自動化生產線的畢業(yè)設計

.目錄第一章 緒論11.1自動化生產線發(fā)展狀況11.2 PLC的應用及目前的研究現(xiàn)狀31.2.1生產線上的工藝過程31.2.2連續(xù)生產線41.2.3控制系統(tǒng)組成框圖51.3課題主要研究的內容及意義6第二章 各單元硬件設備的說明72.1電感式接近開關的設備說明72.1.1電感式傳感器簡單介紹72.1.2電感式接近開關傳感器的基本工作方式72.2電容式接近開關的設備說明82.2.1電容式傳感器簡單介紹82.2.2電容式接近開關傳感器的使用82.3繼電器的設備及微動開關的設備說明92.4電磁閥的設備說明9第三章 S7-2OO PLC在自動線中的使用10第四章各單元控制系統(tǒng)的設計124.1PLC對下料單元的控制124.1.1下料單元控制要求124.1.2下料單元控制流程圖134.1.3下料單元I/O分配表144.1.4下料單元梯形圖154.2 PLC對加蓋單元的控制214.2.1加蓋單元控制要求214.2.2加蓋單元控制流程圖224.2.3加蓋單元I/O分配表234.2.4加蓋單元梯形圖244.3PLC對穿銷單元的控制304.3.1穿銷單元控制要求304.3.2穿銷單元控制流程圖314.3.3穿銷單元I/O分配表324.3.4穿銷單元梯形圖334.4PLC對檢測單元的控制394.4.1檢測單元控制要求394.4.2檢測單元控制流程圖404.4.3檢測單元的I/O分配表414.4.4檢測單元梯形圖414.5PLC對分揀單元的控制454.5.1分揀單元控制要求454.5.2分揀單元控制流程圖474.5.3分揀單元的I/O分配表484.5.4單元梯形圖49第五章 S7-300 PLC硬件組態(tài)及編程565.1 硬件配置565.2 S7-3OO PLC在系統(tǒng)中的主站控制變量傳送分配表645.3 S7-3OO PLC在系統(tǒng)中的主站控制的基本要求655.4 S7-300 PLC梯形圖65總結68參考文獻69致謝70.第一章 緒論1.1 自動化生產線發(fā)展狀況自動線是能實現(xiàn)產品生產過程自動化的一種機器體系，通過采用一套能自動進行加工、檢測、裝卸、運輸?shù)臋C器設備,組成高度連續(xù)的、完全自動化的生產線，來實現(xiàn)產品的生產，從而提高工作效率。降低生產成本、提高加工質量、快速更換產品，是機械制造業(yè)競爭和發(fā)展的基礎，也是機械制造業(yè)技術水平的標志，它的發(fā)展趨勢是提高可調性，擴大工藝范圍，提高加工精度和自動化程度，同計算機結合實現(xiàn)整體自動化車間與自動化工廠。自動生產線是在流水線的基礎上逐漸發(fā)展起來的，它不僅要求線體上各種機械加工裝置能自動地完成預定的各道工序，達到相應的工藝要求，生產出合格的產品，為了能夠實現(xiàn)這個目標，可以采用自動輸送和其他一些輔助裝置，根據工藝順序把不同的機械加工裝置組成一個整體，各個部件之間的動作是通過氣壓系統(tǒng)和電氣制動系統(tǒng)組合起來的，使它能夠實現(xiàn)規(guī)定的程序而進行自動工作，這種自動工作的機械裝置系統(tǒng)被我們稱為自動生產線?，F(xiàn)在科學技術日新月異，在工業(yè)生產中自動化生產技術也使用得非常的普遍了，并且在電子和機械制造等領域已經研究并生產出許多各種類型的自動生產線，正是因為這些自動生產線的飛速發(fā)展和廣泛使用，提高了我們的生產效率及產品的質量、改善了工作的條件、降低了能源的損耗、節(jié)約了材料等等，在各方各面都獲得了顯著的效果。自動生產線能構成一個完整的系統(tǒng)，是由于它是綜合了傳感技術、驅動技術、機械技術、接口技術、計算機技術等技術，自動生產線在各國有著各種生產的需要，有效的綜合及組織，來優(yōu)化整體的設備，自動生產線雖然是源于傳統(tǒng)的流水生產線，但它的功效是遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)流水生產線，并且還有著多種顯著的區(qū)別，其主要的特點是自動生產線有非常高的自動化控制，還有傳統(tǒng)流水生產線所沒有的精密的生產節(jié)奏，它是一個統(tǒng)一的自動控制系統(tǒng)，其工作要按照規(guī)定的工序順序來完成。在各個不同的應用領域,不同種類的自動線的結構不同，大小也不同，功能也不同，它們基本都包含檢測、機械本體、信息處理、輸入、輸出接口部分以及執(zhí)行機構等五部分。但是不論哪種自動生產線，在功能上都必須能實現(xiàn)控制、運轉、驅動和檢測等,并且控制功能是電子裝置來完成的。自動生產線在生產中，所有傳感器用來檢測信號，控制裝置再運算、變換、存儲其檢測信號，再通過其接口電路向執(zhí)行機構給出指令來實現(xiàn)相應的工作。傳感器檢測生產線上位置、溫度、壓力、流量等信號，來讓信息處理部件分析處理，驅動功能是液壓缸電動機、電磁閥、氣壓閥、機械手等執(zhí)行部件實現(xiàn)的。