【《基于PLC控制的装配线自动翻转设备电气系统设计》10000字】

基于PLC控制的装配线自动翻转设备电气系统设计摘要随着科技的进步，机械操作逐渐替代了重复简单的人力动作，生产车间的装配线早已进入人们的生活。本文就关于装配线的自动翻转设备的需求，设计了基于PLC的电气控制系统。该翻转设备有自动和手动两种操控模式，主要是运用西门子PLCS7-200进行系统控制，瑞强HMI8070IH触摸屏作为人机交互界面。关键词:翻转机构；自动化；PLC系统设计-目录TOC\o"1-3"\h\u23860第一章前言 124761.1课题研究的背景和意义 1131611.2国内外研究现状 115863第二章翻转机构的总体设计 219012.1翻转机构的工作原理 2118682.2主要技术指标 2131982.3翻转机构动作流程 3271772.4总体设计方案 359372.5翻转装置机械结构设计 4295002.5.1夹具的夹紧与放松运动 4298592.5.2机构的水平位移和升降运动 5130652.5.3机构的翻转运动 6262292.6本章小结 77427第三章控制系统硬件设计 8288863.1控制系统的类型选择 843803.2硬件设计及控制策略 857563.2.1控制盒 9264883.3PLC选型 10220473.3.1PLC的基本组成 1057693.3.2PLC性能特点和选型 11237063.4触摸屏选型 12120733.4.1触摸屏概述 12228193.4.2触摸屏的选型和性能特点 1216503.5控制方式选择 1331343.6顺序功能图 14254403.7控制电路 16121213.8本章小结 2030340第四章控制系统软件程序设计 215604.1控制系统软件功能设计 21215874.2触摸屏界面控制 21298034.3I/O分配 22119814.4控制梯形图设计 22217824.4.1主程序设计 23126994.4.2子程序设计 24324794.5本章小结 2615310第五章机构标准和经济核算 27284775.1翻转机构涉及的标准及法律法规 27196875.2控制系统的经济核算 27266145.3本章小结 2726322第六章总结与展望 28301026.1总结 28299386.2展望 2819156参考文献 298191附录程序 31前言课题研究的背景工业革命是从英格兰起源的一场以机器取代人力，以机器大工业取代工场手工业的生产与科技革命，历史学家称这个时代为“机器时代”，也是最早的用机械代替手工的时代。随着工业的发展，到了如今，机械替代手工早已成为习惯，世界各地遍布无数的机械工厂，而工业自动化技术的高速发展，使得目前的机械生产装配效率，精度等不再能够满足实际的工作需求，再加上人工成本逐年增加，自动化的生产过程替代人工已经成为社会发展的必要形式。流水线又称装配线，它具有整合生产工艺，可扩展性高，可节约工厂的生产成本，前期投入不高等优势。但因为装配过程缓慢，工艺复杂等原因，在整个装配过程中，人工的参与在过去占很大一部分。因此，生产率低、劳动力密集程度高、产品质量差和生产成本高等问题。一方面，走在行业前沿的企业早已改良装配线，在提高生产效率，提高生产品质的同时节省了一大部分的劳动成本，使得“低投入”有了高回报。但从一方面来说，我国大量的微小企业仍然还是采用过去的装配线，陈旧的设备，过高的劳动成本，使得他们在目前竞争越来越大的市场上举步维艰。虽然，我国电机的年产量高达三千多万千瓦，且每季度的增率很大，但由于装配时的误差率也不低，所以导致实际应用的和产量并不相匹配。究其原因，最主要的就是生产装配线的不合理，工人在生产装配工作时，由于各种误差，导致最终的误差过大，使得其装配好后无法投入使用或是根本不能完整的装配上。