畢業(yè)設計MES網(wǎng)絡型模塊式柔性自動化生產(chǎn)線――安裝與分類站_圖文

1、安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計(論文課題名稱MES 網(wǎng)絡型模塊式柔性自動化生產(chǎn)線實驗系統(tǒng)研究安裝與倉儲 系 別機械與電氣自動化學院 專 業(yè)電氣工程及其自動化 姓 名張 后 盾 學 號摘要 . 4Abstract . 5一、緒論 . 61.1、課題研究 . 61.2、MES 網(wǎng)絡型模塊式柔性自動化生產(chǎn)線相關介紹 . 61.3、我國當前MES 和柔性自動化生產(chǎn)線的現(xiàn)狀和前景 . 71.4、PLC 的應用現(xiàn)狀和前景 . 8二、硬件電路設計 . 102.1、總體介紹 . 102.2、電氣設計和電氣原理圖設計 . 132.3、生產(chǎn)線相關期間說明 . 152.4生產(chǎn)線相關器件選型 . 21三、軟件設計 . 24

2、3.1系統(tǒng)程序流程圖 . 24四、實驗調(diào)試 . 294.1單動調(diào)試 . 294.2 聯(lián)動調(diào)試 . 29五、總結 . 31六、致謝 . 33七、參考文獻 . 34附錄一: 英文文獻翻譯 . 35附錄二：安裝站和分類站電氣原理圖 . 50附錄三：安裝站和分類站梯形圖 . 50摘要本設計是以實驗的形式研究MES 網(wǎng)絡型模塊式柔性自動化生產(chǎn)線中PLC 的實際應用，其中對于柔性制造系統(tǒng)、工業(yè)組態(tài)軟件和可編程邏輯控制器作為研究的重點內(nèi)容。MES 網(wǎng)絡型模塊式柔性自動化生產(chǎn)線中主要作用是對工件進行運輸、加工和安裝，最后將工件分類送入倉庫中。本生產(chǎn)線一共有八個站點，分別是上料檢測站、搬運站、加工站、分揀站、傳

3、送站、安裝搬運站、安裝站和分類站，每一站均由一臺西門子S7-200PLC 控制運行，然后通過現(xiàn)場總線連接到S7-300上實現(xiàn)上位機通信。整個生產(chǎn)線分成四個人完成，本設計需要完成安裝站和分類站的電氣原理圖設計、程序的閱讀和調(diào)試，使他們能夠完成單站運行和多站聯(lián)動，然后繪制這兩站的控制電路圖。 關鍵詞：MES 柔性 PLCAbstractThe design is based on experiments in the form of network-type modular MES flexible automated production lines in the practical appli

4、cation of PLC, which for flexible manufacturing systems, industrial configuration software and programmable logic controller as a research focus. MES network-type modular flexible automated production line main role is to transport the workpiece, processing and installation, and finally into the sto

5、rehouse in the workpiece classification. The production line, a total of eight sites, respectively, on the material testing station, transport stations, processing stations, sorting stations, transfer stations, transport stations to install, installation stops and classification of stations, each st

6、ation by a Siemens S7-200PLC control Run, and then through the field bus connection to the S7-300 on the host computer communication. The whole production line is divided into four complete, the design needs to complete the installation of electrical stations and classification stations schematic de

7、sign, program of reading and debugging, enabling them to complete the single-station operation and multi-station interaction, and then draw the two station control circuit.Keyword: MES Flexible PLC一、緒論1.1、課題研究由于微電子技術、計算機技術、通信技術、機械與控制設備的發(fā)展，制造業(yè)自動化進入一個嶄新的時代，技術日臻成熟。柔性制造技術已成為各工業(yè)化國家機械制造自動化的研制發(fā)展重點，對于工業(yè)生產(chǎn)有著

8、重要意義。隨著計算機技術的出現(xiàn)，產(chǎn)生了“柔性自動化技術”。采用“柔性自動化技術”的生產(chǎn)線不僅能夠自動的“做”，而且一旦加工目標確定，就知道應該“怎么做”。柔性自動化技術是當今機械制造業(yè)適應市場動態(tài)需求，加速產(chǎn)品更新的主要手段。采用柔性自動化技術，不僅能夠提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度，還能提高產(chǎn)品質量、縮短制造周期和交貨期、大幅度降低成本，因而是各國機械制造業(yè)發(fā)展的重要趨勢。柔性制造生產(chǎn)線是柔性制造系統(tǒng)類型之一。柔性制造生產(chǎn)線由自動加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)構成：l 、自動加工系統(tǒng)：指以成組技術為基礎，把外形尺寸(形狀不必完全一致 、重量大致相似，材料相同，工藝相似的零件集中在一臺或數(shù)

