基于STEP7的白车身流水线系统的设计与实现
这是一篇关于流水线生产,可编程控制器,STEP7编程软件,梯形图的论文, 主要内容为本文以上海大众汽车有限公司白车身焊装流水线的改造为例,运用西门子STEP7编程软件对西门子可编程控制器(S7-400)进行编程,周边配以相应的电控自动化设备如机械手、变频器等,从而实现对白车身四轮轮罩焊装流水线的自动化改造。相对于改造之前所使用的传统继电器控制、手动工装夹具和人工搬运来说,采用西门子S7-400PLC与STEP7编程软件对其编程不仅提高了生产质量和生产节拍,更降低了流水线的制造成本与维护成本。 论文介绍了车身车间改造前的传统继电器控制流水线,对其工作方式和为何不能满足现阶段生产进行阐述,采用可编程控制器(PLC)来替代传统继电器控制来对四轮轮罩焊装流水线进行改造。本文介绍了PLC的发展、硬软件的组成、编程语言等,并介绍了本改造所运用的西门子PLC (S7-400)以及其编程软件STEP7。在对系统进行了需求分析与整体规划设计后,依次通过STEP7编程软件对各个模块进行具体的设计与编程,包括：硬件组态、滚床类、夹具类、机器人焊接工序、安全回路类、操作画面。其中滚床类包括了平移滚床与升降滚床的设计编程,夹具类包括了定位夹具与夹紧夹具的设计编程,安全类则是启动条件与启动、机械安全、设备相互干涉和急停回路的设计与编程。最后对系统进行物理层的连接、网络组态和地址分配,调试后实现白车身流水线的自动化生产改造。 本文的章节安排为六个部分,分别为：引言、第一章基本问题分析、第二章系统分析与总统设计、第三章模块设计与实现、第四章系统实现、结论。引言为重点阐述本课题的背景及其探讨意义。第一章基本问题分析,叙述课题实际的研究价值,研究中所出现的关键问题罗列,对于关键问题所提出的对策的可行性,关于本课题中涉及的国内外相关技术的发展现状。第二章是系统分析与总体设计,探讨了系统功能的需求并且分析了用户的业务需求,表述了体系结构的总体设计方案,给出了系统工作过程。第三章是模块设计,进行了PLC硬件组态、滚床、夹具、机械手焊接、安全回路、“工作状态”操作画面(软件)的设计。第四章整个系统实现,进行了系统物理层连接,系统的INTERBUS网络组态,最终进行系统测试运行,观察并记录测试所得的结果。结论则是根据整个分析和设计结果,对此次基于STEP7的白车身流水线系统的设计与实现的具体总结。
基于STEP7的白车身流水线系统的设计与实现
这是一篇关于流水线生产,可编程控制器,STEP7编程软件,梯形图的论文, 主要内容为本文以上海大众汽车有限公司白车身焊装流水线的改造为例,运用西门子STEP7编程软件对西门子可编程控制器(S7-400)进行编程,周边配以相应的电控自动化设备如机械手、变频器等,从而实现对白车身四轮轮罩焊装流水线的自动化改造。相对于改造之前所使用的传统继电器控制、手动工装夹具和人工搬运来说,采用西门子S7-400PLC与STEP7编程软件对其编程不仅提高了生产质量和生产节拍,更降低了流水线的制造成本与维护成本。 论文介绍了车身车间改造前的传统继电器控制流水线,对其工作方式和为何不能满足现阶段生产进行阐述,采用可编程控制器(PLC)来替代传统继电器控制来对四轮轮罩焊装流水线进行改造。本文介绍了PLC的发展、硬软件的组成、编程语言等,并介绍了本改造所运用的西门子PLC (S7-400)以及其编程软件STEP7。在对系统进行了需求分析与整体规划设计后,依次通过STEP7编程软件对各个模块进行具体的设计与编程,包括：硬件组态、滚床类、夹具类、机器人焊接工序、安全回路类、操作画面。