畢業(yè)論文——?dú)鈩?dòng)自動(dòng)生產(chǎn)線加工系統(tǒng)的電路及控制設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　題 目 氣動(dòng)自動(dòng)生產(chǎn)線加工系統(tǒng)的 </p><p>　　電路及控制設(shè)計(jì) </p><p>　　三江高職 院（系） 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè)</p><p>　　學(xué) 號(hào)

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 xx </p><p>　　起訖日期 2012.12.17～2013.4.5

3、 </p><p>　　設(shè)計(jì)地點(diǎn) </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，國內(nèi)外對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線技術(shù)的研究非常重視，已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，自動(dòng)化工業(yè)發(fā)展極快。自動(dòng)化生產(chǎn)線融合了氣

4、動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等眾多學(xué)科于一身，增強(qiáng)我們對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)知識(shí)應(yīng)用的感性認(rèn)識(shí)，并提高解決綜合問題的能力。</p><p>　　本文以自動(dòng)生產(chǎn)線的加工系統(tǒng)為例，對(duì)模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)過程中控制系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究。確定了以SIEMENS S7-200 PLC為核心的控制系統(tǒng)，完成了加工系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)與分解以及各個(gè)模塊的功能設(shè)計(jì)與分解，完成了系統(tǒng)加工模塊工藝流程的詳細(xì)設(shè)計(jì)、

5、PLC程序設(shè)計(jì)、為模塊之間的協(xié)調(diào)工作設(shè)計(jì)了合理的傳遞信息，完成了各個(gè)模塊的聯(lián)機(jī)工作工藝流程詳細(xì)設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵字：PLC；生產(chǎn)線；加工系統(tǒng)；自動(dòng)化</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the rapid development of electronic and informati

6、on technology, especially with the advent of computers and the widespread application, the domestic and foreign research on automatic production line technology very seriously, has conducted extensive research, the rapid

7、 development of industrial automation. Automatic production line for fusion of many disciplines of pneumatic technology, sensor technology, PLC technology, computer and network communication technology to a body, enhance

8、 our s</p><p>　　In this paper, the processing system of automatic production line as an example, the technology associated control system for the development of production in the process of developing the sy

9、stem studied module. A control system based on SIEMENS S7-200 PLC as the core was determined, the overall function of processing system design and design of each module and function decomposition and decomposition, to co

10、mplete the detailed design, the processing module of the system is the process of PLC pro</p><p>　　Keywords: PLC; production line; processing system; automation</p><p><b>　　目 錄</b>&

11、lt;/p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展1</p><p>　　1.2可編程序控制器的現(xiàn)狀與發(fā)展1</p><p>　　1.3本論文主要內(nèi)容2</p><p><b>　　1.4本章小結(jié)3</b><

12、/p><p>　　第二章 加工系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)與分解4</p><p>　　2.2加工系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)與分解4</p><p>　　2.3加工控制系統(tǒng)7</p><p>　　2.4本章小結(jié)10</p><p>　　第三章 系統(tǒng)工藝流程設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1加工系統(tǒng)控制要求

13、11</p><p>　　3.2系統(tǒng)I/0布置11</p><p>　　3.3加工系統(tǒng)工藝流程詳細(xì)設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.4本章小結(jié)16</p><p>　　第四章 控制程序編制與調(diào)試17</p><p>　　4.1程序編制17</p><p>　　4.2程序仿真19&

14、lt;/p><p>　　4.3本章小結(jié)21</p><p><b>　　總結(jié)與展望22</b></p><p><b>　　致 謝23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p><b>　　附錄25<

15、;/b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展</p><p>　　隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，國內(nèi)外對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線技術(shù)的研究非常重視，已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，自動(dòng)化工業(yè)發(fā)展極快。雖然我國對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線技術(shù)的研究十分重視，近年來已在研究和應(yīng)用上作

16、了大量工作。但是由于：</p><p>　?。?）工業(yè)企業(yè)效益不好，就投資類需求看出，我國還沒有很好的完成工業(yè)化任務(wù)；</p><p>　?。?）微電子技術(shù)落后，不能很好支撐工控的發(fā)展。工控要配套的集成電路、電力電子器件，關(guān)鍵外部設(shè)備和系統(tǒng)軟件等基本依靠進(jìn)口，致使工控產(chǎn)品開發(fā)周期較長(zhǎng)；</p><p>　?。?）我國的工控人才整體水平不高，而工控產(chǎn)品開發(fā)和推廣應(yīng)用對(duì)

17、人才要求較高（即懂機(jī)又懂電，即懂工控硬軟件又懂應(yīng)用工業(yè)工藝的復(fù)合人才）。</p><p>　　這些情況都導(dǎo)致了國內(nèi)自動(dòng)化生產(chǎn)線市場(chǎng)幾乎被日本和德國壟斷，如西門子，三菱，川崎，本田等等，國內(nèi)能獨(dú)立生產(chǎn)自動(dòng)化生產(chǎn)線的基本沒有，針對(duì)在當(dāng)今我國工業(yè)自動(dòng)化水平還比較低，大量企業(yè)的機(jī)器設(shè)備還需要工人進(jìn)行手工操作，這些情況已經(jīng)成為制約我國科技和生產(chǎn)力進(jìn)步的沉重枷鎖。所以，采用各種辦法加速我國傳統(tǒng)企業(yè)的自動(dòng)化改造，大力發(fā)展我國自

18、動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。在這種情況下，向大眾普及自動(dòng)化技術(shù)知識(shí)，宣傳自動(dòng)化技術(shù)是十分必要的。</p><p>　　1.2可編程序控制器的現(xiàn)狀與發(fā)展</p><p>　　第一臺(tái)可編程控制器（PLC）的設(shè)計(jì)規(guī)范是美國通用汽車公司提出的，當(dāng)時(shí)的目的是要求設(shè)計(jì)一種新的控制裝置以取代繼電器盤，在保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂。操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，同時(shí)具有現(xiàn)代化生產(chǎn)線所要求的時(shí)間響應(yīng)快

19、、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計(jì)算機(jī)接口、維修方便等諸多高品質(zhì)與功能。這一設(shè)想提出后，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）于1969年研制成第一臺(tái)PLC，型號(hào)為PDP-14，投入通用汽車公司的生產(chǎn)線控制中，取得了令人滿意的效果，從此開創(chuàng)了PLC的新紀(jì)元。在短時(shí)間內(nèi)，PLC在其他工業(yè)部門也得到應(yīng)用。到20世紀(jì)70年代初，食品、金屬和制造等工業(yè)部門相繼使用PLC代替繼電器控制設(shè)備，邁出其實(shí)用化階段的第一步。</p>

