基于PROFIBUS現場總線的模擬生產線的設計與實現
廣東技術師范學院自動化系主要從事工業電氣自動化方面的教學、科研任務,現已配備有60臺套S7-200系列可編程控制器,10臺TD200文本顯示器,4臺TP-07觸摸屏,6臺變頻器,建有一個PROFIBUS現場總線實驗室,實驗室配有WINCC、STEP7、WINAC等軟件和一個基于PROFIBUS現場總線的模擬生產線,每年為社會培養約200名本專業的畢業生,畢業生遍布珠三角地區。
本項目旨在建立自動化專業教學當中的實踐環節,讓學生能夠參與生產自動化過程控制的實踐,把實際生產與理論教學緊密地聯系起來,同時為教師科研提供一個平臺。這條由廣東技術師范學院自動化系、天津龍洲科技儀器有限公司共同研制的自動化模擬生產線,采用了SIEMENS公司的PROFIBUS-DP現場總線控制系統,選用了SIEMENS的S7-300做主站、S7-200做從站,配備了STEP 7編程軟件和WIN CC監控軟件。控制系統中包括七個從站點:送料單元、加蓋單元、穿銷單元、溫度控制系統、檢測單元、分檢單元(氣動機械手)、疊層立體倉庫(見圖1)。
系統介紹
這條多站點連續生產線上的工藝過程如下:送料單元(站點1)工件托盤經傳送帶從此站前端開始進入下料倉出口,下料倉出口處的傳感器檢測到托盤到位后,定位氣缸動作將托盤對準下料倉出口,此時直流減速電機工作,通過同步送料帶將裝配主體下落到托盤,經傳感器檢測到裝配主體下落到位后,定位氣缸動作放行,托盤帶裝配主體沿傳送帶向下站運行。加蓋單元(站點2)托盤帶裝配主體進入本站后,托盤到站傳感器和氣缸到位傳感器動作,擺臂機構擺動將上蓋裝在主體中,上蓋檢測傳感器檢測到上蓋裝好后,定位氣缸動作放行,托盤帶裝配主體沿傳送帶向下站運行。穿銷單元(站點3)托盤帶裝配主體進入本站后,經直線推動機構,將銷釘準確裝配到上蓋與工作主體中,使三者成為整體,成為工件。銷釘分為金屬與非金屬二種。當銷釘傳感器檢測到位后,托盤帶工件沿傳送帶向下站運行。模擬單元(站點4)工件進入本站檢測到位后,進行加熱和溫度控制,完成PID調節后,工件沿傳送帶向下站運行。檢測單元(站點5)工件進入檢測單元,進行銷釘材質的檢測(金屬、塑料)和工件顏色檢測(深色、淺色)以確定工件是否合格,深色帶銷釘的為合格品,其余為不合格品。本站的檢測結果作為下兩站動作的依據。分檢單元(站點6)工件進入本站后,首先由短程氣缸下落,皮碗壓緊工件,真空泵開關動作,排除皮碗內的空氣,短程氣缸上升,吸起工件讓托盤繼續前進,工件由擺動缸轉動90度,若是合格品則工件下落到傳送帶繼續沿傳送帶向下站運行,若是廢品,無桿缸橫移將廢品投入廢品槽。疊層立體倉庫(站點7)該單元由升降梯與立體疊層倉庫二部分組成,升降梯由升降臺和鏈條提升部分組成,由步進電機做驅動。可根據檢測單元檢測結果(金屬、塑料、深色、淺色),按類將工件傳送到立體疊層倉庫中。連續生產線示意圖如圖2。
這條模擬生產線由一個主站S7-300和七個從站S7-200并通過WINCC監控軟件實現對整個模擬生產線的控制,所用主要設備型號、數量、控制對象列表如下表。
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