【正文】 對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本文結(jié)合傳統(tǒng)等離子焊接處理工藝，研究了基于PROFIBUS的真空等離子焊接自動(dòng)控制系統(tǒng)。同樣設(shè)定啟停氣泵的壓力分別為600Pa。S7用戶程序中有組織塊（OB）、系統(tǒng)功能塊（SFB）、功能塊（FB）、功能（FC）、系統(tǒng)功能（SFC）、數(shù)據(jù)塊（DB）集中類型的塊。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)，將控制系統(tǒng)和焊接系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)組成PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備之間的聯(lián)絡(luò)，并將這些設(shè)備的故障監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸。此外，電弧的攪動(dòng)性和熔池溫度也對(duì)釋放熔池內(nèi)氣體很有利。 等離子焊接：PIG焊的升級(jí) 等離子焊接的特點(diǎn)等離子焊接與TIG焊十分相似，它們的電弧都是在尖頭的鎢電極和工件之間形成的。 鎢極惰性氣體保護(hù)焊英文簡(jiǎn)稱TIG（Tungsten Inert Gas Weiding）焊。PROFIBUS總線令牌只在每一臺(tái)主機(jī)間的通訊使用。（3） 主總線兩端的作用是無(wú)源終端線。 傳輸技術(shù) 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)選用的傳輸技術(shù)在很大程度上取決于了它的應(yīng)用范圍，因?yàn)榧纫紤]總線的要求，譬如傳輸?shù)木嚯x，傳輸?shù)目煽啃院退俣?，又要考慮簡(jiǎn)便而又費(fèi)用低廉的機(jī)電因素。PROFIBUSPA屬于設(shè)備總線，主要應(yīng)用于兩線制供電和本安過(guò)程控制儀表。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)應(yīng)包括有數(shù)據(jù)組態(tài)和控制算法組態(tài)的組態(tài)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)真正的分布式控制，組態(tài)技術(shù)生成的參數(shù)及算法可以在控制器和遠(yuǎn)程I/O或智能設(shè)備上運(yùn)行，在智能儀表及執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)定義的功能塊也可以進(jìn)行運(yùn)算。目前，PROFIBUS已經(jīng)在許多方面證明了其強(qiáng)大、靈活的功能，在很多領(lǐng)域都得到了成功的應(yīng)用，如生產(chǎn)自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化、驅(qū)動(dòng)技術(shù)等，在世界上諸多現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)中處于領(lǐng)先的地位。由于工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展的方向是分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展正是順應(yīng)了這一方向，并成為全球工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)行業(yè)的熱點(diǎn)，受到業(yè)界的普遍關(guān)注。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛快發(fā)展，Ethernet和TCP/IP技術(shù)也運(yùn)用到了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。全文分為五章，各章內(nèi)容如下：第一章：介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，本課題的內(nèi)容及目標(biāo)。目前，世界上許多自動(dòng)化產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的設(shè)備都提供PROFIBUS接口。 協(xié)議結(jié)構(gòu) PROFIBUS協(xié)議的結(jié)構(gòu)根據(jù)ISO7498國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)OSI為參考模型。④ 插頭連接器： 9針D插頭連接器為佳。在PROFIBUS中，現(xiàn)場(chǎng)總線控制數(shù)據(jù)鏈路為第2層。 Profibus第二層子集表服務(wù)功能DPPAFMSSDA發(fā)送數(shù)據(jù)要應(yīng)答SRD發(fā)送數(shù)據(jù)不需要回答SDN發(fā)送數(shù)據(jù)不需要回答CSRD循環(huán)性發(fā)送和請(qǐng)求回答的數(shù)據(jù)3 真空等離子焊接的原理及應(yīng)用 真空等離子焊接生產(chǎn)技術(shù)目前得到了越來(lái)越多的重視，現(xiàn)在主要應(yīng)用于鈦合金自耗電極制備的生產(chǎn)，熔煉中的生產(chǎn)效率、冶金質(zhì)量和其控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性相關(guān)。焊接時(shí)可以外加填充金屬，也可以不加填充金屬。 真空等離子焊接的功率由于等離子電弧的能量密度非常高，溫度及剛直性（能量密度可達(dá)10000w/平方厘米到100000w/平方厘米，弧柱中心溫度可達(dá)18000K到24000K以上，焰流速度可達(dá)250m/s以上），等離子電弧具有以下優(yōu)點(diǎn)： 　　（1）能量密度很大，穿透能力強(qiáng)，電弧方向性強(qiáng)，在相同的情況下，等離子焊接速度要比鎢極氬弧焊快的多。爐體上設(shè)有焊接觀察窗。 真空等離子焊接監(jiān)控畫面圖 真空等離子焊接PLC控制的實(shí)現(xiàn) 真空等離子焊接選用SIEMENS S7 300PLC，依據(jù)估計(jì)得到的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)，配備3個(gè)模擬輸入模塊（SM 331 AI），2個(gè)開(kāi)關(guān)模擬量輸入模塊（SM 321 DI），2個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出模塊（SM 322 DO），1個(gè)通信模塊采用（CP5430），1個(gè)電源模塊采用PS 307 5A。先執(zhí)行內(nèi)部初始化，然后對(duì)爐內(nèi)電流、運(yùn)行部件的電流、功率及狀態(tài)實(shí)施巡回檢測(cè)。