20、<p>　　70年代中期，由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使8位微處理器和位片處理器相繼問世，在邏輯運(yùn)算功能的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運(yùn)算、閉環(huán)控制，提高了運(yùn)算速</p><p>　　度，擴(kuò)大了輸入輸出規(guī)模。在這個(gè)時(shí)期，日本、西德（原）和法國相繼研制出自己的PLC，我國在1974年也開始研制。</p><p>　　70年代末由于超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使PLC向大規(guī)模、高速性能方向發(fā)展，形

21、成了多種系列化產(chǎn)品。進(jìn)入八九十年代后，PLC的軟硬件功能進(jìn)一步得到加強(qiáng)，PLC已發(fā)展成為一種可提供諸多功能的成熟的控制系統(tǒng)，能與其他設(shè)備通信，生成報(bào)表，調(diào)度產(chǎn)出，可診斷自身故障及機(jī)器故障。PLC未來的發(fā)展不僅依賴于對(duì)新產(chǎn)品的開發(fā)，還在于PLC與其他工業(yè)控制設(shè)備和工廠管理技術(shù)的綜合。無疑，PLC將在今后的工業(yè)自動(dòng)化中扮演重要角色。在未來的工業(yè)生產(chǎn)中，PLC技術(shù)和機(jī)器人、 CAD/CAM將成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。</p>

22、;<p>　　目前PLC朝以下幾個(gè)方向發(fā)展：</p><p>　　（1）大型網(wǎng)絡(luò)化：主要朝DCS方向發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化和強(qiáng)通信能力是PLC發(fā)展的一個(gè)主要的方面，向下與多個(gè)智能裝置相連，向上與工業(yè)計(jì)算機(jī)等相連構(gòu)成特殊的控制任務(wù)。</p><p>　?。?）多功能：為了適應(yīng)特殊功能的需要，連續(xù)推出多種智能模塊，如模擬量輸入輸出、回路控制、通信控制、機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制、高速技術(shù)、中斷輸入等。&

23、lt;/p><p>　　PLC應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線技術(shù)提出越來越高的要求，同時(shí)也為自動(dòng)化技術(shù)的革新提供了必要條件，使其開始向復(fù)雜的系統(tǒng)控制和高級(jí)的智能控制發(fā)展。根據(jù)近幾年的資料表明，國外的自動(dòng)生產(chǎn)線中60%都采用PLC來完成，在先進(jìn)工業(yè)國家中PLC已成為自動(dòng)化控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)。可編程序控制器已經(jīng)廣泛用于各行各業(yè)，用可編程序控制器設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)已成為世界潮流。在我們國家，可編程序控

24、制器的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，正處于方興未艾之勢(shì)。</p><p>　　1.3本論文主要內(nèi)容</p><p>　　1.3.1本課題研究目的</p><p>　　本論文的研究目的是解決自動(dòng)生產(chǎn)線加工系統(tǒng)研制開發(fā)過程中所涉及到的系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)與分解、系統(tǒng)模塊功能設(shè)計(jì)與分解、工藝流程詳細(xì)設(shè)計(jì)、PLC程序設(shè)計(jì)等關(guān)鍵控制技術(shù)，開發(fā)出一條集工業(yè)總線技術(shù)、機(jī)械傳動(dòng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)、PL

25、C控制技術(shù)、電氣控制技術(shù)、傳感器技術(shù)于一體的自動(dòng)生產(chǎn)線加工系統(tǒng)，為生產(chǎn)加工系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)提供了技術(shù)上的探索和有益的借鑒。</p><p>　　1.3.2本課題研究任務(wù)</p><p>　　本論文涉及的主要研究任務(wù)包括：</p><p>　?。?）系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)與分解。在分析系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，確定生產(chǎn)加工系統(tǒng)的總體功能，并對(duì)總體功能進(jìn)行分解，確定系統(tǒng)的組成模塊。

26、</p><p>　?。?）各個(gè)模塊的功能設(shè)計(jì)與分解。在確定了系統(tǒng)的總體功能以及組成模塊的基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)組成模塊的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)和分解，為進(jìn)行各個(gè)模塊控制器的開發(fā)、工藝流程的詳細(xì)設(shè)計(jì)、程序流程的詳細(xì)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。</p><p>　?。?）加工系統(tǒng)工藝流程詳細(xì)設(shè)計(jì)。完成加工系統(tǒng)的多功能工藝流程的設(shè)計(jì)，包括詳細(xì)的工藝流程設(shè)計(jì)、程序流程設(shè)計(jì)、PLC程序設(shè)計(jì)。</p><p&g

27、t;<b>　　1.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章分析了自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展?fàn)顩r，分析了可編程序控制器的現(xiàn)狀與發(fā)展；論述了本課題的目的，明確了本課程的研究?jī)?nèi)容，為下面論文做好了規(guī)劃。</p><p>　　第二章 加工系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)與分解</p><p>　　2.1加工系統(tǒng)工作原理</p><p>　　

28、在加工系統(tǒng)中，工件將在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上被加工及檢測(cè)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了六個(gè)旋轉(zhuǎn)板，四個(gè)工位，工位的輪換由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。平臺(tái)的定位由傳感器結(jié)合程序?qū)崿F(xiàn)，光電式傳感器檢測(cè)平臺(tái)的位置。多個(gè)工位可以同時(shí)完成多個(gè)工件的加工檢測(cè)，工件在平臺(tái)平行地完成工件的檢測(cè)及加工。由帶電感式傳感器的電磁執(zhí)行裝置來檢測(cè)工件是否合格的孔深，在進(jìn)行鉆孔加工時(shí)，電磁執(zhí)行件夾緊工件，加工完的工件通過電動(dòng)推桿傳送到下一個(gè)工作站。加工系統(tǒng)主要由旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模塊、檢測(cè)模塊、鉆

29、孔模塊、等組成。</p><p>　　光電式傳感器固定在加工模塊的鋁合金底板上，在第一個(gè)工位的下方。當(dāng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)到第一個(gè)工位時(shí)，由于工作臺(tái)在各個(gè)工位處均留有圓孔，如果第一工位上沒有工件，光電式傳感器發(fā)出的光線將直接穿過圓孔，而不被遮擋，即沒有反射光線返回給傳感器，則傳感器的輸出信號(hào)為“0”，如果此時(shí)該工位上放有工件，則孔被工件擋住，工件將光線反射給傳感器，則傳感器的輸出信號(hào)為“1”，利用光電傳感器信號(hào)的變化即可判斷

