基于plc的自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-07-22 18:02 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。定義強(qiáng)調(diào)了可編程控制控制器是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)” ，是一種計(jì)算機(jī)。它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)” 的工業(yè)計(jì)算機(jī)，是一種用程序來(lái)改變控制功能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，除了能完成各種各樣的控制功能外，還有與其他計(jì)算機(jī)通信聯(lián)網(wǎng)的功能。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“ 面向用戶的指令 ”，因此編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)計(jì)數(shù)和算術(shù)操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸出輸入控制” 的能力，并且非常容易與“ 工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體 ”，易于“擴(kuò)充”?？删幊炭刂破髂苤苯討?yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它需具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。 可編程控制器的發(fā)展概況隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器的應(yīng)用已廣泛普及，成為自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分?？删幊炭刂破髯钕瘸霈F(xiàn)在美國(guó)，1968 年，美國(guó)的通用汽車公司（GM）提出了研制一種新型控制器的要求，并從用戶的角度提出新一代控制器應(yīng)具備以下十大條件：(1)編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序。(2)維護(hù)方便，最好是插件式。(3)可靠性高于繼電器控制柜。(4)體積小于繼電器控制柜。(5)可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)。(6)在成本上可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)。 6 / 29(7)輸入可以是交流 115V（即用美國(guó)的電網(wǎng)電壓） 。(8)輸出為交流 115V、2A 以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥。(9)在擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只需要很小的變更。(10) 用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到 4KB。1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并應(yīng)用于通用汽車公司的生產(chǎn)線上，當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器 PLC，目的是用來(lái)取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。特別是進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，PLC 已廣泛地使用 16 位甚至 32 位微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路。這時(shí)的 PLC 還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID 調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。PLC 是微機(jī)技術(shù)和傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其基本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。 可編程控制器的基本組成及特點(diǎn)可編程控制器主要由 CPU、存儲(chǔ)器、基本 I/O 接口電路、外設(shè)接口、編程裝置、電源等組成?？删幊炭刂破鞯奶攸c(diǎn)：，抗干擾能力強(qiáng)PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。故障也就大大降低。此外，PLC 帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2．編程簡(jiǎn)單，使用方便。 梯形圖是用得最多的可編程序控制器的編程語(yǔ)言，其符號(hào)與繼電器電路原理圖相似。梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂。3．控制靈活，程序可變，具有很好的柔性。產(chǎn)品采用模塊化形式，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。硬件配置確定后，可通過(guò)修改用戶程序，不用改變硬件，方便快速適應(yīng)工藝條件的變化，具有很好的柔性。4．功能強(qiáng)，擴(kuò)充方便，性價(jià)比高。有很強(qiáng)的邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理、PID 調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。擴(kuò)充非常方便。5．系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng) 7 / 29設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。6．體積小，重量輕，能耗低以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。第三章 自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，是為高職學(xué)院學(xué)生提高動(dòng)手能力和實(shí)踐技能而設(shè)計(jì)的一套實(shí)用性實(shí)訓(xùn)設(shè)備。該裝置由八套各自獨(dú)立而又緊密相連的工作站和一套監(jiān)控站組成。這八站分別為：上料檢測(cè)站、搬運(yùn)站、加工站、搬運(yùn)分揀站、傳送站、安裝站、安裝搬運(yùn)站和分類站。該實(shí)訓(xùn)裝置的一大顯著特點(diǎn)是：具有較好的柔性，即每站各有一套 PLC 控制系統(tǒng)獨(dú)立控制。將八個(gè)模塊分開(kāi)培訓(xùn)可以容納較多的學(xué)員同時(shí)學(xué)習(xí)。在基本單元模塊培訓(xùn)完成以后，通過(guò)組建 PLC 網(wǎng)絡(luò)，又可以將相鄰的兩站、三站……直至八站連在一起，學(xué)習(xí)復(fù)雜系統(tǒng)的控制、編程、裝配和調(diào)試技術(shù)。該系統(tǒng)囊括了機(jī)電一體化等專業(yè)學(xué)習(xí)中所涉及的諸如電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)、PLC（可編程控制器） 、傳感器等多種技術(shù)，給學(xué)生提供了一個(gè)典型的綜合操作平臺(tái)，使學(xué)生將學(xué)過(guò)的各門專業(yè)知識(shí)在這里得到全面認(rèn)識(shí)、綜合訓(xùn)練和相互提升。（1）上料檢測(cè)站由料斗、回轉(zhuǎn)臺(tái)、工件滑道、提升裝置、檢測(cè)工件和顏色的光電開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O 接口板、直流減速電機(jī)、電磁閥及 SMC 氣缸組成，主要完成回傳上料臺(tái)將工件依次送到檢測(cè)工位，提升裝置將工件提升并檢測(cè)工件顏色。（2）搬運(yùn)站由機(jī)械手、氣爪、回轉(zhuǎn)臺(tái)、電感式傳感器、開(kāi)關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O 接口板、多種類型電磁閥及 SMC 氣缸組成，主要完成將工件從上站搬至下一站。（3）加工站由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、打孔電機(jī)組件、檢測(cè)缸組件、檢測(cè)工件轉(zhuǎn)臺(tái)到位傳感器、開(kāi)關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O 接口板、直流減速電機(jī)、多種類型電磁閥及 SMC氣缸組成，主要完成用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)將工件在四個(gè)工位間轉(zhuǎn)換，鉆孔單元打孔，檢測(cè)打孔深度。（4）搬運(yùn)分揀站 8 / 29由機(jī)械手、氣爪、電感式傳感器、開(kāi)關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O 接口板、多種類型電磁閥及 SMC 氣缸組成，主要完成在加工后的物料送到指定位置，分揀站的機(jī)械手開(kāi)始左右移動(dòng)分揀搬運(yùn)物料，將合格物料搬運(yùn)至傳送站，其基本原理類同于搬運(yùn)站。其分揀是通過(guò)傳感器 IB2 來(lái)控制的。（5）傳送站由交流電動(dòng)機(jī)、變頻器、傳送帶、電感式傳感器、開(kāi)關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O 接口板、 ，主要完成當(dāng)分揀站將合格物料送至傳送站傳送帶上，此時(shí)光電傳感器 B1 檢測(cè)到信號(hào)，PLC 驅(qū)動(dòng)變頻器，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)送物料；當(dāng)物料到達(dá)指定位置時(shí)，此時(shí)光電傳感器 B2 檢測(cè)到信號(hào)，PLC 驅(qū)動(dòng)變頻器，使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。（6）安裝站由吸盤機(jī)械手、上下?lián)u臂部件、料倉(cāng)換位部件、工件推出部件、真空發(fā)生器、開(kāi)關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O 接口板、多種類型電磁閥及 SMC 氣缸組成，主要完成選擇要安裝工件的料倉(cāng)，將工件從料倉(cāng)中推出，將工件安裝到位。
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