基于PLC的自動(dòng)化生產(chǎn)線供料站畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、第一章第一章 概述概述 .4 第二章第二章plc 的發(fā)展史的發(fā)展史 .5 2.1 plc 的簡(jiǎn)史及定義的簡(jiǎn)史及定義 .5 2.2 plc 的特點(diǎn)的特點(diǎn) .6 2.3 plc 的應(yīng)用與發(fā)展前景的應(yīng)用與發(fā)展前景 .7 第三章第三章 自動(dòng)生產(chǎn)線的組成及基本功能自動(dòng)生產(chǎn)線的組成及基本功能 .8 2.1 基本組成.8 2.2 基本功能.9 第三章第三章 電氣控制電氣控制 .10 3.1 接線端子及主令部件.10 3.2 能源部件.12 3.2.1 供電電源.12 3.3 rs485 總線的電氣連接.14 第四章第四章 供料與加工單元控制系統(tǒng)供料與加工單元控制系統(tǒng) .15 4.1 供料單元的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程

2、.15 4.2 供料單元的 plc 工作任務(wù).16 4.3 供料單元的編程思路.17 4.4 plc的i/o分配及系統(tǒng)安裝接線.19 4.5 供料加工單元?dú)鈩?dòng)控制回路.21 總總 結(jié)結(jié) .23 致致 謝謝 .23 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .24 附錄附錄 1 供料與加工單元電氣原理圖供料與加工單元電氣原理圖 .25 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目： 基于基于 plc 的自動(dòng)化生產(chǎn)線供料站設(shè)計(jì)的自動(dòng)化生產(chǎn)線供料站設(shè)計(jì) 所 屬 系： 電子信息工程系電子信息工程系 班 級(jí)： 應(yīng)用電子技術(shù)應(yīng)用電子技術(shù) 092 學(xué) 員 姓 名： 孫連銀孫連銀 學(xué) 號(hào)： 09401217 指 導(dǎo) 教 師： 侯秀麗侯秀麗 20

3、11 年 10 月 15 日 摘摘 要要 自動(dòng)生產(chǎn)線的最大特點(diǎn)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(cè)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(cè)、傳輸與處 理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)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(gè)工件的拆卸、分揀工作， 模擬一個(gè)生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過(guò)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。設(shè)計(jì)以送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元作為自 動(dòng)生產(chǎn)線的整體設(shè)計(jì)，構(gòu)

4、成一個(gè)典型的自動(dòng)生產(chǎn)線的機(jī)械平臺(tái)，系 統(tǒng)各機(jī)構(gòu)的采用了氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、變頻器驅(qū)動(dòng)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(tái) plc 承擔(dān)其 控制任務(wù)，各 plc 之間通過(guò) rs485 串行通訊實(shí)現(xiàn)互連的分布式控 制方式。所以，本設(shè)計(jì)綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識(shí)，如氣動(dòng)控制技術(shù)、 機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等） 、傳感器應(yīng)用技術(shù)、plcplc 控制和 組網(wǎng)、步進(jìn)電機(jī)位置控制和變頻器技術(shù)等。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字：網(wǎng)絡(luò) 組態(tài) 自動(dòng)化 plc 電機(jī) 第一章第一章 概述概述 二十世紀(jì)以來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人們研究和制造了成千上萬(wàn)種自動(dòng)控制 系統(tǒng)，極大地推動(dòng)了生產(chǎn)勞動(dòng)、社會(huì)服務(wù)、軍事工程和科

5、學(xué)研究等活動(dòng)。隨著 自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，這是機(jī)械化、電氣化和自動(dòng)控制相結(jié)合的結(jié)果，處理的對(duì) 象是離散工件。早期的機(jī)械制造自動(dòng)化是采用機(jī)械或電氣部件的單機(jī)自動(dòng)化或 是簡(jiǎn)單的自動(dòng)生產(chǎn)線。20 世紀(jì) 60 年代以后，由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，出現(xiàn)了 數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、自動(dòng)化倉(cāng) 庫(kù)等。研制出適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)型式的柔性制造系統(tǒng)（fms） 。以柔性制 造系統(tǒng)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化車(chē)間，加上信息管理、生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化，出現(xiàn)了采用計(jì) 算機(jī)集成制造系統(tǒng)（cims）的工廠自動(dòng)化（fa） 。 現(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出越來(lái)越高的要求，同時(shí)也 為自動(dòng)化技術(shù)的革新提供了必

