喷涂烘干单元

信息与电气工程学院
课程设计说明书（2015/2016学年第一学期）
课程名称：工业监控系统工程设计
题目：喷涂烘干单元
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
设计周数：2周
设计成绩：
2015年12月31日
1、课程设计目的
1.了解工件喷涂不同颜色的工作原理；
2.掌握工件喷涂的控制方法；
3.熟练编写PLC程序；
4.按照设备形状和动作画出监控界面以及动作同步；
5.实现力控和PLC的通信，达到画面与实际动作同步。

2、课程设计的内容和要求
2.1实验设备
（1）柔性生产线一套；
（2）安装西门子编程软件STEP7-MicroWIN SP6的计算机一台；
（3）西门子编程下载电缆一条。

PLC简介
可编程控制器简称PC（英文全称：Programmable Controller），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC几个不同时期。

为与个人计算机（PC）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字。

1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

”
S7-200 PLC
S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

其中，S7-200系列PLC是德国西门子公司生产的超小型化PLC。

它适用于各种场合中的自动检测、监测及控制等。

S7-200 PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。

2.2实验原理
喷涂通过喷枪或碟式雾化器，借助于压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴，施涂于被涂物表面的涂装方法。

可分为空气喷涂、无空气喷涂、静电喷涂以及上述基本喷涂形式的各种派生的方式，如大流量低压力雾化喷涂、热喷涂、自动喷涂、多组喷涂等。

喷涂作业生产效率高，适用于手工作业及工业自动化生产，应用范围广主要有五金、塑胶、家私、军工、船舶等领域，是现今应用最普遍的一种涂装方式；喷涂作业需要环境要求
有百万级到百级的无尘车间，喷涂设备有喷枪，喷漆室，供漆室，固化炉/烘干炉，喷涂工件输送作业设备，消雾及废水，废气处理设备等。

喷涂中的主要问题是高度分散的漆雾和挥发出来的溶剂，既污染环境，不利于人体健康，又浪费涂料，造成经济损失。

大流量低压力雾化喷涂是低的雾化气压和低空气射流速度，低的雾化涂料运行速度改善了涂料从被涂物表面反弹出来的情况。

使上漆率从普通空气喷涂的30%～40%，提高到了65%～85%。

在轻革涂饰中用喷枪或喷浆机将涂饰喷于革面上。

工件先用颜色识别传感器检测出来颜色，然后输送到后边相应的工位进行不同颜色的模拟喷涂，喷涂完成后输送到传送装置的末端，然后再回到初始位置，完成一个工件的喷涂任务。

动作要求：传送带上传感器检测到有工件通过时，阻拦杆放下，拦截，等待吸盘搬运。

搬运到喷涂平台，喷涂平台会按照颜色传感器，把该工件运送到对应的颜色喷头来进行喷涂，喷涂完毕，运送到下一个烘干单元，烘干完毕，运送到末端，运送平台回到初始位置。

技术要求：
（1）按照动作要求编写PLC程序。

（2）按照设备形状和动作画出监控画面以及动作同步。

（3）实现力控和PLC的通信，达到画面与实际动作同步。

（4）课程设计报告书写规范、文字通顺、图表清晰、数据完整、结论明确。

表一喷涂烘干单元PLC部分输入输出点配置表
柔性生产线主要由立体仓库出库单元、变频主轴成型加工单元、机器视觉检测单元、材
料检测与多功能并联加工单元、工件尺寸检测单元、自动废品分拣单元、喷涂烘干单元、串联机器人装配单元、机械手包装单元、成品库与堆垛机单元及系统总控单元等十一个单元组成。

系统采用Profibus-DP协议进行数据交换。

其中系统总控单元为主站站号为2，其余十个单元为从站。

采用一主多从的模式。

所以对于喷涂烘干单元主从站协议如表二所示。

表二主从站通信协议
（喷涂烘干单元）
Bit1 机器复位状态信号复位中无效
Bit2 机器复位完成信号复位完成无效
Bit3 机器运行状态运行中停止
Bit4 请求输出有效无效
Bit5 工件有无1
Bit7 未检测到颜色有效无效2
Bit0 红色有效无效
Bit1 黄色有效无效
Bit2 蓝色有效无效
图一喷涂烘干单元布局
图二登录界面
图三监控组态主界面
2.3编写程序
西门子PLC 编程界面
图四S7-200 PLC 编程界面
图五脚本编辑界面
程序编写如下：
IF START.PV==1 THEN
zhufengji.PV=1;
a = a + 1;
if a>=5 then
7chuchenji.PV=1;
endif
if a >=10 then 6chuchenji.PV=1;endif
if a >=15 then 5chuchenji.PV=1;endif
ENDIF
根据西门子PLC编程手册，操作西门子s7-200系列PLC编程软件，进行PLC 程序的写入和更改，按照要求预先安装PLC 下载电缆的驱动,显示下载虚拟口为COM4。

