自動(dòng)控制流水線系統(tǒng)設(shè)計(jì)(共64頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)摘 要伴隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，原有的工業(yè)生產(chǎn)能力已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求，所以工業(yè)控制自動(dòng)化的出現(xiàn)彌補(bǔ)了這一缺陷，它不僅大大的提高了工業(yè)生產(chǎn)效率還節(jié)省了大量的勞動(dòng)力進(jìn)而節(jié)省了資本，促進(jìn)了工業(yè)的發(fā)展。PLC在工業(yè)界的應(yīng)用越來越廣泛，目前它已經(jīng)在自動(dòng)控制領(lǐng)域扮演了很重要的角色，并且在整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化進(jìn)程中起到一定的推動(dòng)作用。本文詳細(xì)的介紹了如何使用PLC 軟硬件設(shè)備搭建和運(yùn)行一個(gè)比較完整的自動(dòng)控制流水線系統(tǒng)的內(nèi)容和步驟。內(nèi)容是以自動(dòng)流水線模型為基礎(chǔ)，通過PLC來控制整個(gè)生產(chǎn)工藝流程，包括取料，加工，裝配，分揀四個(gè)基本模塊。按照步驟劃分，全文共分三大

2、塊：1.流水線系統(tǒng)硬件的詳細(xì)說明；2.控制思想的建立；3.控制程序編寫。在第一部分，文章介紹了生產(chǎn)流水線的概況及其發(fā)展?fàn)顩r。其中包括流水線的硬件設(shè)計(jì)跟整個(gè)工藝流程上的檢測(cè)和控制邏輯模塊化設(shè)計(jì)思想。在第二部分，首先說明如何使用羅克韋爾的編程軟件RSlinx使工作站與流水線上設(shè)備建立連接及對(duì)流水線進(jìn)行直接測(cè)試；在后面介紹了編寫控制程序所需要的一些基礎(chǔ)知識(shí)，例如控制程序構(gòu)成，編程指令等。在第三部分，首先說明如何建立一個(gè)控制程序，并且進(jìn)行合理的配置；然后對(duì)硬件添加和配置，控制對(duì)象添加和配置，數(shù)據(jù)類型的建立和控制器標(biāo)簽的聲明；在此基礎(chǔ)上，最后對(duì)使用梯形圖編寫的控制程序任務(wù)（Tasks）做了詳細(xì)和透徹說明

3、。關(guān)鍵詞: RSlinx，PLC，邏輯模塊化， 例程 AbstractWith the development and progress of science and technology, existing industrial capacity can not meet the requirements of modern industrial production, therefore the industrial control automation's appearance has made up this flaw, it not only big enhancement

4、industrial production efficiency but also has saved the massive labor forces then to save the capital. promoted the industry development . PLC is getting more and more widespread in the industrial world application , at present it had already played the very important role in the automatic control d

5、omain, and plays certain promotion effect in entire industrial production automation advancement . including the withdrawal, processing, assembling, sorting the four basic modules.This article describes in detail how to use PLC hardware and software companies to build and run a relatively complete s

6、ystem of automatic. The content is take the automatic assembly line model as a foundation , through the PLC to control the entire production process.By content division , full-text is divided into three parts: 1. A detailed description of the hardware pipeline system; 2. Establishment of thought con

7、trol; 3. Control procedure compilation .In the first part, the article describes the various hardware modules of the system, especially in their use of the main points that need attention, which are derived from the practice of this graduation project. Including the entire line of hardware design wi

8、th the modular design of the logical process. Finally, the part of the control system software to do a clear explanation.In the second part, first of all explain how to use programming software RSlinx to establish connections between the Rockwell stations and assembly-line and direct test on the lin

9、e; in the back describes the compiling control procedures need some basic knowledge, such as control procedures constitute , programming instructions, etc.In the third part, first, how to set up a control program, and carry out reasonable configuration; and hardware to add and configure, control obj

10、ects to add and configure the data type of the establishment and Data type declaration to establish and control labels; On this basis, the last of the using the ladder prepared control program tasks (Tasks) made a detailed and thorough explanation.Key words: RSlinx, PLC, Modular Logical ，routine第一章

11、前言1.1 生產(chǎn)流水線發(fā)展史流水線（Assembly line）是一種工業(yè)生產(chǎn)中，可部分被用來組裝成品，最基本的流水線由一個(gè)簡(jiǎn)單的輸送帶載的產(chǎn)品，如玩具，通過一系列的工作，直到它最終完成。更復(fù)雜的流水線包括直屬帶進(jìn)行部分工作線沿線的車站，用于建設(shè)汽車和其他復(fù)雜的設(shè)備。開發(fā)革命性的流水線制造，并促成了大量財(cái)富的幾個(gè)主要角色的工業(yè)革命。 出現(xiàn)流水線之前的工業(yè)制造業(yè)，通常是工人手工制造，從單獨(dú)的裝配部分。工廠的生產(chǎn)受到限制，因?yàn)橹挥腥绱硕嗟漠a(chǎn)品可以在一次，工人往往從一個(gè)項(xiàng)目開始工作到結(jié)束。到十九世紀(jì)中葉，許多企業(yè)在食品工業(yè)中已開始建立類似的流水線的，使這一進(jìn)程更加有效，但它并不完全精簡(jiǎn)。如早期的汽車

12、和蒸汽機(jī)車仍在手工制作。 于1908年，亨利福特試圖找到一種方式，使汽車的大眾化。福特相信，如果一般家庭可以負(fù)擔(dān)得起購買汽車的價(jià)格，他們將成為受歡迎的，但緩慢和艱苦的方法來制造汽車不可能使汽車成本的下降。在公司，福特設(shè)想一條生產(chǎn)線，在那里勞動(dòng)的工人將分為具體的任務(wù)將有助于完成整體。這一早期的靈感可能來自多個(gè)行業(yè)，但很多歷史學(xué)家認(rèn)為在芝加哥屠宰場(chǎng)的拆卸線是這一想法的來源。流水線是高效率并極具成本效益的產(chǎn)物。工人集中在一小部分，這意味著它們并不需要大量的培訓(xùn)。部分物料或零部件沿著一條傳送帶，形成一個(gè)源源不斷的產(chǎn)品生產(chǎn)流程。在繁忙的生產(chǎn)中，福特汽車的流水線變成了一個(gè)新的汽車每3分鐘，而現(xiàn)代的流水線能

