自動生產(chǎn)線課程設(shè)計--自動生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　自動生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試</p><p>　　系 （部） 電氣工程系 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)電一體化 </p><p>　　班 級

2、 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2016～ 2017學(xué)年第 一 學(xué)期</p><p><b>　　摘

3、 要</b></p><p>　　自動生產(chǎn)線的最大特點是它的綜合性和系統(tǒng)性，綜合性主要涉及機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測試技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；而系統(tǒng)性指的是生產(chǎn)線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動等機(jī)構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機(jī)地融合在一起。本系統(tǒng)完成一個工件的拆卸、分揀工作，模擬一個生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過

4、程。首先由供料站提供原料，運(yùn)輸站將其送至加工站加工，然后送至裝配站進(jìn)行安裝，最后由分揀站進(jìn)行分揀。</p><p>　　設(shè)計以送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元作為自動生產(chǎn)線的整體設(shè)計，構(gòu)成一個典型的自動生產(chǎn)線的機(jī)械平臺，系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)的采用了氣動驅(qū)動、變頻器驅(qū)動和步進(jìn)（伺服）電機(jī)位置控制等技術(shù)。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間通過RS485串行通訊實現(xiàn)互連的分布式控制方式。

5、所以，本設(shè)計綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識，如氣動控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動、機(jī)械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機(jī)位置控制和變頻器技術(shù)等。</p><p>　　關(guān)鍵字 ： 變頻器 PLC 電機(jī)</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目 錄1</b></p>

6、<p><b>　　引 言2</b></p><p>　　第一章 YL-335A自動生產(chǎn)線概述5</p><p>　　1.1自動化生產(chǎn)線（YL-335B）的基本組成5</p><p>　　1.2YL-335B的電氣控制10</p><p>　　1.3 自動化生產(chǎn)線工藝流程介紹13</p&g

7、t;<p>　　第二章 供料單元的結(jié)構(gòu)與控制16</p><p>　　2.1 供料單元的結(jié)構(gòu)16</p><p>　　2.2 供料單元的PLC控制及編程24</p><p>　　裝配單元的結(jié)構(gòu)與控制29</p><p>　　3.1裝配單元控制要求 29</p><p>　　3.2 裝配的工作流程

8、29</p><p>　　3.3裝配單元梯形圖30</p><p><b>　　總 結(jié)36</b></p><p><b>　　致 謝37</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)38</b></p><p><b>　　引言

9、</b></p><p>　　現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備（自動生產(chǎn)線）的最大特點是它的綜合性和系統(tǒng)性，在這里，機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測試技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；而系統(tǒng)性指的是，生產(chǎn)線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動等機(jī)構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機(jī)地融合在一起。</p><p>　　

10、可編程序控制器（PLC）以其高抗干擾能力、高可靠性、高性能價格比且編程簡單而廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備中，擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)線的大腦——微處理單元的角色。因此，培養(yǎng)掌握機(jī)電一體化技術(shù)，掌握PLC技術(shù)及PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)人材是當(dāng)務(wù)之急。</p><p>　　亞龍YL-335B型自動生產(chǎn)線實訓(xùn)考核裝備在鋁合金導(dǎo)軌式實訓(xùn)臺上安裝送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元，構(gòu)成一個典型的自動生產(chǎn)線的機(jī)械平臺，系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)的采用

11、了氣動驅(qū)動、變頻器驅(qū)動和步進(jìn)（伺服）電機(jī)位置控制等技術(shù)。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間通過RS485串行通訊實現(xiàn)互連的分布式控制方式。因此，YL-335B綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識，如氣動控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動、機(jī)械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機(jī)位置控制和變頻器技術(shù)等。利用YL-335B，可以模擬一個與實際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使學(xué)習(xí)者得到一個非常接近于實際的教學(xué)設(shè)備

12、環(huán)境，從而縮短了理論教學(xué)與實際應(yīng)用之間的距離。</p><p>　　YL-335B采用模塊組合式的結(jié)構(gòu)，各工作單元是相對獨立的模塊，并采用了標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和抽屜式模塊放置架，具有較強(qiáng)的互換性?？筛鶕?jù)實訓(xùn)需要或工作任務(wù)的不同進(jìn)行不同的組合、安裝和調(diào)試，達(dá)到模擬生產(chǎn)性功能和整合學(xué)習(xí)功能的目標(biāo)，十分適合教學(xué)實訓(xùn)考核或技能競賽的需要。</p><p>　　MCGS嵌入版組態(tài)軟件具有強(qiáng)大的功能，并且操作簡

13、單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過短時間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項目的設(shè)計和運(yùn)行操作。同時使用MCGS嵌入版組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的嵌入版計算機(jī)軟、硬件問題，而將精力集中于解決工程問題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　MCGS嵌入版采用全中文、可視化、面向窗口的開發(fā)界面，符合中國人的使用習(xí)慣和要求。實時性強(qiáng)、有良好的并行處理性能。MCGS嵌

