基于组装单元的单件流电气控制设计.doc

浙江理工大学成人高等教育毕业设计（论文） 摘要摘 要传统的零部件组装单元生产线各操作机台进度不一致，相互之间调度不够充分，造成部分机台生产的零部件积压严重，导致整条生产线在部分时段存在效率低下的弊端。本课题结合宁波拓普集团股份有限公司变速箱悬置1832/1833零部件组装单元生产线电气化改造项目，基于组装单元的单件流电气控制技术进行深入的研究。本课题深入分析了单件流电气控制发展的技术背景和国内外对这一领域的研究现状，系统论述了本课题研究的目的和意义。本课题介绍了基于组装单元单件流电气系统控制设计的总体方案，从生产模式、警示功能、人机交互、人身防护这4个基本功能出发，深入剖析了整个组装单元生产线的电气化改造需求，并简要概述了组装单元生产线电气化改造方案的注意事项。本课题围绕组装单元生产线硬件系统设计展开阐述，详细介绍了可编程逻辑器件PLC发展历史，三菱FX3U-48MR/ES(-A)型号PLC性能指标和PLC控制系统互联方案，并对PLC供电系统、人机交互LCD和预警、保护模块、喷码模块进行系统阐述。系统介绍了组装单元系统软件设计思想和现场调试经验、案例，如三菱GX Works2编程环境、初始化程序、主程序控制流程等。由于资源投入和时间周期限制，升级改造后的自动化生产线还有若干设计缺陷，需要在后续研发周期内进一步完善。关键词单件流 组装单元生产线 可编程逻辑控制器件 PLC i浙江理工大学成人高等教育毕业设计（论文） AbstractAbstractIn the traditional parts assembly unit production line, the operating machine schedule is not consistent and the scheduling is not sufficient, which results in a serious backlog of parts produced by some machines, resulting in low efficiency of the whole production line in some periods. Combined with the electrification transformation project of gearbox suspension 1832/1833 parts assembly unit production line of ningbo tuopu group co., LTD., this project conducted in-depth research on the single-piece flow electrical control technology of assembly unit.This paper deeply analyzes the technical background of the development of single piece flow electrical control and the research status of this field at home and abroad.This topic is introduced based on assembly unit piece flow on the overall scheme of the electric control system design, from production mode, warning function, human-computer interaction, personal protective the four basic functions, the electrification transformation of the production line for the entire unit with the demand, and a brief overview of the assembled