13、夠更加迅速，尤其是當(dāng)他們結(jié)合自動(dòng)化機(jī)械與人力處理。1.2 常用的生產(chǎn)流水線分類1 板鏈?zhǔn)窖b配流水線 特點(diǎn)：承載的產(chǎn)品比較重，和同步運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的爬坡；生產(chǎn)的節(jié)拍不是很快；以鏈板面作為承載，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送。 2 滾筒式流水線 特點(diǎn)：承載的產(chǎn)品類型廣泛，所受限制少；與阻擋器配合使用，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)、節(jié)拍運(yùn)行以及積放的功能；采用頂升平移裝置，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的離線返修或檢測(cè)而不影響整個(gè)流水線的運(yùn)行。 3 皮帶式流水線 特點(diǎn)：承載的產(chǎn)品比較輕，形狀限制少；和生產(chǎn)線同步運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的爬坡轉(zhuǎn)向；以皮帶作為載體和輸送，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送，噪音??；可以實(shí)現(xiàn)輕型物料或產(chǎn)品較長(zhǎng)距離的輸送。

14、 4 差速輸送流水線 特點(diǎn)：差速輸送流水線采用倍速鏈牽引，工裝板可以自由傳送，采用阻擋器定位使工件自由運(yùn)動(dòng)或停止，工件在兩端可以自動(dòng)頂升，橫移過渡。還可以在線可設(shè)旋轉(zhuǎn)、專機(jī)、檢測(cè)設(shè)備、機(jī)械手等。 本次設(shè)計(jì)是在皮帶式流水線的基礎(chǔ)上進(jìn)行了自動(dòng)化改進(jìn)，從而能夠更加有效的提高流水線的生產(chǎn)效率。第二章 自動(dòng)控制流水線模型簡(jiǎn)介圖2.1自動(dòng)生產(chǎn)流水線模型自動(dòng)生產(chǎn)流水線教學(xué)裝置是一套實(shí)際生產(chǎn)過程的微縮仿真模型，它由工作平臺(tái)、過程單元、控制裝置三部分組成。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是以這個(gè)為基礎(chǔ)的。也是通過這個(gè)過程來模擬實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)內(nèi)容的。2.1 工作平臺(tái)平臺(tái)提供了公共信號(hào)端子和接口，供過程單元輸入和輸出信號(hào)的接入，便于將控

15、制裝置接入各過程單元，平臺(tái)設(shè)有靜音空氣壓縮機(jī)和減壓閥，為裝置提供穩(wěn)定的氣源。2.2 過程單元過程單元由四個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)孔底板將每個(gè)單元的部件集中安放，其中有的單元是可以互換位置的，例如將供料單元和存放單元互換；或?qū)⒓庸卧脱b配單元互換就可以改變生產(chǎn)流程或工藝；每個(gè)單元在配備了控制器以后均可以獨(dú)立運(yùn)行，也可構(gòu)成連續(xù)生產(chǎn)的自動(dòng)流水線。1 供料單元供料單元由自動(dòng)出料倉、四自由度機(jī)械手、物料輸送帶、信號(hào)端子等組成。配備單桿直氣缸、雙桿直氣缸、薄型氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、機(jī)械夾、電磁閥等氣動(dòng)元件；配備直流減速電機(jī)、光電傳感器、磁開關(guān)、繼電器等電氣元件；配備同步輪、同步帶、傳動(dòng)軸、皮帶等機(jī)械元件。供料單元可以實(shí)現(xiàn)物

16、料的自動(dòng)出倉、傳遞和輸送。2 加工單元加工單元由自動(dòng)機(jī)加工設(shè)備、四自由度機(jī)械手、物料輸送帶、信號(hào)端子等組成。配備雙桿直氣缸、薄型氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、機(jī)械夾、電磁閥等氣動(dòng)元件；配備直流減速電機(jī)、光微開關(guān)、光電傳感器、磁開關(guān)、位置開關(guān)、繼電器等電氣元件；配備同步輪、同步帶、傳動(dòng)軸、皮帶、滾珠絲杠、聯(lián)軸器等機(jī)械元件。加工單元可以完成物料的自動(dòng)傳遞、加工工序和輸送。3 裝配單元裝配單元如圖五所示，由自動(dòng)出料倉、自動(dòng)裝配設(shè)備、四自由度機(jī)械手、物料輸送帶、信號(hào)端子等組成。配備雙桿直氣缸、薄型氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、機(jī)械夾、真空發(fā)生器、吸盤、電磁閥等氣動(dòng)元件；配備步進(jìn)電機(jī)、直流減速電機(jī)、光微開關(guān)、光電傳感器、色標(biāo)傳感器

17、、磁開關(guān)、位置開關(guān)、繼電器等電氣元件；配備同步輪、同步帶、傳動(dòng)軸、皮帶等機(jī)械元件。裝配單元可以完成物料的自動(dòng)識(shí)別、傳遞、零件出倉、分類裝配和輸送。4 分揀單元分揀單元由物料輸送帶、自動(dòng)分揀設(shè)備、水平移動(dòng)式儲(chǔ)存庫、信號(hào)端子等組成。配備單桿直氣缸、電磁閥等氣動(dòng)元件；配備直流減速電機(jī)、電感式傳感器、電容式傳感器、光電式傳感器、磁開關(guān)、繼電器等電氣元件；配備同步輪、同步帶、傳動(dòng)軸、皮帶、聯(lián)軸器等機(jī)械元件。分揀單元可以實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)輸送、分類、入庫。第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案3.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案論證方案一：DCS控制系統(tǒng) DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(Distributed Control Sys

18、tem)，在國(guó)內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)，即所謂的分布式控制系統(tǒng)，或在有些資料中稱之為集散系統(tǒng)，是相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的。分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是以微處理器為核心，采用數(shù)據(jù)通訊和圖形顯示技術(shù)的新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠完成直接數(shù)字控制、順序控制、批量控制、數(shù)據(jù)采集與處理、多變量解耦控制以及最優(yōu)控制等功能，并包含有生產(chǎn)的指揮、調(diào)度和管理功能。 DCS的實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和現(xiàn)場(chǎng)前端分散控制相統(tǒng)一的新型控制技術(shù)，它的出現(xiàn)是工業(yè)控制的一個(gè)里程碑。DCS它可以控制和監(jiān)視工藝全過程，對(duì)自身進(jìn)行

19、診斷、維護(hù)和組態(tài)。但是，由于自身的致命弱點(diǎn)，其I/O信號(hào)采用傳統(tǒng)的模擬量信號(hào)，因此，它無法在DCS工程師站上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表（含變送器、執(zhí)行器等）進(jìn)行遠(yuǎn)方診斷、維護(hù)和組態(tài)。DCS系統(tǒng)是個(gè)大系統(tǒng)，其控制器功能強(qiáng)而且在系統(tǒng)中的作用十分重要，數(shù)據(jù)公路更是系統(tǒng)的關(guān)鍵，所以，必須整體投資一步到位，事后的擴(kuò)容難度較大。方案二：PLC控制系統(tǒng)可編程序控制器PLC，適合于多臺(tái)大型自動(dòng)生產(chǎn)流水線，由于PLC具有輸入輸出光電隔離、停電保護(hù)、自診斷等功能，所以抗干擾能力強(qiáng)，能置于環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，故障率低，如北京麗都飯店使用的PLC控制系統(tǒng)，運(yùn)行幾年來從未發(fā)生任何故障。PLC編程簡(jiǎn)單，易于通信和聯(lián)網(wǎng)，多臺(tái)PLC進(jìn)行同

