机械设计制造及其自动化专业毕业论文(设计)气动自动生产线加工系统的电路及控制设计.doc

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三江学院

本科生毕业设计（论文）

题目气动自动生产线加工系统的

电路及控制设计

三江高职院（系）机械设计制造及其自动化专业

学号G095152037

学生姓名周宏源

指导教师康杰

起讫日期2012.12.17～2013.4.5

设计地点三江学院

摘要

随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，国内外对自动生产线技术的研究非常重视，已经进行了大量研究，自动化工业发展极快。

自动化生产线融合了气动技术、传感器技术、PLC技术、计算机及网络通讯技术等众多学科于一身，增强我们对机电一体化专业知识应用的感性认识，并提高解决综合问题的能力。

本文以自动生产线的加工系统为例，对模块化生产系统开发过程中控制系统开发的相关技术进行了研究。

确定了以SIEMENSS7-200PLC为核心的控制系统，完成了加工系统总体功能设计与分解以及各个模块的功能设计与分解，完成了系统加工模块工艺流程的详细设计、PLC程序设计、为模块之间的协调工作设计了合理的传递信息，完成了各个模块的联机工作工艺流程详细设计。

关键字：

PLC；生产线；加工系统；自动化

ABSTRACT

Withtherapiddevelopmentofelectronicandinformationtechnology,especiallywiththeadventofcomputersandthewidespreadapplication,thedomesticandforeignresearchonautomaticproductionlinetechnologyveryseriously,hasconductedextensiveresearch,therapiddevelopmentofindustrialautomation.Automaticproductionlineforfusionofmanydisciplinesofpneumatictechnology,sensortechnology,PLCtechnology,computerandnetworkcommunicationtechnologytoabody,enhanceoursenseoftheelectromechanicalintegrationprofessionalknowledgeapplication,andimprovethecomprehensiveabilitytosolveproblems.

Inthispaper,theprocessingsystemofautomaticproductionlineasanexample,thetechnologyassociatedcontrolsystemforthedevelopmentofproductionintheprocessofdevelopingthesystemstudiedmodule.AcontrolsystembasedonSIEMENSS7-200PLCasthecorewasdetermined,theoverallfunctionofprocessingsystemdesignanddesignofeachmoduleandfunctiondecompositionanddecomposition,tocompletethedetaileddesign,theprocessingmoduleofthesystemistheprocessofPLCprogramming,tocoordinatetheworkbetweenthemodulesdesignedtotransferinformationreasonable,completestheon-lineprocessthedetaileddesignofeachmodule.

Keywords:

PLC;productionline;processingsystem;automation

目录

第一章绪论 1

1.1自动化技术的现状与发展 1

1.2可编程序控制器的现状与发展 1

1.3本论文主要内容 2

1.4本章小结 3

第二章加工系统总体功能设计与分解 4

2.2加工系统总体功能设计与分解 4

2.3加工控制系统 7

2.4本章小结 10

第三章系统工艺流程设计 11

3.1加工系统控制要求 11

3.2系统I/0布置 11

3.3加工系统工艺流程详细设计 13

3.4本章小结 16

第四章控制程序编制与调试 17

4.1程序编制 17

4.2程序仿真 19

4.3本章小结 21

总结与展望 22

致谢 23

参考文献 24

附录 25

三江学院2013届本科生毕业设计（论文）

第一章绪论

1.1自动化技术的现状与发展

随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，国内外对自动化生产线技术的研究非常重视，已经进行了大量的研究，自动化工业发展极快。

虽然我国对自动化生产线技术的研究十分重视，近年来已在研究和应用上作了大量工作。

但是由于：

（1）工业企业效益不好，就投资类需求看出，我国还没有很好的完成工业化任务；

（2）微电子技术落后，不能很好支撑工控的发展。

工控要配套的集成电路、电力电子器件，关键外部设备和系统软件等基本依靠进口，致使工控产品开发周期较长；

（3）我国的工控人才整体水平不高，而工控产品开发和推广应用对人才要求较高（即懂机又懂电，即懂工控硬软件又懂应用工业工艺的复合人才）。

这些情况都导致了国内自动化生产线市场几乎被日本和德国垄断，如西门子，三菱，川崎，本田等等，国内能独立生产自动化生产线的基本没有，针对在当今我国工业自动化水平还比较低，大量企业的机器设备还需要工人进行手工操作，这些情况已经成为制约我国科技和生产力进步的沉重枷锁。

