pilz的自动化安全回路设计【字数：13478】
众所周知，工业自动化是一个运用到各类的设施和技术的行业，有数控机床、传送安装装置、传输安装装置、智能机器人运行和冲压装置等等的各种器械。而这些设备由于应用场合的不同和本身存在的风险因素会对安全生产造成不良影响。因此，为了满足生产安全的需要，设计系统的自动化安全回路成为一个亟待解决的问题。本文以Pilz为核心展开，设计了一种以Pilz为基础的安全回路控制系统，以实现对操作技术人员的安全防护为目的。系统中主要采用了PLC的安全控制器，根据硬件选型配置不同安全系数级别的回路，实现了不同误操作状态或紧急故障情况下系统的处理，从而达到安全保护的效果。硬件核心在于各个回路的电路搭建，软件部分使用了Pilz专用的软件“PNOZmulti Configurator”逻辑编程，通过“类PLC”的方式进行信息交互，和数据处理、信号反馈。运行结果表明该系统满足用户生产的需求，并且具有实际应用价值。
目 录
1. 绪论 1
1.1 自动化和汽车行业发展及现状 1
1.2 Pilz安全继电器相关介绍 2
1.2.1 Pilz及其产品的简介 2
1.2.2 Pilz产品的优势 2
1.2.3 Pilz自动化解决方案 2
1.2.4 Pilz安全控制模块在汽车制造的应用 3
1.3 项目的来源意义及应用功能 3
1.4 论文章节安排 3
2. 总体方案设计 5
2.1 安全回路的概念 5
2.2 Pilz安全回路的优势 5
2.3 设计的要求分析 5
2.3 方案的提出 7
2.4 设计总流程图 8
3. 硬件设计 9
3.1 概述 9
3.2 PLC数据处理模块 9
3.2.1 CPU处理器 9
3.2.2 远程I/0通信 10
3.3 Pilz安全继电器模块 10
3.4 安全PLC模块 12
3.5 紧急停止按钮 13
3.5.1 急停按钮的定义 13
3.5.2 急停触点的选择 14
3.6 安全防护门 14
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/> 3.7 安全光栅/光幕 15
3.8 硬件电路图 16
4. 软件设计 18
4.1 软件PNOZmulti Configurator介绍 18
4.2 编程准备 18
4.2.1 项目搭建准备 18
4.2.2 分配I/O表 20
4.2.3 程序创建 20
4.3 程序设计 21
4.3.1 软件设计流程图 21
4.3.1 EMS急停页面 23
4.3.2 Doors开关门页面 23
4.3.3 安全等级24P2页面 24
4.3.4 安全等级24P3页面 25
4.3.5 安全等级24P4页面 25
4.3.6 Communiation信息交互页面 26
5. 系统调试 27
5.1 调试准备 27
5.2 调试中遇到的问题 27
5.2.1 硬件修改 27
5.2.2 软件修改 28
5.3 运行结果 28
5.4 结果验证 32
6. 总结 33
6.1 系统总结 33
6.2 展望和评价 33
6.3 对环境及社会可持续发展的影响 33
参考文献 35
致谢 36
1 绪论
1.1 自动化和汽车行业发展及现状
在社会大市场的经济推进下，汽车行业发展极为迅速。短短的数十年，我国已逐渐成为了汽车类生产量的前列国家。为了更好地满足人们的需求，汽车行业普及了机械自动化技术，技术人才使用越来越先进的生产设备提高了生产效率。应用自动化技术，不单可以满足消费者各式各样的需求，还能解放劳动力并且降低成本，更重要的是在很大程度上能够保证生产线的质量，显著地提高了经济效益与社会效益。