20、位鏈接及計(jì)算機(jī)進(jìn)行上位鏈接，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)計(jì)算機(jī)和若干臺(tái)PLC構(gòu)成分布式控制網(wǎng)絡(luò)，但是，價(jià)格較高，如果是控制單臺(tái)，資源不能充分利用，如果從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)看，其壽命長(zhǎng)，故障率低，易于維修，值得選用。3.2 比較及選型綜上所述，PLC于60年代末期在美國(guó)首先出現(xiàn)，目的是用來取代繼電器，執(zhí)行邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性程序控制系統(tǒng)。1976年正式命名，并給予定義：PLC是一種數(shù)字控制專用電子計(jì)算機(jī)，它使用了可編程序存儲(chǔ)器儲(chǔ)存指令，執(zhí)行諸如邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件，控制各種機(jī)械或工作程序。經(jīng)過30多年的發(fā)展，PLC已十分成熟與完善，并開發(fā)了模擬量閉環(huán)控制功能

21、。PLC在FCS系統(tǒng)中的地位似乎已被確定并無多少爭(zhēng)論。PLC作為一個(gè)站掛在高速總線上。充分發(fā)揮PLC在處理開關(guān)量方面的優(yōu)勢(shì)。PLC對(duì)于順序控制有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。DCS系統(tǒng)更大，控制的回路數(shù)目更多，有比較多的控制和算法，可以完成比較復(fù)雜的回路間的控制。硬件可靠性差不多。相對(duì)而言，PLC構(gòu)成的系統(tǒng)成本更低。而且PLC是一種柔性控制，便于日后升級(jí)。所以選擇PLC控制系統(tǒng)。3.3 PLC發(fā)展?fàn)顩r及本次設(shè)計(jì)的選型20世紀(jì)20年代起，人們把各種繼電器、接觸器、定時(shí)器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種機(jī)械，這就是大家熟悉的傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。但是繼電接觸器控制系統(tǒng)具有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積

22、大、可靠性差、動(dòng)作速度慢、功能弱，難于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制；特別由于它是靠硬連接線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜繁瑣，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο笮枰淖儠r(shí)，原有的接線和控制就要更換，所以通用性和靈活性差?，F(xiàn)在隨著可編程序控制器國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)IEC61131的逐步完善和實(shí)施，特別是IEC611313標(biāo)準(zhǔn)編程語言的推廣，使得PLC真正走入了一個(gè)開放性和標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)代。隨著PLC技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC作為一種以微電腦技術(shù)為核心的自動(dòng)控制裝置，以其編程簡(jiǎn)單，控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單通用性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)可靠性高，體積小維護(hù)方便，功能非常齊全等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、輕工、冶金、能源、交通等行業(yè)。特別是近幾年來計(jì)算機(jī)在操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件和

23、通信能力上得到了飛速發(fā)展，這大大的提高了PLC通信能力，使PLC具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能（可以為PLC配置以太網(wǎng)EtherNet、控制網(wǎng)ContorlNet、設(shè)備網(wǎng)DeviceNet、DH+網(wǎng)、FF等多種網(wǎng)絡(luò)形式），可以通過各種通信口將數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，從而大大加強(qiáng)了其控制功能，進(jìn)一步推動(dòng)PLC 在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用?？梢赃@樣說，有工業(yè)控制的地方就有PLC的用武之地。(1)提高生產(chǎn)率和操作效率：一個(gè)通用輕便控制引擎和綜合工程開發(fā)平臺(tái)允許快速地開發(fā)、實(shí)施和遷移；且由于它的開放性和靈活性，確保了控制、操作、企業(yè)級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的無縫集成，優(yōu)化了工廠流程。 (2)降低操作成本：使用通用、標(biāo)

24、準(zhǔn)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)，降低了操作成本，讓工程師們能為一個(gè)體現(xiàn)成本效益、使用現(xiàn)貨供應(yīng)的平臺(tái)選擇不同系統(tǒng)部件，而不是專有產(chǎn)品和技術(shù)；只要求用戶在一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境上培訓(xùn)，而不是幾種；且為用戶提供了一個(gè)無縫遷移路徑，保護(hù)在I/O和應(yīng)用開發(fā)方面的投資。 (3)使用戶對(duì)其控制系統(tǒng)擁有更多控制力：使用戶擁有更多靈活性來選擇適合每種特殊應(yīng)用的硬件和編程語言，以他們自己的時(shí)間表來規(guī)劃升級(jí)，并且可在任何地方設(shè)計(jì)、制造產(chǎn)品。PLC主要分成：歐系  西門子系列PLC主要包括其早期的S5和現(xiàn)在的S7-200、S7-300、S7-400等型號(hào) 。S7-200是西門子小型PLC，因?yàn)槠涞土膬r(jià)格在國(guó)內(nèi)得到了大規(guī)模的

25、應(yīng)用，支持MPI、PPI和自由通訊口協(xié)議。西門子300的PLC支持MPI，還可以通過PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。如果要完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，可以使用CP340/341。   施耐德的PLC型號(hào)比較多，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用也比較多。 日系   歐姆龍系列PLC在中國(guó)推廣的也比較多。三菱PLC的小型PLC在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用非常廣泛。三菱的PLC型號(hào)也比較多，主要包括FX系列，A系列和Q系列。松下PLC等。美系   GE現(xiàn)在在國(guó)內(nèi)用的比較多的主要是90-70和90-30系列plc，這兩款PLC都支持SNP協(xié)議。 &#

26、160; Rockwell的PLC主要是包括PLC2、PLC3、PLC5、SLC500、ControlLogix等型號(hào)，PLC2和PLC3是早期型號(hào)，現(xiàn)在用的比較多的小型PLC是SLC500，中型的一般是ControlLogix，大型的用PLC5系列。AB的plc提供了OPC和DDE，其集成的軟件中RSLogix中就包含DDE和OPC SERVER，可以通過上述軟件來進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。AB的中高檔的PLC還提供了高級(jí)語言編程功能，用戶還可以通過編程實(shí)現(xiàn)自己的通訊協(xié)議。美國(guó)羅爾韋爾自動(dòng)化公司的PLC設(shè)備以其優(yōu)良的性能廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。該公司的PLC控制系統(tǒng)依據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)通信方式和設(shè)備功能