9、臺數(shù)控機床或專用機床等設備上加工的系統(tǒng)。2、物流系統(tǒng)：指由多種運輸裝置構成，如傳送帶、軌道、轉盤以及機械手等，完成工件、刀具等的供給與傳送的系統(tǒng)，它是柔性制造生產(chǎn)線主要的組成部分。3、信息系統(tǒng)：指對加工和運輸過程中所需各種信息收集、處理、反饋，并通過電子計算機或其他控制裝置(液壓、氣壓裝置等 ，對機床或運輸設備實行分級控制的系統(tǒng)。4、軟件系統(tǒng)：指保證柔性制造系統(tǒng)用電子計算機進行有效管理的必不可少的組成部分。它包括設計、規(guī)劃、生產(chǎn)控制和系統(tǒng)監(jiān)督等軟件。柔性制造系統(tǒng)適合于中小批量生產(chǎn)。1.2、MES 網(wǎng)絡型模塊式柔性自動化生產(chǎn)線相關介紹柔性自動化生產(chǎn)線是將微電子學、計算機信息技術、控制技術、機械制

10、造和系統(tǒng)工程有機地結合起來，是一種技術復雜、高度自動化系統(tǒng)，柔性制造技術更是機械制造業(yè)適應當前市場動態(tài)需求及產(chǎn)品不斷迅速更新的重要手段，是先進制造技術的基礎。制造執(zhí)行系統(tǒng) (Manufacturing Execution System，簡稱MES ）是美國AMR 公司(Advanced Manufacturing Research，Inc 在90年代初提出的，旨在加強物料需求計劃的執(zhí)行功能，把物料需求計劃同車間作業(yè)現(xiàn)場控制，通過執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)系起來。這里的現(xiàn)場控制包括PLC 程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、各種計量及檢測儀器、機械手等。MES 系統(tǒng)設置了必要的接口，與提供生產(chǎn)現(xiàn)場控制設施的廠商建立合作

11、關系。 在MES 定義中強調(diào)了以下三點：1、MES 是對整個車間制造過程的優(yōu)化，而不是單一的解決某個生產(chǎn)瓶頸。 2、MES 必須提供實時收集生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的功能，并作出相應的分析和處理。 3、MES 需要與計劃層和控制層進行信息交互，通過企業(yè)的連續(xù)信息流來實現(xiàn)企業(yè)信息全集成。柔性自動化生產(chǎn)線是針對大規(guī)模生產(chǎn)的弊端而提出的新型生產(chǎn)模式。所謂柔性生產(chǎn)即通過系統(tǒng)結構、人員組織、運作方式和市場營銷等方面的改革，使生產(chǎn)系統(tǒng)能對市場需求變化作出快速的適應，同時消除冗余無用的損耗，力求企業(yè)獲得更大的效益。 隨著計算機技術的出現(xiàn)，產(chǎn)生了“柔性自動化技術”。采用“柔性自動化技術”的生產(chǎn)線不僅能夠自動的“做”，而

12、且一旦加工目標確定，就知道應該“怎么做”。柔性自動化技術是當今機械制造業(yè)適應市場動態(tài)需求，加速產(chǎn)品更新的主要手段。采用柔性自動化技術，不僅能夠提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度，還能提高產(chǎn)品質量、縮短制造周期和交貨期、大幅度降低成本，因而是各國機械制造業(yè)發(fā)展的重要趨勢。1.3、我國當前MES 和柔性自動化生產(chǎn)線的現(xiàn)狀和前景20世紀90年代初期，中國就開始對MES 跟蹤研究、宣傳或試點，而且曾經(jīng)提出了 “管控一體化”，“人、財、物、產(chǎn)、供、銷”等概念，只是總結、歸納、宣傳、堅持或者提煉、提升不夠，發(fā)展勢頭不快。國內(nèi)最早的MES 是20世紀80年代寶鋼建設初期從SIEMENS （西門子）公司引進的。中國工

13、業(yè)信息化基本上是沿著西方工業(yè)國家的軌跡前進，只是慢半拍而已。幾乎絕大多數(shù)大學和工業(yè)自動化研究單位，甚至于國家、省、市級政府主管部門都開始跟蹤、研究MES 。從中央到地方，從學會到協(xié)會，從IT 公司到制造生產(chǎn)廠，從綜合網(wǎng)站到專業(yè)網(wǎng)站，從綜合大學到?？圃盒?，都卷入了MES 熱潮之中。柔性自動化生產(chǎn)線從技術上看，工業(yè)發(fā)達國家都是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為重點，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標，注重對單元技術的開發(fā)、完善與提高。計算機數(shù)控（Computer Numerical Control，簡稱CNC ）單機繼續(xù)向著高精度、高速度和高柔性的方向發(fā)展，F(xiàn)MS(Flexible Manufacture Syst

