毕业设计MES网络型模块式柔性自动化生产线安装与分类站.docx

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毕业设计MES网络型模块式柔性自动化生产线安装与分类站

*******学院

毕业设计（论文）

课题名称

MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系

统研究—安装与仓储

系别

机械与电气自动化学院

专业

电气工程及其自动化

姓名

顾**

学号

20102103**

摘要

本设计是以实验的形式研究MES网络型模块式柔性自动化生产线中PLC的实际应用，其中对于柔性制造系统、工业组态软件和可编程逻辑控制器作为研究的重点内容。

MES网络型模块式柔性自动化生产线中主要作用是对工件进行运输、加工和安装，最后将工件分类送入仓库中。

本生产线一共有八个站点，分别是上料检测站、搬运站、加工站、分拣站、传送站、安装搬运站、安装站和分类站，每一站均由一台西门子S7-200PLC控制运行，然后通过现场总线连接到S7-300上实现上位机通信。

整个生产线分成四个人完成，本设计需要完成安装站和分类站的电气原理图设计、程序的阅读和调试，使他们能够完成单站运行和多站联动，然后绘制这两站的控制电路图。

关键词：

MES柔性PLC

Abstract

Thedesignisbasedonexperimentsintheformofnetwork-typemodularMESflexibleautomatedproductionlinesinthepracticalapplicationofPLC,whichforflexiblemanufacturingsystems,industrialconfigurationsoftwareandprogrammablelogiccontrollerasaresearchfocus.MESnetwork-typemodularflexibleautomatedproductionlinemainroleistotransporttheworkpiece,processingandinstallation,andfinallyintothestorehouseintheworkpiececlassification.Theproductionline,atotalofeightsites,respectively,onthematerialtestingstation,transportstations,processingstations,sortingstations,transferstations,transportstationstoinstall,installationstopsandclassificationofstations,eachstationbyaSiemensS7-200PLCcontrolRun,andthenthroughthefieldbusconnectiontotheS7-300onthehostcomputercommunication.Thewholeproductionlineisdividedintofourcomplete,thedesignneedstocompletetheinstallationofelectricalstationsandclassificationstationsschematicdesign,programofreadinganddebugging,enablingthemtocompletethesingle-stationoperationandmulti-stationinteraction,andthendrawthetwostationcontrolcircuit.

Keyword:

MESFlexiblePLC

一、绪论

1.1、课题研究

由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，制造业自动化进入一个崭新的时代，技术日臻成熟。

柔性制造技术已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点，对于工业生产有着重要意义。

随着计算机技术的出现，产生了“柔性自动化技术”。

采用“柔性自动化技术”的生产线不仅能够自动的“做”，而且一旦加工目标确定，就知道应该“怎么做”。

柔性自动化技术是当今机械制造业适应市场动态需求，加速产品更新的主要手段。

采用柔性自动化技术，不仅能够提高生产效率、减轻劳动强度，还能提高产品质量、缩短制造周期和交货期、大幅度降低成本，因而是各国机械制造业发展的重要趋势。

柔性制造生产线是柔性制造系统类型之一。

柔性制造生产线由自动加工系统、物流系统、信息系统、软件系统构成：

l、自动加工系统：

指以成组技术为基础，把外形尺寸（形状不必完全一致）、重量大致相似，材料相同，工艺相似的零件集中在一台或数台数控机床或专用机床等设备上加工的系统。

2、物流系统：

指由多种运输装置构成，如传送带、轨道、转盘以及机械手等，完成工件、刀具等的供给与传送的系统，它是柔性制造生产线主要的组成部分。

3、信息系统：

指对加工和运输过程中所需各种信息收集、处理、反馈，并通过电子计算机或其他控制装置（液压、气压装置等），对机床或运输设备实行分级控制的系统。

4、软件系统：

指保证柔性制造系统用电子计算机进行有效管理的必不可少的组成部分。

它包括设计、规划、生产控制和系统监督等软件。

柔性制造系统适合于中小批量生产。

1.2、MES网络型模块式柔性自动化生产线相关介绍

柔性自动化生产线是将微电子学、计算机信息技术、控制技术、机械制造和系统工程有机地结合起来，是一种技术复杂、高度自动化系统，柔性制造技术更是机械制造业适应当前市场动态需求及产品不断迅速更新的重要手段，是先进制造技术的基础。

1.2.1、MES系统简介

制造执行系统（ManufacturingExecutionSystem，简称MES）是美国AMR公司（AdvancedManufacturingResearch，Inc．）在90年代初提出的，旨在加强物料需求计划的执行功能，把物料需求计划同车间作业现场控制，通过执行系统联系起来。

