毕业设计MES网络型模块式柔性自动化生产线安装与分样本.doc
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1、*学院 毕业设计(论文) 课题名称MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系统研究安装与仓储系 别机械与电气自动化学院专 业电气工程及其自动化姓 名顾 * *学 号2103*摘要4Abstract5一、绪论61.1、课题研究61.2、MES网络型模块式柔性自动化生产线有关简介61.2.1、MES系统简介71.2.2、柔性自动化生产线系统简介71.3、国内当前MES和柔性自动化生产线现状和前景71.4、PLC应用现状和前景8二、硬件电路设计102.1、总体简介102.1.1、系统总体构成102.1.2、关于安装站和分类站分析122.2、电气设计和电气原理图设计132.2.1、安装站电气原理132.
2、2.2、分类站电气原理图142.3、生产线有关期间阐明152.3.1、光电开关152.3.2、气动元件162.3.3、步进电机及驱动器原理172.3.4、光电耦合器202.4生产线有关器件选型212.4.1、空气压缩机选取212.4.2、PLC选型222.4.3、步进电机选取222.4.4、光电开关选型232.4.5、断路器选型232.4.6、限位开关选型23三、软件设计243.1系统程序流程图243.1.1安装站程序流程图243.1.2搬运站程序流程图27四、实验调试294.1单动调试294.2 联动调试29五、总结31六、道谢33七、参照文献34附录一:英文文献翻译35附录二:安装站和分类
3、站电气原理图50附录三:安装站和分类站梯形图50摘要本设计是以实验形式研究MES网络型模块式柔性自动化生产线中PLC实际应用,其中对于柔性制造系统、工业组态软件和可编程逻辑控制器作为研究重点内容。MES网络型模块式柔性自动化生产线中重要作用是对工件进行运送、加工和安装,最后将工件分类送入仓库中。本生产线一共有八个站点,分别是上料检测站、搬运站、加工站、分拣站、传送站、安装搬运站、安装站和分类站,每一站均由一台西门子S7-200PLC控制运营,然后通过现场总线连接到S7-300上实现上位机通信。整个生产线提成四个人完毕,本设计需要完毕安装站和分类站电气原理图设计、程序阅读和调试,使她们可以完毕单
4、站运营和多站联动,然后绘制这两站控制电路图。核心词:MES 柔性 PLCAbstract The design is based on experiments in the form of network-type modular MES flexible automated production lines in the practical application of PLC,which for flexible manufacturing systems,industrial configuration software and programmable logic controller
5、 as a research focus. MES network-type modular flexible automated production line main role is to transport the workpiece,processing and installation,and finally into the storehouse in the workpiece classification. The production line,a total of eight sites,respectively,on the material testing stati
6、on,transport stations,processing stations,sorting stations,transfer stations,transport stations to install,installation stops and classification of stations,each station by a Siemens S7-200PLC control Run,and then through the field bus connection to the S7-300 on the host computer communication. The
7、 whole production line is divided into four complete,the design needs to complete the installation of electrical stations and classification stations schematic design,program of reading and debugging,enabling them to complete the single-station operation and multi-station interaction,and then draw t
