1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 消声器自动除尘控制系统设计 电气控制系统软件设计 所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 随着 现代科学技术的不断提高，特别是微电子技术的不断发展，使生产设备和生产过程的控制都实现了智能自动 化，大大提高了生产效率，也进一步做到了安全生产。在原来的生产设备上，增加一些微处理器和执行机构等自动控制的装置，构成一个智能或部分智能化的控制体系，取代或部分代替过去的人工操作，使设备运行的精度有了很大的提高。通过用在各种动力系统的控制上，可以大大节省能源消耗；用于机械加工控制上，对于产品的质量也有
2、很大的提高。目前，在自动化控制系统中，可编程序控制器（ PLC）应用广泛，适用于各行各业，各种场合中的检测、控制的自动化中。它的强大功能能使其无论在独立运行中，或者相连成网络皆能实现复杂控制功能。本设计中，就是针对 一条除尘流水线，利用可变程序控制器来设计一套自动控制系统，实现自动化生产，既能节省人力，又能做到安全生产。 关键词： 流水线 ， PLC， 自动控制系统 II The design of control system for muffler automatic dust removal-software design of electrical control system Abs
3、tract with the development of technology,especially the development of microelectronics technology. the production equipment and production process control are implemented intelligent automation. greatly improving production efficiency, and achieve the safe production. In the original production equ
4、ipment, increase the number of implementing agencies such as microprocessors and automatic control of the device. or some form of a smart intelligent control system, replace or partially replace the previous manual operation, the accuracy of the equipment has been a great run improved. By using a va
5、riety of power system control, and can greatly reduce energy consumption; and for machining control, the quality of the products have greatly improved. At present, in the automation and control systems, programmable logic controller (PLC) is widely used for all walks of life, on various occasions in
6、 the detection, control automation.Its powerful features enable to operate independently , or connected into a network complex control functions. this control system is design for a removal line, the use of variable process control to design an automatic control system, automated production, can sav
7、e manpower, but also achieve safe production. Keywords: Assembly line,PLC,automatic control system III 目录 摘 要 . I Abstract . II 目录 . III 引言 . IV 第一章 绪论 . 错误 !未定义书签。 1.1 课题的来源 . 错误 !未定义书签。 1.2 课题的意义 . 1 1.3 课题研究的主要内容 . 2 第二章 流水线在 国内外发展及现状 . 3 2.1 流水线的发展 . 3 2.2 PLC 在流水线中的应用 . 4 2.3 PLC 控制系统与其他工业控制系统的