14、入版以圖像、圖符、報表、曲線等多種形式，豐富、生動的多媒體畫面。完善的安全機(jī)制完善的安全機(jī)制多樣化的報警功能。支持多種硬件設(shè)備，實現(xiàn)“設(shè)備無關(guān)”。良好的可維護(hù)性。</p><p>　　可編程序控制器（PLC）以其高抗干擾能力、高可靠性、高性能價格比且編程簡單而廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備中，擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)線的大腦——微處理單元的角色。因此，培養(yǎng)掌握機(jī)電一體化技術(shù)，掌握PLC技術(shù)及PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)人材是當(dāng)務(wù)之急

15、。</p><p>　　因此，本設(shè)計將組態(tài)技術(shù)與PLC技術(shù)，有機(jī)結(jié)合起來，運(yùn)用組態(tài)技術(shù)，對自動生產(chǎn)線的各單元進(jìn)行高仿真。達(dá)到模擬運(yùn)行的目的。</p><p>　　第一章 YL-335A自動生產(chǎn)線概述</p><p>　　1.1 自動化生產(chǎn)線（YL-335B）的基本組成</p><p>　　亞龍YL-335B型自動生產(chǎn)線實訓(xùn)考核裝備由安裝在鋁

16、合金導(dǎo)軌式實訓(xùn)臺上的供料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元5個單元組成。其外觀如圖1.1所示。</p><p>　　其中，每一工作單元都可自成一個獨立的系統(tǒng)，同時也都是一個機(jī)電一體化的系統(tǒng)。各個單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本上以氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)為主，但輸送單元的機(jī)械手裝置整體運(yùn)動則采取步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動、精密定位的位置控制，該驅(qū)動系統(tǒng)具有長行程、多定位點的特點，是一個典型的一維位置控制系統(tǒng)。分揀單元的傳送帶驅(qū)動則采用了通用變

17、頻器驅(qū)動三相異步電動機(jī)的交流傳動裝置。位置控制和變頻器技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)應(yīng)用最為廣泛的電氣控制技術(shù)。</p><p>　　在YL-335B設(shè)備上應(yīng)用了多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運(yùn)動位置、物體通過的狀態(tài)、物體的顏色及材質(zhì)等。傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是現(xiàn)代工業(yè)實現(xiàn)高度自動化的前提之一。</p><p>　　在控制方面，YL-335B采用了基于RS485串行通信的P

18、LC網(wǎng)絡(luò)控制方案，即每一工作單元由一臺PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間通過RS485串行通訊實現(xiàn)互連的分布式控制方式。用戶可根據(jù)需要選擇不同廠家的PLC及其所支持的RS485通信模式，組建成一個小型的PLC網(wǎng)絡(luò)。小型PLC網(wǎng)絡(luò)以其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉的特點在小型自動生產(chǎn)線仍然有著廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信中仍占據(jù)相當(dāng)?shù)姆蓊~。另一方面，掌握基于RS485串行通信的PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將為進(jìn)一步學(xué)習(xí)現(xiàn)場總線技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)等打下了良好的

19、基礎(chǔ)。</p><p>　　1.1.1YL-335A的基本功能</p><p>　　YL-335A各工作單元在實訓(xùn)臺上的分布如圖1-2的俯視圖所示。</p><p><b>　　圖1-2 俯視圖</b></p><p>　　1、供料單元的基本功能：供料單元是YL-335B中的起始單元，在整個系統(tǒng)中，起著向系統(tǒng)中的其他單元

20、提供原料的作用。具體的功能是：按照需要將放置在料倉中待加工工件（原料）自動地推出到物料臺上，以便輸送單元的機(jī)械手將其抓取，輸送到其他單元上。如圖1.2所示為供料單元實物的全貌。</p><p>　　圖1.2供料單元實物的全貌</p><p>　　2、加工單元的基本功能：把該單元物料臺上的工件（工件由輸送單元的抓取機(jī)械手裝置送來）送到?jīng)_壓機(jī)構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動作，然后再送回到物料臺上，

21、待輸送單元的抓取機(jī)械手裝置取出。如圖1.3所示為加工單元實物的全貌。</p><p>　　圖1.3 加工單元實物的全貌</p><p>　　3、裝配單元的基本功能：完成將該單元料倉內(nèi)的黑色或白色小圓柱工件嵌入到已加工的工件中的裝配過程。裝配單元總裝實物圖如1.4。</p><p>　　圖1.4 裝配單元實物的全貌</p><p>　　4、分揀

22、單元的基本功能：完成將上一單元送來的已加工、裝配的工件進(jìn)行分揀，使不同顏色的工件從不同的料槽分流的功能。如圖1.5所示分揀單元實物的全貌。</p><p>　　圖1.5 分揀單元實物的全貌</p><p>　　5、輸送單元的基本功能：該單元通過直線運(yùn)動傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動抓取機(jī)械手裝置到指定單元的物料臺上精確定位，并在該物料臺上抓取工件，把抓取到的工件輸送到指定地點然后放下，實現(xiàn)傳送工件的功能。輸