6、要條件。70 年代以來(lái)，自動(dòng)化開(kāi)始向復(fù)雜的系統(tǒng) 控制和高級(jí)的智能控制發(fā)展，并廣泛地應(yīng)用到國(guó)防、科學(xué)研究和經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng) 域，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的自動(dòng)化，例如大型企業(yè)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、全國(guó)鐵路自動(dòng) 調(diào)度系統(tǒng)、國(guó)家電力網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、空中交通管制系統(tǒng)、城市交通控制系統(tǒng)、 自動(dòng)化指揮系統(tǒng)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)等。自動(dòng)化的應(yīng)用正從工程領(lǐng)域向非工程 領(lǐng)域擴(kuò)展，如醫(yī)療自動(dòng)化、人口控制、經(jīng)濟(jì)管理自動(dòng)化等。自動(dòng)化將在更大程 度上模仿人的智能，機(jī)器人已在工業(yè)生產(chǎn)、海洋開(kāi)發(fā)和宇宙探測(cè)等領(lǐng)域得到應(yīng) 用，專(zhuān)家系統(tǒng)在醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探等方面取得顯著效果。工廠自動(dòng)化、辦公 自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化和農(nóng)業(yè)自動(dòng)化將成為新技術(shù)革命的重要內(nèi)容，并

7、得到迅速 發(fā)展。 本系統(tǒng)模擬一個(gè)生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過(guò)程，完成一個(gè)工件的拆卸、分揀工作。 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。整個(gè)過(guò)程要充分考慮生產(chǎn)過(guò)程中所出現(xiàn)的情況， 對(duì)各種生產(chǎn)要求進(jìn)行處理，系統(tǒng)分成五個(gè)操作站：供料站、安裝站、加工站、 運(yùn)輸站、分揀站。整個(gè)系統(tǒng)基于三菱 plc 的 n：n 網(wǎng)絡(luò)，包括變頻控制、伺服 控制等，是各種電氣控制的綜合應(yīng)用。本課題由我和朱廷同學(xué)共同完成，在項(xiàng) 目實(shí)施過(guò)程中，朱廷同學(xué)主要負(fù)責(zé)程序的編制，我主要負(fù)責(zé)機(jī)械部分的安裝、 電氣原理圖和氣路的設(shè)計(jì)和連接、變頻器和伺服放大器的參數(shù)設(shè)置。 第二章第二章plcpl

8、c 的發(fā)展史的發(fā)展史 2.1 plcplc 的簡(jiǎn)史及定義的簡(jiǎn)史及定義 1. 繼電器控制 用弱電信號(hào)控制強(qiáng)電信號(hào)。故障查找與排除非常困難、改造工期長(zhǎng)、 費(fèi)用高。 gm 首先提出【可編程序控制器】設(shè)想 編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序； 維護(hù)方便，采用插件式結(jié)構(gòu)； 可靠性高于繼電器控制柜； 體積小于繼電器控制柜； 成本可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)； 可將數(shù)據(jù)直接送入計(jì)算機(jī)； 可直接使用 115v 交流輸入電壓； 輸出采用 115v 交流電壓，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、交 流接觸器等負(fù)載； 通用性強(qiáng)，擴(kuò)展方便； 能存儲(chǔ)程序，存儲(chǔ)器容量可以擴(kuò)展到 4kb. 1969 年 dec 研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器 從上述 1

