plc的产线支架安装站控制系统设计与实现【字数：19704】
随着工业4.0的推进，工控行业对于生产线自动化的需求越来越大，对于大多数产线，最后一个工艺往往是产品分拣和装配。然而，人工劳动力带来的产能效益已经难以满足产线的需求。因此，自动化支架安装技术应该尽快应用于产线，本次设计避免了机器人的使用，尽可能地选择了自动化设备，降低了设备成本，设计了手动操作偏少的半自动支架安装以及自动分拣站。本文首先分析了国内外自动化产线发展现状，然后根据需求分析提出了方案并确定最终方案以PLC作为系统控制核心，以MES系统作为产线数据库云端。本文详细介绍了本次设计中涉及到的硬件设计并对硬件选型，然后着重介绍了PILZ安全模块程序和PLC程序梯形图，最后在HMI上实现实时控制和仿真调试，并分析了设计中出现问题和解决措施。本次设计很好解决了人力和机器相互协作的关系，适应了工业向自动化发展的趋势。
目 录
1．绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究的目的及意义 1
1.3 设计内容 1
2. 控制系统的方案设计 3
2.1 需求分析 3
2.2 系统方案设计 3
2.2.1 初步方案拟定 3
2.2.2 方案选择 5
2.2.3 具体方案实施 5
3．控制系统的硬件设计 6
3.1 硬件选型 6
3.1.1 PLC选型 6
3.1.2 气缸选型 7
3.1.3 扫码枪选型 8
3.1.4 安全模块选型 8
3.1.5.传感器的选型 9
3.2 PLC I/O分配 10
3.2.1 PLC输入点位分配 11
3.2.2 PLC输出点位分配 14
3.3硬件原理图设计 16
4．控制系统的软件设计 21
4.1 程序设计流程 21
4.2 PILZ安全模块逻辑设计 22
4.2.1 Control_On/控制开 23
4.2.2 E_Stop/急停 23
4.2.3 Safety Door/安全门 23
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/> 4.2.4 Light Current/光栅 24
4.2.5 Output/输出 24
4.3 PLC程序 24
5．控制系统的组态设计 38
5.1 上位机描述 38
5.2 HMI设备组态 38
5.3 组态画面设计 39
6．控制系统的调试与运行 46
6.1 调试方案 46
6.2 遇到问题及解决措施 47
总结和心得 49
对环境及社会可持续发展的影响 50
参考文献 51
致谢 53
1．绪论
本章节主要介绍了本课题的设计背景，本设计对于产业以及社会的效益影响，对本设计主要内容进行了概要说明，另外对本文的各章节内容做了概述。
1.1 研究背景
通过数十年的发展努力，中国工业已经基本实现了工业机械化，但在“工业4.0”这个大趋势下，停留于此是完全不够的。2014年3月，国家主席习主席在《法兰克福汇报》发表署名文章时重点提到德国“工业4.0”战略，从而吹响了中国加速推出“中国制造2025规划”的号角。随着各种工业机械臂，人工智能型机器人技术的不断完善，不可辩驳的是，中国工业正在进入自动化时代。这将极大地解放工业生产力，使得中国工业未来发展前景也更加明朗。同时这将推动各产业链同步升级，带动各行业一起发展，从而提升我国产业的智能化程度。
1.2 研究的目的及意义
对于任意一个工业产业线来说，产业线的末端基本都会涉及到安装。本次设计旨在通过PLC控制编程对产线上最终产品准确安装在支架上，在安装的同时，对产品进行扫码确认，分拣出“OK”和“NG”两类，从而达到本设计安装并分类的目的。
对于整个工作站来说，采用半自动化的方式进行设计，一方面尽可能减小了机器运行的成本，也减少了需要参与的劳动力的数量。另一方面，采用半自动化的运行方式，即采取了人和机器共同工作的工作模式，让机器人取代人去做重复性较高的工作，同时让操作者在旁边处理一些重复性低，难度低的工作，这样还可以让人实时监控设备的运行情况，间接提高设备运行的稳定性和可靠性。
1.3 设计内容
本次设计以PLC作为控制核心，同时配置了HMI对设备进行实时监控。在此过程中，整个工艺流程采用半自动化的形式进行设计，以机器自动化压装螺丝为主，以操作工手动装卸产品为辅的运行模式。
在本次设计站中，成功在支架上安装好的产品经过扫码枪检测，可以即时评测出产品的合格度，并通过MES端将反馈数据随时传至终端，以供产线及时对反馈结果做出相应的措施，同时也供管理层准确的采集数据，做到对整个生产线做到心中有数，提高了设备生产效率和产品合格率。
本篇论文第一章主要主要介绍了本课题的设计背景，本设计对于产业以及社会的效益影响，对本设计主要内容进行了概要说明，另外对本文的各章节内容做了概述。
第二章则主要对本次设计站的具体工艺参数已经需求进行分析，根据要求制定出不同的方案，然后根据具体实施情况选择最优方案，同时依据所选方案给出了系统总体结构框图和硬件组态设计图。
第三章主要是对这次设计中用到的硬件介绍以及选型，然后对PLC输入输出点位设计做了详细的分析介绍。