14、em 柔性制造系統(tǒng) 技術向著網(wǎng)絡系統(tǒng)開放、性能集成智能、實用有效的方向發(fā)展。目前，我國CNC 機床尚未普及，連續(xù)運行的可靠性還不高，F(xiàn)MS 尚未達到實用化，一些關鍵的基礎技術還沒有完全掌握，與國際先進水平和國內(nèi)日益增長的需求相比，都有不小的差距。我們必須結合國情，大力發(fā)展適用、可靠、價廉的柔性自動化技術及裝備。今后一段時期內(nèi)，在繼續(xù)進行機械制造柔性自動化技術方面應用科學研究的基礎上，切實做好“掌握柔性自動化裝備的設計方法和制造技術”，以及“提高自主開發(fā)能力”這兩個方面的工作；完成FMC 、P-FMS （準柔性制造系統(tǒng)）、FMS 這三個層次的典型柔性加工設備的開發(fā)。力爭到2000年，我國主要柔性

15、單元設備的綜合性能，達到國外90年代初期的水平；實用化的柔性制造系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)水平，達到國外80年代末、90年代初水平，以便為今后制造業(yè)綜合自動化的發(fā)展奠定良好的基礎。1.4、PLC 的應用現(xiàn)狀和前景PLC （Programmable Logic Controller）又叫可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。長期以來，PLC 始終處于工業(yè)控制自動化領域的主戰(zhàn)場，為各種各樣

16、的自動化控制設備提供非?？煽康目刂品桨?，與DCS （Distributed Control System，即分布式控制系統(tǒng)）和工業(yè)PC 形成了三足鼎立之勢。同時，PLC 也承受著來自其它技術產(chǎn)品的沖擊，尤其是工業(yè)PC 所帶來的沖擊。微型化、網(wǎng)絡化、PC 化和開放性是PLC 未來發(fā)展的主要方向。在基于PLC 自動化的早期，PLC 體積大而且價格昂貴。但在最近幾年，微型PLC （小于32 I/O）已經(jīng)出現(xiàn)，價格只有幾百歐元。隨著軟PLC （soft plc ）控制組態(tài)軟件的進一步完善和發(fā)展，安裝有軟PLC 組態(tài)軟件和PC-based 控制的市場份額將逐步得到增長。當前，過程控制領域最大的發(fā)展趨勢之

17、一就是以太網(wǎng)技術的擴展，PLC 也不例外。PLC 在向微型化、網(wǎng)絡化、PC 化和開放性方向發(fā)展?，F(xiàn)在越來越多的PLC 供應商開始提供以太網(wǎng)接口?？梢韵嘈?，PLC 將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉移，尤其是基于工業(yè)PC 的控制系統(tǒng)。二、硬件電路設計2.1、總體介紹本系統(tǒng)采用先進的總線控制方式，增配有主控PLC 、工業(yè)觸摸屏、MCGS （ Monitor and Control Generated System，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)）工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件、MES 生產(chǎn)制造管理軟件等，下面就具體介紹生產(chǎn)線的功能。 圖一 MES網(wǎng)絡型模塊柔性自動化生產(chǎn)線實物圖如圖一所示，該柔性制造生產(chǎn)線作為一有機整體，有上料檢

18、測站、搬運站、加工站、分揀站、傳送站、安裝站和分類站組成，控制系統(tǒng)可以選用西門子、三菱或歐姆龍的PLC 進行控制(在此生產(chǎn)線中選用的是西門子的PLC, 具有較好的柔性，即每站各有一套PLC 控制系統(tǒng)獨立控制，在單個控制完成以后，又可將相鄰的兩站、三站或更多站連在一起，進行聯(lián)動。1、該柔性自動化生產(chǎn)線實驗系統(tǒng)是由獨立的各站相互連接而成，有如下8站：（1）上料檢測站a 、回傳上料臺將工件依次送到檢測工位b 、提升裝置將工件提升并檢測工件顏色（2）搬運站a 、將工件從上站搬至下一站 （3）加工站a 、用回轉工作臺將工件在四個工位間轉換 b 、鉆孔單元打孔 c 、檢測打孔深度 （4）分揀站a 、將工件

19、從加工站取出 b 、將廢品分揀出來 （5）傳送站a 、將合格工件從分揀站傳送到后站 （6）安裝站a 、選擇要安裝工件的料倉 b 、將工件從料倉中推出 c 、將工件安裝到位 （7）安裝搬運站a 、將上站工件拿起放入安裝工位 b 、將裝好工件拿起放下站 （8）分類站 a 、按工件類型分類 b 、將工件推入庫房 下圖給出了系統(tǒng)中工件從一站到另一站的物流傳遞過程：圖二柔性生產(chǎn)線示意圖1、安裝站該站要完成的任務是：選擇要安裝工件的料倉，然后將工件從料倉中推出，最后將工件安裝到位。該站主要用到了這些器件：西門子PLC （主控單元）、空氣壓縮機（用來生產(chǎn)線上的動力裝置）、光電開關（作為傳感器使用）。 圖三

