plc的机械加工生产过程自动控制系统加工子系统(附件)
根据“十三五”不断出台的相关政策，职业教育已被确定为教育发展的大方向。为了使我们的教学更加贴近生活中的生产和实践，本设计采用西门子S7-300型PLC组成的PPI网络通讯方式，使用更为贴切的PROFIBUS-DP现场总线的自动化生产控制系统，采用S7-300型PLC 、多种传感器、接近开关、步进电机和驱动器以及伺服控制器及伺服电机。利用这种通讯方式对各个站点进行连接，实现各个站点之间的实时通讯。自动化生产线系统的最大特点是综合性。整个系统的工作工位包括，上料、加工、装配、分拣、输送这几个工作位，其中分拣部分由我的组员王家志运用先进的多轴机器人单独设计。搭建一个较为全面的机械加工平台生产线，系统各机构的采用的驱动方式有我们熟悉的传感器检测、电感式接近开关、气动驱动控制、步进（伺服）电机位置控制等。综合性较强，起到对以往学过知识的巩固和理解。在本次设计当中，综合性是指诸如传感测试技术、电工电子技术、网络通信技术等多种技术的结合使用，系统性是指利用传感器检测和执行或者驱动机构的协调工作。基于PLC机械加工生产过程控制系统，通过对控制步进电机的控制，对于生产工件进行快速的抓取或者存取。PLC可靠性高，抗干扰能力强，编程和维修方便，容易学，计算机安装时也比较简单，本设计充分运用机械和电气方面的知识，实现一体化。组态监控画面与PLC实时进行数据的交换，效果十分的明显，具体操作也比较容易。最后，使用组态实现监控画面，对现代化企业的生产车间里的每个工位和工作环境进行实时的监控。设计主要介绍了简易自动化机械加工生产线的设备选型、电气原理图的绘制以及部分程序的设计和编写。关键词步进电机，PLC，组态，传感器，PROFIBUS
目 录
1 绪 论 1
1.1 论文选题背景及研究意义 1
1.2 近期国内外深入研究和发展现状 1
1.2.1 基于PLC机械加工自动化生产线简介 2
1.3 本文主要工作 3
2 物件加工自动化生产线的总体设计 3
2.1 系统总体设计思路及功能要求 3
2.2 控制单元子程序的设计 6
2.3本章小结 7
3 自动化生产线的硬件简介 7
3.1西门子S7300PLC 的选择 7
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.2 磁性开关的选择 8
3.3电感式接近开关的选择 10
3.4 电磁阀线圈的选择 10
3.5步进电机和伺服电机的选择 12
3.6气动元件的选择 13
3.7继电器的选择 14
3.8开关面板的选择 15
4 供料单元的整体设计 15
4.1 供料单元机械功能设计 15
4.1.1 工作原理 15
4.1.2 工作流程图 16
4.1.3 规划供料站的I/O分配及接线端子分配 17
4.1.4 电气原理图 18
4.1.5 供料单元单站控制的编程思路 18
5 加工单元的整体设计 19
5.1 加工单元机械功能设计 19
5.1.1 工作原理 19
5.1.2 工作流程图 20
5.1.3 规划加工站的I/O分配及接线端子分配 21
5.1.4 电气原理图 21
5.1.5 加工单元单站控制的编程思路 22
6 装配单元的整体设计 23
6.1 装配单元机械功能设计 23
6.1.1 工作原理 23
6.1.2 工作流程图 23
6.1.3 规划装配站的I/O分配及接线端子分配 24
6.1.4 电气原理图 25
6.1.5 装配单元单站控制的编程思路 25
7 输送单元的整体设计 27
7.1 输送单元机械功能设计 27
7.1.1 工作原理 27
7.1.2 工作流程图 27
7.1.3 规划装配站的I/O分配及接线端子分配 28
7.1.4 电气原理图 29
7.1.5 输送单元单站控制的编程思路 29
8 系统通讯与联合调试 30
8.1系统的通讯 30
8.1.1整体网络通讯结构 30
8.1.2 下位机与现场设备的通讯结构设计 30
8.1.3系统整体调试 31
8.1.4 物料不足状态调试 33
8.1.5 缺料报警状态调试 33
8.1.6 自动和手动模式的切换调试 34
结 论 35
