機電一體化畢業(yè)論文82620

1、2）安徽機電職業(yè)技術學院畢業(yè)論文PLC自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)系部電氣工程系專業(yè)機電一體化班級機電3143姓名高青松學 號指導教師劉本山2016 2017學年 第學期安徽機電職業(yè)技術學院2017屆畢業(yè)生畢業(yè)設計（論文）成績評定單姓名李佳鋮專業(yè)機電一體化班級機電3143課題PLC自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)評分標準分值得分指 導 教 師 評 語 （4 0 分 ）設計方案合理、實用、經(jīng)濟、原理分析正確、嚴密，內容完整。10計算方法正確，計算結果準確，程序設計正確簡潔，工藝合理。5元器件（材料）選擇合理,明細表規(guī)范。5圖面清晰完整，布局、線條粗細合理，符合國家標準。5文字敘述簡明扼要，書寫規(guī)范.5按時獨立完成，同學

2、相互關心，遵守制度，認真負責。10合計得分：指導教師簽名：日期：年 月 日評 閱 教 師 評 分 （3 0 分 ）內容充實，有階段性成果，有應用價值。10圖紙、論文如實反映設計成果，有理論分析，又有實踐過程。10語句通順，思路清晰，符合邏輯。5圖標清晰，文字工整，字符和曲線標準化。5合計得分：評閱教師簽名：日期：年 月 日答 辯 評 分（3 0 分 ）自述條理明確，重點突出.5基本概念清楚，回答問題正確。15專業(yè)知識運用靈活，解決問題技術措施合理。10合計得分：答辯組長簽名：日期：年 月 日總得分： 等級系主任簽名：日期： 年 月 日題 目PLC自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)學生姓名李佳鉞學 號13031

3、43135指導教師劉本山系 部電氣系班 級機電3143順序號第1次學生完成畢業(yè)論文（設計）內容情況指導老師布置了我們寫所學有關課程方面的論文要求和畢業(yè)論文的 格式要求。查閱相關資料后我就考慮寫那些內容。經(jīng)過思考我覺得 我還是寫一些和我們專業(yè)有相關性的內容，決定寫了關于PLC自動 生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設計方面的內容。要寫好該論文,就要深入了解 PLC的相關知識，所以我就查找資料，為寫論文打下堅實的基礎。學生簽名：時間：2016年12月25日教師指導內容記錄確定論文題目和研究方向。制定部分參考資料和參考書。布置論文的寫作格式和要求。教師簽名：時間：年 月 日題 目PLC自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)學生姓名李佳鉞

4、學 號1303143135指導教師劉本山系 部電氣系班 級機電3143順序號第2次學生完成畢業(yè)論文（設計）內容情況雖然題目決定了，但還是不知道如何開始，不過在網(wǎng)上看到了一 些關于plc的一些資料，還有論文.就仿照他們的先寫些。雖然老師 開始就發(fā)給我們寫論文的一些要求，但還是不知道做，不過多看多 學也就好些，經(jīng)過好幾天的努力把論文大體的方面寫好了。學生簽名：時間：2016年12月2日教師指導內容記錄確定論文的大概題綱和概要。對學生的基本概要進行指導。對論文的寫作格式和要求進行指導。教師簽名：時間：年 月 日題 目PLC自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)學生姓名李佳鉞學 號1302143135指導教師劉本山系 部

5、電氣系班 級機電3143順序號第3次學生完成畢業(yè)論文（設計）內容情況按老師給的論文要求改了好多，也花費了好多時間，我把寫好 的論文發(fā)給指導老師。當時雖然看到老師給發(fā)的寫論文的格式，在寫 論文的過程中并沒有按要求做的很好。學生簽名：時間：2016年12月9日教師指導內容記錄對學生的摘要和目錄書寫提供指導和糾正.提供樣本給學生進行參考和學習。對論文的寫作格式和要求進行指導。教師簽名：時間：年 月 日題 目PLC自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)學生姓名李佳鉞學 號1302143135指導教師劉本山系 部電氣系班 級機電3143順序號第4次學生完成畢業(yè)論文（設計）內容情況又改了好幾次，指導老師統(tǒng)時間他現(xiàn)場指導和編輯