而自动化的装配，通过红外线或其他感应，则能够避免过失误差，以降低装配时的误差率。随着我国自动化工业的发展，自动化替代手工已经成为必然的趋势。更加专业的自动化装配线，性价比更高的自动化设备，逐渐成为行业发展，企业进步所必需的，这样才能取得更高的经济效益，才能不被行业，不被时代所抛弃。1.2国内外研究现状国外翻转机技术已经成熟，已有上百种系列的翻转机。其中，美国的Busham设备公司所生产的几乎所有翻转机都是经典的翻转机类型。此外，韩国，日本和德国的翻转机技术也比较成熟。近几年，随着自动化在机械行业越来越普及，国内自动翻转机的研发技术也在快速进步。而国内外对于自动翻转机构的改造主要还是倾向于在装配过程中的实际应用。一个合适的电机的自动翻转机构的装配线应集调试、装配、组装大修等功能为一体。1.3课题研究的意义和主要内容随着科技的不断发展，越来越多的机械化设备出现在我们的日常生活当中，而在机械行业，快速高效的完成生产，提高生产率，节省生产时间，则是每个企业最为重视的问题，也是企业能够在行业中脱颖而出，走在行业前沿的主要问题。装配线自动翻转设备电气控制系统的设计，能够让微小企业摆脱现目前人工大于机械设备的困境，用自动化的装备来替代手工，即提高了生产装备率，也降低了人工成本，用更高的性价比，迎合当今市场的需求。该课题所研究的主要内容是分析和设计装配线的自动翻转设备电气控制系统。通过对PLC的编程设计和触摸屏的选型，翻转机构的设计和选择以及运动流，并使用SoildWorks进行建模。翻转机构2.1翻转机构的工作原理翻转机包括由翻转铰链连接的底座和翻转体,翻转机通过翻转铰链和底座进行连接,在翻转机的中部设有胶辊,胶轮架与底座形成连接,方便快捷地将货物进行任意角度的翻转,或者附加到输送线,采用多段速和行程开关控制,将货物翻转任一角度后移动到下道流水线;实现货物输送的立体流程,无需人工和行吊等高输送率特点,翻转机结构简单、造价低、工作效率高、安全可靠。将自动翻转机构安装到生产流水线上，可分为两种模式。自动工作模式是当装配线开始运行时，点击触摸屏上的自动控制键，翻转机构启动并自动工作。此时翻转机开始自动寻零，回到初始位置，然后根据预先输入的程序开始自动化工作。而当启动手工模式时，控制系统将会中断自动运行程序，通过人工控制翻转机构。当翻转机构完成所有预定指令后，将会回到初始位置。本次设计的翻转机构主要是由控制系统，执行机构和驱动系统三大部分组成。控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统，意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或其他设备内任何感兴趣或可变的量。执行机构使用外部能源并通过电机、气缸或其它装置将其转化成驱动作用。翻转机性能的好坏主要由驱动系统决定，驱动系统为翻转机提供动力。经过一系列的对比选型，翻转机构的逻辑控制我采用了西门子的PLC-S1200,驱动系统使用气压缸和伺服电机为机构提供能源，执行机构由联轴器，减速器，转轴，夹具等组成。2.2翻转机构的主要技术指标序号名称大小单位定位精度mm（2）翻转角度180°（3）电机个数1个（4）翻转搬运效率≥10s/个（5）装配电机重量≤10Kg/个2.3翻转机构动作流程电机生产装配线的翻转装置的运动流程由装配线的工艺流程和翻转装置和工艺流程决定，在目前已有的电机装配生产线中，将电机置放在定位摸具上，电机跟模具之间存在过盈配合，通过自动化定位可以精确放置。翻转机构的运动流程图如下:图2-2翻转装置运动流程图通过流程图可知，翻转机构主要上有四个自由度，其分别为夹具的伸缩、上下位移、左右位移和翻转。