基于plc控制的分拼夾具控制系統(tǒng)畢業(yè)論文-免費閱讀

　　

【正文】 提出PLC概念的是美國通用汽車公司。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。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。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。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。（2）校驗輸入點是否正確。 系統(tǒng)組態(tài)圖（3）在組態(tài)完成之后，要進行地址分配。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(rèn)、E2鑰匙等，梯形圖程序見附錄三。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。本系統(tǒng)只用到了i和m級電。 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。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。 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。利用這種傳感器對接近物體的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通斷的目的。信號線選擇菲尼克斯傳感器，也叫執(zhí)行器電纜。（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)。INTERBUS數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行允峭ㄟ^返回字和CRC校驗進行的。INTERBUS的I/O具有可擴展性，可連接256個遠(yuǎn)程站點，實現(xiàn)4096個數(shù)據(jù)量的輸入輸出。兩種網(wǎng)絡(luò)傳送相同的信號但電平不同。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。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。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)。菲尼克斯ILC 150 ETH型號的PLC處理速度達(dá)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。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。，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。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(zhǔn)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(zhǔn)備。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。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。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(xiàn) 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。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。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。，感應(yīng)式接近開關(guān)（ST11/ST11/2）檢測工件是否到位。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。 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。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：。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(biāo)準(zhǔn)。本控制系統(tǒng)選擇INTERBUS作為總線的原因還有總線的拓?fù)浣Y(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?fù)?6層。遠(yuǎn)程總線網(wǎng)絡(luò)用于遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù),采用RS485傳輸，網(wǎng)絡(luò)本身不供電，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)采用全雙工方式進行通訊，通訊速率為500k/s。 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。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。（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。額定電流為4A，頭是孔式插頭，導(dǎo)線為銅質(zhì)膠合線，信號線的一端被提前預(yù)制好，預(yù)制好的一端成為母頭，而另一端需要人工做頭，稱為公頭。它也是傳感器的一種，屬于非接觸式傳感器。在本控制系統(tǒng)中雙手按鈕的作用有兩個：第一，夾具的每一步工作是通過按雙手按鈕來完成，一次生產(chǎn)中夾具分幾步工作，由工藝流程決定；第二，雙手按鈕中部裝有急停按鈕，遇到緊急情況，拍下急停按鈕，氣路斷開致使電路斷開，整個系統(tǒng)停止運行。： 這4個現(xiàn)場模塊要連接在總線上，前面要加一個現(xiàn)場總線耦合器，總線耦合器也有8點輸入，我們將工位上的4個用來感應(yīng)工件的接近式傳感器的信號接到現(xiàn)場總線耦合器上，接近式感應(yīng)開關(guān)在前面已經(jīng)提到，選擇了圖爾克傳感器，本文將傳感器的命名為ST11/ST11/ST11/ST11/4。 