20、安裝站示意圖 2、分類站該站主要完成的任務是：將工件進行分類，然后將工件放入不同的庫房。 該站主要用到這些器件：西門子PLC （主控單元）、步進電機（用來確定庫房的位置和運送工件）、步進電機驅動器（Microstep Driver）、光電開關。 圖四 分類站示意圖2.2、電氣設計和電氣原理圖設計 圖五 安裝站電氣原理圖本站使用的是PLC 型號為S7-200。圖五中描述的是PLC 的電氣連接示意圖。在下面列出安裝站的I/O分配表。表一 圖六 分類站電氣原理圖圖六是分類站的電氣原理圖，其中Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3這四個輸出連接的是光電耦合器。在下面列出I/O分配表二：表二 2.3、生

21、產(chǎn)線相關期間說明 圖七 光電開關原理圖圖七所示是反射式光電開關的工作原理框圖。圖中，由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)反射電路后，由發(fā)光管GL 輻射出光脈沖。當被測物體進入受光器作用范圍時，被反射回來的光脈沖進入光敏三極管DU 。并在接收電路中將光脈沖解調(diào)為電脈沖信號，再經(jīng)放大器放大和同步選通整形，然后用數(shù)字積分或RC 積分方式排除干擾，最后經(jīng)延時（或不延時）觸發(fā)驅動器輸出光電開關控制信號。第 16 頁 共 50 頁采用集成電路技術和SMT 表面安裝工藝而制造的新一代光電開關器件，具有延時、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開關是一種采用脈沖調(diào)制的主動

22、式光電探測系統(tǒng)型電子開關，它所使用的冷光源有紅外光、紅色光、綠色光和藍色光等，可非接觸，無損傷地迅速和控制各種固體、液體、透明體、黑體、柔軟體和煙霧等物質的狀態(tài)和動作。通過氣體的壓強或膨脹產(chǎn)生的力來做功的元件，即將壓縮空氣的能量轉換為動能的機件。如氣缸，蒸汽機等。它是一種動力傳動形式，亦為能量轉換裝置，利用氣體壓力來傳遞能量。氣動技術的優(yōu)點：1、氣動裝置結構簡單、輕便、安裝維護簡單。壓力等級低、故使用安全。2、工作介質是取之不盡的空氣、空氣本身不花錢。排氣處理簡單，不污染環(huán)境，成本低。3、輸出力以及工作速度的調(diào)節(jié)非常容易。氣缸的動作速度一般為50500mm/s，比液壓和電氣方。4、可靠性高，使

23、用壽命長。電器元件的有效動作次數(shù)約為百萬次，而SMC 的一般電磁閥的壽命大于3000萬次，小型閥超過2億次。5、利用空氣的壓縮性，可貯存能量，實現(xiàn)集中供氣?？啥虝r間釋放能量，以獲得間歇運動中的高速響應。可實現(xiàn)緩沖。對沖擊負載和過負載有較強的適應能力。在一定條件下，可使氣動裝置有自保持能力。6、全氣動控制具有防火、防爆、防潮的能力。與液壓方式相比，氣動方式可在高溫場合使用。7、由于空氣流動損失小，壓縮空氣可集中供應，遠距離輸送。第 17 頁 共 50 頁 圖八 氣動元件氣動技術的缺點： 1、由于空氣有壓縮性，氣缸的動作速度易受負載的變化而變化。采用氣液聯(lián)動方式可以克服這一缺陷, 氣缸速度比液壓要

24、快。2、氣缸在低速運動時候，由于摩擦力占推力的比例較大，氣缸的低速穩(wěn)定性不如液壓缸。3、雖然在許多應用場合，氣缸的輸出力能滿足工作要求，但其輸出力比液壓缸小。 氣動技術是以壓縮空氣為介質來傳動和控制機械的一門專業(yè)技術。由于它具有節(jié)能、無污染、高效、低成本、安全可靠、結構簡單等優(yōu)點，廣泛應用于各種機械和生產(chǎn)線上。過去汽車、拖拉機等生產(chǎn)線上的氣動系統(tǒng)及其元件，都由各廠自行設計、制造和維修。步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一，廣泛應用在各種自動化設備中。步進電機和普通電動機不同之處在于它是一種將電脈沖信號轉化為角位移的執(zhí)行機構，它同時完成兩個工作：一是傳遞轉矩，二是控制轉角位置或速度。

25、1步進電機的工作原理圖十一為兩相步進電機的工作原理示意圖，它有兩個繞組。當一個繞組通電后，其定子磁極產(chǎn)生磁場，將轉子吸合到此磁極處。若繞組在控制脈沖的作用下，通電方向順序按照B A B A 四個狀態(tài)周而復始進行變化，點擊可順時針轉動；通電時第 18 頁 共 50 頁 序為B A A 時，電機就逆時針轉動。控制脈沖每作用一次，通電方向就變化一次，使電機轉動一步，即90度。四個脈沖電機轉一圈，脈沖頻率越高，電機轉動越快。步進電機的輸出力矩與電機的有效體積、線圈匝數(shù)、磁通量、電流成正比，因此電機的有效體積越大，線圈匝數(shù)越大，定轉子間氣隙越小，電機力矩越大，反之亦然。 圖九 步進電機原理圖2、步進電機

