MPS05模塊化自動化生產(chǎn)線設(shè)計-III站全解

1、2015年06月2015年06月畢業(yè)設(shè)計（論文）題目.MPS05模塊化自動化生產(chǎn)線設(shè)計-III站專業(yè):機(jī)械電子工楚指導(dǎo)教師：李明穎學(xué)生姓名：周世鵬班級-學(xué)號：機(jī)電112-23大連工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）MPS05模塊化自動化生產(chǎn)線設(shè)計一III站ThedesignofMPS05modularautomaticproductionlinecontrolsystem-IIIstation設(shè)計（論文）完成日期2015年06月05日學(xué)院：機(jī)械工程與自動化學(xué)院專業(yè)：機(jī)械電子工程學(xué)生姓名：周世鵬班級學(xué)號：機(jī)電112-23指導(dǎo)教師：李明穎評閱教師：丁金華大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)大連工業(yè)

2、大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)一I一一I一摘要可編程控制器(PLC)作為以自動控制技術(shù)為基礎(chǔ)通信技術(shù)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，目前已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。憑借其優(yōu)越的性能，PLC問世以后得到快速發(fā)展。本論文理論與實(shí)踐相結(jié)合，詳細(xì)闡述了PLC在自動化生產(chǎn)線領(lǐng)域中的應(yīng)用,首先通過對MPS05模塊化自動化生產(chǎn)線-III站的各個動作的了解來設(shè)計加工的過程，然后按照加工的要求來設(shè)計梯形圖，最后調(diào)試和應(yīng)用。以達(dá)到了解自動化生產(chǎn)線在現(xiàn)代生活中的重要性。在設(shè)計過程中包括PLC機(jī)型的選擇，I/O端口的分配，I/O硬件接線圖的繪制，PLC梯形圖程序的設(shè)計。對PLC控制MPS05模塊化自動化生產(chǎn)線的工作過

3、程作了詳細(xì)闡述，論述了采用PLC的控制系統(tǒng)來設(shè)計生產(chǎn)線的好處。關(guān)鍵字：可編程控制器；自動化；生產(chǎn)線大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）-ii-ii-AbstractPLCisgraduallydevelopedintoanewgenerationindustrialcontroldevice,whichisbasedonbasiccommunicationcontroltechnologyasautomaticcontroltechnology.Atpresent,ithasbeenwidelyusedinvariousfields.Beca

4、useofitssuperiorperformance.PLCdevelopsataveryfastspeedsinceitcameout.Thethesisisblendedwiththeoryandpractice,whichillustratesconcretelytheapplicationofthePLCinautomaticproductionline.FirstitisdesignedandprocessedbyunderstandingeachmotionofMPS05moduleautomaticproductionline-IIIstation.Then,designech

5、elonchartaccordingtotherequirementsofprocessing.Debuggingandapplicationarethelasttwosteps.Theaimistoknowtheimportanceoftheautomaticproductionlineinmodulelife.ItincludestheoptionofthePLCmodelnumbertheallocationoftheI/Oports,thedrawingoftheI/Ohardwarewiringdiagram,thedesignofthePLCladderchartprogram.T

6、herearesomeconcreteintroductionsfortheworkingprocessoftheMPS05modularizationautomaticproductionlinewhichiscontrolbythePLC,anditalsoexpounds,theadvantagesofdesigningproductionlinebyusingPLCcontrolsystem.Thekeywords:Programmablelogiccontrol；automation；productionline大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生

7、畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）-IV-IV-一iii一目錄TOC o 1-5 h z摘要IAbstractII HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 引言1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第一章自動化生產(chǎn)線簡介2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.1自動化生產(chǎn)線的發(fā)展歷史2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.2MPS模塊化自動化生產(chǎn)線2 HYPERLINK l b

8、ookmark14 o Current Document 第二章模塊化自動化生產(chǎn)線一III站的概述4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2.1模塊化自動化生產(chǎn)線一III站控制要求4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.2模塊化自動化生產(chǎn)線一III站的總體設(shè)計4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2.3模塊化自動化生產(chǎn)線一III站的結(jié)構(gòu)5 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 2.4模塊化自動化生產(chǎn)線

9、一III站的工作系統(tǒng)模擬圖5 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 第三章控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計7 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 3.1控制系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟7 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 3.2控制器的選擇7 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 3.3編程軟件選擇8 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3.4氣動元件選擇9 HYPERLINK l