30、是否有工件放在了1號(hào)工位上。</p><p>　　工件放置到1號(hào)工位后，如果2號(hào)位的工件加工完畢，3號(hào)位的工件檢測(cè)完畢且4號(hào)位工件被推到下一站時(shí)，工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位，這樣1號(hào)工位的工件被送到2號(hào)工位用于檢測(cè)，2號(hào)工位的工件被送到3號(hào)工位加工，3號(hào)工位的工件被送到4號(hào)工位取走，4號(hào)位工件被取走。</p><p>　　2.2加工系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)與分解</p><p>　

31、　在加工系統(tǒng)中，工件將在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上被檢測(cè)及加工。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了六個(gè)旋轉(zhuǎn)板，其中有四個(gè)工位，工位的輪換由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。平臺(tái)的定位由傳感器結(jié)合程序?qū)崿F(xiàn)，光電式傳感器檢測(cè)平臺(tái)的位置。多個(gè)工位可以同時(shí)完成多個(gè)工件的檢測(cè)加工，工件在平臺(tái)并行地完成鉆孔的檢測(cè)及加工。</p><p>　　檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)合格的工件通過滑槽被輸送到工作平臺(tái)的1號(hào)位，由帶光電式傳感器來檢測(cè)工件是否有放置在正確的位置，在2號(hào)位進(jìn)行工件檢測(cè)

32、，利用電磁柱塞來檢測(cè)工件的孔是否向上。檢測(cè)完的工件需要傳輸至3號(hào)位進(jìn)行對(duì)工件材質(zhì)的判斷后再對(duì)金屬工件進(jìn)行鉆孔加工，在進(jìn)行鉆孔加工時(shí)，夾緊執(zhí)行機(jī)構(gòu)夾緊工件，以實(shí)現(xiàn)工件的定位夾緊。結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 加工系統(tǒng)圖</p><p>　　由此加工系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)了三個(gè)模塊:旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模塊、檢測(cè)模塊、鉆孔加工模塊。</p><p><b>

33、;　　l)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模塊</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模塊主要由旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、工作臺(tái)固定底盤、傳動(dòng)齒輪、直流電機(jī)、定位凸輪、電感式接近開關(guān)傳感器、漫反射光電傳感器、支架等組成。旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模塊結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模塊</p><p>　　在工作臺(tái)上有6個(gè)旋轉(zhuǎn)板，用于存放工件，每個(gè)工位的下方都有一個(gè)圓孔，用

34、于光電傳感器對(duì)工件進(jìn)行識(shí)別。</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，它通過一對(duì)齒輪減速后將動(dòng)力傳遞到工作臺(tái)。通過工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)各個(gè)工位上工件的流動(dòng)。電感式接近開關(guān)傳感器用于判斷工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，以便于進(jìn)行定位控制。對(duì)于工作臺(tái)的6個(gè)旋轉(zhuǎn)板，分別有6個(gè)金屬的定位凸塊與之相對(duì)應(yīng)，各個(gè)凸塊與工作臺(tái)相對(duì)固定。當(dāng)凸塊接近電感式接近開關(guān)時(shí)，就會(huì)使電感式接近開關(guān)動(dòng)作。該信號(hào)可以用來判斷工作臺(tái)是否轉(zhuǎn)動(dòng)到了工位。<

35、;/p><p>　　光電式傳感器固定在加工系統(tǒng)的鋁合金底板上，在第一個(gè)工位的下方。當(dāng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)到第一個(gè)工位時(shí)，由于工作臺(tái)在各個(gè)工位處均留有圓孔，如果第一工位上沒有工件，關(guān)電式傳感器發(fā)出的光線將直接穿過圓孔，而不被遮擋，即沒有反射光線返回給傳感器，則傳感器的輸出信號(hào)為“0”，如果此時(shí)該工位上放有工件，則孔被工件擋住，工件將光線反射給傳感器，則傳感器的輸出信號(hào)為“1”，利用光電傳感器信號(hào)的變化即可判斷是否有工件放在了1號(hào)工

36、位。</p><p><b>　　2)檢測(cè)模塊</b></p><p>　　檢測(cè)模塊主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)加工件的檢測(cè)，檢測(cè)系統(tǒng)主要由光電式傳感器、電磁柱塞（檢測(cè)裝置）及電感傳感器組成。檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 檢測(cè)模塊圖</p><p>　　其工作原理是:在檢測(cè)工件時(shí)，電磁柱塞能下降到位，

37、則認(rèn)為工件合格，若電磁柱塞不能下降到位，則認(rèn)為工件不合格，電磁柱塞的位置是通過安裝在下端的電感傳感器來判斷的。</p><p><b>　　3)鉆孔模塊</b></p><p>　　鉆孔模塊的結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。它一般由鉆孔電機(jī)、鉆孔裝置、夾緊裝置、鉆孔模塊支架等組成。</p><p>　　圖2-4 鉆孔模塊圖</p><

38、p>　　鉆孔模塊實(shí)現(xiàn)的是鉆孔加工過程，該鉆孔模塊用于工件孔的加工。電力設(shè)備保留了工件夾緊，送料及鉆孔電機(jī)返回的行動(dòng)影響通過與線性驅(qū)動(dòng)齒軸的手段。一個(gè)電子齒輪驅(qū)動(dòng)線性軸和中繼電路用于啟動(dòng)馬達(dá), 該鉆機(jī)馬達(dá)使用24伏直流電并且速度不可調(diào)。最終位置傳感器的方式是通過行程開關(guān)的手段，接近極限開關(guān)引起的軸的線性運(yùn)動(dòng)的方向逆轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　2.3加工控制系統(tǒng)</b></p&

39、gt;<p>　　2.3.1西門子S7-200簡(jiǎn)介</p><p>　　SIMATIC系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、檢測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。</p><p>　　S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>

40、;<b>　　*極高的可靠性</b></p><p><b>　　*極豐富的指令集</b></p><p><b>　　*易于掌握</b></p><p><b>　　*便捷的操作</b></p><p>　　*豐富的內(nèi)置集成功能</p>&

41、lt;p><b>　　*實(shí)時(shí)特性</b></p><p><b>　　*強(qiáng)勁的通訊能力</b></p><p><b>　　*豐富的擴(kuò)展模塊</b></p><p>　　S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣

42、泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床、磨床、印刷機(jī)械、橡膠化工機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　2.3.2傳感器和電源選用</p><p>　　在加工系統(tǒng)中，各個(gè)模塊的輸入信號(hào)大部分為傳感器信號(hào)，傳感器信號(hào)也是控制系統(tǒng)進(jìn)行控制的主要依據(jù)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的起?？刂?、動(dòng)作順序均是以此為依

