封盖焊机的plc控制改造设计【字数：14513】
科学技术不断发展进步，老式的基于继电器分级速度给定的焊接机无法满足高效的生产需要，针对焊接机的改造迫在眉睫。本文以焊接生产线上的焊机为研究对象，将PLC技术应用于焊接机的控制系统改造设计。采用成本较低的低压产品---西门子SIMATIC S7-200 SMART进行焊接机系统进行设计，提升其自动化程度。用ESS无极速度给定代替原来的继电器多段速度给定，降低焊接机漏焊率。新增触摸屏作为上位机进行实时监控，提示报警信息。设计新的配电柜代替旧的控制系统，在满足焊接机原有功能的同时，简化操作、缩短维修时间。本文将细致的介绍PLC控制系统设计的方法。具体包括手动运行程序分析、USS通讯程序设计，自动控制顺序功能以及触摸屏控制界面的设计，并对具体的程序进行分析。同时简单分析焊机电路的结构，介绍选取的相应元件及实现的相应功能。最后，对程序进行下载调试，分析功能的实现情况。系统调试结果表明基于PLC控制改造后的封盖焊机，具有工作高效、操作简便、运行可靠等优点，很好地完成焊接任务。
目 录
1.绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2国内外研究现状分析 1
1.3课题研究的主要内容 2
1.4论文章节安排 3
2.系统方案设计 4
2.1原系统介绍及系统需求分析 4
2.1.1产品介绍 4
2.1.2系统描述 4
2.2改造系统设计 6
2.2.1改造方案比较 6
2.2.2改造方案选择 6
2.3PLC改造系统设计 6
2.3.1控制要求 7
2.3.2控制系统的构成 7
2.4本章小结 8
3.系统硬件设计 9
3.1系统硬件选型 9
3.2系统主要硬件 9
3.2.1 SIEMENS S7200 SMART 9
3.2.2变压器 10
3.2.3 变频器 10
3.2.4电磁制动三相异步电动机 11
3.2.5断路器 12
3.2.6电源 13
3.3系统电气部分设计 13
3.3.1控 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
制系统主电路设计 13
3.3.2焊机控制电路设计 14
3.3.3焊机气动控制回路设计 15
3.3.4PLC控制系统 16
3.3.5USS通讯系统 17
3.4本章小结 17
4.系统软件设计 18
4.1PLC软件设计 18
4.1.1软件开发环境 18
4.1.2软件输入输出定义 18
4.1.3自动控制模式设计 19
4.1.4手动控制模式设计 20
4.1.5 USS通讯设计 25
4.2触摸屏组态软件的设计 28
4.2.1主界面设计 29
4.2.2手动/自动界面设计 30
4.2.3焊机自动运行界面设计 30
4.2.4报警界面设计 31
4.3本章小结 31
5.系统调试与运行 32
5.1系统硬件调试 32
5.2软件调试 32
5.3运行结果 33
5.4本章小结 34
6.总结和展望 35
6.1总结 35
6.2对环境及社会可持续发展的影响 35
6.3展望 36
参考文献 37
致谢 38
1.绪论
焊机，是进行零件热加工的机器。随着工业社会的发展，工业4.0概念的提出，焊机控制的自动化水平的发展程度推动着石油化工、机械制造、电子等行业的进步。具有推动工业化进程的作用。
1.1课题研究的背景和意义
焊机在日常的工业生产加工中有着无可取代的重要作用。而焊机的运动控制系统则是核心中的核心。目前，焊机的运动控制的自动化程度普遍不高。早期的焊机控制系统使用继电器—接触器控制电机运动。但是，采用继电器—接触器控制的焊机接线复杂，需求的手动劳动量大、后期维护成本高昂，无法满足高效、低成本的生产需求。而且电焊在加工的过程中，对于工件加工精度的需求很高，实时性的监控也很有必要。继电器—接触器控制系统无法满足这一点，所以针对焊机运动控制系统的改良尤为迫切。
伴随着工业4.0的提出，焊机运动控制系统的自动化、智能化程度不断提高。从最初的采用电子管构成的数控系统发展到如今，基于工业PC机的CNC系统，应用在焊接机上的数控系统也在不断发展中。基于单片机的CNC系统、基于可编程控制器（PLC）的CNC系统和基于工业控制计算机（工业PC）的CNC系统应运而生。运动控制系统的发展趋势为逐步模块化、小型化。PLC以其操作简单、实时性好、现场适应力强等优势，在焊机运动控制系统中广泛应用，尤其是在半自动加工的焊接机控制系统中。
本课题所设计的封盖焊机的PLC控制改造。针对焊机进行改造，将传统继电器接触器控制改为PLC控制，并增加触摸屏作为操作、监控界面。控制简单，操作方便，极大地提高了工作效率。本课题研究的实现能够有效的提高焊机的工作效率，促进生产以及将为工业自动化的进程增添一份力量。
1.2国内外研究现状分析
根据控制方式进行分类，焊机的发展历程总的概括为普通焊机、半自动焊机、全自动焊机。普通焊机为纯手动焊机，有些半自动是用继电器接触器进行控制。不过现如今的自动焊机，广泛使用PLC作为控制核心，例如目前自动化程度较高的焊接机器人，自动二保焊等。
自1856年英格兰物理学家James Joule发现电阻焊原理以来，焊接技术逐步发展。到1881年，法国人De Merites发明了最早期的碳弧焊机，以焊接工艺为功能要求的焊机开始发展。随着美国人Elihu?Thompson在1885年申请获得电阻焊机的专利权，焊机的技术性研究不断发展。20世纪初，手动焊机控制技术稳步发展，焊机的种类也变得愈发多样。随着工业的迅速发展，高速发展的电子技术提供的技术保障，实现生产工艺半自动化的焊机开始出现并迅速发展。这一技术被广泛的应用于工业生产，自动焊机应运而生。
