基於PLC的自動加工控制系統設計開題報告範文
1、課題研究的意義
可程式程式控制器是近二十幾年發展起來的一種新型工業控制器，由於他把計算機的程式設計靈活、功能齊全、應用面廣等優點與繼電器系統的控制簡單、使用方便、抗干擾能力強、價格便宜等優點結合起來，而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點，所以它在工業生產過程控制中的應用越來越廣泛。另一方面， 隨著計算機技術、自動控制技術的發展及現代工業生產過程的需求，越來越多的計算機監控系統正在廣泛應用與各種工業生產過程。其特點是集控制和管理於一身，形成順序生產過程的整合控制系統。
以PC機作為上位機，以PLC作為基本控制單元的集控制和管理於一身的控制系統在現代化生產及管理中越來越顯示出優越性，因此研究基於PLC的自動加工監控系統具有非常實用的意義。
2、總體方案設計
本次設計的任務是基於PLC的自動加工監控系統。要求實現以下功能：
（1）實現控制功能
通過可程式控制器進行程式設計，對生產加工的執行情況進行監控與控制。通過感測器調節機械手的旋轉角度和長度，對物料進行準確抓取和輸送。
（2）實現遠端監控
通過監控畫面實現遠端監控，及時調整引數設定，對整個生產加工實現監控與控制。
而本設計作為工業生產，既要求提高生產效率降低生產成本，又要求控制系統的控制精度高、響應時間短。為此將採用上位PC機和PLC工具箱一起來模擬基於PLC的自動加工監控系統的執行。
該監控系統採用分三級控制的方案。分別為監控級、控制級和現場級。監控級採用VB程式語言在上位機上實現，也可用ControlLogix系統構建。控制級採用SWOPC-FXGP/WIN-C程式設計軟體進行程式控制。現場級主要採用的利用PLC工具箱上的步進電機的正轉、反轉及燈亮來模擬生產加工過程。
3、可程式控制器的選擇
自動加工監控系統的設計是為了能夠大大提高生產效率降低生產成本，但這必須是在控制系統的控制精度足夠高、響應時間足夠快的基礎上才可能實現的。所以就對監控系統的控制提出了較高的要求，即系統選擇什麼樣的可程式控制器（PLC）為控制核心。為解決這些問題，以下提出了兩種控制方案。
3.1三菱可程式控制器 三菱PLC具有結構靈活，不受環境的限制，有電即可組建網路,傳輸質量高、速度快、頻寬穩定，能夠高質量的傳輸採集到的資料和資訊，範圍廣，成本低的特點, 適用面廣，程式設計簡單。而三菱FXPLC是小形化，高速度，高效能和所有方面都是相當FX系列中最高檔次的超小程式裝置，除輸入出16～25點的獨立用途外，還可以適用於多個基本元件間的連線，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。
由於三菱PLC擁有這麼多的優點，我們採用三菱PLC。同時整個控制系統的監控級採用的是實時模擬監控系統採用VB程式語言在上位微機上實現，為了便於控制器同監控級的網路通訊以及資訊資料的傳輸，所以本設計選擇配套的PLC實驗箱。
3.2羅克韋爾可程式控制器
羅克韋爾控制系統的生產流水線模型採用了與實際系統相同機械結構，包括氣動機械手、傳送帶、感測器組、變頻器、氣動推料機構、步進電機及其驅動器、直線導軌、交流電機等，各機構由PLC控制驅動。這樣可以直觀方便的觀察生產流水線的工作情況，及時對加工的工作情況進行控制。
羅克韋爾的可程式控制器採用Logix多功能控制引擎，帶浮點協處理器的32位多工（事件任務、連續任務和週期任務）實時控制核心，在高速邏輯運算以及複雜迴路控制（0.08ms/K典型混合程式）等方面表現同樣出色。可以採用多種程式設計方法，如梯形圖LD、功能塊圖FBD、順控表SFC以及語句表ST。支援最大30個本地I/O，可以實現多處理器/上位機聯網以及分散式I/O控制。
3.3方案對比
通過以上可程式控制器的比較，根據本次設計的控制要求，打算採用三菱可程式控制器對監控系統進行控制可以滿足控制精度高，響應時間快的要求。而且還可以同時對自動加工的工作情況進行控制，使資源能夠得到最大化的利用。同時整個控制系統用上位微機模擬監控，為了便於控制器同監控級的`網路通訊以及資訊資料的傳輸，所以本設計選擇配套的PLC實驗箱。
4模擬監控系統的實現
4.1 採用VB程式語言實現
VB是真正的物件導向程式設計，簡答易學，是開發人員在維護系統執行時只須修改很少的程式碼，加快了系統的開發速度；其擁有視覺化的程式設計方法及嚮導功能；資料訪問的特性，允許對其他的大本資料庫格式建立資料庫和前端應用程式，以及可調整的伺服器部件等；通過ActiveX技術可使用其他應用程式提供的功能。同時已完成的應用程式是真正的檔案，可以直接釋出。而微軟公司Visual Basic 6.0作為程式設計工具，它已經發展成為當前基於Windows平臺上最方便、最快捷的軟體開發工具。
4.2 利用ControlLogix系統構建
ControlLogix系統是基於機架的系統，可以提供對使用順序控制、過程控制、運動控制和驅動控制的控制系統進行組態的選項，還可提供通訊I/O 功能。該系統集中了Logix 通用平臺的多種優點---通用的程式設計環境、通用的通訊網路、通用的控制引擎---提供了一個既能滿足您高效能應用需求又易於使用的環
境。其次，Controllogix 系統在程式設計軟體、控制器和輸入輸出諸方面的緊密整合降低了在試執行和正常操作的開發成本和時間。
4 .3方案對比
通過對兩種工具的瞭解，VB程式語言和ColtrolLogix系統顯然各自具有自身的優點，而本設計選用VB程式語言在上位機上實現模擬監控系統，因為選擇VB有以下優勢：
（1）VB不需要編寫大量的程式碼來描述介面元素的外觀和位置，而只要把預先簡歷的物件拖放到螢幕上的某一點即可。這就是VB最顯著的特點，即視覺化的程式設計方法。
（2）VB是一種在計算機技術發展歷史上應用最為廣泛的語言。它繼承了Basic語言易學易用的特點，特別適合初學Windows系統的程式設計。
（3）Visual Basic是一個功能強大的Windows平臺上的開發工具，初學者只要掌握幾個關鍵詞就可以建立使用的應用程式。
5、最終方案的選定
通過以上探討，本次設計最終選用VB程式語言在上位機上實現實
時模擬監控，可程式控制器選擇三菱PLC工具箱，採用SWOPC-FXGP/WIN-C程式設計軟體進行程式控制，共同完成自動加工系統的現場模擬與控制。而微機與PLC通過RS232/RS485介面連線並實現通訊。