基于PROFIBUS现场总线的FALM车厢生产线PLC控制系统的研究

摘要

近年来,由于对节能降耗的重视,许多产品需要轻量化,如运输车辆及建筑行业,因此对铝合金的需求增长很快,同时对铝合金的加工质量和加工效率也有了很高的要求。为了改变传统FLAM车厢生产中的铝合金手工钻孔方式,降低生产成本,提高加工精度和生产效率,实现自动化生产,为此本课题采用机电一体化与集成自动化技术,研究设计了一条全铝车厢数控生产线。
　　首先,论文介绍了全铝车厢加工生产线的工艺流程、工艺控制要求;根据实际情况,采用了自适应模糊PID控制方法,使系统达到最优的控制效果。
　　其次,对全铝车厢生产线控制系统进行了方案选择和总体结构设计。课题采用了国际著名工控企业西门子公司的PROFIBUS现场总线与SIMATIC系列PLC控制系统,它能够提供完善的软硬件支持和系统的解决方案。这样缩短了工控系统的开发周期,扩展了设备间的通信能力,增强了系统兼容性。
　　接着,对全铝车厢生产线的设备控制层和集中监控层的设计进行了研究。课题选用的PLC为基于PROFIBUS-DP的SIMATICCPU315T-2DP系列,它集成了逻辑控制和运动控制功能,完成了PLC的输入/输出点逻辑控制、I/O逻辑运算、运动控制、故障诊断及通讯等功能。同时选择了用于运动控制工艺任务的模块IM174,以DP(DRIVE)等时同步模式与T-CPU相连,控制五个松下MINASA4系列伺服驱动器及电机,完成轴的位置控制和运动控制。这个方案既满足了系统所需的运动控制功能,又大大的降低了成本并且简化了编程和调试工作。利用先进的PLC程序编制工具STEP7V5.4、S7-TechnologyV3.0,及WinCC组态软件,完成了车厢生产线的设备控制层的程序设计和集中监控层监控画面的设计,充分满足了工艺控制要求。
　　最后,对全文工作进行了总结,并对基于PROFIBUS-DP的PLC控制系统的研究进行了展望。PROFIBUS-DP+SIMATICPLC作为一种全铝车厢生产线控制系统解决方案,具有良好的开放性、可扩展性及高性能等特点,有很好的推广前景。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究的背景

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 数控系统国内外研究现状和发展趋势

1.4 本论文主要研究内容

第二章 全铝车厢加工生产线工艺与控制

2.1 FALM车厢生产线总体工艺简介

2.2 FALM车厢加工工艺结构及流程

2.3 FALM车厢加工生产线工艺控制要求

第三章 PROFIBUS-DP现场总线技术

3.1 RPOFIBUS的组成及协议结构

3.2 RPOFIBUS的传输技术

3.3 RPOFIBUS-DP介绍

第四章 位置控制与智能控制技术

4.1 PID控制原理

4.2 交流伺服系统模糊自适应控制

4.3 理想定位过程理论分析和实际算法

第五章 生产线控制系统总体设计

5.1 系统设计要求及方案选择

5.2 系统总体结构设计

5.3 系统的层次结构

5.4 系统的软件设计

5.5 系统的配置特点

第六章 控制系统现场设备控制层设计

6.1 系统设计主要内容

6.2 控制系统硬件设计

6.3 本系统伺服运动控制设计

6.4 控制系统软件设计

第七章 控制系统集中监控层设计

7.1 集中监控层系统设计

7.2 WinCC人机界面设计方法与步骤

7.3 WinCC监控画面设计

第八章 总结与展望

参考文献

致谢

附录A FALM车厢生产线数控系统实物图

附录B 数字量输出输入模块接线图

个人简历及在学期间发表的学术论文与研究成果

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