10、bookmark34 o Current Document 3.5步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動器的選擇10 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 3.6模塊化自動化生產(chǎn)線一III站PLC的符號分配表11 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3.7模塊化自動化生產(chǎn)線一III站PLC的輸入輸出接線圖11 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 3.8模塊化自動化生產(chǎn)線一III站步進(jìn)驅(qū)動器接線原理13 HYPERLINK l bookmark52 o Current Doc

11、ument 3.9模塊化自動化生產(chǎn)線一III站氣動回路圖14 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 第四章模塊化自動化生產(chǎn)線一III站的程序設(shè)計15 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 4.1模塊化自動化生產(chǎn)線一III站的程序流程簡介15 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 4.2模塊化自動化生產(chǎn)線一III站OB1主程序塊設(shè)計16 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 4.3模塊化自動化生產(chǎn)線一III站FC1

12、函數(shù)塊設(shè)計23 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 4.4模塊化自動化生產(chǎn)線一III站FC3函數(shù)塊設(shè)計24 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 4.5模塊化自動化生產(chǎn)線一III站FC4函數(shù)塊設(shè)計26 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 4.6模塊化自動化生產(chǎn)線一III站FC5函數(shù)塊設(shè)計26 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 結(jié)論28 HYPERLINK l bookmark70 o Current Do

13、cument 參考文獻(xiàn)29 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 附錄30 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 致謝35大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） # 引言隨著自動化生產(chǎn)線的問世，人們的生活得到了極大的改變。特別是PLC在工業(yè)領(lǐng)域等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在人們的的日產(chǎn)生活中，PLC的應(yīng)用也體現(xiàn)在很多方面。目前，隨著生產(chǎn)力的發(fā)張和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對現(xiàn)今的自動化技術(shù)提出了更新的要求。在實(shí)際的生產(chǎn)中，由于手動或者半自動的設(shè)備需求耗費(fèi)大量的

14、人力或者物力，在現(xiàn)代生產(chǎn)中已經(jīng)不能滿足人們的需求,所以自動化的發(fā)展就成了當(dāng)下社會發(fā)展的主要技術(shù)之一。在自動化技術(shù)中，由于PLC具有可靠性高、通用性強(qiáng)、程序設(shè)計簡單交以及便于安裝調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)1,在自動化生長線中國得到了廣泛應(yīng)用。PLC在自動化技術(shù)中的應(yīng)用也被越來越多人所關(guān)注。MPS05模塊化自動化生產(chǎn)線設(shè)計主要有機(jī)械部分、電氣部分和軟件編程部分的設(shè)計。機(jī)械部分的設(shè)計一般比較穩(wěn)定，所以自動化生產(chǎn)線的主要部分還是在電氣部分和軟件編寫的部分。在電氣部分，氣源的輸入給自動化生產(chǎn)線的運(yùn)動提供了動作的能量，所以氣缸以及氣閥的選擇成為了重要的任務(wù)，好的氣閥可以達(dá)到更高的精度。而軟件編程部分尤為重要，它需要給生產(chǎn)

15、線下達(dá)運(yùn)動的指令，作用相當(dāng)于人的大腦，可見其重要性。本文通過對MPS05模塊化自動化生產(chǎn)線的設(shè)計，使得人們更夠更加了解自動化在現(xiàn)在生活中的意義，以及PLC在自動化中的作用。對未來自動化技術(shù)的發(fā)展提供了可靠的依據(jù)。大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章自動化生產(chǎn)線簡介1.1自動化生產(chǎn)線的發(fā)展歷史二十世紀(jì)初期，汽車工業(yè)在為了擴(kuò)大生產(chǎn)，加快生產(chǎn)的同時減少工人的勞動力，逐漸出現(xiàn)了流水生產(chǎn)線和半自動生產(chǎn)線，隨后發(fā)展成為自動線。等到20年代，由于工業(yè)革命的需求，機(jī)械制造業(yè)開始出現(xiàn)自動化生產(chǎn)線，最早出現(xiàn)的是組合機(jī)床自動線。20世紀(jì)40年代，因?yàn)榈诙?/p>

