基于PLC的装配流水线控制系统设计

基于PLC的装配流水线的控制系统设计摘要随着微电子技术和计算机技术的不断发展，PLC在处理速度、控制功能、通信能力及控制领域成为工业自动化领域中最重要、应用最广泛的控制设备之一，并已成为现代工业生产自动化的重要支柱。对装配流水线的控制进行了分析设计，该系统主要引入了PLC编程控制器的控制方式，实现了对装配流水线的工作状态的在线监测和系统自动控制。设计的控制系统具有较高的实用性，能够进行启动、移位、复位工作，较好地达到预期目标。本次设计是装配流水线控制的模拟，主要是模拟流水线上产品所经加工过程的控制和生动的表示。模拟主要流水线有四个操作过程（包括入库），传输带用四段指示灯表示，以指示灯的明暗来显示产品在运输这一状态。分析控制对象我们选择用移位寄存器控制来实现控制目的，每隔5秒寄存器移位一次，从而控制相应操作的执行。关键词：装配流水线，PLC,控制系统DESIGNOFCONTROLSYSTEMOFASSEMBLYLINEBASEDONPLCABSTRACTWiththedevelopmentofthemicroelectronicstechnologyandcomputertechnology,PLCinprocessingspeed,controlfunction,communicationabilityandcontrolfieldshavenewbreakthrough.Becomeoneofthemostimportantcontrolequipmentinthefieldofindustrialautomation,themostwidelyused,andhasbecomeanimportantpillarofthemodernindustrialproductionautomation.Controloftheassemblylineareanalyzedanddesigned,thesystemismainlyintroducedPLCcontrolprogrammingcontroller,realizedtheon-linemonitoringsystemofassemblylineandtheworkingstateofautomaticcontrol.Practicaldesignofthecontrolsystemhashigh,canstart,shiftwork,reset,canreachtheexpectedgoal.Thedesignissimulatedassemblylinecontrole,simulationisthemainlineofproductsthroughthecontrolofprocessandthevividrepresentation.Simulationofmainlineisfouroperations(includingstorage),transmissionbeltwithfourindicates,todisplaytheproductsinthetransportationofthisstatetolightshade.Analysisofthecontrolobjectwechoosetousetheshiftregistercontroltoachievethecontrolobjective,every5secondsofshiftregisteronce,soastocontrolthecorrespondingoperations.KEYWORDS:assemblingline,plc,thecontrolsystem目录前言本设计的目的是通过对装配流水线的PLC控制设计，进一步熟悉PLC的概念、特点和控制原理。在设计过程中，我以饮料装瓶流水线的生产为对象，使我的设计更有针对性。装配流水线是将人和机器有效的结合起来，更加充分的发挥了机器设备的灵活性和稳定性，同时节约了人力资源，提高了效率。装配流水线包括了输送系统、随行夹具、在线专机、检测设备等。他们的有机组合广泛的满足了产品的装配要求。在现代装配流水线的传输方式中主要有两种，分别是同步传输（强制式）和非同步传输（柔韧式），在生产过程中根据配置选择，实现手工装配或半自动装配。装配流水线是现在企业批量生产和扩大发展中不可或缺的。本次设计我主要是实现装配流水线的半自动装配。当然随着装配流水线的发展，日渐成熟和新的技术的应用，但在生产上也会出现问题，如：生产不平衡、效率低、生产事故的出现、现场管理混乱等。本次设计是在电脑上控制整个装配流水线的流程，以现今较为流行的PLC（可编程控制器）为基础来实现装配流水线的模拟控制功能。PLC在装配流水线中的应用，使其更具可靠性、安全性和灵活性。PLC是现代通用的工业控制计算机。其接口容易，同时PLC的编程语言简单易懂很容易被不管是否有电路基础的用户所上手和掌握。在各个领域都得到广泛的应用，特别是工业自动化领域。本次设计我选用的PLC是三菱公司的FX2N系列。研究这个课题的意义在于通过设计和调试，让我更好的熟悉PLC并加强我的实际动手能力。第1章绪论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。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、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。程序中的指令仍是按每一条顺序执行，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。这样显然可以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；与电阻器配合使用，可以实现产品的连续、节拍运行以及其它的功能；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。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