2.4总体设计方案根据电机自动翻转装置所需的工作流程和功能要求，结合机械原理、PLC应用技术和机械设计，在能够完成设计所需要满足的要求的前提下，将高效率和高可靠性作为基本原则，则控制系统的整体设计方案如下：翻转机构控制系统由控制体、翻转机构和人的交互界面组成，确定了控制机构从控制系统中采集、处理和传输信息的主体。允许移动、翻转和求解工件。反向电机、移动机构和夹具是PLC在收集和处理信息时传递给旋转电机、移动机构和夹具等执行部件的控制对象，允许在生产线上自动装配工件。2.5翻转装置机械结构设计电机自动翻转装置的机械结构包括翻转装置、竖直升降装置、水平移动装置和夹取装置，它们构成联合控制系统控制对象。图2-3翻转机构的机械示意图根据上面的翻转机构运动流程图的分析显示，电机翻转装置具有四个主要的运动，分别是夹具的夹紧与放松运动、机构的水平位移运动、机构的升降运动以及机构的翻转运动。下面将为各个运动提出设计方案。2.5.1夹具的夹紧与放松运动夹具的夹紧与放松运动是为了夹紧电机和放松电机，将电机安全、平稳的放到托盘上，下面将提出完成该运动的设计方案：由气缸实现夹紧和压紧运动。气缸的原理和结构较为简单，以空气为媒介，具有无污染、成本低等特点。而且具有较好的输出力，适应性强，能在高温和低温的化境下正常运动。以下是方案原理图：图2-4气缸原理图1气缸缸身连接板2气缸活塞杆连接板3气缸活塞杆4气缸缸身图2-5夹紧气缸（1）和压紧气缸（2）夹紧气缸主要控制夹具的伸缩，在此翻转机构中夹紧气缸选用MHL2-25D2,压紧气缸主要控制工件的夹取，在此翻转机构中夹紧气缸选用MGPM20-30Z，2.5.2机构的水平位移和升降运动水平位移和升降运动方式相似，所以可作为同一种运动类型，下面将提出完成该运动的设计方案：该机构的水平运动和上升运动由摩擦小、工作精度高、安装简单等特点的直线导轨组成，提供较好的密封性以避免灰尘和其他污染，从而保证产品的性能和寿命。由于滑动运动是较低的摩擦，导致较低的热量产生，因此只需几个马达即可使机器运转，从而降低压降。这适用于高速、经常停止和移动的可移动零件。机构垂直行程的线性导轨型号为KK8610C-340A，水平导轨型号为HGH15CA。图2-6HGH15CA直线导轨图2-7KK8610C-340A直线导轨2.5.3机构的翻转运动翻转转运动是一种逆时钟和顺时钟运动，因此可以通过机械结构实现。该机构选用的为顺时针运动，其设计方案的示意图如下图2-8翻转机构设计原理图1伺服电机2啮合转向齿轮3减速器4转轴运动由伺服电动机直接驱动。由于翻转机构的转速与伺服电机的转速差别很大，因此在旋转轴和电机之间安装了一个减速器，使转向架机构能够以较低的转速进行180°冲程活塞运动。选择伺服电机的原因是伺服电机具有良好的可控性和宽调速范围。电机转速可直接通过电压控制。伺服电机具有过载能力强、控制性能小的优点。概括地说，通过伺服电机控制翻转机制实现180°重复翻转是一种合理的方案。2.6本章小结通过设计和选择，可以获得更真实的设计:(1)机构夹紧和压杆的夹紧和保压运动通过气缸实现；(2)机构的水平和垂直冲程运动是通过直线导向实现的；(3)机构的翻转运动由伺服电机和服务器传感器直接通过制动阻尼器控制。这种设计是有效的，安装简单、准确高、安全性能高、电机装配水平高的电机。更高的性价比使企业更具成本效益。第三章控制系统硬件设计控制系统是电机翻转机构最重要的部分，它能控制执行机构和驱动系统进行相应的动作。是该机构实现自动化工作的关键保障。控制系统是否具有低能耗、响应速度快、高可靠性和较高的抗干扰性能等特性，直接影响到翻转机构能否高效、平稳、节能、全自动化地完成作业。一个足够优秀的控制系统，不仅可以完美地满足电机装配的基本需求，还能提高装配效率、提升装配品质。本章重点介绍了电机翻转装置控制系统的选型、控制系统硬件的设计等。