9、0 項(xiàng)指標(biāo)可以看出，它實(shí)際上就是當(dāng)今可編程序控制器最基本的功能。 將它們歸納一下，其核心為以下四點(diǎn)： (1) 用計(jì)算機(jī)代替繼電器控制盤(pán)。 (2) 用程序代替硬件接線。 (3) 輸入/輸出電平可與外部裝置直接連接。 (4) 結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。 可編程序控制器的定義可編程序控制器的定義 1985 年 1 月，國(guó)際電工委員會(huì)（iec）定義： 可編程序控制器是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng) 用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序 控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和 輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)

10、備，都應(yīng) 按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是用來(lái)執(zhí)行 pc 的功能，亦被視同為 pc，但不包括鼓式 或類(lèi)似的機(jī)械式順序控制器。 可編程序控制器簡(jiǎn)稱(chēng) programmable controller pc personal computer pc programmable logic controller plc 2.22.2 plcplc 的特點(diǎn)的特點(diǎn) 無(wú)觸電免配線，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) 編程簡(jiǎn)單，容易掌握 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 維修工作量小，維護(hù)方便 體積小，能

11、耗低 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)是可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)是 plc 最重要的特點(diǎn)之一。最重要的特點(diǎn)之一。plc 的平均無(wú)故障時(shí)的平均無(wú)故障時(shí) 間可達(dá)幾十萬(wàn)個(gè)小時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)個(gè)小時(shí) 。 硬件方面硬件方面：i/o 接口采用采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源的影 響；對(duì)供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾； 對(duì) cpu 等重要部件采用良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行屏蔽，以減少空間電磁 干擾；對(duì)有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)、自診斷電路等。 軟件方面軟件方面：采用掃描工作方式，減少了外界的干擾；設(shè)有故障檢測(cè)和 自診斷程序，能對(duì)系統(tǒng)硬件電路等故障實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和判斷；當(dāng)由干擾引起故障 時(shí)，能立即將當(dāng)前重

12、要信息加以封存，禁止任何不穩(wěn)定的讀寫(xiě)操作，一旦正 常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來(lái)的工作。 目前，各種 plc 都采用梯形圖語(yǔ)言為第一編程語(yǔ)言，是，它是一種面 向生產(chǎn)、面向用戶的編程語(yǔ)言。梯形圖與電器控制線路圖相似，形象、直觀， 不需要掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)，很容易讓廣大工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)生產(chǎn)流程需要 改變時(shí)，可以現(xiàn)場(chǎng)改變程序，使用方便、靈活。 同時(shí)，plc 編程器的操作和使用也很簡(jiǎn)單。這也是 plc 獲得普及和推 廣的主要原因之一。 許多 plc 還針對(duì)具體問(wèn)題，設(shè)計(jì)了各種專(zhuān)用編程指令及編程方法，進(jìn) 一步簡(jiǎn)化了編程。 現(xiàn)代 plc 不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還 具

13、有 a/d 和 d/a 轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、pid 控制、通信聯(lián)網(wǎng)以等許 多功能。 同時(shí)，由于 plc 產(chǎn)品的系列化、模塊化，有品種齊全的各種硬件裝置 供用戶選用，可以組成滿足各種要求的控制系統(tǒng)。 由于 plc 用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計(jì)、安 裝接線工作量大為減少。 plc 的用戶程序大部分可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短了應(yīng)用設(shè)計(jì)和 調(diào)試周期。 在維修方面，由于 plc 的故障率極低，維修工作量很??；而且 plc 具很強(qiáng)的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，可根據(jù) plc 上指示或編程器上提供 的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。 plc 結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，因而是實(shí)

14、現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè) 備。 2.32.3 plcplc 的應(yīng)用與發(fā)展前景的應(yīng)用與發(fā)展前景 開(kāi)關(guān)量邏輯控制 自動(dòng)生產(chǎn)線、機(jī)床電氣控制、沖壓機(jī)械、鑄造機(jī)械、運(yùn)輸帶、包裝機(jī)、飛剪等控制 運(yùn)動(dòng)控制 金屬切削機(jī)床、金屬成形機(jī)械、裝配機(jī)器人、電梯等。 閉環(huán)過(guò)程控制 溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。 數(shù)據(jù)處理 數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作。 通信聯(lián)網(wǎng) plc 與遠(yuǎn)程 i/o、plc 之間、pl 與其它智能控制器之間。 高性能、高速度、大容量發(fā)展 多 cpu 結(jié)構(gòu) 高性能、流水 risc 結(jié)構(gòu) cpu(32 位機(jī)) 增加智能控制功能 支持組態(tài)設(shè)計(jì) 大力發(fā)展微型 plc,不斷增

