基于PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的模擬生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化系主要從事工業(yè)電氣自動(dòng)化方面的教學(xué)、科研任務(wù)，現(xiàn)已配備有60臺(tái)套S7-200系列可編程控制器，10臺(tái)TD200文本顯示器，4臺(tái)TP-07觸摸屏，6臺(tái)變頻器，建有一個(gè)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室配有WINCC、STEP7、WINAC等軟件和一個(gè)基于PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的模擬生產(chǎn)線，每年為社會(huì)培養(yǎng)約200名本專業(yè)的畢業(yè)生，畢業(yè)生遍布珠三角地區(qū)。
　　本項(xiàng)目旨在建立自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)當(dāng)中的實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生能夠參與生產(chǎn)自動(dòng)化過程控制的實(shí)踐，把實(shí)際生產(chǎn)與理論教學(xué)緊密地聯(lián)系起來，同時(shí)為教師科研提供一個(gè)平臺(tái)。這條由廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化系、天津龍洲科技儀器有限公司共同研制的自動(dòng)化模擬生產(chǎn)線，采用了SIEMENS公司的PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，選用了SIEMENS的S7-300做主站、S7-200做從站，配備了STEP 7編程軟件和WIN CC監(jiān)控軟件。控制系統(tǒng)中包括七個(gè)從站點(diǎn)：送料單元、加蓋單元、穿銷單元、溫度控制系統(tǒng)、檢測(cè)單元、分檢單元（氣動(dòng)機(jī)械手）、疊層立體倉(cāng)庫(kù)（見圖1）。

　　系統(tǒng)介紹
　　這條多站點(diǎn)連續(xù)生產(chǎn)線上的工藝過程如下：送料單元（站點(diǎn)1）工件托盤經(jīng)傳送帶從此站前端開始進(jìn)入下料倉(cāng)出口，下料倉(cāng)出口處的傳感器檢測(cè)到托盤到位后，定位氣缸動(dòng)作將托盤對(duì)準(zhǔn)下料倉(cāng)出口，此時(shí)直流減速電機(jī)工作，通過同步送料帶將裝配主體下落到托盤，經(jīng)傳感器檢測(cè)到裝配主體下落到位后，定位氣缸動(dòng)作放行，托盤帶裝配主體沿傳送帶向下站運(yùn)行。加蓋單元（站點(diǎn)2）托盤帶裝配主體進(jìn)入本站后，托盤到站傳感器和氣缸到位傳感器動(dòng)作，擺臂機(jī)構(gòu)擺動(dòng)將上蓋裝在主體中，上蓋檢測(cè)傳感器檢測(cè)到上蓋裝好后，定位氣缸動(dòng)作放行，托盤帶裝配主體沿傳送帶向下站運(yùn)行。穿銷單元（站點(diǎn)3）托盤帶裝配主體進(jìn)入本站后，經(jīng)直線推動(dòng)機(jī)構(gòu)，將銷釘準(zhǔn)確裝配到上蓋與工作主體中，使三者成為整體，成為工件。銷釘分為金屬與非金屬二種。當(dāng)銷釘傳感器檢測(cè)到位后，托盤帶工件沿傳送帶向下站運(yùn)行。模擬單元（站點(diǎn)4）工件進(jìn)入本站檢測(cè)到位后，進(jìn)行加熱和溫度控制，完成PID調(diào)節(jié)后，工件沿傳送帶向下站運(yùn)行。檢測(cè)單元（站點(diǎn)5）工件進(jìn)入檢測(cè)單元，進(jìn)行銷釘材質(zhì)的檢測(cè)（金屬、塑料）和工件顏色檢測(cè)（深色、淺色）以確定工件是否合格，深色帶銷釘?shù)臑楹细衿罚溆酁椴缓细衿?。本站的檢測(cè)結(jié)果作為下兩站動(dòng)作的依據(jù)。分檢單元（站點(diǎn)6）工件進(jìn)入本站后，首先由短程氣缸下落，皮碗壓緊工件，真空泵開關(guān)動(dòng)作，排除皮碗內(nèi)的空氣，短程氣缸上升，吸起工件讓托盤繼續(xù)前進(jìn)，工件由擺動(dòng)缸轉(zhuǎn)動(dòng)90度，若是合格品則工件下落到傳送帶繼續(xù)沿傳送帶向下站運(yùn)行，若是廢品，無桿缸橫移將廢品投入廢品槽。疊層立體倉(cāng)庫(kù)（站點(diǎn)7）該單元由升降梯與立體疊層倉(cāng)庫(kù)二部分組成，升降梯由升降臺(tái)和鏈條提升部分組成，由步進(jìn)電機(jī)做驅(qū)動(dòng)。可根據(jù)檢測(cè)單元檢測(cè)結(jié)果（金屬、塑料、深色、淺色），按類將工件傳送到立體疊層倉(cāng)庫(kù)中。連續(xù)生產(chǎn)線示意圖如圖２。

　　這條模擬生產(chǎn)線由一個(gè)主站S7-300和七個(gè)從站S7-200并通過WINCC監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)模擬生產(chǎn)線的控制，所用主要設(shè)備型號(hào)、數(shù)量、控制對(duì)象列表如下表。