柔性生產(chǎn)系統(tǒng)——提升與入庫單元的設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計說明書課題名稱： 柔性生產(chǎn)系統(tǒng)提升入庫單元的設(shè)計 柔性生產(chǎn)系統(tǒng)提升與入庫單元的設(shè)計摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類社會對產(chǎn)品的功能與質(zhì)量的要求越來越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，產(chǎn)品的復(fù)雜程度也隨之增高，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式受到了挑戰(zhàn)。因此要提高制造工業(yè)的柔性和生產(chǎn)效率，使之在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本。柔性生產(chǎn)單元適合加工形狀復(fù)雜，加工工序簡單，加工工時較長，批量小的零件，而且具有很多優(yōu)點(diǎn)：（1） 設(shè)備利用率高；（2）制品相對減少80%以上；（3）生產(chǎn)能力相對穩(wěn)定；（4）加工產(chǎn)品質(zhì)量高；（5）運(yùn)行靈活；（6）產(chǎn)品的應(yīng)變能力大本設(shè)計是柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝流程之一

2、提升與入庫單元：以我國目前應(yīng)用廣泛的德國西門子S7-200系列、mcgs組態(tài)軟件和AutoCAD軟件為主及相關(guān)硬件（參考硬件清單）為輔設(shè)計完成的。本設(shè)計單元的主要功能是將經(jīng)過分檢站的分檢后將工件送入倉庫，通過控制步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)將不同顏色的工件和托盤送入各個倉庫的各層，進(jìn)行存放。關(guān)鍵詞：提升與入庫單元 柔性生產(chǎn) S7-226 Gentle produce system-promote with store in warehouse unit of designAlong with the development of science technique, the mankind societ

3、y request the function and quality of product more and more Gao, product renewal change the period of generation more and more short, product of complications the degree also immediately increase Gao, tradition of large quantity quantity the mode of production was subjected to challenge.Therefore wa

4、nt exaltation manufacture industry of gentle with produce efficiency, make it under the premise that assurance product quality shorten a product production period, lower product cost.Gentle produce unit in keeping with process shape complications, process a work preface simple, process man-hour long

5、er, the batch quantity small spare parts, and have a lot of advantage:(1) Equipments utilization Gao;(2)Product opposite decrease above 80%(3)Produce ability opposite stability;(4)Process product quality Gao;(5)Circulate vivid;(6)The contingency ability of the product is bigThis design is gentle pro

6、duce system of one of the craft processes promote with storein warehouse unit:With our country currently application extensive of Germany Tai softwareand AutoCAD software of the Siemens S7-200 series, mcgs set is lord and related hardware(reference hardware detailed list) for assist design completio

7、n.The main function of this design unit is has been divide check station of cent check behind send the work piece into the warehouse, pass control step into electrical engineering and servo electrical engineering won't together color of work piece and tray send into each warehouse of each, carry

8、 on deposit.Key words:upgrade the storageanit flexible manufacturing system Siemens S7-200目 錄第一章柔性生產(chǎn)系統(tǒng)概述41.1 柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的常規(guī)形式41.2柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢41.3柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的組成51.4主要電氣設(shè)備61.5系統(tǒng)功能71.6提升與入庫單元的控制要求8第二章 MCGS的軟件介紹102.1MCGS(Monitor and Control Generated System，)的簡介10第三章監(jiān)控界面的的設(shè)計123.1監(jiān)控界面的的設(shè)計12第四章提升與入庫單元的調(diào)試254.1提升與入庫單元

9、程序調(diào)試說明25結(jié)論26致謝27參考文獻(xiàn)27附件28附件一：提升與入庫單元電氣控制圖（見圖）28第一章 柔性生產(chǎn)系統(tǒng)概述柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對象變換的自動化機(jī)械制造系統(tǒng)，即Flexible Manufacturing System，英文縮寫為FMS。1.1 柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的常規(guī)形式柔性生產(chǎn)系統(tǒng)(FPS)。其原始形式是以通用機(jī)床按機(jī)群方式布置來進(jìn)行生產(chǎn)，輔以成組技術(shù)規(guī)劃，這種人工化的生產(chǎn)具有最大的柔性化程度。柔性制造系統(tǒng)(FMS)。FMS以數(shù)控設(shè)備(NC)、加工中心(MC)、柔性單元(FMC)和柔性生產(chǎn)系統(tǒng)為基本配置，通過自動化物流

