基于PLC路由器产线系统设计
摘要：随着我国制造业的飞速发展，以及工业5.0时代的到来。越来越多的中小型制造业公司开始寻求产线的升级与更新，以追求更高的产量，更精准的客户需求，来实现更高的经济效益。如何提高生产效率成为了所有从事制造业的人们的共同的需要解决的问题。而根据路由器生产线的生产需要，以PLC技术为基础来完成产线系统的设计，PLC技术的顺序控制功能强大且灵活，完全可以满足生产需要。而且成本更好控制，完全可以满足企业的制造需求。
关键词：PLC技术； 制造业；路由器；系统设计
目录
第一章 引言 1
1.1课题来源及研究意义 1
1.2国内外对PLC在生产线上的研究与应用 1
1.3本课题的主要研究内容 4
第二章 基于PLC的路由器生产线控制系统总体结构 6
2.1路由器生产线概述 6
2.2路由器生产线机械结构设计 7
第三章 路由器生产线控制系统的硬件设计 9
3.1 PLC简介及选型 9
3.2硬件选择和硬件接线图的设计 11
第四章 路由器生产线控制系统的软件设计 17
4.1 PLC控制系统软件设计 17
第五章 PLC控制技术在制造业中的实际应用情况 23
5.1 国内外制造业发展现状 23
5.2 PLC控制技术对我国内制造业发展的影响 24
结论 25
致谢 26
参考文献 27
第一章 引言
1.1课题来源及研究意义
我国制造业发展迅速，生产需求不断扩大，随着我国制造业的飞速发展，以及工业5.0时代的到来。越来越多的中小型制造业公司开始寻求产线的升级与更新，以追求更高的产量，更精准的客户需求，来实现更高的经济效益。如何提高生产效率成为了所有从事制造业的人们的共同的需要解决的问题。
可编程控制器（PLC）是一种数字运算操作电子系统，适用于工业环境。它使用可编程序的储存器，用来在其内部储存器执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各类机械的生产过程。PLC控制技术具有高度自动化的特点，而这也正是使得它被广泛利用在制造业产线中的原因。可编程控制器（PLC）在现如今的工业控制行业使用次数最多，流传范围最广，最容易上手操作。基于此本文将基于PLC来进行本次的课题研究。
如今在网络大数据信息时代，不管是日常家用还是企业商用，亦或是工业现场的数据信息传输，人们在正常的行为活动中都离不开网络。路由器作为互联网的主要节点设备，它的可靠性直接影响网络互连的质量。
因此本次课题将以路由器的生产线作为研究对象，基于PLC为路由器进行产线系统的设计。并以路由器为例来对国内制造业生产线的控制系统进行分析研究，以达到提高产量，减少成本的效果，借此提高企业的经济效益。
1.2国内外对PLC在生产线上的研究与应用
本课题所研究的路由器生产线皆基于PLC控制技术,可编程序控制器是一种以微型计算机为核心的数字运算控制器，是用于工业现场进行自动化控制的主流控制设备。
早在六十年代末，美国通用汽车出于提高工艺的目的，提出了要将现有的控制装置进行升级的需求，这种新的控制器要满足功能完整使用灵活,操作简单,性价比高。没过多久，美国数字设备就开发出了第一台可编程序控制器，且成功地在生产线上进行了试用，标志着可编程序控制器的诞生，美国生产线的生产效率也有了大幅提升。
而到了现在，对工业控制来说，PLC控制技术有利于实现控制系统的自动化控制，提高经济效益，推动经济发展。所以世界各国都重点研究与开发了PLC控制技术。
国外对PLC技术的研究起步早，现在市面上技术完善的产品大多都是国外公司所推出的产品。比较典型我们现在用的也比较多的有以下几款：西门子S-400、S7-200、LOGO、S-1200、S-300等；施耐德Momentum、Quantum等；三菱FX1N、FX2N、FX3U、Q系列等；罗克韦尔Rslogix500（SLC500、MicroLogix系列）、Rslogix5000（ControlLogix系统）;松下FP-XH、FP7、FP-X0、FP0R、FP-e、FP-X、等系列。
国外在PLC上的应用一般在于各个行业的加工厂，本文只从制造业入手浅谈。国外制造业发展程度高并且自动化应用的范围广，一是由于欧美各国人口较少，工人工资高，所以企业会选择更为节约成本的方式，如引入生产线自动控制系统，既能节约一定的人工成本又能将生产高度集中提高效益。二是PLC控制技术本来在国外就具有优势，既容易操作方便上手又能节约成本。所以国外的制造业加工厂一般会直接采用PLC控制系统来对生产线进行控制以达到节约成本的目的。
PLC控制技术在国外生产线的具体应用一般为检测单元、送料单元、加工单元、装配单元、输送单元、分拣单元和监控系统。检测单元为检测来料是否合格；送料单元为将经过来料建议合格之后的材料送至加工单元；加工单元为将材料进行粗加工以便达到装配标准；装配单元为将进行过粗加工的零部件进行组装至成品；输送单元为将加工完的成品运送到指定地点以便进行下一步操作；分拣单元为将不同的成品进行区分打包；监控系统则对整条加工线进行监视和控制，以便发生意外时能够及时通知。