unit production line electrification reconstruction scheme of matters needing attention.This topic focuses on the hardware system design of assembly unit production line, introduces the PLC development history of programmable logic devices in detail, the performance index of mitsubishi Fx3u-48mr /ES(-a) model PLC and the interconnection scheme of PLC control system, and systematically expounds the PLC power supply system, human-computer interaction LCD and early warning, protection module, and laser jet code module. The system introduces the software design idea of the assembly unit system and the field debugging experience and cases, such as the programming environment of mitsubishi GX Works2, the initialization program, the control main program flow and so on.Due to the limitation of resource input and time cycle, there are still some design defects in the upgraded automatic production line, which need to be further improved in the follow-up research and development cycle.Keywords： One piece flow Assembly unit production line PLC (programmable logic controller) iii浙江理工大学成人高等教育毕业设计（论文） 目 录目 录摘 要iAbstractii第1章 绪论51.1 单件流电气控制发展背景51.2 单件流国内外研究现状51.3 本课题研究内容61.4 本课题研究目的和意义62 单件流电气控制系统总体方案82.1电气控制系统需求分析82.2单件流电气控制设计总体方案93组装单元硬件系统设计113.1可编程逻辑器件PLC选型113.2供电系统设计143.3人机交互界面LCD163.4预警和保护模块173.5激光喷码电路184组装单元系统软件设计194.1 GX Works2编程环境简介194.2初始化程序194.3组装单元生产线主程序流程205系统调试225.1梯形图程序下载225.2 程序调试及分析246总结与展望26参考文献27致谢28IV浙江理工大学成人高等教育毕业设计（论文）第1章绪论第1章 绪论1.1 单件流电气控制发展背景传统制造行业，在进行产品大规模生产过程中，不同的机台通常分别由经过不同专业技术培训的人员操控。这种流水线模式的管控方式存在诸多缺点，如各机台作业员的作业进度节拍无法完全一致，落后的生产线管理方式势必造成各机台之间相互调度不够充分，部分机台生产的零部件积压堆积，限制整个生产线生产效率，甚至导致产品质量事故频发，在面临外部竞争时部件厂商缺乏核心竞争力，进而影响企业持续、健康地运转。1.2 单件流国内外研究现状1947年，日本丰田汽车工业公司的大野耐一 (Tai-ichi Ohno) 针对汽车行业种种弊端并结合丰田汽车自身特点提出了单件流雏形，倡导“一人两台作业法”，这是一种颠覆式生产模式，经过20余年衍化和发展，逐渐演进为跨时代单件流。