plc的喷涂系统设计【字数：13308】
在工业生产中，喷涂工艺是与工件的外观、防锈和耐腐蚀等表面性能相关的重要处理阶段。建材板生产的一个重要环节就是表面喷涂，起到了美观、防潮、防腐等效果。在实际生产中对喷枪和物料输送带的运动控制直接影响到涂层厚度和均匀度等与喷涂质量密切相关的因素，因此要对喷枪的动作和物料输送带的速度进行合理的控制。本课题设计基于台达PLC的喷涂控制系统，主要工作包括硬件设计和软件设计。其中硬件设计主要包括PLC的输入输出点分配、伺服控制系统硬件电路设计、变频控制系统硬件电路设计。软件设计包括PLC程序设计和触摸屏界面设计。PLC程序编写实现了喷涂系统的基本功能。触摸屏界面主要由手动运行界面、系统参数设定界面、报警及故障显示界面组成。本设计实现了对喷枪动作和物料输送带速度的有效控制，喷涂质量得到保证，节省了涂料消耗、降低了加工成本。
目录
1. 绪论 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 国内外研究进展 1
1.3 本文主要的工作和内容安排 2
2. 喷涂控制系统总体设计 3
2.1 系统方案设计 3
2.1.1 需求分析 3
2.1.2 方案选择 3
2.2 硬件选型 4
2.2.1 PLC的选型 4
2.2.2 伺服控制系统选型 6
2.2.3 变频系统选型 8
2.2.4 输送机型号 9
2.2.5 触摸屏选型 10
2.3 系统结构及系统框图 10
2.4 系统工作流程 11
3. 系统硬件设计 13
3.1 设备硬件系统设计的指导思想 13
3.2 硬件设计 13
3.2.1 PLC的输入输出回路设计 13
3.2.2 伺服控制系统硬件电路设计 14
3.2.3 变频控制系统硬件电路设计 15
4. 系统软件设计 18
4.1 WPLSoft通讯设置 18
4.2 PLC程序设计要求 18
4.3 PLC程序控制流程 19
4.4 PLC关键程序说明 20
4.4.1 系统初始 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
化程序 20
4.4.2 报警程序 20
4.4.3 手动自动模式选择程序 21
4.4.4 故障判断程序 22
4.4.5 伺服找零程序 22
5. 触摸屏界面设计 24
5.1 触摸屏界面规划 24
5.2 触摸屏界面编辑 24
5.2.1 输入控件编辑 24
5.2.2 显示控件编辑 27
5.3 通讯的建立和变量的定义 28
6. 系统调试与结果 30
6.1 实验室模拟调试 30
6.2 现场调试 30
6.3 问题与解决方案 35
7. 总结与展望 36
7.1 总结 36
7.2 对环境及社会可持续发展的影响 36
参考文献 38
致谢 39
附录 40
绪论
课题背景及研究意义
在中国开发喷涂生产线的前景非常广阔，使用涂料生产线的主要优点是提高产品质量和稳定性，并减少浪费。同时减少涂料和能量的消耗，实现喷涂操作的自动化，提高劳动生产效率[1]。因此从长远看，喷涂生产线不可避免地有一个飞跃。但是，中国目前的人均经济水平仍然不高，不可能在短期内应用大量的涂装生产线。此外，工业生产线的应用需要产品数量和生产工艺、生产设备和辅助设备条件，甚至生产组织和管理都要与之兼容[23]。这些条件不具备，就会制约生产线的广泛使用。因此要从国内的实际情况出发，重点发展满足国情、实用、可靠的生产线和自动喷涂设备，满足不同级别用户的需求，创造更多的应用机会。
喷漆是产品生产中的重要环节，但在传统的喷漆工艺方面，许多企业还在采用手工的方法，工人完全按经验进行喷漆。由于工人的熟练程度和生产经验的差异，再加上疲劳程度和工作态度的影响，很难确保喷漆质量的稳定性。另外由于工作条件恶劣影响着工人身体健康，因此有必要利用生产线喷漆来改造传统喷漆工艺。控制器（PLC）具有体积小、抗干扰能力强，维护方便等优点，广泛应用于工业控制系统中。
国内外研究进展
在20世纪60年代，外国开始研究喷涂机器人，在60年代末，挪威针对当前的工业生产情况进行了研究，率先研制出了专业的喷涂机器人。从那时起，喷涂机器人技术得到了人们的瞩目。利用喷涂机器人工作时，涂层质量以及精度得到了进一步提升，避免了一些人为可能造成的缺陷。从事涂装生产的工人的工作环境非常苛刻，使用喷涂机器人可以极大减少工作环境中有害物质对工人健康的损害。另外，可以容易地调节喷涂过程中机器人的流动、风扇和雾化，这样提高了生产效率，减少了材料的浪费，并提高了工人的安全水平[4]。
如今，喷涂机器人的离线编程技术已经初具规模，并广泛应用到涂装行业。同时喷涂机器人变得越来越智能化，比如对于对凸形零件的自动喷涂，欧盟曲面喷涂技术可有有效应对。
与国外相比，国内的喷涂机器人主要运用的汽车制造业。静电喷涂、等离子喷涂、冷喷涂技术的开发与运用大大提高了喷涂质量。特别是进几年开发发的柔性仿形自动喷涂系统，提升了汽车生产效率，保证了喷涂质量。除了在工业上的广泛运用，喷涂机器人在军工方面也有涉及，知名的F22飞机的机身涂料就是喷涂机器人喷涂的。喷漆机器人的离线编程技术在未来将得到更广泛的关注和更深入的研究。在现实工业生产中，有时会遇到较为复杂的曲面分片后的喷枪路径组合问题和喷枪轨迹优化问题。喷涂机器人喷枪轨迹优化问题将会是以后工作研究的方向。
