基于PLC的装配流水线控制系统.doc
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1、毕业设计(论文)题目:基于PLC的装配流水线控制系统 系部: xxxxxxx专业: xxxxx学号: xxxxxxxxxx学生姓名: xxxxxxxx导师姓名: xxxxx导师职称: xxxxx二一三年四月内容摘要及关键词:【摘要】:本论文注重以实际生产为主,在许多的工厂车间需要用到传送带来解放劳动资源,提高生产效率,我所做的课题是一个饮料加工车间的流水线生产。本文的设计包括硬件设计和软件设计。其中硬件设计包括三菱FX2N PLC外部电路的设计与安装;软件部分包括程序的设计与调试。所设计系统最终能够实现以下功能:(1)能对空瓶进行运送、灌装,灌装量可根据空瓶大小设定;(2)对满瓶进行运送及计数
2、;(3)能够实现手动复位。该系统主要运用了三菱PLC、传感器、继电器、行程开关等器件,利用PLC良好的自动控制性能,实现饮料罐装生产过程的无人控制。【关键词】:装配流水线;PLC;无人控制;饮料灌装AbstractAbstract:The papers focus on the actual production, transmission brought about the liberation of labor resources, improve production efficiency needed in many of the factory floor, and I made t
3、he subject of a beverage processing plant assembly line production. The design of this article, including hardware and software design. Hardware design, including the design and installation of Mitsubishi FX2N PLC external circuit; software part including the design and debugging. Designed system wi
4、ll eventually be able to achieve the following functions: (1) transporting the empty bottles, filling, filling volume can be set according to the empty bottle size; (2) of the full bottle of transportation and counting; (3) can be achieved manually reset. The system mainly use Mitsubishi PLC, sensor
5、s, relays, trip switches and other devices, PLC automatic control, unmanned production process control of beverage cans.Key Words:Assembly lines;PLC;The unmanned control;Beverage filling目录1引言11.1 本论文的研究意义11.2 本论文的主要方法和研究进展11.3 本论文的研究切入点或主要内容11.4 本论文解决的关键问题22PLC控制系统与电器控制系统32.1 控制方法32.2 工作方式32.3 控制速度3
6、2.4 定时和计数控制42.5 可靠性和可维护性42.6 PLC相较于电器控制的优势43装配流水线总体方案设计73.1 任务的分析73.2 硬件方案设计73.3 软件方案设计83.3.1 经验设计法83.3.2 逻辑设计法84系统元件的选择104.1 PLC的选型104.2 电动机的选型104.3 接触器的选型104.4 热继电器的选型114.5 开关电器、熔断器的选型114.6 传感器的选型115系统的硬件电路实现135.1 系统硬件结构框图135.2 主电路的设计135.3 控制电路的设计146系统程序的设计166.1 控制要求和控制过程分析166.2 I/O端口分配176.3 梯形图18
7、6.3.1 初始化程序186.3.2 启动和停止186.3.3 流水线主控程序186.3.4 闪烁报警程序206.3.5 记数程序20结论22致谢23参考文献24附 录 125附 录 2281引言1.1 本论文的研究意义流水线是指劳动对象按照一定的工艺路线,顺序的通过各个工作地,并按照统一的生产速度(节拍)完成工艺作业的连续的重复的生产过程。流水生产是把高度的对象专业化生产和劳动对象的平行移动方式有机结合起来的一种先进的生产组织形式。它具有以下特征:(1)工作地的专业化程度高;(2)具有明显的节奏性;(3)各工序的生产能力平衡或成比例;(4)工艺过程封闭、单向;(5)具有高度的连续性。 20世
8、纪初,美国人亨利福特首先采用了流水线生产方法,在他的工厂内,专业化分工非常细,仅一个生产单元的工序竟然多达7882种,为了提高工人的劳工效率,福特反复试验,确定了一条装配线上所需要的工人,以及每道工序之间的距离。这样一来,每个汽车底盘的装配时间从12小时28分缩短到1小时33分。大批量生产的主要生产组织方式为流水生产,其基础是由设备、工作地和传送装置构成的设施系统,即流水生产线。最典型的流水生产线是汽车转配生产线。流水生产线是为特定的产品和预定的生产大纲所设计的;生产作业计划的主要决策问题在流水生产线的设计阶段中就已经做出规定1。1.2 本论文的主要方法和研究进展本论文主要方法是以文献研究法、
9、调查研究法、行动研究法和自己掌握的PLC知识作为引导,并且查阅了很多资料最终实现了自己所预想的效果。但是还有很大的发挥空间,我会在以后的工作学习中继续研究学习。1.3 本论文的研究切入点或主要内容本论文注重以实际生产为主,在许多的工厂车间需要用到传送带来解放劳动资源,提高了生产效率,我所做的课题是一个饮料加工车间流水线生产,系统通过开关设定为自动操作模式,一旦启动,则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或灌装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止;瓶子装满饮料后,传送带驱动电机必须自动启动,并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作。当瓶子定位在灌装设备下时,停顿1秒,灌装设备开始工作,灌装过