8、比较 . 7 2.3.1 PLC 控制系统与继电器控制系统的比较 . 7 2.3.2 PLC 控制系统与微型计算机系统的比较 . 7 第三章 可编程序控制器的选型 . 9 3.1 可编程控制器的分类 . 9 3.2 可编程控制器的特点 . 10 3.3 PLC 的选型 . 11 第四章 PLC 自动控制系统的设计 . 错误 !未定义书签。 3 4.1 生产线的工艺流程分析 . 错误 !未定义书签。 3 4.2 自动控制系统流程设计 . 错误 !未定义书签。 4 4.3 控制系统的梯形程序图 . 错误 !未定义书签。 6 结论 . 21 参考文献 . 22 致谢 . 23 附录 . 24 附录图
9、 1 三菱 FX2N-MR32 . 24 附录图 2 程序检测图 . 25 附录图 3 程序仿真图 . 26 IV 引言 流水线 （ Assembly line）是一种工业生产中，可部分被用来组装成品，最基本的流水线由一个简单的输送带构成。如玩具，通过一系列的工作，直到它最终完成。更复杂的流水线包括直属带进行部分工作线沿线的车站，用于建设汽车和其他复杂的设备。开发革命性的流水线制造，并促成了大量财富的几个主要角色的工业革命。出现流水线之前的工业制造业，通常是工人手工制造，从单独的装配部分。 现代科学技术，特别是微电子技术的发展，使 生产设备和生产过程的自动控制成为可能。在原有的机械设备上，增加
10、 微处理器、传统器 和执行机构等自动控制装置，组成智能或部分智能化的机器体 系，代替或部分代替过去的人工操作，使设备运行的精度大大提高。用于各种动 力系统的控制，可以大大节省能源消耗；用于机械加工控制，可以大大提高产品 质量。 本设计从企业的现状着手出发，从流水线的概念和特点提出了在当前经济发展中企业的流水线生产上存在的问题和不足。 PLC是用的最多、应用最广泛的自动化产品，也可以说是最实用的自动化产品。因为用 PLC可以实现很多优点，可使系统的硬件设备大为简化，体积减小，而且 PLC的抗干扰能力强，可靠性高，操作简单。本设计针对 消声器自动除尘控制系统的设计这个具体问题，进行进一步的设计和讨
11、论。 压缩机消声器是一种密封的塑料壳体，在壳体内部通过空气流通渠道的变化而实现消除压缩空气噪声的作用。塑料壳体是由两部分组成，后经过超声波焊接机焊接在一起，焊接前必须对壳体进行必要的除尘，否则会因为壳体内部有粉尘造成管路堵塞。本课题针对消声器的结构特点，以及消声器内部粉尘的状态，设计一套自动除尘控制系统， 设计中应用了当今世界较为流行 三菱FX2NPLC，在 三菱 FX2NPLC上实现流水线的模拟控制功能。 本子项目为电气控制系统的软件设计。 消声器自动除尘控制系统设计 电气控制系统软件设计 1 第一章 绪论 1.1 课题的来源 在信息时代的今天，流水线输送能力不断强大，运输的距离不断变长，还
12、可在输送过程中同时完成若干的工艺操作，并且由于每一道工序都由特定的人去完成，一步一步加工，每个工人只需做同样的工作，大大降低了对工人的技术要求，提高了工作效率，所以在现代工业生产中应用越来越广泛。现代工业生产中的流水线部分越来越趋向无人化和自动化，通过 PC或 PLC控制器结合电机，变频器等器件来达到自动控制效果。从而实现一人或少人控制整条生产流水线的的目标。随着电子技术的发展 , 可编程序控制器 (PLC)已经由原来简单的逻辑量控制 , 逐步具有了计算机控制系统的功能，同时还能实现与 PC机的交流，可以实现连续复杂的控制，在流水线的应用中，实现了自动化。 目前企业以 DCS 为核心的工业过程
13、 控制系统 架构朝着智能化、数字化、信息化方向发展。新一代的过程 控制系统 突出表现在开放性、集成性，实现信号传输全数字化，控制功能全分散，系统信息全开放。工业 PC 机技术发展迅速。 PC机不再局限担当人 -机界面操作站角色。基于 PC 机的开发，日趋标准化的软件，已渗透到工控领域的各个方面。由于采用客户 /服务器架构模式， soft DCS soft PLC 取得越来越广泛的应用。 1.2 课题的意义 流水线 （ Assembly line）是一种工业生产中，可部分被用来组装成品，最基本的流水线由一个简单的输送带载的产品，如玩具，通过一系列的工作，直到它最终完成。更复杂的流水线包括直属带进
14、行部分工作线沿线的车站，用于建设汽车和其他复杂的设备。开发革命性的流水线制造，并促 成了大量财富的几个主要角色的工业革命。出现流水线之前的工业制造业，通常是工人手工制造，从单独的装配部分。 现代科学技术，特别是微电子技术的发展，使 生产设备和生产过程的自动控制成为可能。在原有的机械设备上， 增加微处理器、传统器和执行机构等自动控制装置，组成智能或部分智能化的机 器体系，代替或部分代替过去的人工操作，使设备运行的精度大大提高。用于各 种动力系统的控制，可以大大节省能源消耗；用于机械加工控制，可以大大提高 产品质量。 在现代工业生产中 ,许多领域都需要对生产的产品进行除尘加工 ,如工厂的生产设备、