15、強(qiáng)微型 plc 的功能 掌上 plc 高性能 支持多種編程方式 plc 編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)化 iec1131-3 (iec 1994 年 5 月公布) 順序功能圖（sfc） 梯形圖 功能塊圖 指令表 結(jié)構(gòu)文本 plc 與其它工業(yè)控制器產(chǎn)品相互融合 與個(gè)人計(jì)算機(jī) pc 集散控制系統(tǒng) dcs 計(jì)算機(jī)數(shù)控 cnc 大力開(kāi)發(fā)智能 i/o 模塊 模擬量 i/o、高速計(jì)數(shù)輸入、中斷輸入、機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制、熱電偶輸入、條形碼閱讀器、多 路 bcd 輸入/輸出、模糊控制器、pid 回路控制、通信模塊 第三章第三章 自動(dòng)生產(chǎn)線的組成自動(dòng)生產(chǎn)線的組成及基本功能及基本功能 2.1 基本組成基本組成 自動(dòng)生產(chǎn)線由安裝在鋁合金導(dǎo)

16、軌式臺(tái)面上的供料單元、加工單元、裝配單 元、輸送單元和分揀單元 5 個(gè)單元組成。其外觀如圖 2-1 所示。 圖圖 2-1 自動(dòng)生產(chǎn)線外觀自動(dòng)生產(chǎn)線外觀 其中，每一工作單元都可自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，同時(shí)也都是一個(gè)機(jī)電一體 化的系統(tǒng)。各個(gè)單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本上以氣動(dòng)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(dòng)則采取步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、精密定位的位置控制，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具 有長(zhǎng)行程、多定位點(diǎn)的特點(diǎn)，是一個(gè)典型的一維位置控制系統(tǒng)。分揀單元的傳 送帶驅(qū)動(dòng)則采用了通用變頻器驅(qū)動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的交流傳動(dòng)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)。 設(shè)計(jì)中應(yīng)用了多種類(lèi)型的傳感器，分別用于判斷物體

17、的運(yùn)動(dòng)位置、物體通過(guò)的 狀態(tài)、物體的顏色及材質(zhì)等。 2.22.2 基本功能基本功能 供料單元的基本功能供料單元的基本功能：供料單元是本次設(shè)計(jì)中的起始單元，在整個(gè)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(cāng)中待加工工件（原料）自動(dòng)地推出到物料臺(tái)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 2-3 所示為供料單元實(shí)物的全貌。 圖圖 2-32-3 供料單元實(shí)物的全貌供料單元實(shí)物的全貌 第三章第三章 電氣控制電氣控制 3.13.1 接線端子及主令部件接線端子及主令部件 3.1.13.1.1 接線端子接線端子 本次任務(wù)的設(shè)備中的各工作單元的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是

18、機(jī)械裝置和電氣控制部分的 相對(duì)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(guò) 程的 plcplc 裝置則安裝在工作臺(tái)兩側(cè)的抽屜板上。因此，工作單元機(jī)械裝置與 plcplc 裝置之間的信息交換是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。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。plcplc 的 i/oi/o 引出線則連接 到 plc 側(cè)的接線端口上。兩個(gè)接線端口間通過(guò)多芯信號(hào)電纜互連。圖 3-1 和圖 3-2 分別是裝置側(cè)的接線端口和 plc 側(cè)的接線端口。 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