6、，指出我 們論文哪方面有錯誤，我的論文字體和間距，還有文檔操作的錯誤等 問題，之后我就按老師要求改了好幾次，但還是沒改好，還是有好 多問題，主要對WORD的操作不熟悉。學生簽名：時間：2016年12月16日教師指導內容記錄指導學生對自己論文細節(jié)進行修改.指導學生對文本編輯過程進行總結。教師簽名：時間：年 月 日題 目PLC自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)學生姓名李佳鉞學 號1302143135指導教師劉本山系 部電氣系班 級機電3143順序號第5次學生完成畢業(yè)論文（設計）內容情況回到學校把改正的論文交給指導老師看.經(jīng)過劉老師當面的一 些講解后，我又把論文按照老師說的不對的地方 改正，真是好 事多磨呀，不過還

7、是老師當面教的效果好。學生簽名：時間：2016年12月23日教師指導內容記錄1。指導學生對論文進行整理、編輯、排版、打印.教師簽名：時間：年 月 日題 目PLC自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)學生姓名高青松學 號1302143135指導教師劉本山系 部電氣系班 級機電3143順序號第6次學生完成畢業(yè)論文（設計）內容情況回到學校把改正的論文給劉老師看過后，老師說沒大問題了， 可以打印和答辯。到此我的論文終于圓滿完成了，在這里我衷心的感 謝指導老師在我寫論文過程中給予的幫助學生簽名：時間：2016年12月30日教師指導內容記錄1,總結論文選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的每一個環(huán)節(jié)。教師簽名：時間：年 月 日隨

8、著科學技術的發(fā)展，人類社會對產(chǎn)品的功能與質量的要求越來越高，產(chǎn)品更新 換代的周期越來越短，產(chǎn)品的復雜程度也隨之增高，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式受到了挑 戰(zhàn).這種挑戰(zhàn)不僅對中小企業(yè)形成了威脅，而且也困擾著國有大中型企業(yè)。因為，在大批量生產(chǎn)方式中，柔性和生產(chǎn)率是相互矛盾的。眾所周知，只有品種 單一、批量大、設備專用、工藝穩(wěn)定、效率高，才能構成規(guī)模經(jīng)濟效益；反之，多品 種、小批量生產(chǎn)，設備的專用性低，在加工形式相似的情況下，頻繁的調整工夾具， 工藝穩(wěn)定難度增大，生產(chǎn)效率勢必受到影響。為了同時提高制造工業(yè)的柔性和生產(chǎn)效 率，使之在保證產(chǎn)品質量的前提下，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本，最終使中小批 量生產(chǎn)能與

9、大批量生產(chǎn)抗衡，柔性自動化系統(tǒng)便應運而生。PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制 技術和通訊技術而形成的一代新型工業(yè)控制裝置；充分利用計算機技術對生產(chǎn)過程進 行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu) 點，采用標準化、模塊化、系統(tǒng)化設計，配置靈活、組態(tài)方便。本論文主要是模擬工 業(yè)自動生產(chǎn)線通信系統(tǒng)實現(xiàn)以下各站功能。然后利用Profibus總線進行八站通信連 接使之成為一條自動生產(chǎn)線控制模擬系統(tǒng).關鍵字：？匚。、自動生產(chǎn)線、Profibus通信目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark11 o Cu

10、rrent Document 第一章緒論1 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1.1自動化生產(chǎn)線的介紹及發(fā)展1 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 1。2工業(yè)自動化生產(chǎn)線體系結構3 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 第二章可編程控制器4 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 2.1可編程控制器的定義4 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 2.2可編程控制器

11、的發(fā)展概況5 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 2.3可編程控制器的基本組成及特點5 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 第三章自動生產(chǎn)線實訓系統(tǒng)設計與實現(xiàn)6 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 3。1工業(yè)自動生產(chǎn)線系統(tǒng)結構6 HYPERLINK l bookmark87 o Current Document 3.2工業(yè)自動生產(chǎn)線單站功能及系統(tǒng)程序設計9 HYPERLINK l bookmark135 o Current Document 3.3工業(yè)

12、自動生產(chǎn)線通信系統(tǒng)設計20 HYPERLINK l bookmark147 o Current Document 第四章論文總結22 HYPERLINK l bookmark150 o Current Document 參考文獻23 HYPERLINK l bookmark160 o Current Document 致謝24第一章緒論1。1自動化生產(chǎn)線的介紹及發(fā)展1、自動化生產(chǎn)線介紹自動化生產(chǎn)線是指勞動對象按照一定的工藝路線，順序的通過各個工作地，并按 照統(tǒng)一的生產(chǎn)速度（節(jié)拍）完成工藝作業(yè)的連續(xù)的重復的生產(chǎn)過程。產(chǎn)品生產(chǎn)過程所經(jīng)過的路線，即從原料進入生產(chǎn)現(xiàn)場開始，經(jīng)過加工、運送、裝 配、檢驗