8、he two station control circuit. Keyword: MES Flexible PLC 一、绪论1.1、课题研究由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备发展,制造业自动化进入一种崭新时代,技术日臻成熟。柔性制造技术已成为各工业化国家机械制造自动化研制发展重点,对于工业生产有着重要意义。随着计算机技术浮现,产生了“柔性自动化技术”。采用“柔性自动化技术”生产线不但可以自动“做”,并且一旦加工目的拟定,就懂得应当“怎么做”。柔性自动化技术是当今机械制造业适应市场动态需求,加速产品更新重要手段。采用柔性自动化技术,不但可以提高生产效率、减轻劳动强度,还能提高产
9、品质量、缩短制造周期和交货期、大幅度减少成本,因而是各国机械制造业发展重要趋势。柔性制造生产线是柔性制造系统类型之一。柔性制造生产线由自动加工系统、物流系统、信息系统、软件系统构成: l、自动加工系统:指以成组技术为基本,把外形尺寸(形状不必完全一致)、重量大体相似,材料相似,工艺相似零件集中在一台或数台数控机床或专用机床等设备上加工系统。 2、物流系统:指由各种运送装置构成,如传送带、轨道、转盘以及机械手等,完毕工件、刀具等供应与传送系统,它是柔性制造生产线重要构成某些。 3、信息系统:指对加工和运送过程中所需各种信息收集、解决、反馈,并通过电子计算机或其她控制装置(液压、气压装置等),对机
10、床或运送设备实行分级控制系统。 4、软件系统:指保证柔性制造系统用电子计算机进行有效管理必不可少构成某些。它涉及设计、规划、生产控制和系统监督等软件。柔性制造系统适合于中小批量生产。1.2、MES网络型模块式柔性自动化生产线有关简介 柔性自动化生产线是将微电子学、计算机信息技术、控制技术、机械制造和系统工程有机地结合起来,是一种技术复杂、高度自动化系统,柔性制造技术更是机械制造业适应当前市场动态需求及产品不断迅速更新重要手段,是先进制造技术基本。 1.2.1、MES系统简介制造执行系统 (Manufacturing Execution System,简称MES)是美国AMR公司(Advance
11、d Manufacturing Research,Inc)在90年代初提出,旨在加强物料需求筹划执行功能,把物料需求筹划同车间作业现场控制,通过执行系统联系起来。这里现场控制涉及PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。MES系统设立了必要接口,与提供生产现场控制设施厂商建立合伙关系。在MES定义中强调了如下三点:1、 MES是对整个车间制造过程优化,而不是单一解决某个生产瓶颈。 2、 MES必要提供实时收集生产过程中数据功能,并作出相应分析和解决。3、 MES需要与筹划层和控制层进行信息交互,通过公司持续信息流来实现公司信息全集成。 1.2.2、柔性自动化生产线系统简介
12、 柔性自动化生产线是针对大规模生产弊端而提出新型生产模式。所谓柔性生产即通过系统构造、人员组织、运作方式和市场营销等方面改革,使生产系统能对市场需求变化作出迅速适应,同步消除冗余无用损耗,力求公司获得更大效益。随着计算机技术浮现,产生了“柔性自动化技术”。采用“柔性自动化技术”生产线不但可以自动“做”,并且一旦加工目的拟定,就懂得应当“怎么做”。柔性自动化技术是当今机械制造业适应市场动态需求,加速产品更新重要手段。采用柔性自动化技术,不但可以提高生产效率、减轻劳动强度,还能提高产品质量、缩短制造周期和交货期、大幅度减少成本,因而是各国机械制造业发展重要趋势。1.3、国内当前MES和柔性自动化生
13、产线现状和前景 20世纪90年代初期,中华人民共和国就开始对MES跟踪研究、宣传或试点,并且曾经提出了 “管控一体化”,“人、财、物、产、供、销”等概念,只是总结、归纳、宣传、坚持或者提炼、提高不够,发展势头不快。 国内最早MES是20世纪80年代宝钢建设初期从SIEMENS(西门子)公司引进。中华人民共和国工业信息化基本上是沿着西方工业国家轨迹迈进,只是慢半拍而已。几乎绝大多数大学和工业自动化研究单位,甚至于国家、省、市级政府主管部门都开始跟踪、研究MES。从中央到地方,从学会到协会,从IT公司到制造生产厂,从综合网站到专业网站,从综合大学到专科院校,都卷入了MES热潮之中。 柔性自动化生产
14、线从技术上看,工业发达国家都是以提高系统可靠性、实用化为重点,以易于联网和集成为目的,注重对单元技术开发、完善与提高。计算机数控(Computer Numerical Control,简称CNC)单机继续向着高精度、高速度和高柔性方向发展,FMS(Flexible Manufacture System柔性制造系统)技术向着网络系统开放、性能集成智能、实用有效方向发展。 当前,国内CNC机床尚未普及,持续运营可靠性还不高,FMS尚未达到实用化,某些核心基本技术还没有完全掌握,与国际先进水平和国内日益增长需求相比,均有不小差距。咱们必要结合国情,大力发展合用、可靠、价廉柔性自动化技术及装备。此后一