27、，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行合理分層，并通過不同的網(wǎng)絡(luò)形式實(shí)現(xiàn)不同層之間以及同一層不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信。這種基于層和網(wǎng)絡(luò)概念上的PLC控制系統(tǒng)，具有集中與分散的雙重特點(diǎn)，既能夠在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)控制功能，又能在每一個(gè)細(xì)節(jié)上做到盡善盡美，因此具有很好的通用性，適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。羅克韋爾公司的PLC控制系統(tǒng)通常分為三個(gè)層：1 以太網(wǎng)層：也稱為工作站層。在這個(gè)層上，系統(tǒng)通過以太網(wǎng)連接了作為各種工作站的計(jì)算機(jī)以實(shí)現(xiàn)工作站之間的通信。某個(gè)PLC控制器也會(huì)連接在這一層，它是作為以太網(wǎng)層與控制網(wǎng)層之間的銜接，是工作站操作控制網(wǎng)層上的PLC控制器的數(shù)據(jù)通道。以太網(wǎng)層的主要功能是組態(tài)控制系統(tǒng)，編寫調(diào)試控制程序，監(jiān)視維護(hù)控制系

28、統(tǒng)運(yùn)行。2 控制網(wǎng)層：也稱為控制器層。在這個(gè)層上，系統(tǒng)通過控制網(wǎng)將各種PLC控制器起來以實(shí)現(xiàn)不同控制器之間的通信與協(xié)作。這個(gè)層上的某一個(gè)控制器也會(huì)同時(shí)連接到以太網(wǎng)層上，作為控制網(wǎng)層與以太網(wǎng)層之間的銜接。有些PLC控制器的設(shè)備網(wǎng)模塊還會(huì)下連到設(shè)備網(wǎng)，作為控制器進(jìn)入設(shè)備網(wǎng)的通道，同一個(gè)設(shè)備網(wǎng)上的所有設(shè)備就是通過該通道與控制器進(jìn)新數(shù)據(jù)通信。控制網(wǎng)層的功能就是該層上控制器的功能，主要是接收工作站的命令并向工作站反饋信息；接受設(shè)備網(wǎng)層數(shù)據(jù)反饋，并向其發(fā)出操作命令。3 設(shè)備網(wǎng)層：在這個(gè)層上，系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備網(wǎng)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和PLC控制器的設(shè)備網(wǎng)模塊連接起來，實(shí)現(xiàn)這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，更重要的是實(shí)現(xiàn)PLC

29、控制器對(duì)這些設(shè)備的統(tǒng)一控制。設(shè)備網(wǎng)層的功能是使用該層上所連接的各個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)每個(gè)具體的控制作用。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們選用羅克韋爾自動(dòng)化公司的PLC設(shè)備，設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制流水線控制系統(tǒng)。使用的設(shè)備主要包括個(gè)人電腦，PLC功能性模塊。其中：兩臺(tái)個(gè)人電腦作為控制系統(tǒng)中的工作站，通過以太網(wǎng)連接，處于上面所說的以太網(wǎng)層；PLC各個(gè)模塊構(gòu)建成的控制器接入到工作站的以太網(wǎng)層，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)PLC控制器，所以沒有構(gòu)建專門的控制網(wǎng)，但它概念上處于控制網(wǎng)，雖然沒有配置專門的設(shè)備網(wǎng)，但是在概念上它們屬于設(shè)備網(wǎng)層。受設(shè)備自身限制，本系統(tǒng)沒有嚴(yán)格的三層網(wǎng)絡(luò)，但是其層次概念還是很清晰的。3.4 系統(tǒng)整體框圖工業(yè)以太網(wǎng)上位p

30、c機(jī)上位pc機(jī)上位pc機(jī)PLC傳送帶檢測(cè)模塊料倉檢測(cè)模塊倉庫檢測(cè)模塊機(jī)械手檢測(cè)模塊取料模塊加工模塊裝配模塊分揀模塊流水線傳動(dòng)模塊第四章 流水線檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 傳送帶檢測(cè)控制設(shè)計(jì)傳送帶一側(cè)裝有光電行程開關(guān)，當(dāng)傳感器檢測(cè)到有物時(shí)，傳感器輸出信號(hào)送入控制器，此時(shí)控制器輸出口給電機(jī)一個(gè)輸出信號(hào)，控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止。并且在傳送帶上設(shè)置機(jī)械校正裝置，以校正加工件在傳送帶上的位置，為下一個(gè)機(jī)械手操作做準(zhǔn)備。接近開關(guān)，英文名為PROXIMITY SENSORS。它又稱為近接開關(guān)，位置感應(yīng)器。主要應(yīng)用于水流開關(guān)，水流控制及自動(dòng) 控制，位置感應(yīng)等。傳送帶檢測(cè)傳感器同樣使用歐姆龍公司的光電近接開關(guān)E32-D6

31、1，其原理圖如圖4.1所示：圖4.1光電近接開關(guān)E32-D61的原理圖采用帶有常閉和常開兩個(gè)開關(guān)的繼電器，輸出控制繼電器的開端，控制機(jī)械手的氣動(dòng)閥和電機(jī)線圈的通斷電。 4.2 機(jī)械手檢測(cè)傳感器干簧管傳感器技術(shù) 在干簧傳感器中，關(guān)鍵的元件是簧片開關(guān)，它是由Western Electric公司在1940年發(fā)明的。其它主要元件是開或關(guān)的彈性簧片及磁鐵或電磁鐵。由于這些引人注目的改進(jìn)，干簧管開關(guān)在某些要求質(zhì)量、可靠性及安全至上的苛刻應(yīng)用中已成為設(shè)計(jì)的選擇。 干簧管傳感器的質(zhì)量及可靠性最引人注目的應(yīng)用是用于自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）。在這種設(shè)備中技術(shù)是一流的，干簧開關(guān)被用于干簧，它應(yīng)用于IC、ASIC、硅片

32、的測(cè)試設(shè)備中及印制測(cè)試設(shè)備中，作為開關(guān)。一個(gè)的故障率制定為50ppm。當(dāng)線圈通電后，管中兩占簧片的自由端分別被磁化成N極和S極而相互吸引，因而接通被控電路。干簧具有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小。吸合功率小，靈敏度高，一般吸合與釋放時(shí)間均在0.52ms以內(nèi)。觸點(diǎn)密封，不受塵埃、潮氣及有害氣體污染，動(dòng)片質(zhì)量小，動(dòng)程小，觸點(diǎn)電壽命，一般可達(dá)10的7次方左右。 干簧還可以用永磁體來驅(qū)動(dòng)，反映非電信號(hào)，用作限位及行程控制以及非電量檢測(cè)等。本設(shè)計(jì)機(jī)械手動(dòng)作位置傳感器均采用歐姆龍公司的干簧傳感器SMC D-A93，具體的硬件連接如圖4.2所示：圖4.2 干簧傳感器應(yīng)用原理圖4.3 料倉檢測(cè)傳感器選擇一、光電開關(guān)光電開

