自動生產(chǎn)線課程設計--自動生產(chǎn)線的安裝與調試

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

2、 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2016～ 2017學年第 一 學期</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，綜合性主要涉及機械技術、微電子技術、電工電子技術、傳感測試技術、接口技術、信息變換技術、網(wǎng)絡通信技術等多種技術有機地結合，并綜合應用到生產(chǎn)設備中；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)行與驅動等機構在微處理單元的控制下協(xié)調有序地工作，有機地融合在一起。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，運輸站將其送至加工站加工，然后送至裝配站進行安裝，最后由分揀站進行分揀。</p><p>　　設計以送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元作為自動生產(chǎn)線的整體設計，構成一個典型的自動生產(chǎn)線的機械平臺，系統(tǒng)各機構的采用了氣動驅動、變頻器驅動和步進（伺服）電機位置控制等技術。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺PLC承擔其控制任務，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，本設計綜合應用了多種技術知識，如氣動控制技術、機械技術（機械傳動、機械連接等）、傳感器應用技術、PLC控制和組網(wǎng)、步進電機位置控制和變頻器技術等。</p><p>　　關鍵字 ： 變頻器 PLC 電機</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 供料單元的結構與控制16</p><p>　　2.1 供料單元的結構16</p><p>　　2.2 供料單元的PLC控制及編程24</p><p>　　裝配單元的結構與控制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36</b></p><p><b>　　致 謝37</b></p><p><b>　　參考文獻38</b></p><p><b>　　引言

9、</b></p><p>　　現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設備（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，機械技術、微電子技術、電工電子技術、傳感測試技術、接口技術、信息變換技術、網(wǎng)絡通信技術等多種技術有機地結合，并綜合應用到生產(chǎn)設備中；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)行與驅動等機構在微處理單元的控制下協(xié)調有序地工作，有機地融合在一起。</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用在現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設備中，擔負著生產(chǎn)線的大腦——微處理單元的角色。因此，培養(yǎng)掌握機電一體化技術，掌握PLC技術及PLC網(wǎng)絡技術的技術人材是當務之急。</p><p>　　亞龍YL-335B型自動生產(chǎn)線實訓考核裝備在鋁合金導軌式實訓臺上安裝送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元，構成一個典型的自動生產(chǎn)線的機械平臺，系統(tǒng)各機構的采用

11、了氣動驅動、變頻器驅動和步進（伺服）電機位置控制等技術。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺PLC承擔其控制任務，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綜合應用了多種技術知識，如氣動控制技術、機械技術（機械傳動、機械連接等）、傳感器應用技術、PLC控制和組網(wǎng)、步進電機位置控制和變頻器技術等。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，使學習者得到一個非常接近于實際的教學設備

12、環(huán)境，從而縮短了理論教學與實際應用之間的距離。</p><p>　　YL-335B采用模塊組合式的結構，各工作單元是相對獨立的模塊，并采用了標準結構和抽屜式模塊放置架，具有較強的互換性。可根據(jù)實訓需要或工作任務的不同進行不同的組合、安裝和調試，達到模擬生產(chǎn)性功能和整合學習功能的目標，十分適合教學實訓考核或技能競賽的需要。</p><p>　　MCGS嵌入版組態(tài)軟件具有強大的功能，并且操作簡

13、單，易學易用，普通工程人員經(jīng)過短時間的培訓就能迅速掌握多數(shù)工程項目的設計和運行操作。同時使用MCGS嵌入版組態(tài)軟件能夠避開復雜的嵌入版計算機軟、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慣和要求。實時性強、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。完善的安全機制完善的安全機制多樣化的報警功能。支持多種硬件設備，實現(xiàn)“設備無關”。良好的可維護性。</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用在現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設備中，擔負著生產(chǎn)線的大腦——微處理單元的角色。因此，培養(yǎng)掌握機電一體化技術，掌握PLC技術及PLC網(wǎng)絡技術的技術人材是當務之急

15、。</p><p>　　因此，本設計將組態(tài)技術與PLC技術，有機結合起來，運用組態(tài)技術，對自動生產(chǎn)線的各單元進行高仿真。達到模擬運行的目的。</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)線實訓考核裝備由安裝在鋁