13、等一系列生產(chǎn)活動所構成的路線.自動化生產(chǎn)線是按對象原則組織起來的， 完成產(chǎn)品工藝過程的一種生產(chǎn)組織形式，即按產(chǎn)品專業(yè)化原則，配備生產(chǎn)某種產(chǎn)品 （零、部件）所需要的各種設備和各工種的工人負責完成某種產(chǎn)品（零、部件）的全 部制造工作，對相同的勞動對象進行不同工藝的加工。隨著科學技術的發(fā)展，人類社會對產(chǎn)品的功能與質量的要求越來越高，產(chǎn)品更新 換代的周期越來越短，產(chǎn)品的復雜程度也隨之增高，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式受到了挑 戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)不僅對中小企業(yè)形成了威脅，而且也困擾著國有大中型企業(yè).因為，在大 批量生產(chǎn)方式中，柔性和生產(chǎn)率是相互矛盾的.眾所周知，只有品種單一、批量大、 設備專用、工藝穩(wěn)定、效率高，才能

14、構成規(guī)模經(jīng)濟效益；反之，多品種、小批量生產(chǎn)， 設備的專用性低，在加工形式相似的情況下，頻繁的調整工夾具,工藝穩(wěn)定難度增大， 生產(chǎn)效率勢必受到影響。為了同時提高制造工業(yè)的柔性和生產(chǎn)效率，使之在保證產(chǎn)品 質量的前提下，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本，最終使中小批量生產(chǎn)能與大批量 生產(chǎn)抗衡，柔性自動化系統(tǒng)便應運而生。2、自動化生產(chǎn)線的基本構成（1）自動加工系統(tǒng)術為基礎，把外形尺寸（形狀不必完全一致）、重量大自動加工系統(tǒng)，指以成組 技致相似，材料相同，工藝相似的零件集中在一臺或數(shù)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)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

15、成 工件、刀具等的供給與傳送的系統(tǒng)，它是柔性生產(chǎn)線的主要組成部分。（3）信息系統(tǒng)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)軟件系統(tǒng)，指保證柔性生產(chǎn)線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。柔性生產(chǎn)線適合于年產(chǎn)量1000100,000件之間的中小批量生產(chǎn)。4、自動化生產(chǎn)線發(fā)展趨勢性能發(fā)展方向：（1）高速高精高效化，速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用 了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高

16、分辨率絕對式檢測元件的交 流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精 高效化已大大提高。（2）柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設計，功能覆蓋面 大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù) 不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調整，從而最大限度地發(fā)揮群 控系統(tǒng)的效能。（3）工藝復合性和多軸化，以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、 多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾 后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工.

17、數(shù)控技術軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達24軸.（4）實時智能化早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調度 任務，以確保任務在規(guī)定期限內完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種 智能行為。技術發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結合，人工智能正向著具有實 時響應的、更現(xiàn)實的領域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復雜的發(fā)展， 由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領域.在數(shù)控技術領域，實時智能控制的研究和應 用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家控制、控 制、前饋控制等.例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自 動設定和刀具自動管

18、理及補償?shù)茸赃m應調節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運動控制中引 入提前預測和預算功能、動態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用 模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。功能發(fā)展方向（1）用戶界面圖形化，用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用 戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研 制中最困難的部分之一.當前INTERNET、虛擬現(xiàn)實、科學計算可視化及多媒體等技術 也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們 可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯 示

19、、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實 現(xiàn)。（2）可視化，科學計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限 于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息.可視化技術與 虛擬環(huán)境技術相結合，進一步拓寬了領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短 產(chǎn)品設計周期、提高產(chǎn)品質量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術領域，可視 化技術可用于CAD/CAM，如自動編程設計、參數(shù)自動設定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù) 的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。（3）插補和補償方式多樣化，多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間 橢圓曲

20、面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補（非 均勻有理B樣條插補）、樣條插補（A、B、C樣條）、多項式插補等.多種補償功能如 間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關的前 饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)?。?）內裝高性能PLC，數(shù)控系統(tǒng)內裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級 語言編程，具有直觀的在線調試和在線幫助功能.編程工具中包含用于車床銑床的標 準PLC用戶程序實例，用戶可在標準PLC用戶程序基礎上進行編輯修改，從而方便地 建立自己的應用程序。（5）多媒體技術應用，多媒體技術集計算機

