plc控制技术在柔性制造系统的应用

小组成员：于跃，熊皓，李明康，王宇杰，张立刚，彭彬

班级: 机电1102

专业：机电一体化

指导教师：李旭宇，陈耿彪，杨义蛟

2014 年6月

目录

摘要 (4)

0前言 (4)

1 柔性制造系统 (4)

1.1 柔性制造系统（FMS）的组成 (4)

1.2 柔性制造系统的优势 (5)

1.3 FMS柔性制造系统的发展现状 (6)

1.4 柔性制造系统的发展前景 (6)

1.4.1 控制技术发展迅速 (6)

1.4.2 现代柔性制造系统的发展趋势 (7)

2 PLC可编程逻辑控制器 (7)

2.1 PLC的定义 (7)

2.2 PLC的基本结构 (7)

2.3 PLC控制技术工作原理 (8)

2.4 PLC控制技术的功能特点 (8)

3 PLC控制技术在柔性制造系统中的应用研究 ...................9.

3.1 PLC控制技术在柔性制造系统的应用简介 (9)

3.2 PLC控制技术在柔性制造系统的应用 (9)

4 PLC控制技术在成品分装输送单元的应用与研究 (9)

4.1产品概述 (9)

4.1.1 产品应用 (9)

4.1.2 产品的组成模块 (9)

4.2 主要组成与功能 (10)

4.3主要技术指标 (10)

4.4使用方法 (10)

4.5成品分装输送单元中用到的主要技术 (10)

4.5.1检测与传感技术 (10)

4.5.2伺服驱动技术 (11)

4.5.3气动技术基础 (11)

4.6气动技术基础 (11)

4.6.1气动技术的简介 (11)

4.6.2气动传动的优缺点 (11)

4.6.3气动系统的组成 (12)

4.7 基本流程图 (13)

4.7.1流程图解析 (14)

4.8 气动回路原理图 (14)

4.8.1工作原理 (15)

4.8.2电气原理图解析 (15)

4.9 PLC控制的循环主题部分 (15)

4.9.1循环主体解析 (16)

4.10 PLC，气动，电控的三者融合 (16)

5 结语 (17)

参考文献 (18)

PLC控制技术在柔性制造系统的应用研究

于跃，熊皓，李明康，王宇杰，张立刚，彭彬

(长沙理工大学，汽车与机械工程学院)

[摘要]：本文主要介绍了PLC控制技术在柔性制造系统中的应用。首先介绍了目前国内外柔性制造系统的现状，以及现代柔性制造系统的发展趋势，然后以柔性制造系统中成品分装输送单元为例，详细介绍了此单元中运用的技术和组成模块。其中的技术以PLC控制和电动控制和气动控制为主，本文对这两种技术进行了详细研究。

[关键词]：PLC控制技术，柔性制造系统,成品输送单元，电动控制，气动控制

0 前言

20 世纪 60年代以来，随着生活水平的提高，用户对产品的需求朝多样化、新颖化的方向发展，传统的适用于大批量生产的自动线生产方式已不能满足企业的要求，企业必须寻找新的生产技术以适应不同品种的大中小批量的市场需求。同时，计算机技术的产生和发展，CA D/CA M 、计算机数控、计算机网络等新技术新概念的出现以及自动控制理论、生产管理科学的发展也为新生产技术的产生奠定了技术基础。在这种情况下，柔性制造技术应运而生。

1 柔性制造系统

1.1 柔性制造系统（FMS）的组成

虽然 FMS(Flexible Manufacturing System)的规模差别较大，功能不一，但都包含 3 个基本部分，加工系统、运储及管理系统和计算机控制系统。在此基础上，可以根据具体需求选择不同的辅助工具，如监控工作站、测量工作站等。FMS的组成见下表1。

表 1 FMS 的组成

1.2 柔性制造系统的优势

应用柔性制造系统可以获得明显的制造优势：

1)设备利用率高

由于采用计算机对生产进行调度，一旦有机床空闲，计算机便给该机床加工任务。在典型情况下，采用柔性制造系统中的一组机床所获得的生产量是单机作业环境下同等数量机床生产量的 3倍。

2) 减少生产周期

由于零件集中在加工中心上加工，减少了机床数和零件的装卡次数。采用计算机进行有效的调度也减少了周转的时间。

3) 具有维持生产的能力

当柔性制造系统中的一台或多台机床出现故障时，计算机可以绕过出现故障的机床，使生产得以继续。

4) 生产具有柔性

可以响应生产变化的需求，当市场需求或设计发生变化时，在 FM S 的设计能力内，不需要系统硬件结构的变化，系统具有制造不同产品的柔性。并且，对于临时需要的备用零件可以随时混合生产，而不影响FMS的正常生产。