第四章首先介绍了程序设计的流程图，然后对PILZ安全模块的编程做了详解，以及对PLC程序中重要的部分做了解释分析。
第五章节主要涉及本控制系统的组态设计，介绍了本控制系统所用到的触摸屏。对组态画面的设计思路做了详细的展示和介绍。
第六章主要对在进行设备调试时出现的问题进行分析，以及陈述了解决这些问题采取的措施。
目 录
1．绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究的目的及意义 1
1.3 设计内容 1
2. 控制系统的方案设计 3
2.1 需求分析 3
2.2 系统方案设计 3
2.2.1 初步方案拟定 3
2.2.2 方案选择 5
2.2.3 具体方案实施 5
3．控制系统的硬件设计 6
3.1 硬件选型 6
3.1.1 PLC选型 6
3.1.2 气缸选型 7
3.1.3 扫码枪选型 8
3.1.4 安全模块选型 8
3.1.5.传感器的选型 9
3.2 PLC I/O分配 10
3.2.1 PLC输入点位分配 11
3.2.2 PLC输出点位分配 14
3.3硬件原理图设计 16
4．控制系统的软件设计 21
4.1 程序设计流程 21
4.2 PILZ安全模块逻辑设计 22
4.2.1 Control_On/控制开 23
4.2.2 E_Stop/急停 23
4.2.3 Safety Door/安全门 23
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/> 4.2.4 Light Current/光栅 24
4.2.5 Output/输出 24
4.3 PLC程序 24
5．控制系统的组态设计 38
5.1 上位机描述 38
5.2 HMI设备组态 38
5.3 组态画面设计 39
6．控制系统的调试与运行 46
6.1 调试方案 46
6.2 遇到问题及解决措施 47
总结和心得 49
对环境及社会可持续发展的影响 50
参考文献 51
致谢 53
1．绪论
本章节主要介绍了本课题的设计背景，本设计对于产业以及社会的效益影响，对本设计主要内容进行了概要说明，另外对本文的各章节内容做了概述。
1.1 研究背景
通过数十年的发展努力，中国工业已经基本实现了工业机械化，但在“工业4.0”这个大趋势下，停留于此是完全不够的。2014年3月，国家主席习主席在《法兰克福汇报》发表署名文章时重点提到德国“工业4.0”战略，从而吹响了中国加速推出“中国制造2025规划”的号角。随着各种工业机械臂，人工智能型机器人技术的不断完善，不可辩驳的是，中国工业正在进入自动化时代。这将极大地解放工业生产力，使得中国工业未来发展前景也更加明朗。同时这将推动各产业链同步升级，带动各行业一起发展，从而提升我国产业的智能化程度。
1.2 研究的目的及意义
对于任意一个工业产业线来说，产业线的末端基本都会涉及到安装。本次设计旨在通过PLC控制编程对产线上最终产品准确安装在支架上，在安装的同时，对产品进行扫码确认，分拣出“OK”和“NG”两类，从而达到本设计安装并分类的目的。
对于整个工作站来说，采用半自动化的方式进行设计，一方面尽可能减小了机器运行的成本，也减少了需要参与的劳动力的数量。另一方面，采用半自动化的运行方式，即采取了人和机器共同工作的工作模式，让机器人取代人去做重复性较高的工作，同时让操作者在旁边处理一些重复性低，难度低的工作，这样还可以让人实时监控设备的运行情况，间接提高设备运行的稳定性和可靠性。
1.3 设计内容
本次设计以PLC作为控制核心，同时配置了HMI对设备进行实时监控。在此过程中，整个工艺流程采用半自动化的形式进行设计，以机器自动化压装螺丝为主，以操作工手动装卸产品为辅的运行模式。
在本次设计站中，成功在支架上安装好的产品经过扫码枪检测，可以即时评测出产品的合格度，并通过MES端将反馈数据随时传至终端，以供产线及时对反馈结果做出相应的措施，同时也供管理层准确的采集数据，做到对整个生产线做到心中有数，提高了设备生产效率和产品合格率。
本篇论文第一章主要主要介绍了本课题的设计背景，本设计对于产业以及社会的效益影响，对本设计主要内容进行了概要说明，另外对本文的各章节内容做了概述。
第二章则主要对本次设计站的具体工艺参数已经需求进行分析，根据要求制定出不同的方案，然后根据具体实施情况选择最优方案，同时依据所选方案给出了系统总体结构框图和硬件组态设计图。
第三章主要是对这次设计中用到的硬件介绍以及选型，然后对PLC输入输出点位设计做了详细的分析介绍。
第四章首先介绍了程序设计的流程图，然后对PILZ安全模块的编程做了详解，以及对PLC程序中重要的部分做了解释分析。
第五章节主要涉及本控制系统的组态设计，介绍了本控制系统所用到的触摸屏。对组态画面的设计思路做了详细的展示和介绍。
第六章主要对在进行设备调试时出现的问题进行分析，以及陈述了解决这些问题采取的措施。
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