16、世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，為了能夠解決火力控制系統(tǒng)和飛機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)等軍事技術(shù)問題，各國科學(xué)家設(shè)計出各種精密的自動調(diào)節(jié)裝置開創(chuàng)可防空火力系統(tǒng)和控制這一新的科學(xué)領(lǐng)域。隨著第二次世界大戰(zhàn)的結(jié)束，工業(yè)在發(fā)達(dá)國家的機(jī)械制造業(yè)中得到了發(fā)展，自動化生產(chǎn)線在工業(yè)中得到廣泛的發(fā)展與應(yīng)用，并且圍繞著高速飛行、核反應(yīng)堆等設(shè)備的發(fā)展出現(xiàn)了新的控制問題，非線性系統(tǒng)、時滯系統(tǒng)、脈沖幾采樣系統(tǒng)、時變系統(tǒng)、分布參數(shù)系統(tǒng)和有隨機(jī)信號輸入的系統(tǒng)的控制問題的深入研究。在20世紀(jì)50年代，經(jīng)典控制理論也有了新的發(fā)張。與此同時，在工業(yè)上已廣泛應(yīng)用PID調(diào)節(jié)器，并用電子模擬計算機(jī)來設(shè)計自動控制系統(tǒng)。20世紀(jì)50年代研制出了電動單元組合儀表，這些

17、全都為工業(yè)自動化提供了必不可少的技術(shù)工具，并使得構(gòu)成和設(shè)計自動控制系統(tǒng)更簡便、更工程化了。20世紀(jì)60年代，美、英等國的科學(xué)家們注意到人工智能的所有技術(shù)和機(jī)器人結(jié)合起來，研制出智能機(jī)器人5。智能機(jī)器人會在工業(yè)生產(chǎn)、核電站設(shè)備檢查及維修、海洋調(diào)查、水下石油開采、宇宙探測等方面大顯身手6。從20世紀(jì)至今，自動化技術(shù)得到了巨大的發(fā)展。自動化是新的技術(shù)革命的一個重要方面。自動化技術(shù)的研究、應(yīng)用和推廣，對人類的生產(chǎn)、生活的方式將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。1.2MPS模塊化自動化生產(chǎn)線MPS模塊化自動化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，結(jié)合了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制造技術(shù)并在此基礎(chǔ)上又針對教學(xué)進(jìn)行了專門的設(shè)計，強(qiáng)化了各種控制技術(shù)和工程實(shí)踐能力,

18、是氣電完美結(jié)合的典型實(shí)訓(xùn)設(shè)備7。系統(tǒng)包含了多種控制技術(shù)，適合相關(guān)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)踐、課程設(shè)計等，適用于廣大中、高職院校等進(jìn)行自動化方向的培訓(xùn)和教學(xué)等場合。該設(shè)備整體采用模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計，主體采用工業(yè)鋁型材構(gòu)建而成，配有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接線端子和不銹鋼按鈕控制面板，整體美觀大方。執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動和控制使用DC24V電源，在實(shí)踐操作中保證了安全性。主要特點(diǎn)：靈活性：該設(shè)備以其模塊化大大的提高了其靈活性，更貼近現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)實(shí)際過程。綜合性：該設(shè)備綜合了現(xiàn)代實(shí)際生產(chǎn)中較流行的較先進(jìn)的各種很實(shí)用的技術(shù)知識點(diǎn)，其中包括PLC控制編程技術(shù)，電氣控制技術(shù)，氣動應(yīng)用技術(shù)，傳感器技術(shù)，機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)等幾大主要知識點(diǎn)8。易擴(kuò)展性：

19、由于采用了模塊化的設(shè)計，學(xué)生可以發(fā)揮自己的創(chuàng)新思維，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的擴(kuò)展改造。 #大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）第二章模塊化自動化生產(chǎn)線一III站的概述2.1模塊化自動化生產(chǎn)線一III站控制要求根據(jù)自動化生產(chǎn)線的設(shè)計要求，對于MPS05模塊化自動化生產(chǎn)線-III站的控制系統(tǒng)提出如下的要求：上電后，檢測各工作機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，控制各工作機(jī)構(gòu)處于初始位置。開始后，通過傳感器監(jiān)測待加工工件是否存在并開始加工。加工的過程控制。加工前后的工件運(yùn)輸控制。對于加工分度轉(zhuǎn)盤的私服電機(jī)的控制。能實(shí)現(xiàn)加工過程自動控制，加工參數(shù)顯示，系統(tǒng)檢測。7保證加工的加工精度、加工效率和安全可靠性。2.2模塊化自動化生產(chǎn)線