其中滚床类包括了平移滚床与升降滚床的设计编程,夹具类包括了定位夹具与夹紧夹具的设计编程,安全类则是启动条件与启动、机械安全、设备相互干涉和急停回路的设计与编程。最后对系统进行物理层的连接、网络组态和地址分配,调试后实现白车身流水线的自动化生产改造。 本文的章节安排为六个部分,分别为：引言、第一章基本问题分析、第二章系统分析与总统设计、第三章模块设计与实现、第四章系统实现、结论。引言为重点阐述本课题的背景及其探讨意义。第一章基本问题分析,叙述课题实际的研究价值,研究中所出现的关键问题罗列,对于关键问题所提出的对策的可行性,关于本课题中涉及的国内外相关技术的发展现状。第二章是系统分析与总体设计,探讨了系统功能的需求并且分析了用户的业务需求,表述了体系结构的总体设计方案,给出了系统工作过程。第三章是模块设计,进行了PLC硬件组态、滚床、夹具、机械手焊接、安全回路、“工作状态”操作画面(软件)的设计。第四章整个系统实现,进行了系统物理层连接,系统的INTERBUS网络组态,最终进行系统测试运行,观察并记录测试所得的结果。结论则是根据整个分析和设计结果,对此次基于STEP7的白车身流水线系统的设计与实现的具体总结。
氯化钾铵生产过程监控系统设计与开发
这是一篇关于氯化钾铵,监控系统,可编程控制器,组态软件,参数自整定模糊-PID控制的论文, 主要内容为随着陆地钾资源的日益匮乏,海晶集团等多家科研单位经多年的探索和研究,研发出具有先进水平的沸石法海水提取氯化钾铵技术。工业自动化程度的迅猛提高以及生产过程控制的严格要求,则需要设计与开发出与之相应的高可靠性、高经济性控制系统。 本文是基于海水提取氯化钾铵生产改造项目的过程监控系统设计,针对生产过程的工艺特点和控制要求,设计了由工控机、可编程控制器及相关仪表等硬件装置、工业以太网和现场总线技术等网络体系构建的自动化控制系统。 文中首先介绍了氯化钾铵生产工艺流程和现场设备特性,根据生产运行时的控制要求,在确定总体控制方案的基础上设计和开发了氯化钾铵生产过程监控系统。其主要设计内容包括：研华工控机、西门子S7-300PLC、现场检测仪表与控制装置的选型及配置和PROFIBEUS现场总线、工业以太网的网络组态等硬件设计；采用SIMATIC STEP7V5.4控制软件实现了结构化应用程序的编制、使用上位机组态软件KingView6.52进行了模拟流程画面、远程操作画面、报警及报表系统、用户安全管理等人机接口界面的组态和参数自整定模糊-PID控制算法的实现等软件开发。 针对钾富集生产过程中钾浓度控制调节具有纯延迟、非线性强,难以构建精确的数学模型等特点,采用了将传统PID控制与模糊控制相结合的参数自整定模糊-PID控制策略,在上位机的组态软件中通过使用命令语言编程的方式实现其控制算法,并通过现场的实际运行效果验证了控制方案的可行性及其优越性。
基于淡水鱼池塘圈养模式的自动排污系统设计与试验
这是一篇关于池塘圈养,进水起旋式圈养桶,黏附颗粒去除,自动排污,可编程控制器,人机交互系统的论文, 主要内容为池塘养殖是我国淡水养殖的重要方式,但是在池塘养殖过程中的集污、排污环节缺乏高效的机械化设备,主要通过人工操作进行,存在排污效率低、固体废物去除效果差、劳动强度大以及排污量难以准确控制的缺点,严重限制了水产养殖业的进一步发展。在华中农业大学水产学院提出的“零排放”池塘圈养模式的基础上,利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术设计了一种具有自清洁能力的切向进水起旋式圈养桶,基于此圈养桶,以可编程控制器(PLC)为核心控制元件,设计了池塘圈养模式的自动排污系统。