21、、聲像和通信技術于一體,使計算機具有 綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力.在數(shù)控技術領域，應用多媒體技術可 以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設備的故障診斷、生產(chǎn) 過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應用價值。1。2工業(yè)自動化生產(chǎn)線體系結構1、集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及 專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度.應用FPD平板 顯示技術，可提高顯示器性能.平板顯示器具有含量高、重量輕、體積小、功耗低、 便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示,成為和CRT抗衡的新興顯示技術，是21世紀 顯示

22、技術的主流。應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融為一體。通 過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺 寸，提高系統(tǒng)的可靠性。2、模塊化硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標準化。根據(jù)不同的功能需求，將基本 模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的 系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構成不同檔次的數(shù)控系 統(tǒng)。3、無人化機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠程控制和無人化操作.通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其 它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏 幕上.4、通用型開放式閉環(huán)控

23、制模式采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結構，便于裁剪、擴 展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是 針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是 一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振 動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標優(yōu)化，必 須采用多變量的閉環(huán)控制，在實時加工過程中動態(tài)調整加工過程變量.加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能 技術、網(wǎng)絡技術、多媒體技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及 動

24、態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系， 從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡化。第二章可編程控制器2.1可編程控制器的定義PLC即可編程控制器(Programmable logic Controller)，是指以計算機技術 為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(International Electrical Committee)頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用 可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和 算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)

25、字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機 械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整 體，易于擴展其功能的原則而設計。定義強調了可編程控制控制器是“數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)”，是一種計算機. 它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計”的工業(yè)計算機，是一種用程序來改變控制功能 的工業(yè)控制計算機，除了能完成各種各樣的控制功能外，還有與其他計算機通信聯(lián)網(wǎng) 的功能.這種工業(yè)計算機采用“面向用戶的指令，因此編程方便。它能完成邏輯運算、 順序控制、定時計數(shù)和算術操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸出輸入控制”的能力， 并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體，易于“擴充”。可編程控制器能直

26、接應用于工業(yè)環(huán)境，它需具有很強的抗干擾能力、廣泛的適 應能力和應用范圍。2.2可編程控制器的發(fā)展概況隨著計算機控制技術的不斷發(fā)展，可編程控制器的應用已廣泛普及，成為自動化 技術的重要組成部分。可編程控制器最先出現(xiàn)在美國，1968年，美國的通用汽車公 司(GM)提出了研制一種新型控制器的要求，并從用戶的角度提出新一代控制器應具 備以下十大條件：編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序。維護方便，最好是插件式?？煽啃愿哂诶^電器控制柜。體積小于繼電器控制柜?？蓪?shù)據(jù)直接送入管理計算機.在成本上可與繼電器控制柜競爭。輸入可以是交流115V (即用美國的電網(wǎng)電壓)。輸出為交流115V、2A以上，能直接驅動電磁閥。(9

27、 )在擴展時，原有系統(tǒng)只需要很小的變更.(10)用戶程序存儲器容量至少能擴展到4KB。1969年，美國數(shù)字設備公司(DEC)研制出了世界上第一臺可編程序控制器，并 應用于通用汽車公司的生產(chǎn)線上，當時叫可編程邏輯控制器PLC，目的是用來取代繼 電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能。特別是進入20世紀80年代以來，PLC已廣泛地使用16位甚至32位微處理器作 為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成 電路。這時的PLC還同時具有數(shù)據(jù)處理、PID調節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。PLC是微機技術 和傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制技術相結合的產(chǎn)物，其基本設計思想是把計算機功能完

28、 善、靈活、通用等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結 合起來。2.3可編程控制器的基本組成及特點可編程控制器主要由CPU、存儲器、基本I/O接口電路、外設接口、編程裝置、 電源等組成。可編程控制器的特點：可靠性高，抗干擾能力強PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內部電路采 取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障 工作時間則更長。故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn) 故障時可及時發(fā)出警報信息.這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。編程簡單，使用方便。梯形圖是用得最多的可編程序控

29、制器的編程語言，其符號與繼電器電路原理圖相 似。梯形圖語言形象直觀，易學易懂?？刂旗`活，程序可變，具有很好的柔性。產(chǎn)品采用模塊化形式，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活 地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。硬件配置確定后，可通過修改用 戶程序，不用改變硬件，方便快速適應工藝條件的變化，具有很好的柔性。功能強，擴充方便，性價比高.有很強的邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理、PID調節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，可以實現(xiàn)非常復雜的 控制功能。擴充非常方便。系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設 計及建造的周期大為縮短，同時