单件流生产方式极大压缩了生产资源投入，实现了企业利润最大化的愿景，该方式不仅拯救了当时濒临倒闭的丰田汽车，创造了丰田奇迹，且在整个70年代，日本汽车工业在日本经济整体下行情况下逆势发展，迎来整个日本汽车工业发展的春天，跻身为汽车行业制造强国。大野耐一的典型代表作丰田生产方式和大野耐一的现场管理和门田安弘教授的丰田生产方式的新发展正是对这一阶段的系统总结1-2。20世纪中后期，丰田汽车在汽车行业成功案例引起了欧美国家的热切关注。许多欧美专家专程奔赴丰田进行实地考察，并将其生产管理方式与传统欧美企业进行对比分析。这一阶段欧美学者研究的典型代表作有MIT的Womack撰写的The Machine That Changed the World，书中首次创造性地将丰田生产模式 (Toyota Production Way, TPS) 命名为精益生产方式3。在与友商竞争时，越来越多欧美企业逐步意识到自身产品品质管控能力是企业核心竞争优势之一，以Motorola、GE为代表一大批美国企业，结合自身企业特点，将单件流生产管理模式逐步引入到日常生产管理过程中，比较典型的案例如GE在传统制造领域实施精益管理取得成效后，将其导入金融服务行业，使得交易周期从原先的35天缩短为短短的1-7天。经过与非制造行业融合，单件流生产管理方式被赋予更深刻内涵，并逐步融合衍变为精益六西格玛理论4-5。1987年，位于吉林的长春第一汽车制造厂最早将精益生产管理方式引入国内汽车生产制造环节，为传统大批量生产向单件流生产管理模式过渡提供了宝贵的经验6。但在很长一段时间内，国内大部分企业只是把TPS当着一套管理模板，局限于教条式照搬，很少企业愿意花费大量人力和财力结合企业自身特点加以改造、完善。总的来说，这一阶段国内应用精益管理特点是缺乏全面了解和深入自主研究。20世纪90年代，随着The Machine That Changed the World中文版改变世界的机器在出版发行后，国内掀起了精益生产管理方式研究和应用的热潮，呈现出百花齐放状态。这一阶段北京航空航天大学的邓修权和天津大学的齐二石合著的精益生产方式拉动生产系统设计程序的研究系统阐述了精益生产拉动系统构成支撑条件的2个重要成分：系统性条件和改善性条件，并对精益生产方式拉动生产系统进行了系统研究和总结3。上海通用汽车有限公司的黄斌和天纳克有限公司的周婉婷在精益生产技术在汽车制造业的应用结合国内汽车制造行业现状和上海通用汽车有限公司推行的精益生产实践，提出推进精益生产的5大原则。一汽、奇瑞、三一重工、东风、上海大众为代表的整车企业和华为、海尔、美的为代表电子都先后结合企业实际情况，探索出适合企业发展的精益生产管理模式。1.3 本课题研究内容本课题结合宁波拓普集团股份有限公司汽车零部件组装单元生产线单件流自动化升级改造项目进行研究和论证，提出了一种基于三菱株式会社FX3U-48MR/ES(-A)系列PLC实现组装单元生产线自动调度方案，使生产线各工序有序联动结合起来，本课题主要围绕下述五个方面展开论述。(1) 系统介绍单件流电气控制系统需求分析和总体设计方案。(2) 设计了组装单元线电气控制系统硬件电路系统，涵盖PLC基本原理和选型，充分兼顾EMC和组装单元生产线安全规范。(3) 采用GX Works2梯形图编程开发环境，实现组装单元生产线数据采集/显示、运行、检测、不同机台之间自动化调度监控管理、报警和紧急制动等功能。(4) 针对存在问题，系统阐述了软硬件调试过程和优化方案。(5) 结合当前系统存在的潜在缺陷，对下一阶段系统改进方案进行展望。1.4 本课题研究目的和意义现代企业管理要求不断向“规范化、自动化和科学化、标准化”的进程迈进，精益生产管理方式得到获得了业界高度认可。随着学术界和企业界研究地深入，其对生产单元线的单件流联动控制势必要求越来越多。本课题尝试对宁波拓普集团股份有限公司汽车零部件组装单元生产线的上料、压装、检验、喷码、包装等过程进行单件流控制设计。