43、據(jù)，傳感器檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置合理與否，也直接決定了系統(tǒng)控制流程與控制策略的合理性及實(shí)現(xiàn)的難易程度，因而再次系統(tǒng)中我們選用了光電傳感器和電感式傳感器。</p><p>　　光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)化成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器，光電檢測(cè)方法具有精度高、

44、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。</p><p>　　電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被測(cè)的物理量如位移，壓力，流量，振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化，在由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　電感式傳感器具有一下特點(diǎn)：</p><p>

45、;　?。?）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳感器無活動(dòng)點(diǎn)觸點(diǎn)，因此工作可靠壽命長(zhǎng)。</p><p>　　（2）靈敏度和分辨率高，能測(cè)出0.01微米的位移變化。傳感器的輸出信號(hào)強(qiáng)，電壓靈敏度一般每毫米的位移可達(dá)數(shù)百毫伏的輸出。</p><p>　?。?）線性度和重復(fù)性都比較好，在一定位移范圍（幾十微米至數(shù)毫米）內(nèi)，傳感器非線性誤差可達(dá)0.05%-0.1%。同時(shí)，這種傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制

46、，它在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中廣泛被采用。但不足的是，它有頻率響應(yīng)較低，不宜快速動(dòng)態(tài)測(cè)控等缺點(diǎn)。</p><p>　　加工系統(tǒng)使用的是單相交流電源AC220V,而連接到傳感器和變送器執(zhí)行器的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)電壓需要的是DC24V，所以這里要變頻器，并加上電容進(jìn)行濾波處理。</p><p>　　2.3.3控制系統(tǒng)軟件STEP7-Micro/WIN</p><p>　　STEP7是用

47、于SIMATIC可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。它是SIMATIC工業(yè)軟件的組成部分。有下列版本的STEP7標(biāo)準(zhǔn)軟件包：</p><p>　　1)用于SIMATIC S7-200 上簡(jiǎn)單單站應(yīng)用的STEP7-Micro/DOS和STEP7-Micro/WIN。</p><p>　　STEP7-Micro/WIN 是西門子公司專為 SIMATIC S7-200 系列可編程序控制器研制

48、開發(fā)的編程軟件，它是基于Windows的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，即可用于開發(fā)用戶程序，又可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。STEP7-Micro/WIN編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開發(fā)，其主要實(shí)現(xiàn)以下功能。</p><p>　　(1)在脫機(jī)（離線）方式下創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序。在脫機(jī)方式時(shí)，計(jì)算機(jī)與PLC斷開連接，此時(shí)能完成大部分的基本功能，如編程、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)

49、都只能存放在計(jì)算機(jī)的磁盤上。</p><p>　　(2)在聯(lián)機(jī)（在線）方式下可以對(duì)與計(jì)算機(jī)建立通信關(guān)系的PLC直接進(jìn)行各種操作，如上載、下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。</p><p>　　(3)在編輯程序的過程中進(jìn)行語法檢查，可以避免一些語法語法錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)類型方面的錯(cuò)誤。經(jīng)語法檢查后，梯形圖中錯(cuò)誤處的下方自動(dòng)加紅色波浪線，語句表的錯(cuò)誤行前自動(dòng)畫上紅色叉，且在錯(cuò)誤處加上紅色波浪線。</p&

50、gt;<p>　　(4)對(duì)用戶程序進(jìn)行文檔管理，加密處理等。</p><p>　　(5)設(shè)置PLC的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控等。</p><p>　　2)用于使用帶有各種功能SIMATIC S7-300 /ST-400、SIMATIC M7-300/M7-400和SIMATICC7的STEP7標(biāo)準(zhǔn)軟件包。</p><p>　　STEP7標(biāo)準(zhǔn)軟件包運(yùn)行在

51、WindowS95/98/2000/NT下，與Windows的圖形和面向?qū)ο蟮牟僮髟瓌t相匹配，支持自動(dòng)控制任務(wù)創(chuàng)建的各個(gè)階段。STEP7標(biāo)準(zhǔn)軟件包提供的主要應(yīng)用工具如下：</p><p>　　(1)SIMATIC管理器</p><p>　　用于集中管理一個(gè)自動(dòng)化控制項(xiàng)目，可以方便地瀏覽SIMATIC S7，SIMATIC M7，SIMATICC7的所有工具軟件和數(shù)據(jù)，編輯數(shù)據(jù)所需要的工具在

52、啟動(dòng)SIMATIC管理器時(shí)自動(dòng)調(diào)入。</p><p><b>　　(2)符號(hào)編輯器</b></p><p>　　用于定義符號(hào)名稱、數(shù)據(jù)類型和注釋全局變量，管理所有的共事符號(hào)。符號(hào)編輯器的功能是：定義符號(hào)名稱和過程信號(hào)的注釋；進(jìn)行功能分類；與其他Windows程序的交換。</p><p><b>　　(3)硬件組態(tài)</b>&

53、lt;/p><p>　　用于對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行硬件配置和參數(shù)賦值。硬件組態(tài)工具的功能是：進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)的配置，從編程元素目錄中選擇硬件模板。分配到機(jī)架中期望的插槽；對(duì)分布式I/0的配置與集中I/0的配置方式相同，同時(shí)支持通道專用I/0；進(jìn)行I/0參數(shù)的屬性設(shè)置，如啟動(dòng)特性和掃描時(shí)間可在菜單幫助下調(diào)整、支持多次計(jì)算；輸入的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在CPU的系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊中；進(jìn)行硬件模板的參數(shù)設(shè)置，可以從屏幕上定義所有模板的可調(diào)參數(shù)，而不必通

54、過DIP開關(guān)設(shè)置，當(dāng)CPU上電時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行硬件模板的參數(shù)設(shè)置，在更換模板時(shí)無需做另一次參數(shù)設(shè)置；進(jìn)行功能模板（FM）和通信處理器（CP）的參數(shù)設(shè)置，對(duì)每個(gè)FM和CF模板提供專用的屏幕格式與則（有專門的軟件包），為防止輸入錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，在參數(shù)設(shè)置屏幕中只能輸入允許的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　(4)通信組態(tài)</b></p><p>　　用于定義經(jīng)MPI連接的自動(dòng)化