10、程为小瓶装5秒钟,大瓶装8秒钟,然后均上盖时间为2秒,灌装和上盖过程应有报警显示,上盖过程停止并不再显示报警;报警方式为红灯以0.5秒间隔闪烁。与此同时对生产的饮料进行计数,大小瓶均为5瓶为一箱。在电动机运转时按下停止按钮,系统会马上停止工作。而在系统进行灌装和加盖时按下停止按钮,系统不会马上停止工作,而要待加盖工作完成后,系统最终停止工作。1.4 本论文解决的关键问题利用PLC良好的自动控制性能,本文所设计的装配生产流水线的控制系统基本上实现了饮料罐装生产过程的无人控制。基于PLC的装配生产流水线的控制系统为饮料罐装生产提供了极大地便利,在各种饮料罐装生产行业迅猛发展。随着生产社会化水平的不
11、断提高,基于PLC的饮料灌装生产流水线的控制系统不仅仅局限于饮料罐装生产行业,它在现代的芯片封装,产品包装等流水线作业生产方面也有着相当广阔的前景。2PLC控制系统与电器控制系统PLC控制系统与电器控制系统相比,有许多相似之处,也有很多不同之处,不同之处在一下几个方面:2.1 控制方法电器控制系统控制逻辑采用硬件连线,利用继电器机械触点的串联或者并联等组合控制逻辑,其连线多且复杂、体积大、功耗大、系统构成后,想再改变或者增加功能较为困难。另外,继电器的触点数量有限,所以电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。而PLC采用了计算机技术,其控制逻辑是以程序的方式存放在储存器中,要改变控制逻辑只
12、需要改变程序,因而很容易改变或增加系统功能。系统连线少、体积小、功耗小,而且PLC所谓“软继电器”实质上是存储器单元的状态,所以“软继电器”的触点数量是无限的,PLC系统的灵活性和可扩展性好2。2.2 工作方式在继电器控制电路中,当电源接通时,电路中所有继电器都处于受制约状态,即该吸合的继电器都同时吸合,不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合,这种工作方式称为并行工作方式,而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行,所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中,受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定程序扫描顺序,这种工作方式称为串行工作方式。2.3 控制速度继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控
13、制,工作频率低,机械触点还会出现抖动问题。而PLC通过程序指令控制半导体电路来实现控制,速度快,程序指令执行时间在微秒级,且不会出现触点抖动问题。2.4 定时和计数控制电器控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制,时间继电器的延时时间受环境温度和温度变化的影响,定时精度不高。而PLC采用半导体集成电路做定时器,时钟脉冲由晶体振荡器产生,精度高,定时范围宽,用户可根据需要在程序中设定定时值,修改方便,不受环境影响,且PLC具有计数功能,而电器控制系统一般不具备计数功能。2.5 可靠性和可维护性由于电器控制系统使用了大量的机械触点,其存在机械磨损、电弧烧伤等,寿命短,系统的连线多,所以可靠性和
14、可维护性较差,而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,其寿命长、可靠性高,PLC还具有自诊断功能,能查出自身的故障,随时显示给操作人员,并能动态地监视控制程序的执行情况,为现场调试和维护提供了方便。2.6 PLC相较于电器控制的优势一、可靠性高,抗干扰能力强工业生产对控制设备的可靠性要求:平均故障间隔时间长。故障修复时间(平均修复时间)短任何电子设备产生的故障,通常为两种:一为偶发性故障。由于外界环境如电磁干扰、超高温、超低温、过电压、欠电压、振动等引起的故障。这类故障,只要不引起系统部件的损坏,一旦环境条件恢复正常,系统也随之恢复正常。但对PLC而言,受外界影响后,内部存储的信息可
15、能被破坏。二为永久性故障。由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障。如果能限制偶发性故障的发生条件,如果能使PLC在恶劣环境中不受影响或能把影响的后果限制在最小范围,使PLC在恶劣条件消失后自动恢复正常,这样就能提高平均故障间隔时间;如果能在PLC增加一些诊断措施和适当的保护手段,在永久性故障出现时,能很快查出故障发生点,并将故障限制在局部,就能降低PLC的平均修复时间。为此各PLC的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施,使PLC除了本身具有较强的自诊断能力,能及时给出出错信息,停止运行等待修复外,还能使PLC具有了很强的抗干扰能力。硬件措施:主要模块均采用大规模或超大规模集成电路,大量开关动作
16、由无触点的电子存储器完成,I/O系统设计有完善的通道保护盒信号调整电路。(1)屏蔽对电源变压器、cpu、编程器等主要部件,采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽,以防外界干扰。(2)滤波对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波,如PL或者型滤波网络,以消除或者抑制高频干扰,也削弱了各种模块之间的互相影响。(3)电源调整与保护对微处理器这个核心部件所需的+5V电源,采用多级滤波,并用集成电压调整器进行调整,以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。(4)隔离在微处理器与I/O电路之间,采用光电隔离措施,有效地隔离I/O接口与cpu之间的联系,减少故障和误动作,各I/O口之间亦彼此隔离。(5)采用模块式
17、结构这种结构有助于在故障情况下短时修复。一旦查出某一模块出现故障,能迅速更换,使系统恢复正常工作,同时也有助于加快查找故障原因。软件措施:(1)有极强的自检及保护功能。(2)故障检测软件定期地检测外界环境,如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强干扰信号等,以便及时进行处理。(3)信息备份与恢复当偶发性故障条件出现时,不破坏PLC内部的信息。(4)设置警戒时钟WDT(看门狗)如果程序每循环执行时间超过了WDT规定的时间,预示了程序进入死循环,立即报警。(5)加强对程序的检查和校验一旦程序有错,立即报警并停止执行。(6)对程序及动态数据进行电池后备听电话,利用后备电池供电,有关状态及信息就不会丢失3。
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- 基于 PLC 装配 流水线 控制系统
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