23、送單元的外觀如圖1-6所示。</p><p>　　圖1.6 輸送單元外觀圖</p><p>　　直線運(yùn)動傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動器可采用伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，視實訓(xùn)目的而定。YL-335B的標(biāo)準(zhǔn)配置為伺服電機(jī)。</p><p>　　1.2 YL-335B的電氣控制</p><p>　　1.2.1 YL-335B 工作單元的結(jié)構(gòu)特點</p>

24、<p>　　YL-335B設(shè)備中的各工作單元的結(jié)構(gòu)特點是機(jī)械裝置和電氣控制部分的相對分離。每一工作單元機(jī)械裝置整體安裝在底板上，而控制工作單元生產(chǎn)過程的PLC裝置則安裝在工作臺兩側(cè)的抽屜板上。因此，工作單元機(jī)械裝置與PLC裝置之間的信息交換是一個關(guān)鍵的問題。YL-335B的解決方案是：機(jī)械裝置上的各電磁閥和傳感器的引線均連接到裝置側(cè)的接線端口上。PLC的I/O引出線則連接到PLC側(cè)的接線端口上。兩個接線端口間通過多芯信號電纜互

25、連。圖1.7和圖1.8分別是裝置側(cè)的接線端口和PLC側(cè)的接線端口。</p><p>　　裝置側(cè)的接線端口的接線端子采用三層端子結(jié)構(gòu)，上層端子用以連接DC24V電源的+24V端，底層端子用以連接DC24V電源的0V端，中間層端子用以連接各信號線。</p><p>　　PLC側(cè)的接線端口的接線端子采用兩層端子結(jié)構(gòu)，上層端子用以連接各信號線,其端子號與裝置側(cè)的接線端口的接線端子相對應(yīng)。底層端子用

26、以連接DC24V電源的+24V端和0V端。</p><p>　　裝置側(cè)的接線端口和PLC側(cè)的接線端口之間通過專用電纜連結(jié)。其中25針接頭電纜連接PLC的輸入信號，15針接頭電纜連接PLC的輸出信號。</p><p>　　1.2.2 YL-335B的控制系統(tǒng)</p><p>　　YL-335B的每一工作單元都可自成一個獨立的系統(tǒng)，同時也可以通過網(wǎng)絡(luò)互連構(gòu)成一個分布式的

27、控制系統(tǒng)。</p><p>　　1、當(dāng)工作單元自成一個獨立的系統(tǒng)時，其設(shè)備運(yùn)行的主令信號以及運(yùn)行過程中的狀態(tài)顯示信號，來源于該工作單元按鈕指示燈模塊。按鈕指示燈模塊如圖1.9所示。模塊上的指示燈和按鈕的端腳全部引到端子排上。</p><p>　　圖3.9 按鈕指示燈模塊</p><p><b>　　模塊盒上器件包括：</b></p>

28、;<p>　?、胖甘緹簦?4VDC）：黃色（HL1）、綠色（HL2）、紅色（HL3）各一只。</p><p>　?、浦髁钇骷壕G色常開按鈕SB1一只</p><p>　　紅色常開按鈕SB2一只</p><p>　　選擇開關(guān)SA（一對轉(zhuǎn)換觸點）</p><p>　　急停按鈕QS（一個常閉觸點）</p><p&g

29、t;　　2、當(dāng)各工作單元通過網(wǎng)絡(luò)互連構(gòu)成一個分布式的控制系統(tǒng)時，對于采用三菱FX系列PLC的設(shè)備，YL-335B的標(biāo)準(zhǔn)配置是采用了基于RS485串行通信的N：N通信方式。設(shè)備出廠的控制方案如圖1.10所示。</p><p>　　圖1.10 YL-335B的通信網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　各工作站PLC配置如下：</p><p>　?、泡斔蛦卧篎X1N-40MT主單

30、元，共24點輸入，16點晶體管輸出。</p><p>　　⑵供料單元：FX2N-32MR主單元，共16點輸入，16點繼電器輸出。</p><p>　?、羌庸卧篎X2N-32MR主單元，共16點輸入，16點繼電器輸出。</p><p>　　⑷裝配單元：FX2N-48MR主單元，共24點輸入，24點繼電器輸出。</p><p>　　⑸分揀單元

31、：FX2N-32MR主單元，共16點輸入，16點繼電器輸出。</p><p><b>　　3、人機(jī)界面</b></p><p>　　系統(tǒng)運(yùn)行的主令信號（復(fù)位、啟動、停止等）通過觸模屏人機(jī)界面給出。同時，人機(jī)界面上也顯示系統(tǒng)運(yùn)行的各種狀態(tài)信息。</p><p>　　人機(jī)界面是在操作人員和機(jī)器設(shè)備之間做雙向溝通的橋梁。使用人機(jī)界面能夠明確指示并告知

32、操作員機(jī)器設(shè)備目前的狀況，使操作變的簡單生動，并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個機(jī)器設(shè)備。使用人機(jī)界面還可以使機(jī)器的配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡單化，同時也能減少PLC 控制器所需的I/O 點數(shù)，降低生產(chǎn)的成本，同時由于面板控制的小型化及高性能，相對的提高了整套設(shè)備的附加價值。</p><p>　　YL-335B采用了昆侖通態(tài)（MCGS）TPC7062KS觸摸屏作為它的人機(jī)界面。TPC7062KS是一款