55、組件之間，使用NETPR0時(shí)間驅(qū)動(dòng)的周期性數(shù)傳送，或定義用MPI、PROFIBUS、工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的事件驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)傳送。通信組態(tài)工具的能是：組態(tài)的連接和顯示；通過MPI進(jìn)行的由時(shí)間驅(qū)動(dòng)的循環(huán)數(shù)據(jù)傳送；定義由事件驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)如通信連接，從集成塊庫中選擇通信塊；用編程語言（如LAD）對(duì)所選通信塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。</p><p><b>　　(5)硬件診斷</b></p><p>

56、;　　用于提供PLC的工作狀態(tài)概況，快速瀏覽CPU數(shù)據(jù)和用戶程序在運(yùn)行中的故障原因。硬件診斷工具的功能是：快速直接讀取信息文本；顯示模板的一般信息，如模板的訂貨號(hào)、版本號(hào)、模板的狀態(tài)；顯示模板的故障。如集中F0和DP子站的通道故障；用戶程序運(yùn)行中的故障原因；顯示循環(huán)周期：顯示占用和未占用的存儲(chǔ)區(qū)；MPI的容量和利用率；顯示性能數(shù)據(jù)。如可能的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、位存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器和塊。</p><p><b

57、>　　(6)編程語言</b></p><p>　　可以使用梯形圖（LAD）,語句表（STL）、功能塊圖（FBD），編程語言。還可以根據(jù)控制任務(wù)的需要，選擇其他的編程語言和組態(tài)工具，如連續(xù)期能圖CFC、標(biāo)準(zhǔn)控制語言SCL、順序控制流程圖S7-GRAPH、狀態(tài)圖57-HIGraph、高級(jí)語言S7SLC和M7-Pro/C++等。</p><p><b>　　2.4本章

58、小結(jié)</b></p><p>　　本章在分析了生產(chǎn)加工系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上，確定了生產(chǎn)加工系統(tǒng)總體功能，并對(duì)總體功能進(jìn)行了分解，確定了系統(tǒng)的組成模塊。同時(shí)對(duì)加工系統(tǒng)控制器開發(fā)過程中用到的相關(guān)技術(shù)、工具、軟硬件系統(tǒng)、傳感器進(jìn)行了分析。本章的研究?jī)?nèi)容是后續(xù)工作的基礎(chǔ)和保障，是進(jìn)行加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的依據(jù)。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)工藝流程設(shè)計(jì)</p><p&

59、gt;　　3.1加工系統(tǒng)控制要求</p><p>　　加工系統(tǒng)是FESTO公司MPS自動(dòng)生產(chǎn)線中唯一只使用電氣驅(qū)動(dòng)器的工作系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由PLC、控制面板、繼電器、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、檢測(cè)裝置、鉆孔裝置、夾緊裝置、推桿、各類傳感器等組成。加工系統(tǒng)的主要作用是對(duì)工件進(jìn)行孔深檢測(cè)，然后對(duì)工件進(jìn)行鉆孔加工，并將加工過的工件送到下個(gè)站。</p><p>　　上電時(shí)要求按復(fù)位按鈕，點(diǎn)亮允許復(fù)位指示燈，各工

60、件部件應(yīng)回到初始狀態(tài)（推桿退回、鉆孔裝置上升、工作臺(tái)電機(jī)控制繼電器釋放）。</p><p>　　按復(fù)位按鈕工作部件回到初始位置后應(yīng)點(diǎn)亮允許啟動(dòng)指示燈，按啟動(dòng)健工作系統(tǒng)開始工作。</p><p>　　工作系統(tǒng)開始工作后，如果下個(gè)工位處于空閑狀態(tài)且本工位工件輸入位置有工件，則旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，如果定位傳感器動(dòng)作，則旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)停止準(zhǔn)備進(jìn)行孔深檢測(cè)及鉆孔。</p>

61、<p>　　如果檢測(cè)工位有工件，則執(zhí)行孔深檢測(cè)；鉆孔工位有工件，則執(zhí)行鉆孔。如果2個(gè)工位都，則同時(shí)進(jìn)行孔深檢測(cè)、鉆孔操作，同時(shí)結(jié)束本次工作循環(huán)。</p><p>　　3.2系統(tǒng)I/0布置</p><p>　　3.2.1輸入信號(hào)設(shè)置</p><p>　　在加工模塊的控制系統(tǒng)中，輸入信號(hào)是所有動(dòng)作執(zhí)行的主要依據(jù)，不同的輸入信號(hào)將決定不同的執(zhí)行動(dòng)作，輸入信號(hào)設(shè)

62、置是否合理，將直接決定整個(gè)控制系統(tǒng)工藝流程的優(yōu)劣，也直接決定了控制流程實(shí)現(xiàn)的難易程度，在該系統(tǒng)中輸入信號(hào)主要分為兩類:</p><p>　　1)開關(guān)即按鈕控制信號(hào)</p><p>　　該種類型的信號(hào)主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的啟動(dòng)、停機(jī)、復(fù)位、緊急停車功能。其中啟動(dòng)信號(hào)用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的啟動(dòng)，使得系統(tǒng)在滿足初始條件時(shí)進(jìn)入工作狀態(tài)。停機(jī)信號(hào)用來停止系統(tǒng)的工作狀態(tài)，跟急停功能不一樣的是，按下停止按鈕后，系統(tǒng)不會(huì)

63、立刻停止運(yùn)行，而是完成正在執(zhí)行的循環(huán)的所有動(dòng)作之后，也就是完成整個(gè)工件的工藝流程之后，系統(tǒng)才會(huì)停止動(dòng)作。加工模塊PLC的按鈕信號(hào)地址分配情況如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 加工系統(tǒng)PLC的按鈕信號(hào)地址分配情況：</p><p><b>　　2)傳感器信號(hào)</b></p><p>　　該種類型的信號(hào)主要來自傳感器，包括轉(zhuǎn)臺(tái)等執(zhí)行

64、機(jī)構(gòu)的位置傳感器，以及每個(gè)工位用于判斷是否有工件的光電傳感器。加工模塊PLC的按鈕信號(hào)地址分配情況如表3-2：</p><p>　　表3-2 加工系統(tǒng)PLC的按鈕信號(hào)地址分配情況：</p><p>　　3.2.2輸出信號(hào)設(shè)置</p><p>　　輸出信號(hào)主要用于控制電磁閥和繼電器動(dòng)作，以達(dá)到控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的目的，當(dāng)輸出信號(hào)為1時(shí)，相應(yīng)的電磁閥動(dòng)作，從而達(dá)到控制相