16、合金導軌式實訓臺上的供料單元、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)，同時也都是一個機電一體化的系統(tǒng)。各個單元的執(zhí)行機構基本上以氣動執(zhí)行機構為主，但輸送單元的機械手裝置整體運動則采取步進電機驅動、精密定位的位置控制，該驅動系統(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動則采用了通用變

17、頻器驅動三相異步電動機的交流傳動裝置。位置控制和變頻器技術是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)應用最為廣泛的電氣控制技術。</p><p>　　在YL-335B設備上應用了多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運動位置、物體通過的狀態(tài)、物體的顏色及材質等。傳感器技術是機電一體化技術中的關鍵技術之一，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)絡控制方案，即每一工作單元由一臺PLC承擔其控制任務，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。小型PLC網(wǎng)絡以其結構簡單，價格低廉的特點在小型自動生產(chǎn)線仍然有著廣泛的應用，在現(xiàn)代工業(yè)網(wǎng)絡通信中仍占據(jù)相當?shù)姆蓊~。另一方面，掌握基于RS485串行通信的PLC網(wǎng)絡技術，將為進一步學習現(xiàn)場總線技術、工業(yè)以太網(wǎng)技術等打下了良好的

19、基礎。</p><p>　　1.1.1YL-335A的基本功能</p><p>　　YL-335A各工作單元在實訓臺上的分布如圖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械手裝置送來）送到?jīng)_壓機構下面，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：該單元通過直線運動傳動機構驅動抓取機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>　　直線運動傳動機構的驅動器可采用伺服電機或步進電機，視實訓目的而定。YL-335B的標準配置為伺服電機。</p><p>　　1.2 YL-335B的電氣控制</p><p>　　1.2.1 YL-335B 工作單元的結構特點</p>

24、<p>　　YL-335B設備中的各工作單元的結構特點是機械裝置和電氣控制部分的相對分離。每一工作單元機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的抽屜板上。因此，工作單元機械裝置與PLC裝置之間的信息交換是一個關鍵的問題。YL-335B的解決方案是：機械裝置上的各電磁閥和傳感器的引線均連接到裝置側的接線端口上。PLC的I/O引出線則連接到PLC側的接線端口上。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分別是裝置側的接線端口和PLC側的接線端口。</p><p>　　裝置側的接線端口的接線端子采用三層端子結構，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側的接線端口的接線端子采用兩層端子結構，上層端子用以連接各信號線,其端子號與裝置側的接線端口的接線端子相對應。底層端子用

26、以連接DC24V電源的+24V端和0V端。</p><p>　　裝置側的接線端口和PLC側的接線端口之間通過專用電纜連結。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)絡互連構成一個分布式的

27、控制系統(tǒng)。</p><p>　　1、當工作單元自成一個獨立的系統(tǒng)時，其設備運行的主令信號以及運行過程中的狀態(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>　　⑴指示燈（24VDC）：黃色（HL1）、綠色（HL2）、紅色（HL3）各一只。</p><p>　　⑵主令器件：綠色常開按鈕SB1一只</p><p>　　紅色常開按鈕SB2一只</p><p>　　選擇開關SA（一對轉換觸點）</p><p>　　急停按鈕QS（一個常閉觸點）</p><p&g

29、t;　　2、當各工作單元通過網(wǎng)絡互連構成一個分布式的控制系統(tǒng)時，對于采用三菱FX系列PLC的設備，YL-335B的標準配置是采用了基于RS485串行通信的N：N通信方式。設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</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>　?、乒┝蠁卧篎X2N-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>　?、妊b配單元：FX2N-48MR主單元，共24點輸入，24點繼電器輸出。</p><p>　?、煞謷卧?/p>

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

32、操作員機器設備目前的狀況，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器設備。使用人機界面還可以使機器的配線標準化、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。該產(chǎn)品設計采用了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），同時還預裝了微軟嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)WinCE.NET（中文版）和MCGS嵌入式組態(tài)軟件（運行版）。</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，即進行把工件推到出料臺上的操作。工件推出到出料臺后，應向系統(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)出報警或預警信號。當系統(tǒng)發(fā)來的啟動信號被復位時，工作站在完成本工作周期后退出運行狀態(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)行回轉臺回轉操作。</p><p>　?、?如果回轉臺上的右料盤內(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 完成裝配任務后，裝