33、關(guān)是由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)反射電路后，由發(fā)光管GL輻射出光脈沖。當(dāng)被測(cè)物體進(jìn)入受光器作用范圍最后經(jīng)延時(shí)（或不延時(shí)）觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器輸出光電開關(guān)控制信號(hào)。 按電壓輸出規(guī)格連接開路集電極輸出的傳感器時(shí)，可通過在電源、輸出間插入電阻器后再連接。下圖的示例可作為選擇電阻值時(shí)的參考。此外，電阻值一般使用4.7k。電阻器的瓦特?cái)?shù)為：電源電壓為24V時(shí)為 1/2W、12V時(shí)為1/4W。 例EE-SX670系列電阻值R4.7k “H”值時(shí)“L”值時(shí)輸入電壓VL0.4V（負(fù)載電流40mA時(shí)的殘留電壓）對(duì)應(yīng)負(fù)載電流的殘留電壓，請(qǐng)確認(rèn)傳感器的額定值。 在本設(shè)計(jì)中應(yīng)用歐姆龍公司的微型光電傳感器EESPY401,采集信號(hào)

34、經(jīng)過光電耦合器TPL521和PNP型的三極管8550放大送入輸入模塊。其原理圖如圖4.3所示：圖4.3 微型光電傳感器與PLCI/O口連接原理圖微型光電傳感器EESPY401光線遮擋時(shí)導(dǎo)通, 光電耦合器TPL521內(nèi)部的二極管也隨之導(dǎo)通，帶動(dòng)三極管導(dǎo)通，電流被PNP型的三極管8550放大輸入到PLC的輸入模塊I/O口。4.4 倉庫檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括料倉、攻絲加工、裝配和倉庫儲(chǔ)存四個(gè)部分，在裝配之后檢測(cè)將加工裝配好的零件送進(jìn)倉庫儲(chǔ)存作為備用，在本設(shè)計(jì)中沒有裝配平臺(tái)，因此在不改變生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)臺(tái)上傳感器的情況下，應(yīng)用接近開關(guān)PM18-08N檢測(cè)黑色金屬裝配物。接近傳感器可以在不與目標(biāo)物實(shí)際接

35、觸的情況下檢測(cè)靠近傳感器的金屬目標(biāo)物。根據(jù)操作原理，接近傳感器大致可以分為以下三類：利用電磁感應(yīng)的高頻振蕩型，使用磁鐵的磁力型和利用電容變化的電容型。特點(diǎn)： 非接觸檢測(cè)，避免了對(duì)傳感器自身和目標(biāo)物的損壞。 無觸點(diǎn)輸出，操作壽命長(zhǎng)。 即使在有水或油噴濺的苛刻環(huán)境中也能穩(wěn)定檢測(cè)。 反應(yīng)速度快。 小型感測(cè)頭，安裝靈活。振蕩電路中的線圈L產(chǎn)生一個(gè)高頻磁場(chǎng)。當(dāng)目標(biāo)物接近磁場(chǎng)時(shí)，由于電磁感應(yīng)在目標(biāo)物中產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電流（渦電流）。隨著目標(biāo)物接近傳感器，感應(yīng)電流增強(qiáng)，引起振蕩電路中的負(fù)載加大。然后，振蕩減弱直至停止。傳感器利用振幅檢測(cè)電路檢測(cè)到振蕩 狀態(tài)的變化，并輸出檢測(cè)信號(hào)。圖 4.4 磁鐵的磁力型振幅變化

36、的程度隨目標(biāo)物金屬種類的不同而不同，因此檢測(cè)距離也隨目標(biāo)物金屬的種類不同而不同。裝有金屬的加工件接近傳感器時(shí)，不論目標(biāo)物金屬種類如何，振蕩頻率都會(huì)提高。傳感器檢測(cè)到這個(gè)變化并輸出檢測(cè)信號(hào)。電磁感應(yīng)型接近開關(guān)PM18-08N與PLC I/O模塊連接原理圖如圖4.5所示：圖4.5 PM18-08N應(yīng)用原理圖第五章 自動(dòng)流水線控制系統(tǒng)的邏輯模塊化設(shè)計(jì)5.1 自動(dòng)流水線設(shè)計(jì)概述流水線的設(shè)計(jì)大致包括了取料、加工、裝配、分揀四個(gè)模塊，其工作順序如圖5.1所示。在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行模塊化細(xì)分：取料模塊、加工模塊、裝配模塊、分揀模塊，流水線傳動(dòng)模塊，啟動(dòng)和停車模塊，還有包括發(fā)生錯(cuò)誤和特殊情況及復(fù)位模塊。當(dāng)然后兩個(gè)

37、模塊只能在程序中體現(xiàn)。具體設(shè)計(jì)思想將在下面幾節(jié)中提及。取料加工裝配分揀圖 5.1 流水線工藝流程圖5.2 取料模塊的設(shè)計(jì)取料模塊主要是機(jī)器手來完成的，機(jī)器手由氣壓來提供動(dòng)力，用繼電器開關(guān)來控制氣閥的開關(guān)從而來控制它的運(yùn)動(dòng)。如圖5.2所示，A、B為導(dǎo)氣管，分別與對(duì)應(yīng)的X、Y氣閥連接，繼電器開關(guān)M、N分別控制X、Y的開關(guān)。當(dāng)繼電器模塊有信號(hào)輸入時(shí)，即使能M動(dòng)作，即X打開，A有空氣輸入，此時(shí)，活塞向右運(yùn)動(dòng)，即機(jī)器手的動(dòng)作為縮，當(dāng)B有空氣時(shí)，機(jī)器手動(dòng)作為伸。氣缸外的傳感器時(shí)用來檢測(cè)活塞的位置，從而判斷機(jī)器手的狀態(tài)為伸長(zhǎng)還是縮回。整個(gè)機(jī)器手由3個(gè)類似的氣缸組成的，從而構(gòu)成了轉(zhuǎn)、升、伸三個(gè)基本狀態(tài)及夾這個(gè)