65、應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的目的。在加工模塊中需要控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括:工作臺(tái)電機(jī)、鉆孔電機(jī)、夾緊裝置、檢測(cè)裝置。加工模塊PLC的輸出控制信號(hào)地址分配情況如表3-3：</p><p>　　表3-3 加工系統(tǒng)PLC的輸出控制信號(hào)地址分配情況：</p><p>　　3.3加工系統(tǒng)工藝流程詳細(xì)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1加工系統(tǒng)自動(dòng)工藝流程詳細(xì)設(shè)計(jì)</p><

66、;p>　　自動(dòng)連續(xù)控制：主要用于實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)連續(xù)生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)工件某一道工序的循環(huán)執(zhí)行，在設(shè)備滿足正常啟動(dòng)的情況下，只需要按下啟動(dòng)按鈕，設(shè)備就會(huì)按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的工作流程自動(dòng)連續(xù)循環(huán)運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品某一道工序的批量加工。</p><p>　　1）啟動(dòng)初始條件的設(shè)定</p><p>　　為了保證設(shè)備運(yùn)行的安全，在程序正式啟動(dòng)前加工系統(tǒng)首先需要確認(rèn)該系統(tǒng)是否滿足啟動(dòng)條件。為了避免工作初

67、始階段出現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)互相干涉或碰撞的情況發(fā)生，在其正式進(jìn)入工作過程之前，首先要確保該系統(tǒng)的所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)都要處于初始狀，主要包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)處于正確位置；</p><p>　?。?）檢測(cè)裝置處于上端位置；</p><p>　　（3）鉆孔裝置處于最上端位置；</p><p>　?。?）3號(hào)位用于固定工件的夾緊

68、裝置處于退回位置；</p><p>　　只有當(dāng)上述條件都滿足時(shí)，加工系統(tǒng)才會(huì)進(jìn)入到真正的工作階段，否則將不會(huì)執(zhí)行任何動(dòng)作，如果條件不滿足，需要先對(duì)其進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位功能的作用以及設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程將在后面的章節(jié)中詳細(xì)的進(jìn)行介紹。</p><p><b>　　2）檢測(cè)結(jié)果的判斷</b></p><p>　　檢測(cè)模塊用于檢測(cè)工件孔的深度是否合格，根據(jù)設(shè)計(jì)

69、將深度小于設(shè)定深度的工件定為不合格，對(duì)于檢測(cè)模塊來說，當(dāng)孔的深度小于設(shè)定深度時(shí)，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，檢測(cè)裝置向下運(yùn)動(dòng)時(shí)將無法運(yùn)動(dòng)到最下端，這樣安裝在檢測(cè)裝置下端的電感傳感器將不工作，不會(huì)有信號(hào)輸出。如果孔深度合格，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，檢測(cè)裝置向下運(yùn)動(dòng)時(shí)將以運(yùn)動(dòng)到最下端，這樣安裝在檢測(cè)裝置下端的電感傳感器會(huì)工作有信號(hào)輸出。</p><p>　　自動(dòng)功能主要實(shí)現(xiàn)的是多個(gè)工件的工藝流程，該工藝流程較為復(fù)雜。自動(dòng)功能的詳細(xì)工藝流

70、程如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 自動(dòng)功能的流程圖</p><p>　　3.3.2加工系統(tǒng)急停工藝流程詳細(xì)設(shè)計(jì)</p><p>　　急?？刂剖且环N安全保護(hù)控制功能。當(dāng)設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了某種危險(xiǎn)情況，危及到人身安全、設(shè)備安全或生產(chǎn)安全的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)能夠通過人為的干預(yù)使設(shè)備立即停止運(yùn)行。這種控制功能應(yīng)該是隨時(shí)可以實(shí)現(xiàn)的。它不同于“停止”的控制功能，

71、在“急?！敝噶畎l(fā)出后，所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)無論其運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行位置如何，都有立即停止運(yùn)行，并保持不動(dòng)。</p><p>　　對(duì)于不同的工作站來說，因?yàn)槠渌鶎?shí)現(xiàn)的功能不同，其急停所要實(shí)現(xiàn)的功能也有所不同。對(duì)于加工系統(tǒng)來說，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有以下幾種:驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的直流電機(jī)；2號(hào)位用于檢測(cè)的電磁柱塞；3號(hào)位用于夾緊工件的夾緊裝置;3號(hào)位用于鉆孔的鉆孔電機(jī)；4號(hào)位用于推工件的推桿。當(dāng)按下急停按鈕時(shí)，上述執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該都保持靜

72、止不動(dòng)。急停功能的詳細(xì)工藝流程如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 急停功能流程圖</p><p>　　3.3.3加工系統(tǒng)復(fù)位工藝流程詳細(xì)設(shè)計(jì)</p><p>　　復(fù)位控制是當(dāng)生產(chǎn)設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于某種原因不滿足運(yùn)行初始條件時(shí)，就需要有這樣一個(gè)控制功能:通過簡(jiǎn)單的操作(如按下復(fù)位按鈕)就能使設(shè)備復(fù)位到能夠滿足運(yùn)行的初始狀態(tài)。造成設(shè)備不滿足初始條件的原因可

73、能有:調(diào)試操作后、在“急?！蔽ｋU(xiǎn)情況消除后、人為調(diào)整了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置等。</p><p>　　對(duì)于不同的工作站來說，因?yàn)槠渌鶎?shí)現(xiàn)的功能不同，其復(fù)位控制所要實(shí)現(xiàn)的功能也有所不同。對(duì)于加工系統(tǒng)來說，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有以下幾種:驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)流電機(jī); 2號(hào)位用于檢測(cè)的檢測(cè)裝置；3號(hào)位用于鉆孔的鉆孔裝置;3號(hào)位用于夾緊工件的夾緊裝置。當(dāng)按下復(fù)位按鈕時(shí)，上述執(zhí)行機(jī)構(gòu)都保持回到初始位置。所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)都要處于初始狀態(tài)，主要包

74、括以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)處于正確位置；</p><p>　　2)鉆孔裝置處于最上端位置；</p><p>　　考慮到復(fù)位過程的安全性，各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)復(fù)位的順序并不是任意的，而是需要按一定的先后順序來進(jìn)行。例如復(fù)位操作時(shí)既要3號(hào)位用于固定工件的夾緊裝置退回始位置，又需要旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到正確位置，此時(shí)必須要先將夾緊裝置退回到初始位后，才能將工作

