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1、长春职业技术学院毕业论文 题目： PLC在汽车制造业的应用 专 业： 汽车电子 姓 名： 张高峰 班 级 140611 分 院 汽车分院 指导教师： 张春蓉 时间： 2016 年 12 月 1 日2 PLC在汽车制造业的应用1.摘要纵观中国的经济，制造行业和软件行业占市场的70%，而制造行业最突出的就是汽车行业，相较2008年，国外品牌在中国乘用车市场的占有率突破60%。相比而言国外汽车普遍制造工艺以及性能要比国产车好。汽车的制造环节是在整个过程中是最重要的，汽车的性能高低、制造工艺、外观、安全性能都是取决于工厂制造设备的功能以及设备的精度，而在这些设备仪器中最具有发言权的就是自动化设备了。
2、汽车生产线分为冲压、焊 装、总装和涂装(喷漆)四大工序。汽车总装线、就是总装由车身储存工段、底盘装配 工段、车门分装输送工段、最终装配工段、动力总成分装、合装工段、前梁分装工段、后桥分装工段、仪表板总装工 段、发动机总装工段等构成。现在许多厂家开始用性能更好更稳定的西门子PLC了，西门子的PLC在汽车制造领域有着辉煌的成就,西门子PLC应用于汽车、REID系统(电子标签)用于生产过程中的流程控制与生产信息的控制，实现物流与信息流的同步。PLC可以达到这些功能，这些功能必须依靠工程师的程序编写才能达到这种效果，熟悉的运用PLC中的指令以及通过各种的丰富的经验来解决各种的技术性问题。而往往编写程序
3、是整个过程中最困难的，一套复杂的程序需要一个工程师熟悉灵活的运用编程指令，以及客户所想到的任何问题都要考虑在内，最重要的就是这台设备的安全性稳定性。 关键词汽车制造行业；工业自动化；西门子PLC目 录1.摘要12.引言43.选题及意义53.1 关于W in cc flexible：53.2 关于PLC：64.总体描述75.硬件设计85.1西门子400介绍95.2 传输系统概览95.2.1操作台标准配置（信号灯）115.2.2棍床125.2.3 升降机系统135.3 传感器系统155.3.1 光栅155.3.2 接近开关165.4 安全操作系统175.5 INTERBUS网络建立186.软件设计
4、及硬件配置206.1升降机流程图及描述206.2 升降机滚床位流程图及描述226.3硬件配置（PLC）237. 制作和调试307.1 控制组程序307.2 升降机控制程序338. 结论34致 谢35参考文献36附录1 元器件清单36附录2 滑橇和升降机实物图382.引言近年来，中国的汽车工业发展飞速，汽车制造业已经成为我国国民经济的支柱产业，与房地产业并驾齐驱拉动我国经济的快速增长。年金融危机的爆发对国际汽车工业的发展有所限制，但我国汽车工业的发展仍然如火如荼，各大汽车企业陆续推出了新款的车型来刺激汽车消费市场。单就近几年市场上的销售量和国家所出台的一系列政策就可见一斑。2009年以来，为应对
5、国际金融危机的影响，落实党中央、国务院保增长、扩内需、调结构的总体要求，稳定汽车消费，加快结构调整，增强自主创新能力，推动产业升级，促进我国汽车产业持续、健康、稳定发展，国家出台汽车产业调整和振兴规划，提出包括减征乘用车购置税、开展“汽车下乡”、加快老旧汽车报废更新、清理取消限购汽车的不合理规定、促进和规范汽车消费信贷、规范和促进二手车市场发展等一系列措施。2009年3月13日，财政部会同国家发展改革委、工业和信息化部、公安部、商务部、工商总局和质检总局，根据国务院关于印发汽车产业调整和振兴规划的通知（国发20095号）、国务院办公厅关于搞活流通扩大消费的意见（国办发2008134号）及国务院
6、第51次常务会议关于摩托车归入汽车下乡补贴渠道的决定，发布了汽车摩托车下乡实施方案（财建2009104号）。该方案的实施，既是实现惠农强农目标的需要，也是拉动汽车消费、带动汽车生产的一项重要措施。另一方面，在技术如何高效率的生产出各种新款车型是摆在各汽车生产厂家面前的头等问题。总所周知，汽车的整车生产能力取决于车身的制造，汽车的更新换代在很大程度上取决于车身技术的发展。在白车身的生产制造准备过程中，在工艺和装备的设计和制造直至投产的整个周期中，工艺和装备的设计和制造占有三分之二的时间，成为汽车外形改型换代的主要制约因素之一。汽车车身工程是目前世界汽车工业中研究最活跃、发展最迅速的一个领域。车身
7、的焊接工艺也是各汽车企业相互竞争的一个平台，车身焊接被国内汽车制造企业视为车辆制造的四大工艺之一。白车身是轿车的重要组成部分，是车型变化中的主体部分。它是一个复杂的体系，作为汽车其他零部件的载体，它是以“钢结构”为主的支撑部件。白车身焊接质量的优劣对整车质量起着决定性作用，自车身的焊接工艺直接决定着汽车的安全性，直接关系到广大汽车消费者的人身安全，精确、合格的白车身焊接可以最大限度的减小消费者在汽车碰撞中对自身所造成的伤害。目前，国内各大汽车生产企业的白车身焊接生产线都使用进行控制，以期达到更高的生产效率。本课题的主要目的就是研究汽车制造过程中，白车身焊装生产线中运用PLC进行控制的部分以及其