10、儲運(yùn)系統(tǒng)組成。柔性自動線(FTL)。FTL是FMS為了適應(yīng)高生產(chǎn)率，在合理配置柔性系統(tǒng)后而發(fā)展和變異出來的一種生產(chǎn)線，是柔性技術(shù)向大批量生產(chǎn)發(fā)展的一種趨勢。柔性加工線(FML)。隨著設(shè)備、刀具及各種輔助技術(shù)的發(fā)展，柔性加工技術(shù)在大批量生產(chǎn)中的應(yīng)用趨于成熟，F(xiàn)ML線就是這種成熟意義上的適用于大批量、少品種柔性加工概念的一種制造手段。1.2柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢自從1954年美國麻省理工學(xué)院誕生第一臺數(shù)字控制誕生后，1965年，英國的Molins公司首次提出的，它是在柔性制造的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)市場需求多變和市場競爭激烈而產(chǎn)生的市場導(dǎo)向型的按需生產(chǎn)的先進(jìn)生產(chǎn)方式，1967年，英國莫林斯公司首次根據(jù)威廉

11、森提出的FMS基本概念，研制了“系統(tǒng)24”。同年，美國的懷特·森斯特蘭公司建成 Omniline I系統(tǒng)。日本、前蘇聯(lián)、德國等也都在60年代末至70年代初，先后開展了FMS的研制工作。70年代末期，柔性制造系統(tǒng)在技術(shù)上和數(shù)量上都有較大發(fā)展，80年代初期已進(jìn)入實(shí)用階段，其中以由35臺設(shè)備組成的柔性制造系統(tǒng)為最多，但也有規(guī)模更龐大的系統(tǒng)投入使用。迄今為止，全世界有大量的柔性制造系統(tǒng)投入了應(yīng)用，僅在日本就有175套完整的柔性制造系統(tǒng)。國際上以柔性制造系統(tǒng)生產(chǎn)的制成品已經(jīng)占到全部制成品生產(chǎn)的75%以上，而且比率還在增加，幾乎成了生產(chǎn)自動化之熱點(diǎn)。FMS是實(shí)現(xiàn)未來工廠的新穎概念模式和新的發(fā)展趨

12、勢，是決定制造企業(yè)未來發(fā)展前途的具有戰(zhàn)略意義的舉措。目前反映工廠整體水平的FMS是第一代FMS，90年代此種狀況仍將會持續(xù)下去，80年代中期以來，F(xiàn)MS獲得迅猛發(fā)展，幾乎成了生產(chǎn)自動化之熱點(diǎn)。一方面是由于單項(xiàng)技術(shù)如NC加工中心、工業(yè)機(jī)器人、CAD/CAM、資源管理及高度技術(shù)等的發(fā)展，提供了可供集成一個整體系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)；另一方面，世界市場發(fā)生了重大變化，由過去傳統(tǒng)、相對穩(wěn)定的市場，發(fā)展為動態(tài)多變的市場，為了從市場中求生存、求發(fā)展，提高企業(yè)對市場需求的應(yīng)變能力，人們開始探索新的生產(chǎn)方法和經(jīng)營模式。近年來，F(xiàn)MS作為一種現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)“哲理”和工廠自動化的先進(jìn)模式已為國際上所公認(rèn)，可以這樣認(rèn)

13、為：FMS是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)，將以往企業(yè)中相互獨(dú)立的工程設(shè)計、生產(chǎn)制造及經(jīng)營管理等過程，在計算機(jī)及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個覆蓋整個企業(yè)的完整而有機(jī)的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全局動態(tài)最優(yōu)化，總體高效益、高柔性，并進(jìn)而贏得競爭全勝的智能制造系統(tǒng)。FMS作為當(dāng)今世界制造自動化技術(shù)發(fā)展的前沿科技，為未來機(jī)構(gòu)制造工廠提供了一幅宏偉的藍(lán)圖，將成為21世紀(jì)機(jī)構(gòu)制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。1.3柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的組成柔性生產(chǎn)系統(tǒng)以1個SIEMENS S7-300 PLC和 7個S7-200 PLC作為控制核心。S7-300為主站，7個S7-200 PLC作為從站，各站之間使用ProfiBus-DP總線進(jìn)行通訊