致 谢 36
参 考 文 献 37
附件：主程序 39
供料站子程序 40
加工站子程序 42
装配站子程序 44
输送站子程序 46
1 绪 论
1.1 论文选题背景及研究意义
60年代以后，计算机的应用的出现很大程度上提高了制造业的水平，市场上出现了诸如数控机床、加工中心、机器人、自动化仓库等先进的现代化工厂。研制出柔性制造系统（FMS），该系统只适用于品种比较多、生产的规模不是很大的小型工厂。在上述系统的基础之上的工厂，充分运用计算机对工厂的数据信息进行实时管理、生产设备实现自动化，大大的降低了人力劳动的辛苦。社会对于自动化行业的依赖性和认可度也越来越高，这样的现象也促使我们自动化人对自己提出越来越高的要求，要求我们要不断的更新自己的知识储备。70年代后，自动化、智能化开始逐步渗透到一些较为复杂的控制系统和高级智能控制，在国防和医疗等多个高科研领域得到很好的运用。可以看出我们自动化人也正在有当初的只在工程领域发展到现在的面相各个行业和领域并不断的实现着更大更有意义的突破等。其实自动化的根本还是在模仿人本身的动作，所以我们运用智能机器人在生产、海洋和宇宙等领域进行着探索争取不断的收获和突破。当然前期工厂生产、办公流程、农业等将是新技术革命和开发的重要目标。近20年来电气方面的可编程控制技术与机械方向的气动技术结合，使系统自动化程度更高，更加节能环保，充分运用气动脉宽调制技术、控制理论、气动技术，气动机械手可靠性和优越性也体现了出来，精度不断能提高；抗污染的能力和整个系统的成本也降低了。因此，得到了国内外市场的一致认可，都分分投入到开发和研究中来。
1.2 近期国内外深入研究和发展现状
为了不断提高老百姓的生活水平，数十个多个行业投入到了自动化行业的研究。他们的产品直接服务到生活当中的方方面面，对国家的经济和综合国力也不断的起到积极作用。例如对外贸易，增加外汇，密切与世界各国人民的经济交流。自动化的设备以及生产线是制造业使用的的最主要的装备。各种机械为了适应社会的迅速发展，动作也越来越复杂和速度不断提高的特点。国内发展的趋势大概分为：
1）原材料多样化
一类是机械制造业，如钟表和家用电器等耐用消费品的加工。第二大类是以非金属材料作为加工原料的农产品的加工。如罐头、酿造机械以农、副产品为主要加工原料等。
2）工艺种类多样化
生产中用于诸如切削和装配等机械工作，例如烟草机械中润叶机、真空处理机等。生物化学作用的发酵设备，电化学中的有电镀与电腐蚀设备等。
3）门类繁多，结构多样化
使用时工业门类多，可能存在行业、产品或者功能等很多因素，产生的工作原理也不相同。因此在机械运动机构上的差异非常的大。
4）产品批量生产，对自动化水平要求高
人口众多，需求越来越大，生活产品必不可少，很多要求企业和工厂做到大批量生产，所以很多企业单位采用自动化继续满足产品质量和数量的双需求。慢慢的自动化生产线的应用也越来越广泛。
目 录
1 绪 论 1
1.1 论文选题背景及研究意义 1
1.2 近期国内外深入研究和发展现状 1
1.2.1 基于PLC机械加工自动化生产线简介 2
1.3 本文主要工作 3
2 物件加工自动化生产线的总体设计 3
2.1 系统总体设计思路及功能要求 3
2.2 控制单元子程序的设计 6
2.3本章小结 7
3 自动化生产线的硬件简介 7
3.1西门子S7300PLC 的选择 7
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.2 磁性开关的选择 8
3.3电感式接近开关的选择 10
3.4 电磁阀线圈的选择 10
3.5步进电机和伺服电机的选择 12
3.6气动元件的选择 13
3.7继电器的选择 14
3.8开关面板的选择 15
4 供料单元的整体设计 15
4.1 供料单元机械功能设计 15
4.1.1 工作原理 15
4.1.2 工作流程图 16
4.1.3 规划供料站的I/O分配及接线端子分配 17
4.1.4 电气原理图 18
4.1.5 供料单元单站控制的编程思路 18
5 加工单元的整体设计 19
5.1 加工单元机械功能设计 19
5.1.1 工作原理 19