38、狀態(tài)。除了夾其所有狀態(tài)如圖5.2所示。圖 5.2 機(jī)器手原理圖圖 5.3 機(jī)器手動(dòng)作狀態(tài)圖由于機(jī)器手可以進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)，即每維有兩種不同的狀態(tài)，例如圖5.3中的z軸上就有兩種狀態(tài)，即升跟降。由此一來就可以得到機(jī)器手一共可以有2*2*2=8種狀態(tài)。這樣在編寫程序的時(shí)候即可通過每個(gè)位置的傳感器得到機(jī)器手的實(shí)時(shí)位置。在生產(chǎn)線開始工作以后，首先機(jī)器手的初始位置是（回，縮，降），之后的順序就是如圖5.3所示。但是，單單由各自的狀態(tài)位置來區(qū)分每個(gè)動(dòng)作是不夠的，因?yàn)橥粋€(gè)狀態(tài)在整個(gè)取料的循環(huán)過程中會(huì)出現(xiàn)很多次的，所以還需要不同的狀態(tài)標(biāo)志位來加以區(qū)分。例如，在整個(gè)循環(huán)過程中，會(huì)出現(xiàn)兩次（轉(zhuǎn)，縮，升），這時(shí)候就需

39、要一個(gè)標(biāo)志位可以區(qū)分這兩個(gè)相同的狀態(tài)，如圖5.4所示，在坐標(biāo)系四個(gè)象限中，會(huì)有相同的狀態(tài)，但是通過每個(gè)象限的動(dòng)作狀態(tài)來區(qū)分會(huì)變得很清楚，如第一象限的降跟第三象限的降其狀態(tài)是相同的，但是第一象限降狀態(tài)的前提是：轉(zhuǎn)后和夾前。而第三象限中降的前提是：轉(zhuǎn)前和夾后。這樣就可以很好的區(qū)分了。但是，如圖所示，在第二象限中，同時(shí)有兩個(gè)升出現(xiàn)，此時(shí)可以把這兩種升看成是取料后的升，這時(shí)候的整個(gè)過程可以看成是一個(gè)卦限。那么圖5.4中坐標(biāo)系是（x，y）軸，且其在（x，y，z）坐標(biāo)系中z軸的正半軸，那么圖中循環(huán)結(jié)束前的三個(gè)狀態(tài)，即升、縮、降可以看成是Z軸的負(fù)半軸，那么由此一來就可以很清楚的區(qū)分整個(gè)順序的各個(gè)狀態(tài)了。圖

40、5.4 機(jī)器手動(dòng)作順序圖 當(dāng)傳送帶1上的傳感器接收到有物的信號(hào)之后，就會(huì)觸發(fā)傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，使物體被傳送到傳動(dòng)帶2上，繼而進(jìn)行下一個(gè)的動(dòng)作。5.3 加工模塊的設(shè)計(jì)加工模塊主要是對(duì)物料進(jìn)行鉆孔和攻絲，首先通過機(jī)械手把物料從傳送帶2上把物料夾取，然后通過一定的動(dòng)作把物料放在加工臺(tái)上，加工臺(tái)在電機(jī)的帶動(dòng)下向鉆孔區(qū)和攻絲區(qū)移動(dòng)，加工完成后，再返回到物料臺(tái)的原始位置，整個(gè)過程如圖5.5和圖5.6所示。圖5.5 加工模塊機(jī)器手動(dòng)作順序圖 當(dāng)傳動(dòng)帶2上的傳感器檢測(cè)到有物時(shí)，機(jī)器手就開始工作，第一步是升起，然后按照?qǐng)D5.5所示開始工作，各個(gè)狀態(tài)的區(qū)分跟取料設(shè)計(jì)部分內(nèi)容是相同的?？傮w上分為兩大部分：即加工前

41、后和夾前夾后。在加工前部分分為轉(zhuǎn)前轉(zhuǎn)后，在加工后亦分為轉(zhuǎn)前轉(zhuǎn)后。這樣一來就可以看成是一個(gè)數(shù)組了，即am,n,x,y,z形式，其中x代表轉(zhuǎn)前跟轉(zhuǎn)后，即用0來表示轉(zhuǎn)前，1來表示轉(zhuǎn)后。以此類推，y代表夾前夾后，其中0表示夾前，1表示夾后。z代表加工前和加工后，0表示加工前，1表示加工后。m表示升降，n表示伸縮。所以，每個(gè)狀態(tài)都不會(huì)相同。在加工過程中，機(jī)器手是靜止不動(dòng)的。圖5.6 加工過程順序圖5.4 裝配模塊的設(shè)計(jì)裝配模塊是把在加工模塊中成型料件裝配上新的零件，但是在加工過程中，會(huì)有兩種不同材質(zhì)的物料會(huì)被送到加工區(qū)進(jìn)行相同工藝的加工，所以在加工模塊就不需要加以區(qū)分它們的材質(zhì)，因此會(huì)在裝配模塊里加進(jìn)一

42、中傳感器，來加以區(qū)分它們的材質(zhì)，對(duì)應(yīng)不同的材質(zhì)就會(huì)有不同的零件來加以裝配，比如如果是A種材質(zhì)，裝配區(qū)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也就是吸盤就會(huì)從接近物料臺(tái)的倉庫中提取零件；如果是B 則從遠(yuǎn)離物料臺(tái)的倉庫里提取零件。那么這樣一來就會(huì)有不同的情況，即如圖5.5中所示的情況1跟情況2。不管那種情況，1始終是吸盤的原始位置，在執(zhí)行完一個(gè)完整的裝配任務(wù)之后都會(huì)返回到原始位置的。例如，在加工模塊會(huì)有白色物料跟藍(lán)色物料被加工，當(dāng)白色物料到達(dá)裝配模塊傳送帶上的物料檢測(cè)傳感器前會(huì)有一個(gè)傳感器來判斷它是否是白色，如果是白色則將來編寫的程序就會(huì)跳轉(zhuǎn)到情況2里面去，以此來進(jìn)行下面的動(dòng)作。如圖5.5所示，情況1要比情況2要節(jié)省不少時(shí)間

43、，因?yàn)榱蟼}到物料臺(tái)是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，步進(jìn)電機(jī)行進(jìn)需要一段時(shí)間，而情況2需要相當(dāng)于情況1的兩倍時(shí)間，因此在大多情況下，要比較白色和藍(lán)色物料的數(shù)量，哪個(gè)多就把相應(yīng)的物料放在靠近物料臺(tái)的料倉里。圖 5.7 裝配模塊動(dòng)作順序圖5.5 分揀模塊的設(shè)計(jì) 分揀模塊是建立在裝配模塊基礎(chǔ)上的，所謂的分揀即把藍(lán)色跟白色材料區(qū)分開來，因?yàn)檫@兩種顏色是代表不同材料在裝配區(qū)進(jìn)行了不同的裝配工藝，所以它們就會(huì)有不同的功能，因此在后來的工序中就要對(duì)其進(jìn)行分揀。在分揀模塊有傳感器會(huì)傳送帶上的已裝配完的物料進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)有藍(lán)色成品是就被推桿推到1號(hào)倉庫，白色就被推到2號(hào)倉庫。分揀的順序可以由實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況來定。圖5.8 分揀模塊示