19、dc24v 電源的 0v 端，中間層端子用以 連接各信號(hào)線。 plcplc 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 圖圖 3-13-1 裝置側(cè)接線端口裝置側(cè)接線端口圖圖 3-23-2 plcplc 側(cè)接線端口側(cè)接線端口 號(hào)線,其端子號(hào)與裝置側(cè)的接線端口的接線端子相對(duì)應(yīng)。底層端子用以連接 dc24v 電源的+24v 端和 0v 端。 裝置側(cè)的接線端口和 plcplc 側(cè)的接線端口之間通過(guò)專(zhuān)用電纜連結(jié)。其中 25 針接頭 電纜連接 plc 的輸入信號(hào)，15 針接頭電纜連接 plc 的輸出信號(hào)。 3.1.23.1.2 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 任務(wù)每一工作單元都可自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，同

20、時(shí)也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連構(gòu) 成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。 1、當(dāng)工作單元自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)時(shí)，其設(shè)備運(yùn)行的主令信號(hào)以及運(yùn)行過(guò) 程中的狀態(tài)顯示信號(hào)，來(lái)源于該工作單元按鈕指示燈模塊。按鈕指示燈模塊如 圖 3-3 所示。模塊上的指示燈和按鈕的端腳全部引到端子排上。 圖圖 3-33-3 按鈕指示燈模塊按鈕指示燈模塊 模塊盒上器件包括： 指示燈（24vdc）：黃色（hl1） 、綠色（hl2） 、紅色（hl3）各一只。 主令器件：綠色常開(kāi)按鈕 sb1 一只 紅色常開(kāi)按鈕 sb2 一只 選擇開(kāi)關(guān) sa（一對(duì)轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)） 急停按鈕 qs（一個(gè)常閉觸點(diǎn)） 2、當(dāng)各工作單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連構(gòu)成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于采用三

21、 菱 fx 系列 plc 的設(shè)備， 各工作站 plcplc 配置如下： 輸送單元：fx1n-40mt 主單元，共 24 點(diǎn)輸入，16 點(diǎn)晶體管輸出。 供料單元：fx2n-32mr 主單元，共 16 點(diǎn)輸入，16 點(diǎn)繼電器輸出。 加工單元：fx2n-32mr 主單元，共 16 點(diǎn)輸入，16 點(diǎn)繼電器輸出。 裝配單元：fx2n-48mr 主單元，共 24 點(diǎn)輸入，24 點(diǎn)繼電器輸出。 分揀單元：fx2n-32mr 主單元，共 16 點(diǎn)輸入，16 點(diǎn)繼電器輸出。 3.23.2 能源部件能源部件 3.2.1 供電電源供電電源 外部供電電源為三相五線制 ac 380v/220v，圖 3-4 為供電電源模

22、塊一次回 路原理圖。圖中，總電源開(kāi)關(guān)選用 dz47le-32/c32 型三相四線漏電開(kāi)關(guān)。系統(tǒng) 各主要負(fù)載通過(guò)自動(dòng)開(kāi)關(guān)單獨(dú)供電。其中，變頻器電源通過(guò) dz47c16/3p 三相自 動(dòng)開(kāi)關(guān)供電；各工作站 plcplc 均采用 dz47c5/2p 單相自動(dòng)開(kāi)關(guān)供電。此外，系統(tǒng) 配置 4 臺(tái) dc24v6a 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源分別用作供料、加工和分揀單元，及輸送單元 的直流電源。 圖圖 3-43-4 供電電源模塊一次回路原理圖供電電源模塊一次回路原理圖 3.2.23.2.2 氣源處理裝置氣源處理裝置 本次任務(wù)的氣源處理組件及其回路原理圖分別如圖 3-6 所示。氣源處理組 件是氣動(dòng)控制系統(tǒng)中的基本組成器件，