3.1控制系统的类型选择目前市面上的控制系统种类很多。其中比较常见的有单片机、PLC以及继电器控制系统，这几种控制系统主要的区别就是控制原理的不同，每个系统的区别如下：(1)单片机控制系统：其芯片集成度高，控制功能比较强大，性价比高，灵活轻便，稳定性强，能快速有效地解决各种控制任务，具有良好的运行效率和速度，并可适用于各种场合。但内部ROM较小，在设计系统时必须配置外部扩展电路。(2)PLC控制系统：PLC系统设计、安装、调试工作量不大，灵活性高。通用性强，硬件配套齐全。功能性强，抗干扰能力强，能在恶劣环境下保持正常工作。PLC控制程序比较简单，不同的控制对象对应不同的程序。其模块化结构体积小，功耗低。(3)继电器控制系统：继电器控制系统采用硬件连接的方式实现其控制功能。其控制逻辑根据不同要求由继电器机械触点的串联、并联和延时继电器组成。其机械触点容易损坏，只能实现单一的逻辑控制功能。延时控制功能的实现依赖于时间继电器的延时效果，但延时继电器对电器的延时精度较低，易受外界条件影响。基于以上三种控制系统的比较，并考虑电机装配线的实际要求和装配条件，PLC控制系统最适合作为电机转向装置控制系统。这里我们选用西门子PLC控制系统作为电机转动装置的控制系统。3.2硬件设计及控制策略整个电机自动翻转控制系统运用触摸屏和PLC结合的控制方式来运行，其硬件逻辑关系图如下：图3-1自动翻转机系统硬件逻辑图PLC是整个翻转装置控制系统的核心。它可以接收来自控制面板的信号，由CPU处理，然后传送到伺服控制器等输出单元，进而可以控制压紧油缸、夹紧油缸、升降电机、翻转电机等的运作。该翻转机构采用自动和手动两种控制方式。触摸屏的设计是实现翻转装置自动和手动操作方式的参数设置，实现手动操作中翻转机构的翻转、升降、夹紧等功能。利用PLC与触摸屏之间的通讯，两者的联合控制使控制系统具有极佳的人机交互性。3.2.1控制盒控制盒是一种结构较为简单、使用较多的主令电器。主要用于监控和手动控制装置的启停和复位等。图3-2控制按钮总电源指示：显示整个电控系统的通电/断电状态；调整/工作：选择设备的工作状态，设备可以在工作状态下自动完成装配过程，设备可以通过手动模式点动的调整和切换来控制翻转机构的运动；启动：在工作状态下，按下启动按钮后，装配过程自动完成；停止：在工作状态下，按下停止按钮，设备将停止移动；钥匙开关：控制整个电气控制系统电源的通断；复位：长按此键三秒后，设备屏幕上会出现复位开始指示。松开复位键，使设备回到初始位置，即初始位置；紧急停止：按钮被拍照后，设备立即停止所有动作和报警，用于紧急停止；3.3PLC选型3.3.1PLC的基本组成PLC（ProgrammableLogicController）是指可编程逻辑控制器，其主要是由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）、电源和编程器组成。其结构图如下：图3-3PLC硬件系统图PLC各部件的功能如下：(1)中央处理器CPU主要由控制电路、运算器和寄存器组成，是PLC的核心部件。其主要功能是接收输入信号进行处理，进行逻辑判断，将处理结果输出到外部相应设备，完成用户下达的各种指令。(2)记忆内存功能用于存储程序和数据。只读存储器通常用于存储系统程序，读写存储器通常用于存储用户程序。(3)输入输出单元输入输出端口通常称为I/O端口，它们的输入端口用于接收来自外部设备的信号并输出接口将完成的指令传送给对应的外部执行机构。(4)电源PLC的电源一般用于为CPU、内存、I/O口等工作部件提供正常的工作电压。(5)编码器编码器可以将用户程序从模拟转换为数字，用户程序可以通过编码器进行修改。