26、結構整個步進電機的是由前端蓋、軸承、軸、轉子鐵心、磁鋼、塑料骨架、定子鐵心波紋墊圈、后端蓋、螺釘組成，具體安裝如圖十二所示。第 19 頁 共 50 頁 圖十 步進電機結構圖3、驅動器原理 步進電機必須有驅動器和控制器才能正常工作。驅動器的作用是對控制脈沖進行環(huán)形分配、功率放大，使步進電機繞組按一定順序通電，控制電機轉動。 圖十一 步進電機控制系統(tǒng) 以兩相步進電機為例，當給驅動器一個脈沖信號和一個正方向信號時，驅動器經(jīng)過環(huán)形分配器和功率放大后，給電機繞組通電的順序為，其四個狀態(tài)周而復始進行變化。第 20 頁 共 50 頁 圖十二 步進電機驅動電路原理圖亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光耦。它是以

27、光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管LED ）與受光器（光敏半導體管）封裝在同一管殼內(nèi)。當輸入端加電信號時發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實現(xiàn)了“電光電”轉換。以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器，由于它具有體積小、壽命長、無觸點，抗干擾能力強，輸出和輸入之間絕緣，單向傳輸信號等優(yōu)點，在數(shù)字電路上獲得廣泛的應用。 由于光耦種類繁多，結構獨特，優(yōu)點突出，因而其應用十分廣泛，主要應用以下場合：(1在邏輯電路上的應用光電耦合器可以構成各種邏輯電路，由于光電耦合器的抗干擾性能和隔離性能比晶體管好，因此，由它構成的邏輯電路更可靠。(2作為

28、固體開關應用在開關電路中，往往要求控制電路和開關之間要有很好的電隔離，對于一般的電子開關來說是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實現(xiàn)。(3在觸發(fā)電路上的應用將光電耦合器用于雙穩(wěn)態(tài)輸出電路，由于可以把發(fā)光二極管分別串入兩管發(fā)射極回路，可有效地解決輸出與負載隔離地問題。 (4在脈沖放大電路中的應用光電耦合器應用于數(shù)字電路，可以將脈沖信號進行放大。 (5在線性電路上的應用線性光電耦合器應用于線性電路中，具有較高地線性度以及優(yōu)良地電隔離性能。 (6特殊場合的應用光電耦合器還可應用于高壓控制，取代變壓器，代替觸點繼電器以及用于A/D電路等多種場合。2.4生產(chǎn)線相關器件選型空氣壓縮機的選擇主要依據(jù)氣動系統(tǒng)

29、的工作壓力和流量。氣源的工作壓力應比氣動系統(tǒng)中的最高工作壓力高20%左右，因為要考慮供氣管道的沿程損失和局部損失。如果系統(tǒng)中某些地方的工作壓力要求較低，可以采用減壓閥來供氣。空氣壓縮機的額定排氣壓力分為低壓（0.71.0MPa）、中壓（1.010MPa）、 高壓（10100MPa）和超高壓（100MPa 以上），可根據(jù)實際需求來選擇。常見使用壓力一般為0.7-1.25。首先按空壓機的特性要求，選擇空壓機的類型。再根據(jù)氣動系統(tǒng)所需要的工作壓力和流量兩個參數(shù)，確定空壓機的輸出壓力PC 和吸入流量QC ，最終選取空壓機的型號為WY5.2-雙頭靜音空氣壓縮機?？諝鈮嚎s機（用來生產(chǎn)線上的動力裝置）；1、

30、型號：WY5.2-雙頭靜音空氣壓縮機 2、工作電壓：單項三線 220V10% 50HZ 3、轉速 2880r/min 4、最大氣壓 1.3MPa 氣動閥1、型號：CDJ2B10-60-B 2、壓力：0.7MPa 和1.0Mpa在選擇PLC 時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC 的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性價比的PLC 和設計相應的控制系統(tǒng)，該設計中選擇了S7-200（CPU 型號為224）。西門子PLC （主控單元）1、每站均配置EM277 PROFIBUS-DP 通信模塊，用于組

31、建西門子PROFIBUS-DP 網(wǎng)絡。 2、主控單元配置S7-300系列PLC ：CPU313C-2DP ，40針前連接器，64K MMC存儲卡，CP5611網(wǎng)卡。3總線結構：采用西門子PROFIBUS-DP 網(wǎng)絡通信，使各站之間控制信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)相互交換。配用PC/PPI編程電纜、PC/MPI編程電纜及觸摸屏下載電纜。 生產(chǎn)線的技術指標：1、輸入電源：單項三線 220V10% 50HZ2、工作環(huán)境：溫度-10到+40之間 相對濕度85%（25） 海拔4000m 3、工作容量1.5kVA步進電機有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下

