基于PLC的积放输送系统设计毕业设计.docx

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基于PLC的积放输送系统设计毕业设计

基于PLC的积放输送系统设计毕业设计

基于PLC控制的轻型反向积放式输送系统的设计

设计总说明

本课题主要介绍了PLC在涂装烘干中的具体应用，以涂装烘干生产线的自动控制的设计过程为例，讲述PLC控制涂装烘干生产线的运行。

随着工业现代化的进一步发展，整个社会自动化水平和信息化水平不断提高，人们需要方便、快捷地将不同的物件输送到不同的工位上去完成各种工艺作业，因此积放式悬挂输送机应运而生，它是现代化生产中广泛使用的物料输送设备。

积放式输送机能高速地向工位传送工件，节省了工位间的传递时间，提高了生产效率。

高速传送还可以大大减少吊具数量（即吊挂间距加大），降低链条牵引力，减少轨道上的负荷，提高使用寿命。

积放式输送机每一个工位前都有一定的储存，使生产具有一定的弹性。

在现代工业生产自动化过程中可编程控制器（PLC）从无到有，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。

它不仅可以取代传统的继电接触控制系统，还可以构成复杂的工业过程控制网络，是实现工业自动化的一种强有力的工具。

可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

从上述定义可以看出，ＰＬＣ是一种用程序开改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。

采用PLC对输送线进行自动控制，输送线分为物料输送线（快速链）和物料烘干线（慢速链）两部分，其中快速链主要用于输送物料，链速较快（链速约12m/min）；慢速链属于可调速工艺链，根据物料的不同，所需的烘干时间也不同，因此链速并不是固定不变的，必须通过控制柜内的变频器来调整其速度，所以在整个系统起动前应先设定变频器的频率，来控制电动机的转速，从而控制链速（链速约0.5m一2.5m/min）。

而PLC

控制的主要是物料输送线（快速连），所以必须了解运料小车所处的位置及各积放段所存小车的数量。

我们通过在输送线上安装占位开关（测检小车位置），满位开关（检测积放段存车数量是否已达到要求）、清除开关以及给址器（给定小车地址）、读址器（根据所给地址命令小车进入不同的工位）等向PLC输入端发出信号，经中央处理机（CPU）内部程序处理后，向PLC输出端发出相应信号，来控制输送线上各个停止器的打开与关闭，从而控制每辆小车的停止或运行，达到自动控制输送线正常运行的目的。

采用PLC控制的输送生产线系统可靠性高，且PLC内部程序编制的灵活性及功能的多样性大大降低了外部的硬件配置，不但提高了生产效率，降低了生产成本，而且方便了控制人员的管理。

本设计包括两个部分的内容，即硬件部分和软件部分。

本文首先介绍了课题研究的目的和意义，讲述现在汽车涂装中所存在的现状，确定出系统的控制要求、方案确定和系统的工作原理。

然后对生产线中使用的积放式悬挂输送机的结构和工作原理进行了介绍，对系统所使用的PLC控制也进行了简述，接下来就是这次设计的重点，讲述了系统的整体设计及其工作过程，再对设计系统的硬件部分和软件部分进行介绍。

关键词：

积存；满位；占位；PLC

Thereverseproductputlightconveyorsystem

basedonPLCcontroldesign

Generaldescriptionofthedesign

ThissubjectmainlyintroducestheapplicationofPLCincoatingdrying,thecoatingdryingproductionlineasanexample,thedesignoftheautomaticcontrolprocessabouttheoperationofthePLCcontrolcoatingdryingproductionline.

Withthefurtherdevelopmentofindustrymodernization,thewholesocietyandnormalizationlevelcontinuouslyimproveautomationlevel,theyneedquicklyandeasilycarrydifferentobjectstoadifferentlocationonvariousprocessoperations,soputsuspensionconveyorarisesatthehistoricmoment,itiswidelyusedintheproductionofmodernmaterialconveyingequipment.Highspeedbytheproductputconveyormechanismstotransferstationartifacts,savethetransfertimebetweenthestations,improvetheproductionefficiency.Highspeedtransmissioncanalsogreatlyreducetheamountofsling（i.e.,hangspacingincrease）,andreducethechaintraction,reducetheloadonthetracks,improvetheservicelife.Eachlocationbeforetheproductputconveyorhascertainstorage,productionhascertainflexibility.