3.3.2PLC性能特点和选型1PLC选型市场上的PLC种类很多，系统也不是万能的。其中，日本三菱PLC和德国西门子PLC是目前最主流的PLC，德国西门子是欧洲最重要的可编程控制器厂商之一。S3系列PLC自1975年面世以来，历经多年的更新换代。迄今为止，市场上使用最多的小型PLC是SIMATICS7-200。SIMATICS7-200具有命令功能强大、灵活小巧、性价比高、扩展性好、适应性强等优点，广泛应用于不同行业的检测。并自动控制。根据该翻转机制的设计要求，现选用SIMATICS7-200CPU224XPPLC，其性能指标如表所示：表3-1CPU224XP参数特性CPU224XP产品尺寸140mm×80mm×62mm实时时钟内置数据存储空间20K通信口2个RS-485扩展模块数量（个）7个高速计数器数量6路脉冲输出（DC）2路100KHZ数字量I/O14入/10出模拟量I/O2入/1出2性能特点翻转机构设计选用的PLC为西门子PLCS-200，具有以下特点：(1)集成度高，灵活简便，稳定性高，安装调试简单。(2)可搭配的人机交互界面比较丰富。(3)CPU运算速度快，指令多，存储容量大。3.4触摸屏选型3.4.1触摸屏概述触摸屏是操作者最直接的控制机制。触摸屏主要由检测元件和控制器组成。当操作者使用触摸屏进行操作时，检测元件会检测用户的触摸位置，检测元件将位置信息传送到PLC的中央处理器，中央处理器的信息处理后输出指令发送给相应的执行元件，执行元件得到指令后完成相应的动作，从而完成人机交互界面。根据工作原理和通讯媒体的不同，触摸屏的种类大致可分为四种，其各种性能如图所示：图3-4触摸屏性能对比图3.4.2触摸屏的选型和性能特点1触摸屏选型在该翻转机构的设计中，操作面板不仅可以进行自动翻转参数设置、手动控制参数设置、运行状态监控、实时数据和历史数据查询，还可以与PLC进行通讯。其中，自动车削参数包括夹紧油缸、压缩油缸的控制、排量电机和车削电机的参数设置。手动控制参数设置包括位移电机的升降、左右位移、回转电机的转向、总功率的启停、装置的复位等，运行状态监控包括车削装置按照指定的程序运行，实时和历史数据查询方便用户调用查看，触摸屏只需一般分辨率，有串口和显示数据，所以本设计选用瑞强HMI8070IH触摸屏。2性能特点瑞强触摸屏采用更强大的软件系统，提供先进、灵活、高性价比的触摸屏界面解决方案，提高通用控制系统和PLC的应用能力。表3-2HMI-PV8070IH性能参数表项目指标显示显示器7″TFT分辨率800×480亮度(cd/㎡)300对比度500:1背光灯LED背光灯寿命(hrs)30000色彩65536触控面板触控屏4线电阻式系统处理器32位RISC400MHZ内部时钟有存储器闪存(M)128内存(M)64I/O端口SD卡槽有USBHostUSB1.1×1USBClientUSB2.0×1以太网接口10/100MBase-T串行端口接口Com1：RS-232Com2：RS-232音源输出有MPI支持电源断电保护内置电压24±20%VDC消耗电流250mA环境工作温度(℃)

0～45相对湿度0～90%（无凝结）防水性

NEMA4/IP65尺寸（W×H×D）(mm)200×146×42.5开孔尺寸（W×H）(mm)192×138重量(Kg)0.85综上所述，控制系统的硬件选型大体上已经完成，其控制情况为：采用西门子PLCS-200对电机翻转机构的控制系统进行逻辑控制，人机交互界面采用HMI-8070IH触摸屏；采用西门子V90伺服控制器和1fl6032-2af21伺服电机对翻转机构的四自由度进行精确控制，采用气缸对夹具进行伸缩、夹紧工件等控制。3.5控制方式选择电机翻转装置的装配过程是自动化的，所以在系统设计时，电机自动翻转机构控制系统应设置为自动控制方式，但为了生产过程的安全和维护的方便，必须添加手动控制模式。