32、來了。1、步距角的選擇電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應走多少角度（包括減速）。電機的步距角應等于或小于此角度。目前市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度（三相電機）等。 2、靜力矩的選擇步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。一般情

33、況下，靜力矩應為摩擦負載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸）。 3、電流的選擇靜力矩一樣的電機，由于電流參數(shù)不同，其運行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流（參考驅動電源、及驅動電壓）。低壓斷路器的選用，應根據(jù)具體使用條件選擇使用類別，選擇額定工作電壓、額定電流、脫扣器整定電流和分勵、欠壓脫扣器的電壓電流等參數(shù)，參照產(chǎn)品樣本提供的保護特性曲線選用保護特性，并需對短路特性和靈敏系數(shù)進行校驗, 該設計選擇的是DZ47-63。限位開關，指為保護內(nèi)置微動開關免受外力、水、油、氣體和塵埃等的損害，而組裝在外殼內(nèi)的開關，尤其適用于對機械強度和環(huán)境適應 性有

34、特殊要求的地方，可分為旋轉限位開關及直行限位開關，本設計選擇的是SMC D-A73型限位開關。三、軟件設計3.1系統(tǒng)程序流程圖 初始化程序段STL 圖： LD SM0.1 S M0.0, 1 = M3.5 R M0.1, 20更換料倉程序段： LD M0.1 A I0.5 S Q0.2, 1LD M0.3R Q0.2, 1LD M1.2 EUA I0.2 AN I0.3S Q0.2, 1LD M0.3 R Q0.3, 1LD M1.2 EUA I0.3 AN I0.2 S Q0.3, 1本段程序的根據(jù)循環(huán)段的中間繼電器M 狀態(tài)控制料倉的更換。其中Q0.2是控制黑色料倉氣動閥動作，Q0.3是控制

35、白色料倉氣動閥動作。機械手控制段： LD M0.1 O M0.6 O M1.2 = Q0.0LD M0.4 O M1.0 = Q0.1 本段是根據(jù)循環(huán)段的中間繼電器M 的狀態(tài)控制機械手運動，其中Q0.0是控制機械手安裝小工件，Q0.1是控制機械手到料倉取出小工件。循環(huán)程序段由于較長，在這就介紹下循環(huán)程序的核心指令：移位寄存器位（SHRB ） 移位寄存器位（SHRB ）指令將DATA 數(shù)值移入移位寄存器。S_BIT指定移位寄存器的最低位。N 指定移位寄存器的長度和移位方向（移位加 = N ，移位減 = -N ）。SHRB 指令移出的每個位被放置在溢出內(nèi)存位（SM1.1）中。該指令由最低位（S_B

36、IT）和由長度（N ）指定的位數(shù)定義。 圖十三 移位寄存器例如：如果S_BIT是V33.4和N is 14，以下計算顯示MSB.b 是V35.1。MSB.b = V33 + (14 - 1 +4/8= V33 + 17/8= V33 + 2 ，余數(shù)為1= V35.1在 移位減 （用長度（N ）的負值表示）中，輸入數(shù)據(jù)移入移位寄存器的最高位中，并移出最低位（S_BIT）。移出的數(shù)據(jù)被放置在溢出內(nèi)存位（SM1.1）中。在 移位加 （用長度（N ）的正值表示）中，輸入數(shù)據(jù)（DATA ）移入移位寄存器的最高位中（由S_BIT指定），并移出移位寄存器的最高位。移出的數(shù)據(jù)被放置在溢出內(nèi)存位（SM1.1）中

37、。 初始化程序：LD SM0.1S M0.0, 1= M3.5R M0.1, 24讀取顏色信息：LD M0.5LPSA M5.0S M3.0, 1LRDAN M5.0R M3.0, 1LRDA M5.1S M3.1, 1LPPAN M5.1R M3.1, 1四、實驗調(diào)試在本實驗設計的調(diào)試中我遇到過很多問題，例如設備的故障、程序的錯誤等等。下面我分單動和聯(lián)動兩個部分進行敘述。4.1單動調(diào)試在單動調(diào)試的時候，首先遇到的問題就是閱讀程序這個難題。在實驗室中我安裝實驗指導書去實際操作，但是兩站的工作臺都沒有按照預定的流程工作，為了能夠解決問題。我使用STEP7軟件把兩站的PLC 程序上載到上位機上，然

38、后使用通信線分別連接到安裝站和分類站的PLC 上，然后進行程序狀態(tài)監(jiān)控，逐步調(diào)試。最終是我了解到整個程序的循環(huán)過程和控制過程。其次的在分類站的調(diào)試中，我發(fā)現(xiàn)步進電機無法運作，整個程序不能上電。為此我專門找到紀老師希望能從老師那里得到幫助，最后我們使用萬用表進行電路檢查，確定是步進電機出現(xiàn)故障。找到問題以后，我們聯(lián)系到生產(chǎn)線的制造廠家，向他們購買了新的步進電機和相關的驅動器。從中我學會了如何使用步進電機。之后還有一些系統(tǒng)靈敏度的問題，例如安裝站的機械手使用的是吸氣閥吸附住小工件進行運輸，但是由于機械手的靈敏度問題，在實際調(diào)試的過程中無法吸附；分類站中出貨的那個氣動閥為瞬時動作，速度過快，有些情況