其機械部分是自動生產線的主體部分。自動線支持技術的飛速發(fā)展，驅動了自動線的大力發(fā)展，使得可以生實現(xiàn)技術更加復雜的生產和操作以及裝配工藝要求更高的流程，現(xiàn)在這些技術在向更深的領域發(fā)展，尤其微電子技術向超大規(guī)模和超超大規(guī)模集成電路方向的發(fā)展，在那么幾平方毫米硅片上能集成幾百萬甚至上千萬個邏輯元件，實現(xiàn)了計算機的小型化，高速化和智能化的發(fā)展，正是智能計算機的出現(xiàn)更加的完善了自動線的功能，提高了生產的效率以及產品的質量。現(xiàn)代工業(yè)是計算機、信息技術、現(xiàn)代管理技術、先進工藝技術的綜合與集成，涵蓋了產品設計、生產準備、制造執(zhí)行等多方面，是國家建設和社會發(fā)展的重要支柱之一。為了加強學生面向新世紀的挑戰(zhàn)能力，提高機、光、電一體化的理論水平與實踐能力刻不容緩，重點建設機電類工程，柔性加工綜合實驗平臺，更具有迫切性和現(xiàn)實意義。自動化生產線是產品生產過程所經過的路線，即從原料進入生產現(xiàn)場開始，經過加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產生產線活動所構成的路線。狹義的生產線是按對象原則組織起來的，完成產品工藝過程的一種生產組織形式，即按產品專業(yè)化原則，配備生產某種產品（零、部件）所需要的各種設備和各工種的工人，負責完成某種產品（零、部件）的全部制造工作，對相同的勞動對象進行不同工藝的加工。圖1-1 自動化生產線該自動化模擬生產線，較好地解決了在學校期間，只接觸到以單元實驗或校外參觀實習為主，一些大型的自動化控制站只能看不能操作，達不到理想的教學效果的這個實際接觸問題。在設計該模擬生產線時控制系統(tǒng)中包括5個從站點：下料單元、加蓋單元、穿銷單元、檢測單元、分揀單元。該套控制系統(tǒng)，建立了以工業(yè)現(xiàn)場控制為對象的實物模擬仿真系統(tǒng)，可很好解決自動化及相關專業(yè)的在動手實踐中所遇到的難題。1.2 PLC的應用及目前的研究現(xiàn)狀1.2.1 生產線上的工藝過程1969世界第一臺PLC在美國數(shù)據設備公司誕生。1975-1976年,德國、日本、美國等將微處理器作為控制器的中央處理單元應用到PLC中，并且去掉磁心存儲器改用了集成電路的存儲器，結合了微型計算機的技術與電控制器技術，從而實現(xiàn)了可編程控制器的規(guī)模集成化，使得處理器更能適用工業(yè)環(huán)境，更加的可靠，功能也更加強大，更加的靈活，成本卻大大下降，從而使得PLC進入了實用階段。隨著科技的不斷進步，PLC的性能也飛速增強，其應用和研究現(xiàn)狀主要在以下方面體現(xiàn):1.控制規(guī)模的擴大，控制大型機的規(guī)模越變越大，開關量高的達到了幾萬。2.組成模塊的增多，現(xiàn)在PLC己經新增了很多模塊，如PDI控制、溫度以及運動模塊等等。3.開放性和互操作性大大發(fā)展，在PLC的發(fā)展過程中，制造商為了壟斷和擴大各自市場，都各自發(fā)展自己的標準，開放是發(fā)展的一個趨勢，各廠商都意識到這一點，并形成了長時期的妥協(xié)與競爭，這一過程還將繼續(xù)。4.工作速度的提高可以對系統(tǒng)實現(xiàn)實時控制。5.聯(lián)網的能力增強，由于通信、信息及控制技術的大力發(fā)展，聯(lián)網也得到了的發(fā)展，己經可以實現(xiàn)的遠程控制。正是由于這些性能、使得工業(yè)系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠程化、自動化、控制信息化及智能化?，F(xiàn)在應用在不斷前進,尤其在運動控制、模擬量控制及驅動控制上廣泛使用，已經成為現(xiàn)在系統(tǒng)工作自動化中最有效的工具之一了。此次設計共分為五個單元，其功能分別是：1下料單元：將前站送入本單元下料倉的工件主體，通過直流電機驅動間歇機構帶動同步齒型帶使之下落，工件主體下落至托盤后經傳送帶向下站運行。2加蓋單元：通過直流電機帶動蝸輪蝸桿，經減速電機驅動擺臂將上蓋裝配至工件主體，完成裝配后工件隨托盤向下站傳送。3穿銷單元：通過旋轉推筒推送銷釘?shù)姆椒ǎ瓿晒ぜ黧w與上蓋的實體連接裝配，完成裝配后的工件隨托盤向下站傳送。4檢測單元：運用各類檢測傳感裝置對裝配好的工件成品進行全面檢測（包括上蓋、銷釘?shù)难b配情況，銷釘材質、標簽有無等），并將檢測結果送至PLC進行處理，以此作為后續(xù)站控制方式選擇的依據（如分揀站依標簽有無判別正、次品；倉庫站依銷釘材質確定庫位）。5分揀單元：根據檢測單元的檢測結果（標簽有無），采用氣動機械手對工件進行分類，合格產品隨托盤進入下一站入庫；不合格產品進入廢品線，空托盤向下站傳送。