23、它的作用是除去壓縮空氣中所含的雜質(zhì) 及凝結(jié)水，調(diào)節(jié)并保持恒定的工作壓力。在使用時(shí)，應(yīng)注意經(jīng)常檢查過(guò)濾器中 凝結(jié)水的水位，在超過(guò)最高標(biāo)線以前，必須排放，以免被重新吸入。氣源處理 組件的氣路入口處安裝一個(gè)快速氣路開(kāi)關(guān)，用于啟/閉氣源，當(dāng)把氣路開(kāi)關(guān)向左 拔出時(shí)，氣路接通氣源，反之把氣路開(kāi)關(guān)向右推入時(shí)氣路關(guān)閉。 圖圖 3-63-6 氣源處理組件氣源處理組件 氣源處理組件輸入氣源來(lái)自空氣壓縮機(jī)，所提供的壓力為 0.61.0mpa, 輸出 壓力為 00.8mpa 可調(diào)。輸出的壓縮空氣通過(guò)快速三通接頭和氣管輸送到各作 單工元。 3.33.3 rs485rs485 總線的電氣連接總線的電氣連接 3.3.13.

24、3.1 安裝和連接安裝和連接 n:nn:n 通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)安裝前，應(yīng)斷開(kāi)電源。各站 plcplc 應(yīng)插上 485-bd485-bd 通信板。它的 ledled 顯 示/端子排列如圖 3-7 所示。 圖圖 3-73-7 485-bd485-bd 板顯示板顯示/ /端子排列端子排列 在 n n：n n 鏈接網(wǎng)絡(luò)，各站點(diǎn)間用屏蔽雙絞線相連，如圖 3-8 所示，接線時(shí)須 注意終端站要接上 110 歐姆的終端電阻（485bd 板附件） 。 圖圖 3-8 plc 鏈接網(wǎng)絡(luò)連接鏈接網(wǎng)絡(luò)連接 第四章第四章 供料與加工單元控制系統(tǒng)供料與加工單元控制系統(tǒng) 4.14.1 供料單元的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程供料單元的結(jié)

25、構(gòu)和工作過(guò)程 供料單元的主要結(jié)構(gòu)組成為：工件裝料管，工件推出裝置，支撐架，閥組， 端子排組件，plcplc，急停按鈕和啟動(dòng)/停止按鈕，走線槽、底板等。其中，機(jī)械 部分結(jié)構(gòu)組成如圖 4-1 所示。 其中，管形料倉(cāng)和工件推出裝置用于儲(chǔ)存工件原料，并在需要時(shí)將料倉(cāng)中 最下層的工件推出到出料臺(tái)上。它主要由管形料倉(cāng)、推料氣缸、頂料氣缸、磁 感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)、漫射式光電傳感器組成。 該部分的工作原理是：工件垂直疊放在料倉(cāng)中，推料缸處于料倉(cāng)的底層并 且其活塞桿可從料倉(cāng)的底部通過(guò)。當(dāng)活塞桿在退回位置時(shí)，它與最下層工件處 于同一水平位置，而頂料氣缸則與次下層工件處于同一水平位置。在需要將工 件推出到物料臺(tái)上時(shí)，首先

26、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(tái)上。在推料氣缸返回并 從料倉(cāng)底部抽出后，再使夾緊氣缸返回，松開(kāi)次下層工件。這樣，料倉(cāng)中的工 件在重力的作用下，就自動(dòng)向下移動(dòng)一個(gè)工件，為下一次推出工件做好準(zhǔn)備。 在底座和管形料倉(cāng)第 4 層工件位置，分別安裝一個(gè)漫射式光電開(kāi)關(guān)。它們 的功能是檢測(cè)料倉(cāng)中有無(wú)儲(chǔ)料或儲(chǔ)料是否足夠。若該部分機(jī)構(gòu)內(nèi)沒(méi)有工件，則 圖圖 4-14-1 供料單元的主要結(jié)構(gòu)組成供料單元的主要結(jié)構(gòu)組成 處于底層和第 4 層位置的兩個(gè)漫射式光電接近開(kāi)關(guān)均處于常態(tài)；若僅在底層起 有 3 個(gè)工件，則底層處光電接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作而第 4 層處光電接近開(kāi)

