畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：基于環(huán)形轉(zhuǎn)盤發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系別：班級： 姓名： 指導(dǎo)教師： 2015年5月27日基于環(huán)形轉(zhuǎn)盤發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要作為汽車的重要組成部分，汽車內(nèi)飾件質(zhì)量的高低直接關(guān)系到乘坐人員的舒適性及汽車的整體性能。由于汽車內(nèi)飾件的工藝復(fù)雜，目前我國大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)裝備落后，自動化程度低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。如何提高汽車內(nèi)飾件的生產(chǎn)技術(shù)是一個刻不容緩的研究課題。通過分析內(nèi)飾件成型生產(chǎn)線的機(jī)械結(jié)構(gòu)、主要組成部分、生產(chǎn)工藝流程，提出了生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的要求。利用STEP7軟件對生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行模塊化程序設(shè)計(jì)。另外為了控制和反應(yīng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)及運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)計(jì)中還使用TIAportal軟件為該控制系統(tǒng)制作了人機(jī)交互界面。TP1200型觸摸屏的應(yīng)用可以使控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程得到直觀監(jiān)控,提高了控制狀態(tài)的可監(jiān)測性。環(huán)形轉(zhuǎn)盤發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)采用分級結(jié)構(gòu)。第一級為可編程邏輯控制器(PLC)，系統(tǒng)選用SIEMENSS7-200，與現(xiàn)場行程開關(guān)和儀表連接，主要完成對現(xiàn)場數(shù)字信號進(jìn)行采集和處理以及對執(zhí)行元件進(jìn)行實(shí)時控制的功能。第二級為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)，主要完成控制軟件的界面和控制過程數(shù)據(jù)的監(jiān)視、管理和記錄的功能。關(guān)鍵詞：汽車內(nèi)飾件控制系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程PLC

