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摘 要

随着自动化工业的逐渐发展，装配流水线在生活中的应用越来越广泛，但是还存在一些问题，比如工件如果过于沉重，流水线的传送速度会变得缓慢。本设计以西门子s7-200PLC为核心设计装配流水线控制系统。以工厂加工饮料瓶为例，首先分析了装配流水线的控制要求，根据控制要求进行了硬件设计，完成了I/O分配及硬件选型。然后进行了软件设计，能够实现对饮料瓶的灌装、盖盖和贴签，并且能够实现手动移位以及手动复位。最后使用s7-200仿真软件进行模拟调试。结果验证了设计的正确性，满足了控制要求，保证了装配流水线的可行性。

关键词：装配流水线；PLC；控制系统

Abstract: With the gradual development of the automation industry, the assembly line has become more and more widely used in life. However, there are still some problems. For example, if the object is too heavy, the pipeline speed will become slow. This design uses the Siemens s7-200 PLC as the core design assembly line control system. Taking the factory processing of beverage bottles as an example, the control requirements for the assembly line were first analyzed, hardware design was performed according to the control requirements, and I/O allocation and hardware selection were completed. A software design was then performed to enable filling, capping, and labeling of beverage bottles, as well as manual shifting and manual reset. Finally use s7-200 simulation software for simulation debugging. The result verifies the correctness of the design, satisfies the control requirements, and ensures the feasibility of the assembly line.

Keywords: Assembly line；PLC；Control System

目录

1 绪论 3

1.1 装配流水线的基本结构 3

1.2 装配流水线控制系统的特点及存在问题 3

1.2.1 装配流水线控制系统的优点 3

1.3.1 装配流水线控制系统存在的问题 3

1.3 PLC的基础知识 4

1.3.1 PLC的组成 4

1.4 课题的主要内容 5

2 装配流水线控制系统的硬件设计 5

2.1 装配流水线控制系统主电路和控制电路设计 5

2.2 机械手的选择 7

2.3 I/O端口设计 7

2.4 PLC的选型 9

2.4.1 PLC的选型原则 9

2.4.2 PLC选型 9

3 装配流水线控制系统的软件设计 12

3.1 装配流水线的工作流程图 12

3.2 梯形图 13

4 装配流水线的仿真与调试 19

结论 31

参考文献 32

致谢 33

绪论

装配流水线的基本结构

随着工业自动化的推广，短短几十年，装配流水线的应用就几乎遍布全国。由最初的辛苦的人工流水线，发展为现在大部分全自动机器人进行流水线的操作。

装配流水线作为最普遍的工业自动化应用，大大地提升了工业的劳动效率和生产力，这种劳动模式，也是第一次工业革命，乃至现在生产生活的思维和理论基础。

自动化装配生产线在结构原理上与手动装配流水线是非常相似的，在手工装配流水线上操作者是工人，而自动化装配生产线则由一系列自动化装配专机来完成各种装配工序。^[1][1]

自动化装配线一般是由输送设备和专业设备构成的有机整体，是基于机电、信息、影像、网络于一体的高度自动化装配生产线。

图1-1自动化装配流水线原理图

装配流水线控制系统的特点及存在问题

当然在近百年的历史中，人们享受装配流水线这种工作模式带来的便利的同时，也暴露出相当多的问题。

装配流水线控制系统的优点

（1）适用范围广：电子厂、电脑厂、食品厂、建材厂等等行业。

（2）灵活性：传输系统，附属装置，在线专用平面和测试设备的有机组合足以满足各种产品的装配要求。

（3）传输方式：同步传输/（强制）也可以异步传输/（灵活），根据配置的选择，实现手动组装或半自动组装。装配流水线在企业的大规模生产中是不可或缺的。

装配流水线控制系统存在的问题

（1）虽然物流容器有了初步的标准化，但是对容器的使用方法却仍是没有规范，包装并未真正实现规范化、标准化，堆放仍显杂乱。

（2）在操作效果上，实质仅仅是切换了容器而已。

（3）虽然各处物流能够顺利到线上，但是操作并没有JIT（即在适当的时间只配送适当数量与质量的物料到适当的地点），仍有稍微的余量，导致物料的累积余量增加，堆放在线体边，仍影响了后续物料的配送，停产现象仍不时产生。

（4）体积庞大、重量又重的不同类型的产品，也“艰难的”在线体上移动，导致工人工作效率低，流水线上的产品质量下降。^[2][2]

PLC的基础知识

PLC的组成

PLC的种类很多。其基本功能和指令也有不同之处，但是其基本结构和工作原理则大同小异。一般由CPU板、I/0接口电路、存储器、扩展接口、电源、显示面板等硬件组成。其硬件简化框图如下：

图1-3 PLC的基本组成

1.中央处理单元(CPU)

PLC的核心组成部分是中央处理单元(CPU)，在PLC系统中它通过与其他硬件结合起来，从而协调控制整个系统。它主要由运算器、控制器、寄存器、数据和总线等组成。每一个PLC都有一个CPU进行数据的接收、采集和储存。

2.存储器

存储器主要用于存储程序和数据，可编程控制器(PLC)的存储器可分为两种：系统程序存储器和用户存储器。

(1)系统程序存储器是用来固化PLC生产厂家在研制系统时编写的各种系统工作程序。主要寄存系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。系统程序由厂家固定，用户自己不能更改。^[3][3]

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