热处理生产线自动上料系统的设计与实现

摘要

随着自动化技术的不断进步和发展，自动化在工业生产制造领域的应用越来越多。传统工业生产线上料过程存在着生产效率较低、能源利用率不高、管理分散、信息交互不通畅、上料过程不及时等问题，因此设计一种能够实现自动化上料的设备对于解决以上问题具有积极意义。热处理是金属加工行业常用工艺，对于加工过程的自动上料具有很大的功能需求。基于此，本文设计实现了能够满足物料输送管理自动化、文件信息共享、智能调度决策需求的自动化上料系统。
　　热处理生产具有一套完整的工艺流程，本系统主要功能是实现当前工艺流程的物料供给、数据管理以及与上层热处理工艺控制系统的交互。根据生产流程的具体要求，本自动上料系统分为基础控制、人机界面和远程服务器三个主要子系统。该系统的主要设计任务包括:对自动上料系统进行硬件和软件的设计，以实现各个子系统的需求功能;实现三个子系统稳定高效的通信。子系统通过不同的方案实现交互:PLC使用串行通信方式与人机界面完成通信;人机界面通过CAN总线读取RFID读卡器信息，通过以太网实现与热处理工艺控制系统的通信。
　　论文确定了系统的总体设计方案。对于系统硬件进行了选型和设计，包括位置传感器、控制元器件、驱动电机、RFID通信设备、称重设备等。基础控制采用欧姆龙PLC实现。人机界面采用组态王作为开发环境，设计了基本的运行监控、参数设定、数据显示与保存、报表生成等功能。系统实现了热处理生产线自动上料系统的生产工艺要求。
　　系统相对于传统上料过程有更多的优势。系统使用独立运输单元并且可以暂存物料，可以提前输送更多料箱到线体，避免了频繁上料;与热处理工艺控制系统实现交互可以增强系统的决策性，使得系统上料更合理及时;采用变频器技术，节省大量能源，降低了生产成本。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 论文研究背景

1．2 工业自动化系统研究现状

1．2．1 国内外发展状况

1．2．2 当前工业自动化发展体系结构

1．2．3 工业自动化的发展趋势

1．3 论文的研究的目的和意义

1．4 论文主要研究内容

第二章 热处理生产线自动上料系统的总体设计

2．1 系统控制功能需求

2．2 系统软件设计目标

2．3 系统总体设计

2．3．1 电气系统总体设计

2．3．2 软件系统功能

2．3．3 软件总体结构

2．3．4 软件层次设计

2．4 本章小结

第三章 系统硬件设计

3．1 基础控制设备

3．2 信号检测设备

3．2．1 位置检测

3．2．2 称重传感器

3．3 驱动设备选型与设计

3．3．1 滚筒线电机选型及驱动设计

3．3．2 升降梯电机选型

3．4 管理与通信设备

3．5 手工校正功能设计

3．6 本章小结

第四章 系统软件设计

4．1 PLC控制程序设计与实现

4．1．1 关键数据结构设计

4．1．2 控制功能设计

4．2 RFID读卡程序功能的设计与实现

4．2．1 RFID的优点

4．2．2 RFID程序设计

4．3 组态王程序功能的设计与实现

4．3．1 组态软件的整体结构设计

4．3．2 员工管理功能的设计及实现

4．3．3 运行动画功能的设计与实现

4．3．4 功能选择与参数设定功能的设计与实现

4．3．5 报表功能的设计及实现

4．3．6 告警提示功能的设计与实现

4．3．7 文件导出与web浏览功能的设计与实现

4．4 本章小结

第五章 通信与功能切换调度程序

5．1 通信功能设计

5．1．1 工控机与PLC通信的设计与实现

5．1．2 工控机与RFID通信的设计与实现

5．1．3 工控机与热处理工艺控制系统通信的设计与实现

5．2 功能切换调度程序设计

5．3 本章小结

第六章 上料系统的功能测试

6．1 上料系统的功能测试

6．1．1 模块级测试

6．1．2 功能级测试

6．1．3 系统整体测试

6．2 本章小结

第七章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文