装配流水线的控制与实现

毕业设计(论文)题目装配流水线的控制与实现系部自动化系专业电气自动化姓名陶晨学号G1240643指导教师张松林2015年2月20日南京机电职业技术学院毕业论文第1页共26页装配流水线的控制与实现摘要早期装配流水线电气控制系统多为继电器—接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作，将PLC应用到装配流水线电气控制系统，可实现装配流水线的自动化控制，降低系统的运行费用，PLC装配流水线电气控制系统具有连线简单，控制速度快，可靠性和可维护性好，易于安装、维修和改造等优点。随着经济的发展，装配流水线不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化、自动化。PLC不需要大量的活动元件和连线电子元件。它的连线打打减少。与此同时，系统的维修简单，维修时间短。PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计。例如：冗余的设计。断电保护，故障诊断和信息保护及恢复。PLC有较高的易操作性。它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不容易发生操作的错误。PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言。编程出错率大大降低。【关键词】PLC编程装配流水线南京机电职业技术学院毕业论文第2页共26页AbstractTheelectricalcontrolsystemoftheearlyassemblylineisacomplexsystemcomposedofrelaycontactor,thissystemhasthedesigncycleislong,largevolume,highcostandnodefects,thefunctionofdataprocessingandcommunication,theremustbeapersonresponsiblefortheoperation,PLCwillbeappliedtotheassemblylineofelectriccontrolsystem,automaticcontrolcanrealizeassemblyline,reduceoperationthecostofthesystem,theelectriccontrolsystemofPLCassemblylinehassimpleconnection,controlthespeed,reliabilityandmaintainabilityisgood,easytoinstall,repairandmodificationetc..Withthedevelopmentofeconomy,theassemblylinehasexpandedtovariousfields,frommanualtoautomatic,andgraduallyformedamechanization,automation.Plcdoesnotrequirealotofactivitycomponentsandconnectionofelectroniccomponents.It'seitherreduceattachment.Atthesametime,thesystemhastheadvantagesofsimplerepair,repairtimeisshort.Plcusesaseriesofreliabilitydesignmethodfordesign.Forexample:redundantdesign.Poweroffprotection,faultdiagnosisandrecoveryinformationprotectionEasyoperationPlchavehigher.Ithasasimpleprogramming,convenientoperation,easyrepair,isgenerallynotpronetooperationerror.Plcisthecontroldevicedesignedspecificallyforindustrialproductionprocesscontrol,ithasmoresimpleprogramminglanguageandmorereliablethanthegeneralcomputercontrolhardware.Usingasimplifiedprogramminglanguage.Programmingerrorrateisreducedgreatly.【Keyword】PLCProgrammingAssemblyline南京机电职业技术学院毕业论文第3页共26页第一章绪论1.1课题研究的背景在社会快速发展、竞争激烈的今天，提高生产效率，降低生产工艺成本，最大限度的满足生产要求将直接决定各企业工厂能否紧跟社会脚步，赢得时间，占领市场甚至将决定企业的生死存亡。为此，企业生产自动化无疑扮演着重要的角色，装配流水线自动化作为工业自动化的一部分，能提高生产效率，降低工艺流程成本，最大限度的适应产品变化，提高产品质量，它是现代化生产控制系统中的重要组成部分。