自动化制造的分拣系统的设计

机械设计制造及其自动化论文，论文编号:JX1285  论文字数:21404.页数:73

摘     要
 随着科学技术的迅速发展，在工业、农业、交通运输、国防建设等国民经济的诸多领域都广泛应用着自动化技术，而PLC技术又是自动化技术中重要的组成部分，更是实现工业自动化不可或缺的一项内容。不过，我国的PLC技术总体水平不是很高，应用范围不是很广，加快PLC技术在中国应用，尤其是加快以PLC群组成的复杂工业控制系统在中国的使用，成了现在的当务之急。
 本论文介绍了一个基于MSM2103环境下的一个自动化分拣系统。该分拣系统主要由4个工艺站、必要的轨道和有轨小车所组成，使用了5个PLC（西门子300系列）对整个系统进行控制。其中4个工艺站分别使用4个从站PLC，分别对其所在的从工艺站进行控制；而主PLC主要用来控制4个从站PLC以及系统中可变轨道以及小车停靠模块，使整个系统在主PLC内部的程序控制下有条不紊的动作。
 分别介绍了4个工艺站中最关键的3个工艺站的动作过程及在主PLC内引起的相应的信息处理情况：
 装载工艺站动作：往到站的有轨小车装载工件。其信息处理为：Loading工艺站动作完毕，引起主PLC：置M 51.0为ON（第一辆小车到站的情况）ON或置M52.0为ON（第二辆小车到站的情况）。
 检测工艺站动作：对到站有轨小车上的工件进行检测，检测是三种工件中的哪一种。信息处理：Checking工艺站动作完毕，引起主PLC：置M 51.1～M51.3其中之一为ON（分别标志第一辆小车装载着三种工件中的哪一种）                或置M 52.1～M52.3其中之一为ON（分别标志第二辆小车装载着三种工件中的哪一种）。
 Measuring（测量）工艺站动作：对到站有轨小车上的工件进行高度测量。如果合格则直接放行，让有轨小车装载工件到Sortieren站（分拣工艺站）进行分拣操作。2.如果不合格则工件直接被处理，有轨小车空车直接到Loading站进行下次循环。信息处理：在Loading工艺站动作完毕，引起主PLC：
 1.如果工件高度合格,则M51.0～M51.3或M52.0～M52.3保持原有状态不变
  2.如果工件高度不合格，则M51.0～M51.3状态全置为OFF（第一辆小车装载的工件不合格的情况）或 M52.0～M52.3状态全置为OFF（第二辆小车装载的工件不合格的情况）。
 Sortieren（分拣）工艺站动作：对到站有轨小车上的工件进行分拣。
 信息处理：
 1.主PLC通过判断M51.1～M51.3哪个为ON或 主PLC通过判断M52.1～M52.3哪个为ON（分别对应第一辆或第二辆有轨小车装载工件到站的情况）向Sortieren工艺站发送相应的信号（PROFIBUS总线）作为Sortieren工艺站分拣工件的依据
 2.Sortieren站动作完毕，引起主PLC：置M51.0～M51.3全为OFF（第一辆小车上的工件分拣过程处理完毕的情况）或置M52.0～M52.3全为OFF（第二辆小车上的工件分拣过程处理完毕的情况）。
 介绍了主PLC的程序的功能，各个程序的用途及其调用情况，按各个功能模块给出了具体的流程框图及其程序流程图，对程序流程框图和程序流程图作了十分详细的注解，并给出了I/O口的定义表及程序中涉及到的全部系统逻辑线圈的功能。
 对整个系统所涉及到的重要硬件和软件都给出了具体说明，分析了这些硬件的功能并给出重要程序段的程序流程图和动作过程流程图，并在作流程图的时候给出了详尽的注释。对程序中涉及到的PROFIBUS总线和AS-i总线做了软件上的简单介绍，并在流程图中涉及到总线技术的地方都有注解出来，并对其代表的功能做了具体说明。
 通过这样一个多个PLC组成的自动化系统的实例，体现出在系统中无论是硬件还是软件都体现出模块化的特点：控制各个工艺站的从站PLC除了控制其所在工艺站的动作之外，还要通过PROFIBUS总线端口与主PLC实现相互通信，以实现工艺站的启停，如果有需要还可以与主PLC通过PROFIBUS总线技术完成标志性信号的传递。而主PLC中各个从站处理模块的程序功能块要完成对相对应的从站PLC的控制。这样添加和删除一个从站模块，除了要了解硬件模块外，还要了解从站PLC对本工艺站的动作控制过程的程序段；清楚在程序中穿插的通过PROFIBUS总线信号与主PLC的的通信程序；清楚其在主PLC程序中对应的从站PLC处理功能块程序。由于为了安全与可靠起见，程序中主要通过相应的逻辑线圈对一些必要动作的调用作了很多限制，一般都体现在主功能程序块中，了解和处理好这些细节无论是对程序的修改，还是进一步改善程序的可靠性与安全性都是十分重要的。另外PLC程序中各个步的执行程序与条件判断程序都是分类写在一起的，也体现出一定的模块化的特点。通过对这些模块化在系统中的体现，有助于对整个系统软件部分的把握，如果能深入理解，则可以规划其他此类的自动化系统PLC的软件编程，能通过并行工程的概念处理此类复杂自动化系统中的软件部分。
 本次毕业设计主要按要求完成系统的软硬件的设计，尽可能使系统稳定可靠，使用方便，具有较强的通用性，实用性。SL-MSM机电一体化仿真软件是建立在自动化技术领域多年的经验积累基础上，综合应用了各个学科领域，如机械、电子和计算机科学的知识，它涉及到机电一体化的关键领域，如自动化技术领域、计算机技术领域、生产过程组织领域。

关键词：PLC  分拣系统  SL-MSM  总线技术

目  录
 中文摘要 i
英文摘要 iv
目  录 vii
第一章 绪论 1
1.1  引言 1
1.2 自动分拣机现状 1
1.3 现代自动分拣技术的发展 2
1.4 课题的提出与本文的主要内容 3
1.5 本章小节 4
第二章 整个分拣系统的布局与分拣过程的实现 5
2.1 系统的整体布局 5
2.2 分拣过程的实现 6
第三章 工作站模块的功能及其编程分析 9
3.1   分拣系统中检测模块的功能及其编程 9
3.1.1 功能分析 9
3.1.2 分拣系统中检测模块的动作过程流程图 10
3.1.3 程序结构分析 11
3.1.4 程序调用情况分析 12
3.1.5 程序流程图 13
3.2 分拣系统中测量模块的功能及其编程 19
3.2.1. 功能分析 19
3.2.2. 分拣系统中检测量块的动作过程流程图 20
3.2.3. 程序结构分析 21
3.2.4. 程序调用情况分析 22
3.2.5. 程序流程图 23
3.3 分拣系统中分拣模块的功能及其编程 31
3.3.1   功能分析 31
3.3.2  分拣系统中分拣模块的动作过程流程图 32
3.3.3  程序结构分析 33
3.3.4  程序调用情况分析 33
3.3.5  程序流程图 34
3.4 分拣系统中主循环模块的功能及其编程分析 39
3.4.1  功能分析 39
3.4.2  分拣系统中主循环模块的动作过程流程图 42
3.4.3  分拣系统中主循环模块的程序流程图 47
第四章 总线配置及其功能 60
4.1 PROFIBUS总线的配置及功能 60
4.2 AS-i总线的配置及功能 61
4.3 本章小节 61
第五章 总结 63
参考文献 64
致  谢 65