TheDesignonControlSystemforTheRotatingFoamProductionLineAbstractAsanimportantpartoftheautomobile.,thequalityofAutomobileinteriorpartsisdirectlyrelatedtothecomfortablesensationofthepassengersandtheoverallperformanceoftheautomobile.BecauseofthecomplextechnologyoftheAutomobileinteriorpartsproduction,therearemanydrawbacks,Suchasbehindhandtechnicalequipments,rareapplicationofautomation,instableproductquality,etc.Howtoimprovetheproductiontechnologyofinteriorpartsbecomesanurgentresearchproject.Byanalyzingthephysicalconstruction,maincomposingandproductionprocessofinteriorparts’moldingproductionlineinthispaper.Andrequirementsarealsopresented.ThedevicehardwareoftheproductionlinePLCcontrolsystemiscarriedoutbyusingSTEP7software.Inadditiontocontrolandresponsesystemworkingstateandrunningstate,thedesignalsousesthesoftwareofTIAportalforthecontrolsystemproducedaman-machineinterface.TheusingoftheTP1200typetouchscreenwhiletheapplicationofthecontrolsystemcanalsobevisuallymonitoredduringoperationandimprovethecontrolofthestatecanbemonitored.TheRotatingfoamproductionlinecontrolsystemadoptsaclassificationstructure.Thefirstclassfortheprogrammablelogiccontroller(PLC),thissystemadoptsSIEMENSS7-200.Itconnectswiththescenetravelswitchandmeters,mainlytocompleteon-sitedigitalsignalacquisitionandprocessingcomponentsandtheimplementationofreal-timecontrolfunctions.Thesecondclassforindustrialcontrolcomputer(IPC)mainlycompletecontrolofthemainsoftwareinterfaceandcontrolprocessdatamonitoring,managementandrecordingfunctions.Keywords:Automobileinteriorparts;controlsystem;productionprocess;PLCTOC\o"1-3"\u目錄1引言 根據(jù)聚氨酯生產(chǎn)工藝流程的要求，設(shè)計(jì)出基本的程序流程圖如圖5-1：圖5-1主程序流程圖自動狀態(tài)下的自動循環(huán)流程圖如下：圖5-2自動狀態(tài)下的自動循環(huán)流程圖5.2.3梯形圖設(shè)計(jì)環(huán)形發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的程序主要包括主程序、打料機(jī)器人部分、清洗機(jī)器人1號部分、清洗機(jī)器人2號部分、發(fā)泡機(jī)部分、計(jì)數(shù)部分、自動漲緊鏈條部分。當(dāng)PLC上電后，主程序?qū)⑹紫葘Ω鞑糠诌M(jìn)行復(fù)位操作，主程序包括手動/自動切換部分，警示部分，調(diào)子程序部分，急停部分，急停復(fù)位部分。