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基于PLC的自動(dòng)加工控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告范文
基于PLC的自動(dòng)加工控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告范文
1、課題研究的意義
可編程程序控制器是近二十幾年發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器，由于他把計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)與繼電器系統(tǒng)的控制簡(jiǎn)單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)，所以它在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用越來越廣泛。另一方面， 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程的需求，越來越多的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)正在廣泛應(yīng)用與各種工業(yè)生產(chǎn)過程。其特點(diǎn)是集控制和管理于一身，形成順序生產(chǎn)過程的集成控制系統(tǒng)。
以PC機(jī)作為上位機(jī)，以PLC作為基本控制單元的集控制和管理于一身的控制系統(tǒng)在現(xiàn)代化生產(chǎn)及管理中越來越顯示出優(yōu)越性，因此研究基于PLC的自動(dòng)加工監(jiān)控系統(tǒng)具有非常實(shí)用的意義。
2、總體方案設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是基于PLC的自動(dòng)加工監(jiān)控系統(tǒng)。要求實(shí)現(xiàn)以下功能：
�。�1）實(shí)現(xiàn)控制功能
通過可編程控制器進(jìn)行編程，對(duì)生產(chǎn)加工的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控與控制。通過傳感器調(diào)節(jié)機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)角度和長(zhǎng)度，對(duì)物料進(jìn)行準(zhǔn)確抓取和輸送。
（2）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控
通過監(jiān)控畫面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整參數(shù)設(shè)置，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)加工實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與控制。
而本設(shè)計(jì)作為工業(yè)生產(chǎn)，既要求提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本，又要求控制系統(tǒng)的控制精度高、響應(yīng)時(shí)間短。為此將采用上位PC機(jī)和PLC工具箱一起來模擬基于PLC的自動(dòng)加工監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行。
該監(jiān)控系統(tǒng)采用分三級(jí)控制的方案。分別為監(jiān)控級(jí)、控制級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。監(jiān)控級(jí)采用VB編程語言在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)，也可用ControlLogix系統(tǒng)構(gòu)建�？刂萍�(jí)采用SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件進(jìn)行程序控制�，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)主要采用的利用PLC工具箱上的步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及燈亮來模擬生產(chǎn)加工過程。
3、可編程控制器的選擇
自動(dòng)加工監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了能夠大大提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本，但這必須是在控制系統(tǒng)的控制精度足夠高、響應(yīng)時(shí)間足夠快的基礎(chǔ)上才可能實(shí)現(xiàn)的。所以就對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的控制提出了較高的要求，即系統(tǒng)選擇什么樣的可編程控制器（PLC）為控制核心。為解決這些問題，以下提出了兩種控制方案。
3.1三菱可編程控制器 三菱PLC具有結(jié)構(gòu)靈活，不受環(huán)境的限制，有電即可組建網(wǎng)絡(luò),傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定，能夠高質(zhì)量的傳輸采集到的數(shù)據(jù)和信息，范圍廣，成本低的特點(diǎn), 適用面廣，編程簡(jiǎn)單。而三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng)FX系列中最高檔次的超小程序裝置，除輸入出16～25點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。
由于三菱PLC擁有這么多的優(yōu)點(diǎn)，我們采用三菱PLC。同時(shí)整個(gè)控制系統(tǒng)的監(jiān)控級(jí)采用的是實(shí)時(shí)仿真監(jiān)控系統(tǒng)采用VB編程語言在上位微機(jī)上實(shí)現(xiàn)，為了便于控制器同監(jiān)控級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信以及信息數(shù)據(jù)的傳輸，所以本設(shè)計(jì)選擇配套的PLC實(shí)驗(yàn)箱。