5) 产品质量高

FMS减少了卡具和机床的数量，并且卡具与机床匹配得当，从而保证了零件的一致性和产品的

质量。同时自动检测设备和自动补偿装置可以及时发现质量问题，并采取相应的有效措施，保证了产品的质量。

6) 加工成本低

FMS的生产批量在相当大的范围内变化，其生产成本是最低的。它除了一次性投资费用较高外，其他各项指标均优于常规的生产方案。

1.3 FMS柔性制造系统的发展现状

从首个柔性制造系统的诞生到现在,柔性制造系统的发展也经历了几十年的发展。第一个柔性制造系统是由英国Molins公司在1967年研制成功的。随着科技的快速发展,目前世界上一些发达国家已经成熟的掌握了这项技术,而且这些发达国家己经将这项技术用于现场的工业应用中。据资料统计显示,到1991年的时候,全世界上对柔性制造系统的年投资额达到了140亿美元,其中欧洲占了将近50%。在美国、德国、日本、俄罗斯、英国等这些工业发达的国家,柔性制造系统的使用可以说是比较普遍了。提起柔性制造系统,大家并不陌生,世界上很多工业发达的国家将柔性制造系统(FMS)用于汽车制造方面,这使得汽车的换代周期大大的缩短了,同时也节省了近一半的的劳动力,设备的利用率提高了近一倍左右,生产场地和在制品也减少了一半以上,更可喜的是,生产成本降低了一半左右。功能模块、界面的标准化、加工过程的自动监控及集成化是20世纪末柔性制造系统发展的特点。今后柔性制造系统开发的中心任务将转向能够提高柔性制造系统柔性、鲁棒性、智能性的控制和软件技术方面。

我国从1984年才开始研制柔性制造系统17年。我国第一套柔性制造系统于1985年10月诞生在北京机床研究所。该套柔性制造系统用于加工数控机床直流伺服电机中的端盖、主轴、壳体、法兰盘和刷架体等,它由5台国产加工中心、4台日本产的机器人及日本富士电机公司的AGV组成,其控制系统由FANUC提供,据业内人士分析它的投资回收期约为两年半。从我们国家开始研制柔性制造系统到我们自主成功研发一套柔性制造系统,主要经历了两个重要阶段。第一阶段就是,1985年以后,有了国家机电部“七五”重点科技攻关项目的支持,同时也有了国家863高技术发展计划自动化领域的工作的带动,我们国家的柔性制造系统得到了极大的重视和快速的发展,这个时期我们对柔性制造系统的研发是进入了自行开发和部分进口的交叉阶段。第二个阶段就是,北京机床研究所在1988年成功研发了加工减速机机座的JCS.FMS.H系统,这个系统全部是我们国家自行开发和配套的,它的研制成功标志着我们国家己经具有自主开发柔性制造系统的实力了。近些年,随着计算机技术、精密机械技术和控制技术等技术的快速发展,我们国家的柔性制造技术也得到了快速的发展。柔性制造系统的使用率也提高了不少。我们的柔性制造系统的发展虽然取得了一些成绩,但同时也出现了一些问题,比如我们的柔性制造系统安装时间比较长、调试时间比较长、性能不太稳定等很多不足之处。所以在柔性制造技术的发展上面,我们还需要努力,我们还需要不断地学习。

1.4柔性制造系统的发展前景

1.4.1 控制技术发展迅速

目前柔性制造技术的研究正朝着深度和广度的方向发展。柔性制造系统(FMS)的大脑及神经中枢是单元控制系统,随着计算机技术的快速发展以及人工智能技术的发展与应用,无论是从软件还是硬件方面来说,柔性制造系统的控制技术都有突飞猛进的发展。主要表现在以下几个方面: l)不断推出新型的控制软件。随着柔性制造系统(FMS)的发展,特别是计算机集成制造系统的的发展,单元控制软件也有了相当迅速的发展,制造商和应用商都在不断的引进或推出新的单元控制软件。2)控制软件的模块化和标准化。为了方便对柔性制造控制软件进行修改、集成或扩展,控制软件模块化和标准化已成为柔性制造系统中控制系统的主要发展趋势。

3)迅速发展新型软件。目前软件开发逐渐成为控制系统发展的瓶颈,所以很多软件公司开始不断的推出一些称为“平台”的支持开发工具,目的是帮助用户完成自己工程项目的设计和实施。

4)积极引入设计新方法。为了提高控制系统的有效性和正确性,一些软件公司在不断开发新型控制软件和发展软件开发工具的同时,还积极引入设计新方法。例如面向对象方法。

5)发展新型控制体系结构。在柔性制造系统的控制体系结构上,柔性制造系统也经历了几个阶段,