36、配機械手應返回初始位置，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，即進入運行狀態(tài)。當加工臺上有工件且被檢出后，設備執(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，輸送站抓取機械手裝置應執(zhí)行抓取供料站工件的操作。動作完成后，伺服電機驅動機械手裝置以不小于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，機械手裝置應抓取已裝配的工件，然后從裝配站向加工站運送工件，到達加工站的加工臺正前方，把工件放到加工臺上。機械手裝置的運動速度要求與②相同。</p><p>　　接收到加工完成信號后，機械手裝置應執(zhí)行抓取已壓緊工件的操作。抓取動作完成后，機械手臂逆時針旋轉90°，然后伺服電機

39、驅動機械手裝置移動到分揀站進料口。執(zhí)行在傳送帶進料口上方把工件放下的操作。機械手裝置的運動速度要求與②相同。</p><p>　　機械手裝置完成放下工件的操作并縮回到位后，手臂應順時針旋轉90°，等待下一次搬運工作。</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，即進入運行狀態(tài)。當輸送站機械手裝置放

40、下工件、縮回到位后，分揀站的變頻器即啟動，驅動傳動電動機人機界面所指定的變頻器運行頻率的速度，把工件帶入檢測區(qū)進行芯件嵌入高度檢測和芯件顏色檢測。進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、述套件關系的工件和廢品工件到達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)達到指定數(shù)量時，一批生產(chǎn)任務完成，系統(tǒng)發(fā)出停止運行指令。</p><p>　　第二章 供料單元的結構與控制</p><p>　　2.1 供料單元的結構</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供料單元的結構

44、組成</p><p>　　供料單元的結構組成如圖3-2所示。其主要結構組成為：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 供料單元的主要結構組成</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、磁感應接近開關、漫射式光電傳感器組成。</p><p>　　圖3-3 進料模塊和物料臺</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)流閥的連接和調節(jié)原理示意圖，當調節(jié)節(jié)流閥A時，是調整氣缸的伸出速度，而當調節(jié)節(jié)流閥B時，是調整氣缸的縮回速度。</p>&l

48、t;p>　　圖3-5節(jié)流閥連接和調整原理示意</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接近開關，如圖3-6(a)所示。磁感應接近開關的基本工作原理是：當磁性物質接近傳感器時，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，在氣缸缸筒外面的兩端位置各安裝一個磁感應式接近開關，就可以用這兩個傳感器分別

49、標識氣缸運動的兩個極限位置。當氣缸的活塞桿運動到哪一端時，哪一端的磁感應式接近開關就動作并發(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。在傳感器上設置有LED顯示用于顯示傳感器的信號狀態(tài)，供調試時使用。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）的安裝位置可以調整，調整方法是松開磁性開關的緊定螺栓

50、，讓磁性開關順著氣缸滑動，到達指定位置后，再旋緊緊定螺栓。</p><p>　　磁性開關有藍色和棕色2根引出線，使用時藍色引出線應連接到PLC輸入公共端，棕色引出線應連接到PLC輸入端子。磁性開關的內(nèi)部電路如圖3-6虛線框內(nèi)所示，為了防止實訓時錯誤接線損壞磁性開關，YL-335A上所有磁性開關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，該磁性開關不能正常工作。</p><

51、;p>　　圖3-6 磁性開關內(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。漫射式光電接近開關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。它的光發(fā)射器與光接收器處于同一側位置，且為一體化結構。在工作時，光發(fā)射器始終發(fā)射檢測光，若接近開關前方一定距離內(nèi)沒有物體，則沒有光被反射到接收器，接近開關處于常態(tài)而不動作；

52、反之若接近開關的前方一定距離內(nèi)出現(xiàn)物體，只要反射回來的光強度足夠，則接收器接收到足夠的漫射光就會使接近開關動作而改變輸出的狀態(tài)。圖3-7為漫射式光電接近開關的工作原理示意圖。</p><p>　　圖3-7 漫射式接近開關的工作原理</p><p>　　由此可見，若該部分機構內(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動作

