟件GX developer工具欄上的圖標(biāo)，即將程序下載至PLC中；點(diǎn)擊軟件GX developer工具欄上的圖標(biāo)，即可進(jìn)入程序狀態(tài)監(jiān)控畫面；然后就可以按動(dòng)PLC控制按鈕，并觀察指示燈的輸出情況，結(jié)合程序狀態(tài)監(jiān)控畫面各觸電和線圈的運(yùn)行情況和各個(gè)LD燈的閃爍情況，即可進(jìn)行裝配流水線的PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試

38、。經(jīng)過多次的調(diào)試和修改梯形圖程序，終于實(shí)現(xiàn)了此次裝配流水線的PLC控制設(shè)計(jì)的基本功能。流水線在PLC模擬調(diào)試下能按照DEADFBDGCDHDEADFBDGCDHDE的循環(huán)各個(gè)LD燈有序的亮滅。小結(jié)通過這次裝配流水線的PLC控制設(shè)計(jì)，我不僅對(duì)裝配流水線有了了解，更讓我對(duì)PLC的知識(shí)得到了鞏固和深化。其中讓我對(duì)梯形圖、功能指令表、順序功能圖等都有了更好的了解。在開始準(zhǔn)備設(shè)計(jì)的時(shí)候，我收集了很多有關(guān)PLC的資料并了解了很多PLC的設(shè)計(jì)原理，這讓我知道了傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)向現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化離不開PLC的應(yīng)用，它使企業(yè)的生產(chǎn)周期大大縮短，同時(shí)減少勞動(dòng)力和生產(chǎn)成本。目前我國很多地區(qū)的企業(yè)整個(gè)生產(chǎn)設(shè)

39、備還比較落后的，而且大部分工序都是通過人工來完成的，而流水線因其出色的規(guī)律性、連續(xù)性和多條生產(chǎn)線可同時(shí)操作的可操作性以及其操作簡(jiǎn)單很適合中小企業(yè)的發(fā)展要求。但隨著科技不斷進(jìn)步我相信會(huì)有功能更齊全工藝水平更高的裝配流水線在不久的將來將會(huì)出現(xiàn)，所以在今后的學(xué)習(xí)和生活中我們還要不斷的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新，只有這樣才能設(shè)計(jì)出更符合現(xiàn)代社會(huì)所需求的產(chǎn)品。在未來的發(fā)展中我認(rèn)為會(huì)有越來越多的PLC會(huì)在裝配流水線中應(yīng)用。因?yàn)檠b配流水線由于其工藝的重復(fù)性和連續(xù)性的要求剛好符合PLC的使用功能。PLC由于其強(qiáng)大的可編程性和靈活性來控制裝配流水線的電氣部分十分符合流水線的工藝要求。同時(shí)PLC更可是通過編程讓同一條流水線實(shí)現(xiàn)對(duì)

40、不同產(chǎn)品的裝配。在PLC出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)由于其連接線多，開關(guān)量大以及設(shè)備量大導(dǎo)致流水線的裝配精度和重復(fù)使用率不高。而PLC的出現(xiàn)不僅彌補(bǔ)了這方面的缺陷而且還大大的提高了裝配流水線的精度和可靠性。在這次的設(shè)計(jì)中，我主要通過梯形圖來設(shè)計(jì)裝配流水線的程序。通過實(shí)驗(yàn)室PLC模擬實(shí)驗(yàn)，不斷的改進(jìn)梯形圖程序。終于程序能良好的運(yùn)行，不過由于本人的能力有限，原本的設(shè)計(jì)目標(biāo)沒有達(dá)到，只能退而求其次降低要求，最后設(shè)計(jì)出了現(xiàn)在的程序。在本程序中的所有開關(guān)都是點(diǎn)動(dòng)的。在寫論文的時(shí)候，我需要大量的以前沒學(xué)到過的知識(shí)，于是圖書館和internet成了我很好的助手。在查閱資料的過程中，我要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知

41、識(shí)。不知不覺中，也讓我查閱資料的能力也得到了鍛煉。在實(shí)際的過程中，我總是會(huì)遇到很多的問題。在這次的課程設(shè)計(jì)中我學(xué)到了很多PLC的知識(shí)，經(jīng)過幾個(gè)月的努力。這次設(shè)計(jì)將是我人生中重要的一課。 參考文獻(xiàn)1段波.李波.江云.尹卓華. 基于PLC的工廠生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的開發(fā)J. 科學(xué)技術(shù)與工程, 2010, 10(6): 15691572.2付中元.田治禮. 基于PLC的流水線模擬控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)J. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2008. 8(12):31753176.3苗長(zhǎng)兵.季漢棋. PLC控制的自動(dòng)化制造流水線實(shí)驗(yàn)臺(tái)J. 國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù). 2007.10：1315.4安宏偉.馬世勇. PLC在機(jī)加

42、工自動(dòng)流水線中的應(yīng)用J. 濰坊高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào). 2000.1:1213.5陳忠平. 三菱FX/Q系列PLC自學(xué)手冊(cè)M. 北京：人民郵電出版社，2009.6廖常初. 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)M.重慶：重慶大學(xué)出版社，1992.7林小峰. 可編程序控制器原理及應(yīng)用M.北京：高等教育出版社，2000.8郭利霞. 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)（任務(wù)驅(qū)動(dòng)式項(xiàng)目教材）M.北京：北京理工大學(xué)出版社，2009.9范永勝. 電氣控制與PLC應(yīng)用M.北京：中國電力出版社，2007.10周云水. 跟我學(xué)PLC編程M.北京：中國電力出版社，2009.11廖常初. PLC編程及應(yīng)用P，第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.

43、12蘇家健. 可編程序控制器應(yīng)用實(shí)訓(xùn)（三菱機(jī)型）M.北京：電子工業(yè)出版社，2009.13求是教儀. 網(wǎng)絡(luò)型可編程控制器實(shí)訓(xùn)平臺(tái)指導(dǎo)書M.杭州，2009.14徐科軍. 傳感器與檢測(cè)技術(shù)M，第2版.北京：電子工業(yè)出版社, 2008.15肖峰. PLC編程100例M.北京：中國電力出版社，2009.16Allen-Bradley Inc.1305 Adjustable Frequency AC Drive (Series C) User ManualM.Rockwell Automation Corporation.1998.17Rockwell Automation，DeviceNet Examp

44、le Code(Cat. No. 9240 DNEXP) M，1997.Rockwell Automation.18Rockwell Software Inc. Getting Results with RSlinxM.1998.附錄 指令表0 LD X000 循環(huán)啟動(dòng)1 PLS M0 循環(huán)開始 循環(huán) 傳送（D）操作1（A）/操作2（B）/操作3（C）/入庫（H）3 LD M8000 （M8000= “true”1）4 MPS5 LD M0 循環(huán)開始6 ORP T48 ORP X001 移動(dòng)啟動(dòng)（點(diǎn)動(dòng)）10 LD M1811 ANDP T313 ORB14 ANB15 SET Y003 <傳動(dòng)（D）燈亮>16 MRD17 AND Y00318 OUT T0 K10 <傳動(dòng)（D）燈亮1秒>21 MPD 22 ANDP T0