20、一III站的總體設(shè)計自動化生產(chǎn)線所需要的結(jié)構(gòu)共分為三部分，分別是機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣結(jié)構(gòu)、還有軟件部分。總體的設(shè)計簡圖如下圖2.1所示。圖2.1自動化生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2.3模塊化自動化生產(chǎn)線一1丨丨站的結(jié)構(gòu)III站作為自動化模塊化生產(chǎn)線的加工站，對于機(jī)械部分的要求相對較高,機(jī)械結(jié)構(gòu)相對負(fù)責(zé)，精度要求極高，與電氣部分的連接更是尤為重要。機(jī)械控制設(shè)計與機(jī)械設(shè)計需要緊密配合，以取得最好的效果。其結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所/示O三軸氣缸4夾緊氣缸d鉆孔電機(jī)4四工位轉(zhuǎn)盤4步進(jìn)電機(jī)屮圖2.2III站整體機(jī)械圖2.4模塊化自動化生產(chǎn)線一1

21、丨丨站的工作系統(tǒng)模擬圖III站加工流程如圖2.3所示，按下上電按鈕，上電燈亮，表示系統(tǒng)可以運(yùn)行。在單站情況下，按下開始按鈕，系統(tǒng)開始運(yùn)行，人工將工件放置在工位I上,工位下方的傳感器檢測到工件的存在，夾緊氣缸自動夾緊工件，并給步進(jìn)電機(jī)一個信號使分度轉(zhuǎn)盤自動旋轉(zhuǎn)90度到工位II。然后三軸氣缸伸出，加工電機(jī)旋轉(zhuǎn)并擰緊螺絲。加工完成后電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，氣缸自動縮回。然后分度轉(zhuǎn)盤再次旋轉(zhuǎn)90度，到達(dá)工位III，工位III下方的傳感器檢-測到工件的存在后夾緊氣缸自動解鎖，拿下工件后一個循環(huán)結(jié)束。在聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)下，由二站將工件傳送到工位I上，加工結(jié)束，由四站的機(jī)械手將工件取走即可。第三章控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1控

22、制系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟在開始設(shè)計之前，要詳細(xì)了解哪些信號需輸入控制器、是模擬量還是數(shù)字量、采用什么方式等工藝過程和控制要求。1設(shè)計的總體方案確定：根據(jù)自己的需要或者設(shè)備的運(yùn)動需求確定電氣控制方案。2確定輸入/輸出元件以及控制器機(jī)型:根據(jù)所需要的輸入輸出點(diǎn)選擇合適的輸入輸出軟件，然后根據(jù)輸入輸出選擇合適的控制器。3.分配控制器的點(diǎn)數(shù)：明確輸入設(shè)備與控制器輸入點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系，輸出執(zhí)行元件與各輸出點(diǎn)之間的關(guān)系，合理的分配I/O點(diǎn)。4程序（梯形圖）的編制：完成I/O點(diǎn)分配后，就可以根據(jù)自己的需要或者設(shè)備自動化的運(yùn)動動作設(shè)計自己的程序，設(shè)計程序需要根據(jù)設(shè)備的功能來考慮，思路要嚴(yán)謹(jǐn)，程序的質(zhì)量將會影響設(shè)備運(yùn)行

23、的可靠性和穩(wěn)定性。5調(diào)試應(yīng)用程序：對編好的程序進(jìn)行模擬調(diào)試，以防止因編程考慮不周導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行時會出現(xiàn)的問題。6.聯(lián)機(jī)調(diào)試程序：聯(lián)機(jī)調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)程序的錯誤和不足，進(jìn)行及時改正，調(diào)試前應(yīng)該進(jìn)行周密的計劃，避免盲目地修改程序。7編寫技術(shù)文件：保存編好的程序，并寫出詳細(xì)的明細(xì)表，繪制電氣原理圖及主要電路圖，編寫控制系統(tǒng)說明書等。3.2控制器的選擇可編程控制器，是指以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制技術(shù)。目前已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。可編程控制器是計算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制而設(shè)計制造的，早期的可編程控制器被稱為可編程邏輯控制器。后來的可編程控制器以微處理器為核心，功能不僅限于邏輯控制，所以又將其稱為P