1.2.2 連續(xù)生產線為便于協(xié)調整個生產線的全程控制，系統(tǒng)設置了一個主站總控制臺，主站總控制臺是整個裝配生產線連續(xù)運行的指揮調度中心，其主要功能是實現(xiàn)全程運行的總體控制，完成全系統(tǒng)的通訊連接等?？傉締卧铝蠁卧由w單元分揀單元檢測單元穿銷單元圖1-2 自動化生產線的控制順序從簡單到復雜，從零部件到整機。采用鋁合金結構件為主體，利用多種機械傳動方式模擬完成現(xiàn)代化裝配過程的柔性生產系統(tǒng)，把實際工業(yè)生產中的典型部分：電氣控制部分、各種傳感器的應用、組態(tài)控制，工業(yè)總線，充分展示在該系統(tǒng)中。1.2.3 控制系統(tǒng)組成框圖中央處理單元（CPU）CPU226+PROFIBUS DP 模塊EM277分揀單元主站CPU單元6ES7 315-2AG10-0AB0+6SE7 307-1BA00-0AA0 電池+40 針前連接器6ES7392-1AM00-0AA0+儲存卡 6SE7 953-8LF00-0AA0+I/O 數(shù)字模塊（16）6SE73223-BL00-0AA0+背板 6ES7 390-1AE80-0AA0+STEP7 V5.2編程軟件 總 站中央處理單元（CPU）CPU226+PROFIBUS DP 模塊EM277檢測單元中央處理單元（CPU）CPU226+PROFIBUS DP 模塊EM277穿銷單元中央處理單元（CPU）CPU226+PROFIBUS DP 模塊EM277加蓋單元中央處理單元（CPU）CPU226+PROFIBUS DP 模塊EM277下料單元1.31.3 課題主要研究的內容及意義本文設計的自動生產線實驗平臺是為滿足普通高校及高職機電類專業(yè)學生的專業(yè)技能和技術應用能力的培養(yǎng)，尤其是綜合能力鍛煉，創(chuàng)新能力及團隊合作精神的培養(yǎng)，而開發(fā)的實驗實訓平臺。針對自動生產線有很高的仿真性I/O的要求，本課題研究的實訓平臺的開發(fā)，應能夠任意拆裝和組合，能夠任意設置故障，且預留工位，可隨時加裝內容，這樣，可以滿足學校與企業(yè)定單式培養(yǎng)?，F(xiàn)代化的自動生產設備自動生產線的最大特點是它的綜合性和系統(tǒng)性，本課題研究的實驗實訓平臺把傳感測試技術、微電子技術、機械技術、電工電子技術、接口技術、信息變換技術、網絡通信技術等各種技術進行組織，并且整體使用到生產設備上并且力求達到使實驗者通過實驗平臺熟悉生產線的傳感檢測、傳輸與處理、執(zhí)行、控制與驅動等機構在這個微處理單元的控制下協(xié)調有序地工作的原理。可編程控制器以其可靠性高、抗干擾能力強、性能強、價格低以及編程簡單而在現(xiàn)代化自動生產設備中普遍使用，并且充當生產線的大腦微處理單元。因此,培養(yǎng)掌握機電一體化技術，掌握PLC技術及PLC網絡技術的技術人材是當務之急。本課題研究的自動生產線實驗平臺是在鋁合金導軌式實訓臺上由下料、加蓋、穿銷、檢測、分揀等工作單元，構成一個典型的自動生產線的機械平臺，系統(tǒng)各機構采用氣動驅動、變頻器驅動和步進電機位置控制等技術，實驗平臺的控制方式采用各個工作單元均是一臺獨立的PLC控制，本實驗平臺綜合采用傳感器應用技術。在本實驗平臺上可以模擬一個與實際生產情況十分接近的控制過程，使使用者得到一個非常接近于實際的教學設備環(huán)境，力求達到縮短理論教學與實際應用之間的距離。本課題研究的自動生產線實驗平臺的設計，采用模塊組合式的結構，各工作單元是相對獨立的模塊，并采用標準結構和抽屜式模塊放置架，具有較強的互換性方便根據實訓需要或工作任務的不同進行不同的組合，安裝和調試，達到模擬生產性功能和整合學習功能的目標也符合教學實訓考核或技能競賽的要求。第二章 硬件設備的說明2.1 電感式接近開關的設備說明2.1.1 電感式傳感器簡單介紹電感式傳感器是利用電磁感應原理將被測非電量（如位移、壓力、流量、振動等）轉換成線圈自感系數(shù)L或互感系數(shù)M，再由測量電路轉換為電壓或電流的變化量輸出。電感式傳感器具有結構簡單、工作可靠、測量精度高、零點穩(wěn)定、輸出功率較大等一系列優(yōu)點，其主要缺點是靈敏度、線性度和測量范圍相互制約，傳感器自身頻率響應低，不適用于快速動態(tài)測量。這種傳感器能實現(xiàn)信息的遠距離傳輸、記錄、顯示和控制，在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中被廣泛采用。2.1.2 電感式接近開關傳感器的基本工作方式電感式接近開關傳感器可以檢測從傳感器側向水平接近的被測體，也可以檢測從傳感器迎面垂直接近的被測體。被測體接近傳感器到傳感器開關動作的距離為動作距離；不受溫度和電壓上下浮動影響的動作距離為實際的工作距離。傳感器在工作中存在著動作距離與復位距離的差值，被稱為動作帶差。被測量體進入或退出檢測有效范圍時將出現(xiàn)動作上的時間延遲，稱為相應時間。在傳感器的應用中，應根據實際情況考慮這些參數(shù)對檢測結果是否有影響。電感式接近開關傳感器，是一種利用渦流感知物體接近的器件。