基于plc控制的分拼夾具控制系統(tǒng)畢業(yè)論文-預(yù)覽頁

　

【正文】 公頭。 。（3）定義控制閥，包括狀態(tài)指示（該電磁閥所控制氣缸的狀態(tài)）和輸入控制按鈕（用于手動操作，控制電磁閥工作），燈和按鈕都要用到。操作面板用INTERBUS連接到PLC中，SWAC是德國生產(chǎn)操作面板的供應(yīng)商，所以簡稱這個操作面板為SWAC。總線控制板在送出輸出數(shù)據(jù)前一位一位進行移返回字。每個幀結(jié)構(gòu)由Loopback check word開始，所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)Loopback check word之后傳送，幀的最后部分是CRC校驗碼和命令字。 INTERBUS的幀結(jié)構(gòu)INTERBUS是完全幀架構(gòu)的，所有的數(shù)據(jù)都通過幀傳送。INTERBUS數(shù)據(jù)通過雙絞線、光纖等介質(zhì)進行傳輸，其物理層的主要特點是數(shù)據(jù)環(huán)結(jié)構(gòu)，并可以自動配置地址 。遠程總線網(wǎng)絡(luò)用于遠距離傳送數(shù)據(jù),采用RS485傳輸，網(wǎng)絡(luò)本身不供電，遠程網(wǎng)絡(luò)采用全雙工方式進行通訊，通訊速率為500k/s。使用其他總線協(xié)議往往在距離、站數(shù)、站點分布這方面會有一些技術(shù)束縛，INTERBUS可以讓用戶解脫出來。本控制系統(tǒng)選擇INTERBUS作為總線的原因還有總線的拓撲結(jié)構(gòu)非常的靈活，可以任意的接分支，分支上面還可以再接若干分支，一直可以拓撲16層?？偩€采用獨特的環(huán)形組網(wǎng)形式和傳輸協(xié)議，它具備其他總線所沒有的準確的故障定位、詳實的故障信息。INTERBUS總線是世界上最早的現(xiàn)場總線，由德國的PHOENIX CONTACT公司研發(fā)，由于該總線的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，已經(jīng)先后成為德國的標準。 每個工位夾具上都有相當(dāng)多的電磁閥需要驅(qū)動，眾多的氣缸上的夾緊和松開到位的信號需要收集。對汽車工業(yè)的控制系統(tǒng)的要求也有別于其他行業(yè)的自動控制系統(tǒng)，因為汽車焊裝工藝相對比較復(fù)雜，意味著汽車工業(yè)控制現(xiàn)場的一些典型特點：。 PLC供電控制原理圖 現(xiàn)場總線及總線分支模塊的選擇 現(xiàn)場總線的選擇汽車制造業(yè)是典型的多工種、多工藝、多物料的大規(guī)模生產(chǎn)過程。 菲尼克斯IL150型號PLC實物圖菲尼克斯PLC的編程環(huán)境為PC WORX，此軟件也由菲尼克斯公司生產(chǎn)，使用方便，不需要刻意的分配地址，只需要將符號和輸入輸出點進行鏈接就可以。由于夾具與PLC電氣控制柜的距離較遠，為了便于布線和節(jié)省資源，在夾具臺上放置4個現(xiàn)場輸入模塊，每個現(xiàn)場模塊有16點輸入，用INTERBUS總線將各個模塊連接到現(xiàn)場總線耦合器上。從SWAC操作面板出來的INTERBUS總線連接到現(xiàn)場總線耦合器上，只有通過現(xiàn)場總線耦合器才能將現(xiàn)場模塊連接到總線上。 車型手動切換工位夾具LAYOUT圖以上為夾具對POLO車型車身側(cè)圍的固定布置圖，也稱LAYOUT圖，POLO汽車分為兩廂和三廂車型，在本工位將實現(xiàn)的是工人手動對車型的轉(zhuǎn)換，當(dāng)三廂車放在夾具上時，傳感器感應(yīng)到工件，會選擇此車型的汽缸進行夾緊和打開的動作，當(dāng)兩廂車型放在夾具上時，同樣會有傳感器感應(yīng)到工件，相應(yīng)的這個車型的氣缸會進行動作，AFO為工位的意思，120是本工位的編號，240和241是POLO兩廂和三廂車型的編號。，傳感器檢測工件離開后，19a和20a延時伸出，等待下一次放工件。，感應(yīng)式接近開關(guān)（ST11/ST11/2）檢測工件是否到位。在課題中，對控制系統(tǒng)的軟、硬件分別進行了設(shè)計，在硬件部分主要考慮了PLC的選擇，合適的PLC可以更加經(jīng)濟有效的控制整個系統(tǒng)的運行，其次是現(xiàn)場總線的選擇，現(xiàn)場總選不光完成系統(tǒng)的要求還要更好的避免工業(yè)現(xiàn)場的各種干擾，使各個模塊之間的通信安全穩(wěn)定。