本课题拟通过传感器信号、数据通信技术、PLC控制编程将生产单元现有的两道工序压机的控制程序、检验、喷码、包装等工序联机互锁融为一体，按照控制系统的设计要求，实现软、硬件的编制和设计工作。有效缩短利用各机台之前生产调度周期，降低汽车配件半成品在工作台附近的积压，在提供企业生产效率的同时有效提升产品良率。2 单件流电气控制系统总体方案2.1 电气控制系统需求分析本设计面向组装单元（机台）的单件流电气控制，在满足组装单元工作需求基础上，兼顾安全性和可靠性，并增加友好的人机交互(Human Machine Interface, HMI)操作界面，整个系统由液压控制机台1、液压控制机台2和包装线3个工作区构成，如图2-1所示。包装工区液压机2液压机1图2-1 单件流电气控制系统框图根据汽车零部件组装单元生产线单件流自动化升级改造项目需求，本课题所设计的组装单元单件流生产线应具体下述功能。(1) 单件流组装单元（机台）控制具备手动和自动2种工作模式。兼顾调试、生产和维护需求，单件流组装单元具备手动和自动两种工作模式，手动模式和自动模式可通过按钮人工切换。正常工作时，机台采用自动模式进行生产并能自动判别出当前工作区完工的部件是否符合产品品质管控需求。PLC通过数字信号输出控制正转与反转，实现当前工作区液压机对半成品零件进行压装操作。当部件压装完毕，压机内部程序模块根据设定的工艺参数判别半成品工件合格后，操作员工将半成品工件传送到中转盒，中转盒给出信号，传递到下一个工作区进行动作。当半成品部件未检测合格或者机台进行维护调试时，需要手动切换到手动模式对半成品工件进行调试操作。(2) 单件流组装单元具备警示功能单件流警示功能由指示灯和蜂鸣器构成，机台正常开启后，指示灯绿色常亮状态，当出现违反工作流的误操作或者机台出现故障时，指示灯红色快闪状态，同时蜂鸣器告警。(3) 单件流组间单元具备人机操作界面由触摸屏构成人机交互接口，通过输入对应参数及信号，如每个液压工作区对应压装次数，不同工作区操作时间和传送信息，生产计数等参数，同时各工作区的工作状态可通过触摸屏查看。(4) 避免防误操作造成操作员人身损害功能每个液压工区，液压机台上方和下方均有光栅收发装置沟通，当生产线操作员误操作（如在压机正常工作时，把手伸到安全区域外围的压机下方），PLC接收到光栅检测到外界入侵信号，控制机台紧急制动操作，防止液压机与外界入侵物体发生冲击操作，有效保障操作员人身安全和机台使用寿命。2.2 单件流电气控制设计总体方案组装单元单件流电气控制系统在设计过程中主要基于下述几个方面考虑。(1) 深入剖析组装单元生产线单件流自动化升级改造项目中对工艺和控制精度管控要求。(2) 确定主控制器PLC型号和外围I/O设备，如电气柜、开关电源、传感器、触摸屏、断路器、对射型传感器、继电器等。(3) 根据I/O设备类似，分配PLC对应的PIN脚，用于与I/O外设互联。(4) 设计单件流电气控制系统程序，采用图形化语言编写梯形图，控制整个组装单元生产线工作。(5) 结合具体机台，对PLC梯形图程序进行调试，校对修正设计过程中不合理或者错误信息。由于公司期望对改造完毕后的组装单元单件流电气控制系统期望较高，要求电气控制生产线能根据现有自动设备工厂排产的产能要求进行24小时无间断操作，且摒弃传统操作员目检流程，采用程序参数设定定义全程对半成品部件在线检测完毕后进行喷码打包操作。由于改造后的单元生产线负责了整个厂区武汉通用客户某车型变速箱悬置1832/1833零件的全部产能，故对生产线各元件使用寿命和设备可靠性都提出了严苛要求。另外，改造后的单元生产线液压机1工作区、液压机2工作区和包装区工作进度需要合理调度平衡，某一个工作区进度过快或者过缓都会严重影响整条单元生产线进度，进而造成半成品工件在某一工作区积压的严重责任实物，整个改造后的生产线SOS技术参数如图2-2所示。图2-2 组装单元生产线SOS技术参数框图 在基于组装单元的单件流电气控制设计课题中，组装单元生产线需具备无间断操作功能，各子系统，如液压子系统需要加工周期和加工精度、传送子系统需要根据PLC调度算法传送工件，告警子系统需要警示非法作业，误操作保护子系统能对工作区安全区域外的作业员起到人身保护作用。