44、意圖5.6 流水線傳動(dòng)模塊設(shè)計(jì)流水線傳動(dòng)模塊是整個(gè)流水線的主軸，其承擔(dān)著各個(gè)模塊之間的搭橋作用，該模塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)直接影響著整個(gè)流水線是否能夠流暢平穩(wěn)高效的運(yùn)作。如圖3.8所示，此模塊按照取料、加工、裝配、分揀工序分成了四個(gè)小模塊，我們稱它們?yōu)樗膫€(gè)區(qū)，即1、2、3、4區(qū)，分別按照順序?qū)?yīng)著前面所述的四個(gè)工序，并且在每個(gè)區(qū)的指定部分部署一個(gè)傳感器，該傳感器的作用就是感知各區(qū)的傳送帶上是否有物料出現(xiàn) ，在4區(qū)會(huì)有兩個(gè)傳感器。傳感器感知信號(hào)的作用就是來決定各區(qū)對(duì)應(yīng)的模塊是否開始或結(jié)束該模塊的運(yùn)行。其中2、3區(qū)是主要驅(qū)動(dòng)者，1、4是被動(dòng)者，即2區(qū)可以驅(qū)動(dòng)1區(qū)，但是1區(qū)不可以驅(qū)動(dòng)2區(qū)，所謂的驅(qū)動(dòng)就是2區(qū)的

45、傳感器信號(hào)可以使1區(qū)的傳送帶運(yùn)行，但是1區(qū)的傳感器信號(hào)只能作為2區(qū)驅(qū)動(dòng)1區(qū)的條件，在此過程中需要注意以下幾點(diǎn)：1） 2、3區(qū)的啟停取決于各自傳感器所接到觸發(fā)信號(hào)的次數(shù)。如果是奇數(shù)，則啟動(dòng)各自對(duì)應(yīng)的工作區(qū)；如果是偶數(shù)，則停止各自對(duì)應(yīng)的工作區(qū)，并給出下一區(qū)信號(hào)，即提示傳送帶上物料已經(jīng)準(zhǔn)備妥當(dāng)。當(dāng)?shù)趎區(qū)工作時(shí)，n-1區(qū)的的傳送帶只能工作指定的一段時(shí)間，并且按照實(shí)際情況只能連續(xù)工作兩次。2） 4區(qū)傳送帶的啟動(dòng)亦是來自3區(qū)傳感器的累積信號(hào)，但是4區(qū)的停止則是根據(jù)4區(qū)兩個(gè)傳感器得到信號(hào)次數(shù)的和是否跟三區(qū)傳感器感知次數(shù)總數(shù)的1/2 。3） 當(dāng)4區(qū)傳送帶開始運(yùn)轉(zhuǎn)以后，物料在3區(qū)到4區(qū)最大傳送時(shí)間內(nèi)4區(qū)傳感器無

46、感應(yīng)信號(hào)，則4區(qū)傳送帶電機(jī)自動(dòng)停車。圖5.8 5.7 啟動(dòng)和停車模塊因?yàn)檎麄€(gè)流水線硬件系統(tǒng)構(gòu)成我們分成了五個(gè)模塊，即取料、加工、裝配、分揀和傳送帶模塊。在此基礎(chǔ)上，我們又分出了啟動(dòng)和停車模塊，因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)過程中，涉及到許多流程工藝上復(fù)雜問題，比如說電力的供應(yīng)，生產(chǎn)的順序，邏輯上的先后，所以，在這里我們先啟動(dòng)流水線傳動(dòng)模塊，因?yàn)樗钦麄€(gè)流水線的主軸，對(duì)其他幾個(gè)模塊起塔橋的作用。然后我們?cè)賳?dòng)第四個(gè)模塊即分揀模塊，然后再啟動(dòng)裝配模塊，以此類推，最后啟動(dòng)取料模塊。5.8 發(fā)生錯(cuò)誤和特殊情況及復(fù)位模塊 不論什么控制系統(tǒng)，不管它被設(shè)計(jì)得有多完美，在其運(yùn)行過程中都會(huì)有發(fā)生錯(cuò)誤的可能性，即便是發(fā)生錯(cuò)誤的幾

47、率特別小，也要做好預(yù)防措施。 首先，考慮到生產(chǎn)線及控制系統(tǒng)掉電的情況。例如，當(dāng)某個(gè)模塊突然由于不可抗拒的故障導(dǎo)致停機(jī)，但是其他幾個(gè)模塊還是在繼續(xù)工作，比如加工模塊突然停機(jī)，這時(shí)候我們就要在一定時(shí)間內(nèi)停止取料模塊的工作，并發(fā)出警告提示，與此同時(shí)生產(chǎn)線要完成剩下的工藝流程，以免出現(xiàn)其他不必要的故障，在完成整個(gè)流程后停止整個(gè)系統(tǒng)的工作。如果是最后一個(gè)流程出了問題即分揀模塊出現(xiàn)問題，即在規(guī)定的最大時(shí)間內(nèi)并沒有檢測(cè)到裝配模塊完工后的零件，這時(shí)候要發(fā)出警報(bào)并同時(shí)在其他工藝模塊完成一個(gè)循環(huán)后停車。第六章基于ControlLogix的自動(dòng)控制流水線系統(tǒng)6.1 系統(tǒng)構(gòu)成6.1.1各層間的網(wǎng)絡(luò)連接第一層和第二層之

48、間通過以太網(wǎng)連接： 1. 第一層和第二層之間的以太網(wǎng)連接1) 網(wǎng)絡(luò)連接：使用普通的集線器或者辦公室級(jí)的交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)交換設(shè) 備，使用普通的網(wǎng)線將工作站與集線器（或交換機(jī)）相連，將以太網(wǎng)模塊與集線器相連，在上面的連接中不能使用集線器（或交換機(jī)）的上行鏈路端口，但是可以使用上行鏈路端口通過網(wǎng)線將集線器（或交換機(jī)）連接到實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)端口，當(dāng)然也可以不連。以太網(wǎng)正常連接和配置的前提是：確保集線器（或交換機(jī)）的正常運(yùn)行，確保工作站網(wǎng)卡的正常工作，確保PLC控制器上的以太網(wǎng)模塊正常工作（LED指示燈OK綠燈固定亮）。2) 網(wǎng)絡(luò)配置：(1) 首先配置以太網(wǎng)模塊ENBTB的IP地址：鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊圖6.1左側(cè)窗