所以，采用各种办法加速我国传统企业的自动化改造，大力发展我国自动化技术已经成为当务之急。

在这种情况下，向大众普及自动化技术知识，宣传自动化技术是十分必要的。

1.2可编程序控制器的现状与发展

第一台可编程控制器（PLC）的设计规范是美国通用汽车公司提出的，当时的目的是要求设计一种新的控制装置以取代继电器盘，在保留了继电器控制系统的简单易懂。

操作方便、价格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的时间响应快、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。

这一设想提出后，美国数字设备公司（DEC）于1969年研制成第一台PLC，型号为PDP-14，投入通用汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了PLC的新纪元。

在短时间内，PLC在其他工业部门也得到应用。

到20世纪70年代初，食品、金属和制造等工业部门相继使用PLC代替继电器控制设备，迈出其实用化阶段的第一步。

70年代中期，由于大规模集成电路的出现，使8位微处理器和位片处理器相继问世，在逻辑运算功能的基础上，增加了数值运算、闭环控制，提高了运算速

1

度，扩大了输入输出规模。

在这个时期，日本、西德（原）和法国相继研制出自己的PLC，我国在1974年也开始研制。

70年代末由于超大规模集成电路的出现，使PLC向大规模、高速性能方向发展，形成了多种系列化产品。

进入八九十年代后，PLC的软硬件功能进一步得到加强，PLC已发展成为一种可提供诸多功能的成熟的控制系统，能与其他设备通信，生成报表，调度产出，可诊断自身故障及机器故障。

PLC未来的发展不仅依赖于对新产品的开发，还在于PLC与其他工业控制设备和工厂管理技术的综合。

无疑，PLC将在今后的工业自动化中扮演重要角色。

在未来的工业生产中，PLC技术和机器人、CAD/CAM将成为实现工业生产自动化的三大支柱。

目前PLC朝以下几个方向发展：

（1）大型网络化：

主要朝DCS方向发展，网络化和强通信能力是PLC发展的一个主要的方面，向下与多个智能装置相连，向上与工业计算机等相连构成特殊的控制任务。

（2）多功能：

为了适应特殊功能的需要，连续推出多种智能模块，如模拟量输入输出、回路控制、通信控制、机械运动控制、高速技术、中断输入等。

PLC应用越来越广泛，对自动化生产线技术提出越来越高的要求，同时也为自动化技术的革新提供了必要条件，使其开始向复杂的系统控制和高级的智能控制发展。

根据近几年的资料表明，国外的自动生产线中60%都采用PLC来完成，在先进工业国家中PLC已成为自动化控制的标准设备，应用几乎覆盖了所有工业企业。

可编程序控制器已经广泛用于各行各业，用可编程序控制器设计自动控制系统已成为世界潮流。

在我们国家，可编程序控制器的应用范围不断扩大，正处于方兴未艾之势。

1.3本论文主要内容

1.3.1本课题研究目的

本论文的研究目的是解决自动生产线加工系统研制开发过程中所涉及到的系统总体功能设计与分解、系统模块功能设计与分解、工艺流程详细设计、PLC程序设计等关键控制技术，开发出一条集工业总线技术、机械传动与执行机构技术、PLC控制技术、电气控制技术、传感器技术于一体的自动生产线加工系统，为生产加工系统的开发设计提供了技术上的探索和有益的借鉴。

1.3.2本课题研究任务

本论文涉及的主要研究任务包括：

（1）系统总体功能设计与分解。

在分析系统工作原理的基础上，确定生产加工系统的总体功能，并对总体功能进行分解，确定系统的组成模块。

（2）各个模块的功能设计与分解。

在确定了系统的总体功能以及组成模块的基础上，对各个组成模块的功能进行设计和分解，为进行各个模块控制器的开发、工艺流程的详细设计、程序流程的详细设计奠定基础。

（3）加工系统工艺流程详细设计。

完成加工系统的多功能工艺流程的设计，包括详细的工艺流程设计、程序流程设计、PLC程序设计。

1.4本章小结

本章分析了自动化技术的现状与发展状况，分析了可编程序控制器的现状与发展；论述了本课题的目的，明确了本课程的研究内容，为下面论文做好了规划。

第二章加工系统总体功能设计与分解

2.1加工系统工作原理

在加工系统中，工件将在旋转平台上被加工及检测。

本系统设计了六个旋转板，四个工位，工位的轮换由直流电机驱动旋转平台转动实现。

平台的定位由传感器结合程序实现，光电式传感器检测平台的位置。

多个工位可以同时完成多个工件的加工检测，工件在平台平行地完成工件的检测及加工。

由带电感式传感器的电磁执行装置来检测工件是否合格的孔深，在进行钻孔加工时，电磁执行件夹紧工件，加工完的工件通过电动推杆传送到下一个工作站。

加工系统主要由旋转工