摘要
近几年随着工业 4.0 推动制造业智能化转型，国内发动机缸体检测领域人工目检与离线检测的弊端及 PLC 控制和视觉检测脱节的问题，严重制约了发动机产业精密化、高效化发展，为了研发出适配行业需求的智能检测控制系统，本文采用方案对比分析、硬件选型匹配与软件编程开发的研究方法，针对发动机缸体质量检测的核心需求开展研究，从系统总体方案设计、硬件系统搭建、软件程序开发等方面进行分析。
本系统确定了以西门子 S7-1200 为核心的硬件配置方案，完成了 I/O 地址分配与可靠的控制电路设计，实现了各模块的高效联动；通过梯形图编程实现了自动 / 手动双模式控制逻辑，基于 Halcon 搭建的机器视觉检测模块可精准识别缸体微米级缺陷，结合西门子 TP1200Comfort 触摸屏实现了可视化人机交互；系统实现了缸体从输送、检测、分拣到装配的全流程自动化，检测效率较传统人工模式提升 3 倍以上，缺陷识别准确率可达 99% 以上，有效解决了传统检测模式漏检误检率高、劳动强度大的问题。
这些结果说明基于 PLC 与机器视觉融合的技术方案在发动机缸体质量检测方面能实现高精度、高效率的检测效果，同时达成检测与控制的闭环联动，有效解决行业检测痛点。该系统在汽车发动机零部件精密检测领域具有实际应用价值，为同类精密零部件的智能检测控制系统设计提供了工程参考，也为制造业智能化检测装备的研发提供了技术参考价值。
关键词：发动机缸体；PLC；机器视觉；质量检测；自动化控制
目录
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文主要研究内容 5
2 总体方案设计 7
2.1 工况需求分析 7
2.2 系统工位分布设计 7
2.3 系统架构方案 8
2.3.1 PLC控制模块 8
2.3.2 机器视觉检测模块 9
2.3.3 执行机构模块 9
2.3.4 信号采集模块 9
2.3.5 人机交互模块 9
2.4 机器视觉检测方案 11
3 硬件系统设计 13
3.1 PLC控制器选型 13
3.1.1 控制器选型原则 13
3.1.2 设备I/O统计 13
3.1.3 PLC型号选择 14
3.2 位置传感器选型 15
3.3 扭矩传感器选型 17
3.4 变频器选型 19
3.5 工业相机选型 19
3.6 光源选型 21
3.7 触摸屏选型 21
3.8 I/O地址分配 22
3.9 PLC控制电路设计 24
4 控制系统软件程序设计 28
4.1 控制功能要求 28
4.2 PLC编程方式 29
4.3 梯形图程序编写 29
4.3 组态程序设计 32
总结与展望 34
参考文献 35
说明书
程序流程图
PLC组态仿真
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