1、信息與電氣工程學院課程設計說明書（2015/2016學年第一學期） 課程名稱 ：工業監控系統工程設計 題 目 ： 噴涂烘干單元 專業班級 ： 學生姓名 ： 學 號： 指導教師 ： 設計周數 ： 2周 設計成績 ： 2015年12月31日1、課程設計目的1.了解工件噴涂不同顏色的工作原理；2.掌握工件噴涂的控制方法；3.熟練編寫PLC程序；4.按照設備形狀和動作畫出監控界面以及動作同步；5.實現力控和PLC的通信，達到畫面與實際動作同步。2、課程設計的內容和要求2.1實驗設備（1）柔性生產線一套；（2）安裝西門子編程軟件STEP7-MicroWIN SP6的計算機一臺；（3）西門子編程下載電纜一

2、條。PLC簡介可編程控制器簡稱PC（英文全稱：Programmable Controller），它經歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC（英文全稱：Programmable Logic Controller）和可編程序控制器PC幾個不同時期。為與個人計算機（PC）相區別，現在仍然沿用可編程邏輯控制器這個老名字。1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其

3、內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。”S7-200 PLCS7系列PLC產品可分為微型PLC（如S7-200），小規模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。其中，S7-200系列PLC是德國西門子公司生產的超小型化PLC。它適用于各種場合中的自動檢測、監測及控制等。S7-200 PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。2.2實驗原理噴涂通過噴槍或碟式霧

4、化器，借助于壓力或離心力，分散成均勻而微細的霧滴，施涂于被涂物表面的涂裝方法?？煞譃榭諝鈬娡?、無空氣噴涂、靜電噴涂以及上述基本噴涂形式的各種派生的方式，如大流量低壓力霧化噴涂、熱噴涂、自動噴涂、多組噴涂等。噴涂作業生產效率高，適用于手工作業及工業自動化生產，應用范圍廣主要有五金、塑膠、家私、軍工、船舶等領域，是現今應用最普遍的一種涂裝方式；噴涂作業需要環境要求有百萬級到百級的無塵車間，噴涂設備有噴槍，噴漆室，供漆室，固化爐/烘干爐，噴涂工件輸送作業設備，消霧及廢水，廢氣處理設備等。噴涂中的主要問題是高度分散的漆霧和揮發出來的溶劑，既污染環境，不利于人體健康，又浪費涂料，造成經濟損失。大流量低壓

5、力霧化噴涂是低的霧化氣壓和低空氣射流速度，低的霧化涂料運行速度改善了涂料從被涂物表面反彈出來的情況。使上漆率從普通空氣噴涂的30%40%，提高到了65%85%。在輕革涂飾中用噴槍或噴漿機將涂飾噴于革面上。工件先用顏色識別傳感器檢測出來顏色，然后輸送到后邊相應的工位進行不同顏色的模擬噴涂，噴涂完成后輸送到傳送裝置的末端，然后再回到初始位置，完成一個工件的噴涂任務。動作要求：傳送帶上傳感器檢測到有工件通過時，阻攔桿放下，攔截，等待吸盤搬運。 搬運到噴涂平臺，噴涂平臺會按照顏色傳感器，把該工件運送到對應的顏色噴頭來進行噴涂，噴涂完畢，運送到下一個烘干單元，烘干完畢，運送到末端，運送平臺回到初始位置。

6、 技術要求： （1）按照動作要求編寫PLC程序。（2）按照設備形狀和動作畫出監控畫面以及動作同步。（3）實現力控和PLC的通信，達到畫面與實際動作同步。（4）課程設計報告書寫規范、文字通順、圖表清晰、數據完整、結論明確。表一 噴涂烘干單元PLC部分輸入輸出點配置表輸入點信號說 明輸入狀態ONOFFI0.0CEMG啟動有效無效I0.1PWR-ON停止有效無效I0.2CEMG急停有效無效I0.3M/A手/自動有效無效I0.4PWR-ON上電有效無效I0.5ELP1真空吸附搬運機械手正向限位光電開關有效無效I0.6ELN1真空吸附搬運機械手負向限位光電開關有效無效I1.0ELP2噴涂輸送裝置正向限位