下面介紹部分重點(diǎn)程序的原理：（1）報警部分圖5-3狀態(tài)指示如圖5-3，將VD850與0比較，若不為0則M8.1變?yōu)?，報警狀態(tài)輸出。雙字VD850共包括VB850、VB851、VB852、VB853。圖5-4輸入信號狀態(tài)字如圖5-4，若急停1為1，則V851.0變?yōu)?。用此種方法將轉(zhuǎn)盤狀態(tài)用VB850表示出來，打料部分狀態(tài)用VB851，1#清洗機(jī)器人用VB853表示，2#清洗機(jī)器人用VB852表示，VD850就能反映整個轉(zhuǎn)盤的狀態(tài)。（2）手動、自動切換復(fù)位圖5-5手動自動切換復(fù)位如圖5-5，手動自動切換時必須進(jìn)行復(fù)位操作。手動狀態(tài)下機(jī)器人不能運(yùn)動，通過對M7.1，M6.1,M5.1復(fù)位，以切斷機(jī)器人的同步信號，使機(jī)器人停止動作。自動狀態(tài)下，各個子程序都是根據(jù)外部信號調(diào)用的，所以必須對調(diào)用子程序的中間繼電器復(fù)位。（3）調(diào)用子程序部分圖5-6調(diào)子程序一圖5-7調(diào)子程序二如圖5-6，在自動狀態(tài)下自動啟動轉(zhuǎn)盤，要想讓生產(chǎn)線正常工作，需在轉(zhuǎn)盤線達(dá)到勻速后再調(diào)用子程序。本步驟過定時器T62實(shí)現(xiàn)。若想正常停止轉(zhuǎn)盤線自動運(yùn)轉(zhuǎn)，需讓機(jī)器執(zhí)行完整套動作后再停止對子程序的調(diào)用。按下運(yùn)行停止按鈕機(jī)器人正在運(yùn)行中，則中間繼電器被置1，經(jīng)過完成動作時間的延時或接受到程序結(jié)束信號后，被復(fù)位。調(diào)用結(jié)束后通過下微分對輸出信號、中間繼電器和機(jī)器人接收的模具類型進(jìn)行復(fù)位，如圖5-7。（4）機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)器人運(yùn)行需要一個瞬時的啟動信號，同時還需要一個不間斷脈沖信號的同步信號，同步信號停止，機(jī)器人就停止動作。打料機(jī)器人，清洗1號機(jī)器人和清洗2號機(jī)器人的子程序類似，下面以打料機(jī)器人為例，介紹一下程序原理。圖5-8機(jī)器人準(zhǔn)備信號輸出程序如圖5-8所示，程序開始時，上微分信號檢測到上升沿后將VB600內(nèi)存儲的模具號即模具類型通過QB3傳輸給機(jī)器人，機(jī)器人根據(jù)模具類型執(zhí)行相應(yīng)的打料動作；同時T43延時0.5s后變?yōu)?，打料機(jī)器人準(zhǔn)備啟動信號Q2.1接通，給打料機(jī)器人一個瞬時的啟動信號，Q2.1變?yōu)?時T53開始工作，，延時時間到定時器由0轉(zhuǎn)換為1，M5.0復(fù)位。M5.0復(fù)位變?yōu)?時，下微分檢測到下降沿后將0傳輸給機(jī)器人，機(jī)器人動作停止。圖5-7同步信號程序機(jī)器人的同步脈沖信號用定時器T101和T102來產(chǎn)生。如圖5-7所示，在M5.1接通的的情況下，當(dāng)M8.5接通時，機(jī)器人同步信號Q2.0為脈沖序列，接通和斷開交替進(jìn)行。接通時間為0.5s，由定時器T101設(shè)定；斷開時間為0.3s，由定時器T102設(shè)定。（5）漲緊電機(jī)要能夠?qū)崿F(xiàn)漲緊電機(jī)部分在PLC的控制下，自動地對轉(zhuǎn)盤的漲緊度進(jìn)行調(diào)節(jié)，需對其編寫相應(yīng)的設(shè)計(jì)。如圖5-9所示，PLC運(yùn)行時，SM0.0始終為1，,按下變頻電源啟動按鈕后，I0.3由0變?yōu)?，當(dāng)漲緊壓力低于漲緊壓力下限時，M11.0接通，漲緊電機(jī)啟動Q1.0，為電磁閥漲緊提供油壓，由0變?yōu)?，自動啟動漲緊電機(jī)開始運(yùn)行，而后定時器T49在2S后變?yōu)?，M11.1:自動啟動漲緊電磁閥接通，漲緊電磁閥Q1.0由0變?yōu)?，漲緊電閥開始運(yùn)行，當(dāng)漲緊壓力到達(dá)壓力上限時，M11.0斷開，自動啟動漲緊電機(jī)和漲緊電閥停止運(yùn)行。