30、維護也變得容易起來。體積小,重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗 僅數(shù)瓦.由于體積小很容易裝入機械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。第三章 自動生產(chǎn)線實訓系統(tǒng)設計與實現(xiàn)3。1工業(yè)自動生產(chǎn)線系統(tǒng)結構工業(yè)自動化生產(chǎn)線實訓系統(tǒng)，是為高職學院學生提高動手能力和實踐技能而設計 的一套實用性實訓設備。該裝置由八套各自獨立而又緊密相連的工作站和一套監(jiān)控站 組成。這八站分別為：上料檢測站、搬運站、加工站、搬運分揀站、傳送站、安裝站、 安裝搬運站和分類站。該實訓裝置的一大顯著特點是：具有較好的柔性，即每站各有一套PLC控制系統(tǒng) 獨立控制。將八個模塊分

31、開培訓可以容納較多的學員同時學習。在基本單元模塊培訓 完成以后，通過組建PLC網(wǎng)絡，又可以將相鄰的兩站、三站直至八站連在一起， 學習復雜系統(tǒng)的控制、編程、裝配和調試技術。該系統(tǒng)囊括了機電一體化等專業(yè)學習中所涉及的諸如電機驅動、氣動、PLC （可 編程控制器）、傳感器等多種技術，給學生提供了一個典型的綜合操作平臺，使學生 將學過的各門專業(yè)知識在這里得到全面認識、綜合訓練和相互提升。系統(tǒng)個硬件結構（1）上料檢測站由料斗、回轉臺、工件滑道、提升裝置、檢測工件和顏色的光電開關、開關電源、 可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、直流減速電機、電磁閥及SMC氣缸組成，主要 完成回傳上料臺將工件依次送到檢測工

32、位，提升裝置將工件提升并檢測工件顏色.（2）搬運站由機械手、氣爪、回轉臺、電感式傳感器、開關電源、可編程序控制器、按鈕、 I/O接口板、多種類型電磁閥及SMC氣缸組成，主要完成將工件從上站搬至下一站。（3）加工站由回轉工作臺、打孔電機組件、檢測缸組件、檢測工件轉臺到位傳感器、開關電 源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、直流減速電機、多種類型電磁閥及SMC氣 缸組成，主要完成用回轉工作臺將工件在四個工位間轉換，鉆孔單元打孔，檢測打孔 深度。（4）搬運分揀站由機械手、氣爪、電感式傳感器、開關電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口 板、多種類型電磁閥及SMC氣缸組成，主要完成在加工后的物料送到指

33、定位置，分揀 站的機械手開始左右移動分揀搬運物料，將合格物料搬運至傳送站，其基本原理類同 于搬運站。其分揀是通過傳感器IB2來控制的。傳送站由交流電動機、變頻器、傳送帶、電感式傳感器、開關電源、可編程序控制器、 按鈕、I/O接口板、，主要完成當分揀站將合格物料送至傳送站傳送帶上，此時光電傳 感器B1檢測到信號，PLC驅動變頻器，使電機轉動，運送物料；當物料到達指定位置 時，此時光電傳感器B2檢測到信號，PLC驅動變頻器，使電機停止轉動。安裝站由吸盤機械手、上下?lián)u臂部件、料倉換位部件、工件推出部件、真空發(fā)生器、開 關電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、多種類型電磁閥及SMC氣缸組成，主 要

34、完成選擇要安裝工件的料倉，將工件從料倉中推出，將工件安裝到位。安裝搬運站由平移工作臺、回轉工作臺、塔吊臂、機械手、氣爪、開關電源、可編程序控制 器、按鈕、I/O接口板、多種類型電磁閥及SMC氣缸組成，主要完成將上站工件拿起 放入安裝工位，將裝好工件拿起放下一站.分類站由滾珠絲杠、滑杠推出部件、分類料倉、開關電源、可編程序控制器、按鈕、I/O 接口板、步進電機及驅動器、直流減速電機、電磁閥及SMC氣缸組成，主要完成按工 件類型分類，將工件推入不同的倉位.控制技術1。各站與PLC之間由一個標準電纜進行連接，通過這個電纜可連接8個傳感器 信號和8個輸出控制信號。通過該電纜各站的傳感器和輸出控制器可得

35、到24V電壓。各站都可通過一塊控制面板來控制PLC使各站按要求進行工作,一個控制面板 上有5個按鈕開關，二個選擇開關和一個急停開關.各開關的控制功能定義如表3-1 所示。表31開關的控制功能序號項目說明序號項目說明1。帶燈按鈕，綠色開始5。兩位旋鈕，黑色單站/聯(lián)網(wǎng)2.帶燈按鈕，黃色復位6.按鈕，紅色停止3。按鈕，黃色調試按鈕7.帶燈按鈕，綠色上電4。兩位旋鈕，黑色手動/自動8.急停按鈕，紅色急停3。工作過程圖3-1給出了系統(tǒng)中工件從一站到另一站的物流傳遞過程：上料檢測站將大工件 按順序排好后提升送出。搬運站將大工件從上料檢測站搬至加工站.加工站將大工件 加工后送出工位。搬運分揀站是將加工好的工