10浙江理工大学成人高等教育毕业设计（论文）第3章 组装单元硬件系统设计3 组装单元硬件系统设计本课题选用PLC作为整个系统主控制器，PLC发送控制信号调节运转控制2台液压机冲压操作，经中转盒传送工件到最终产品喷码包装，整个过程贯穿上料->液压机1压装->检测->液压机2压装->检测->喷码，基于组装单元电气控制系统如图3-1所示。图3-1 组装单元电气控制系统框图3.1可编程逻辑器件PLC选型可编程逻辑器件(Programmable Logic Controller, PLC)是一种应用在自动化领的微处理单元，其由CPU、存储器、I/O接口、A/D等基本功能单元构成。从早期其只具备逻辑控制功能，逐步发展，综合了控制、计算机、通信等领域技术创新，增加了逻辑控制、时序控制、通信接口等功能。自问世以来，其体积较小、通用性强、接口丰富、稳定性高、操作简单、易于维护等优势而受到工业控制各个领域的广泛推崇，与机器人技术和CAD并称为自动化领域三驾马车。1968年，美国通用汽车公司(General Motors Company, GM)率先提出研发一款逻辑顺序控制电路取代传统汽车由继电器控制方向盘的招标计划，用以降低生产成本。随后，美国数字设备公司(Digital Equipment Corporation, DEC)推出了世界上首款PLC，并在GM生产线自动化改造项目上取得成功。PLC技术迅速引起欧洲和日本同行的注意，使得在较短时间能迅速推广。经过几十年的发展，目前世界上约有200余家芯片厂商提供PLC产品和解决方案，国外主流的芯片供应商有德国的Siemens，法国的Schneider、日本的OMRON / 三菱等，这几家国外厂商产品基本占据中国内的主流应用市场。在详细分析了基于组装单元单件流电气控制系统自动化改造需求，充分了解了PLC与被控制压机1/2、检测模块、喷码装置等设备之间关系和后续的维护升级需求，确定了PLC主控模块供电方式和I/O点数（即I/O接口数量，通过I/O与料盒、压机、LCD触摸显示屏等设备进行联动）。图3-2 FX3U-48MR/ES(-A) PLX实物图本设计选用日本三菱公司的FX3U系列PLC主控模块FX3U-48MR/ES(-A)，如图3-2所示，可搭配FX3U-422-BD功能扩展板对PLC I/O接口进行扩展。其中，FX3U-48MR/ES(-A)是三菱公司推出的第3代小型可编程逻辑器件，其支持24路输入和24路继电器输出，最大可扩展到256点，具体性能如下。(1) 支持50-60Hz 100-240V AC或者24V DC（漏型/源型）输入和继电器输出，10ms瞬间停电后会正常运行，24V DC最大电流600mA；(2) 内置64K大容量RAM存储器，此外支持外置存储盒，将程序内存变成快速闪存；(3) 0.065S/基本指令高速处理速率达到了业界领先水准；(4) 支持单相100kHz × 6点+10kHz × 2点或者双相50kHz × 2点高速计数功能，且支持Y000、Y001、Y002 3轴同时输出最高为100kHz的脉冲；(5) 基本单元可连接简单易用的适配器；(6) 内置时钟模块，可进行精准时序控制；(7) 支持浮点数运算、字符串处理指令等丰富的指令集；(8) 内置Stop/RUN开关，可通过内置方式或者通用I/O、扩展I/O进行操作；(9) 支持RS232C、RS422、RS485、USB等通信协议，可进行远程调试和监控程序正常运行。本课题选用方案中三菱FX3U-48MR/ES(-A) PLC采用24V DC输入，其中S/S 通道与24V DC互联提供24V DC输入，COM15与0V GND互联。X2和X4通道分别与料盒1和液压机台1状态的输入通道，读取传输线上的进料信息和液压机工作状态。X7和X11通道分别与料盒2和液压机2互联。X14和X15通道分别与检具1、2互联，读取检具动作状态信息，判别产品每一流程动作是否符合设计要求。X20和X21通道分别与喷码按钮和喷码触发开关互联，读取喷码枪是否有触发操作。Y10和Y11通道分别控制液压机互锁信号1和互锁信号2，Y14和Y17通道分别控制产品喷码触发信号触发和产品喷码电磁阀喷码操作。