15、医药生产、航 空航天、化工领域、实验室等等 . 特别是一些比较精密的产品加工生产中，灰尘的存在往往会影响下一步操作的生产质量。例如 压缩机消声器，它是一种密封的塑料壳体，在壳体内部通过空气流通渠道的变化而实现消消声器自动除尘控制系统设计 电气控制系统软件设计 2 除压缩空气噪声的作用。塑料壳体是由两部分组成，后经过超声波焊接机焊接在一起，焊接前必须对壳体进行必要的除尘，否则会因为壳体内部有粉尘造成管路堵塞。所以在进行焊接前的除尘程序必不可少。但是由于生产的数量巨大或者工作环境的约束，人工的除尘已经不能满足现代成产的需要。特别是 在人无法靠近或现场无需人力来监控 , 我们可以用远程监 控 ,坐在
16、办公室里就可以对现场进行监控，既提高了生产效率 ,保障了产品质量，又方便又节省人力。 由此可知在追求最大的利益及最高的效率的前 提下，流水线生产和工业控制的自动化技术在现代工业中越来越受到广泛的 应用。 本课题针对这一问题结合消声器的结构特点，以及消声器内部粉尘的状态，设计一套自动除尘控制系统，从而来达到流水线上产品的自动除尘效果 1.3 课题研究的主要内容 压缩机消声器是一种密封的塑料壳体，在壳体内部通过空气流通渠道的变化而实现消除压缩空气噪声的作用。塑料壳体是由两部分组成，后经过超声波焊接机焊接在 一起，焊接前必须对壳体进行必要的除尘，否则会因为壳体内部有粉尘造成管路堵塞。本课题针对消声器
17、的结构特点，以及消声器内部粉尘的状态，设计一套自动除尘控制系统，本子项目为电气控制系统的软件设计。 通过设计，使我们把所学习的理论知识跟生产实践更紧密的结合起来，把理论应用在实践中，也是对所学的知识以及所掌握的技能的综合运用和检测。在做这个毕业设计的过程中能够综合运用几年内在课本中所学习的知识去分析解决问题，灵活运用所学习过的知识，同时使自己的实践动手能力得到进一步的锻炼，为即将跨入社会工作岗位去竞争打下一定 的基础。 本次毕业设计是一次综合性的设计，要综合利用所学习过的可编程控制器知识来完成一个可编程控制器的自动化系统的设计。该设计的主要内容任务是通过解决若干的实际问题来巩固加强可编程控制器
18、的工作原理机器应用这门课中所学的理论知识和实验能力，能够掌握可编程控制器应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，加深对可编程控制器软硬件只是的理解，活的进一步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。 本次设计把 PLC 作为开发工具，设计要求具备一定的 PLC 硬软件的设计能力。通过设计，使我们了解 了用 PLC 进行设计的基本方法和步骤。并且通过本次设计，能够让我们培养了分析问题综合运用知识去解决问题的能力，以及独立完成工作的能力。 消声器自动除尘控制系统设计 电气控制系统软件设计 3 第二章 流水线在 国内外发展 及 现状 2.1 流水线的发展 流水线（ Asse
19、mbly line）是一种工业生产中，可部分被用来组装成品，最基本的流水线由一个简单的输送带载的产品，如玩具，通过一系列的工作，直到它最终完成。更复杂的流水线包括直属带进行部分工作线沿线的车站，用于建设汽车和其他复杂的设备。开发革命性的流水线制造，并促成了大量财富的几个主要角色的工业革命。 出现流水线之前的工业制造业，通常是工人手工制造，从单独的装配部分。工厂的生产受到限制，因为只有如此多的产品可以在一次，工人往往从一个项目开始工作到结束。到十九世纪中叶，许多企业在食品工业中已开始建立类似的流水线的生产线，使这一进程更加有效，但它并不完全精简。如早期的汽车和蒸汽机车仍在手工制作。 于 1908
20、 年，亨利福特试图找到一种方式，使汽车的大众化。福特相信，如果一般家庭可以负担得起购买汽车的价格，他们将成为受欢迎的，但缓慢和艰苦的方法来制造汽车不可能使汽车成本的下降。在公司，福特设想一条生产线，在那里劳动的工人将分为具体的任务将有助于完成整体。这一早期流水线的灵感可能来自多个行业，但很多历史学家认为在芝加哥屠宰场的拆卸线是这一想法的来源。 流水线是高效率并极具成本效益的产物。工人集中在一小部分，这意味着它们并不需要大量的培训。部分物料或零部件沿着一条传送带或一系列带工人来处理，形成一个源源不断的产品生产流程。在繁忙的生产中，福特汽车的流水线变成了一个新的汽车每 3 分钟，和现代的流水线能够
21、更加迅速，尤其是当他们结合自动化机械与人力处理。 流水线也具有一定的操作风险。首先是风险的工人，可重 复的运动对身体有害。第二次世界大战后，人们越来越认识到这个问题，于是就开始改革的生产线的环境。第二个问题是，如果有一个工作环节出现问题，它将影响整个流水线，有可能使之停止，直至情况解决。 (1)流水线的定义 流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者 输送机 。按照输送系列产品大体可以分为：皮带流水线、板链线、倍数链线、 插件 线、 网带 线、悬挂线及 滚筒 流水线这七类流水线。一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，