特別是在汽車生產(chǎn)中起到?jīng)Q定汽車質(zhì)量和生產(chǎn)效率的焊裝生產(chǎn)線上，采用PLC控制系統(tǒng)，可以更好的滿足柔性控制要求。柔性生產(chǎn)線是一種技術(shù)復(fù)雜、高度自動化的系統(tǒng)，它將計算機和系統(tǒng)工程等技術(shù)有機的結(jié)合起來，理想而圓滿的解決了機械制造高度自動化和高柔性化之間的矛盾。為了改變這一狀態(tài)，在1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出第一臺PLC，即可編程邏輯控制器，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。車身的焊接工藝直接決定著汽車的安全性，直接關(guān)系到廣大汽車消費者的人身安全。本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）基于PLC控制的分拼夾具控制系統(tǒng)畢業(yè)論文目 錄第1章 緒 論 1 引言 1 本文的主要工作 2 本文的結(jié)構(gòu) 2第2章 方案論證 3 系統(tǒng)的工藝流程 3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 4第3章 硬件設(shè)計 6 PLC的選擇 6 現(xiàn)場總線及總線分支模塊的選擇 8 現(xiàn)場總線的選擇 8 INTERBUS總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 9 INTERBUS的OSI層次 10 INTERBUS的幀結(jié)構(gòu) 10 INTERBUS傳輸?shù)目煽啃?10 總線分支模塊的選擇 11 操作面板的設(shè)計 11 氣缸和傳感器信號線的選擇 13 電磁閥控制電路的設(shè)計 15 氣源處理器和電磁閥控制設(shè)計 15 氣電轉(zhuǎn)換控制 16 現(xiàn)場夾具控制電路的設(shè)計 17 電氣柜內(nèi)元器件選擇及供電方案 21第4章 軟件設(shè)計 23 軟件設(shè)計方案及輸入輸出符號的地址分配 23 軟件設(shè)計方案 23 輸入輸出符號的地址分配 23 主程序流程圖 31 啟動條件與工位控制流程圖 33 氣缸動作控制流程圖 34第5章 系統(tǒng)調(diào)試 35第6章 結(jié)論 39參考文獻 40致 謝 41附 錄 Ⅰ 42附 錄 Ⅱ 49附 錄 Ⅲ 56II第1章 緒 論 引言近年來，中國的汽車工業(yè)發(fā)展飛速，汽車制造業(yè)已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，與房地產(chǎn)業(yè)并駕齊驅(qū)拉動我國經(jīng)濟的快速增長。車身的焊接工業(yè)也是各汽車企業(yè)相互競爭的一個平臺，車身焊接被國內(nèi)汽車制造企業(yè)視為車輛制造的四大工藝之一。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號更新的周期越來越短，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常的重新設(shè)計和安裝，阻礙了更新周期的縮短。1111111111111111111111111111111111122222222222222222222222222223333333333333333333333333333在國外的汽車工業(yè)焊接總體趨勢傾向于柔性化發(fā)展。采用PLC控制系統(tǒng)可以通過改變程序而不改變硬件的條件下，便能改變生產(chǎn)工藝。在手動方式下運行，可以更好的與實際情況相結(jié)合，針對具體情況可以具體操作。電磁閥編號由11開始，氣缸編號由小寫字母a開始，（例：11號電磁閥控制兩個氣缸，編號就為11a、11b），具體工藝時序如下：一．POLO兩廂車型，夾具回到準備狀態(tài)：夾緊氣缸11a、12a打開；伸縮氣缸20a伸出；伸縮氣缸21a縮回；拉桿氣缸23a縮回；夾緊氣缸23b打開；拉桿氣缸22a伸出，為放入工件做好準備。，15a—15c,16a—16b，18a—18c打開，12a—12c，13a打開，13b伸出，19a，20a縮回，夾具將工件松開，為取出工件做準備。，夾緊氣缸12a,12b伸出，12c夾緊，14a夾緊，15a—15c，16a16b，17a—17c夾緊，將工件夾緊固定。 