24、rogrammableController，簡稱PLC10PLC的應(yīng)用廣泛、功能強(qiáng)大，是現(xiàn)代工業(yè)自動化的主要設(shè)備之一。PLC在現(xiàn)代工業(yè)中使用十分廣泛，隨著科技的不斷發(fā)展，其功能也越來越多，不僅僅用于邏輯控制。越來越多的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出性能優(yōu)越的PLC。PLC已經(jīng)應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中，PLC在其他領(lǐng)域，例如在家庭自動化的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。所以MPS05模塊化自動化生產(chǎn)線選擇PLC來實(shí)現(xiàn)控制功能。本設(shè)備三站選用西門子可編程控制器S7-1200型PLC，CPU型號為1214C。PLC自帶兩路模擬量輸入，集成PROFINET接口11,使得編程、調(diào)試過程以及控制器和人機(jī)界面的

25、通信可以全面地使用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)；同時集成高級功能，如脈沖輸出、高速計數(shù)、運(yùn)動控制等。SIMATICS7-1200小型控制器是S7-200的替代品，它的設(shè)計具備可擴(kuò)展性和靈活性，使其能夠精確完成自動化任務(wù)對控制器的復(fù)雜要求。CPU本體可以通過嵌入輸入/輸出信號板完成靈活擴(kuò)展，信號板嵌入在CPU模塊的前端，可以提供兩個數(shù)字量輸入/數(shù)字量輸出接口或者一個模擬量輸出12S7-1200的樣式如圖3.1所示：3.3編程軟件選擇編程設(shè)備一般在計算機(jī)上運(yùn)行，主要作用是對PLC的開發(fā)應(yīng)用，測試運(yùn)行、檢測CPU的工作狀態(tài)，以及根據(jù)個人需求運(yùn)動來編寫所需程序。不同的PLC需要用不同的編程軟件來編寫程序，例如本次設(shè)

26、計選擇了S7-1200的PLC，所以編程軟件為TIA博途STEP7V13，博途軟件可對S7-1200，S7-300,S7-1500，S7-400，及西門子觸摸屏進(jìn)行編程組態(tài)，是西門子公司近幾年新推出的一款多功能編程軟件，比較適合入門級的使用1。3.4氣動元件選擇自動化模塊化生產(chǎn)線一III站所使用的氣動執(zhí)行包括普通氣缸和三軸氣缸兩種，三軸氣缸選擇的是SMC氣缸MGPL25-50薄型帶導(dǎo)桿三軸氣缸，三軸氣缸在精度以及安全上都要好于普通氣缸。氣缸工作時比較電磁閥安裝在工作臺導(dǎo)軌上，方便接線、接管調(diào)試。本設(shè)備使用到的氣動控制元件包括兩位五通單電控電磁閥、兩位五通雙電控電磁閥。具體型號如圖3.2所示：圖

27、3.2電磁閥組3.5步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動器的選擇圖3.3步進(jìn)驅(qū)動器根據(jù)設(shè)計的要求，分度裝盤在旋轉(zhuǎn)運(yùn)輸工件的精度，選擇步進(jìn)電機(jī)作為分度轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)相對比伺服電機(jī)價格便宜，而且滿足設(shè)計的需要，本次設(shè)計所采用的是富興DC2405M兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，至于步進(jìn)驅(qū)動器，則是選擇了兩相四線細(xì)分驅(qū)動器適用機(jī)型：4A以下42-86系列兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，DB2相4線，工作電壓6-36V，步距角1.8度,15檔細(xì)分，可通過撥碼開關(guān)進(jìn)行設(shè)置，最高128細(xì)分1。如圖3.3所示，為步進(jìn)驅(qū)動器。大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3.6模塊化自動化生產(chǎn)

28、線一1丨丨站PLC的符號分配表表3.1I/O分配表輸入輸出付號分配表（I/O）名稱名稱輸入點(diǎn)（I）作用輸出點(diǎn)（Q）作用I0.0開始Q0.0步進(jìn)DUI0.1復(fù)位Q0.1步進(jìn)DRI0.2特殊Q0.21#伸I0.3手動/自動Q0.32#伸I0.4單站/聯(lián)網(wǎng)Q0.4加工電機(jī)I0.5停止Q0.5步進(jìn)釋放I0.6上電Q0.6開始燈I0.71#伸Q0.7復(fù)位燈I1.01#縮Q1.0特殊燈I1.12#伸Q1.1停止燈I1.22#縮I1.3左位檢測I1.4右位檢測I1.5定位檢測自動化模塊化生產(chǎn)線一III站一共用了14個輸入點(diǎn)，輸入信號I包括7個按鈕的輸入點(diǎn)，4個氣缸的反饋信號，以及3個傳感器的反饋信號。輸出信