实现了通过切向进水的方式在圈养桶底部形成螺旋流,去除圈养桶底面上黏附的固体颗粒;并实现了圈养模式排污环节的现场、远程自动控制以及定时自动控制。主要研究内容和结果如下:1)提出了利用旋流清洁圈养桶底面黏附固体颗粒的导流条起旋式圈养桶、叶轮起旋式圈养桶以及切向进水起旋式圈养桶,基于CFD方法对3种圈养桶进行流体力学仿真,根据仿真结果最终选择切向进水起旋式圈养桶作为新型圈养桶的设计方案,提出了切向进水起旋式圈养桶的具体结构,基于CFD方法建立三维流动模型,并对切向进水起旋式圈养桶进行了单相流仿真。根据流体仿真结果分析了进水管数量、进水管安装位置、进水管安装角度以及切向进水速度4个参数对圈养桶底面上的切向速度分布和高速流流动范围的影响。3D打印普通圈养桶与切向进水起旋式圈养桶的实物模型,进行了排污试验。首先对切向进水起旋式圈养桶去污性能进行了验证,确定切向进水弯管安装角度为55°,切向进水速度为0.018 m/s时,圈养桶对底面上附着的饲料颗粒的去除效果较好,与对仿真分析所得的结论相一致。然后选取较优参数组合工况下的切向进水起旋式圈养桶与普通圈养桶进行去污效果对比,发现切向进水起旋式圈养桶对底面附着的饲料颗粒的去除性能明显强于普通圈养桶。2)并根据切向进水起旋式圈养桶设计了自动排污系统的总体方案,根据自动排污控制系统的控制需求,对PLC、触摸屏、电动阀等控制系统硬件进行了选型,并对自动排污控制系统的连接电路进行了设计。使用STEP 7-Micro WIN SMART V2.6.0.0软件对自动排污控制系统的PLC控制程序进行了设计。使用MCGS Pro软件和组态王6.55软件设计了自动排污控制系统的人机交互系统,实现了更为直观和简洁的控制方式。3)搭建了小规模的自动排污系统,进行了自动控制系统的运行试验。首先对各传感器的实际性能进行了试验,验证了浊度传感器、液位传感器以及p H传感器均能在试验系统中正常工作。其次,对人机交互系统进行了验证,实现了使用PC和触摸屏,同时监视和控制排污系统;使用PC+组态王6.55软件+向日葵远程控制软件,实现了对自动排污系统的远程监控。最后对自动排污运行进行了试验,自动排污系统能够按照预置的排污策略,控制各电磁阀和水泵等执行构件完成自动排污,实现了排污系统的自动运行。自动排污系统的各项功能可以满足设计需求。
金属轴承UV光固化控制系统设计与实现
这是一篇关于金属轴承,UV光固化,可编程控制器,模糊自适应PID的论文, 主要内容为舱外航天服作为航天员出舱活动的必备装备,为航天员在太空工作时生命安全提供保障。腰部法兰是舱外航天服上下两部分躯体之间相互连接的重要零件,起到连接固定和密封作用。提高舱外航天服腰部法兰的表面涂层光固化质量,是保证腰部法兰密封性的重要手段。以人工固化方式为主的腰部法兰表面涂层固化质量不够稳定、固化均匀性差、能耗高和生产效率低。因此,本文针对非标结构腰部法兰及表面涂层光固化质量要求,设计一种金属轴承紫外线(Ultraviolet,UV)光固化控制系统,通过仿形设计实现对腰部法兰涂层光固化工艺的自动化,提高其表面涂层光固化质量。首先,研究腰部法兰非标结构特性,分析腰部法兰表面涂层光固化品质影响因素,采用仿形方法设计腰部法兰仿形机械结构,建立腰部法兰仿形结构的运动模型,对其运动轨迹进行仿真分析,验证仿形机构固化过程中UV光源与腰部法兰表面的固化距离保持恒定,设计腰部法兰金属轴承UV光固化系统总体方案,着重给出金属轴承UV光固化控制系统方案。