论文题目：基于PLC与PROFINET的柔性自动化实训生产线系统设计和研究
摘要：随着科技的飞速发展,市场对于工业产品的需求量增加、质量和功能要求提高。传统的自动化生产技术已经无法紧跟产品的发展和市场需求了。在这种背景下,柔性自动化生产线以其柔性可变、创新多样、降低成本等优点,为工业自动化智能制造提供了发展方向。而柔性自动化生产线需要大量技能型人才。目前高职院校的教学实训资源有限,不能实现学生在校培养与企业岗位就业做到完美对接,所以研究设计一套既能对接企业岗位需求,同时适合学生学习操作的柔性自动化实训生产线尤为重要。本文研究分析了柔性自动化生产线系统的现状及发展趋势,对控制系统相关理论及关键技术进行深入研究,制定系统总体设计方案,并完成系统设计。在设计中主要解决如下问题:（1）设计一台S7-1500 PLC作为主控制器,以现代控制理论、计算机控制技术等为理论基础,结合G120变频器、触摸屏、步进系统、V90伺服系统,融合了机械、气动、控制、交流调速和传感器技术,实现系统供料、分拣、装配、仓储功能。（2）设计两台S7-1200 PLC分别作为分站控制器,运用S7-1200的运动控制功能驱动步进电机,实现搬运和加工功能,设备可以精准定位、稳定运行。（3）采用通信速率高和集中控制能力优越的工业以太网PROFINET自动化总线标准,替代传统柔性自动化实训生产线的CC-link、PROFIBUS-DP等现场总线网络,方便访问调试和控制管理,满足系统中运动控制、实时通信等要求。（4）设计供料、分拣、搬运、加工、装配、仓储6部分为系统主要模块单元,对各模块单元进行三维建模、功能设计、气路设计,编制各模块单元软件程序,对系统进行组态和监控。阐述设计建立一条完整柔性自动化实训生产线系统的过程,系统中各模块单元可以根据需求单独运行,也可采用PROFINET技术,由工控机统一数据控制,组成一个完整的柔性自动化实训生产线系统。系统根据不同教学任务和目标进行设计和组合,能够满足实践教学的需要,体现自动化专业的核心能力,对技能型人才的培养发挥重要作用,对高职类电气专业的教学与实践具有实际指导意义和应用价值。
关键词：柔性自动化;实训生产线;PLC;PROFINET
学科专业：控制工程（专业学位）
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 柔性自动化生产线系统国内外发展及研究现状
1.2.1 柔性自动化生产线系统国外发展及研究现状
1.2.2 柔性自动化生产线系统国内发展及研究现状
1.3 主要内容
2 柔性自动化实训生产线总体方案设计
2.1 设计的总体目标和要求
2.2 总体方案设计
2.2.1 系统研究路线
2.2.2 系统工作流程设计
2.3 系统设计的关键技术
2.3.1 PLC控制技术
2.3.2 交流电机变频驱动技术
2.3.3 伺服电机及驱动技术
2.3.4 TIA PORTAL软件平台
2.4 本章小结
3 系统的硬件设计
3.1 铝合金桌体机械设计
3.2 供料单元设计
3.2.1 供料单元构成及建模
3.2.2 供料单元部件选型及接线设计
3.2.3 供料单元传感器、执行器与PLC地址对应表
3.3 分拣单元设计
3.3.1 分拣单元构成及建模
3.3.2 分拣单元部件选型及接线设计
3.3.3 分拣单元传感器、执行器与PLC地址对应表
3.4 搬运单元设计
3.4.1 搬运单元构成及建模
3.4.2 搬运单元部件选型及接线设计
3.4.3 搬运单元PLC地址对应表
3.5 仓储单元
3.5.1 仓储单元构成
3.5.2 仓储单元库位定义及建模
3.6 加工单元
3.6.1 加工单元构成及建模
3.6.2 加工单元部件选型
3.6.3 加工单元传感器、执行器与PLC地址对应表
3.6.4 加工单元注意事项
3.7 装配单元
3.7.1 装配单元构成及建模
3.7.2 装配单元部件选型及接线设计
3.7.3 装配单元传感器、执行器与PLC地址对应表
3.7.4 装配单元设计注意事项
3.8 HMI操作单元
3.8.1 HMI操作单元构成及建模
3.8.2 HMI操作单元与PLC输入地址的对应表
3.9 控制系统硬件组态
3.9.1 PLC选型
3.9.2 PLC控制器单元硬件组态
3.10 本章小结
4 系统单元功能设计及软件设计
4.1 供料单元设计
4.1.1 供料单元功能描述
4.1.2 供料单元气路设计
4.1.3 供料单元工作流程图
4.2 分拣单元设计
4.2.1 分拣单元功能描述
4.2.2 分拣单元气路设计
4.2.3 分拣单元工作流程图
4.3 搬运单元设计
4.3.1 分拣运输到加工单元搬运
4.3.2 装配到仓储单元搬运
4.3.3 搬运单元气路设计
4.4 加工单元设计
4.4.1 加工单元的功能描述
4.4.2 加工单元气路设计
4.4.3 加工单元工作流程图
4.5 装配单元设计
4.5.1 装配单元功能描述
4.5.2 装配单元气路设计
4.5.3 装配单元的工作流程图
4.6 本章小结
5 系统PROFINET通信及WINCC监控设计
5.1 PROFINET以太网技术
5.2 PROFINET工业以太网的应用
5.3 系统PROFINET网络连接
5.4 S7-1500PLC与S7-1200、两台S7-1200之间的S7通信设计
5.5 系统PROFINET通信控制G120变频器设计方案
5.6 系统PROFINET通信控制V90伺服驱动设计方案
5.7 WINCC监控设计
5.8 本章小结
结论
致谢
参考文献
附录 A 数据块
附录 B 程序