33、以嵌入式低功耗CPU為核心（主頻400MHz）的高性能嵌入式一體化工控機(jī)。該產(chǎn)品設(shè)計采用了7英寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率800×480），四線電阻式觸摸屏（分辨率4096×4096），同時還預(yù)裝了微軟嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)WinCE.NET（中文版）和MCGS嵌入式組態(tài)軟件（運(yùn)行版）。</p><p>　　1.3 自動化生產(chǎn)線工藝流程介紹 </p><p>　　

34、1.3.1 供料站的工作流程</p><p>　　供料站接收到系統(tǒng)發(fā)來的供料指令后，如果出料臺上沒有工件，即進(jìn)行把工件推到出料臺上的操作。工件推出到出料臺后，應(yīng)向系統(tǒng)發(fā)出出料臺上有工件信號。若供料站的料倉內(nèi)沒有工件或工件不足，則向系統(tǒng)發(fā)出報警或預(yù)警信號。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)來的啟動信號被復(fù)位時，工作站在完成本工作周期后退出運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　1.3.2 裝配站的工作流程</p>

35、<p>　?、?啟動后，如果回轉(zhuǎn)臺上的左料盤內(nèi)沒有小園柱零件，就執(zhí)行下料操作；如果左料盤內(nèi)有零件，而右料盤內(nèi)沒有零件，執(zhí)行回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)操作。</p><p>　?、?如果回轉(zhuǎn)臺上的右料盤內(nèi)有小園柱零件且裝配臺上有待裝配工件，開始執(zhí)行裝配過程。執(zhí)行裝配機(jī)械手抓取小園柱零件，放入待裝配工件中的操作。裝入動作完成后，向系統(tǒng)發(fā)出裝配完成信號。</p><p>　　③ 完成裝配任務(wù)后，裝

36、配機(jī)械手應(yīng)返回初始位置，等待下一次裝配。</p><p>　　1.3.3 加工站的工作流程</p><p>　　加工站接收到系統(tǒng)發(fā)來的啟動信號時，即進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)加工臺上有工件且被檢出后，設(shè)備執(zhí)行將工件夾緊，送往加工區(qū)域沖壓，完成沖壓動作后返回待料位置的工件加工工序。沖壓動作完成且加工臺返回待料位置后，向系統(tǒng)發(fā)出加工完成信號。</p><p>　　如果沒有停止信號

37、輸入，當(dāng)再有待加工工件送到加工臺上時，加工單元又開始下一周期工作。</p><p>　　1.3.4 輸送站的工作流程</p><p>　　輸送站接收到人機(jī)界面發(fā)來的啟動指令后，即把啟動指令發(fā)往各從站。</p><p>　　在接收到供料站的“出料臺上有工件”信號后，輸送站抓取機(jī)械手裝置應(yīng)執(zhí)行抓取供料站工件的操作。動作完成后，伺服電機(jī)驅(qū)動機(jī)械手裝置以不小于300mm/s

38、的速度移動到裝配站裝配臺的正前方，把工件放到裝配站的裝配臺上。</p><p>　　接收到裝配完成信號后，機(jī)械手裝置應(yīng)抓取已裝配的工件，然后從裝配站向加工站運(yùn)送工件，到達(dá)加工站的加工臺正前方，把工件放到加工臺上。機(jī)械手裝置的運(yùn)動速度要求與②相同。</p><p>　　接收到加工完成信號后，機(jī)械手裝置應(yīng)執(zhí)行抓取已壓緊工件的操作。抓取動作完成后，機(jī)械手臂逆時針旋轉(zhuǎn)90°，然后伺服電機(jī)

39、驅(qū)動機(jī)械手裝置移動到分揀站進(jìn)料口。執(zhí)行在傳送帶進(jìn)料口上方把工件放下的操作。機(jī)械手裝置的運(yùn)動速度要求與②相同。</p><p>　　機(jī)械手裝置完成放下工件的操作并縮回到位后，手臂應(yīng)順時針旋轉(zhuǎn)90°，等待下一次搬運(yùn)工作。</p><p>　　1.3.5 分揀站的工作流程</p><p>　　分揀站接收到系統(tǒng)發(fā)來的啟動信號時，即進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)輸送站機(jī)械手裝置放

40、下工件、縮回到位后，分揀站的變頻器即啟動，驅(qū)動傳動電動機(jī)人機(jī)界面所指定的變頻器運(yùn)行頻率的速度，把工件帶入檢測區(qū)進(jìn)行芯件嵌入高度檢測和芯件顏色檢測。進(jìn)行芯件嵌入高度檢測時允許傳送帶停車，停車時間可根據(jù)檢測裝置的特性自行確定。</p><p>　　成品工件按芯件嵌入高度分為兩類：①若芯件端面與杯形工件端面之間的高度差值在±0.5毫米以內(nèi)為第一類成品。②若芯件端面凸出杯形工件端面大于0.5毫米且小于1.5毫米