75、臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到正確位置，否則機(jī)會(huì)發(fā)生夾緊裝置與工作臺(tái)的碰撞，可能將行機(jī)構(gòu)給破壞發(fā)生危險(xiǎn)。為此首先應(yīng)該將檢測(cè)裝置、鉆孔裝置、夾緊裝置回復(fù)到初始置之后，再將旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)復(fù)位到初始位置。復(fù)位功能的詳細(xì)工藝流程如圖3-3所示；</p><p>　　圖3-3 復(fù)位功能的流程圖</p><p><b>　　3.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章詳細(xì)設(shè)計(jì)

76、了加工系統(tǒng)的多功能工藝流程，首先完成了加工系統(tǒng)I/0點(diǎn)的布置，這是進(jìn)行工藝流程詳細(xì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。接下來結(jié)合檢測(cè)點(diǎn)的布置情況完成了加工模塊的自動(dòng)、急停、復(fù)位工藝流程詳細(xì)設(shè)計(jì)，并運(yùn)用順序控制設(shè)計(jì)方法完成了相應(yīng)工藝流程的程序流程設(shè)計(jì)，根據(jù)程序流程可以利用軟件編程進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　第四章 控制程序編制與調(diào)試</p><p><b>　　4.1程序編制</b>&l

77、t;/p><p>　　4.1.1STEP 7-Micro/WIN簡(jiǎn)介</p><p>　　STEP 7-Micro/WIN是專門為S7-200設(shè)計(jì)的、在個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的編程軟件，它的功能強(qiáng)大、使用方便、簡(jiǎn)單易學(xué)。圖4-1是V2.1版編程軟件的界面：</p><p>　　圖4-1 STEP 7-Micro/WIN的工作界面</p><p>　　

78、STEP7編程軟件用于SIMATIC S7,M7,C7和基于PC的WINAC，是供它們編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具。STEP 7具有以下功能:硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通信組態(tài)、編程、測(cè)試、啟動(dòng)和維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷功能等。</p><p>　　4.1.2程序的編制</p><p>　　在PLC程序編制中，較為常用的是順序控制。它也叫功能表圖設(shè)計(jì)法，就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)

79、輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，在生產(chǎn)過程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)而有秩序的進(jìn)行操作。功能表圖是一種用來描述控制系統(tǒng)的控制過程功能、特性的圖形，它主要是由步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、箭頭線和動(dòng)作組成。這是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，很容易被初學(xué)者接受，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師也會(huì)提高設(shè)計(jì)的效率，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，可以節(jié)約60％90％的設(shè)計(jì)時(shí)間。程序的調(diào)試修改閱讀也很方便。</p><p>　　順序控制設(shè)計(jì)法的最基本思想是將系統(tǒng)的一個(gè)

80、工作周期劃分為若干各順序相連的階段，這些階段稱為步(Step)，然后用編程元件(例如存儲(chǔ)器位M)來代表各步。步是根據(jù)輸出量的ON／OFF狀態(tài)的變化來劃分的，在任何一步內(nèi)各輸出量的狀態(tài)不變，但是相鄰兩步輸出量總狀態(tài)是不同的，步的這種劃分方法使代表各步的編程元件的狀態(tài)與各輸出量的狀態(tài)之間有著極為簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系。使系統(tǒng)由當(dāng)前步進(jìn)入下一步的信號(hào)稱為轉(zhuǎn)換條件，它可以是外部的輸入信號(hào)，也可以是PLC部產(chǎn)生的信號(hào)，還可能是若干個(gè)信號(hào)的與、或、非的邏輯

81、組合。順序控制設(shè)計(jì)法用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件，讓它們的狀態(tài)按一定的順序變化，然后用代表各步的編程元件去控制PLC的各個(gè)輸出位。</p><p>　　下面是加工系統(tǒng)的順序功能圖（見圖4-2），可以根據(jù)順序功能圖寫出程序，程序請(qǐng)見附件。</p><p>　　圖4-2 順序功能圖</p><p><b>　　4.2程序仿真</b></

82、p><p>　　4.2.1仿真軟件的簡(jiǎn)介</p><p>　　1）S7-200仿真軟件</p><p>　　很多讀者苦于做實(shí)驗(yàn)用的PLC，缺乏實(shí)驗(yàn)的條件，編寫程序后無法檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)是否正確，編程能力很難提高。PLC的仿真軟件是解決這一問題的理想工具。西門子的S7-300/400PLC有功能強(qiáng)大的仿真軟件PLCSIM。近年來在網(wǎng)上流行一種S7-200的仿真軟件，在Google

83、等搜索工具搜索“S7-200仿真軟件”可以找到該文件。</p><p>　　仿真軟件不能模擬S7-200的全部指令和全部功能，具體的情況可以通過實(shí)驗(yàn)來了解。但是它仍然不失為一個(gè)很好的學(xué)習(xí)S7-200的工具軟件。圖4-3是S7-200仿真軟件界面：</p><p>　　圖4-3 仿真軟件界面</p><p><b>　　2）下載程序</b>&l

84、t;/p><p>　　生成文本文件以后，點(diǎn)擊仿真軟件工具條上左邊第2個(gè)按鈕可以下載程序，一般選擇下載全部塊，按【確定】按鈕后，在選擇對(duì)話中“打開”對(duì)話框中選擇要下載的*.awl文件。下載成功后，圖CPU模塊中間的“彩燈循環(huán)控制”是下載程序的名稱，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)下載程序的名稱，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)下載程序代碼文本框，可以關(guān)閉該文本框。</p><p>　　如果用戶程序中有仿真軟件不支持的軟件和功能，點(diǎn)擊工具條

85、內(nèi)三角形的“運(yùn)行”按鈕后，不能切換到RUN模式，CPU模塊左側(cè)的“RUN”LED（發(fā)光二極管）的狀態(tài)不會(huì)變化。</p><p>　　如果仿真軟件支持用戶程序的全部指令和功能，點(diǎn)擊工具條內(nèi)的“運(yùn)行”按鈕，將從STOP模式切換到RUN模式， “RUN ”LED變?yōu)榫G色。點(diǎn)擊工具條內(nèi)正方形的“停止”按鈕，CPU將切換到STOP模式。</p><p>　　4.2.2程序調(diào)試與仿真</p>

86、;<p>　　仿真軟件不能直接接收編程軟件的程序代碼，必須將編程軟件的程序生成ASCⅡ文本文件，然后再下載到仿真軟件內(nèi)進(jìn)行調(diào)試和仿真。下面是復(fù)位功能的程序的ASCⅡ文本：</p><p><b>　　//</b></p><p>　　LD I 0.2</p><p><b>　　LPS</b><