如图六所示。

图六 PPI编程电缆通信端口
2.4实验步骤
（1）关闭气泵气路开关，启动气泵到预定压力后开启气路开关；
（2）接通总控台电源开关；
（3）接通喷涂烘干单元电源开关；
（4）将“联机/单机”开关置于单机位置；
（5）将西门子编程电缆（PPI）连接到喷涂烘干单元的PLC和计算机上，启动计算机，运行STEP7-MicroWIN软件，打开资料库的实验文件夹中“工件喷涂实验程序.mwp”，出现如图七所示界面；
图七喷涂烘干单元实验程序
（6）按下快捷按钮,编译程序；
（7）查看西门子PLC硬件上模式选择选项把它拨到“STOP”模式，如图八所示；
图八 PLC拨码开关
（8）将程序下载到PLC中，点击“确定”；
（9）一旦程序下载成功，在PLC中运行程序之前，您必须将PLC从STOP（停止）模式
转换回RUN（运行）模式。

单击工具条中的“运行”按钮，或选择PLC > 运行，转换回RUN（运行）模式；
（10）程序下载完成后点击“确定”按钮，程序开始运行；
（11）按下控制面板上的“启动”按钮，给单元上电，启动指示灯亮，停止指示灯熄灭；
（12）等待1秒，按下“启动”按钮，喷涂输送装置开始复位；
（13）等到报警指示灯“嘀”提示时，表示复位完成；
（14）把一个工件放到传送带输入端；
（15）按下“启动”按钮，传送带启动，当对射开关SEN4检测到工件时候，气挡放下，3s后传送带停止；
（16）机械搬运手爪将工件搬运到输送装置上；
（17）颜色识别传感器开始识别颜色，检测到颜色信号之后，输送装置自动开始运行，搬运手爪复位；
（18）根据颜色信息，输送装置的托盘停在相应的喷涂工位；
（19）喷涂电磁阀得电，开始模拟喷涂；
（20）2秒后，喷涂电磁阀失电，喷涂完成；
（21）输送到加热烘干位置，烘干2s；
（22）喷涂输送装置继续往末端运行，到达末端后再次安“启动”然后自动返回到复位完成位置；
（23）喷涂输送装置托盘回到复位完成位置后停止，完成一个工件的颜色检测和喷涂的工作；
（24）重复14-20步骤，完成下一个攻击的颜色识别和喷涂的工作；
2.5注意事项
（1）系统通电后，身体的任何部位不要进入系统运动可达范围之内；
（2）系统操作前，确保气泵已启动达到预定压力并且气路已开启；
（3）系统运动中，不要人为干扰系统的传感器信号，否则系统会工作不正常；
（4）系统运动不正常时，及时按下急停开关；
（5）实验做完后，打开资料光盘中的“喷涂烘干单元.mwp”，将程序下载到PLC，恢复PLC 里原有的程序，否则系统联机时将不会运行。

3、课程设计总结
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

通过查资料，分析资料及请教老师和同学等途径，在全组同学的努力和合作下，这次课程设计终于顺利完成了，让我深刻感受到团结协作的重要性。

此次课程设计，让我在学习和巩固组态和PLC知识的同时，还学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。

在此对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！
参考文献
[1] 雷声勇莫振栋许梅艳.基于ADHDP方法的生产线喷涂烘干过程温度控制[J].科学技术与工程 ISTIC,2013, 13(4).
[2] 张建蓉钱雄伟.PLC和POD在钢板预处理线中的应用[J].电气传动 ISTICPKU,2010, 40(6).
[3] 王世奇.提高喷涂烘干炉能耗利用率的措施[J].现代涂料与涂装,2014, 17(2).
[4] 杨后川,张学民,陈勇《IMATIC S7-200 可编程控制器原理与应用》 [M]． 2008.
北京北京航空航天大学出版社.。