这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。

MES系统设置了必要的接口，与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。

在MES定义中强调了以下三点：

1、MES是对整个车间制造过程的优化，而不是单一的解决某个生产瓶颈。

2、MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能，并作出相应的分析和处理。

3、MES需要与计划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成。

1.2.2、柔性自动化生产线系统简介

柔性自动化生产线是针对大规模生产的弊端而提出的新型生产模式。

所谓柔性生产即通过系统结构、人员组织、运作方式和市场营销等方面的改革，使生产系统能对市场需求变化作出快速的适应，同时消除冗余无用的损耗，力求企业获得更大的效益。

随着计算机技术的出现，产生了“柔性自动化技术”。

采用“柔性自动化技术”的生产线不仅能够自动的“做”，而且一旦加工目标确定，就知道应该“怎么做”。

柔性自动化技术是当今机械制造业适应市场动态需求，加速产品更新的主要手段。

采用柔性自动化技术，不仅能够提高生产效率、减轻劳动强度，还能提高产品质量、缩短制造周期和交货期、大幅度降低成本，因而是各国机械制造业发展的重要趋势。

1.3、我国当前MES和柔性自动化生产线的现状和前景

20世纪90年代初期，中国就开始对MES跟踪研究、宣传或试点，而且曾经提出了“管控一体化”，“人、财、物、产、供、销”等概念，只是总结、归纳、宣传、坚持或者提炼、提升不够，发展势头不快。

国内最早的MES是20世纪80年代宝钢建设初期从SIEMENS（西门子）公司引进的。

中国工业信息化基本上是沿着西方工业国家的轨迹前进，只是慢半拍而已。

几乎绝大多数大学和工业自动化研究单位，甚至于国家、省、市级政府主管部门都开始跟踪、研究MES。

从中央到地方，从学会到协会，从IT公司到制造生产厂，从综合网站到专业网站，从综合大学到专科院校，都卷入了MES热潮之中。

柔性自动化生产线从技术上看，工业发达国家都是以提高系统的可靠性、实用化为重点，以易于联网和集成为目标，注重对单元技术的开发、完善与提高。

计算机数控（ComputerNumericalControl，简称CNC）单机继续向着高精度、高速度和高柔性的方向发展，FMS（FlexibleManufactureSystem柔性制造系统）技术向着网络系统开放、性能集成智能、实用有效的方向发展。

　　目前，我国CNC机床尚未普及，连续运行的可靠性还不高，FMS尚未达到实用化，一些关键的基础技术还没有完全掌握，与国际先进水平和国内日益增长的需求相比，都有不小的差距。

我们必须结合国情，大力发展适用、可靠、价廉的柔性自动化技术及装备。

今后一段时期内，在继续进行机械制造柔性自动化技术方面应用科学研究的基础上，切实做好“掌握柔性自动化装备的设计方法和制造技术”，以及“提高自主开发能力”这两个方面的工作；完成FMC、P-FMS（准柔性制造系统）、FMS这三个层次的典型柔性加工设备的开发。

力争到2000年，我国主要柔性单元设备的综合性能，达到国外90年代初期的水平；实用化的柔性制造系统的稳定生产水平，达到国外80年代末、90年代初水平，以便为今后制造业综合自动化的发展奠定良好的基础。

1.4、PLC的应用现状和前景

PLC（ProgrammableLogicController）又叫可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

是工业控制的核心部分。

长期以来，PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，与DCS（DistributedControlSystem，即分布式控制系统）和工业PC形成了三足鼎立之势。

同时，PLC也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。

微型化、网络化、PC化和开放性是PLC未来发展的主要方向。

在基于PLC自动化的早期，PLC体积大而且价格昂贵。

但在最近几年，微型PLC（小于32I/O）已经出现，价格只有几百欧元。

随着软PLC（softplc）控制组态软件的进一步完善和发展，安装有软PLC组态软件和PC-based控制的市场份额将逐步得到增长。

当前，过程控制领域最大的发展趋势之一就是以太网技术的扩展，PLC也不例外。

PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展。

现在越来越多的PLC供应商开始提供以太网接口。

可以相信，PLC将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业PC的控制系统。

二、硬件电路设计

2.1、总体介绍

本系统采用先进的总线控制方式，增配有主控PLC、工业触摸屏、MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem，监视与控制通用系统）工业组态监控软件、MES生产制造管理软件等，下面就具体介绍生产线的功能。

图一MES网络型模块柔性自动化生产线实物图

如图一所示，该柔性制造生产线作为一有机整体，有上料检测站、搬运站、加工站、分拣站、传送站、安装站和分类站组成，控制系统可以选用西门子、三菱或欧姆龙的PLC进行控制（在此生产线中选用的是西门子的PL