87、/p><p>　　= Q 0.6</p><p>　　AN I 1.5</p><p>　　= Q 0.4</p><p><b>　　LRD</b></p><p>　　AN I 1.3</p><p>　　= Q 0.0<

88、/p><p><b>　　LRD</b></p><p>　　S M 0.0, 1</p><p><b>　　LPP</b></p><p>　　S Q 1.1, 1</p><p>　　將ASCⅡ文本下載到仿真軟件里，將STOP模式切換到RUN模式，再按下

89、I0.2按鈕，Q0.0、Q0.4、Q0.6、Q1.1都有輸出，狀態(tài)一見圖4-4：</p><p><b>　　圖4-4 狀態(tài)一</b></p><p>　　在按下I0.1按鈕的前提下，再按下I1.3,Q0.0沒有輸出。狀態(tài)二如圖4-5：</p><p><b>　　圖4-5 狀態(tài)二</b></p><

90、;p>　　接著再按I1.5，狀態(tài)三如圖4-6：</p><p><b>　　圖4-6 狀態(tài)三</b></p><p><b>　　4.3本章小結(jié)</b></p><p>　　本章對(duì)編程軟件和仿真軟件進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并介紹了控制系統(tǒng)的基本編程方法（順序功能圖）。在了解如何編程和仿真的基礎(chǔ)上，本章對(duì)加工系統(tǒng)進(jìn)行了編程

91、（程序見附錄）和對(duì)程序的部分仿真。</p><p><b>　　總結(jié)與展望</b></p><p><b>　　一、課題總結(jié)</b></p><p>　　隨著社會(huì)進(jìn)步和生活水平的提高，市場(chǎng)更加需要具有特色、符合顧客個(gè)人要求樣式和功能千差外別的產(chǎn)品。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)迫使傳統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)方式改變，要求對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)加以改進(jìn)，同

92、時(shí)還要求較短的交貨期、較低的成本、較好的質(zhì)量。這使企業(yè)面臨著如何以大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益定制產(chǎn)品的生產(chǎn)。生產(chǎn)加工系統(tǒng)的獨(dú)立性、靈活性以逐漸順應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)要求。</p><p>　　本課程結(jié)合FESTO公司MPS自動(dòng)生產(chǎn)線的模擬型加工系統(tǒng)，根據(jù)加工系統(tǒng)原理定制開發(fā)三個(gè)模塊工作站的模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)，該模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)真實(shí)地模擬實(shí)際生產(chǎn)加工過程。本論文主要完成以下幾部分工作：</p><p>

93、;　?。?）系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)與分解。在分析客戶需求的基礎(chǔ)上，確定生產(chǎn)加工系統(tǒng)的總體功能，并對(duì)總體功能進(jìn)行分解，確定系統(tǒng)的組成模塊。</p><p>　?。?）各個(gè)模塊的功能設(shè)計(jì)與分解。在確定了系統(tǒng)的總體功能以及組成模塊的基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)組成模塊的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)和分解，為進(jìn)行各個(gè)模塊控制器的開發(fā)、工藝流程的詳細(xì)設(shè)計(jì)、程序流程的詳細(xì)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。</p><p>　?。?）加工模塊工藝流程詳細(xì)設(shè)計(jì)

94、。完成加工模塊的多功能工藝流程的設(shè)計(jì)，包括詳細(xì)的工藝流程設(shè)計(jì)、程序流程設(shè)計(jì)、PLC程序設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　二、課題展望</b></p><p>　　本文在分析了自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展?fàn)顩r前提下，根據(jù)加工系統(tǒng)原理，對(duì)模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)開發(fā)過程中的關(guān)鍵控制技術(shù)進(jìn)行了研究，所研究的內(nèi)容為自動(dòng)生成線加工系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)提供技術(shù)上的探索和有益的借鑒。但是

95、因?yàn)殚_發(fā)周期和個(gè)人能力等原因，本課題還存在不少需要進(jìn)一步完善與深入研究之處。</p><p>　　本文未涉及到生產(chǎn)線的其他系統(tǒng)，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，需要其他系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，才能順利完成生產(chǎn)。</p><p>　　加工系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，在其工作的過程中，對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制是很有必要的。因此，生產(chǎn)加工系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)是今后研究工作的重點(diǎn)。</p>&

96、lt;p>　　在本系統(tǒng)的研發(fā)過程中，借鑒功能相對(duì)簡(jiǎn)單，達(dá)不到實(shí)際的生產(chǎn)型生產(chǎn)加工系統(tǒng)的搞要求。因此，如何開發(fā)更接近生產(chǎn)車間實(shí)際需求生產(chǎn)加工系統(tǒng)，將其真正的應(yīng)用到企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)中也是今后長(zhǎng)遠(yuǎn)的研究工作的重點(diǎn)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先，特別感謝我的xx導(dǎo)師，多次在百忙之中抽出時(shí)間對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)，從論文開題、審查，到論文書

97、寫、定稿，每一個(gè)環(huán)節(jié)，每一個(gè)細(xì)節(jié)，都和導(dǎo)師的細(xì)心指導(dǎo)分不開的，xx老師對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，嚴(yán)格要求，在他的耐心指導(dǎo)幫助下，使我在短時(shí)間內(nèi)能夠抓住重點(diǎn)，把握住方向，補(bǔ)充專業(yè)技術(shù)知識(shí)的不足，在知識(shí)的積累上受益匪淺，掌握了不少專業(yè)知識(shí)，在對(duì)我指導(dǎo)的全過程中，是在xx老師的幫助、督促下，才使論文順利完成，在此表示衷心感謝。</p><p>　　同時(shí)，感謝在我完成大學(xué)學(xué)業(yè)過程中，給與我?guī)椭椭笇?dǎo)的老師和同學(xué)們，使我鞏固了基礎(chǔ)知

98、識(shí)，豐富了專業(yè)技能，為順利完成學(xué)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　衷心感謝家中父母和其他親人！是他們給予我鼓勵(lì)和信心，他們的理解和支持將永遠(yuǎn)是我前進(jìn)的動(dòng)力。</p><p>　　感謝所有關(guān)心、理解、支持和幫助過我的朋友們！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]于常友.《工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)

99、的特點(diǎn)及工業(yè)自動(dòng)化的重要性》.冶金自動(dòng)化.2001年，第2期：1～5</p><p>　　[2]朱良漪.《從社會(huì)進(jìn)步的觀點(diǎn)探討中國的儀器表與自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展》.儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量.1999年，第6期：2～7</p><p>　　[3]王彬.《走中國的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展之路》.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程.1999年，第28卷，第6期：1～3</p><p>　　[4]劉飛，

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