由此可知，电机转向装置的控制方式为自动控制与手动控制相结合。自动控制方式是翻转机构工作时最常用的方式，是电机翻转机构自动运行的基础。手动工作模式是为方便维护人员而设置的工作模式。当回转机构不能正常进行自动工作或在工作过程中突然停止时，工作人员无法找到机构不能正常工作的原因。人员可以通过手动控制方式进行单步控制，对车削机构的每个工件进行一一检查，发现问题，及时进行维修，以最快的速度恢复正常的装配和生产工作。因此，手动控制方式为翻转机构正常工作。工作保证。翻转装置的自动控制方式为顺序控制方式，是规定机构按照预定的控制顺序自动进行装配生产的一种控制方式。这也是业界常用的控制方法。顺序功能图是一种比较简单通用的顺序控制语言，以控制功能为主，有利于程序的理解。极大地方便了不同专业之间的人员交流。在时序功能图的基础上设计的梯形图清晰、简洁、易懂。所以这次可以使用顺序功能图来编译翻转设备。3.6顺序功能图根据电机翻转装置的工作流程，绘制的顺序功能图如图所示：图3-5顺序功能图时序功能图中数字和字母的含义：0代表初始状态；1表示夹具的延伸；2表示夹具的夹持动作；3表示翻转机构垂直上升；4表示翻转机构水平移动；图5表示托盘的升降动作；6表示机构顺时针旋转180°；7表示翻转机构的下降动作；8表示夹具执行松弛动作；9表示机构逆时针旋转180°，夹具水平缩回；10表示托盘下降；11表示转动机构返回初始位置。A一种按下启动按钮的方式；B表示夹紧水平伸缩缸（夹紧缸）的磁性开关1闭合，表示水平伸展动作完成；C表示夹具夹紧油缸（压缩油缸）的磁性开关1闭合，表示夹紧动作完成；D表示翻转机构上升电机的磁力开关1闭合，表示垂直上升动作已经完成；E表示翻转机构水平运动电机磁开关1闭合，水平运动完成；F代表回转机构伺服电机工作，回转180°完成；G表示回转机构上升电机磁力开关2闭合，表示垂直下降动作完成；H表示夹具夹紧油缸（压缩油缸）的磁性开关2闭合，表示松弛动作已经完成；I表示回转机构伺服电机已完成回转180°；水平伸缩油缸（夹紧油缸）的磁性开关2闭合，表示水平回缩动作完成；J表示转动机构返回初始位置。3.7控制电路图3-6总电源接线图主电源接线图的输出端R11、S11、T11分别接配电线的输入端R11、S11、T11。其电源线的N端接西门子V90伺服控制器的N端。图3-7动力线分布图配电线路的输出端R3、S2分别接控制变压器的输入端R、S。它的R1和T1端口连接到控制电源的输入端R和T。图3-8控制变压器接线图对于控制变压器1，其两个接线输出端子XA、XB分别接到2、3的接线输入端子XA、XB上。2、3的输出端子XA1、XA2、XB1、XB2分别接到西门子V90伺服控制器T1的XA、T2的XA、T1的XB、T2的XB。图3-9控制电源接线图控制电源的输出接线端24V1、24V2分别接入到西门子V90伺服控制器的输入接线端24V1、24V2。图3-10西门子V90伺服控制器西门子V90伺服控制器的N端来自主电源接线图中电源输入线的N端，T1的XA端来自控制变压器2的XA1端，T1来自控制变压器3的XB1端。T2T2的XA端从控制变压器2的XA2端引出，T2的XB端从控制变压器3的XB2端引出。以上接线图为总装接线图的一部分，根据以上接线图，可以简化下面的驱动电机控制接线图。图3-11驱动电机控制接线图图3-12PLC控制接线图根据上图，图3-12为驱动电机控制接线图。T1为翻转电机驱动器，M1为翻转电机，翻转电机M1受驱动器T1控制进行顺时针或逆时针翻转180°动作。T2为回转机构的起升电机驱动器，M2为起升电机，回转机构的起升电机受驱动器T2控制执行起升动作。升降机构由直线导轨移动。