国内焊机控制技术的发展起步较晚，但随着技术的引进，与研究，发展到如今，形成了一大批的焊机生产企业。焊机的种类不断丰富，像手工电弧焊机、电阻焊机、半自动弧焊机等焊接设备和焊装生产线。焊机控制技术的不断突破，逐步摆脱了传统焊接自动化程度不高的束缚。一批批自动化焊接设备被广泛的应用于工业生产，极大地推动了我国工业化的进程。
目 录
1.绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2国内外研究现状分析 1
1.3课题研究的主要内容 2
1.4论文章节安排 3
2.系统方案设计 4
2.1原系统介绍及系统需求分析 4
2.1.1产品介绍 4
2.1.2系统描述 4
2.2改造系统设计 6
2.2.1改造方案比较 6
2.2.2改造方案选择 6
2.3PLC改造系统设计 6
2.3.1控制要求 7
2.3.2控制系统的构成 7
2.4本章小结 8
3.系统硬件设计 9
3.1系统硬件选型 9
3.2系统主要硬件 9
3.2.1 SIEMENS S7200 SMART 9
3.2.2变压器 10
3.2.3 变频器 10
3.2.4电磁制动三相异步电动机 11
3.2.5断路器 12
3.2.6电源 13
3.3系统电气部分设计 13
3.3.1控 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
制系统主电路设计 13
3.3.2焊机控制电路设计 14
3.3.3焊机气动控制回路设计 15
3.3.4PLC控制系统 16
3.3.5USS通讯系统 17
3.4本章小结 17
4.系统软件设计 18
4.1PLC软件设计 18
4.1.1软件开发环境 18
4.1.2软件输入输出定义 18
4.1.3自动控制模式设计 19
4.1.4手动控制模式设计 20
4.1.5 USS通讯设计 25
4.2触摸屏组态软件的设计 28
4.2.1主界面设计 29
4.2.2手动/自动界面设计 30
4.2.3焊机自动运行界面设计 30
4.2.4报警界面设计 31
4.3本章小结 31
5.系统调试与运行 32
5.1系统硬件调试 32
5.2软件调试 32
5.3运行结果 33
5.4本章小结 34
6.总结和展望 35
6.1总结 35
6.2对环境及社会可持续发展的影响 35
6.3展望 36
参考文献 37
致谢 38
1.绪论
焊机，是进行零件热加工的机器。随着工业社会的发展，工业4.0概念的提出，焊机控制的自动化水平的发展程度推动着石油化工、机械制造、电子等行业的进步。具有推动工业化进程的作用。
1.1课题研究的背景和意义
焊机在日常的工业生产加工中有着无可取代的重要作用。而焊机的运动控制系统则是核心中的核心。目前，焊机的运动控制的自动化程度普遍不高。早期的焊机控制系统使用继电器—接触器控制电机运动。但是，采用继电器—接触器控制的焊机接线复杂，需求的手动劳动量大、后期维护成本高昂，无法满足高效、低成本的生产需求。而且电焊在加工的过程中，对于工件加工精度的需求很高，实时性的监控也很有必要。继电器—接触器控制系统无法满足这一点，所以针对焊机运动控制系统的改良尤为迫切。
伴随着工业4.0的提出，焊机运动控制系统的自动化、智能化程度不断提高。从最初的采用电子管构成的数控系统发展到如今，基于工业PC机的CNC系统，应用在焊接机上的数控系统也在不断发展中。基于单片机的CNC系统、基于可编程控制器（PLC）的CNC系统和基于工业控制计算机（工业PC）的CNC系统应运而生。运动控制系统的发展趋势为逐步模块化、小型化。PLC以其操作简单、实时性好、现场适应力强等优势，在焊机运动控制系统中广泛应用，尤其是在半自动加工的焊接机控制系统中。
本课题所设计的封盖焊机的PLC控制改造。针对焊机进行改造，将传统继电器接触器控制改为PLC控制，并增加触摸屏作为操作、监控界面。控制简单，操作方便，极大地提高了工作效率。本课题研究的实现能够有效的提高焊机的工作效率，促进生产以及将为工业自动化的进程增添一份力量。
1.2国内外研究现状分析
根据控制方式进行分类，焊机的发展历程总的概括为普通焊机、半自动焊机、全自动焊机。普通焊机为纯手动焊机，有些半自动是用继电器接触器进行控制。不过现如今的自动焊机，广泛使用PLC作为控制核心，例如目前自动化程度较高的焊接机器人，自动二保焊等。
自1856年英格兰物理学家James Joule发现电阻焊原理以来，焊接技术逐步发展。到1881年，法国人De Merites发明了最早期的碳弧焊机，以焊接工艺为功能要求的焊机开始发展。随着美国人Elihu?Thompson在1885年申请获得电阻焊机的专利权，焊机的技术性研究不断发展。20世纪初，手动焊机控制技术稳步发展，焊机的种类也变得愈发多样。随着工业的迅速发展，高速发展的电子技术提供的技术保障，实现生产工艺半自动化的焊机开始出现并迅速发展。这一技术被广泛的应用于工业生产，自动焊机应运而生。
国内焊机控制技术的发展起步较晚，但随着技术的引进，与研究，发展到如今，形成了一大批的焊机生产企业。焊机的种类不断丰富，像手工电弧焊机、电阻焊机、半自动弧焊机等焊接设备和焊装生产线。焊机控制技术的不断突破，逐步摆脱了传统焊接自动化程度不高的束缚。一批批自动化焊接设备被广泛的应用于工业生产，极大地推动了我国工业化的进程。
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