毕业设计（论文）基于PLC控制的自动加工监控系统设计

本科毕业设计（论文）题目：基于PLC控制的自动加工监控系统设计学生姓名学号教学院系专业年级指导教师职称完成日期摘 要随着计算机技术、自动控制技术的发展及现代工业生产过程的需求，越来越多的计算机监控系统正在广泛应用于各种工业生产过程。自动化加工是现代加工生产的主要方式，自动化监控系统可以大大提高加工生产的效率和质量，因此自动化加工监控系统在现代工业中变得十分重要。本设计是以自动生产流水线模型的加工单元为控制对象，基于罗克韦尔可编程控制器的模拟控制系统设计和实现。模拟控制系统硬件采用ControlLogix1756控制器、1756 CNB/E模块、Flex I/O 1794端口和自动生产流水线模型。在模拟控制软件方面，根据加工工艺流程和控制要求，利用RSLogix5000软件编程并通过控制电磁阀驱动气缸带动传送带、机械手、钻杆器、钻绞器，实现工件的传送、钻孔、绞孔的全自动加工过程的控制，利用RSNetwork实现控制网的组态、并利用RSView32编程软件实现自动加工模拟控制系统的组态界面的本地和远程监控。将本系统结合实际工艺要求和条件进一步加以改进及完善后，可以用于实际的自动加工监控控制，因此本系统对实际加工生产的自动监控系统设计具有一定的参考价值。关键字：罗克韦尔自动化；计算机监控系统；自动加工IAbstractWith computer technology, automatic control technology and the needs of modern industrial processes, more and more computer monitoring systems are widely used in various industrial processes. Automated processing is the main form of modern processing, automated monitoring system can greatly improve production efficiency and quality mechanic, so automated processing control system in modern industry has become very important.The design is based on Automation production line model for the control of the object processing unit, Rockwell PLC-based analog control system design and implementation. Analog control system hardware using ControlLogix1756 controller, 1756 Shenzhou Business / E module, Flex I / O ports 1794 and automatic production line model. In the simulation control software, according to the process flow and control requirements, the use of software programming and RSLogix5000 electromagnetic valve cylinder by controlling the drive belt, manipulator, control drill, drill cutter, which realizes transmission parts, drilling, reaming the whole automatic process control to achieve control network using RSNetwork configuration and programming software using RSView32 analog control system for automatic processing of the configuration interface of the local and remote monitoring.The system combines the actual process requirements and conditions to be improved and refined further, automatic processing can be used for monitoring the actual control, so the actual processing of the system of automatic monitoring system has a certain reference value.Keywords: Rockwell Automation; computer monitoring system; automatic processing;目 录1绪论11.1 国内外现况11.2 设计的目的和意义22控制系统构成方案设计32.1 硬件设计方案32.2 软件设计方案32.3 控制器方案42.4总体设计方案53 编程软件及相关控制工具63.1 RSLogix500063.2 RSView3273.3 RSLinx83.4 RSNetWorx for ControlNet84 系统软件设计104.1 控制程序设计104.1.1 流程图设计104.1.2 程序设计104.2 监控画面设计134.2.1 建立OPC服务器134.2.2 RSView32组态监控软件的操作145 系统调试196 结论23谢辞24参考文献25附录26附录一：自动加工流程图26附录二：梯形图控制程序31II基于PLC控制的自动加工监控系统设计1绪论1.1 国内外现况随着计算机技术、自动控制技术的发展及现代工业生产过程的需求，越来越多的计算机监控系统正在广泛应用于各种工业生产过程。