系統(tǒng)總體方案設(shè)計本控制系統(tǒng)是對上海大眾POLO汽車兩廂和三廂車型側(cè)圍分拼夾具的控制。64點SWAC共有四行，沒行有16點，每個點的地址都是預(yù)先設(shè)置好的，因此可以直接用INTERBUS總線直接連接，并且供24V直流電。氣缸內(nèi)部有兩個傳感器，一個感應(yīng)夾緊狀態(tài)，另一個感應(yīng)打開狀態(tài)，而每個氣缸上都有一根信號線，用來給傳感器供24 V直流電和向PLC輸送傳感器的打開或夾緊信號。菲尼克斯ILC 150 ETH型號的PLC處理速度達到90us每千條指令（位控制數(shù)據(jù)類型），具有256千字節(jié)的程序存儲器和256千字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，并且具有8千字節(jié)數(shù)據(jù)保存區(qū)，4M內(nèi)部參數(shù)化存儲區(qū)，還有一個INTEBUS和ETHERNET接口還集成8通道數(shù)字量輸入和4通道數(shù)字量輸出。 菲尼克斯PLC結(jié)構(gòu)圖圖中的A5/1表示PLC本身，后面連接的是一個供電模塊，A7/1表示第一個輸出模塊，4A表示4點數(shù)字量輸出點；A6/1表示第一個輸入模塊，8E表示8點數(shù)字量輸入點；A5/2是PLC自帶的總線分支模塊，通過這個模塊連接INTERBUS總線，將外部設(shè)備既省線又快捷的連接到PLC上。提高各工藝設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少故障停機時間保證計劃產(chǎn)量的實現(xiàn)。根據(jù)汽車焊裝車間對工藝的以上要求，本控制系統(tǒng)選擇菲尼克斯公司的INTERBUS總線為現(xiàn)場總線。恒定的傳輸速率500Kbps時，掃描4096個I/。這里很多特性都是INTERBUS所獨有的，這些特性在很多工藝場合可以體現(xiàn)出它獨有的優(yōu)勢，也正是因為這樣，INTERBUS總線協(xié)議才能成為世界汽車行業(yè)最受歡迎的總線。較長的傳輸距離和靈活的拓撲結(jié)構(gòu)也使用戶在進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時非常的寬松、靈活和方便。兩種網(wǎng)絡(luò)傳送相同的信號但電平不同。 INTERBUS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) INTERBUS的OSI層次INTERBUS協(xié)議覆蓋物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層。INTERBUS的I/O具有可擴展性，可連接256個遠程站點，實現(xiàn)4096個數(shù)據(jù)量的輸入輸出。在ID幀成功執(zhí)行后，INTERBUS總線設(shè)備內(nèi)部切換到數(shù)據(jù)寄存器，只執(zhí)行數(shù)據(jù)幀，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。INTERBUS數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行允峭ㄟ^返回字和CRC校驗進行的。： 操作面板的設(shè)計本控制系統(tǒng)在進行了PLC及總線和總線分支模塊的選擇之后，下一站連接的是操作面板部分。（2）定義接近開關(guān)狀態(tài)指示燈，感應(yīng)到工件為常亮狀態(tài)，未感應(yīng)到為常暗狀態(tài)，部分感應(yīng)到而部分未感應(yīng)到，未感應(yīng)到的為閃爍狀態(tài)。（4）定義燈測試，手、自動選擇確認，程序中間量，雙手按鈕，車型選擇狀態(tài)等。信號線選擇菲尼克斯傳感器，也叫執(zhí)行器電纜。棕色線和白色線通常用來給氣缸內(nèi)部的兩個傳感器供電，而藍色和黑色通常用來傳遞打開和夾緊兩種到位情況的信號。利用這種傳感器對接近物體的敏感特性達到控制開關(guān)通斷的目的。 電磁閥控制電路的設(shè)計 氣源處理器和電磁閥控制設(shè)計電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開有通孔，每個孔都通向不同的管路，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排氣的孔，而進氣孔是常開的，空氣就會進入不同的管路，然后通過空氣的壓力來推動汽缸的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞桿帶動機械裝置動。 