基于PROFIBUS现场总线的模拟生产线的设计与实现

　　广东技术师范学院自动化系主要从事工业电气自动化方面的教学、科研任务，现已配备有60台套S7-200系列可编程控制器，10台TD200文本显示器，4台TP-07触摸屏，6台变频器，建有一个PROFIBUS现场总线实验室，实验室配有WINCC、STEP7、WINAC等软件和一个基于PROFIBUS现场总线的模拟生产线，每年为社会培养约200名本专业的毕业生，毕业生遍布珠三角地区。
　　本项目旨在建立自动化专业教学当中的实践环节，让学生能够参与生产自动化过程控制的实践，把实际生产与理论教学紧密地联系起来，同时为教师科研提供一个平台。这条由广东技术师范学院自动化系、天津龙洲科技仪器有限公司共同研制的自动化模拟生产线，采用了SIEMENS公司的PROFIBUS-DP现场总线控制系统，选用了SIEMENS的S7-300做主站、S7-200做从站，配备了STEP 7编程软件和WIN CC监控软件。控制系统中包括七个从站点：送料单元、加盖单元、穿销单元、温度控制系统、检测单元、分检单元（气动机械手）、叠层立体仓库（见图1）。

　　系统介绍
　　这条多站点连续生产线上的工艺过程如下：送料单元（站点1）工件托盘经传送带从此站前端开始进入下料仓出口，下料仓出口处的传感器检测到托盘到位后，定位气缸动作将托盘对准下料仓出口，此时直流减速电机工作，通过同步送料带将装配主体下落到托盘，经传感器检测到装配主体下落到位后，定位气缸动作放行，托盘带装配主体沿传送带向下站运行。加盖单元（站点2）托盘带装配主体进入本站后，托盘到站传感器和气缸到位传感器动作，摆臂机构摆动将上盖装在主体中，上盖检测传感器检测到上盖装好后，定位气缸动作放行，托盘带装配主体沿传送带向下站运行。穿销单元（站点3）托盘带装配主体进入本站后，经直线推动机构，将销钉准确装配到上盖与工作主体中，使三者成为整体，成为工件。销钉分为金属与非金属二种。当销钉传感器检测到位后，托盘带工件沿传送带向下站运行。模拟单元（站点4）工件进入本站检测到位后，进行加热和温度控制，完成PID调节后，工件沿传送带向下站运行。检测单元（站点5）工件进入检测单元，进行销钉材质的检测（金属、塑料）和工件颜色检测（深色、浅色）以确定工件是否合格，深色带销钉的为合格品，其余为不合格品。本站的检测结果作为下两站动作的依据。分检单元（站点6）工件进入本站后，首先由短程气缸下落，皮碗压紧工件，真空泵开关动作，排除皮碗内的空气，短程气缸上升，吸起工件让托盘继续前进，工件由摆动缸转动90度，若是合格品则工件下落到传送带继续沿传送带向下站运行，若是废品，无杆缸横移将废品投入废品槽。叠层立体仓库（站点7）该单元由升降梯与立体叠层仓库二部分组成，升降梯由升降台和链条提升部分组成，由步进电机做驱动。可根据检测单元检测结果（金属、塑料、深色、浅色），按类将工件传送到立体叠层仓库中。连续生产线示意图如图２。

　　这条模拟生产线由一个主站S7-300和七个从站S7-200并通过WINCC监控软件实现对整个模拟生产线的控制，所用主要设备型号、数量、控制对象列表如下表。