漲緊電機(jī)工作的同時，定時器T180開始工作，延時時間到系統(tǒng)就會自動報警即若5s內(nèi)漲緊電機(jī)不停止工作則說明漲緊系統(tǒng)出現(xiàn)故障 SM0.0;CPU運(yùn)行時，該位始終為一SM0.0;CPU運(yùn)行時，該位始終為一I0.3;變頻電源啟動I1.0:漲緊壓力下限I1.1:漲緊壓力上限M11.0自動啟動漲緊電機(jī)M11.1:自動啟動漲緊電磁閥圖5-9漲緊程序?yàn)榱耸節(jié)q緊電機(jī)和漲緊電磁閥發(fā)生動作，必須通過輸出口輸出，如下圖5-10，漲緊輸出程序所示，手動模式和自動運(yùn)行模式都采用中間繼電器控制減少了PLC輸出點(diǎn)，并且使程序更清楚明白。圖5-10漲緊輸出程序”N”為下微分操作指令，當(dāng)自動狀態(tài)I0.2接通時，開始調(diào)用子程序；自動狀態(tài)I0.2斷開時，下微分操作指令檢測到I0.2由1變?yōu)?（下降沿）后形成一個保持一個掃描周期的脈沖，對M11.0自動啟動漲緊電機(jī)和M11.1自動啟動漲緊電磁閥進(jìn)行復(fù)位操作，防止對手動狀態(tài)下的操作造成干擾。如下圖5-11所示圖5-11調(diào)漲緊程序圖5-12轉(zhuǎn)盤電機(jī)程序（6）轉(zhuǎn)盤電機(jī)部分對于轉(zhuǎn)盤電機(jī)，最重要的是手動自動狀態(tài)下不能互相干擾，如圖5-12所示只有不在自動狀態(tài)下即自動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動狀態(tài)M10.3為“0”時，按下手動啟動按鈕I0.4,手動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動狀態(tài)M10.2才能為1并且形成自鎖，而后若不在報警狀態(tài)即Q0.3為0時，啟動警示M8.0接通警示燈亮，T60在延時5s后變?yōu)?，隨后變頻器正轉(zhuǎn)Q0.5變?yōu)?并且形成自鎖，轉(zhuǎn)盤電機(jī)啟動。自動啟動亦同此理。另外，轉(zhuǎn)盤電機(jī)自動狀態(tài)下啟動時為了使保證生產(chǎn)過程中轉(zhuǎn)盤線的正常工作和生產(chǎn)人員的人身安全不能存在報警信號即VD850不能為1。（7）糾正小車編號圖圖5-13糾正小車編號程序在如果主監(jiān)控畫面中顯示的小車和模具的信息和實(shí)際運(yùn)行的小車和模具的信息不一致的情況下，可以用通過小車的程序進(jìn)行更改，如圖5-13所示。計(jì)數(shù)器C84初始值為0，,計(jì)數(shù)信號L0.7接通時，上微分指令檢測到上升沿后將產(chǎn)生一個周期的脈沖信號，計(jì)數(shù)器C84的CU端檢測到脈沖輸入的上升沿后，計(jì)數(shù)器C84的當(dāng)前值進(jìn)行加1操作。當(dāng)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值大于等于設(shè)定值PV時計(jì)數(shù)器位變?yōu)?，復(fù)位端變?yōu)?計(jì)數(shù)器被復(fù)位。計(jì)數(shù)器C84的當(dāng)前值通過MOV-WC84LW3傳輸給屏幕顯示。若顯示的當(dāng)前值與實(shí)際值不相符則要通過MOV-WLW1C84進(jìn)行修改，其中LW1是通過屏幕修改的。（8）輸出模具號圖5-14輸出模具號程序機(jī)器人和發(fā)泡機(jī)只有接收到PLC傳輸?shù)哪＞咛柡?，才能根?jù)模具類型采取相應(yīng)的動作和決定打料量的多少。這部分程序的功能就是實(shí)現(xiàn)當(dāng)前打料位置的小車編號VW302向小車上的模具編號（模具類型）的轉(zhuǎn)換。如圖5-14所示，原理如下：I-DI功能塊的作用是把16位存儲擴(kuò)展成32位存儲，原來的字存雙字的低位。MOV-DW功能塊的作用是將VB0對應(yīng)的內(nèi)存地址放入VD414中，其中&VB0代表取得VB0寄存器對于整個PLC內(nèi)存的內(nèi)存地址。以上兩步完成之后，將VD410和VD414相加便能得到當(dāng)前打料模具對應(yīng)的地址，取地址里的數(shù)，即為模具編號，該過程通過MOVD&VD414VB600來實(shí)現(xiàn)。6觸摸屏界面設(shè)計(jì)6.1觸摸屏簡介觸摸屏采用西門子TP1200，該屏為12.1''