1.2课题研究的现状1.2.1可编程控制器简介工业控制计算机(简称工控机)是以计算机技术为基础的新型工业控制装置，目前已成为工业控制的标准设备，被广泛地应用于各行各业，工控机是实现生产自动化的最佳配套产品，而工业可编程序控制器(PLC)则在工控领域中占有主要的地位。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容写入控制器的用户程序内，控制器和被控对象连接也很方便。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。PLC的定义有许多种，国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型南京机电职业技术学院毕业论文第4页共26页的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。从结构上，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.流水线生产是产品按照设计好的工艺过程依次顺序地通过每个工作站,并按照一定的作业速度完成每道工序的作业任务。生产过程是一个连续的不断重复的过程,具有高度的连续性。由于PLC控制具有可靠性，易操作性，灵活性等优点，因而在很多领域内能取代原来液压领域才能实现的功能，如精确控制功能。PLC的产品系列的丰富和发展，使PLC从最小的只有十个I/O点的微型PLC，到8000点的大型PLC，本设计中的充分利用了PLC编程控制功能实现部件的传递。1.2.2装配流水线简介装配流水线是人和机器的有效组合，最充分体现设备的灵活性，它将输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备有机的组合，以满足多品种产品的装配要求。（1）装配流水线的传输方式装配流水线的传输方式有同步传输的/（强制式）也可以是非同步传输/（柔性式），根据配置的选择，实现手工装配或半自动装配。流水线在企业的批量生产中不可或缺。（2）装配流水线的用途从产品的开发设计,生产制造到销售整个过程都应做到规范化、科学化、南京机电职业技术学院毕业论文第5页共26页制度化；引进流水线,通过改变生产流程,推进快速流水作业,不仅提高了生产效率,也降低了经营成本，提高企业管理效率。流水线生产是目前生产线采取的主要方式之一,在流水线生产作业过程中,产品按照设计好的工艺过程依次顺序地通过每个工作站,并按照一定的作业速度完成每道工序的作业任务。生产过程是一个连续的不断重复的过程,具有高度的连续性。流水线技术是一种将每条指令分解为多步，并让各步操作重叠，从而实现几条指令并行处理的技术。程序中的指令仍是一条条顺序执行，但可以预先取若干条指令，并在当前指令尚未执行完时，提前启动后续指令的另一些操作步骤。这样显然可加速一段程序的运行过程。从产品的开发设计,生产制造到销售整个过程都应做到规范化、科学化、制度化；引进流水线,通过改变生产流程,推进快速流水作业,不仅提高了生产效率,也降低了经营成本，提高企业管理效率。流水线一条龙作业,具有规模的生产能力，流水线上的工人也会被立即分配到由具有高技能和强大工作动力的同事所组成的自我管理工作小组之中,在这些自我管理小组中,他们必须快速地学会变成一位具有高生产率的小组成员、正是这样可敬可爱的员工,使生产流水线的产能发挥到了极致、也给企业带来了美好的发展蓝图。此外，装配流水线还广泛适用于肉类加工业、冷冻食品业、水产加工业、饮料及食品、乳品加工业、制药、包装、电子、电器、汽配、加工制造业、农副产品加工业等等多种行业。（3）几种装配流水线及其特点板链式装配流水线的特点：承载的产品比较重，和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡；生产的节拍不是很快；以链板面作为承载，可以实现产品的平稳输送。滚筒式流水线的特点：承载的产品类型广泛，所受限制少；与阻挡器配合使用，可以实现产品的连续、节拍运行以及积放的功能；采用顶升平移装置，可以实现产品的离线返修或检测而不影响整个流水线的运行。皮带流水线可以通过调节线体输送速度来满足不同生产工艺的要求。输送皮带的材质有防静电、耐磨、耐高温、耐油、耐酸碱以及食品级的皮带等多种，可根据使用场合的不同进行灵活选择。皮带流水线运用输送带的连续或间歇运动来输送各种轻重不同的物品，既可输送各种散料，也可输送各种纸箱、包装袋等单件重量不大的件货，用途广泛。根据生产作业可选用：普通连续运行、节拍运行、变速运行等控制方式；线体因地制宜选用：直线、弯道、斜坡等形式。南京机电职业技术学院毕业论文第6页共26页特点：承载的产品比较轻，形状限制少；和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡转向；以皮带作为载体和输送，可以实现产品的平稳输送，噪音小；可以实现轻型物料或产品较长距离的输送。1.3课题研究的目的和意义装配流水线是工业生产中主要的机器设备，物料和工人的连续流动完成了产品在大规模生产下的全部过程。设计流水线的必要步骤是分析制造每一件产品的组成部分，以及