8、在现实生产中的应用，使其可以保证整条生产线可以更加稳定、高效、安全的进行生产。3.选题及意义PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字逻辑操作的电子装置，具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，实用性强，体积小等特点。本课题主要介绍运用PLC为控制器系统的设计，所以产品的开发都要讲究实用。本课题开发的产品对许多场合都能实用，而且能够简单化。不论对于产品还是使用者来说都是最好的。此系统的设计即满足了汽车制造流水线上的基本操作要求，还可以满足对于车子的工艺要求。研究本课题意味着产品成本的下降，效益的提高，因此是一个比较实用且经济的产品。本系统的设计既需要综合电气专业所学过的多门学科知识，还探讨新
9、技术的应用，同时对于实用电气设计进行一次良好的尝试。3.1 关于W in cc flexible：1.Win CC flexible，德国西门子（SIEMENS）公司工业全集成自动化（TIA）的子产品，是一款面向机器的自动化概念的HMI软件。Win CC flexible 用于组态用户界面以操作和监视机器与设备，提供了对面向解决方案概念的组态任务的支持。Win CC flexible与Win CC十分类似，都是组态软件，而前者基于触摸屏，后者基于工控机。通用的应用程序，适合所有工业领域的解决方案；多语言支持，全球通用 ；可以集成到所有自动化解决方案内；内置所有操作和管理功能，可简单、有效地进行
10、组态；可基于Web持续延展，采用开放性标准，集成简便；集成的Historian 系统作为IT 和商务集成的平台；可用选件和附加件进行扩展 ；“全集成自动化” 的组成部分，适用于所有工业和技术领域的解决方案。3.2 关于PLC：3.2.1可靠性高，抗干扰能力强3.2.2配套齐全，功能完善，适用性强3.2.3易学易用，深受工程技术人员欢迎3.2.4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造3.2.5体积小，重量轻，能耗低3.2.6开关量的逻辑控制3.2.7模拟量控制；运动控制；过程控制3.2.8据处理3.2.9通信及联网通过毕业设计，进一步融会所学的专业知识，增强了对本专业应用技术和领域的了解，
11、可以培养毕业生分析问题、解决问题的能力，进而提高设计创新、综合应用能力。同时，因为毕业设计是在毕业生在顶岗实习过程中完成的，故毕业设计融合了毕业生在工业现场、具体的工作岗位所学到的知识和自己学校所学到知识，充分发挥了“理论源于实践，实践是验证理论的重要途径”的积极性，为毕业后从事专业技术工作打下一个扎实的基础。 4.总体描述整个控制系统的设计初期首先要明确此系统所要完成的功能，在此目标的前提下才能很好的对系统进行设计开发。如图4-1所示系统的任务是完成汽车白车身的焊接生产的流水线作业，此条生产线是属于汽车焊接生产线的其中一部分，由于汽车生产线都是流水线作业，相互之间需要很好的配合才能保证整体生
12、产的不间断性，所以本控制系统对整个白车身的焊接生产线有着一定的影响，其重要性不言而喻。系统的主要作用就是传输白车至每个工位中等待加工。随着自动化控制技术的发展，在汽车生产线中已经广泛的应用技术来实现自动化控制功能来达到生产工艺所要求的准确性和安全性，这也是目前的控制技术中的最佳选择。系统中使用西门子以及总线建立一个控制网络。网络中还包括其他设备如安全光栅、通信模块、安全门等设备。图4-1 系统生产流程系统对滚床的控制本质上就是对电机的控制，滚床的前后运动是由电机带动皮带来控制的，电机的正转滚床向前运动，电机的反转滚床向后运动。最终由对滚床进行直接控制。在滚床的两侧分别设置传感器来对现场情况进行
13、检测，每个工位设置了传感器。在滚床的最前端放置传感器用来判断工件是否到位，在靠近滚床前端的位置处放置了一个传感器，在每个工位的最初设计时，在滚床的前端专门设计了一个停止气缸，当工件到位时此停止气缸伸出阻止工件继续向前运动。在滚床的后方放置一个传感器，此传感器的功能是判断工件是否占用此位，当此工位的前一个工位需要将工件输送到此工位时，系统将此传感器的信号作为判断的条件之一，如果此传感器有信号，表示此工位占用，不能再把工件输送到此工位，如果此传感器没信号，表示此工位为空，系统再判断其他的条件是否满足，如果满足便可将工件输送到此工位。整条生产线中的各个工位除了空工位外所配置的都是可升降滚床（滚床与升
14、降机结合在一起）。空工位不需要对白车身进行焊接操作所以不需要安装可升降滚床。滚床的上升下降也是由电机进行控制，可升降滚床进行上下运动而且最终保持在顶部位置或是底部位置。可升降滚床使用两个传感器来判断滚床所处的位置，顶部有个传感器当滚床到达顶部时此传感器有信号，当滚床到达底部时底部的传感器有信号，这两个传感器的信号是相互制约的，因为滚床不可能同时达到两种状态。当白车身被输送到操作工位，此时滚床下降带着白车身整体下降，下降到底部。如图4-1所示是系统的生产流程本系统主要负责的是AFO160与AFO170之间的滑橇传输与升降机的传输，当AFO160机器人将白车焊接完成后就将白车用滑橇体传入到升降机再由升降机将白车上升至上面的工位，运输完成后升降机在下降至零位等待下一次的传输。5.硬件设计硬件的设计是本系统最重要的部分所以在做课题之前对于涉及到本系统所需的硬件都是查了许多的资料，对于系统的各个部分如它的工作流程和和工作方式都在课题之前了解过了。本系统硬件设计分为PLC控制系统、滑橇系统、传感器系统和安全防护系统，各系统以PLC为控制核心，以传感器为辅助来控制滑橇及升降机的传输和升降，外围的安全保护随系统的运行而运行。5.1西门子400介绍S7-400 CPU 均具有两种类型的存储器。工作存储器的细分可将性能提高一倍。当一个标准处理器需要访问其 RAM 至少两次时，S7-400 专