它的敏感元件為檢測線圈，它是振蕩電路的一個組成部分，在檢測線圈的工作面上存在一個交變磁場。當金屬物體接近檢測線圈時，金屬物體就會產生渦流而吸收振蕩能量，使振蕩減弱直至停振，振蕩與停振這兩種狀態(tài)經檢測電路轉換成開關信號輸出。電感式接近開關傳感器的電氣指標：1工作電壓：是指電感式接近開關傳感器的供電電壓范圍，在此范圍內可以保證電感式接近開關傳感器安全工作。2工作電流：指電感式接近開關傳感器連續(xù)工作時的最大負載電流。電壓降：是指在額定電流下開關導通時，在開關兩端或輸出端測量得到的電壓。3空載電流（消耗電流）：是指在沒有負載時，測量所得的電感式接近開關傳感器自身所需的電流。4剩余電流（漏電流）：是指開關斷開時，流過負載的電流。5極性保護：有防止輸入電源電壓極性誤接的保護功能。6短路保護：有此功能時，如果超過極限電流，輸出會周期性地封閉和釋放，直至短路被清除。2.2 電容式接近開關的設備說明2.2.1 電容式傳感器簡單介紹電容式傳感器是利用電容器的原理，將被測非電量轉化為電容量的變化，進而實現(xiàn)電量到非電量的轉換。電容式接近開關傳感器是根據從振蕩電路取出的電極的電容變化，時振蕩開始或停止，從而達到檢測信號的目的。振蕩電路以外的電路結構與高頻振蕩式接近開關相同。2.2.2 電容式接近開關傳感器的使用除了棉花和發(fā)泡苯乙烯等介電系數(shù)低的物體之外，電容式接近開關傳感器檢測的對象是很多的，靜電電容式接近開關易受水和油的影響，在使用中，應注意這一點。靜電電容式接近開關能勝任其他方式不能檢測的場合。1. 細金屬絲的檢測：檢測小型繼電器等使用的銅絲（電磁鐵）是否正常。使用高靈敏度埋入型，在檢測0.03mm銅絲時，動作距離為5mm。2. 袋裝食品的檢測：檢測形狀復雜的袋裝食品時，在必須水洗的機器中使用防濕型的接近開關時，要防止殘留水滴引起誤動作。3. 液體、粉狀體的間接檢測：通過木箱、紙箱、玻璃瓶等非金屬容器的外壁，檢測其中被測物體的有無及其所在的表面位置。4. 電容式接近開關傳感器靈敏度的調整：要考慮電容式接近開關傳感器結構本身靜電電容的影響，其內部安裝有靈敏度調節(jié)電位器；當接近開關和被檢測體之間有不靈敏的物體時，調節(jié)這個電位器，可使接近開關不檢測夾在中間的物體，此外還可用此電位器調節(jié)工作距離。圖2-1平板電容器5. 塑料和玻璃的檢測：檢測塑料和玻璃上有無異物，而不管其顏色和表面狀態(tài)，被檢測體較小應采用靈敏度高的電容式接近開關傳感器；塑料種類不同時靈敏度也不同，因此必須進檢測。當被檢測體種類多時，要隨時進行靈敏度的調整。6. 固液體、粉狀體等的直接檢測及水、粉塵的表面位置檢測：采用防濕型電容式接近開關傳感器，不要讓水和粉末附在檢測面上。2.3 繼電器的設備及微動開關的設備說明加蓋單元中用到繼電器的主要部分是：擺臂動作的水平方向上的運動。水平運動動力依靠直流電機，而繼電器在此處的應用就是實現(xiàn)這兩個電機的正反轉控制，也就是擺臂的運行和復位的控制。通過繼電器的吸合和斷開，實現(xiàn)電壓的正負變化，達到控制電機正反轉的目的。繼電器是根據電流、電壓、時間、溫度和速度等信號的變化，來接通或斷開小電流電路和電器的控制元件。常用的繼電器有熱繼電器、過電流繼電器、欠電壓繼電器、時間繼電器、速度繼電器、中間繼電器等。按作用它們分為保護繼電器和控制繼電器兩類：其中熱繼電器、過電流繼電器、欠電壓繼電器屬于保護繼電器；時間繼電器、速度繼電器、中間繼電器屬于控制繼電器。微動開關由一個定觸點和一個動觸點組成，通過動觸點的動作，實現(xiàn)微動開關的斷開和閉合的過程。在本設計中的應用是：采用限位開關作為PLC中控制電機正反轉的條件，當擺臂取、放件時只有碰到行程開關時才認為擺臂到位，（且PLC上有相應的輸入指示燈顯示）方可啟動電機或控制電機正反轉。同時也啟到保護電機的作用。2.4 電磁閥的設備說明電磁鐵，它是電磁閥的主要部件之一，其作用是利用電磁原理將電信號轉換成閥芯的位移。電磁鐵的結構可分為T型、I型和平板型，T型電磁鐵為減少鐵損，用高磁通的硅鋼片疊制成，能夠獲得較好的效率和較大的吸引力，但所需的行程和體積較大，主要用于行程較大的直動式電磁閥。I型電磁鐵適用于直流電磁鐵和小型交流電磁鐵，用圓柱形普通材料制成，其鐵心的端面通常制成平面裝貨圓錐狀。與T型電磁鐵相比，I型電磁鐵的吸力小，行程較短。圓柱形鐵心的重量輕、吸引時的沖擊較小，所以使用壽命長，主要用與小型直動式和先導式電磁閥。更換安裝電磁閥:如有一電磁閥損壞了，需要更換一個電磁，可按照下列步驟安裝電磁閥。切斷氣源，用螺絲刀拆卸下已經損壞的電磁閥。用螺絲刀將新的電磁閥裝上。將電氣控制接頭插入電磁閥上。將氣路管插入電磁閥上的快速接頭。接通氣源，用手控開關進行調試，檢查氣缸動作情況。第三章 S7-2OO PLC在自動線中的使用在自動線中，每一個站都安裝了一個西門子S7200 PLC系列的可編程邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)來控制，就像人的大腦一樣，思考每一個動作，每一招每一式，指揮自動線上的機械手、氣爪按程序動作，是自動線的核心部件。