3.2羅克韋爾可編程控制器
羅克韋爾控制系統(tǒng)的生產(chǎn)流水線模型采用了與實(shí)際系統(tǒng)相同機(jī)械結(jié)構(gòu)，包括氣動(dòng)機(jī)械手、傳送帶、傳感器組、變頻器、氣動(dòng)推料機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器、直線導(dǎo)軌、交流電機(jī)等，各機(jī)構(gòu)由PLC控制驅(qū)動(dòng)。這樣可以直觀方便的觀察生產(chǎn)流水線的工作情況，及時(shí)對(duì)加工的工作情況進(jìn)行控制。
羅克韋爾的可編程控制器采用Logix多功能控制引擎，帶浮點(diǎn)協(xié)處理器的32位多任務(wù)（事件任務(wù)、連續(xù)任務(wù)和周期任務(wù)）實(shí)時(shí)控制內(nèi)核，在高速邏輯運(yùn)算以及復(fù)雜回路控制（0.08ms/K典型混合程序）等方面表現(xiàn)同樣出色�？梢圆捎枚喾N編程方法，如梯形圖LD、功能塊圖FBD、順控表SFC以及語句表ST。支持最大30個(gè)本地I/O，可以實(shí)現(xiàn)多處理器/上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)以及分布式I/O控制。
3.3方案對(duì)比
通過以上可編程控制器的比較，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的控制要求，打算采用三菱可編程控制器對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行控制可以滿足控制精度高，響應(yīng)時(shí)間快的要求。而且還可以同時(shí)對(duì)自動(dòng)加工的工作情況進(jìn)行控制，使資源能夠得到最大化的利用。同時(shí)整個(gè)控制系統(tǒng)用上位微機(jī)仿真監(jiān)控，為了便于控制器同監(jiān)控級(jí)的`網(wǎng)絡(luò)通信以及信息數(shù)據(jù)的傳輸，所以本設(shè)計(jì)選擇配套的PLC實(shí)驗(yàn)箱。
4仿真監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
4.1 采用VB編程語言實(shí)現(xiàn)
VB是真正的面向?qū)ο缶幊�，�?jiǎn)答易學(xué)，是開發(fā)人員在維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)只須修改很少的代碼，加快了系統(tǒng)的開發(fā)速度；其擁有可視化的編程方法及向?qū)Чδ�；�?shù)據(jù)訪問的特性，允許對(duì)其他的大本數(shù)據(jù)庫格式建立數(shù)據(jù)庫和前端應(yīng)用程序，以及可調(diào)整的服務(wù)器部件等；通過ActiveX技術(shù)可使用其他應(yīng)用程序提供的功能。同時(shí)已完成的應(yīng)用程序是真正的.exe文件，可以直接發(fā)布。而微軟公司Visual Basic 6.0作為編程工具，它已經(jīng)發(fā)展成為當(dāng)前基于Windows平臺(tái)上最方便、最快捷的軟件開發(fā)工具。
4.2 利用ControlLogix系統(tǒng)構(gòu)建
ControlLogix系統(tǒng)是基于機(jī)架的系統(tǒng)，可以提供對(duì)使用順序控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制和驅(qū)動(dòng)控制的控制系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)的選項(xiàng)，還可提供通信I/O 功能。該系統(tǒng)集中了Logix 通用平臺(tái)的多種優(yōu)點(diǎn)---通用的編程環(huán)境、通用的通訊網(wǎng)絡(luò)、通用的控制引擎---提供了一個(gè)既能滿足您高性能應(yīng)用需求又易于使用的環(huán)
境。其次，Controllogix 系統(tǒng)在編程軟件、控制器和輸入輸出諸方面的緊密集成降低了在試運(yùn)行和正常操作的開發(fā)成本和時(shí)間。
4 .3方案對(duì)比
通過對(duì)兩種工具的了解，VB編程語言和ColtrolLogix系統(tǒng)顯然各自具有自身的優(yōu)點(diǎn)，而本設(shè)計(jì)選用VB編程語言在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)仿真監(jiān)控系統(tǒng)，因?yàn)檫x擇VB有以下優(yōu)勢(shì)：
�。�1）VB不需要編寫大量的代碼來描述界面元素的外觀和位置，而只要把預(yù)先簡(jiǎn)歷的對(duì)象拖放到屏幕上的某一點(diǎn)即可。這就是VB最顯著的特點(diǎn)，即可視化的編程方法。
�。�2）VB是一種在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展歷史上應(yīng)用最為廣泛的語言。它繼承了Basic語言易學(xué)易用的特點(diǎn)，特別適合初學(xué)Windows系統(tǒng)的編程。
�。�3）Visual Basic是一個(gè)功能強(qiáng)大的Windows平臺(tái)上的開發(fā)工具，初學(xué)者只要掌握幾個(gè)關(guān)鍵詞就可以建立使用的應(yīng)用程序。
5、最終方案的選定
通過以上探討，本次設(shè)計(jì)最終選用VB編程語言在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)實(shí)
時(shí)仿真監(jiān)控，可編程控制器選擇三菱PLC工具箱，采用SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件進(jìn)行程序控制，共同完成自動(dòng)加工系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)仿真與控制。而微機(jī)與PLC通過RS232/RS485接口連接并實(shí)現(xiàn)通信。
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