27、關(guān)常態(tài)，表明 工件已經(jīng)快用完了。這樣，料倉(cāng)中有無(wú)儲(chǔ)料或儲(chǔ)料是否足夠，就可用這兩個(gè)光 電接近開(kāi)關(guān)的信號(hào)狀態(tài)反映出來(lái)。 推料缸把工件推出到出料臺(tái)上。出料臺(tái)面開(kāi)有小孔，出料臺(tái)下面設(shè)有一個(gè) 園柱形漫射式光電接近開(kāi)關(guān)，工作時(shí)向上發(fā)出光線，從而透過(guò)小孔檢測(cè)是否有 工件存在，以便向系統(tǒng)提供本單元出料臺(tái)有無(wú)工件的信號(hào)。在輸送單元的控制 程序中，就可以利用該信號(hào)狀態(tài)來(lái)判斷是否需要驅(qū)動(dòng)機(jī)械手裝置來(lái)抓取此工件。 4.24.2 供料單元的供料單元的 plcplc 工作任務(wù)工作任務(wù) 本章節(jié)只考慮供料單元作為獨(dú)立設(shè)備運(yùn)行時(shí)的情況，單元工作的主令信號(hào) 和工作狀態(tài)顯示信號(hào)來(lái)自 plcplc 旁邊的按鈕/指示燈模塊。并且，按鈕

28、/指示燈模 塊上的工作方式選擇開(kāi)關(guān) sasa 應(yīng)置于“單站方式”位置。具體的控制要求為： 設(shè)備上電和氣源接通后，若工作單元的兩個(gè)氣缸均處于縮回位置，且料 倉(cāng)內(nèi)有足夠的待加工工件，則“正常工作”指示燈 hl1hl1 常亮，表示設(shè)備準(zhǔn)備好。 否則，該指示燈以 1hz 頻率閃爍。 若設(shè)備準(zhǔn)備好，按下啟動(dòng)按鈕，工作單元啟動(dòng)， “設(shè)備運(yùn)行”指示燈 hl2hl2 常亮。啟動(dòng)后，若出料臺(tái)上沒(méi)有工件，則應(yīng)把工件推到出料臺(tái)上。出料臺(tái)上的 工件被人工取出后，若沒(méi)有停止信號(hào)，則進(jìn)行下一次推出工件操作。 若在運(yùn)行中按下停止按鈕，則在完成本工作周期任務(wù)后，各工作單元停 止工作，hl2hl2 指示燈熄滅。 若在運(yùn)行中料倉(cāng)

29、內(nèi)工件不足，則工作單元繼續(xù)工作，但“正常工作”指 示燈 hl1hl1 以 1hz 的頻率閃爍， “設(shè)備運(yùn)行”指示燈 hl2hl2 保持常亮。若料倉(cāng)內(nèi)沒(méi)有 工件，則 hl1hl1 指示燈和 hl2hl2 指示燈均以 2hz 頻率閃爍。工作站在完成本周期任 務(wù)后停止。除非向料倉(cāng)補(bǔ)充足夠的工件，工作站不能再啟動(dòng)。 4.34.3 供料單元的編程思路供料單元的編程思路 一、自動(dòng)生產(chǎn)線工作過(guò)程的通常要求 系統(tǒng)上電后檢查是否準(zhǔn)備就緒。只有準(zhǔn)備就緒才允許啟動(dòng)系統(tǒng)，投入運(yùn) 行狀態(tài)。 主工藝控制過(guò)程是順序控制過(guò)程。 正常停止的要求發(fā)出停止指令后，一般要求一個(gè)工作周期結(jié)束后才 停止運(yùn)行。 二、供料單元編程思路 1、