在经济和科技的高速发展的大前提下，汽车行业面临着前所未有的机遇，也伴随着位置的重大挑战。各制造企业为了扩大市场的销量占有率，不断对原有的生产技术、设备进行改造变革。毋庸置疑的是，自动化技术是是制造业变革改造的必然选择，产线上的机器人、监控系统等先进的自动化技术已经成为了生产行业最最核心的力量。
现代的汽车制造其实并不如所看到的简单，从肉眼可见的就车身制造和整车的装配就博大精深。其中，汽车的车身局部大多都是钢制的，而方向盘采用深拉伸的模式。主要流程是在车身制造的基础上，将冲压件先一体化连接，再从分组件的方式开始分几个步骤逐步做成完整的车身部分。连接的部分基本使用焊接工艺，然后对车身外壳上的涂层、装饰层进行上料。最后组装时，涉及到车身内主要的零部件，零部件更是十分复杂，其中的分类十分多样，并且涉及到各种检测、自动化技术在制造业应用满足了以下几点的要求：
提高产品制造率的要求：越来越高的产量要求使企业运用自动化技术；
汽车性能指标提升的要求：伴随汽车产品质量要求的提高，制造和测试汽车的设备也同步的朝更加智能化、自动化的方向发展；
客户对汽车品质标准提升的要求：消费者挑选汽车时更注重品质各方面的要求，随之也提升了设备检测技术和制造技术的要求；
降低制造成本的要求：由于汽车产能的快速发展，企业会扩大产能，也伴随着产能过剩情况的发生，伴随着人工成本压力也随之提升的问题；
因此，汽车制造企业要想在市场中站稳脚跟，首要应该尽量降低制造成本，所以必须提高生产效率，自动化已经成为了必要的发展途径。
1.2 Pilz安全继电器相关介绍
1.2.1 Pilz及其产品的简介
Pilz（德国皮尔兹）——是一个能提供全面自动化任务解决方案的“供应商”，也是一个能为每一控制环境提供合理解决方案的品牌。从最简单的单机应用开始，再到建立完善分布式网络的安全性和自动化，到使用同一来源的可兼容匹配元件和系统。Pilz分类五花八门，种类繁多，以经济有效且可靠的方式满足非标自动化的要求。因此，绝大部分的应用可按照相关标准执行。并且，Pilz的软件工具可方便操作与调试。在结合网络元件和软件的情况下，能够拥有完整的自动化架构。除了为非标准控制的特定打造以外，标准控制功能亦位列其中。最终展示的研发成果不仅可以保护人员，同时也能监控着机器及操作环境的安全。Pilz用于保护设备设备旁的工作人员人身安全，确保他们在安全环境下工作避免受到机械伤害。同时，广泛的诊断选择意味着呈现出来的效果高效又智能。
目 录
1. 绪论 1
1.1 自动化和汽车行业发展及现状 1
1.2 Pilz安全继电器相关介绍 2
1.2.1 Pilz及其产品的简介 2
1.2.2 Pilz产品的优势 2
1.2.3 Pilz自动化解决方案 2
1.2.4 Pilz安全控制模块在汽车制造的应用 3
1.3 项目的来源意义及应用功能 3
1.4 论文章节安排 3
2. 总体方案设计 5
2.1 安全回路的概念 5
2.2 Pilz安全回路的优势 5
2.3 设计的要求分析 5
2.3 方案的提出 7
2.4 设计总流程图 8
3. 硬件设计 9
3.1 概述 9
3.2 PLC数据处理模块 9
3.2.1 CPU处理器 9
3.2.2 远程I/0通信 10
3.3 Pilz安全继电器模块 10
3.4 安全PLC模块 12
3.5 紧急停止按钮 13
3.5.1 急停按钮的定义 13
3.5.2 急停触点的选择 14
3.6 安全防护门 14
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/> 3.7 安全光栅/光幕 15
3.8 硬件电路图 16
4. 软件设计 18
4.1 软件PNOZmulti Configurator介绍 18
4.2 编程准备 18
4.2.1 项目搭建准备 18
4.2.2 分配I/O表 20
4.2.3 程序创建 20
4.3 程序设计 21