53、而第4層處光電接近開關常態(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。</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選用OMRON公司的E3Z-L型放大器內(nèi)置型光電開關（細小光束型）。該光電開關的外形和頂端面上的調節(jié)旋鈕和顯示

54、燈如圖3-8所示。圖3-9給出該光電開關的內(nèi)部電路原理框圖。</p><p>　　圖3-8 E3Z-L光電開關的外形和調節(jié)旋鈕、顯示燈</p><p>　　圖3-9 E3Z-L光電開關電路原理圖</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，物料臺下面設有一個園柱形漫射式光電接近開關，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)來判斷是否需要驅動機械手裝置來抓取此工件。該光電開關選用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。閥組的結構如圖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，手控開關向下凹進去，不能進行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按，信號為“1”，等同于該側的電磁信號為“1”；常態(tài)時，手控開關的信號為“0”。在進行設備調試時，可以使用手控開關對閥進行控制，從而實現(xiàn)對相應氣路的控制，以改變推料缸等執(zhí)行機構的控制，達到調試的目的。</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)行機構，該執(zhí)行機構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接近開關，2B1和2B2為安裝在推料缸的兩個極限工作位置的磁感應接近開關。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、負極（Vcc和0V），連接片的作用是將各分散端子片上層端子排進行電氣短接，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)字標號，以說明端子的位地址。接線端口通過導軌固定在底板上。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備運行，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)各站的復位、啟動、停止等等操作。供料、加工、裝配、分揀各從站單元在運行過程中的狀態(tài)信號，應存儲到該單元

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)調運行。</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，而供料單元運行過程中需要回饋到系統(tǒng)的狀態(tài)信號則應寫入到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)出報警或預警信號。物料臺上的工件被輸送站機械手取出后，須等待系統(tǒng)本工作周期結束，輸送站機械手裝置返回原點位置，才進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，則不再進行下一次推料操作。</p>

66、;<p>　　由控制要求可知，程序應包括兩部分，一是如何響應系統(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 裝配單元的結構與控制</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)行回轉臺回轉操作。</p><p>　?、?如果

69、回轉臺上的右料盤內(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 完成裝配任務后，裝配機械手應返回初始位置，等待下一次裝配。</p><p>　　3.3裝配單元梯形圖</p><p><b>　　總 結</b><

70、/p><p>　　通過本次的學習讓我的學習能力有了很大的提高，在任務設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：機械技術、電工電子技術、傳感測試技術、接口技術、信息變換技術等多種技術有機地結合，并綜合應用到生產(chǎn)設備中；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

71、動等機構在微處理單元的控制下協(xié)調有序地工作，有機地把這些獨立部分融合在一起。在這次設計中應用PLC技術，它是一門實踐性很強的專業(yè)課程，PLC編程控制器技術在當今社會發(fā)展異常迅速，各生產(chǎn)廠家也推出了許多強大的新型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技術、自動化技術、通信技術于一體的通用工業(yè)控制裝置，成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的一種強有力的工具。經(jīng)過這次設計我學到很多很多的的東西，不僅鞏固了以前所學過的知識，而且通過這次課程

72、設計使我運用了課堂上的理論與實際相結合重要性，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。所以把所學的理論知識與實踐相結合起來，才能真正的學學以至用。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本課題的圓滿完成特別感謝指導老師詳細的指導。指導老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，和思考問題的全面性給我在設計過程中有了多方面的設計思路中，也提前判斷設計

73、中可能出現(xiàn)的問題作了詳細的分析，從而使我少走很多彎路節(jié)省了很多時間。老師的高深的學術水平，科學的思維方法和深入淺出的講解更準確更形象的把設計中的知識傳輸給我。再次感謝指導老師的幫助永遠是我學習的榜樣，在此向他致以衷心的感謝。</p><p>　　同時感謝我的同組同學，在圓滿完成課題設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、同學和朋友給我提出寶貴意見和熱情的幫助！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]呂景泉.可編程序控制器及其應用[M].北京：機械工業(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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