PLC是一種專為工業(yè)環(huán)境下應用設計的“可編程邏輯控制器”，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。PLC是在電氣控制技術和計算機技術的基礎上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業(yè)控制裝置。1S7200 PLC的外形結構S7200 PLC系列PLC由PLC主機和擴展模塊組成。其中，PLC主機由CPU、存儲器、通信電路、基本輸入輸出電路、電源等基本模塊組成，相當一個整體式的PLC，可以單獨完成控制功能，它包含一個控制系統(tǒng)所需的最小組成單元。圖273所示是S7200cPU模塊的外形結構圖，它將一個微處理器、一個集成電源和數(shù)字量IO(輸入輸出)點集成在一個緊密的封裝之中。可插拔接線端子(224,226)通訊口24V 傳感器 電源輸出Panel安裝固定孔安裝于標準DIN導軌上 的夾子 可選卡插槽 內部:- 電源- 超級電容- 時鐘(224(XP),226)I/O 點狀態(tài) LED可插拔模擬量終端圖3-1 S7200的外形結構由圖示可知，雖然PLC的外觀與通用計算機有較大差別，但在內部結構上，PLC只是像一臺增強了I0功能的可與控制對象方便連接的計算機。在系統(tǒng)結構上，PLc的基本組成包括硬件與軟件兩部分。 2典型PLC的硬件結構 PLC的硬件部分由中央處理器(CPU)、存儲器、輸入接口、輸出接口、通信接口、電源等構成，圖示是典型PLC結構簡圖；PLC的軟件部分由系統(tǒng)程序和用戶程序等構成。在內部結構上，CPU模塊由中央處理器(CPU)、存儲器、輸入端口、輸出端口、通信接口、電源等構成，每個部分的功用不同，與通用微機CPU一樣，CPU在PLC才系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經中樞。 PLC系統(tǒng)中的存儲器按作用可分為三類：系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器、功能存儲器(數(shù)據區(qū)）。 4通信接口S7200 PLC系列PLC整合了一個或兩個RS一485通信接口，既可作為PG(編程)接口，可也作為OP(操作終端)接口，如連接一些HMI(人機接口)設備。支持自由通信協(xié)議及PPI(點對點主站模式)通信協(xié)議。5電源S7200 PLC本機單元有一個內部電源，它為本機單元、擴展模塊以及一個24V DC電源輸出，每一個S7200CPU模塊向外提供5V DC和24V DC電源。CPU模塊都有一個24V DC傳感器電源，它為本機輸入點和擴展模塊繼電器線圈提供24V DC。如果電源要求超出了CPU模塊24V DC電源的定額，可以增加一個外部24V DC電源來供給擴展模塊的24V DC。當有擴展模塊連接時CPU模塊也為其提供5V電源。如果擴展模塊的5V電源需求超出了CPU模塊的電源定額，必須卸下擴展模塊，直到需求在電源預定值之內才行。若電源要求超出CPU模塊預算，將不能連接CPU允許的最大數(shù)目的模塊。將S7200DC傳感器電源與外部24V DC電源采用并聯(lián)連接時，將會導致兩個電源的競爭而影響它們各自的輸出。這種競爭的結果會縮短設備的壽命，或者使得一個電源或兩者同時失效，并且使PLC系統(tǒng)產生不正確的操作。第四章 各單元控制系統(tǒng)的設計4.1 PLC對下料單元的控制4.1.1 下料單元控制要求下料單元的主要功能是將前站送入本單元下料倉的工件主體，通過直流電機驅動間歇機構帶動同步齒型帶使之下落，工件主體下落至托盤后經傳送帶向下站運行。圖4-1下料單元實物圖初始狀態(tài)：直線及轉角二傳送電機、下料電機均處于停止狀態(tài)；直流電磁吸鐵豎起禁行；工作指示燈熄滅。系統(tǒng)啟動運行后本單元紅色指示燈發(fā)光；直線電機、轉角電機驅動二傳送帶開始運轉且始終保持運行狀態(tài)（分單元運行時可選用與PLC運行/停止同狀態(tài)的特殊繼電器保持二傳送電機的運行狀態(tài)）。本單元在結構設計中涉及到間歇機構、同步帶傳動、螺桿調節(jié)結構、螺桿鎖緊結構、張緊機構等相關的機械原理、機械零件知識。為實現(xiàn)本單元的控制功能，在結構的相應位置裝設了光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器等檢測與傳感裝置，并配備了直流電機、電磁鐵等執(zhí)行機構。自動控制過程說明及工作狀態(tài)表：自動控制過程說明：1.當托盤到達定位口時，底層的電感式傳感器發(fā)出檢測信號，紅色指示燈熄滅，綠色指示燈發(fā)光；經過2秒時間確認后，啟動下料電機繼續(xù)執(zhí)行將工件主體下落動作。2.