基于PLC和现场总线的物流生产线控制系统研究与设计

基于PLC和现场总线的物流生产线控制系统研究与设计(任务书,开题报告,论文说明书17000字)
摘要
随着物流自动化技术的日益发展，物流生产线控制系统的自动化作业要求也日渐提高。物流生产线所对应的生产物流是产品物流链中最重要的一个环节，起着衔接采购物流和销售物流的枢纽作用。物流生产线控制系统的研究和改进，不仅对企业产品缩减成本、提升利润有着非常重要的作用，而且对于提升整个国内物流生产线控制系统的控制水平和能力都起着很大的作用；对提高我国物流生产线的生产能力和减少人力物力具有非常的意义。
在传统的物流生产线，生产作业一直是作为重中之重，但是目前国内应用的许多自动控制系统大多采用比较传统的控制方法，有很多的问题，比如生产线控制系统体积太过庞大；控制系统的线路布局不简单以及效率低下等太多问题。而且伴随着现场总线技术的飞速发展，传统的系统已经远远跟不上现代化生产的步伐，基于这种需求，一种现代化的物流生产线自动化系统显得尤为重要。
本文在比较分析了PROFIBUS-DP与其他几种现场总线系统的优点之后，研究了PROFIBUS-DP现场总线的协议结构和技术特点，并将基于PROFIBUS-DP协议的总线技术应用到物流生产线自动控制系统，取代传统的通信控制系统。设计了物流生产线自动控制系统的总体控制网络结构，在此基础上运用PLC、WinCC等完成了对整个物流生产线控制系统的设计。其中包括硬件组态、控制程序编程、上位机监控软件组态和仿真调试运行界面等。以实现物流生产线控制系统的网络化和现场的分散式数字控制。基于PROFIBUS-DP协议的现场总线技术在生产线系统中的应用设计，对我国食品、烟草、制造业等物流生产线系统中节约人力物力成本，提高控制系统的运作效率具有重要意义，同时也为同类项目的设计与改造提高参考。
关键词：物流生产线控制系统；PROFIBUS-DP现场总线；PLC；WinCC监控系统

Abstract
Withthe rapid development of modern industrial production technology and automation information technology，the requirement of logistics production line is also increasing day by day.The production logisticscorresponding to logistics production line is the most important part ofthe productionlogistics chain，which plays a pivotal role in linking the procurement logistics and sales logistics.The research andimprovement of the logistics productioncontrolling system are very important not only for reducing costs of the enterprise products，but also for increasing profits，and also for enhancing the controlling level of the controlling system in the domestic logistics production line，has positive significance for achieving the high mechanization，automation and networkingof the sorting system for the logistics production line.
In the traditional logistics production line，production operation has beenthe most important，at present，controlling methodsof the automatic controlling system in the domestic adopted mostlyare traditional，controlling system haslarge volume，complex layout of the line and the slow rate of data transmission，unstable performance，Short service life of componentsand many problems，withthe rapid development of field bus technology，the traditional system has been far behind the pace of the modern production，based on this requirement，a modern automaticcontrolling system of logistics production line is particularly important.
After comparing and analyzing the advantagesbetween PROFIBUS-DP and several other field bus systems，this paper studied the protocol structure and technical features of the PROFIBUS-DP，which is applicated to the automatic controlling system，replacing the traditional communication controlling system，and designing the overall network structure of the automatic controlling system，and used products （PLC、WinCC）of Siemens in Germany，completed the whole system from the hardware configuration，logic programming，software configuration and simulation debugging of these aspects of the design，as to realize thecommunication network and distributed digital controlling from sorting site to the PC monitor field.The design and application based on PROFIBUS-DP Field Bus Technology in the automatic controlling system of logistics production line，has large significance forthe food，tobacco，manufacturing and other production lines of the logistics in our country，and also for savingthe manpower cost，improving the operational efficiency of the sorting system，for the reference todesign and improvement of similar projects at the same time.
Key words：Controlling system of logistics production line；PROFIBUS-DP Field Bus；Programmable Logic Controller；monitoring system of WinCC

在比较分析了各种类型的PLC控制器后，选用最适合本套物流生产线控制系统的控制器S7-300PLC，实现对下位机控制系统的研究设计。

目录
第1章绪论    1
1.1 研究背景及意义    1
1.2 国内外研究现状    2
1.3 主要研究内容和文章结构    4
第2章 PROFIBUS现场总线技术    5
2.1 典型现场总线    5
2.1.1 PROFIBUS现场总线技术    5
2.1.2 PROFIBUS协议    6
2.1.3 PROFIBUS总线技术存取协议    7
2.2 PROFIBUS-DP的基本功能    8
2.3 PROFIBUS-DP的网络系统    10
2.4 本章小结    10
第3章物流生产线控制系统总体方案设计    11
3.1 物流生产线控制系统的结构及功能设计    11
3.2 系统控制网络设计    12
3.3 物流生产线控制系统的PROFIBUS网络结构    13
3.4 本章小结    14
第4章下位机控制系统设计    15
4.1 硬件设计    15
4.1.1 系统主站硬件设计    15
4.1.2 系统从站硬件设计    16
4.1.3 系统硬件组态及通信网络的实现    17
4.1.4 执行机构硬件介绍    18
4.2 软件设计    20
4.2.1 系统作业控制流程设计    20
4.2.2 PLC程序T形图    23
4.3 控制系统运行仿真    25
4.3.1 送料检测单元仿真结果    25
4.3.2 分拣单元仿真结果    27
4.4 本章小结    29
第5章 WinCC上位机监控系统设计    30
5.1 WinCC软件简介    30
5.2 上位机监控系统总体设计    30
5.2.1 监控系统功能分析    30
5.2.2 监控系统设计要求    31
5.3 上位机监控系统的实现    31
5.3.1 监控系统界面设计    31
5.3.2 WinCC与PLC的通信连接    32
5.3.2 变量组态设置    34
5.3.4 动态监控    34
5.4 本章小结    37
第6章总结与展望    38
6.1 总结    38
6.2 展望    39
附录A    40
附录B    45
参考文献    54
致谢    56