49、口中的以太網(wǎng)模塊，然后點(diǎn)擊出現(xiàn)的下拉菜單中的Module Configuration，如圖6.2所示；圖6.1 以太網(wǎng)配置系列圖1然后在出現(xiàn)的對(duì)話框中點(diǎn)擊Port Configuration選項(xiàng)卡，進(jìn)行相關(guān)配置，然后單擊OK具體的配置參數(shù)如圖3.3所示；圖 6.2 以太網(wǎng)配置系列圖 (2) 接下來就是正是配置以太網(wǎng)形式：點(diǎn)擊下拉菜單Communications中的Configure Drivers，在Available Drivers Types中選擇第二項(xiàng)，然后再點(diǎn)擊Add New，則RSlinx顯示如圖6.4；然后單擊OK，在出現(xiàn)的對(duì)話框中寫入該網(wǎng)絡(luò)中的IP地址，其中1 66.111. 7

50、4. 49是工作站的IP地址對(duì)話框如圖6.4所示；(3) 最后依次單擊圖6.4上最外層的確定按鈕和次外層的Close按鈕，然后將剛才配置的以太網(wǎng)AB_ETH-1雙擊展開就會(huì)得到如圖6.5所示的效果。在上面完成的PLC控制系統(tǒng)中，連接工作站與控制器之間的網(wǎng)絡(luò)：以太網(wǎng)的連接和配置工作。以太網(wǎng)擔(dān)負(fù)著上位工作站與PLC控制器的核心模塊處理器ControlLogix5561之間的通信，所以它在系統(tǒng)中占有很重要的作用，是系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵之一。 圖 6.3 以太網(wǎng)配置系列圖 圖 6.4 以太網(wǎng)配置系列圖 圖 6.5 以太網(wǎng)配置系列圖以太網(wǎng)和串口線兩種通信方式由其功能和作用的側(cè)重點(diǎn)，可以說各有優(yōu)點(diǎn)，下面將在

51、實(shí)際的使用中我所體會(huì)到的兩者之間的使用表6.1列表說明；表6.1 以太網(wǎng)和串口通信比較列表 連接項(xiàng)目串口線方式以太網(wǎng)絡(luò)形式通信距離比較近，通常在2米以內(nèi)通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的和網(wǎng)絡(luò)連線的擴(kuò)展可以任意遠(yuǎn)傳輸速度當(dāng)要下載的程序比較小時(shí)，比較塊，但如果程序比較大就相當(dāng)慢了不論下載的程序式的還是小，傳輸速度都很快，尤其是在程序比較大的時(shí)候傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于串口線方式連接方式簡(jiǎn)單便捷，容易配置比較復(fù)雜，需要附加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接項(xiàng)目串口線方式以太網(wǎng)絡(luò)形式可靠性很可靠，只要處理器正常就可以可靠工作，在本次設(shè)計(jì)中未出現(xiàn)過不正常記錄比較可靠，但是隨著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜化，這種方式的可靠性將會(huì)降低，其可靠性不及串口線。穩(wěn)定性由于本

52、身就是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸，工作很穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)傳輸速率的大起大落由于以太網(wǎng)自身的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)，沒有串口線那么穩(wěn)定；但是只要網(wǎng)絡(luò)硬件配置合適，網(wǎng)絡(luò)連接比較得當(dāng)，傳輸還是比較穩(wěn)定的，是可信賴的6.2 Controllogix及其通信模塊介紹6.2.1 Controllogix特點(diǎn)在一個(gè)機(jī)架內(nèi)多處理器同時(shí)訪問同樣的數(shù)據(jù) 多任務(wù)使得程序在需要的時(shí)候運(yùn)行多周期任務(wù)可以不同觸發(fā),以便得到更高級(jí)的性能 I/O 支持逢變則報(bào)高性能專用 I/O 減輕處理器的負(fù)擔(dān) 根據(jù)性能和內(nèi)存選擇處理器 可選冗余模塊以便實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換帶電拔插 具有通用Logix系列的特點(diǎn)6.2.2 Controllogix通信模塊表 6.2 Con

53、trollogix三層通信模塊比較1756-ENBT1756-CNB/R1756-DNB 10/100MBit Ethernet/IP 全雙工通訊 4 字符診斷顯示 控制, 組態(tài)和采集數(shù)據(jù) 在EtherNet/IP上控制I/O ControlLogix 處理器在EtherNet/IP上高速互鎖 “Information-Enabled” 通訊 Web-Enabled 用于遠(yuǎn)程管理活動(dòng) 5Mbit ControlNet 橋模塊 可用單或冗余介質(zhì) 內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)訪問口 (NAP) 提供編程終端訪問 支持最多64并發(fā)I/O或?qū)Φ冗B接 4字符診斷顯示 用RSNetWorx for ControlNet 組態(tài)

54、 DeviceNet 掃描器 / 橋 支持125K,250K, & 500Kbit 支持最多64 并發(fā)7設(shè)備 最多 500bytes的輸入和496bytes 輸出數(shù)據(jù)到Logix5550 處理器 所有I/O由一個(gè) Logix5550 處理器擁有 4字符診斷顯示 用RSNetWorx for DeviceNet 組態(tài) 圖 6.6 Controllogix三層網(wǎng)通信示意圖第七章 基于ControlLogix流水線的編程7.1 編程語言本次設(shè)計(jì)中PLC控制程序的編寫都采用梯形圖語言，這是一種最常用的編寫PLC控制程序的語言。該語言所編寫的程序是由若干個(gè)掃描線構(gòu)成，每一條掃描線最少包含一個(gè)入口

55、和一個(gè)出口；掃描線的入口處添加的是邏輯判斷指令，如果在一次掃描中邏輯判斷為真，則接下去執(zhí)行后面位于掃描線出口的操作性指令；如果沒有輸入指令則掃描線數(shù)如恒為真，每一次掃描到該掃描線的時(shí)候直接執(zhí)行出口處的操作性指令；如果掃描線入口的邏輯判斷指令為假，則不執(zhí)行位于該掃描線出口的操作性指令；每一條掃描線可以在入口處沒有邏輯判斷指令，但是必須在出口處有至少一個(gè)操作性指令；在每一個(gè)掃描線入口處可以連續(xù)有若干個(gè)邏輯判斷指令，它們之間是“與”的關(guān)系，只有所有的都為真才能執(zhí)行后面的操作性指令，出口處也可以由若干條操作性指令，它們的執(zhí)行之間不相互影響，只要入口處邏輯判斷最終結(jié)果為真就會(huì)依次被執(zhí)行。掃描線實(shí)例如下：圖 7.1 梯形圖掃描線示意圖上圖中一共有兩條掃描線：上面的一條掃面線中左側(cè)的兩個(gè)指令是邏輯判斷指令，后面的一個(gè)指令是操作性指令；第二條掃描線入口處有一個(gè)邏輯判斷指令，出口處有三個(gè)操作性指令。7.2 編程指令 本次設(shè)計(jì)的程序編寫