檢測到托盤到位信號，當工件下落至托盤時，工件檢測傳感器發(fā)出檢測信號，延時3秒確認后，直流電磁鐵吸合下落，放行托盤。3托盤放行2秒后，電磁吸鐵釋放處于禁止狀態(tài)，綠色指示燈熄滅，紅色指示燈發(fā)光，系統(tǒng)回復初始狀態(tài)。說明：若下料電機從料倉入口至出口動作一個行程后工件檢測傳感器仍無檢測信號，此時報警器發(fā)出警報，提示運行人員需在料倉中裝入工件（本套設備中通過延時進行控制）。4.1.2 下料單元控制流程圖圖4-2下料單元控制流程圖4.1.3 下料單元I/O分配表表4-1單元I/O分配表形式序號名稱PLC地址編號地址設置輸入1工件檢測 I0.0S2EM277總線模塊設置的站號為：8與總站通訊的地址為：232托盤檢測I0.1S13料槽底層工件檢測I0.2S34手動/自動按鈕I2.0SA5啟動按鈕I2.1SB16停止按鈕I2.2SB27急停按鈕I2.3SB38復位按鈕I2.4SB4輸出1下料電機Q0.0M22綠色指示燈Q0.1HL23直流電磁吸鐵Q0.2KM4傳送電機Q0.3M15轉角電機Q0.4M36紅色指示燈Q0.5HL17蜂鳴器報警Q1.6HA18蜂鳴器報警Q1.7HA2發(fā)送地址V2.0-V3.7(200PLC300PLC)接收地址V0.0-V1.7(200PLC300PLC)4.1.4 下料單元梯形圖4.2 PLC對加蓋單元的控制4.2.1 加蓋單元控制要求（一）自動控制過程說明及工作狀態(tài)表初始狀態(tài)：直線傳送電機、擺臂電機處于停止狀態(tài)；擺臂處于原位，內限位開關受壓；直流電磁吸鐵豎起禁行；工作指示燈熄滅。系統(tǒng)啟動運行后本單元紅色指示燈發(fā)光；直線電機驅動傳送帶開始運轉且始終保持運行狀態(tài)（分單元運行時可選用與PLC運行/停止同狀態(tài)的特殊繼電器保持直線傳送電機的運行狀態(tài)）。圖4-3加蓋單元的實物圖系統(tǒng)運行期間：1.當托盤載工作主體到達定位口時，由電感式傳感器檢測托盤，發(fā)出檢測信號；綠色指示燈亮，紅色指示燈滅；由電容式傳感器檢測上蓋，確認無上蓋信號后，經3秒確認后啟動主擺臂執(zhí)行加蓋動作。 2.PLC通過兩個繼電器控制電機正反轉，帶動減速機使擺臂動作，主擺臂從料槽中取出上蓋，翻轉180度，當碰到放件控制板時復位彈簧松開，此時擺臂碰到外限位開關后結束加蓋動作，上蓋靠自重落入工件主體內，3秒后啟動擺臂執(zhí)行返回原位動作。3.擺臂返回后內限位開關發(fā)出信號，擺臂結束返回動作；此時若上蓋安裝到位，即上蓋傳感器發(fā)出檢測信號，則通過3秒確認后直流電磁鐵吸合下落，將托盤放行（若上蓋安裝為空操作，即上蓋傳感器無檢測信號，擺臂手應再次執(zhí)行加裝上蓋動作，直到上蓋安裝到位）。4.放行3秒后，電磁鐵釋放，恢復限位狀態(tài)，綠色指示燈滅，紅色指示燈亮，該站恢復預備工作狀態(tài)。說明：若擺臂往復3次加裝動作后上蓋傳感器仍無檢測信號，此時報警器發(fā)出警報，提示運行人員需在料槽中裝入上蓋。加蓋單元控制功能為實現(xiàn)本單元的控制功能，在結構的相應位置裝設了電感式傳感器、電容式傳感器、微動開關等檢測與傳感裝置，并配備了直流電機、電磁鐵等執(zhí)行機構和繼電器等控制元件。4.2.2 加蓋單元控制流程圖圖4-4 加蓋單元控制流程圖4.2.3 加蓋單元I/O分配表 表4-2 加蓋單元I/O分配表形式序號名稱PLC地址編號地址設置輸入1上蓋檢測 I0.0S2EM277總線模塊設置的站號為：12與總站通訊的地址為：452托盤檢測I0.1S13取件限位(復位)I0.2SQ14放件限位(至位)I0.3SQ25手動/自動按鈕I2.0SA6啟動按鈕I2.1SB17停止按鈕I2.2SB28急停按鈕I2.3SB39復位按鈕I2.4SB4輸出1電機取件Q0.0KM12電機放件Q0.1KM23綠色指示燈Q0.2HL24直流電磁吸鐵Q0.3YM5傳送電機Q0.4M26紅色指示燈Q0.5HL17蜂鳴器報警Q1.6HA18蜂鳴器報警Q1.7HA2發(fā)送地址V2.0-V3.7(200PLC300PLC)接收地址V0.0-V1.7(200PLC300PLC)4.2.4 加蓋單元梯形圖 4.3 PLC對穿銷單元的控制4.3.1 穿銷單元控制要求初始狀態(tài)：直線傳送電機處于停止狀態(tài)；銷釘氣缸處于原位（即旋轉推筒處于退回狀態(tài)）；限位桿豎起禁行；工作指示燈熄滅。圖4-5穿銷單元實物圖系統(tǒng)啟動運行后本單元紅色指示燈發(fā)光；直線電機驅動傳送帶開始運轉且始終保持運行狀態(tài)（分單元運行時可選用與PLC運行/停止同狀態(tài)的特殊繼電器保持直線傳送電機的運行狀態(tài)）。穿銷單元系統(tǒng)運行過程1.當托盤載工件到達定位口時，托盤傳感器發(fā)出檢測信號，且確認無銷釘信號后，綠色指示燈亮，紅色指示燈滅，經3秒確認后，銷釘氣缸推進執(zhí)行裝銷釘動作。2.當銷釘氣缸發(fā)出至位檢測信號后結束推進動作，延時2秒后自動退回。