整个电气接线流程如图3-3所示。图3-3 PLC输入输出拓扑3.2供电系统设计FX3U-48MR/ES(-A) PLC采用AC电源/DC24V(漏型/源型)输入/继电器输出，整个供电系统设计如图3-4所示。图3-4单件流电气系统供电电路用户接入侧50Hz 220 AC与PLC之间采用线径为1.5mm三色线缆。为了用电安全，避免线路或者设备短路造成操作人员人身伤害，在接入端，增加额定电流为10A/额定工作电压为400 V AC 50 Hz的Schneider Electric SA 生产的小型电源断路器OSMC32N 2C10，设备发生短路瞬间，短路电流大于额定电流，断路器开关自动开启，起到有效的保护作用。在断路器后端增加了Schneider公司的三级接触器LC1D18M7C，控制回路电压220 V AC 50/60 Hz，可手动控制整个220V供电链路开关闭合，其实物图如图3-5所示。图3-5 LC1D18M7C接触器实物图由于PLC和人机交互界面LCD均采用24V DC供电。选用明纬(Mean Well) MDR-100-24开关电源模块，支持100-264 V AC输入范围，可将220V输入转换为24V输出，最大输出电流4A，输出功率为96 W，具体特征如下。(1) 支持100-264 V 范围内AC电源输入；(2) 内置主动式PFC（功率因素校正）模块和过温保护功能；(3) 支持短路、过压、过载保护模式；(4) 工作温度：-20+70 ；(5) DC输出电压Nosie150mV；(6) DC转换效率高达89%。在AC转DC模块输出端，与人机操作界面LCD模块之间，增加了额定电流为4A的小型断路器OSMC32N1C4，用于保护LCD模块，防止过流损坏。3.3人机交互界面LCD触摸式LCD作为一种感应式液晶显示装置，本课题中主要用于输入PLC控制参数和读取改造后单件流电气控制系统各环节的工作状态，提供了一种友好的人机交互模式，如零件何时上料，液压机如何联动动作，检测模块如何判断加工的产品是否满足品质管控要求等。市面上常见的触摸式LCD按工作原理可分为：电阻式触控和电容式触控两种。电阻式触控面板在树脂薄膜和玻璃之间的区域喷涂上一层nm量级的铟锡等金属氧化物，当用户对面板上显示内容进行触屏操作时，基于压力感应原理，电阻式触控面板LCD经过AD转换电路将表层触碰位置与坐标(x, y)触碰电压一一对应，从而实现对面板的操控。电阻式触控面板由阻性层或导性层叠加构成，具体可分为四线、五线、七线和八线这几种典型的触控面板。电容式触控面板，在一块由树脂构成的4层有机玻璃内为表面分别喷涂上一层导电薄膜，导电薄膜的4个角上分别集成了电极，当指尖触碰屏幕时，指尖与显示屏区域形成一个耦合电容，利用人体电流感应效应，将产生的电流从电极流出，通过检查横向和纵向的电极阵列，根据操作前后电容变化，间接确定触碰区域坐标。电容式触控面板又分为表层触控式和感应电容式2种。电阻屏和电容屏相比各有应用优势，其中电阻式显示面板稳定性较好、操作精确、抗复杂电磁环境干扰、受油渍等污物影响较小、理论上不存在屏幕漂移问题，适合应用工厂、矿山等温湿度变化较大电磁环境恶劣的复杂环境。电容式面板只需要触碰面板表层，不需要施加应力，反应灵敏，适用于个人消费电子产品。本课题选用了威纶通公司研发的10.1inch的四线电阻式触控面板MT6103iP，其支持的最高分辨率为1024×600，采用LED背光，背光寿命>25000小时，内置128MB的flash和128MB的RAM，提供USB2.0接口(Micro USB)和RS232/RS485等多种通信接口。触摸屏LCD模块通过2米的特质线缆与PLC模块互联，相互之间通过串口(Cluster communication port, COM)以RS422协议进行通信，如图3-6所示。图3-6 LCD显示模块与PLC互联示意图3.4预警和保护模块基于组装单元生产线复杂的工作环境，单元生产线操作人员任何误操作动作都有可能导致机台损坏，甚至给工作人员带来人身伤害，如机台正常工作时，操作人员误将手放在液压机非安全区域。