本文主要的工作和内容安排
喷涂系统是本设计的研究对象，该系统是采用台达PLC和伺服驱动器、变频器相结合的技术，并且引入触摸屏进行人机交互，保证建材板喷涂生产线安全平稳运行。本设计中有2台伺服驱动器和2个伺服电机，2台变频器以及现场的生产设备包括三相异步电机、物料传送带、喷枪。系统具有手动和自动操作功能，发生故障时可以发出报警信号。
目录
1. 绪论 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 国内外研究进展 1
1.3 本文主要的工作和内容安排 2
2. 喷涂控制系统总体设计 3
2.1 系统方案设计 3
2.1.1 需求分析 3
2.1.2 方案选择 3
2.2 硬件选型 4
2.2.1 PLC的选型 4
2.2.2 伺服控制系统选型 6
2.2.3 变频系统选型 8
2.2.4 输送机型号 9
2.2.5 触摸屏选型 10
2.3 系统结构及系统框图 10
2.4 系统工作流程 11
3. 系统硬件设计 13
3.1 设备硬件系统设计的指导思想 13
3.2 硬件设计 13
3.2.1 PLC的输入输出回路设计 13
3.2.2 伺服控制系统硬件电路设计 14
3.2.3 变频控制系统硬件电路设计 15
4. 系统软件设计 18
4.1 WPLSoft通讯设置 18
4.2 PLC程序设计要求 18
4.3 PLC程序控制流程 19
4.4 PLC关键程序说明 20
4.4.1 系统初始 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
化程序 20
4.4.2 报警程序 20
4.4.3 手动自动模式选择程序 21
4.4.4 故障判断程序 22
4.4.5 伺服找零程序 22
5. 触摸屏界面设计 24
5.1 触摸屏界面规划 24
5.2 触摸屏界面编辑 24
5.2.1 输入控件编辑 24
5.2.2 显示控件编辑 27
5.3 通讯的建立和变量的定义 28
6. 系统调试与结果 30
6.1 实验室模拟调试 30
6.2 现场调试 30
6.3 问题与解决方案 35
7. 总结与展望 36
7.1 总结 36
7.2 对环境及社会可持续发展的影响 36
参考文献 38
致谢 39
附录 40
绪论
课题背景及研究意义
在中国开发喷涂生产线的前景非常广阔，使用涂料生产线的主要优点是提高产品质量和稳定性，并减少浪费。同时减少涂料和能量的消耗，实现喷涂操作的自动化，提高劳动生产效率[1]。因此从长远看，喷涂生产线不可避免地有一个飞跃。但是，中国目前的人均经济水平仍然不高，不可能在短期内应用大量的涂装生产线。此外，工业生产线的应用需要产品数量和生产工艺、生产设备和辅助设备条件，甚至生产组织和管理都要与之兼容[23]。这些条件不具备，就会制约生产线的广泛使用。因此要从国内的实际情况出发，重点发展满足国情、实用、可靠的生产线和自动喷涂设备，满足不同级别用户的需求，创造更多的应用机会。
喷漆是产品生产中的重要环节，但在传统的喷漆工艺方面，许多企业还在采用手工的方法，工人完全按经验进行喷漆。由于工人的熟练程度和生产经验的差异，再加上疲劳程度和工作态度的影响，很难确保喷漆质量的稳定性。另外由于工作条件恶劣影响着工人身体健康，因此有必要利用生产线喷漆来改造传统喷漆工艺。控制器（PLC）具有体积小、抗干扰能力强，维护方便等优点，广泛应用于工业控制系统中。
国内外研究进展
在20世纪60年代，外国开始研究喷涂机器人，在60年代末，挪威针对当前的工业生产情况进行了研究，率先研制出了专业的喷涂机器人。从那时起，喷涂机器人技术得到了人们的瞩目。利用喷涂机器人工作时，涂层质量以及精度得到了进一步提升，避免了一些人为可能造成的缺陷。从事涂装生产的工人的工作环境非常苛刻，使用喷涂机器人可以极大减少工作环境中有害物质对工人健康的损害。另外，可以容易地调节喷涂过程中机器人的流动、风扇和雾化，这样提高了生产效率，减少了材料的浪费，并提高了工人的安全水平[4]。
如今，喷涂机器人的离线编程技术已经初具规模，并广泛应用到涂装行业。同时喷涂机器人变得越来越智能化，比如对于对凸形零件的自动喷涂，欧盟曲面喷涂技术可有有效应对。
与国外相比，国内的喷涂机器人主要运用的汽车制造业。静电喷涂、等离子喷涂、冷喷涂技术的开发与运用大大提高了喷涂质量。特别是进几年开发发的柔性仿形自动喷涂系统，提升了汽车生产效率，保证了喷涂质量。除了在工业上的广泛运用，喷涂机器人在军工方面也有涉及，知名的F22飞机的机身涂料就是喷涂机器人喷涂的。喷漆机器人的离线编程技术在未来将得到更广泛的关注和更深入的研究。在现实工业生产中，有时会遇到较为复杂的曲面分片后的喷枪路径组合问题和喷枪轨迹优化问题。喷涂机器人喷枪轨迹优化问题将会是以后工作研究的方向。
本文主要的工作和内容安排
喷涂系统是本设计的研究对象，该系统是采用台达PLC和伺服驱动器、变频器相结合的技术，并且引入触摸屏进行人机交互，保证建材板喷涂生产线安全平稳运行。本设计中有2台伺服驱动器和2个伺服电机，2台变频器以及现场的生产设备包括三相异步电机、物料传送带、喷枪。系统具有手动和自动操作功能，发生故障时可以发出报警信号。
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