TFT

顯示屏，像素為1280

x

800

，16M

色?？刂品绞綖橛|摸屏。通信方式支持

MPI/PROFIBUS

DP、MRP

和

RT/IRT

的

PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)接口（2

個端口）。6.3觸摸屏編程軟件的選擇觸摸屏的編程軟件選用TIAportal，中文名為博途。博途是西門子工業(yè)自動化集團(tuán)發(fā)布的一款全新的全集成自動化軟件。（1）高效性：采用統(tǒng)一的工程組態(tài)和軟件項(xiàng)目環(huán)境，省去了集成安裝包的時間，極大地簡化了觸摸屏程序的編寫，提高了自動化工作者的效率。（2）易用性：軟件界面設(shè)計(jì)人性化，頁面操作直觀，以任務(wù)為導(dǎo)向，簡單易學(xué)。6.4觸摸屏的設(shè)計(jì)一、觸摸屏設(shè)計(jì)的基本步驟觸摸屏軟件的設(shè)計(jì)包括創(chuàng)建畫面和信息，并將它們和PLC程序相連。具體概括為以下三個步驟：（1）界面的可視化設(shè)計(jì)。界面組態(tài)具體涉及輸入/輸出區(qū)域組態(tài)、指示器組態(tài)、功能鍵組態(tài)、控制鍵組態(tài)及文本顯示等各種格式，可根據(jù)實(shí)際控制功能的差異設(shè)計(jì)不同的畫面。（2）設(shè)定變量。變量在觸摸屏的組態(tài)功能(輸入/輸出區(qū)域、功能鍵等)與PLC的相應(yīng)I/O接點(diǎn)及存儲單元之間建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)觸摸屏敏感元件對PLC的控制及參數(shù)的輸入、PLC當(dāng)前過程值及報警信號向觸摸屏的輸出。（3）設(shè)置通訊參數(shù)，實(shí)現(xiàn)觸摸屏與PLC的通訊。6.4觸摸屏程序的介紹主操作面板上的觸摸屏主要是為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)控各個設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。主要分為監(jiān)控畫面、參數(shù)畫面、輸入畫面、輸出畫面、報警畫面、調(diào)試畫面。圖5-15是系統(tǒng)開始運(yùn)行前初始畫面。操作者點(diǎn)擊進(jìn)入系統(tǒng)后，進(jìn)入操作部分圖圖5-15運(yùn)行前初始畫面按下按鈕進(jìn)入監(jiān)控畫面圖5-16所示，生產(chǎn)監(jiān)控畫面主要顯示系統(tǒng)內(nèi)各個分系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，以及運(yùn)行的小車信息和模具的具體信息。如果主監(jiān)控畫面中顯示的小車和模具的信息和實(shí)際運(yùn)行的小車和模具的信息一致，就不需要更改，并且可以連續(xù)運(yùn)行。如果兩信息出現(xiàn)不一致的情況，可以切換到參數(shù)畫面進(jìn)行更改。在此頁面中，還有輸入畫面、輸出畫面、報警畫面、調(diào)試畫面切換按鈕，可以切換到其中的某個畫面。圖5-16監(jiān)控畫面如圖5-17，下,圖是對于小車和模具的信息進(jìn)行初次輸入和對小車和模具信息的更正的窗口。圖5-17參數(shù)畫面圖5-17中，狀態(tài)欄上方左側(cè)三個按鈕從左開始依次為"添加數(shù)據(jù)記錄"按鈕、"保存"按鈕、"刪除數(shù)據(jù)記錄"按鈕；狀態(tài)欄上方右側(cè)從左開始依次為"寫入PLC"按鈕和"從PLC讀取"按鈕。首先在長時間斷電的情況下和實(shí)際機(jī)器人和發(fā)泡機(jī)工作的情況和實(shí)際情況不相符的情況下，選擇“安裝組合方式”下拉菜單，選擇已經(jīng)存儲好的小車和模具信息組合。在“模具位置”和“模具號”的下拉菜單下可以查看，如果哪個模具位置的模具號需要更改，就在相應(yīng)的小車號輸入要更改的模具號，當(dāng)所有的信息都輸入完畢，并且確認(rèn)無誤后。按下狀態(tài)欄上邊左側(cè)"保存"按鈕，進(jìn)行信息的保存。如果需要連續(xù)運(yùn)行此組合方式按下狀態(tài)欄上邊"寫入PLC"按鈕，將此組合方式下載到PLC中。此外，還編輯了輸入畫面和輸出畫面，畫面中顯示的I/O變量與PLC中的變量一一對應(yīng)，方便調(diào)試或維修時能直觀的觀察到本生產(chǎn)線的輸入輸出口的狀態(tài)。輸入畫面分為輸入畫面1（圖5-18）和輸入畫面2（圖5-19）；輸出畫面分為輸出畫面1（圖5-20）和輸出畫面2（圖5-21）。以上頁面中都還有輸入畫面、輸出畫面、報警畫面、參數(shù)畫面切換按鈕，可以切換到其中的某個畫面。