Intheprocessofmodernindustrialproductionautomationprogrammablecontroller（PLC）fromscratch,andrealizetheleapoflogictostoragelogicconnection;Itsfunctionfromweaktostrong,hasrealizedthelogiccontroltotheprogressofthedigitalcontrol;Itsapplicationfieldssincethechildhood,hasrealizedthesingleequipmentsimplecontroltocompetentformotioncontrol,processcontrolandcontrolofdistributionacrossavarietyoftasks.Itnotonlycanreplacethetraditionalrelaycontrolsystem,thecontactcanalsoconstituteacomplexindustrialprocesscontrolnetwork,isapowerfultooltorealizeindustrialautomation.

Programmablecontrollerisadigitalcomputingoperationofelectronicsystems,speciallydesignedforapplicationinindustrialenvironment.ItUSESaprogrammablememory,usedinitsinternalstoragetoperformlogicaloperations,sequentialcontrol,timing,countingandarithmeticoperationssuchasinstruction,andthroughdigitalandanaloginputandoutput,controlvarioustypesofmachineryorproductionprocess.Programmablecontrollerandrelatedequipment,shouldbeaccordingtotheindustrialcontrolsystemiseasytoformawhole,easytoexpanditsfunctionontheprincipleofdesign.Canbeseenfromtheabovedefinition,thePLCisakindofindustrialcontrolcomputerwiththeprogramchangeofcontrolfunctions,inadditiontofinishallkindsofcontrolfunctions,andthecomputercommunicationnetworkandotherfunctions.

AdoptingPLCtocontroltheautomaticconveyorline,conveyorlineisdividedintomaterialtransportline（fastchain）andmaterialdryinglinechain（slow）twoparts,includingfastchainismainlyusedforconveyingmaterial,chainspeedfaster（chainspeedabout12m/min）;Slowchainbelongstoadjustable-speedtechnologychain,accordingtodifferentmaterials,thedryingtimerequiredisalsodifferent,sothechainspeedisnotfixed,mustthroughencaseoffrequencyconvertertoadjustitsspeedcontrol,sointhewholesystemshouldbesetbeforestartingthefrequencyoftheinverter,tocontrolthespeedofthemotor,soastocontrolthechainspeed（chainspeedisabout0.5m,2.5m/min）.AndPLCcontrolisthemainmaterialconveyorline（fast）,soyoumustknowthelocationofthematerialcarandeachproducttoputthecarnumber.Wepassonthetransmissionlineinstallationplaceholderswitch（measurementinspectioncarlocation）,fullpositionswitch（testingwhetherputperiodputcarnumberhasreachedtherequirement）,removetheswitchandtoaddress（giventhecaraddress）,readaccessdevice（accordingtotheaddressgivencommandthecarintoadifferentlocation）,suchastheinputsignaltothePLC,thecentralprocessingunit（CPU）aftertheinternalprocedures,outputsignalcorrespondingtothePLC,tocontrolthetransmissionlineeachstopopeningandclosing,soastocontroleachcarstoporrun,achievethegoalofautomaticcontrolthenormaloperationofconveyorline.ConveyorproductionlinePLCcontrolsystemhashighreliability,andPLCinternalprogrammingflexibilityandfunctionaldiversityofgreatlyreducestheexternalhardwareconfiguration,notonlyimprovetheproductionefficiency,reducetheproductioncost,andconvenientcontrolofpersonnelmanagement.

Thecontentofthisdesignincludestwoparts,namelythehardwarepartandsoftwarepart.Thispaperfirstintroducesthepurposeandsignificanceofthethesis,aboutthepresentsituationofthecarcoatinginnow,determinethecontrolrequirementsofthesystem,theschemeandworkingprincipleofthesystem.Thenontheproductionlineusedintheproductputsuspensionconveyorofthestructureandworkingprincipleareintroduced,thePLCcontrolusedbythesystemisalsobriefly,thenthereisthefocusofthedesign,tellsthestoryofthewholesystemdesignanditsworkingprocess,andthedesignofhardwarepartandsoftwarepartofthesystemisintroduced.