41、，為第二類成品。③不在上述兩類成品范圍內(nèi)的工件為廢品。</p><p>　　滿足套件關(guān)系的第一類成品工件(每個白色芯工件和一個黑色芯工件搭配組合成一組套件，不考慮二個工件的排列順序) 到達(dá)1號滑槽中間時，傳送帶停止，推料氣缸1動作把工件推出；滿足套件關(guān)系的第二類成品工件(每個白色芯工件和一個黑色芯工件搭配組合成一組套件，不考慮二個工件的排列順序) 到達(dá)2號滑槽中間時，傳送帶停止，推料氣缸2動作把工件推出。不滿足上

42、述套件關(guān)系的工件和廢品工件到達(dá)3號滑槽中間時，傳送帶停止，推料氣缸3動作把工件推出。</p><p>　　從分揀站1號滑槽和2號滑槽輸出的總套件數(shù)達(dá)到指定數(shù)量時，一批生產(chǎn)任務(wù)完成，系統(tǒng)發(fā)出停止運(yùn)行指令。</p><p>　　第二章 供料單元的結(jié)構(gòu)與控制</p><p>　　2.1 供料單元的結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1.1 供料單元的功

43、能</p><p>　　供料單元是YL-335A中的起始單元，在整個系統(tǒng)中，起著向系統(tǒng)中的其他單元提供原料的作用。具體的功能是：按照需要將放置在料倉中待加工工件（原料）自動地推出到物料臺上，以便輸送單元的機(jī)械手將其抓取，輸送到其他單元上。如圖3-1所示為供料單元實物的全貌。</p><p>　　圖3-1供料單元實物的全貌</p><p>　　2.1.2供料單元的結(jié)構(gòu)

44、組成</p><p>　　供料單元的結(jié)構(gòu)組成如圖3-2所示。其主要結(jié)構(gòu)組成為：工件推出與支撐，工件漏斗，閥組，端子排組件，PLC，急停按鈕和啟動/停止按鈕，走線槽、底板等。</p><p>　　圖3-2 供料單元的主要結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　1．工件推出與支撐及漏斗部分</p><p>　　該部分如圖3-3所示。用于儲存工件原料，并在需

45、要時將料倉中最下層的工件推出到物料臺上。它主要由大工件裝料管、推料氣缸、頂料氣缸、磁感應(yīng)接近開關(guān)、漫射式光電傳感器組成。</p><p>　　圖3-3 進(jìn)料模塊和物料臺</p><p>　　該部分的工作原理是：工件垂直疊放在料倉中，推料缸處于料倉的底層并且其活塞桿可從料倉的底部通過。當(dāng)活塞桿在退回位置時，它與最下層工件處于同一水平位置，而夾緊氣缸則與次下層工件處于同一水平位置。在需要將工件

46、推出到物料臺上時，首先使夾緊氣缸的活塞桿推出，壓住次下層工件；然后使推料氣缸活塞桿推出，從而把最下層工件推到物料臺上。在推料氣缸返回并從料倉底部抽出后，再使夾緊氣缸返回，松開次下層工件。這樣，料倉中的工件在重力的作用下，就自動向下移動一個工件，為下一次推出工件做好準(zhǔn)備。</p><p>　　為了使氣缸的動作平穩(wěn)可靠，氣缸的作用氣口都安裝了限出型氣缸截流閥。氣缸截流閥的作用是調(diào)節(jié)氣缸的動作速度。截流閥上帶有氣管的快

47、速接頭，只要將合適外徑的氣管往快速接頭上一插就可以將管連接好了，使用時十分方便。圖3-4是安裝了帶快速接頭的限出型氣缸截流閥的氣缸外觀。</p><p>　　圖3-4 安裝上氣缸節(jié)流閥的氣缸</p><p>　　圖3-5是一個雙動氣缸裝有兩個限出型氣缸節(jié)流閥的連接和調(diào)節(jié)原理示意圖，當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥A時，是調(diào)整氣缸的伸出速度，而當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥B時，是調(diào)整氣缸的縮回速度。</p>&l

48、t;p>　　圖3-5節(jié)流閥連接和調(diào)整原理示意</p><p>　　從圖3-4上可以看到，氣缸兩端分別有縮回限位和伸出限位兩個極限位置，這兩個極限位置都分別裝有一個磁感應(yīng)接近開關(guān)，如圖3-6(a)所示。磁感應(yīng)接近開關(guān)的基本工作原理是：當(dāng)磁性物質(zhì)接近傳感器時，傳感器便會動作，并輸出傳感器信號。若在氣缸的活塞（或活塞桿）上安裝上磁性物質(zhì)，在氣缸缸筒外面的兩端位置各安裝一個磁感應(yīng)式接近開關(guān)，就可以用這兩個傳感器分別