在本系統(tǒng)的設(shè)計中，將5個氣缸的傳感器信號連接到第二個現(xiàn)場模塊即X15上，這5個氣缸的編號分別為17a、11a、16b、12a和15b。 ，以及柜的大小型號設(shè)計。 PLC的輸入輸出地址分配表輸入輸出變量（意義）地址變量(意義)地址K4K（繼電器中間量）A6/1/H101（柱燈）A7/1/ZHP1（雙手按鈕1）A6/1/ZHP2(雙手按鈕2)A6/1/K23/K8(手自動選擇)A6/1/STYPE240/241(車型選擇)A6/1/SWE2(SWE2鑰匙)A6/1/ 。NYYNN系統(tǒng)初始化接近式傳感器感應(yīng)工件選擇手自動檢測故障復(fù)位按雙手按鈕所選車型的氣缸做準(zhǔn)備SWAC面板上各個氣缸指示燈常亮N選擇車型氣缸夾緊動作是否到位SWAC面板上指示報警亮SWA面板上各個氣缸指示燈常亮Y放工件再按雙手按鈕，夾具夾緊焊接結(jié)束，按雙手按鈕，夾具打開氣缸夾緊動作是否到位SWAC面板上指示報警亮檢測故障 復(fù)位Y開始結(jié)束 啟動條件與工位控制流程圖 氣缸動作控制流程圖氣缸的動作控制是按照機械設(shè)計給出的工藝流程來做的，氣缸類型包括定位銷氣缸、伸縮氣缸、拉桿氣缸和夾緊氣缸這主要的四類，定位銷氣缸位于夾具臺的前后各一個，在其他氣缸沒有夾緊前，定位銷氣缸提前起到對工件的固定作用。菲尼克斯公司研發(fā)的PC WORX這款軟件最大的優(yōu)點在于它在分配地址時的便捷，無需刻意編寫地址分配表，只需將每個點的符號與地址進行鏈接就可以，如果不對，可以取消鏈接重新分配。在所有硬件連線都檢查無誤后，要進行的下一步工作就是校驗輸入輸出點是否正確，PLC本身自帶8個輸入和4個輸出點要首先進行對點。雙手按鈕中間的急停按鈕，也可以保證工位的安全。工位夾具上的線不可以裸露在外面，因此設(shè)計了橋架來放置信號線，以免工位在焊接時，焊渣掉在線上損壞信號線，中斷控制系統(tǒng)。在這里首先要感謝梅老師，梅老師平日里工作繁多，但在我做校外畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。最后，我再一次表達(dá)我對領(lǐng)導(dǎo)以及教過我所有的老師最衷心的感謝，是你們在我前進的道路上給以引導(dǎo)，并無私的教給我許多專業(yè)知識以及做人的道理。PLC的基本設(shè)計思想是把計算機功能完善、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(jié)合起來，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。以執(zhí)行邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能。從而激勵我在今后的學(xué)習(xí)和工作中更要努力的學(xué)習(xí)和不斷的充實自己。這不僅涉及到對基本原理的理解，也涉及到對問題的分析能力。氣源處理器實現(xiàn)氣路的過濾、壓力的控制和開關(guān)的作用。 （4）所有手動部分都調(diào)試好后，就可以將SWAC操作面板上的按鈕打到自動，讓程序自動執(zhí)行，在執(zhí)行過程中，也出現(xiàn)了焊點焊接的不實，出現(xiàn)了虛焊的現(xiàn)象，這些問題有時避免不了，不影響整個控制系統(tǒng)的運行，因此就沒有進行處理。在調(diào)試過程中，本工位在電氣控制柜的柜內(nèi)有三處連線錯誤，兩處是氣電轉(zhuǎn)換器的連線錯誤，本該將兩個氣電轉(zhuǎn)換器一個連接到急停繼電器上，一個連接到PLC的輸入模塊上，但是在接線時，都接到了輸入模塊上。 IP設(shè)置圖 本機與PLC通信圖（2）在設(shè)置好IP和進行通信之后，要進行組態(tài)，在設(shè)備類別中找到現(xiàn)場硬件的型號，然后將設(shè)備類別中的型號直接用鼠標(biāo)拖到總線結(jié)構(gòu)中去即可。當(dāng)總線無誤時，就會滿足急停、雙手按鈕、選擇手自動、E2鑰匙和柱燈的啟動條件，相應(yīng)的線圈就會得電。從PLC開始，PLC有8點輸入4點輸出；SWAC面板上的按鈕是輸入點，燈是輸出點；閥島上連接的是輸出點；現(xiàn)場總線耦合器以及現(xiàn)場模塊是輸入點。柜內(nèi)的供電全部為24V直流電，從現(xiàn)場統(tǒng)一的電源箱供給，但是為了安全起見，有些設(shè)計到硬件安全回路的要用另一回路供電，按照大眾標(biāo)準(zhǔn)，供電分為三級：i、j、m，i級電為第一級，即最低級供電，不涉及到任何安全問題；j級電為第二級，一般當(dāng)i級供電之后，j級電才能供給；m級電是最高級供電，本控制系統(tǒng)的繼電器就是供給m級電，當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備發(fā)生安全問題時，工人按雙手按鈕，m級電就會斷掉，一般j級供電后，m級才會得電。對于第一個現(xiàn)場模塊即X13，本系統(tǒng)設(shè)計將7個氣缸連接到這個模塊上，這7個氣缸分別為13a、15a、12c、116a、18a和12b。 現(xiàn)場夾具控制電路的設(shè)計由于在汽車焊裝生產(chǎn)線上，夾具臺與PLC電氣控制柜的距離較遠(yuǎn)，而且由于輸入輸出點的數(shù)量有限，為了節(jié)省線，前面選擇了INTERBUS總線，那么每個氣缸上都有夾緊和打開兩個信號要傳送到PLC中，這就需要一個媒介，在這里選擇一種具有16點輸入的現(xiàn)場模塊，將每個氣缸上的信號線接到現(xiàn)場模塊上，通過INTERBUS總線將每個模塊串聯(lián)起來，這樣就構(gòu)成了一條網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場模塊只需供24V電壓就可以。 在本設(shè)計中，在氣源處理器后有一個可以接13組電磁閥的閥島，將13組電磁閥統(tǒng)一連接到閥島上，電磁閥作為PLC的輸出信號，要將信號連接到PLC中，也需要前面提到過的菲尼克斯信號線，因此將信號線直接連接到閥島上即可。 TURCK 接近開關(guān)（傳感器）接近開關(guān)中，裝有一種對接近物體有感知能力的原件。 SWAC操作面板供電控制原理圖 氣缸和傳感器信號線的選擇由于氣缸的打開和夾緊動作都要由傳感器檢測是否到位，而每個FESTO氣缸內(nèi)部都自帶兩個傳感器，一個用來感應(yīng)氣缸打開到位，一個用來感應(yīng)氣缸夾緊到位，這個到位信號就要由信號線來傳送到現(xiàn)場模