36、件搬運同時分揀次品和正品。傳送站是 將工件傳送到下一站.安裝搬運站將大工件搬至安裝工位放下。安裝站再將對應的小 工件裝入大工件中。而后，安裝搬運站再將安裝好的工件送分類站，分類站再將工件 送入相應的料倉。圖31系統(tǒng)工作流程圖3。2工業(yè)自動生產(chǎn)線單站功能及系統(tǒng)程序設計一、上料檢查站1、上料檢測站設計實現(xiàn)的功能下上電按鈕，上電燈亮，復位燈閃爍下復位按鈕，復位燈滅，氣缸下降，開始等閃爍下開始按鈕，電機轉,送物料料至升降臺，觸動貨臺光電傳感器，氣缸通電上升，直至觸動傳感器的氣缸上 眼，升降臺停物料被運走，氣缸失電下降到下限位停止降臺下限位傳感器在10S后沒有檢測到物體，報警燈亮，報警鳴聲下急停按鈕，系

37、統(tǒng)停止，再次從1步驟開始2、上料檢查站設計的系統(tǒng)程序如圖3-2所示.第一站 順序功能囹圖圖32上料檢查站設計的系統(tǒng)程序3、上料檢查站系統(tǒng)硬件接線圖如圖33所示。謎院開關皿11. 511. 4QI. 0IL 3謎院開關皿11. 511. 4QI. 0IL 3QL 111. 2II. I11. 02L+-10. 721Q0. 7m &Q0. 610,5Q0. 5m 4Q0. iID. 3Q0, 3m 2Q0. 210. 1Q0. 10Q0. 0iraILb泌V2LLL亶也L圖3-3上料檢查站系統(tǒng)硬件接線圖EKO,1EKO,1二、工件搬運站1、工件搬運站設計實現(xiàn)的功能按下上電按鈕，上電燈亮，復位燈閃

38、爍(f=1s)。按下復位按鈕，機械手放松，上升臂縮回，機械手左旋，開始燈閃爍，復位燈滅。按下開始按鈕，調試按鈕,手臂出，機械手下降，夾緊物體,手臂上升再縮回, 手臂右旋。手臂伸出，下降，機械手放松，再上升,手臂縮回，再左旋。2、工件搬運站設計的系統(tǒng)程序如圖34所示。 TOC o 1-5 h z 僵 qQ0I：. 1M2.5|蛹|-1(13. R2VS. 0仙|w| |-0.6JI3.1VS. 1W3.0Q0.4 QQ. 6 -IC. 4I暇1ID.b噸外oo10.2南W10. D圖34工件搬運站設計的系統(tǒng)程序3、工件搬運站系統(tǒng)硬件接線如圖3-5所示。動一一一一通生開美瞄F美動一一一一通生開美瞄

39、F美11.5IL；qi.o1L3L l. ii.s11.111.02L+IO. i罪Q0.710.5QO.ero.5Q0.50.4法,40.3QlJ10.QU. 2I：i.LQC. 1W. i：QO.Oill1L+-220V圖3-5工件搬運站系統(tǒng)硬件接線三、工件加工站1、工件加工站設計實現(xiàn)的功能下上電按鈕，上電燈亮，復位燈閃爍（f=1s）下復位按鈕，工作臺旋轉電機旋轉，旋轉到位（輔助加工，模擬加工臺和加工 推臺回到初始位置）開始燈閃爍（f=1s）下開始按鈕，傳感器檢測到工件，旋轉臺旋轉，旋轉到位后，模擬加工臺，輔 助加工臺，加工推動臺的電磁閥動作,Q0。2、Q0.3、Q04燈亮，模擬加工臺，輔

40、助 加工臺下降到下限位，加工推動臺前移到前限位后停止，鉆頭旋轉電機動作開始加工 工件，即Q0.1亮，加工好后（幾秒后），模擬加工臺，加工推動器，后移到后限位下急停按鈕，系統(tǒng)停止，再次上電以1步驟，開始運行。2、工件加工站設計的系統(tǒng)程序如圖36所示。圖3-6工件加工站設計的系統(tǒng)程序3、工件加工站系統(tǒng)硬件接線如圖3-7所示。-W-ezh匪n：i K-ML? JpH始 R七,晚!天美好開關汨電開關政土F美一惟開矢,：4VL+1111.511. 4u-.飛11.3Ql.lIL311.1ILQ2L+ICLT2FIQO,r：ia &Q0. 610.5qu. 5ro. 4QO. 4La 3Q0. 310.2