14、。S7-300主站采集各從站數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)各站運(yùn)行，并為上位機(jī)的監(jiān)控程序提供數(shù)據(jù)。7個從站分別完成對落料單元；噴涂烘干單元；加蓋單元；頂銷單元；檢測單元及鏈條傳送單元；成、廢品分檢單元及廢品輸送單元；提升單元及倉庫單元的控制。系統(tǒng)的供電、啟停等操作通過各站的操作面板進(jìn)行控制。該系統(tǒng)共有聯(lián)機(jī)、單機(jī)兩種工作方式。在聯(lián)機(jī)模式下，系統(tǒng)7個從站同時工作，對工件依次進(jìn)行加工、檢測、分檢、入庫等操作，各站間通過ProfiBus現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊，在主站的控制下實(shí)現(xiàn)相關(guān)的互鎖、數(shù)據(jù)傳送操作。此外，系統(tǒng)中的上位工控機(jī)使用SIEMENS WinCC監(jiān)控軟件對各從站的工作狀態(tài)進(jìn)行同步模擬。在單機(jī)模式下，各從站獨(dú)立運(yùn)行，站

15、間沒有數(shù)據(jù)傳送。使用者可通過學(xué)習(xí)板進(jìn)行外部接線，使用SIEMENS S7-200專用PPI電纜或ProfiBus總線將編寫程序下載到PLC中，并監(jiān)控程序運(yùn)行。1.4主要電氣設(shè)備提升與入庫單元，如圖1-1所示，由以下部件組成：1、S7-226 PLC 2、EM277 DP通信模塊 3、Profibus-DP總線及連接器4、伺服電機(jī)及驅(qū)動器 5、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器 6、三位短柄選擇開關(guān)7、兩位短柄選擇開關(guān) 8、平頭按鈕 9、急停按鈕 10、指示燈 11、傳感器 12、電動機(jī) 13、繼電器 14、電磁鐵 15、學(xué)習(xí)板16、電源插座圖1-1 提升與入庫單元1.5系統(tǒng)功能提升及高架倉庫單元只有滿足原點(diǎn)條件

16、時，按下啟動按鈕后，設(shè)備才可能處于運(yùn)行工作狀態(tài)。見圖1-2、圖1-3.。成、廢品分揀及廢品輸送單元的原點(diǎn)啟動條件為： 傳送帶上工件檢測位置處沒有放置工件。圖1-2 提升單元圖1-3 高架倉庫單元1.6提升與入庫單元的控制要求該單元的設(shè)備動作根據(jù)系統(tǒng)的工作模式主要分為單機(jī)動作及聯(lián)機(jī)動作兩個部分。本設(shè)計主要是單機(jī)動作.1、單機(jī)動作該單元按照先放倉庫1，后放倉庫2；先底層后高層的順序放置工件，每層放置一個放完7層后，從倉庫1的第二層從新放置。當(dāng)提升單元位于運(yùn)行原點(diǎn)時，按下啟動按鈕，本站（運(yùn)行）指示燈點(diǎn)亮，若該單元未碰到（7SQ2）或（7SQ5）兩個限位開關(guān)時，則按照先步進(jìn)后伺服的順序發(fā)多段脈沖，先后

17、啟動步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)，直至該單元碰到伺服原點(diǎn)和提升下限位。然后該單元的直流減速電機(jī)（M11）及倉庫1的一層傳送帶電機(jī)（M12）啟動，帶動傳送帶旋轉(zhuǎn)。當(dāng)傳感器（7SQ1）檢測到工件到位時，直流減速電機(jī)（M11）停止運(yùn)行。若工件需放到倉庫2，則啟動伺服電機(jī)，將提升單元向后水平拖到倉庫2，否則根據(jù)工件被放置的層數(shù)發(fā)不同數(shù)量的脈沖啟動步進(jìn)電機(jī)，將提升單元的升降臺垂直向上拖動。當(dāng)升降臺移動到相應(yīng)的倉庫的不同層時，該單元的直流減速電機(jī)(M11)及相應(yīng)倉庫相應(yīng)層的傳送帶電機(jī)啟動，帶動傳送帶運(yùn)行。當(dāng)該層的工件檢測傳感器感應(yīng)到工件到位時，該層的傳送帶延時通電0.5秒后與直流減速電機(jī)（M11）均斷電。而后，啟動