图12PLC控制接线图控制电路输入点和输出点的控制功能如表1所示，各输出点线圈的控制功能对应I/O口的输出控制项表1中，1~26号元件为连接线元件，用于控制柜电路的连接。3.8本章小结本章将根据翻转机构的操作流程和工作要求等设计要求选择控制系统的PLC和触摸屏，并说明翻转机构控制系统的设计思路和步骤，包括选择本次设计的系统具有高可靠性、高稳定性、响应速度快、功耗低等优良的控制性能，并能更好的完成电机翻转装置的自动化装配过程。第四章控制系统软件程序设计以上部分是翻转机构控制系统硬件部分的设计和选型。并分析了该机构的运动。本章将前一部分的设计充分结合外部条件的影响和装置运行时的稳定性和可靠性，进行翻转装置的系统设计。4.1控制系统软件功能设计1、系统在人机交互界面上设置登录界面，输入账号和密码进行登录。2、可实现触摸屏与PLC实时通讯，可随时切换运行模式。人机交互界面使操作者可以设置权限，随时监控车削机构的运行状态，随时调整车床。3、控制系统在运行前会进行自检，如果检测到异常，将自动上锁并报警，避免设备在异常情况下运行造成不必要的损失和后果。4.控制系统监控设备的运行。如果旋转机构在运行过程中出现故障，如静止、未旋转180°或装置不能正常抓紧电机，则发出报警。停止设备运行。4.2触摸屏界面控制触摸屏主屏幕上的设备原点信号灯。绿灯亮，证明设备处于原始位置，处于工作状态。绿灯不亮，证明设备不在原点。设备必须恢复到原来的位置才能使设备处于工作状态。图4-1工作模式主界面在手动状态下，可以手动操作气缸进行维护和故障排除。当气缸就位时，相应状态下的白色方块以绿色状态显示。图4-2手动调整界面4.3I/O分配根据3.6中的流程图，分析控制的输入输出信号，适当分配I/O端口。下表为I/O口分配表：表4-1控制系统的I/O分配表4.4控制梯形图设计本次控制系统采用PortalV14软件进行编程，采用梯形图方法实现控制功能。本次编程过程主要实现车床的运动和180°翻转。4.4.1主程序设计图4-3主程序梯形图图4-4主程序梯形图主程序是翻转机构全局控制程序的框图，梯形图中的指示是程序的控制块。每个数据块对应的功能程序。4.4.2子程序设计1、手动控制程序设计翻转机构的手动控制程序被分为几个小尺寸的翻转装置的操作过程，并且操作者使用触摸屏来实现翻转设备的分数控制。图4-5手动调整手动调整模式基于程序模式输入并由操作员执行，并且必须根据操作员的指令操作，并且只能控制语句，并且可以连续执行下一个命令。图4-6点动控制程序该程序是在翻转机制控制手动模式时实现的一种方法。操作员可以用触摸屏控制翻转机构。2、自动控制程序设计图4-7自动控制程序程序的功能是实现自动控制模式的开始或停止。寻零控制程序设计图4-8寻零控制程序程序的功能是确定翻转机制的当前情况是否被引导到搜索。如果符合条件，您将执行功能。4、夹紧缸控制程序设计图4-9夹紧缸动作控制程序该程序所实现的动作为控制夹紧机构进行夹取。5、托盘控制程序设计图4-10托盘控制程序该程序的功能是在工件装配过程中完成对托盘上升或下降的控制。4.5章节总结本章节设计了关于装配线自动翻转机构控制系统的软件部分。包括了控制系统的软件功能设计和触摸屏的控制界面，并分别介绍了对装配线自动翻转机构的自动控制和人工控制的方法。通过PLC对控制系统的主程序和各子程序进行设计，并说明了各程序所实现的功能。第五章经济分析我国是世界上市场最大、产能最大的生产大国。人力资源比世界上大多数国家都更加丰富，但是当单靠传统的体力劳动已经不能满足今天的生产和组装。工厂自动化是未来机械制造业的必然发展趋势。因此，制造所需的设备尤为重要。生产的设备必须考虑公司的经济效益，以便进行经济核算。5.1经济分析本次的翻转机构的控制系统的硬件经济造价如下表所示：表5-1控制系统