30、主程序結(jié)構(gòu) 2、主工藝控制過(guò)程單序列的步進(jìn)順序程序 3、狀態(tài)指示子程序調(diào)用 4、用一個(gè)按鈕控制系統(tǒng)啟動(dòng)/停止的方法。 4.44.4 plc 的的 i/o 分配及系統(tǒng)安裝接線分配及系統(tǒng)安裝接線 1、供料單元裝置側(cè)的接線端口上各電磁閥和傳感器的引線安排如表 4-1 所 示。 表表 4-14-1 供料單元裝置側(cè)的接線端口信號(hào)端子的分配供料單元裝置側(cè)的接線端口信號(hào)端子的分配 輸入端口中間層輸出端口中間層 端子號(hào)設(shè)備符號(hào)信號(hào)線端子號(hào)設(shè)備符號(hào)信號(hào)線 21b1頂料到位21y頂料電磁閥 31b2頂料復(fù)位32y推料電磁閥 42b1推料到位43 y夾緊電磁閥 52b2推料復(fù)位54 y伸縮電磁閥 6sc1供料臺(tái)物料

31、檢測(cè)65 y沖壓電磁閥 7sc2物料不足檢測(cè) 8sc3物料有無(wú)檢測(cè) 9 sc4 金屬材料檢測(cè) 2，根據(jù)工作單元裝置的 i/o 信號(hào)分配（表 4-1）和工作任務(wù)的要求，供料 單元 plc 選用 fx2n-32mr 主單元，共 16 點(diǎn)輸入和 16 點(diǎn)繼電器輸出。同時(shí)選 用三菱 fx2n-8er 擴(kuò)展模塊，共 4 點(diǎn)輸入和 4 點(diǎn)繼電器輸出。plc 的 i/o 信號(hào) 分配如表 4-2 所示，接線原理圖則見(jiàn)附錄 1。 表表 4-2 供料加工單元供料加工單元 plc 的的 i/o 信號(hào)表信號(hào)表 輸入信號(hào)輸出信號(hào) 序號(hào) plc 輸 入點(diǎn) 信號(hào)名稱(chēng) 信號(hào)來(lái) 源 序號(hào) plc 輸 出點(diǎn) 信號(hào)名稱(chēng)信號(hào)來(lái)源 1

32、x0 頂料氣缸伸出到位 1y0 頂料電磁閥 2x1 頂料氣缸縮回到位 2y1 推料電磁閥 3x2 推料氣缸伸出到位 3y2 夾緊電磁閥 4x3 推料氣缸縮回到位 4y3 料臺(tái)伸縮電磁閥 5x4 出料臺(tái)物料檢測(cè) 5y4 沖壓電磁閥 裝置側(cè) 6x5 供料不足檢測(cè) 6y5 7x6 缺料檢測(cè) 7y6 8x7 金屬工件檢測(cè) 8 9x10 加工臺(tái)物料檢測(cè) 9y7 正常工作指示 10x11 工件夾緊檢測(cè) 10y10 運(yùn)行指示 按鈕/指 示燈模塊 11x12 加工臺(tái)伸出到位 12x13 加工臺(tái)縮回到位 13x14 加工壓頭上限 14x15 加工壓頭下限 裝置側(cè) 15x16 16x17 17x20 停止按鈕 1

33、8x21 啟動(dòng)按鈕 19x22 急停按鈕 20x23 工作方式選擇 按鈕/指 示燈模 塊 4.54.5 供料加工單元?dú)鈩?dòng)控制回路供料加工單元?dú)鈩?dòng)控制回路 供料單元?dú)鈩?dòng)控制回路的工作原理如圖 4-3 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(gè)極限工作位置的磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)，2b1 和 2b2 為安裝在 推料缸的兩個(gè)極限工作位置的磁感應(yīng)接近開(kāi)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。通常，這兩 個(gè)氣缸的初始位置均設(shè)定在縮回狀態(tài)。 圖圖 4-3 供料單元?dú)鈩?dòng)控制回路工作原理圖供料單元?dú)鈩?dòng)控制回路工作原理圖 總總 結(jié)結(jié) 通過(guò)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(jì)中讓我對(duì)自 動(dòng)化生產(chǎn)線有所了解。一方面自動(dòng)化生產(chǎn)線包括諸多方面的知識(shí)如：機(jī)械技術(shù)、 微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測(cè)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；另一方面對(duì)于模 擬的一個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的工作流程有個(gè)基本概念。一個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的基本組 成部分有傳感檢測(cè)、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)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(dú)立部分融合在