本课题设计一套预警保护子系统，用以解决上述问题，如图3-7所示。图3-7 预警保护子模块示意图当液压机台发生故障或者外界非法入侵组装单元生产线液压机台操作区域时，将故障信号或者入侵信号传递给PLC模块，PLC模块输出控制信号暂停液压机台正常运转，与此同时，通过蜂鸣器电路和红色告警指示灯闪烁指示系统存在异常，维护人员通过LCD显示设备的提示的错误码信息排除故障，恢复系统正常运转。本课题选用了Omron对射型光电传感器E3Z-T61 2M作为外界入侵检测传感器，安装在液压机台上方。其支持1224V±10%  DC供电，采用波长为850nm的红外发光二极管，当检测到入射光时开关状态为ON，检测不到红外光源时状态为OFF，检测最大距离15m，能检测直径15mm的非透明物体。3.5激光喷码电路在非接触式喷码打印机发明之前，产品或者外包装箱上的文字、条码或图片通常通过传统的印刷方式进行印制，需要印刷厂商采用大型的印刷设备协助完成，印刷的文字、图片清晰度相对较差，且印制效率较低，不适合中小企业或者个人用户小批量生产需求。非接触式喷码打印机的诞生正好解决了这种需求。非接触式喷码打印机按工作原理可分为基于油墨喷射的油墨喷码打印和基于激光光束进行刻蚀的激光喷码打印2个大类。相比与传统的印刷技术，操作简单、便捷。相比于油墨喷码打印，激光喷码打印在产品或者外包装表面采用了激光热处理强化技术，形成永久标识，不易修篡改，达到防伪目的，除前期采购价格略高外，使用和维护成本较低。激光喷码打印机按光源分类，常用的有CO2激光喷码打印机和光纤激光喷码打印机。其中，CO2激光喷码打印采用在密闭的充满CO2气体的激光管腔体中产生激光，其由腔体、偏振镜、控制系统等构成。而光纤激光喷码技术采用光纤激光光源，其它构成基本类似。本课题选用悬挂式国产图雕 LJ2激光喷码打印机，输出标称功率7W，支持WIFI、USB等通信模式，具备红外定位功能，如图3-8所示，PLC接收到检测模块发出的部件符合规格要求的确认信号，控制激光喷码打印机供电系统上电，激光喷码打印机通过USB总线读取PC中分配给产品的二维码信息，用激光将信息雕刻在检测合格的工件上方。图3-8 激光喷码打印机工作框图4组装单元系统软件设计4.1 GX Works2编程环境简介三菱GX Works2是三菱推出的一种可视化PLC软件编程环境，能在Windows上正常运行，支持Q系列、F系列和FX系列等全系列PLC产品，可采用C、指令表、梯形图等多种编程语言。可通过RS232、RS422、USB、CC-Link、Ethernet等多种丰富的接口与PLC可编程芯片通信。可进行程序线上调试、监控和异地读写PLC程序等功能。GX Works2编程环境如图4-1所示。图4-1 PLC软件编程环境其中梯形图执行遵循从左到右，从上至下顺序执行的原则。4.2 初始化程序在PLC上电后，使用M8002初始化脉冲清除保持软元件，使用批量复位指令ZRST实现辅助继电器M500-M599批量复位。采用移动指令MOV，将PLC控制触摸显示屏HMI的输出数据寄存器D50和D55均设置为01，进行初始化赋值。顺序设置产品品质检测判决条件、液压机台异常判决条件、喷码工作触发条件和喷码时间周期设置等。4.3 组装单元生产线主程序流程本系统是组装单元生产线控制系统，控制相对比较复杂，适合整合各模块化集成。首先要对各工作区的技术要求属性分类，并且各模块之间的衔接都可用中间寄存通信信息传递。如：压机压装后给出合格信号并计数，PLC读入输入信号，发出信号确认下道工序动作并响应指令为止。而把启动按钮信息、计数合格信息、中转料盒判别信息、检验喷码信息、报警信息等编码信号输入PLC和HMI中，在软件程序上形成了读按钮编码电路模块及整合信息输出。组装单元生产线工作框图及主程序流程框图 如图4-2，4-3所示图4-2 组装单元生产线工作框图包装N喷码N不合格箱通道喷码触发喷码按钮启动Y检具检测中转盒对射信号1对射信号为0时对射信号为0时中转盒对射信号1NN读取位移和压力是否合格不合格箱通道YYN不合格箱通道读取位移和压力是否合格读取位移和压力是否合格光栅保护压机2压装光栅保护上料YN读取位移和压力是否合格NYY手动模式调试和维护自动模式初始化上电压机2压装压机1压装压机1压装 压机互锁等待，计数小于2后可重新启动合格计数1合格计数2压机互锁等待，计数小于2后可重新启动合格计数1合格计数2图4-3 组装单元生产线主程序流程框图21浙江理工大学成人高等教育毕业设计（论文） 第6章 总结与展望5系统调试5.1梯形图程序下载1.