49、標(biāo)識氣缸運(yùn)動的兩個極限位置。當(dāng)氣缸的活塞桿運(yùn)動到哪一端時，哪一端的磁感應(yīng)式接近開關(guān)就動作并發(fā)出電信號。在PLC的自動控制中，可以利用該信號判斷推料及頂料缸的運(yùn)動狀態(tài)或所處的位置，以確定工件是否被推出或氣缸是否返回。在傳感器上設(shè)置有LED顯示用于顯示傳感器的信號狀態(tài)，供調(diào)試時使用。傳感器動作時，輸出信號“1”，LED亮；傳感器不動作時，輸出信號“0”，LED不亮。傳感器（也叫做磁性開關(guān)）的安裝位置可以調(diào)整，調(diào)整方法是松開磁性開關(guān)的緊定螺栓

50、，讓磁性開關(guān)順著氣缸滑動，到達(dá)指定位置后，再旋緊緊定螺栓。</p><p>　　磁性開關(guān)有藍(lán)色和棕色2根引出線，使用時藍(lán)色引出線應(yīng)連接到PLC輸入公共端，棕色引出線應(yīng)連接到PLC輸入端子。磁性開關(guān)的內(nèi)部電路如圖3-6虛線框內(nèi)所示，為了防止實訓(xùn)時錯誤接線損壞磁性開關(guān)，YL-335A上所有磁性開關(guān)的棕色引出線都串聯(lián)了電阻和二極管支路。因此，使用時若引出線極性接反，該磁性開關(guān)不能正常工作。</p><

51、;p>　　圖3-6 磁性開關(guān)內(nèi)部電路</p><p>　　在底座和裝料管第4層工件位置，分別安裝一個漫射式光電開關(guān)。漫射式光電接近開關(guān)是利用光照射到被測物體上后反射回來的光線而工作的，由于物體反射的光線為漫射光，故稱為漫射式光電接近開關(guān)。它的光發(fā)射器與光接收器處于同一側(cè)位置，且為一體化結(jié)構(gòu)。在工作時，光發(fā)射器始終發(fā)射檢測光，若接近開關(guān)前方一定距離內(nèi)沒有物體，則沒有光被反射到接收器，接近開關(guān)處于常態(tài)而不動作；

52、反之若接近開關(guān)的前方一定距離內(nèi)出現(xiàn)物體，只要反射回來的光強(qiáng)度足夠，則接收器接收到足夠的漫射光就會使接近開關(guān)動作而改變輸出的狀態(tài)。圖3-7為漫射式光電接近開關(guān)的工作原理示意圖。</p><p>　　圖3-7 漫射式接近開關(guān)的工作原理</p><p>　　由此可見，若該部分機(jī)構(gòu)內(nèi)沒有工件，則處于底層和第4層位置的兩個漫射式光電接近開關(guān)均處于常態(tài)；若僅在底層起有3個工件，則底層處光電接近開關(guān)動作

53、而第4層處光電接近開關(guān)常態(tài)，表明工件已經(jīng)快用完了。這樣，料倉中有無儲料或儲料是否足夠，就可用這兩個光電接近開關(guān)的信號狀態(tài)反映出來。在控制程序中，就可以利用該信號狀態(tài)來判斷底座和裝料管中儲料的情況，為實現(xiàn)自動控制奠定了硬件基礎(chǔ)。</p><p>　　供料單元中，用來檢測工件不足或工件有無的漫射式光電接近開關(guān)選用OMRON公司的E3Z-L型放大器內(nèi)置型光電開關(guān)（細(xì)小光束型）。該光電開關(guān)的外形和頂端面上的調(diào)節(jié)旋鈕和顯示

54、燈如圖3-8所示。圖3-9給出該光電開關(guān)的內(nèi)部電路原理框圖。</p><p>　　圖3-8 E3Z-L光電開關(guān)的外形和調(diào)節(jié)旋鈕、顯示燈</p><p>　　圖3-9 E3Z-L光電開關(guān)電路原理圖</p><p>　　被推料缸推出的工件將落到物料臺上。物料臺面開有小孔，物料臺下面設(shè)有一個園柱形漫射式光電接近開關(guān)，工作時向上發(fā)出光線，從而透過小孔檢測是否有工件存在，

55、以便向系統(tǒng)提供本單元物料臺有無工件的信號。在輸送單元的控制程序中，就可以利用該信號狀態(tài)來判斷是否需要驅(qū)動機(jī)械手裝置來抓取此工件。該光電開關(guān)選用OTS41 型。</p><p><b>　　2、電磁閥組</b></p><p>　　閥組，就是將多個閥與消聲器、匯流板等集中在一起構(gòu)成的一組控制閥的集成，而每個閥的功能是彼此獨立的。供料單元的閥組只使用兩個由二位五通的帶手控

56、開關(guān)的單電控電磁閥，兩個閥集中安裝在匯流板上，匯流板中兩個排氣口末端均連接了消聲器，消聲器的作用是減少壓縮空氣在向大氣排放時的噪聲。閥組的結(jié)構(gòu)如圖3-10所示。本單元的兩個閥分別對頂料氣缸和推料氣缸進(jìn)行控制，以改變各自的動作狀態(tài)。</p><p>　　圖3-10 電磁閥組</p><p>　　本單元所采用的電磁閥，帶手動換向、加鎖鈕，有鎖定（LOCK）和開啟（PUSH）2個位置。用小螺絲刀

