基于MPI网络的自动化厢式车方舱总装线的实现

论文摘要

军用重型厢式车,作为一种军用车辆,在战争中可以对作战官兵进行大批量、高速的转移,具有高机动性,高灵活性;还可以通过简单的改造,可作为军用指挥车、医疗车、炊事车等等,在各国武器装中占有极其重要的地位,发挥着十分重要的作用。 本文以某军工企业厢式车总装配线为研究对象,对该总装线生产的工艺流程进行了研究分析,对装配线各工位的加工方法都进行了详细的说明,给出了初步的控制方案,对受控对象（主要是步进电机）的运行原理进行了分析,对PLC对步进电机的驱动方法进行了充分的研究,通过实际计算,给出了控制系统的运行参数。通过对每个工位运行参数的详细计算和综合分析,对外钻孔工位的加工工艺流程进行了优化处理。 本文以总装线中受控对象最多,控制工艺最为复杂的外钻孔工位为研究实例,通过计算给出了控制系统相关详细参数,并应用自动控制原理,以德国西门子（Siemens）生产的S7-300PLC CPU313C为核心,S7-200 CPU作为辅控设备,开发出一套基于MPI通信网络的厢式车方舱总装线自动控制系统。 本文着重研究了该工位中PLC对步进电机控制方式的实现,给出了控制参数的计算过程,以及硬件和软件的实现方法,并对加工工艺进行了优化计算,给出了程序设计流程图、PLC接线图、一次和二次电气图。 同时,本文以钻孔工位为实例,探讨了MPI网络在硬件和软件上的实现方法,在下位机上,对PLC于PLC相互之间在MPI网络中的通信原理进行了深入研究,在上位机上,对PC机和PLC之间的通信原理进行了研究,并通过VC++实现了上下位机之间的通信。 经实践证明,基于MPI通信网络的厢式车方舱总装线自动控制系统性能优良,运行稳定,控制精度高,抗干扰能力强,而且具有友好的人机界面,不失为一套具有先进型、新颖性、实用性的控制系统。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 课题基本情况概述
• 1.2 本课题相关技术发展概况
• 1.2.1 可编程控制器（PLC）的发展
• 1.2.2 伺服驱动系统的发展
• 1.2.3 工业网络通信的发展
• 1.3 研究的目标和内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 厢式车总装线工艺流程分析
• 2.1 总装线工艺流程分析
• 2.2 总装线工位分步加工方法说明
• 2.3 总体控制方式
• 第三章 步进电动机及其驱动技术
• 3.1 步进电动机的结构与工作原理
• 3.1.1 工作原理
• 3.1.2 通电方式
• 3.1.3 小步距角步进电机
• 3.2 步进电动机的驱动
• 3.3 步进电动机的运行特性及影响因素
• 3.3.1 步进电机的基本特点
• 3.3.2 矩角特性
• 3.3.3 脉冲信号频率对步进电机运行的影响
• 3.3.4 转子机械惯性对步进电机运行的影响
• 3.4 步进电动机恒转矩细分驱动原理
• 第四章 PLC控制系统的设计
• 4.1 PLC对步进电机控制的原理
• 4.2 设计基本参数计算
• 4.3 脉冲频率特性计算
• 4.4 控制方案设计
• 4.4.1 工序分析
• 4.4.2 工序优化设计
• 4.5 PLC程序设计
• 4.5.1 系统I/O端口资源分配表
• 4.5.2 控制系统程序设计
• 第五章 系统硬件电路的设计
• 5.1 CPU模块（S7-300 CPU313C）
• 5.2 位控模块（S7-200 EM253）
• 5.3 PLC控制系统的电路设计
• 5.3.1 电源回路设计
• 5.3.2 输入回路电路设计
• 5.3.2 输出回路电路设计
• 5.4 一次回路的设计
• 5.5 二次回路设计
• 5.6 检测系统设计
• 5.7 位控系统设计
• 5.8 步进电机转速和转向的检测
• 第六章 MPI通信网络的设计
• 6.1 MPI网络及其构成
• 6.1.1 MPI网络构成及特点
• 6.1.2 PLC与工控机之间的通信软硬件关系及实现
• 6.2 MPI网络通信原理分析及在本系统中的实现
• 6.2.1 CPU之间通信—全局数据通信原理
• 6.2.2 本系统全局通信的实现
• 6.3 上位机于 PLC之间通信的实现
• 6.3.1 创建基于 MPI的上下位机通信连接
• 6.3.2 上位机与 PLC之间通信的实现
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者研究生期间发表的文章