数据传输连接设置：要将GX Works2编制完成的梯形图程序下载到PLC中，就必须要进行网络通信传输设置。首先将PLC通过RS-422线与USB转换线连接计算机的串口互连，然后在计算机设备管理器端口查询COM端口以便对接，对应到GX Works2软件界面中的点击连接目标窗口栏的计算机侧I/F设定，并进行FX3u PLC设备与计算机网络通信传输参数设定，设定完成后点击通信测试（T）连接测试。通信测试框图如图5-1所示图5-1 通信测试框图2.生产线主程序梯形图程序写入PLC：软件窗口界面，单击在线-PLC写入进入打开在线数据操作窗口栏进行参数设定选择，就可将已经编写好的梯形图程序写入PLC，注意选中要下载的PLC程序内容信息，单击执行如图5-2，5-3所示图5-2 PLC写入框图图5-3PLC执行框图3.HMI编程写入：首先触摸屏LCD模块通过RS-422线连接计算机常用窗口栏设定地址协议进行通信系统参数设定，并把编制好的程序写入触摸屏LCD中，并进行在线模拟调试；HMI调试框图 如图5-4，5-5所示图5-4 HMI系统参数框图图5-5 HMI调试协议框图5.2 程序调试及分析本课题进行了在线联机模拟调试，其目的是为了确认整个系统的程序运行情况，在调试校对中，程序的调节变动，包括功能要求的增减、技术控制变化都是不开避免的，首先在PLC的模块上将PLC设置在RUN位置，使PLC进入运行状态，并把接好的电气控制箱连线、LCD连线整合，根据I/O分配表中的输入输出对所有的开关信号进行调试，验证动作响应；在满足组装单元生产线的所有动作程序流程后，并能实现动作可控，其整个系统的调试工作才能算完成；最后就是调试分析，本程序系统在调试试行过程中，对前期预先设计的功能技术要求和动作都能正常实现执行，具有较高的可靠性和稳定性，维修也方便等特点，本课题所设计的组装单元单件流生产线电气控制，是专门针对某类型不同结构零件特定工艺需求下平衡生产节拍和合理调度下编程编写的，并且考虑加强了人为误操作的安全性及质量报警提示功能，因此，本课题解决了现场生产的物流调度的单件流问题，提高了生产效率，充分利用人力资源，并兼顾保证了系统的安全性和质量稳定性，完好的达到了公司设计预期要求。调试分析框图参考如5-6所示图5-6 调试分析参考框图 6 总结与展望本课题结合了宁波拓普集团股份有限公司变速箱悬置1832/1833零件电气控制系统升级改造需求，将单件流管理理念和PLC技术融入整个项目中，最终实现了原有手动单步操作生产线的自动化升级，是一次完美的产学研结合体现。本课题基于三菱PLC控制器FX3U-48MR/ES(-A)，实现了组装单元生产线，从原料输入，到液压机压装动作，判别检测产品合格检测，合格产品喷码，最后检验包装等一系列连贯动作。RS-422通信总线的采用连接，实现了按压式液晶显示屏和PLC控制输入和生产线状态信息显示的人机交互。整个系统考虑到非法误操作可能对液压机台的机械损伤或者给生产线操作人员带来人身伤害，设计了预警保护模块，对非法入侵液压机台的入侵信号采用声光预警，同时紧急制动液压机台操作。本课题研究成果的成功应用提升了变速箱悬置1832/1833零件组装单元生产线的生产效率，减少了操作机台人力资源投入，为未来其它生产线的升级改造提供了宝贵的经验，具体较强的借鉴意义。局限于研发资源和时间投入，目前系统在满足1832/1833零件组装需求的同时，也存在一定的缺陷，需要在后续时间投入更多资源升级，如目前无法将改造后的单件流电气控制系统与公司客户订单系统相互关联，客户订单信息需要以电子流形式发送到计划操作人员PC客户端上，而生产线操作员被动接受到内部订单信息，确认无误后，进行排产生产，并手动将每天生产的合格部件数据手动上传到内部库存系统，由于整个