57、把加鎖鈕旋到在LOCK位置時，手控開關(guān)向下凹進(jìn)去，不能進(jìn)行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按，信號為“1”，等同于該側(cè)的電磁信號為“1”；常態(tài)時，手控開關(guān)的信號為“0”。在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時，可以使用手控開關(guān)對閥進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)對相應(yīng)氣路的控制，以改變推料缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，達(dá)到調(diào)試的目的。</p><p>　　2.1.3 氣動控制回路</p><p>　　氣動控制回路是本工作單元

58、的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制邏輯控制功能是由PLC實現(xiàn)的。氣動控制回路的工作原理如圖3-11所示。圖中1A和2A分別為推料氣缸和頂料氣缸。1B1和1B2為安裝在推料缸的兩個極限工作位置的磁感應(yīng)接近開關(guān)，2B1和2B2為安裝在推料缸的兩個極限工作位置的磁感應(yīng)接近開關(guān)。1Y1和2Y1分別為控制推料缸和頂料缸的電磁閥的電磁控制端。</p><p>　　圖3-11 供料單元氣動控制回路工作原理圖</p>&

59、lt;p>　　2.2 供料單元的PLC控制及編程</p><p>　　2.2.1 PLC的I/O 接線</p><p>　　本單元中，傳感器信號占用7個輸入點，留出1個點提供給啟/停按鈕作本地主令信號，則所需的PLC I/O點數(shù)為8點輸入/2點輸出。選用西門子S7-222主單元，共8點輸入和6點繼電器輸出，供料單元的I/O接線原理圖如圖3-12所示。</p><p

60、>　　圖3-12 供料單元PLC的I/O接線原理圖</p><p>　　供料單元PLC的I/O接線是采用雙層接線端子排連接的，端子排集中連接本工作單元所有電磁閥、傳感器等器件的電氣連接線、PLC的I/O端口及直流電源。上層端子用作連接公共電源正、負(fù)極（Vcc和0V），連接片的作用是將各分散端子片上層端子排進(jìn)行電氣短接，下層端子用作信號線的連接，固定端板是將各分散的組成部分進(jìn)行橫向固定，保險座內(nèi)插裝有2A的保

61、險管。接線端口上的每一個端子旁都有數(shù)字標(biāo)號，以說明端子的位地址。接線端口通過導(dǎo)軌固定在底板上。圖3-13和圖3-14分別是本單元的接線端口外觀和端子接線圖。</p><p>　　圖3-13 供料單元接線端口圖</p><p>　　圖3-14 供料單元端子接線圖</p><p>　　2.2.2供料單元的本地控制和網(wǎng)絡(luò)控制</p><p><

62、;b>　　1、本地控制</b></p><p>　　YL-335A允許各工作單元作為獨立設(shè)備運(yùn)行，但在供料單元中，主令信號輸入點被限制為1個，如果需要有啟動和停止2種主令信號，只能由軟件編程實現(xiàn)。圖3-15是軟件實現(xiàn)用一個按鈕產(chǎn)生啟動/停止信號的一個方法。</p><p>　　圖3-15 用一個按鈕產(chǎn)生啟動/停止信號程序</p><p><

63、b>　　2、網(wǎng)絡(luò)控制</b></p><p>　　YL-335A著重考慮采用RS485串行通信實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)控制方案，系統(tǒng)的主令信號均從連接到輸送站PLC（主站）的按鈕/指示燈模塊發(fā)出，經(jīng)輸送站PLC程序處理后，把控制要求存儲到其發(fā)送緩沖區(qū)，通過調(diào)用NET_EXE子程序，向各從站發(fā)送控制要求，以實現(xiàn)各站的復(fù)位、啟動、停止等等操作。供料、加工、裝配、分揀各從站單元在運(yùn)行過程中的狀態(tài)信號，應(yīng)存儲到該單元

64、PLC規(guī)劃好的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，等待主站單元的讀取而回饋到系統(tǒng)，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。</p><p>　　以所舉的例子為例，按表2-2的規(guī)劃，主站單元發(fā)送的控制要求，存放在供料單元VB1000處，而供料單元運(yùn)行過程中需要回饋到系統(tǒng)的狀態(tài)信號則應(yīng)寫入到VB1010處。VB1000和VB1010的具體內(nèi)容以及控制程序如何編制，取決于系統(tǒng)工藝過程的要求，下面以YL-335A出廠例程為實例說明。</p>&