5.1.2 工作流程图 20
5.1.3 规划加工站的I/O分配及接线端子分配 21
5.1.4 电气原理图 21
5.1.5 加工单元单站控制的编程思路 22
6 装配单元的整体设计 23
6.1 装配单元机械功能设计 23
6.1.1 工作原理 23
6.1.2 工作流程图 23
6.1.3 规划装配站的I/O分配及接线端子分配 24
6.1.4 电气原理图 25
6.1.5 装配单元单站控制的编程思路 25
7 输送单元的整体设计 27
7.1 输送单元机械功能设计 27
7.1.1 工作原理 27
7.1.2 工作流程图 27
7.1.3 规划装配站的I/O分配及接线端子分配 28
7.1.4 电气原理图 29
7.1.5 输送单元单站控制的编程思路 29
8 系统通讯与联合调试 30
8.1系统的通讯 30
8.1.1整体网络通讯结构 30
8.1.2 下位机与现场设备的通讯结构设计 30
8.1.3系统整体调试 31
8.1.4 物料不足状态调试 33
8.1.5 缺料报警状态调试 33
8.1.6 自动和手动模式的切换调试 34
结 论 35
致 谢 36
参 考 文 献 37
附件：主程序 39
供料站子程序 40
加工站子程序 42
装配站子程序 44
输送站子程序 46
1 绪 论
1.1 论文选题背景及研究意义
60年代以后，计算机的应用的出现很大程度上提高了制造业的水平，市场上出现了诸如数控机床、加工中心、机器人、自动化仓库等先进的现代化工厂。研制出柔性制造系统（FMS），该系统只适用于品种比较多、生产的规模不是很大的小型工厂。在上述系统的基础之上的工厂，充分运用计算机对工厂的数据信息进行实时管理、生产设备实现自动化，大大的降低了人力劳动的辛苦。社会对于自动化行业的依赖性和认可度也越来越高，这样的现象也促使我们自动化人对自己提出越来越高的要求，要求我们要不断的更新自己的知识储备。70年代后，自动化、智能化开始逐步渗透到一些较为复杂的控制系统和高级智能控制，在国防和医疗等多个高科研领域得到很好的运用。可以看出我们自动化人也正在有当初的只在工程领域发展到现在的面相各个行业和领域并不断的实现着更大更有意义的突破等。其实自动化的根本还是在模仿人本身的动作，所以我们运用智能机器人在生产、海洋和宇宙等领域进行着探索争取不断的收获和突破。当然前期工厂生产、办公流程、农业等将是新技术革命和开发的重要目标。近20年来电气方面的可编程控制技术与机械方向的气动技术结合，使系统自动化程度更高，更加节能环保，充分运用气动脉宽调制技术、控制理论、气动技术，气动机械手可靠性和优越性也体现了出来，精度不断能提高；抗污染的能力和整个系统的成本也降低了。因此，得到了国内外市场的一致认可，都分分投入到开发和研究中来。
1.2 近期国内外深入研究和发展现状
为了不断提高老百姓的生活水平，数十个多个行业投入到了自动化行业的研究。他们的产品直接服务到生活当中的方方面面，对国家的经济和综合国力也不断的起到积极作用。例如对外贸易，增加外汇，密切与世界各国人民的经济交流。自动化的设备以及生产线是制造业使用的的最主要的装备。各种机械为了适应社会的迅速发展，动作也越来越复杂和速度不断提高的特点。国内发展的趋势大概分为：
1）原材料多样化
一类是机械制造业，如钟表和家用电器等耐用消费品的加工。第二大类是以非金属材料作为加工原料的农产品的加工。如罐头、酿造机械以农、副产品为主要加工原料等。
2）工艺种类多样化
生产中用于诸如切削和装配等机械工作，例如烟草机械中润叶机、真空处理机等。生物化学作用的发酵设备，电化学中的有电镀与电腐蚀设备等。
3）门类繁多，结构多样化
使用时工业门类多，可能存在行业、产品或者功能等很多因素，产生的工作原理也不相同。因此在机械运动机构上的差异非常的大。
4）产品批量生产，对自动化水平要求高
人口众多，需求越来越大，生活产品必不可少，很多要求企业和工厂做到大批量生产，所以很多企业单位采用自动化继续满足产品质量和数量的双需求。慢慢的自动化生产线的应用也越来越广泛。
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