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1、开题报告电气工程与自动化基于PLC的物料传送分拣控制系统的实现一、选题的背景与意义随着社会的不断发展 ,市场的竞争也越来越激烈 ,因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术 ,提高生产效率 ,尤其在需要进行材料分拣的企业 ,以往一直采用人工分拣的方法 ,致使生产效率低 ,生产成本高 ,企业的竞争能力差 ,材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。利用计算机技术对生产线上的分拣设备进行智能化控制是一种既能节约成本现今社会科技发展迅速，各个行业不断创新突破。随着人们生活的需要，PLC的应用已经渗透到了国民经济的各个领域，对人们的生产生活起到了不可取代的巨大作用，同时带动传统控制检测日新月益更新。了解并应用
2、PLC知识是一项可用性极强并意义深远的事.本系统是利用可编程控制器(PLC),设计成本低、效率高的材料自动分拣装置.以PLC为主控制器,结合气动装置、传感技术、位置控制等技术,现场控制产品的自动分拣.系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点,可根据不同对象,广泛应用于生活的各个场所。21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种
3、工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的
4、自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，生产过程包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 （1）现场总线技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。（2）传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的、4-20mA/
5、24VDC信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的信息孤岛，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。（3）基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络， 构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。 二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：主要内容：1.查找文献数据，了解柔性自动化生产线中工业对象的物料传送分拣系统控制策略，了解PLC S7-200及S7-300的编程，并了解PPRO
6、FIBUS现场总线原理及网络实现的编程；2.用STEP 7 及WINCC 编制物料传送分拣系统检测控制程序；3.完成系统的调试；4.对控制策略进行分析评价。拟解决的主要问题：1.基于PLC的变频控制器的控制的方式。2.传感器的类型选择及其功能和安装实现。3.执行部件的运动精度的问题。4.执行系统：气压驱动原理5.STEP 7及WINCC编制传送带传送及传感器的检测控制程序；6.PPROFIBUS现场总线在网络通讯的实现7.人机界面的建立；8.完成系统的调试三、研究的方法与技术路线：1.柔性自动化生产线中传送带的控制策略由直线皮带输送线、分拣料槽、旋转气缸、变频器、三相交流减速电机、光电传感器、
7、光纤传感器、颜色传感器、电磁阀、开关电源、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板等组成，主要完成将材料颜色不合格的工件分拣出来，同时将合格产品传送至下一站。直线皮带输送线：主要完成将物料输送到相应的位置分拣料槽：完成将材料颜色不合格的工件分拣出来旋转气缸：将物料导入料槽，由单向电控气阀控制。变频器：控制交流电机，实现变频调速。三相交流减速电机：驱动传送带转动，由变频器控制。光电传感器：当有物料到放入时，给PLC一个输入信号。光电传感器：检测上一单元的物料。光纤传感器：物料经过时检测物料的颜色。颜色传感器：物料经过时检测物料的颜色。工作的基本流程如下：工作的具体流程2柔性自动化生产线中网络控
8、制策略柔性自动化生产线采用了现场总线控制方式，配有主控PLC（西门子S7-300）、工业触摸屏（MT4500C）、MCGS工业组态监控软件、MES生产制造管理软件等，系统可以通过主站PLC完整、精确地实现各个模块的功能。 PLC与PC机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，满足工厂自动化(FA)系统发展的需要。各可编程序控制器或远程I/O模块按功能各自放置在生产现场进行分散控制，然后用网络连接起来，构成集中管理的分布式网络系统。西门子的S7系列可编程序控制器有的配备有集成的PROFIBUS-DP接口，也可以通过接口
9、模块或通信处理器连接到PROFIBUS-DP，用于可编程序控制器与现场级分散的远程I/O设备之间的快速数据交换通信。本设计研究单主站（S7-300）与一个或多个从站（S7-200）相连，STEP7-Micro/WIN V4.0每次和一个S7-200 CPU通信,但是它可以访问网络上的所有CPU。人机界面是在操作人员和机器设备之间作双向沟通的桥梁，通过MT4500C触摸屏，用户可以在屏幕上自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息。现场总线工作流程图：3柔性自动化生产线中传送带传送过程的控制程序解决方法（1）MCGS组态软件的使用MCGS (Monitor and Co
10、ntrol Generated System)是一套基于Windows平台的、用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。 MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点。MCGS组态软件的运行环境：MCGS组态软件的系统结构组成：（2）Step-7编程软件的使用STEP 7编程软件用于西门子系列工控产品包括SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinAC,是供它们编程、监控和参数设置
11、的标准工具，是SIMATIC工业软件的重要组成部分。 STEP 7具有以下功能：硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。Step-7设计一个项目的基本步骤四、研究的总体安排与进度：2010.11.30-12.30：查找文献资料，了解柔性自动化加工对象，完成开题报告的撰写, 并开题。2011.1.1-1.30:熟悉STEP7及WINCC的编程语言，完成物料传送分拣系统的编写。2011.2.1-3.30:进行系统软硬件的调试。2011.4.1-4.30:对结果进行分析评价，撰写毕业论文,并进行答辩。五、主要参考文献：1王凤明PLC用于蒸发器的液位控制J 自
12、动化仪表，1996（7）：p422于殿勇，刘兴义基于PLC与触摸屏控制的搬运机械手的应用J 制造业自动化2009(8)：p121-1273文方，房弛，陈芳基于PLC的机械手控制设计J 机床电器,2009（3）：p37-394黄伟，胡青龙机械手PLC控制系统的设计J 机电工程技术,2008（11）：p91-955李全利PLC运动控制技术应用设计与实践 M 北京：机械工业出版社， 2009p103-104 6崔维群，孙启S7-300/400可编程控制器原理与应用 M 北京：北京航空航天大学出版社，2008p422-4258Atef A. Ata, Ahmad Rafeek , Hanani Yus
13、of. Sensory-Based Colour Sorting Automated Robotic Cell.Journal of Intelligent and Robotic Systems. 2005(43):p. 99-1109Mattone, R., Campaginorni, G., and Galati, F.: Sorting of items on a moving conveyor belt. Part 1: A technique for detecting and classifying objects, Robotics Computer-IntegratedManufacturing 16 (2000), 7380.10Mattone, R., Divona, M., and Wolf, A.: Sorting of items on a moving conveyor belt.Part 2: A performance evaluation and pick-and-place operations, Robotics Computer-IntegratedManufacturing 16 (2000), 8190.