41、QQMro. iCIO. 1m oQ0. 0in1L412.112. Q3fl2L，宇220Vt=l4忘號光電寂光電開關347L+N11.5II,qQ1.0忘號光電寂光電開關347L+N11.5II,qQ1.011.?Ql.l2L110.?普的 ?10.1：Q0.610.5|0. 5inQ0.51Q：.-310.2i：.210.1Q0.110.1：Q0. 0lli+-220V2L塑1L圖3-11運輸傳送站系統(tǒng)硬件接線六、安裝站1、安裝站設計實現(xiàn)的功能下上電按鈕，上電成功，復位燈閃爍，按下復位按鈕，執(zhí)行復位動作，使手臂 上升到位，并回到初始位置。下開始按鈕，按照程序的動作

42、流程依次完成氣夾的下降，上升，手臂的右轉到 中間位置再下降，手臂回到左限位，并完成各汽缸的動作過程2、安裝站設計的系統(tǒng)程序如圖312所示。ENO.lYI 口-；-Ul 7浦匯I. 1|注3|如一。| 誡3ID.l * IO. 3而尋:ENO.lYI 口-；-Ul 7浦匯I. 1|注3|如一。| 誡3ID.l * IO. 3而尋:II. 0WL 4 h【12 m QE 門一 4 VO. 0圍S|削；I il 5.6 |M，過癸壓37n. 7：-IO. &應口 |頃,3_ J, 2M2.1 |斗成，10, 5 . .2.2|曲 4|M|7瓦T38Y.2._3_- II. 2* m CK II. *

43、 W.lil 巳。| E!。一 6一一10. !；萬：一頑甌.可如一中3岫T39乓510.6* f |gjl.0. 0叫.口-IL. 2 * 1174 口R II. A * Si. N瞰 11|Q0.6-10.5M3. 2或4 o!. b -4T4DM33ID.6建巡回:業(yè)-旦10.1 句北口謎佶程序HL4VS. I危(M2.VS. CHI:112. 578. 2(圖312安裝站設計的系統(tǒng)程序3、安裝站系統(tǒng)硬件接線如圖3-13所示。nT龐性芥是密性開美龐性共關帝性升差諾性開美，.廣座性開關聯(lián)機方：:ii ：FL+11.5UAQl.OI.：QI. 1IL211.111,0汨10. T2UQUT1

44、0. 6QO. &L0. 5QCl 510.4QO.七10.3Q0. 3ro, 2QO-2ILL 1QO, 110.0Q0. l：iin1L+-22C7電漩dq責.= 電 HEM |-11圖313安裝站系統(tǒng)硬件接線七、安裝搬運站1、安裝搬運站設計實現(xiàn)的功能按下上電按鈕，復位燈閃爍，按下復位按鈕，復位燈動作，開始燈閃爍，按下開 始按鈕，手臂打出，氣缸推出，手臂打回手臂縮回，吸盤吸和，物料桶移出，手臂打 出，吸盤停止吸氣，手臂打回第八站網(wǎng)聯(lián)2、安裝搬運站設計的系統(tǒng)程序如圖3-14所示。圖3-14安裝搬運站設計的系統(tǒng)程序向3何通信程序璟性開矢上電心,廣二1”誨性開弋理性開關匿性開爻夜性開美璟性開關2

45、4V密性開笑L+ILb S11.4QI. 011. 3ai. iri zIL. 1 ilb qZL+IO. 72KQO. ?IO-盾QO. 6IO- EQ0. 5IO- 4QO. 4IO- 3Q0. 3IO- 2Q0. 2IO- 1Q0. LIO- 口QO. OIM1L+2L1L 220V開始。圖3-15搬運安裝站系統(tǒng)硬件接線八、分類站電畦I1、分類站設計實現(xiàn)的功能按工件類型分類，將工件推入不同的倉位2、分類站設計的系統(tǒng)程序如圖3-16所示。-s匝0-1Kl.lN1.2HI.3NL4K1.&Ml. &r 1.K!i.ON2.1n_II. 010.1 10. D* TL. IO. I - TP.