其次,针对伺服驱动系统自身及外部扰动无法精准估计问题,提出采用闭环控制结构,利用模糊自适应PID(Proportion-Integral-Derivative)控制算法来在线调整PID控制参数,对PID控制器和模糊自适应PID控制器进行仿真对比分析,证明模糊自适应PID控制器在伺服驱动系统载荷转动过程中超调量小、动态调节时间短、稳态误差小和抗干扰能力强,具有更好的控制效果。最后,设计金属轴承UV光固化控制系统硬件电路和软件流程,开发具有固化参数设定和工作状态监测功能的人机交互界面,采用CAN总线和RS485总线实现对伺服驱动系统和UV光源控制系统指令的发送和接收,调控电机转速和UV光源的光照强度,对系统电机手动控制和自动控制两种模式分别进行测试,测量和分析腰部法兰表面固化涂层厚度实验数据,实验测试结果表明,金属轴承UV光固化控制系统能够满足非标结构腰部法兰涂层光固化工艺的自动化,提高固化质量。
电力机车跨供电段自动过分相系统的设计与开发
这是一篇关于电力机车,自动过分相,地面感应信号,可编程控制器的论文, 主要内容为电力机车作为铁路运输的牵引装备,在实现双碳目标的电气化铁路建设中具有重要意义。电气化铁路牵引供电网采用单相工频交流方式,为减小单相电力牵引负载对电力系统造成不良影响,铁路牵引变电所各供电臂需换相供电,相邻供电区段接触网间需设置绝缘隔离。在电气化高速线路上电力机车需要频繁地通过分相点,人工操作过分相时司机需要时刻保持注意力的高度集中,操作不当可导致带电闯分相的危险,造成对接触网的破坏而影响行车安全,可见传统的手动换相方式己无法适应铁路高速电气化的发展。鉴于手动操作过分相方式的不足,本文提出自动过分相控制系统的研究任务。首先阅读分析大量国内外电力机车自动过分相技术文献,了解掌握了电力机车自动过分相技术研究现状。然后对电力机车牵引供电系统组成及其工作原理进行必要介绍。通过对比分析各种自动过分相系统,选择了车载自动过分相技术路线,根据系统功能及技术指标要求设计完成自动过分相系统总体方案。接着分析系统硬件功能并设计了系统硬件架构,分别就地感信号采集与数据存储模块以及行车信号采集与过分相控制模块电路展开详细设计。其中地感信号采集与数据存储模块选择了飞思卡尔系列S9S08DZ60作为MCU,依次设计了MCU最小系统、地面感应信号采集、数据存储、时钟等主要电路。行车信号采集与过分相控制模块的控制核心采用S7-200系列PLC,首先根据过分相控制需求对PLC的输入/输出端口信号进行定义,详细设计了电力机车重联、行进方向行车信号采集及485通信接口电路,最后按各电路供电需求设计了电源转换电路。基于硬件电路基础展开软件系统的设计,先对系统软件总体架构进行了设计,并对感信号采集与数据存储模块以及PLC相应模块进行程序流程图的绘制和相应程序代码的编写与调试。本文最后对所设计开发的软硬件系统进行功能的测试,受路试条件限制搭建模拟测试环境,首先检查电路板焊接质量,采用万用表对照系统电原理图对系统的硬件电路进行仔细测量和校对。然后进行了对装置的耐环境测试实验,分别对其绝缘、耐压耐温特性进行了测试,试验结果表明本装置的耐环境特性良好。最后基于搭建模拟环境模拟测试了装置在机车实际过分相过程中对地感信号和机车重联及行进方向信号的逻辑处理功能,测试结果表明该系统能够按照所设计的控制逻辑进行工作,基本满足铁路机车自动过分相装置的相关技术指标,达到了预期的设计效果。本系统能够提升电力机车的运行安全性能,满足当前铁路自动化趋势的要求,具有良好工程应用和推广价值。
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