基于西门子S7-1200 PLC控制的货物搬运加工控制系统设计
摘要：总结来说，随著现代化的持续发展，传统的制造过程管理系统已无法满足大幅度提升的需求，这使得对新一代灵活制程管理的控制系统的需求日益增长。然而，过去的灵活制程管理系统通常依赖于人力支持，难以实现真正的经济效益和高效率。所以，如何把自动控制技术融入到灵活制程管理系统中，构建出既高效又节省成本的灵活制程管理系统成为了当前急需处理的问题。此项研究主要利用了西门子的S7-1200 PLC作为主导设备，配合各种材料、金属及颜色的感知元件和限制开关来识别不同类型的物品及其所在的位置，通过运用MCGS仿真软件对灵活制程管理系统进行了模拟测试，从而显著提高了系统的稳定性和精确度，同时也为现有灵活制程管理系统朝更智能化和科学化的发展提供了动力。
关键词： PLC；柔性工艺；传感器；组态模拟
目录
第一章 绪论 4
1.1研究背景及意义 4
1.2国内外研究现状 5
1.3本课题的研究内容与研究方法 5
第二章 自动化生产线控制系统的设计 7
2.1总体方案设计 7
2.2系统控制总体方案确定与设计 8
2.3系统部分关键硬件电路设计 9
第三章 硬件选型及接线原理图 10
3.1系统主要器件的选型 10
3.2 PLC与触摸屏的选型 10
3.3电机驱动器的选型 12
3.4传感器的选型 13
3.5气缸磁性开关的选型 14
3.6电气原理图 15
第四章 自动化生产线控制系统的软件设计及开发 21
4.1小型内包柔性自动化生产线的控制系统的PLC程序设计 21
4.2电气控制原理的设计 22
4.3小型内包柔性自动化生产线控制系统的触摸屏程序设计 22
第五章 系统调试 29
5.1各子程序调试 29
5.2系统联调 32
结 论 36
致 谢 37
参考文献 38
附录 39
第一章绪论
1.1研究背景及意义
随着我国科技发展和自动化的普及，产品的性能与质量的要求不断提高，产品的更新和创新换代的节奏越来越快，产品设计和内部的结构复杂度也越发增高，中国老式的传统大批量生产方式也迎来了难题。为了提升产出率并降低制造成本，以使得小规模制造产品的总效率达到大型规模制造企业的产量，可以通过数量的提升缩短两者之间的差距，随后灵活化的自动化设备被开发出来。这是一种基于现有流水线的逐步进化版本。这种设备需要所有机器设备都能按照预定步骤执行指定任务，从而确保成品符合质量标准;同时，还需要让整个操作流程都由智能系统驱动，依照事前设定好的顺序来完成诸如打包、折叠粘合、标签固定、箱子密封、堆放等工作环节。
通过运用可编写控制器、感知元件、机器人科技、液压或气压动力学、互联网技术等先进手段，可以使得自动化生产线具备更高的效能和高质量，并且有能力生成更加复杂的产品及其所需的高级工艺。
一种名为柔性自动化的制造工艺并不固定，它需要依据各式各样的顾客需求来选择并配置各个组件与夹具，同时还要考虑到各种机器和参数的设计需求。所以，许多中国的系统整合者在初始阶段往往会专注于某一特定领域，深入研究其产品技术的特性及实际应用，探索该行业的多种系统整合策略，最后形成适合自身产品的技术体系。最后在现有技术的基础和丰富的经验上逐渐稳步前行，实现多元化业务线和跨领域的技术应用。
希望设计基于PLC程序来实现自动化的生产流水线，简化流水线操作的同时，提升生产效率。高度智能化、高度自动化、高度柔性化是一直追求的目标，但是大多数的程序设定都太过复杂，而且它的不同加工区间都较为分散，不能一体化的完成加工，期间损耗了大量的人力和资源。并非正真意义上的自动化，只是对于其中的一部分进行集中的处理。
1.2国内外研究现状
早在上世纪六十年代末期，世界各地就开始探索灵活生产的理念及其实践应用了;然而受限于当时的科技水平和社会经济条件的影响，这些尝试并未取得预期的成果。直到七十年代初期，美国的创新者们才开始着手研究如何利用更少的机械部件来构建一种新的高效且具有弹性的制造业模式——这便是所谓的“刚性和弹性”相结合的方式(即：通过减少固定资产投入而提高企业的运营效益)。到了八零年代初的时候，这种方式已经得到了广泛认可并在实际操作过程中取得了显著成效。
国内有关柔性生产的技术是从20世纪70年代开始，当时先从英国引进DENFORD教学性的柔性制造设备。伴随着信息科技的快速进步和智能制造的飞速崛起，柔性制造也逐步走向成熟。
现在国内不缺少此类自动化的机械设备，绝大部分的制造产业都是自动化流水线工作。但是与未来相对比还是远远不够，想要加快智能化技术的发展，就要研究出更加快速，更加简捷的程序设备。
在大学的校园内，学习和运用PLC也是主要的课程之一，虽然PLC设备在国内基本完善，但是在讲解学习的过程还是较为复杂，且其中的每个步骤都牵连众多，一步错步步错，而优化自动化流水线的程序设备也是一次重大的挑战。
1.3本课题的研究内容与研究方法
研究PLC的程序，用以搬运加工物料，分为五个区域：第一提供物料区域、第二盖子的供给区域、物料的装袋和封口区域、最后是加工完成的自动码垛物料区域。首先在出料口提供所需的物料，物料的开放感应器感应有物料后打开投放物料至传送带上，再由感应器触发气缸，将其推送至指定的机械臂抓夹区域，机械臂先接收信号将物料移动第一加工工位，当物料加工结束，会被完成信号触发气缸推动，将物料推送至传送带上，再分别于传送带的不同位置安置各个加工工位，再所有加工结束后，传送带会带着加工结束的物料进行自动的码垛。在前述内容的基础上，本次设计的核心部分包括四个主要功能，具体如下：
1.密封箱子粘合剂固定作用：该设备持续监控并采集各种信号，一旦识别出传感器的测量数据发生变动，就会按照预设的模型与功能做出决策，启动气压杆、真空泵、三相电动机等执行动态操作，并将实时的监测信息传递至PLC以待进一步命令。
2.实时监控装袋贴标的运行状态，通过MCGS相对应的信号灯观测其运行的轨迹。
3.用铝箔封口：沿着设定好的PLC程序，用电磁能控制对应的接触器，以及用得电的电磁阀来进行操作，并且期间用来加工的气缸和机械臂对应的信号灯会实时触发亮起
4.传送带上的码垛功能：通过MCGS软件，加工完成的物料会随传送带送至码垛区域，同时对应信号灯亮起，以此达到监控的目标。
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