18、步進(jìn)電機(jī)，使提升單元位于倉庫2，則啟動伺服電機(jī)帶動該單元水平向前運(yùn)動到伺服原點(diǎn)（7SQ2）。而后，直流減速電機(jī)(M11)再次啟動。2、報警動作當(dāng)提升單元垂直向上或水平向后運(yùn)行碰到伺服限位（7SQ3）或提升上限（7SQ4），則該單元有故障發(fā)生。若設(shè)備為單機(jī)模式，則該單元報警燈（LL33）點(diǎn)亮；若設(shè)備為聯(lián)機(jī)模式，則本站的報警燈（LL33）、總站的報警燈（HL5）和警示器上報警燈（HL-S2）將點(diǎn)亮，且警示器將有蜂鳴聲，報告故障。3、復(fù)位動作PLC內(nèi)部清除當(dāng)前工作狀態(tài)。第 I 條 啟動自動回原點(diǎn)動作若提升單元沒有位于第一層倉庫的高度，則步進(jìn)電機(jī)啟動，帶動提升單元垂直向下移動，直到撞到提升下限位的行程

19、開關(guān)（7SQ5）。若提升單元的前后位置沒有與倉庫1平齊，則再啟動伺服電機(jī)，帶動提升單元水平向前移動，直到碰到伺服原點(diǎn)行程開關(guān)。第二章 MCGS的軟件介紹2.1MCGS(Monitor and Control Generated System，)的簡介MCGS(Monitor and Control Generated System)是由北京昆侖通態(tài)自動化軟件公司開發(fā)的一套基于Windows平臺，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。MCGS能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機(jī)制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。MCGS軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)

20、境和運(yùn)行環(huán)境兩個部分。組態(tài)環(huán)境是生成應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，用戶在組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作。運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，進(jìn)行各種處理，完成組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能。也就是，您在組態(tài)環(huán)境中根據(jù)您要達(dá)到的控制要求去設(shè)計，運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行您設(shè)計好的組態(tài)工程。 MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成。主控窗口:是工程的主要窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定

21、動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。設(shè)備窗口:是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。也就是，您要在設(shè)備窗口中選擇您所有連接的控制器(如PLC，變頻器，儀表等)的型號，并設(shè)定您從設(shè)備中讀取哪些變量(如PLC中的寄存器D0)。用戶窗口:本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。也就是，您所要顯示的控制界面。實(shí)時數(shù)據(jù)庫:是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象。也就是

22、，您要在實(shí)時數(shù)據(jù)庫里定義一些變量與您所要控制的設(shè)備中的變量一一對應(yīng)，以備您建立的各個用戶窗口調(diào)用。當(dāng)然也可以根據(jù)您的需要建立一些中間變量來存放計算的過渡值或是臨時狀態(tài)。運(yùn)行策略:本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫控制程序(腳本程序)，選用各種功能構(gòu)件。比如，當(dāng)您做的監(jiān)控界面有一段說明文字是根據(jù)PLC的兩個輸入點(diǎn)閉合的情況分別顯示不同的內(nèi)容，您就要在運(yùn)行策略窗口做一個if.then判斷。第三章 監(jiān)控界面的的設(shè)計3.1監(jiān)控界面的的設(shè)計首先打開mcgs軟件，見圖3-1。圖3-1 MCGS打開界面選擇文件新建工程，見圖3-2。圖3-2 新建工程按新建窗口，新建一個窗口，見圖3-3。圖3-3新建