15、段时期内,在继续进行机械制造柔性自动化技术方面应用科学研究基本上,切实做好“掌握柔性自动化装备设计办法和制造技术”,以及“提高自主开发能力”这两个方面工作;完毕FMC、P-FMS(准柔性制造系统)、FMS这三个层次典型柔性加工设备开发。力求到,国内重要柔性单元设备综合性能,达到国外90年代初期水平;实用化柔性制造系统稳定生产水平,达到国外80年代末、90年代初水平,以便为此后制造业综合自动化发展奠定良好基本。1.4、PLC应用现状和前景PLC (Programmable Logic Controller)又叫可编程逻辑控制器,一种数字运算操作电子系统,专为在工业环境应用而设计。它采用一类可编程
16、存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定期,计数与算术操作等面向顾客指令,并通过数字或模仿式输入/输出控制各种类型机械或生产过程。是工业控制核心某些。 长期以来,PLC始终处在工业控制自动化领域主战场,为各种各样自动化控制设备提供非常可靠控制方案,与DCS(Distributed Control System,即分布式控制系统)和工业PC形成了三足鼎立之势。同步,PLC也承受着来自其他技术产品冲击,特别是工业PC所带来冲击。微型化、网络化、PC化和开放性是PLC将来发展重要方向。在基于PLC自动化初期,PLC体积大并且价格昂贵。但在近来几年,微型PLC(不大于32 I/O)已经浮
17、现,价格只有几百欧元。随着软PLC(soft plc)控制组态软件进一步完善和发展,安装有软PLC组态软件和PC-based控制市场份额将逐渐得到增长。当前,过程控制领域最大发展趋势之一就是以太网技术扩展,PLC也不例外。PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展。当前越来越多PLC供应商开始提供以太网接口。可以相信,PLC将继续向开放式控制系统方向转移,特别是基于工业PC控制系统。二、硬件电路设计2.1、总体简介本系统采用先进总线控制方式,增配有主控PLC、工业触摸屏、MCGS( Monitor and Control Generated System,监视与控制通用系统)工业组态监控
18、软件、MES生产制造管理软件等,下面就详细简介生产线功能。 图一 MES网络型模块柔性自动化生产线实物图 如图一所示,该柔性制造生产线作为一有机整体,有上料检测站、搬运站、加工站、分拣站、传送站、安装站和分类站构成,控制系统可以选用西门子、三菱或欧姆龙PLC进行控制(在此生产线中选用是西门子PLC),具备较好柔性,即每站各有一套PLC控制系统独立控制,在单个控制完毕后来,又可将相邻两站、三站或更多站连在一起,进行联动。2.1.1、系统总体构成 1、该柔性自动化生产线实验系统是由独立各站互相连接而成,有如下8站:(1)上料检测站a、回传上料台将工件依次送到检测工位b、提高装置将工件提高并检测工件
19、颜色(2)搬运站a、将工件从上站搬至下一站(3)加工站a、用回转工作台将工件在四个工位间转换b、钻孔单元打孔c、检测打孔深度(4)分拣站a、将工件从加工站取出b、将废品分拣出来(5)传送站a、将合格工件从分拣站传送到后站(6)安装站a、选取要安装工件料仓b、将工件从料仓中推出c、将工件安装到位(7)安装搬运站a、将上站工件拿起放入安装工位b、将装好工件拿起放下站(8)分类站a、按工件类型分类b、将工件推入库房下图给出了系统中工件从一站到另一站物流传递过程: 图二 柔性生产线示意图上料检测站将大工件按顺序排好后提高送出,搬运站将大工件从上料检测站搬至加工站;加工站将大工件加工后送出工位,安装搬运
20、站将大工件搬至安装工位放下,安装站再将相应小工件装入大工件中;而后,安装搬运站再将安装好工件送分类站,分类站再将工件送入相应料仓。2.1.2、关于安装站和分类站分析1、 安装站该站要完毕任务是:选取要安装工件料仓,然后将工件从料仓中推出,最后将工件安装到位。该站重要用到了这些器件:西门子PLC(主控单元)、空气压缩机(用来生产线上动力装置)、光电开关(作为传感器使用)。 图三 安装站示意图 2、分类站该站重要完毕任务是:将工件进行分类,然后将工件放入不同库房。该站重要用到这些器件:西门子PLC(主控单元)、步进电机(用来拟定库房位置和运送工件)、步进电机驱动器(Microstep Driver
21、)、光电开关。 图四 分类站示意图2.2、电气设计和电气原理图设计2.2.1、安装站电气原理 图五 安装站电气原理图本站使用是PLC型号为S7-200。图五中描述是PLC电气连接示意图。在下面列出安装站I/O分派表。表一地址注释地址注释I0.0货台上限位I1.4通信按钮I0.1货台下限位I1.5停止按钮I0.2白色货品Q0.0机械手左摆I0.3黑色货品Q0.1机械手右摆I0.5运送台左限位Q0.2换白色料仓I0.6运送台右限位Q0.3换黑色料仓I0.7上电Q0.4运送台出货I1.0开始按钮Q0.5运送台卸货I1.1复位按钮Q0.6吸气阀吸合I1.2调试按钮Q1.0开始灯I1.3手动/自动Q1.
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