29、號Q包括控制步進(jìn)電機(jī)的3個信號，控制氣缸的2個信號，一個加工電機(jī)的信號以及4個按鈕燈的輸出信號。I/O分配如表3.4所示。3.7模塊化自動化生產(chǎn)線一III站PLC的輸入輸出接線圖如圖3.4所示，是III站的I/O點(diǎn)接線原理圖。大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4V2flyTPTm.tA7EAIASH4V2B&BBB?妊tyty妊ty_MnNF4+A-3-s-s-盂一至一暑一皐一歳黑警雷ssft-H-LQ0Q63-1Ja5211.pBBB&BB&BR_&BBfl-TT|?fl-lT|?T|?T|T0123ii5flu7o12_J4510山1

30、0101010110山Hlklklk571200CPU巨4CrTiIQU1iTi-1屮十E11rTi124VCJJ1rTiI10VIJJ1JM.0tJJ廣nnn1JHJ.1UJLJU.Ibinnnjqa.2申l|U丄rTifirt7300.3UJQUJjqo.4PQ0,4biwcjqa.5toQO-brTinrir3C0.6cjjLJU.y.-Tjnrt300.7L|IJ/Ti/VIa敵1出yl.u/Ti口113Q1.1QUULIS71呂CM-2425圖3.4輸入輸出原理圖3.8模塊化自動化生產(chǎn)線一111站步進(jìn)驅(qū)動器接線原理如圖3.5所示，是步進(jìn)驅(qū)動器的接線原理圖，Q0.0是步進(jìn)信號，Q0.1

31、是步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的方向信號，Q0.5是使能釋放信號。圖3.5步進(jìn)電機(jī)接線圖3.9模塊化自動化生產(chǎn)線一III站氣動回路圖模塊化自動化生產(chǎn)線一III站氣動回路如圖3.6所示，包括步進(jìn)電機(jī)，三軸氣缸TCL,夾緊氣缸PB等結(jié)構(gòu)。TCL田1田：2EI2B2圖3.6氣動回路圖大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）第四章模塊化自動化生產(chǎn)線一III站的程序設(shè)計4.1模塊化自動化生產(chǎn)線一III站的程序流程簡介第三站程序流程如圖4.1所示，按下上電按鈕，上電燈亮，設(shè)備可以工作。按下復(fù)位按鈕，分度轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，當(dāng)定位檢測傳感器檢測有信號，分度轉(zhuǎn)盤停止。放置工件，按下開始按

32、鈕，開始燈亮，左檢測傳感器檢測到有信號，氣動分度盤轉(zhuǎn)動，當(dāng)定位檢測傳感器再次檢測到信號存在，分度轉(zhuǎn)盤停止旋轉(zhuǎn)，夾緊氣缸伸出固定工件，夾緊氣缸伸出后將信號傳遞給三軸氣缸，三軸氣缸伸出，電動螺絲刀模擬加工，當(dāng)扭矩達(dá)到標(biāo)定值時，電機(jī)停止加工，三軸氣缸縮回。夾緊氣缸與三軸氣缸都縮回時，將信號傳遞給分度轉(zhuǎn)盤，分度轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，當(dāng)定位傳感器再次檢測到信號存在，分度轉(zhuǎn)盤停止旋轉(zhuǎn)，右位置檢測傳感器檢測是否有信號存在，如果有發(fā)信息給下一站前來取料，如果沒有信號，工位停止不動。待下一工位將工件搬運(yùn)走后，重復(fù)以上所述動作。開始搖鈕開始燈分度轉(zhuǎn)盤謹(jǐn)轉(zhuǎn)77二十分度轉(zhuǎn)盤傳止I三軸氣缸伸岀I加工電機(jī)龍孺田矩達(dá)到旨定標(biāo)雍電機(jī)就旋

33、轉(zhuǎn)三軸氣缸縮百固定氣缸縮回分度轉(zhuǎn)盤傳止大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4.2模塊化自動化生產(chǎn)線一1丨丨站0B1主程序塊設(shè)計如圖4.2所示，按下對應(yīng)的按鈕，對應(yīng)的常開觸點(diǎn)接通，相對的臨時線圈有信號，對應(yīng)的按鈕燈點(diǎn)亮。-程序段1:42-%W.4”期-%M1.1T35L2-%ID-S辱止程序段外：%M1.0TasLTT3SL2-%M2.0%M2.0大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）-程序段5:注釋大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）-程序段5:注釋FQII%M1jDFA占1口復(fù)垃掠識f11k1II%M2.1%Q0.7a更過掠