氣電轉(zhuǎn)換控制雙手按鈕的定義可以通過其在系統(tǒng)中的作用來解釋。設(shè)計中，雙手按鈕引出的氣管，1號管接到氣源處理器（氣源處理器為整個系統(tǒng)各部分提供氣源，氣向為由外部氣源進入氣源處理器，經(jīng)過減壓調(diào)壓進入需要氣動的控制模塊），為雙手按鈕提供氣源；2號管急停輸出氣管，接到壓力開關(guān)；3號管為兩端按鈕輸出氣管，接到另一個壓力開關(guān)。根據(jù)工藝的要求，13組氣缸動作共25個氣缸，本文選擇4個現(xiàn)場模塊，每個現(xiàn)場模塊可以接8個氣缸的信號線。現(xiàn)場模塊的命名從X13開始，依次向后排，X12一般為現(xiàn)場總線耦合器。 在本系統(tǒng)的設(shè)計中，將6個氣缸的傳感器信號連接到第二個現(xiàn)場模塊即X14上，這6個氣缸的編號分別為23b、17b、215c、18b和23a。在本控制系統(tǒng)中，選擇3個6A、3個4A和2個2A型號的空氣開關(guān)。本系統(tǒng)只用到了i和m級電。下面兩排放置的是接線端子，端子作為一個接線中介，可以將柜內(nèi)的器件有效連接起來，也實現(xiàn)了柜外設(shè)備與柜內(nèi)元器件的有效連接。1. PLC自身帶有8點輸入和4點輸出，我們將現(xiàn)場電氣控制柜柜上面的柱燈作為輸出信號，直接接到PLC的輸出點上，將車型選擇按鈕、雙手按鈕、急停繼電器、手動\自動選擇和E2鑰匙直接接到PLC的輸入模塊上。本設(shè)計中，按照上海大眾的電氣標準，將傳感器的標識定義為SE，后面加氣缸號，最后再加R或者V兩種狀態(tài)，R為氣缸打開到位，V為氣缸夾緊到位。NYNY系統(tǒng)初始化SWAC上指示燈閃爍SWAC指示燈常亮YNINTERBUS正常手自動啟動條件滿足檢查、復(fù)位車型選擇條件滿足 雙手按鈕條件滿足急停條件滿足調(diào)用工位條件功能調(diào)用啟動條件功能開始結(jié)束是否滿足SWAC指示燈常亮N圖 主程序流程圖 啟動條件與工位控制流程圖 啟動條件部分的程序設(shè)計包括車型選擇、手自動選擇、雙手按鈕、啟動確認、E2鑰匙等，梯形圖程序見附錄三。 現(xiàn)場設(shè)備連接關(guān)系圖1． 組態(tài)鏈接。 系統(tǒng)組態(tài)圖（3）在組態(tài)完成之后，要進行地址分配。在調(diào)試過程中，要先對硬件的連線進行校驗，按照圖紙，將電氣控制柜內(nèi)的接線進行檢查。（2）校驗輸入點是否正確。在調(diào)試過程中，有一些氣缸打開或者夾緊不到位，我們通過找機械設(shè)計的工作者協(xié)調(diào)，最終解決了這些問題。在調(diào)試自動時，所有氣缸都按照程序的時序進行動作，當(dāng)工人觸雙手按鈕后，也進行的非常順利。本次針對上海大眾汽車POLO車型側(cè)圍焊接夾具進行控制，實現(xiàn)了手動工位焊接生產(chǎn)線高速、穩(wěn)定的運行，完成了上海大眾規(guī)劃部門對本工位設(shè)計的全部工藝要求，并且與其他工位的生產(chǎn)高效的銜接在一起。柜內(nèi)的線全部接好后，還要進行工位現(xiàn)場電氣柜、SWAC操作面板、閥島、氣源處理器和現(xiàn)場模塊的定位，定位之后進行了各設(shè)備之間的布線。雖然現(xiàn)在還在優(yōu)化過程中，也會產(chǎn)生一些問題，但是本工位的設(shè)計基本達到了大眾汽車的標準，也使手動工位焊接生產(chǎn)線高效、穩(wěn)定的運行。經(jīng)過半年的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導(dǎo)，以及同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。在她的要求下，我不僅完成了整個設(shè)計和論文，更重要的是鍛煉了我們分析問題和獨立思考的能力。由于本次設(shè)計是在校外進行，在此也非常感謝佳立維公司蒂森項目的項目經(jīng)理的徐工、電氣工程師許工和劉工對我本次設(shè)計的指導(dǎo)和幫助，在這三個月的實習(xí)期間內(nèi)耐心的教導(dǎo)硬件的設(shè)計和軟件的設(shè)計與調(diào)試，使我學(xué)會了EPLAN硬件設(shè)計軟件和PC WORX 編程軟件的使用。 Second programming visual, simple。提出PLC概念的是美國通用汽車公