4.3.1 软件设计流程图 21
4.3.1 EMS急停页面 23
4.3.2 Doors开关门页面 23
4.3.3 安全等级24P2页面 24
4.3.4 安全等级24P3页面 25
4.3.5 安全等级24P4页面 25
4.3.6 Communiation信息交互页面 26
5. 系统调试 27
5.1 调试准备 27
5.2 调试中遇到的问题 27
5.2.1 硬件修改 27
5.2.2 软件修改 28
5.3 运行结果 28
5.4 结果验证 32
6. 总结 33
6.1 系统总结 33
6.2 展望和评价 33
6.3 对环境及社会可持续发展的影响 33
参考文献 35
致谢 36
1 绪论
1.1 自动化和汽车行业发展及现状
在社会大市场的经济推进下，汽车行业发展极为迅速。短短的数十年，我国已逐渐成为了汽车类生产量的前列国家。为了更好地满足人们的需求，汽车行业普及了机械自动化技术，技术人才使用越来越先进的生产设备提高了生产效率。应用自动化技术，不单可以满足消费者各式各样的需求，还能解放劳动力并且降低成本，更重要的是在很大程度上能够保证生产线的质量，显著地提高了经济效益与社会效益。
在经济和科技的高速发展的大前提下，汽车行业面临着前所未有的机遇，也伴随着位置的重大挑战。各制造企业为了扩大市场的销量占有率，不断对原有的生产技术、设备进行改造变革。毋庸置疑的是，自动化技术是是制造业变革改造的必然选择，产线上的机器人、监控系统等先进的自动化技术已经成为了生产行业最最核心的力量。
现代的汽车制造其实并不如所看到的简单，从肉眼可见的就车身制造和整车的装配就博大精深。其中，汽车的车身局部大多都是钢制的，而方向盘采用深拉伸的模式。主要流程是在车身制造的基础上，将冲压件先一体化连接，再从分组件的方式开始分几个步骤逐步做成完整的车身部分。连接的部分基本使用焊接工艺，然后对车身外壳上的涂层、装饰层进行上料。最后组装时，涉及到车身内主要的零部件，零部件更是十分复杂，其中的分类十分多样，并且涉及到各种检测、自动化技术在制造业应用满足了以下几点的要求：
提高产品制造率的要求：越来越高的产量要求使企业运用自动化技术；
汽车性能指标提升的要求：伴随汽车产品质量要求的提高，制造和测试汽车的设备也同步的朝更加智能化、自动化的方向发展；
客户对汽车品质标准提升的要求：消费者挑选汽车时更注重品质各方面的要求，随之也提升了设备检测技术和制造技术的要求；
降低制造成本的要求：由于汽车产能的快速发展，企业会扩大产能，也伴随着产能过剩情况的发生，伴随着人工成本压力也随之提升的问题；
因此，汽车制造企业要想在市场中站稳脚跟，首要应该尽量降低制造成本，所以必须提高生产效率，自动化已经成为了必要的发展途径。
1.2 Pilz安全继电器相关介绍
1.2.1 Pilz及其产品的简介
Pilz（德国皮尔兹）——是一个能提供全面自动化任务解决方案的“供应商”，也是一个能为每一控制环境提供合理解决方案的品牌。从最简单的单机应用开始，再到建立完善分布式网络的安全性和自动化，到使用同一来源的可兼容匹配元件和系统。Pilz分类五花八门，种类繁多，以经济有效且可靠的方式满足非标自动化的要求。因此，绝大部分的应用可按照相关标准执行。并且，Pilz的软件工具可方便操作与调试。在结合网络元件和软件的情况下，能够拥有完整的自动化架构。除了为非标准控制的特定打造以外，标准控制功能亦位列其中。最终展示的研发成果不仅可以保护人员，同时也能监控着机器及操作环境的安全。Pilz用于保护设备设备旁的工作人员人身安全，确保他们在安全环境下工作避免受到机械伤害。同时，广泛的诊断选择意味着呈现出来的效果高效又智能。
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