Keywords：

Storeup；Fullybooked；Masses；PLC

1.绪论

1.1课题背景及其意义

一直以来，可编程序控制器（PLC）在工业自动化控制方面发挥着巨大作用，为各种各样的自动化控制设备提供了广泛、可靠的控制应用。

PLC主要能够为自动化控制应用提供安个可靠和比较完善的解决方案，适合当前自动化工业企业的需要。

随着计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域有了翻天覆地的变化，而PLC不断地采用新技术以及增强系统的开放性，在工业自动化领域中的应用范围不断扩大。

PLC将计算机技术、自动控制技术和通讯技术融为一体，成为实现单机、车间、工厂自动化的核心设备，其具有可靠性高、抗干扰能力强、组合灵活、编程简单、维修方便等诸多优点。

汽车涂装烘干是汽车车身制造的三大工程之一,主要作用是保护和装饰车身。

我国汽车行业在涂装烘干技术的应用方面，与国际水平的差距在不断缩小。

在现阶段，大批量的汽车涂装烘干生产要求高度的自动化，涂装烘干设备及装备已经成为最关键的要素，因为它直接或间接影响涂装烘干生产线的开动率、工艺参数的稳定性、涂装生产质量的一致性和一次合格率、涂装材料利用率等，涂装烘干线在汽车工厂建设中所占的投资总是最高的。

所以，汽车涂装烘干线的高度自动化，一直是我国汽车工业对涂装装备的迫切需求。

随着国家对节能环保政策的不断完善，高效的涂装线节能环保技术装备也将是汽车工业不可缺少的。

随着PLC的高速发展，汽车涂装烘干线有了很大的改善。

我国涂装烘干生产线经历了由手工到生产线，到自动生产线的发展过程。

采用PLC控制涂装烘干生产线的运行，解放了人力，提高了涂装质量和工作效率，提高了涂装的安全性和可靠性，收到更多的经济效益和社会效益。

1.2本课题的研究内容

本课题设计将以汽车涂装烘干生产线为例介绍PLC在积放式悬挂输送过程中的应用。

系统采用PLC控制涂装烘干生产线的运行，应用微机参与生产管理，根据生产情况确定最佳的物流状态，按指定路线完成物料的输送、积存、转挂、分流及工艺工装，有效减轻工人的劳动强度，提高生产效率。

系统运行时，采用PLC控制汽车涂装烘干生产线的运行，通过现场安装接近传感器、压力传感器、限位开关等实时检测系统运行状态，将信号传入PLC，根据生产情况确定最佳的物流状态，产生输出信号控制轻型积放式输送机，按指定路线完成物料的各个工作任务。

2.系统的控制要求及方案确定

2.1系统的控制要求

涂装烘干线可分为物料输送线（快速线）和物料烘干线（慢速线）两部分，其中快速线主要用于工件输送，线速较快，约12m/min；慢速线属于可调速工艺链，因为工件的不同，所需烘干时间也不同，因此线速不是固定不变的，系统通过变频器来实现其无级平滑变速，所以在整个系统起动前应先设定变频器的频率，来控制电动机的转速，从而控制其线速，线速约0.5m-2.5m/min。

系统起动后，运料小车先行至上料点等待，待烧制成型的铁制壁炉用特制吊具悬挂至运料小车后（装料），小车按照给定的路线进入相应工位进行涂装，涂装后壁炉由快速线进入慢速线，经烘干后从慢速线中驶出，至下料点（15#停止器）卸料，最后返回上料点继续装料，如此周而复始。

生产线的运行路线如图2.1所示

图2.1.1生产线运行线路

因此，设计PLC控制系统要满足以下条件：

（1）控制系统的起动、停止，设置输送线和烘干线的线速，并根据需要可随时改变线速。

（2）在相应工位（如上料点、卸料点等）设置紧急按钮。

当出现紧急情况或需要时，可直接按晋级按钮来停止生产线的运行，以免发生意外。

（3）因物料小车所载物料不同，需进入各自相应的工位，所以在上料点上料后，小车根据需要对小车给定地址。

给址完成后，小车根据地址进入不同的线路，后经过喷漆、烘干的处理，合格的物件在下料点放下，空载小车按照路线返回上料点积存，等待下次上料，不合格的物件返回相应的工位，重新进行加工。