3.氣缸退回至復位狀態(tài)且接收到銷釘檢測信號后，進行3秒延時，止動氣缸動作使限位桿落下將托盤放行。（若銷釘安裝為空操作，2秒后銷釘檢測傳感器仍無信號，銷釘氣缸再次推進執(zhí)行安裝動作，直到銷釘安裝到位。）4.放行3秒后，限位桿豎起處禁行狀態(tài)，綠色指示燈滅，紅色指示燈亮。系統(tǒng)回復初始狀態(tài)。本站銷釘連續(xù)穿三次后，傳感器還未檢測到有銷釘穿入，報警器報警，此時應在銷釘下料倉內加入銷釘。為實現(xiàn)本單元的控制功能，在結構的相應位置裝設了電感式傳感器、光纖式傳感器、磁性接近開關等檢測與傳感裝置，并配備了直流電機、標準氣缸等執(zhí)行機構和電磁閥等控制元件。4.3.2 穿銷單元控制流程圖圖4-6穿銷單元控制流程圖4.3.3 穿銷單元I/O分配表表4-3穿銷單元I/O分配表形式序號名稱PLC地址編號地址設置輸入1銷釘檢測I0.0S2EM277總線模塊設置的站號為：14與總站通訊的地址為：672托盤檢測I0.1S13銷釘氣缸至位I0.2S44銷釘氣缸復位I0.3S35止動氣缸至位I0.4S56止動氣缸復位I0.5S67手動/自動按鈕I2.0SA8啟動按鈕I2.1SB19停止按鈕I2.2SB210急停按鈕I2.3SB311復位按鈕I2.4SB4輸出1止動氣缸Q0.0C12綠色指示燈Q0.1HL23銷釘氣缸Q0.2C24傳送電機Q0.3M15紅色指示燈Q0.4HL16蜂鳴器報警Q1.6HA17蜂鳴器報警Q1.7HA2發(fā)送地址V2.0-V3.7(200PLC300PLC)接收地址V0.0-V1.7(200PLC300PLC)4.3.4 穿銷單元梯形圖4.4 PLC對檢測單元的控制4.4.1 檢測單元控制要求初始狀態(tài)：直線傳送電機處于靜止狀態(tài)；直流電磁吸鐵豎起禁行；工作指示燈熄滅。圖4-7檢測單元系統(tǒng)啟動運行后本單元紅色指示燈發(fā)光；直線電機驅動傳送帶開始運轉且始終保持運行狀態(tài)（分單元運行時可選用與PLC運行/停止同狀態(tài)的特殊繼電器保持直線傳送電機的運行狀態(tài)）。系統(tǒng)運行期間：1、當托盤帶工件進入本站后，進行3秒延時；綠色指示燈發(fā)光、紅色指示燈熄滅；產品檢測工作開始。2、產品檢測要求如下：上蓋檢測 （上蓋為1/無上蓋為0）；銷釘材質檢測（金屬為1/非金屬為0）；色差檢測 （貼簽為1/未貼簽為0）；銷釘檢測 （穿銷為1/未穿銷為0）；3、 產品檢測工作開始3秒后，直流電磁吸鐵吸合下落放行托盤。4放行托、盤3秒后，直流電磁鐵釋放伸出恢復禁行狀態(tài)。此時系統(tǒng)恢復初始狀態(tài)，紅色指示燈發(fā)光、綠色指示燈熄滅。圖4-8 檢測單元程序流程圖4.4.2 檢測單元控制流程圖4.4.3 檢測單元的I/O分配表表4-4檢測單元的I/O分配表名稱PLC地址編號地址設置輸入1托盤檢測I0.0S1EM277總線模塊設置的站號為：18與總站通訊的地址為：08092上蓋檢測I0.1S23材質檢測I0.2S34標簽檢測I0.3S45銷釘檢測I0.4S56廢料檢測I1.1S67手動/自動按鈕I2.0SA8啟動按鈕I2.1SB19停止按鈕I2.2SB210急停按鈕I2.3SB311復位按鈕I2.4SB4輸出1直流電磁吸鐵Q0.0YM12傳送電機Q0.1M13綠色指示燈Q0.2HL24紅色指示燈Q0.3HL15蜂鳴器報警Q1.6HA16蜂鳴器報警Q1.7HA2發(fā)送地址V2.0-V3.7(200PLC300PLC)接收地址V0.0-V1.7(200PLC300PLC)4.4.4 檢測單元梯形圖4.5 PLC對分揀單元的控制4.5.1 分揀單元控制要求（一）自動控制過程說明及工作狀態(tài)表初始狀態(tài)：短程氣缸（垂直）、無桿缸（水平）擺動缸（旋轉）均為復位，機械手處于原始狀態(tài)，限位桿豎起禁止為止動狀態(tài)；真空開關不工作；直線傳送電機處于停止狀態(tài)；工作指示燈熄滅。圖4-9 分揀單元系統(tǒng)啟動運行后本單元紅色指示燈發(fā)光；直線電機驅動傳送帶開始運轉且始終保持運行狀態(tài)（分單元運行時可選用與PLC運行/停止同狀態(tài)的特殊繼電器保持直線傳送電機的運行狀態(tài)）。系統(tǒng)運行期間，需根據檢測單元的檢測結果選擇A、B兩種不同的控制過程。A若檢測結果為合格產品則：1、當托盤載合格工件到達定位口時，托盤傳感器發(fā)出檢測信號，紅色指示燈熄滅，綠色指示燈發(fā)光；，經3秒確認后，止動缸動作使限位桿落下放行。2、放行3秒后止動氣缸復位，限位桿恢復豎直禁行狀態(tài)。3、當限位桿恢復止動狀態(tài)后，紅色指示燈發(fā)光、綠色指示燈熄滅。此時系統(tǒng)恢復初始狀態(tài)。B、若檢測結果為不合格產品則：1、當托盤載合格工件到達定位口時，托盤傳感器發(fā)出檢測信號，紅色指示燈熄滅，綠色指示燈發(fā)光。經3秒確認后啟動短程氣缸垂直下行。2、短程氣缸垂直下行到位發(fā)出信號，開啟真空開關，皮碗壓緊工件。