46、, d * II. 41.710. 1 J0.43Q1.1I% 31. u筮用孑程序Elf軸步藪T37根祈罪際需要商定朝及時11. 4 OR 11. 4* VQ.0（調用子程序）渤了軸步數(shù)138根據(jù)買女需旻桃定步款及引（調用于程序：湖呷分別給如碩步（調用子程序）器維軸分別給40000圖3-16分類站設計的系統(tǒng)程序ill. 53。分類站系統(tǒng)硬件接線如圖3-17所示7L上電打j 5RWIT；叩位耳關US 試 ：v陶性開美野性開美隗位界關限悼開關IKE IL4 11.3 ILS II. 1IluUIH72N 101010L+tf01. 0QI. 1ZL4-GO. 7QCL 6 削3QCl 210QC

47、kl10qcl a24V1L+1L圖3-17分類站系統(tǒng)硬件接線3。3工業(yè)自動生產(chǎn)線通信系統(tǒng)設計ProfibusDP （Decentralized Periphery，分布式外圍設備），在 Profibus 現(xiàn) 場總線中，ProfibusDP的應用最廣.ProfibusDP協(xié)議主要用于PLC與分布式I/O 和現(xiàn)場設備的高速數(shù)據(jù)傳輸。典型的DP配置是單主站結構，也可以是多主站結構. Profibus-DP使用第一層、第二層和用戶接口層，這種精簡的結構保證了數(shù)據(jù)的高速 傳輸.它的基本功能如下：1、總線存取方法各主站間為令牌傳送，主站與從站間為主-從循環(huán)傳送，支持單主站或多主站系 統(tǒng)，總線上最多126

48、個站?？梢圆捎命c對點用戶數(shù)據(jù)通信、廣播（控制指令）方式和 循環(huán)主一從用戶數(shù)據(jù)通信。2、循環(huán)數(shù)據(jù)交換DP-V0可以實現(xiàn)中央控制器（PLC，PC或過程控制系統(tǒng)）與分布式現(xiàn)場設備（從站， 例如I/O、閥門、變送器和分析儀等）之間的快速循環(huán)數(shù)據(jù)交換，主站發(fā)出請求報文， 從站收到后返回響應報文。這種循環(huán)數(shù)據(jù)交換是在被稱為MS0的連接上進行的。3、診斷功能經(jīng)過擴展的PROFIBUSDP診斷，能對站級、模塊級、通道級這3個故障進行診 斷和快速定位，診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。本站診斷操作:對本站設備的一般操作狀態(tài)的診斷，例如溫度過高，壓力過低. 模塊診斷操作：對站點內部某個具體的I/O模塊的故障定位。

49、通道診斷操作:對某個輸入/輸出通道的故障定位。4、保護功能所有信息的傳輸按海明距離HD=4進行.對DP從站的輸出進行存取保護，DP主站 用監(jiān)控定時器監(jiān)視與從站的通信，對每個從站都有獨立的監(jiān)控定時器。在規(guī)定的監(jiān)視 時間間隔內，如果沒有執(zhí)行用戶數(shù)據(jù)傳送，將會使監(jiān)控定時器超時，通知用戶程序進 行處理。如果參數(shù)“Auto_Clear”為1，DPM1將退出運行模式,并將所有有關的從站 的輸出置于故障安全狀態(tài)，然后進入清除（Clear）狀態(tài)。DP從站用看門狗（Watchdog Timer,監(jiān)控定時器）檢測與主站的數(shù)據(jù)傳輸，如果 在設置的時間內沒有完成數(shù)據(jù)通信，從站自動地將輸出切換到故障安全狀態(tài)。在多主站系

50、統(tǒng)中，從站輸出操作的訪問保護是必要的.這樣可以保證只有授權的 主站才能直接訪問。其他從站可以讀它們的輸入的映像,但是不能直接訪問。5、通過網(wǎng)絡的組態(tài)功能與控制功能通過網(wǎng)絡可以實現(xiàn)下列功能：動態(tài)激活或關閉DP從站，對DP主站（DPM1）進行 配置，可以設置站點的數(shù)目、DP從站的地址、輸入/輸出數(shù)據(jù)的格式、診斷報文的格 式等，以及檢查DP從站的組態(tài).控制命令可以同時發(fā)送給所有的從站或部分從站.6、同步與鎖定功能主站可以發(fā)送命令給一個從站或同時發(fā)送給一組從站.接收到主站的同步命令后, 從站進入同步模式。這些從站的輸出被鎖定在當前狀態(tài)。在這之后的用戶數(shù)據(jù)傳輸中， 輸出數(shù)據(jù)存儲在從站，但是它的輸出狀態(tài)保持