直到1974年，中国才研发出第一台属于自己的可编程序控制器（PLC），这一步走的比欧美各国晚了整整6年。而且我国对可编程序控制器（PLC）的研发顺序是从设备引进、PLC引进应用、消化融合、生产试用到广泛应用，这与国外的不同，至今中国对可编程序控制器（PLC）的研究已经持续了47年，但直到目前占据中国乃至国外90%市场的仍然是国外的品牌产品如西门子、施耐德、ABB、罗克韦尔、三菱等老牌公司，国内较为成功的品牌也只有和利时、台达、信捷。
从 “十五”规划提出，我国都已明确要“用信息化带动工业化”，我国传统制造业的巨大市场改造必将为PLC技术的应用提供巨大的发展空间。
在我国制造业市场，随着我国自动化水平的进一步提高，大中型企业普遍对生产过程使用了自动化控制系统，但小微型企业或工厂大多都没有使用自动化控制系统对生产过程进行控制。随着我国制造业的不断发展，国内外竞争愈发激烈，为了保持企业的核心竞争力，越来越多的小微型企业开始引入既经济实惠又具有一定技术含量的自动化控制系统或自动化产品来对生产线进行控制，以提高企业的经济效益和在本行业中的竞争力。
现在随着现代化科技水准的提高，PLC的性能有了显著提升，其研究和应用的现状体现在以下几个方面：
（1）在产品的规模方面，向两个极端发展。
为适应单机及小型控制设备的需要，向速度更快、性价比更高的小型和超小型PLC研发。另一方面，随着控制要求的提高，对PLC信息处理的速度要求也更高，向高速度、大容量、技术完善的大型PLC方向发展。
（2）向模块化、智能化发展
为了满足市场上各种需要，研发了很多新的功能模块，如智能I/O模块、温度控制模块、运动模块和专门用于检测PLC外部故障的专用智能模块。这些新模块的出现，不仅增强了其功能，扩展了PLC的应用范围，还提高了系统的可靠性。向通信网络化发展。
（3）编程语言和工具的多样化和标准化
多种编程语言的并存、互补与发展是PLC软件进步的一种趋势。 PLC厂家在使硬件及编程工具换代频繁、丰富多样、功能提高的同时，日益向制造自动化协议靠拢，使PLC的基本部件，包括输入输出模块、通信协议、编程语言和编程工具等方面的技术规范化和标准化。其开放性和互操作性大大提升。
（4） 向通信网络化发展
PLC网络控制是当前控制系统和PLC技术发展的潮流。PLC与PLC之间的联网通信、PLC与上位计算机的联网通信已得到广泛应用。目前，PLC制造商都在发展自己专用的通信模块和通信软件以加强PLC的联网能力。各PLC制造商之间也在协商指定通用的通信标准，以构成更大的网络系统。PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的组成部分。由于通信、信息及控制技术的大力发展，联网能力增强，实现了远程操作控制。
正是由于这些性能提升，使得制造业系统得以实现自动化，控制信息化，远程化及智能化。现在PLC的应用率越来越高，需求不断增加，使得PLC技术的研究也在不断有所突破，其各个新型模块的广泛使用，使得PLC应用技术成为系统工作自动化最有效的工具之一。
1.3本课题的主要研究内容
本课题是以路由器生产线为设计依据，以PLC为基础开发的路由器生产线控制系统。本文将通过解决以下问题来达到预期目标：①解决PLC的选型问题②解决路由器生产线的总体结构设计问题③解决基于PLC控制系统的软件设计问题。通过解决以上问题来达到根据项目的需求，实现对路由器的零件进行物料的流转，对传送带进行顺序流转、逆序流转、多段速流转、暂停、记忆复原等功能，并且在此基础上要可以实现手动和自动两种功能模式的切换。
本课题的研究大致分为四个阶段，第一阶段：为本次的研究查找阅读相关的文献，收集相关的资料，理解并消化这些东西，并确定好自己所要完成的目标，完成开题报告；第二阶段：为本次研究完成大致的系统构架，确定好论文的框架，对论文内容进行规划，还有硬件的选型和接线；第三阶段;为本次研究进行PLC的选型工作，并为最终要求进行程序的编写工作；第四阶段：整理好最终完成的技术资料，完成毕业设计论文的书写以及最后的答辩工作。
本次研究所采用的主要方法为实验法，并且以在学校所学习的PLC知识为基础以及进行PLC实训所获得的实际编程操作经验，在论文指导老师的指导下，以PLC的编程控制为基础，来设计开发路由器产线控制系统。
参考文献
[1]程金地. 无线网络光纤通信路由器技术特点分析[J]. 现代工业经济和信息化, 2019, 9(002):77-78.
[2]李晓华. 中国制造业变革的历史进程[J]. 新经济导刊, 2019, No.274(03):18-22.
[3]刘宗凡. 联通互联网的"最后一米"——剖析家用无线路由器[J]. 中国信息技术教育, 2019, No.317(17):69-75.
[4]马海波. 论 PLC 技术在化工装置电气自动化中的应用[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(012):4628.
[5]杨亮, 刘兵, 张亚文,等. PLC技术在电气工程及其自动化控制中的运用[J]. 广东蚕业, 2018, 052(005):38.
[6]章宇. 多站点的MB+网络在染料化工控制系统中的应用[J]. 自动化应用, 2014, 000(006):59-62.
[8]李晓宁. 基于PLC,变频器,触摸屏控制皮带输送机三段调速[J]. 科教导刊-电子版（下旬）, 2019, 000(008):262-263.