7、機械開關有效無效I1.1ELN2噴涂輸送裝置負向限位機械開關有效無效I1.2SEN1紅色噴涂位置檢測有效無效I1.3SEN2黃色噴涂位置檢測有效無效I1.4SEN3藍色噴涂位置檢測有效無效I1.5SEN4傳送帶工件檢測有效無效I2.0R顏色檢測紅色有效無效I2.1Y顏色檢測黃色有效無效I2.2B顏色檢測藍色有效無效I2.3SEN6加熱烘干位置檢測有效無效輸出點信號說 明輸出狀態Q0.01CP真空吸附搬運機械手脈沖信號Q0.12CP噴涂輸送裝置脈沖信號Q0.21DIR真空吸附搬運機械手脈沖方向信號有效無效Q0.32DIR噴涂輸送裝置脈沖方向信號有效無效Q0.5ASTART聯機啟動有效無效Q0.6

8、HLALM報警指示燈有效無效Q0.7M3傳送帶電機有效無效Q3.0YV1真空吸盤伸縮氣缸電磁閥有效無效Q3.1YV2真空吸盤電磁閥有效無效Q3.2YV3紅色噴涂電磁閥有效無效Q3.3YV4黃色噴涂電磁閥有效無效Q3.4YV5藍色噴涂電磁閥有效無效Q3.5YV6傳送帶阻擋氣缸電磁閥有效無效Q3.6FAN風扇電機有效無效 柔性生產線主要由立體倉庫出庫單元、變頻主軸成型加工單元、機器視覺檢測單元、材料檢測與多功能并聯加工單元、工件尺寸檢測單元、自動廢品分揀單元、噴涂烘干單元、串聯機器人裝配單元、機械手包裝單元、成品庫與堆垛機單元及系統總控單元等十一個單元組成。系統采用Profibus-DP協議進行數

9、據交換。其中系統總控單元為主站站號為2，其余十個單元為從站。采用一主多從的模式。所以對于噴涂烘干單元主從站協議如表二所示。表二 主從站通信協議通信協議及設置通訊速率187.5Kbps通信協議Profibus-DP 輸入（主站至從站）從站號地址字節序號位說 明狀 態10（噴涂烘干單元）VD00Bit0聯機通訊(連接)連接斷開Bit1(聯機)復位有效無效Bit2(聯機)啟動有效無效Bit3(聯機)停止有效無效Bit4完成響應有效無效Bit5報警狀態清除有效無效1Bit0紅色有效無效Bit1黃色有效無效Bit2藍色有效無效 輸出（從站至主站）從站號地址字節序號位通道號（CH）狀 態10（噴涂烘干單元

10、）VD40Bit0站點通訊（連接）情況聯機（連接）斷開Bit1機器復位狀態信號復位中無效Bit2機器復位完成信號復位完成無效Bit3機器運行狀態運行中停止Bit4請求輸出有效無效Bit5工件有無1Bit7未檢測到顏色有效無效2Bit0紅色有效無效Bit1黃色有效無效Bit2藍色有效無效 圖一 噴涂烘干單元布局圖二 登錄界面 圖三 監控組態主界面 2.3編寫程序西門子PLC 編程界面 圖四S7-200 PLC 編程界面圖五 腳本編輯界面程序編寫如下：IF START.PV=1 THENzhufengji.PV=1; a = a + 1;if a>=5 then 7chuchenji.PV=