39、下貨物是沒有完全放入倉庫中的，針對這個問題，我專門在程序中加入了一個定時器T44，成功的解決了這個問題。 雖然單動調(diào)試成功的完成了，但是接下來要完成的是更加困難的聯(lián)動調(diào)試。有了單動調(diào)試的經(jīng)驗我相信自己能夠完成的更好。4.2 聯(lián)動調(diào)試聯(lián)動調(diào)試就是將安裝站與分類站和其他站點進行聯(lián)機調(diào)試，在這里使用到的PLC 是S7-300，這種PLC 的功能比其他各站點的S7-200的功能更加強大，相應的操作要求更高。在S7-300中的“I ”代表是從S7-200傳送到S7-300的數(shù)據(jù)，I26.0代表是第一站（也就是上料檢測站）中的繼電器V14.0傳到S7-300的數(shù)據(jù)，Q33.3代表的是從S7-300傳送到第

40、二站（也就是搬運站）中V3.3的數(shù)據(jù)。知道這些繼電器的含義后，我將這些繼電器進行編譯，很快就明白了聯(lián)動調(diào)試的順序和原理。還有就是MCGS(Monitor and Control Generated System）組態(tài)軟件的使用中，我學會了如何去把工程中的變量進行更改和循環(huán)方案的變更。在本文中的一些圖片就是從組態(tài)軟件界面中截圖獲得的。最后我們完成了整個生產(chǎn)線的單動和聯(lián)動的調(diào)試，在整個調(diào)試的過程中我用到了STEP7軟件、MCGS 組態(tài)軟件。這兩個軟件在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用。五、總結2011年3月，我開始了我的畢業(yè)論文工作，時至今日，論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的

41、清晰，整個寫作過程難以用語言來表達。歷經(jīng)了幾個月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實的畢業(yè)設計終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設計的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。 3月初，在與導師的交流討論中我的題目定了下來，是：MES 網(wǎng)絡型模塊式柔性自動化生產(chǎn)線實驗系統(tǒng)研究安裝與倉儲。當選題報告，開題報告定下來的時候，我當時便立刻著手資料的收集工作中，當時面對浩瀚的書海真是有些茫然，不知如何下手。我將這一困難告訴了導師，在導師細心的指導下，終于使我對自己現(xiàn)在的工作方向和方法有了掌握。在搜集資料的過程中，我認真準備了一個筆記本。我在學校圖書館，大工圖書館搜集資料，還在網(wǎng)上查找各類相關

42、資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于論文的撰寫。然后我將收集到的資料仔細整理分類，及時拿給導師進行溝通。4月初，資料已經(jīng)查找完畢了，我開始著手論文的寫作。在寫作過程中遇到困難我就及時和導師聯(lián)系，并和同學互相交流，請教專業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個一個解決掉，論文也慢慢成型。4月底，論文的文字敘述已經(jīng)完成。5月開始進行相關電氣原理圖的繪制工作。為了畫出自己滿意的電路圖，我仔細學習了Auto CAD的繪圖技術。在原理圖繪制初期，由于沒有繪制經(jīng)驗，覺得無從下手，空有很多思想，卻不知道應該選哪個，經(jīng)過導師的指導，我漸漸有了頭緒，通過查閱資料，逐漸確立

43、繪圖方案。方案中PLC 接線、端子排結構等等，都是是比較頭疼的問題，在反復推敲，對比的過程中，最終繪制出最終的電氣原理圖。我不會忘記這難忘的幾個月的時間。畢業(yè)論文的制作給了我難忘的回憶。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對無數(shù)書本的羅列，最難忘的是每次找到資料時的激動和興奮；親手繪制電氣原理圖的時間里，記憶最深的是每一步小小思路實現(xiàn)時那幸福的心情；為了論文我曾趕稿到深夜，但看著親手打出的一字一句，心里滿滿的只有喜悅毫無疲憊。這段旅程看似荊棘密布，實則蘊藏著無盡的寶藏。我從資料的收集中，掌握了很多PLC 、步進電機的知識，讓我對我所學過的知識有所鞏固和提高，并且讓我對當今PLC 的最新發(fā)展技術有所

44、了解。在整個過程中，我學到了新知識，增長了見識。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實自己，爭取在所學領域有所作為。在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。在此更要感謝我的導師和專業(yè)老師，是你們的細心指導和關懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在我的學業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴謹治學態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。從尊敬的導師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理。在此我要向我的導師致以最衷心的感謝和深深的敬意。六