3、接收到真空檢測信號（皮碗吸緊工件）后，短程氣缸持工件垂直上行。4、短程氣缸持工件上行至位（返回原位）后，擺動缸動作使工件轉動90。5、機械手持工件轉動90至位后，無桿缸動作使機械手水平左行。6、機械手水平左行至位后，啟動短程氣缸垂直下行。7、短程氣缸垂直下行到位發(fā)出信號，停止真空開關，皮碗失真空使工件下落。8、真空檢測信號消失后，短程氣缸垂直上行。9、短程氣缸上行至位（返回原位）后，無桿缸動作使機械手水平右行返回，同時擺動缸動作使其回轉90。10、擺動缸（旋轉）、無桿缸（水平）均復位后，延時3s，止動缸輸出使限位桿下落，放行托盤。11、止動缸至位3秒后停止輸出。12、限位桿恢復豎直禁行狀態(tài)，紅色指示燈發(fā)光、綠色指示燈熄滅。系統(tǒng)恢復初始狀態(tài)。圖4-10 分揀單元程序流程圖4.5.2 分揀單元控制流程圖4.5.3 分揀單元的I/O分配表表4-5分揀單元I/O分配表形式序號名稱PLC地址編號地址設置輸入1導向驅動裝置至位I0.0S1EM277總線模塊設置的站號為：24與總站通訊的地址為：10112導向驅動裝置復位I0.1S23短程氣缸至位I0.2S34短程氣缸復位I0.3S45擺動氣缸至位I0.4SQ26擺動氣缸復位I0.5SQ17真空開關I0.68托盤檢測I0.7S09止動氣缸至位I1.0S510止動氣缸復位I1.1S611手動/自動按鈕I2.0SA12啟動按鈕I2.1SB113停止按鈕I2.2SB214急停按鈕I2.3SB315復位按鈕I2.4SB416KEY1I2.6SB517KEY2I2.5SB6輸出1止動氣缸Q0.0YV32擺動氣缸(旋轉)Q0.1YV13導向驅動裝置（水平）Q0.2YV44短程氣缸（垂直）Q0.3YV25真空發(fā)生器 Q0.46傳送電機Q0.5M17綠色指示燈Q0.6HL28空直線電機Q0.7M29紅色指示燈Q1.0HL1發(fā)送地址V2.0-V3.7(200PLC300PLC)接收地址V0.0-V1.7(200PLC300PLC)4.5.4 單元梯形圖第五章 S7-300 PLC硬件組態(tài)及編程5.1 硬件配置目的：生成一個新項目，完成系統(tǒng)硬件配置文件并將其下載，完成系統(tǒng)配置。步驟：1、 在應用前首先進行STEP 7軟件的安裝。（此處不詳述）2、安裝完成后，雙擊 圖標，打開STEP7 主畫面，系統(tǒng)將自動彈出一個新建項目對話框，點擊Next 按鈕；圖5-1選擇S7-300CPU型號3、選擇CPU類型，本系統(tǒng)中使用的CPU類型為：CPU315-2DP，然后點擊Next按鈕； 圖5-2完成選型4、在塊選擇中選擇組織塊OB1，并且選擇用梯形圖的編程方式LAD，然后點擊Next按鈕；圖5-3擇組織塊OB15、在彈出的對話框中給新建項目起一個項目名稱：例如test1，點擊Finish按鈕后，新建項目完成。圖5-4新建項目起一個項目名稱6、將TEST1左面的+點開，選中SIMATIC 300 Station，然后選中Hardware并雙擊/或右鍵點OPEN OBJECT，硬件組態(tài)畫面即可打開！圖5-5硬件組態(tài)畫面7、配置300的電源模塊：點開SIMATIC 300點開PS-300選中PS 307 2A，將其拖到機架RACK的第一個SLOT； 圖5-6配置300的電源模塊8、配置300的輸入輸出模塊：點開SIMATIC 300點開SM-300點開DI/DO-300選中SM 323 DI16/DO16x24V/0.5A，將其拖到機架RACK的第四個SLOT；圖5-7配置300的輸入輸出模塊9、雙擊機架RACK的第X2個SLOT，在彈出對話框中選擇Properties按鈕；圖5-8選擇Properties10、在Address 中選擇分配你的DP地址，默認為2，然后選擇New按鈕；圖5-9分配DP地址11、然后點擊SUBNET的NEW按鈕，生成一個PROFIBUS NET的窗口將彈出。點中NETWORK SETTING頁面，你可以在這里設置PROFIBUS-DP的參數(shù)，包括速率、協(xié)議類型， 點擊OK； 圖5-10PROFIBUS NET的窗口圖5-11設置PROFIBUS-DP的參數(shù)12、點擊OK，即可生成一個PROFIBUS-DP網絡。圖5-12PROFIBUS-DP網絡13、組態(tài)EM277M模塊，點開PROFIBUS DP點開Additional Field Devices點開PLC點開SIMATIC選中EM 277PROFIBUS-DP,將其拖到左面PROFIBUS(1):DP master system(1)上;圖5-13組態(tài)EM277M模塊14、立即會彈出EM 277PROFIBUS-DP通訊卡設置畫面；DP地址可以改動，選擇10；點擊確定。（此值可根據用戶的需要隨意設置，但此值設定后必須與其實際連接的EM277模塊上所設置的地址完全一致）。圖5-14EM 277PROFIBUS-DP通訊卡15、點開