恶劣工况下商用车牵引座焊接生产线控制系统研究与开发

摘要

随着我国物流业和交通运输行业的快速发展，半挂车已经成为道路货运的主要货运工具，而牵引座是半挂牵引车与半挂车之间的连接装置，是半挂牵引车的重要部件之一，它既是半挂汽车的连接件，也是安全件。因此设计一条商用车牵引座焊接生产线，有利于实现牵引座的大规模生产和专业化生产，也有利于提高牵引座生产企业的效益和促进物流行业的蓬勃发展。
　　 目前国内企业还没有开始应用商用车牵引座焊接生产线，仍然运用单工位的作业方式对牵引座进行焊接作业，即一个人完成所有点位的焊接作业，因此牵引座焊接生产线的设计与制造在国内尚属首次，其相应控制系统的研发更是第一次。本课题来源于Y企业与武汉理工大学的合作项目，为保证控制系统的稳定性与成熟度，本文决定采用技术较为成熟的PLC作为焊接生产线的核心控制元件。
　　 由于PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、易操作、灵活性高等特点，所以它广泛应用于现代工业控制领域。PLC作为现场控制设备的核心元件，用于逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理和通信联网。牵引座焊接生产线将采用柔性化设计，在不改变硬件接线和电气控制电路的情况下，可以通过修改相应的控制参数或者更改PLC程序，即可改变牵引座的焊接工艺。本文在对PLC和HMI控制技术进行充分研究的基础上，分析了焊接线布局、焊接操作流程，给出了PLC的控制方式和具体的梯形图语言。本论文的主要工作包括以下几个方面:
　　 1.详细分析了PLC和HMI控制技术，包括PLC的基本结构、工作原理及其特点，将PLC作为控制设备、HMI作为上位机这种理念作为商用车牵引座焊接生产线的控制方式。
　　 2.分析了焊接线的布局和生产节拍，详细研究了各个工位的控制动作流程，并给出了PLC每个输入/输出点的用途及PLC的具体型号。
　　 3.分析了PLC的三种控制方式，结合产线布局和控制要求，得出采用PLC分布式控制方式的结论。详细研究了PLC的N∶N网络技术，将HMI作为主站PLC的上位机，来监控整个焊接生产线的运行状态。
　　 4.研究了控制系统的抗干扰措施、安装和调试，以保证焊接线的正常运行和达到预期控制要求。

目录

声明

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 课题研究的目的与意义

1．3 国内外牵引座焊接线控制系统研究现状

1．3．1 国内研究现状

1．3．2 国外牵引座生产技术研究现状

1．4 课题来源

1．5 研究内容和论文结构

第2章 PLC和HMI控制技术

2．1 PLC基本结构

2．2 PLC的工作原理及其特点

2．2．1 PLC工作原理

2．2．2 PLC的特点

2．3 HMI的概念及工作原理

2．4 本章小结

第3章 焊接生产线布局分析

3．1 牵引座焊接生产线总体要求

3．2 焊接线主要工位需要完成的功能分析

3．2．1 焊接线节拍制定

3．2．2 主要工位动作流程分析

3．3 焊接线整体生产流程分析

3．3．1 上件工位

3．3．2 工位1

3．3．3 工位2

3．3．4 工位3

3．3．5 工位4

3．3．6 工位5

3．3．7 工位6

3．3．8 工位7

3．3．9 工位8

3．3．10 下件工位

3．4 控制系统的总体设计方案

3．5 本章小结

第4章 焊接生产线控制系统设计

4．1 焊接生产线电控设计

4．1．1 PLC选型

4．1．2 控制系统电气原理图

4．2 PLC控制系统软件设计

4．2．1 PLC的N：N网络设计

4．2．2 PLC软件设计

4．3 HMI组态软件设计

4．4 本章小结

第5章 控制系统的安装和调试

5．1 控制系统抗干扰措施

5．2 控制系统的安装和调试

5．2．1 控制系统的安装

5．2．2 控制系统的模拟调试

5．2．2 控制系统的现场调试

5．3 控制系统的使用效果

5．4 本章小结

第6章 全文总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