45、、致謝四年的艱苦跋涉，五個月的精心準備，畢業(yè)論文終于到了劃句號的時候，心頭照例該如釋重負，但寫作過程中常常出現(xiàn)的輾轉反側和力不從心之感卻揮之不去。論文寫作的過程并不輕松，工作的壓力時時襲擾，知識的積累尚欠火候，于是，我只能一次次埋頭于圖書館中，一次次在深夜奮筆疾書。第一次花費如此長的時間和如此多的精力，完成一篇具有一定學術價值的論文，其中的艱辛與困難難以訴說，但曲終幕落后留下的滋味，值得我一生慢慢品嘗。我要感謝我的指導教師紀明偉老師。紀老師雖身負教學、科研重任，仍抽出時間，不時召集我和同門以督責課業(yè)，耳提面命，殷殷之情盡在諄諄教誨中。這篇論文更傾注了他的大量心血。從初稿到定稿，紀老師不厭其煩，

46、一審再審，大到篇章布局的偏頗，小到語句格式的瑕疵，都一一予以指出。同時，我要感謝機電系所有給我上過課老師，是他們傳授給我方方面面的知識，拓寬了我的知識面，培養(yǎng)了我的功底，對論文的完成不無裨益。我還要感謝學院的各位工作人員，他們細致的工作使我和同學們的學習和生活井然有序。謹向我的父母和家人表示誠摯的謝意。他們是我生命中永遠的依靠和支持，他們無微不至的關懷，是我前進的動力；他們的殷殷希望，激發(fā)我不斷前行。沒有他們就沒有我，我的點滴成就都來自他們。讓我依依不舍的還有各位學友、同門和室友。在我需要幫助的時候，陳晨等學友伸出溫暖的雙手，鼎立襄助。能和相遇、相交、相知是人生的一大幸事。本論文的完成遠非終點

47、，文中的不足和淺顯之處則是我新的征程上一個個新的起點。我將繼續(xù)前行！七、參考文獻1Palanivel V ，Zhu IQ ，Van Ooij W J Nanopardclefilledsilane films as chromate replacements for aluminum alloysJProgress in Organic Coatings ，2003，47(3：3843922譚益智柔性制造系統(tǒng)M北京：兵器工業(yè)出版社，1996，PE5113Pan G R ， Schaefer I W M orphology and water barrierproperties of silan

48、e films on aluminum and siliconJThinSolid Fi1IUS，2006，503(1：2592674MALEKI R AFlexible manufacturing systemJthe technology and management Prentice Hall Inc。，2006，22(5：34365王旗PLC 在鍍鉻生產(chǎn)線上的工藝實踐M北京：科學出版社，1999，PE671016張金濤，楊春勇2A12鋁合金表面鈰鹽摻雜硅烷雜化膜在35 NaCt 溶液中耐蝕性能的電化學研究 J金屬學報.2008，44(11：1 3721 3777陳在平，岳有軍工業(yè)控制網(wǎng)

49、絡與現(xiàn)場總線技術M北京：機械工業(yè)出版社，20082，PEl511578Pan G R ， Schaefer I W M orphology and water barrierproperties of silane films on aluminum and siliconJThinSolid Fi1IUS，2006，503(1：2592679田穎穎，孟杰褚?。篗ES 成就中國節(jié)能經(jīng)濟J中國制造業(yè)信息化：學術版，2005，34(6：212210徐偉民基于數(shù)據(jù)綜合集成的煉化企業(yè)MES 應用研究【D 】杭州：浙江大學，200511張戟基于現(xiàn)場總線DeviceNet 的智能設備開發(fā)指南M西安：西安電

50、子科技大學出版社，20046，PE556212孫萬卿，李華軍基于PLC 和組態(tài)軟件的海洋中心平臺注水及原油集輸監(jiān)控系統(tǒng)J計算機工程，2006，32(6：24324513西門子(中國 有限公司自動化驅動集團深入淺出西門子S7200PLC(第3版M北京：北京航空航天大學出版社，20071，PEl89221附錄一: 英文文獻翻譯英文文獻：MES system is necessary for automatic production line automatic control system of one of the production line, this system can get rid

51、 of cumbersome manual copying entry, reduce human error, improve production line efficiency.Machinery and equipment industry is the department of the national economy is the basis of physical and chemical science and technology , is a carrier of high-tech industry , is the basis of national defense

52、is to achieve an important pillar for rapid economic growth, but also to improve the quality of life to provide consumer electronic productsof supplies.Its quality and efficiency of national economy, industrial structure adjustment and optimization of an extremely important role.Processing type of e

53、nterprise is indispensable in the global manufacturing system based on production units, the standards of a country is often an important indicator of industrial development to mechanical processing industry, for example, mode of production to use more bulk manner, very focused on the operation of m

54、achinery and equipment, accompanied by extensive testing and feedback.Traditional MES product identification must overcome this fundamental challenge, because not all parts are suitable for bar code pasted the same time, the processing type of production is unique, turning planing mill, plating corrosion, heat treatment and other special proce