其中OBOB2OB2FBFB3分別為PLC通信程序中的初始化模塊，發(fā)送模塊（FB2），發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)（DB2），接收模塊（FB3），接收數(shù)據(jù)區(qū)（DB3）。同時(shí)也要感謝我們宿舍的室友，我與他們一同努力，相互督促，創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)氛圍，讓我堅(jiān)持不懈的進(jìn)行畢業(yè)論文的工作。、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和孜孜不倦的敬業(yè)精神激勵(lì)著我，這些可貴的品質(zhì)激勵(lì)和敦促著我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究，我會(huì)將這種精神貫徹到我以后的工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中。 （3）開(kāi)關(guān)量輸出 SM322DO模塊包含以2組輸出點(diǎn)，8點(diǎn)一組一共16個(gè)輸出點(diǎn)，輸出控制信號(hào)如真空泵工作指示燈、真空泵故障顯示燈、手動(dòng)/自動(dòng)方式顯示燈。（3）OB1：用于循環(huán)程序處理的組織塊。 在組態(tài)王的數(shù)據(jù)字典中定義相關(guān)變量，選擇變量類型為I/O型，并選擇連接設(shè)備和所訪問(wèn)的寄存器名及寄存器類型。前后爐門均用氣動(dòng)夾具鎖緊進(jìn)行打開(kāi)和閉合,從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行連鎖式控制,也方便對(duì)爐室的清掃和裝出爐,為了保證爐內(nèi)的真空，在關(guān)閉前爐門的時(shí)候，爐體上有四個(gè)氣缸將爐門拉緊。焊接時(shí)，隨著焊接熔池的流動(dòng)，金屬穿過(guò)小孔被切割后在表面張力作用下形成焊道。等離子弧焊的作用方式是電極和焊件之間的壓縮電弧(轉(zhuǎn)移電弧)來(lái)進(jìn)行焊接的，它是一種不熔化、極電弧焊。在PROFIBUSFMS中，邏輯通訊地址的關(guān)系表是由這些服務(wù)存取點(diǎn)來(lái)建立；在PROFIBUSDP和PROFIBUSPA中，每個(gè)存取點(diǎn)都定義了明確的功能。專用的總線插頭可由許多廠商提供，將RS485信號(hào)轉(zhuǎn)換成光纖信號(hào)，或?qū)⒐饩€信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS485信號(hào)，這是一套十分方便的開(kāi)關(guān)控制方法[6]，適用于同一系統(tǒng)上使用RS485傳輸技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)。③ 站點(diǎn)數(shù)：每段32個(gè)站，不帶轉(zhuǎn)發(fā)器。從站沒(méi)有總線控制權(quán)，僅確認(rèn)接收到的信息；或當(dāng)主站發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，向它發(fā)送信息。從1995年德國(guó)頒布FMS至今，經(jīng)歷了十余年，該標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已被全世界接收，其應(yīng)用覆蓋機(jī)械加工、過(guò)程控制、電子交通及樓宇自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)真空等離子焊接設(shè)備，真空泵和充氬系統(tǒng)，并能實(shí)時(shí)處理情況，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行和工作時(shí)間和強(qiáng)度能夠很好的控制，達(dá)到設(shè)備的最大化利用。另外ISO還有一個(gè)ISO11898的CAN（Control Area Network）。其中常見(jiàn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)有十幾種，它們分別在不同的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如Profibus，Interbus，CAN，F(xiàn)F，Bitbus，PNet，LonWorks等。 課題的內(nèi)容和目標(biāo)本課題基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，研究并建立新一代車間生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的方案，完成一個(gè)基于Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線和西門子PLC平臺(tái)的車間生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)原型的設(shè)計(jì)及部分開(kāi)發(fā)工作。由于線形結(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)供電和防爆等問(wèn)題有很好的解決措施，且現(xiàn)場(chǎng)總線一般采用的結(jié)構(gòu)是線性結(jié)構(gòu)，它的支路電源負(fù)載是可以確定的，同樣可以確定的是沿總線的電源電壓，所以一般情況下采用線形結(jié)構(gòu)。 Profibus應(yīng)用圖 分散式數(shù)字化控制器分為主站和從站，該系統(tǒng)可通過(guò)PROFIBUS從現(xiàn)場(chǎng)底層到車間級(jí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化。PROFIBUS提供了以下3種類型：DP和FMS的RS485傳輸、PA的IEC 611582傳輸和光纖傳輸來(lái)滿足所有的傳輸技術(shù)。（6） 設(shè)計(jì)時(shí)冗余總線段的運(yùn)用，提高了設(shè)備可靠性。主站在得到總線存取令牌時(shí)與從站通信是由主從方式允許的，從站發(fā)送或索取信息均可向每個(gè)主站索取，通過(guò)這種方法可實(shí)現(xiàn)下列系統(tǒng)配置：純主—從系統(tǒng)、純主—主系統(tǒng)（帶令牌傳遞）和混合系統(tǒng)。在焊接的時(shí)候，焊槍的噴嘴中噴出保護(hù)氣體，并在電弧外形成氣體保護(hù)層從而隔絕空氣，從而可獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫。通過(guò)改變孔的直徑和等離子氣流速度，可以實(shí)現(xiàn)三種操作方式：微束等離子：～15A 在很低的焊接電流下，也能使用微束等離子弧?！　。?）焊縫的深寬比大,熱影響區(qū)小,適合焊接某些可焊性差的材料和雙金屬等。該軟件包由工程瀏覽器、工程管理器、畫面運(yùn)