2.2系统的方案确定

目前，应用于控制场合的控制装置有PLC，继电器，单片机系统以及各种工业计算机等，他们拥有不同的特点，适合于不同的环境，下面将对它们进行比较，选择出适合系统的方案。

（1）PLC控制与继电器控制的比较

继电器控制采用硬接线方式装配而成，只能完成既定的功能；PLC控制只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺的改变。

继电器的工作频率低，速度慢；PLC采用指令控制，稳定、可靠，运行速度大大提高了。

继电器控制是利用时间继电器的滞后动作来完成时间上的顺序控制；PLC控制根据需要在程序中设置定时值，灵活性大，定时时间不受环境影响。

继电器使用大量触点，使用寿命短，可靠性差，不易维护；PLC采用微电子技术，内部动作靠无触点的半导体电路完成，体积小，寿命长，可靠性高。

PLC内部有特定的计数器，可实现对生产设备的步进控制。

从适应性、可靠性及设计、安装、维护等各方面进行比较，传统的继电器控制大多数将被PLC所取代。

（2）PLC控制与单片机控制的比较

单片机是只一个集成在一块芯片上的完整计算机系统，它具有一个完整计算机所需要的的大部分部件：

CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还具有外存；同时集成诸如通信接口、定时器、实时时钟等外围设备。

而最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入/输出系统集成在一块芯片上。

它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但是由于稳定性和抗电磁干扰能力比较差，以及I/O接口太简单不适合用于直接与工业现场设备联接使用，需要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定。

（3）PLC控制与计算机系统的比较

计算机系统的编程语言为汇编语言或高级语言，它要求开发人员具有较高的计算机专业知识核危机软件编程的能力。

PLC采用了采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用，便于推广应用。

另外计算机系统的工作环境要求很高，为满足工业级的可靠性要求要进行很多的特殊设计，大大提高了其应用成本。

计算机系统的I/O接口比较简单，不适用于直接与工业现场设备联接使用。

PLC是专为工业现场应用而设计的，具有更高的可靠性。

根据以上的介绍和比较，结合PLC的特点，可靠性高，抗干扰能力强，结构简单，使用、维护方便，功能强大，体积小，重量轻，功耗低，最终确定涂装烘干生产线的自动控制系统由PLC来进行控制。

3.积放式悬挂输送机的简介

3.1积放式悬挂输送机的结构

积放式悬挂输送机是一种适应于高生产率、柔性生产系统的运输设备，不仅起着运输作用，而且贯穿整个生产线，集精良的工艺操作、储存和运输功能于一体。

随着现代化物流输送技术的飞速发展，积放式输送机在各行各业得到广泛应用，特别是在汽车制造业中，四门装配线、发动机装配线、整车装配线等。

积放式输送机主要有以下几个部分组成：

输送机轨道、牵引链条、积放小车组、驱动装置、张紧装置、停止器、滚子组回转装置、光轮回转装置、道岔、止退器、气路控制装置等。

如下图3.1所示

图3.1积放式悬挂输送机

其主要部件简介如下：

（1）输送机轨道

积放式输送机系统中有不同类型、不同轨间距的轨道。

在积放式悬挂输送机系统中，轨道由上下两层组成，上层为牵引轨，传递牵引动力，在承载轨上面，用不同规格工字钢制造，其下翼缘内表面是牵引链条滑架滚轮的踏面，它通过链支承小车支架，对链条起支承作用。

下层为承载轨，由两件特制槽钢组成，承载轨槽钢下翼缘为承载小车轮和导轮的踏面，通过牵引链上的推头推动小车在其上运行，车辆通过特制的吊具悬挂在小车上。

（2）牵引链条

牵引链条是链式输送机的传动机构的主要部分，链条由精密模锻件外链片、内链片、销轴、推杆外链片、链支承小车组成，这些件由优质合金结构钢制，均经过热处理、探伤，因此具有良好的综合机械性能和高的可靠性。