34、詛.1I11IJ-程序段1:辻釋%Q1.0-待昧捋駐-待賦TII（卜-程序段&:辻釋17大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）-程序段11：注釋大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）-程序段11：注釋 # 大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）如圖4.3所示程序9、10是利用接通延時指令形成電流的脈沖信號，所對應(yīng)的作用是當(dāng)機(jī)器待加工時，開始燈連續(xù)閃爍以提示按下開始按鈕。程序段g:注釋IEQ.TimEf_O-_DB-TONIW3.7TaSLSTimeTagLG1/1INPTQETII1/1T世500msr-程序段10：注釋*U)32IECTimef3DB_-W3-7TONIW3

35、.fiTaSLGTimeTaSLB11INQt111T#500msPTET圖4.3延時脈沖程序如圖4.4所示，按下復(fù)位按鈕，當(dāng)定位檢測傳感器不在位置時，分度轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)到定位處，并將步進(jìn)驅(qū)動器信號清空，等待加工。注釋%M1.1，T也%M5_5-TasL*RESET,BF)_!3圖4.4復(fù)位程序如圖4.5所示，當(dāng)夾緊氣缸和三軸氣缸處于原位，定位傳感器有信號，形成初始化信號。審程序段13:初始化完注釋W(xué)_1%I1_5W_3%I1_4W3.0PEST龍垃檢左垃檢右垃檢初始代定W.7圖4.5初始化程序如圖4.6所示，在初始化狀態(tài)下，按下開始按鈕，或者由II站給III站一大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計

36、（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） #個工件到位信號，工件開始加工，并將1的地址傳給臨時變量MW40。-程序段也：W3.0弓W.4W3J初始ft社3”匪網(wǎng)口殳站-23-程序段15:注釋%M3.1TaSL2B-MOVEEMENOIN垮OUT11%MW4DTaLl-圖4.6初始化完成如圖4.7所示，將MW40的地址與1進(jìn)行比較，如果相等則進(jìn)入塊_1,延時500ms后將臨時線圈M4.1接通，并將0地址傳給臨時變量MW50。大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）-程序段比:如圖4.8所示，將MW40的地址與3進(jìn)行比較，如果相等則進(jìn)入塊

37、4,延時500ms后將臨時線圈M4.3，延時5000ms后將臨時線圈M4.4接通。-程序段17：注釋21大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）圖4.10FC3的調(diào)用程序 圖4.10FC3的調(diào)用程序 如圖4.9所示，將MW40的地址與2進(jìn)行比較，如果相等則進(jìn)入塊_5,在三軸氣缸伸出的時候，延時1000ms后將臨時線圈M4.2.接通。程序段個:%MW4DT科車nWC5nfe_5nENENO%DB7IECTimEr0DE611-0TCL常TWCCttieTONTime圖4.9與FC5比較程序INQPTET如圖4.10所示，程序19當(dāng)I0.6接通時，直

38、接調(diào)用塊_3,程序20用到的是MOV移動指令，意思是在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下將Tag_27的地址給Tag_28，Tag_29的地址給Tag_30。程序段卩:注釋W(xué)C3nfe_3nENENO程序段20:總線通信連釋%.4KWMOVEENENO%I!W3%MWWTagL27-IN半OUT1F岔%QW3TagL-%MW20T心卯大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 如圖4.11所示，程序24、25、26是對臨時變量的調(diào)用。-程序段24:注釋TagL37-程序段26:-程序段25:注釋Fp+r11TaLf1111114.3模塊化自動化生產(chǎn)線一1丨丨站FC1函數(shù)塊

39、設(shè)計如圖4.12所示，當(dāng)臨時變量M4.1接通，定位檢測存在，將M4.0置位,步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，同時將2作為地址傳給MW4.0圖4.12FC1程序4.4模塊化自動化生產(chǎn)線一1丨丨站FC3函數(shù)塊設(shè)計如圖4.13所示，M3.4與M3.5形成自鎖，在M4.0接通后，將脈沖信號傳給步進(jìn)驅(qū)動器，讓步進(jìn)電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動。大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）程序段1：注釋大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）程序段1：注釋 # WB3IECTimerDDE_2-_IklTONTimeW3.4TalO-tIk1T#1ms-PTwET.1程序段2:注釋&4IEQTimEf_CDE_3%M3.4uTlW11I

