电气工程课程设计--plc的自动生产线控制系统的设计

电气工程课程设计--plc的自动生产线控制系统的设计内容摘要：

适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。 第二章 可编程控制器 可编程控制器的定义 PLC 即可编程控制器（ Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新 型工业控制装置。 在 1987 年国际电工委员会（ International Electrical Committee）颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义： PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 定义强调了可编程控制控制 器是 “数字运算操作的电子系统 ”，是一种计算机。 它是 “专为在工业环境下应用而设计 ”的工业计算机，是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。 这种工业计算机采用 “面向用户的指令 ”，因此编程方便。 它能完成逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术操作，它还具有 “数字量和模拟量输出输入控制 ”的能力，并且非常容易与 “工业控制系统联成一体 ”，易于 “扩充 ”。 可编程控制器能直接应用于工业环境，它需具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。 可编程控制器 的发展概况 随着计算机控制技术的不断发展，可编程控制器的应用已广泛普及，成为自动化技术的重要组成部分。 可编程控制器最先出现在美国， 1968 年，美国的通用汽车公司（ GM）提出了研制一种新型控制器的要求，并从用户的角度提出新一代控制器应具备以下十大条件： (1)编程简单，可在现场修改程序。 (2)维护方便，最好是插件式。 (3)可靠性高于继电器控制柜。 (4)体积小于继电器控制柜。 (5)可将数据直接送入管理计算机。 (6)在成本上可与继电器控制柜竞争。 (7)输入可以是交流 115V（即用美国的电网电压）。 (8)输出为交流 115V、 2A 以上，能直接驱动电磁 阀。 (9)在扩展时，原有系统只需要很小的变更。 (10) 用户程序存储器容量至少能扩展到 4KB。 1969 年，美国数字设备公司（ DEC）研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用于通用汽车公司的生产线上，当时叫可编程逻辑控制器 PLC，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。 特别是进入 20 世纪 80年代以来， PLC 已广泛地使用 16位甚至 32位微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路。 这时的 PLC 还同时具有数据处理、 PID 调节和数据通信功能。 PLC 是微机 技术和传统的继电器 接触器控制技术相结合的产物，其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来。 可编程控制器的基本组成及特点 可编程控制器主要由 CPU、存储器、基本 I/O 接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成。 可编程控制器的特点 ： ，抗干扰能力强 PLC 由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。 一些使用冗余 CPU 的 PLC的平均无故障工作时间则更长。 故障也就大大 降低。 此外， PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。 这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 2．编程简单，使用方便。 梯形图是用得最多的可编程序控制器的编程语言，其符号与继电器电路原理图相似。 梯形图语言形象直观，易学易懂。 3． 控制灵活，程序可变，具有很好的柔性。 产品采用模块化形式，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。 硬件配置确定后，可通过修改用户程序，不用改变硬件，方便快速适应工艺条件的变化，具有很好的柔性。 4．功能 强，扩充方便，性价比高。 有很强的逻辑判断、数据处理、 PID 调节和数据通信功能，可以实现非常复杂的控制功能。 扩充非常方便。 5．系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。 6．体积小，重量轻，能耗低 以超小型 PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗仅数瓦。 由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 第三章 自动生产线 实训 系统设计 与实 现 工业自动生产线系统结构 工业自动化生产线 实训 系统，是为高职学院学生提高动手能力和实践技能而设计的一套实用性实训设备。 该装置由八套各自独立而又紧密相连的工作站和一套监控站组成。 这八站分别为：上料检测站、搬运站、加工站、搬运分拣站、传送站、安装站、安装搬运站和分类站。 该实训装置的一大显著特点是：具有较好的柔性，即每站各有一套 PLC控制系统独立控制。 将八个模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习。 在基本单元模块培训完成以后，通过组建 PLC 网络，又可以将相邻的两站、三站 ?? 直至八站连在一起，学习复杂系统的 控制、编程、装配和调试技术。 该系统囊括了机电一体化等专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、 PLC（可编程控制器）、传感器等多种技术，给学生提供了一个典型的综合操作平台，使学生将学过的各门专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升。 （ 1） 上料检测站 由料斗、回转台、工件滑道、提升装置、检测工件和颜色的光电开关、开关电源、可编程序控制器、按钮、 I/O 接口板、直流减速电机、电磁阀及 SMC 气缸组成，主要完成回传上料台将工件依次送到检测工位，提升装置将工件提升并检测工件颜色。 （ 2） 搬运站 由机械手、气爪、回转台、电感式传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O 接口板、多种类型电磁阀及 SMC 气缸组成，主要完成将工件从上站搬至下一站。 （ 3） 加工站 由回转工作台、打孔电机组件、检测缸组件、检测工件转台到位传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、 I/O 接口板、直流减速电机、多种类型电磁阀及 SMC 气缸组成，主要完成用回转工作台。