圖5-18輸入畫面1圖5-19輸入畫面2圖5-20輸出畫面1圖5-21輸出畫面2切換到調(diào)試畫面（圖5-22）后，可以對生產(chǎn)線各部分的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測。調(diào)試畫面有漲緊電機(jī)啟動按鈕、漲緊閥打開、打料程序開、清洗1程序號開、清洗2程序號開，分別按下一下按鈕會在按鈕上顯示已輸入的文本并且會在對應(yīng)的按鈕后方分別顯示漲緊電機(jī)啟動中、漲緊閥開啟中、打料程序已輸出、清洗1程序號已輸出、清洗2程序號已輸出，操作者可以通過漲緊電機(jī)停止、漲緊閥關(guān)閉、打料程序關(guān)、清洗1程序號關(guān)、清洗2程序號關(guān)按鈕停止相應(yīng)的動作。此外，在此頁面中還有輸入畫面、輸出畫面、報警畫面、參數(shù)畫面切換按鈕，可以切換到其中的某個畫面。 圖5-22調(diào)試畫面7結(jié)論本文介紹的環(huán)形發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，產(chǎn)品符合工藝要求。在綜述環(huán)形轉(zhuǎn)盤發(fā)泡生產(chǎn)線的PLC控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，從分析生產(chǎn)線工藝流程入手，利用PLC控制技術(shù)對內(nèi)飾件成型生產(chǎn)線的自動控制技術(shù)進(jìn)行了較深入的研究，設(shè)計(jì)和開發(fā)了環(huán)形生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)，取得的研究成果如下：(1)分析了內(nèi)飾件成型生產(chǎn)線的主要組成、工藝流程，提出了生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的要求和設(shè)計(jì)原則。(2)利用STEP7軟件對生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)編程；利用博途軟件制作人機(jī)交互頁面。以上工作，對環(huán)形轉(zhuǎn)盤發(fā)泡生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)進(jìn)行了較深入研究與設(shè)計(jì)。汽車內(nèi)飾件成型生產(chǎn)線自動控制是一個很復(fù)雜的問題，對汽車內(nèi)飾件成型生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)仍需要不斷完善和優(yōu)化。更進(jìn)一步的系統(tǒng)研究可從以下方面深入。(1)本系統(tǒng)僅提供了簡單的報警和故障顯示，需進(jìn)一步建立故障解決策略數(shù)據(jù)庫，存儲設(shè)備常見的故障及診斷方法，增加生產(chǎn)線設(shè)備的可維護(hù)性和可靠性；(2)隨著現(xiàn)場儀表和設(shè)備的日益智能化，價格逐漸下降，可進(jìn)一步開發(fā)實(shí)現(xiàn)完全分布式的內(nèi)飾件成型生產(chǎn)線現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)；同時改進(jìn)同步控制算法，以提高同步控制精度和穩(wěn)定性。謝辭值此論文完成之際，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)教師致以最誠摯的敬意和感謝。本次設(shè)計(jì)過程，從選題、分析課題、中期答辯，到繪制電氣原理圖、梯形圖以及外部接線圖，最后完成說明書和組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)。期間每一過程都得到指導(dǎo)教師的悉心指導(dǎo)，楊老師每周安排見面會，為我們解決難題。我所取得的每一分進(jìn)步和成功都凝聚著劉老師辛勤的汗水，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、淵博的知識、忘我的敬業(yè)精神使我終身難忘。導(dǎo)師不僅教授我知識，還教給我做人的道理，他的言傳身教更使我此生受益匪淺。同時，我也真誠感謝大學(xué)四年來的全體老師，為我們打下測控專業(yè)知識的基礎(chǔ)，感謝他們在學(xué)習(xí)上和生活上給予的幫助與支持。同時也感謝我的同學(xué)們，有他們的幫助與鼓勵，我才能更順利地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)的完成也意味著大學(xué)學(xué)業(yè)的完成，無論日后我從事什么樣的工作，我都會繼續(xù)努力，提高自己的知識水平。我不會忘記我的母校——唐山學(xué)院。

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