40、NTONTimeW33FQ-II11T#1ms-PT4ETL-程序段3:注釋%M133%M4jD%QOjD口口丄廠TalT1步進(jìn)PULhIIIIf|!1|IJ1圖4.13FC3程序大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）-程序段1:注釋 4.5模塊化自動化生產(chǎn)線一1丨丨站FC4函數(shù)塊設(shè)計如圖4.14所示，臨時變量M4.3和M4.0形成互鎖，當(dāng)M4.3信號為0是,臨時變量M4.0置位，當(dāng)M4.3信號位1時，定位檢測為1時，M4.0復(fù)位。汪粹%M4.3TagLlSTLlV%M4.4qTl16W.4”匪網(wǎng)MOVEENENO訃OUT1%MW4DTlIT%

41、(0.4%10.4聯(lián)呼聯(lián)呼熨1-4TaLB3-熨1-4%M5占Tl4TRESE1L.BF)_|Tl4TRESETBF1%MW5D1%MW5D圖4.14FC4程序4.6模塊化自動化生產(chǎn)線一1丨丨站FC5函數(shù)塊設(shè)計如圖5.15所示，加工開始分度裝盤旋轉(zhuǎn)90度后，定位檢測傳感器有信號，并且三軸氣缸無動作時，夾緊氣缸夾緊，然后三軸氣缸置位，同時加工電機(jī)旋轉(zhuǎn)，開始加工。加工結(jié)束后，電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，將三軸氣缸和夾緊氣缸復(fù)位，同時將3作為地址傳給MW40.*1411.5定位檢測II*)00.7花侖.II*1400.3丹閥.fC1.11111JJ1*54*0.7%1負(fù)*1400.2tcl定位檢測TCLM1,潮-

42、2曲伸*00.4加工電機(jī).圖4.15FC5程序結(jié)論本篇論文詳細(xì)介紹了自動化生廠線的背景，現(xiàn)狀以及發(fā)展前景及對現(xiàn)在人們生活的影響，在論述了自動化生產(chǎn)線概況的基礎(chǔ)上，又介紹了PLC的基本組成、特點(diǎn)以及工作原理，并對PLC仿真系統(tǒng)整體設(shè)計過程進(jìn)行了詳盡的論述。此次設(shè)計的意義是為了帶動學(xué)生學(xué)習(xí)自動化編程的熱情，所以為了順應(yīng)當(dāng)下的發(fā)展，采用了西門子的PLC，本文采用西門子S7-1200小型PLC。S7-1200的PLC自帶兩路模擬量輸入，集成PROFINET接口，使得編程、調(diào)試過程以及控制器和人機(jī)界面的通信可以全面地使用PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)9同時集成高級功能，如高速計數(shù)、脈沖輸出、運(yùn)動控制、設(shè)

43、計具備可擴(kuò)展性和靈活性等特點(diǎn)，使其能夠精確完成自動化任務(wù)對控制器的復(fù)雜要求。但是因?yàn)闀r間有限，所設(shè)計的設(shè)備可能會有不足的地方，在自動化部分可能還有一些不完善的地方，懇請諒解。大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）大連工業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） #參考文獻(xiàn)賀哲榮流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計M.西安電子科技大學(xué)出版社.2006廖常初可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)M.重慶大學(xué)出版.2002賀哲榮實(shí)用機(jī)床電器控制線路故障維修M.北京：電子工業(yè)出版社.2003Bolton,W.Newnes.ProgrammableLogicControllersM.Newnes,2009,8魯遠(yuǎn)棟.PLC機(jī)電控

44、制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計技術(shù)M.電子工業(yè)出版社.2006王庭有可編程控制原理M及應(yīng)用北京：國防工業(yè)出版社，2008BenmakhloufSM,KhatorSK.Smartlift:controldesignandperformance.1993鐘肇新可編程序控制器原理及應(yīng)用M.廣州：華南理工大學(xué)出版社.2003洪忠渝可編程序控制器的原理及應(yīng)用R.青島：青島海洋大學(xué)，1988賀哲榮流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計M.西安電子科技大學(xué)出版社.200611丁國華.PLC實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)床自動化控制的研究J.大眾商務(wù).2010-01.蔡智仁等基于三菱PLC實(shí)現(xiàn)T610型臥式鎮(zhèn)床的控制J.智能控制技術(shù).2009-10.李楊、武奇鶴.PLC軟件在鎮(zhèn)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究J.工程技術(shù).2011-10