22、也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。流水线输送能力大，运距长，还消声器自动除尘控制系统设计 电气控制系统软件设计 4 可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十 分广泛。流水线是人和机器的有效组合，最充分体现设备的灵活性，它将输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备有机的组合，以满足多品种产品的输送要求。输送线的传输方式有同步传输的 /（强制式）也可以是非同步传输 /（柔性式），根据配置的选择，可以实现装配和输送要求。输送线在企业的批量生产中不可或缺。 (2)流水线 的传输方式 装配 流水线 的传输方式有同步传输的 /（强制式）也可以是非同步传输 /（柔性式），根据配置的选择 ，实现
23、手工装配或半自动装配。流水线在企业的批量生产中不可或缺。 工厂装配流水线最常用的方式是十字型排列的 皮带流水线 皮带流水线可以通过调节线体输送速度来满足不同生产工艺的要求。输送皮带的材质有防静电、耐磨、耐高温、耐油、耐酸碱以及食品级的皮带等多种，可根据使用场合的不同进行灵活选择。 皮带流水线运用输送带的连续或间歇运动来输送各种轻重不同的物品，既可输送各种散料，也可输送各种 纸箱、包装袋等单件重量不大的件货，用途广泛。根据生产作业可选用：普通连续运行、节拍运行、变速运行等控制方式；线体因地制宜选用：直线、弯道、斜坡等形式。 2.2 PLC 在流水线中的应用 (1)流水线的智能化 在信息时代的今天
24、，流水线输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，并且由于每一道工序都由特定的人去完成，一步一步加工，每个工人只需做同样的工作，大大降低了对工人的技术要求，提高了工作效率，所以在现代工业生产中应用越来越广泛。 现代工业生产中的流水线部分越来越趋向无人化和自动化，通过 PC 或 PLC 控制器结合电机，变频器等器件来达到自动控制效果。从而实现一人或少人控制整条生产流水线的的目标。随着电子技术的发展 , 可编程序控制器 (PLC)已经由原来简单的逻辑量控制 , 逐步具有了计算机控制系统的功能，同时还能实现与 PC 机的交流，可以实现连续复杂的控制，在流水线的应用中，实现了自动化。
25、(2)PLC 的概述 1968 年美国 GM（通用汽车）公司提出了取代继电器控制装置的要求，他的核心思想是想用程序来代替硬接线 ，输入 /输出电平能够和外部装置直接相联，结构比较易于扩展 。第二年美国数字公司就研制出了第一土改可 编程序控制器，基本满足了 GM 公司装配线的要求。 消声器自动除尘控制系统设计 电气控制系统软件设计 5 随着集成电路技术和微型计算机技术的飞速发展，目前已拥有第五代 PLC产品。为了改变对制造业的几何和力学性能，是由原料的特性物理和化学变化的过程转化为工业产品的特点，除了连续量为基础的反馈控制，尤其是在制造业存在一种基于交换机的开环顺序控制数量庞大，它的动作在数字逻
26、辑顺序按照时序行动的条件 ;和秩序的补充，将根据独立连锁保护之间的逻辑关系和时序控制的议案，以及一个开关，脉冲量，时间，计数器，对量多集中有限的大量模拟报警状态 -离散数据采集监测。由于这些控制和监测的要求 ，所以更换继电器到 PLC的顺序控制电路，主要产品开发。 PLC 实质上是一台用于工业控制的专用计算机，它与一般的计算机的结构及其组成相似。 PLC 是专为工业环境下应用而设计的，为便于接线、扩展功能，便于操作与维护，以及提高系统的抗干扰能力，其结构与组成跟一般计算机又有所区别。 1)可编程控制器的组成 PLC 从结构上可分为整体式和模块式两种，但其内部组成都是相似的。 PLC 的基本组成
27、包括中央处理模块（ CPU）、存储器模块、输入输出模块、编程器及电源模块。 中央处理器 ：中央处理器（ CPU）一般 有控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片内。 CPU 通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入输出借口电路相连接。 存储器 ：可编程控制器中的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态数据。可变程序控制器配有两种存储器，即系统存储器（ EPROM）和用户存储器（ RAM） 接口 ：输入输出（ I/O）模块是 PLC 与工业控制现场各类信号连接的部分。由于 PLC 在工业现场工作，对输入输出模块有两个主要要求，一是要有良好的抗干扰能力，二是满足工业控制现
28、场各类信号的匹配要求。 编程 器 ：编程器是 PLC 的重要外部设备，利用编程器可将用户编写的程序送到 PLC 的用户程序存储区，还可以用编程器检查、修改、调试程序。利用编程器可以监视程序的执行过程，可通过键盘调入以及显示 PLC 的状态、内部器件及系统的参数，它经过接口和 CPU 联系，实现人机对话。 电源 ： PLC 的电源模块将交流电源转换成供 PLC、存储器等所需要的直流电源，是整个 PLC 的能源供给中心。他的好坏直接影响到 PLC 的功能和可靠性。 2)可编程控制器的工作原理 PLC 上电后，在系统程序的监控下，周而复始地按一定的顺序对 系统内部的各种任务进行查询、判断和执行，这个过程实质上是按顺序循环扫描的过程