23、窗口設(shè)置窗口屬性，為窗口命名并設(shè)置窗口位置，見圖3-4。圖3-4設(shè)置窗口屬性打開窗口用工具箱里面的標(biāo)簽輸入所需要的文字，見圖3-5。圖3-5輸入輸入所需要的文字按照課題所需要的要求輸入所有要表示的數(shù)據(jù)名稱，見圖3-6。圖3-6輸出所有數(shù)據(jù)名稱所輸入名稱的屬性設(shè)置，取消填充顏色和邊線，見圖3-7。圖3-7名稱的屬性再利用標(biāo)簽設(shè)置顯示區(qū)域，所設(shè)屬性填充為白色輸入輸出為顯示輸出，見圖3-8。圖3-8顯示區(qū)域的屬性設(shè)置所設(shè)顯示輸出為表達(dá)式為倉庫二4層類型為數(shù)值量輸出，見圖3-9。圖3-9顯示區(qū)域的顯示輸出設(shè)置然后利用工具箱里面的標(biāo)準(zhǔn)按鈕設(shè)置按鈕 填寫按鈕標(biāo)題和顏色，見圖3-10。圖3-10設(shè)置按鈕基本

24、屬性按鈕的操作屬性為數(shù)據(jù)對象值操作 按1松0選擇對應(yīng)按鈕，見圖3-11。圖3-11按鈕的操作屬性設(shè)置啟動停止鍵的基本屬性和按鈕一樣 修改按鈕標(biāo)題和顏色，見圖3-12。圖3-12啟動按鈕的屬性設(shè)置操作屬性也是數(shù)據(jù)對象值操作 按1松0 選擇啟動的對應(yīng)按鈕，見圖3-13。圖3-13按鈕操作屬性設(shè)置最后完成此單元的動畫頁面，見圖3-14。圖3-14動畫頁面實(shí)時數(shù)據(jù)庫的設(shè)置 按要求新增對象對倉庫名稱定義 選擇對象類型，見圖3-15。圖3-15實(shí)時數(shù)據(jù)庫設(shè)置對按鈕進(jìn)行對象定義 輸入對象名稱 設(shè)置對象類型為開關(guān)型，見圖3-16。圖3-16按鈕的對象定義對啟動按鈕進(jìn)行定義，見圖3-17。圖3-17啟動按鈕定義

25、最后列出所有實(shí)時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)對象，見圖3-18。圖3-18所有的數(shù)據(jù)庫對象點(diǎn)擊設(shè)備窗口進(jìn)行設(shè)備窗口的設(shè)置，見圖3-19。圖3-19設(shè)備窗口進(jìn)入設(shè)備窗口，點(diǎn)擊工具箱，彈出設(shè)備工具箱，見圖3-20。圖3-20設(shè)備工具箱選用通用串口父設(shè)備按增加進(jìn)行選定，見圖3-21。圖3-21選擇設(shè)備選擇增加設(shè)備PLC型號為西門子S7-200PPI并確認(rèn)，見圖3-22。圖3-22選擇PLC型號在設(shè)備工具箱里面雙擊通用串口夫設(shè)備和西門子S7-200PPI進(jìn)行添加，見圖3-23。圖3-23添加設(shè)備對通用串口父設(shè)備進(jìn)行屬性編輯，見圖3-24。圖3-24串口屬性設(shè)置對西門子S7-200PPI進(jìn)行基本屬性設(shè)置，見圖3-25。圖

26、3-25對PLC屬性設(shè)置對西門子S7-200PPI進(jìn)行通道連接設(shè)置，見圖3-26。圖3-26對PLC通道連接設(shè)置第四章 提升與入庫單元的調(diào)試4.1提升與入庫單元程序調(diào)試說明1.MCGS組態(tài)軟件操作控制面板，見圖4-1。圖4-1組態(tài)控制面板圖（4-1）中有五個按鈕其中紅色工件，綠色工件，黃色工件分別表示所移動的各種工件，啟動按鈕和停止按鈕分別控制系統(tǒng)的啟動和停止。當(dāng)按下紅色按鈕，表示有一個紅色工件進(jìn)過，然后在相應(yīng)的倉庫1層就會顯示“1”隨著工件數(shù)量的增加顯示數(shù)目增多。2. 調(diào)試注意事項(xiàng)1）要注意電腦和PLC通訊的連接正確設(shè)置好COM口。2）要注意MCGS里各個點(diǎn)對應(yīng)PLC里的IO口。3）要注意步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的回原點(diǎn)先后順序：必須遵守先步進(jìn)電機(jī)后伺服的規(guī)則。4）要注意步進(jìn)電機(jī)和伺服