11、1;endifif a >=10 then 6chuchenji.PV=1;endifif a >=15 then 5chuchenji.PV=1;endifENDIF根據西門子PLC編程手冊，操作西門子s7-200系列PLC編程軟件，進行PLC 程序的寫入和更改，按照要求預先安裝PLC 下載電纜的驅動,顯示下載虛擬口為COM4。如圖六所示。 圖六 PPI編程電纜通信端口 2.4實驗步驟（1）關閉氣泵氣路開關，啟動氣泵到預定壓力后開啟氣路開關；（2）接通總控臺電源開關；（3）接通噴涂烘干單元電源開關；（4）將“聯機/單機”開關置于單機位置；（5）將西門子編程電纜（PPI）連接到噴涂

12、烘干單元的PLC和計算機上，啟動計算機，運行STEP7-MicroWIN軟件，打開資料庫的實驗文件夾中“工件噴涂實驗程序.mwp”，出現如圖七所示界面； 圖七 噴涂烘干單元實驗程序（6）按下快捷按鈕,編譯程序；（7）查看西門子PLC硬件上模式選擇選項把它撥到“STOP”模式，如圖八所示； 圖八 PLC撥碼開關（8）將程序下載到PLC中，點擊“確定”；（9）一旦程序下載成功，在PLC中運行程序之前，您必須將PLC從STOP（停止）模式轉換回RUN（運行）模式。單擊工具條中的“運行”按鈕，或選擇PLC > 運行，轉換回RUN（運行）模式；（10）程序下載完成后點擊“確定”按鈕，程序開始運行；

13、 （11）按下控制面板上的“啟動”按鈕，給單元上電，啟動指示燈亮，停止指示燈熄滅；（12）等待1秒，按下“啟動”按鈕，噴涂輸送裝置開始復位；（13）等到報警指示燈“嘀”提示時，表示復位完成；（14）把一個工件放到傳送帶輸入端；（15）按下“啟動”按鈕，傳送帶啟動，當對射開關SEN4檢測到工件時候，氣擋放下，3s后傳送帶停止；（16）機械搬運手爪將工件搬運到輸送裝置上；（17）顏色識別傳感器開始識別顏色，檢測到顏色信號之后，輸送裝置自動開始運行，搬運手爪復位；（18）根據顏色信息，輸送裝置的托盤停在相應的噴涂工位；（19）噴涂電磁閥得電，開始模擬噴涂；（20）2秒后，噴涂電磁閥失電，噴涂完成；（

14、21）輸送到加熱烘干位置，烘干2s；（22）噴涂輸送裝置繼續往末端運行，到達末端后再次安“啟動”然后自動返回到復位完成位置；（23）噴涂輸送裝置托盤回到復位完成位置后停止，完成一個工件的顏色檢測和噴涂的工作；（24）重復14-20步驟，完成下一個攻擊的顏色識別和噴涂的工作；2.5注意事項（1）系統通電后，身體的任何部位不要進入系統運動可達范圍之內；（2）系統操作前，確保氣泵已啟動達到預定壓力并且氣路已開啟；（3）系統運動中，不要人為干擾系統的傳感器信號，否則系統會工作不正常；（4）系統運動不正常時，及時按下急停開關；（5）實驗做完后，打開資料光盤中的“噴涂烘干單元.mwp”，將程序下載到PLC

15、，恢復PLC里原有的程序，否則系統聯機時將不會運行。3、課程設計總結通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，同時在設計的過程中發現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。 通過查資料，分析資料及請教老師和同學等途徑，在全組同學的努力和合作下，這次課程設計終于順利完成了，讓我深刻感受到團結協作的重要性。此次課程設計，讓我在學習和鞏固組態和PLC知識的同時，還學到了很多課內學不到的東西，比如獨立思考解決問題，出現差錯的隨機應變，和與人合作共同提高，都受益非淺，今后的制作應該更輕松，自己也都能扛的起并高質量的完成項目。 在此對給過我幫助的所有同學和各位指導老師再次表示忠心的感謝！ 參考文獻1 雷聲勇 莫振棟