65、lt;p>　　例：在網(wǎng)絡(luò)控制方式下供料單元的控制要求如下：系統(tǒng)啟動后，供料站把待加工工件推到物料臺上，向系統(tǒng)發(fā)出物料臺有物料信號，并且推料氣缸縮回，準(zhǔn)備下一次推料。若供料站的料倉和料槽內(nèi)沒有工件或工件不足，則向系統(tǒng)發(fā)出報警或預(yù)警信號。物料臺上的工件被輸送站機(jī)械手取出后，須等待系統(tǒng)本工作周期結(jié)束，輸送站機(jī)械手裝置返回原點位置，才進(jìn)行下一次推出工件操作。如果在工作過程中，系統(tǒng)曾發(fā)出停止信號，則不再進(jìn)行下一次推料操作。</p>

66、;<p>　　由控制要求可知，程序應(yīng)包括兩部分，一是如何響應(yīng)系統(tǒng)的啟動、停止指令和狀態(tài)信息的返回，二是送料過程的控制?？梢跃帉憣崿F(xiàn)這二個功能的子程序，在主程序中調(diào)用。</p><p>　　1）主程序如圖3-16所示。</p><p>　　圖3-16 主程序梯形圖</p><p>　　2）啟動/停止子程序</p><p>　　圖3

67、-17啟動/停止子程序梯形圖</p><p><b>　　3）送料子程序</b></p><p>　　圖3-18 送料子程序梯形圖</p><p>　　第三章 裝配單元的結(jié)構(gòu)與控制</p><p>　　3.1裝配單元控制要求</p><p>　　裝配單元的基本功能：完成將該單元料倉內(nèi)的黑色或白色

68、小圓柱工件嵌入到已加工的工件中的裝配過程。裝配單元總裝實物圖如3.4。</p><p>　　、圖3.4 裝配單元實物的全貌</p><p>　　3.2 裝配的工作流程</p><p>　?、?啟動后，如果回轉(zhuǎn)臺上的左料盤內(nèi)沒有小園柱零件，就執(zhí)行下料操作；如果左料盤內(nèi)有零件，而右料盤內(nèi)沒有零件，執(zhí)行回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)操作。</p><p>　?、?如果

69、回轉(zhuǎn)臺上的右料盤內(nèi)有小園柱零件且裝配臺上有待裝配工件，開始執(zhí)行裝配過程。執(zhí)行裝配機(jī)械手抓取小園柱零件，放入待裝配工件中的操作。裝入動作完成后，向系統(tǒng)發(fā)出裝配完成信號。</p><p>　?、?完成裝配任務(wù)后，裝配機(jī)械手應(yīng)返回初始位置，等待下一次裝配。</p><p>　　3.3裝配單元梯形圖</p><p><b>　　總 結(jié)</b><

70、/p><p>　　通過本次的學(xué)習(xí)讓我的學(xué)習(xí)能力有了很大的提高，在任務(wù)設(shè)計中讓我對自動化生產(chǎn)線有所了解。一方面自動化生產(chǎn)線包括諸多方面的知識如：機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測試技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)等多種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；另一方面對于模擬的一個自動化生產(chǎn)線的工作流程有個基本概念。</p><p>　　一個自動化生產(chǎn)線的基本組成部分有傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)

71、動等機(jī)構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機(jī)地把這些獨立部分融合在一起。在這次設(shè)計中應(yīng)用PLC技術(shù)，它是一門實踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，PLC編程控制器技術(shù)在當(dāng)今社會發(fā)展異常迅速，各生產(chǎn)廠家也推出了許多強(qiáng)大的新型PLC、各種特殊模塊和通信聯(lián)網(wǎng)器件，使可編程控制器成為集微機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、通信技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置，成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的一種強(qiáng)有力的工具。經(jīng)過這次設(shè)計我學(xué)到很多很多的的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且通過這次課程

72、設(shè)計使我運(yùn)用了課堂上的理論與實際相結(jié)合重要性，既要從理論中分析問題，又要從實際中解決問題發(fā)現(xiàn)才是根本。所以把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，才能真正的學(xué)學(xué)以至用。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本課題的圓滿完成特別感謝指導(dǎo)老師詳細(xì)的指導(dǎo)。指導(dǎo)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，和思考問題的全面性給我在設(shè)計過程中有了多方面的設(shè)計思路中，也提前判斷設(shè)計

73、中可能出現(xiàn)的問題作了詳細(xì)的分析，從而使我少走很多彎路節(jié)省了很多時間。老師的高深的學(xué)術(shù)水平，科學(xué)的思維方法和深入淺出的講解更準(zhǔn)確更形象的把設(shè)計中的知識傳輸給我。再次感謝指導(dǎo)老師的幫助永遠(yuǎn)是我學(xué)習(xí)的榜樣，在此向他致以衷心的感謝。</p><p>　　同時感謝我的同組同學(xué)，在圓滿完成課題設(shè)計的過程中給予我毅力上的鼓勵，在資料的收集中給我提供了很多路徑，在設(shè)計安裝中也提出多種參考意見，以至與我能夠順利的完成。</p

74、><p>　　真誠地感謝所有在我讀書期間幫助過我的老師、同學(xué)和朋友給我提出寶貴意見和熱情的幫助！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]呂景泉.可編程序控制器及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[2]北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司.MCGS嵌入式用戶手冊[

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