自动化监控系统可以大大提高加工生产的效率和质量，因此自动加工监控系统在现代工业中也变得十分重要。一套好的自动加工模拟控制系统不仅能提高生产效率和经济效益，而且还可以改善工况、节约资源，更能提高工作的安全可靠性。目前，自动控制方式主要有继电器、单片机、PLC和罗克韦尔可编程控制器四种。由于PLC控制系统与继电器控制系统及微机控制系统相比，具有结构灵活，不受环境的限制，有电即可组建网络,传输质量高、速度快、带宽稳定、范围广、成本低、 适用面广等一系列优点，因此，已成为国内外自动加工控制的首选控制方案。除PLC外，罗克韦尔可编程控制器也是自动加工的主要控制方式。罗克韦尔构架采用单一的控制平台，基于Logix平台的控制器都采用单一的软件编程。RSLogix5000是ControlLogix系统的专用编程软件，功能强大易用，不仅可以对控制器进行常规的编程，也可以组态和监控，所有的对外交换的信息，不管是I/O刷新信息，还是对外设备的通讯信息，都可以经过编程软件的组态或编程，更重要的是它具有面对系统的监视功能和诊断功能，所有它属下模块的工作状态全在它的监视之下，其诊断结果将明了告知问题所在，可正确迅速地查找原因，这是传统控制器编程软件不能企及的。本校电气信息学院在罗克韦尔自动化实验室有自动生产流水线模型，因此本设计选用罗克韦尔可编程控制器作为自动控制方式。图1.1自动生产流水线模型1.2 设计的目的和意义(1) 设计工件自动加工过程的监控系统；(2) 研究监控系统对自动加工的重要性；(3) 应用罗克韦尔自动化公司的RSLogix5000编程软件和RSView32组态软件对自动生产流水线加工单元进行生产过程的实现和监控，提高流水线自动生产的顺畅性。2控制系统构成方案设计2.1 硬件设计方案本系统的硬件结构如图2.1所示：上位机通过以太网与控制器连接，控制器与加工单元通过控制网连接实现控制作用。上位机采用一般的计算机，而控制器可以采用多个方案。图2.1系统硬件结构示意图2.2 软件设计方案在本设计中，上位机主要负责对加工单元的工作状况进行实时监控和动态模拟，以及通过发出命令对其进行实时控制，提高了工作效率。所以，编写一个合适的操作界面是十分必要的。编写操作界面根据选用不同的编程软件可由多种实现方案，如采用组态软件,Visual Basic（简称VB）、Visual C+（简称VC+）等。方案一：选用C语言C语言的程序简练、紧凑，使用方便、灵活、运算符丰富、数据结构丰富、语法灵活、效率高，可移植性强。方案二：选用VB语言VB语言程序语法较为简单易懂并且参考书籍多，VB是全开放性的，方便程序的修改。发展快速且功能强大。建立监控画面时不需要编写大量的程序代码行来描述和控制界面元素的位置、大小等属性，只需简单的在窗体上增加已经建立好的控件对象。方案三：选用组态软件 组态软件功能强大，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，目前在多种工程领域中得到了广泛的应用。但是它一般价格比较昂贵，它本身不具备直接访问PLC寄存器或其他智能仪表的能力，必须借助I/O驱动程序来实现。经过上面的分析，综合比较上位机编程方案，如表2.1。表2.1 上位机界面编程方案对比方案采用VB编程采用VC+编程组态软件开发效率较高较低较高通信连接较难较难简单图形界面功能一般繁杂良好2.3 控制器方案方案一：控制器采用可编程逻辑控制器（PLC） PLC即可编程控制器是一种以微处理器为核心, 并综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型工业自动控制器。它的最大特点就是体积小, 功能强, 响应速度快，可靠性高。随时可依生产工艺的不同要求而随机修改，还具有可扩展性。方案二： 控制器采用DSP数字信号处理器是一门涉及数学 、网络理论、信号处理、控制论、通信理论等许多学科且广泛应用于通信、语音、图象、雷达、生物医药、工业控制、仪器仪表、智能传感器等许多领域的新兴学科。用DSP芯片实现数字信号处理具有很强的通用性和灵活性，因为DSP芯片体积小、运算速度极快、精度高、接口方便，特别适合处理复杂的数字信号处理算法。控制器方案对比PLC具有较好的的稳定性和抗干扰性，这一点对工业控制来说很重要。并且PLC用梯形图编程比较简单。PLC多用于是电气设备处理的芯片，DSP多用于是数字信号处理的芯片。而本课题是一种工程实际的研究，课题中的机械手应用于工业控制现场，综合多方面因素，选用可编程逻辑控制器（PLC）来实现控制要求。表2.2 控制器对比控制器编程成本可靠性PLC简单高高DSP复杂高高2.4总体设计方案通过以上硬件和软件方案的比较和选择，本设计最终选用罗克韦尔可编程控制器来控制加工单元，包括机械手的动作、传送带的启停和步进电机的动作等，在上位机上采用组态软件RSView32实现对控制对象