亞龍YL335A型自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、亞龍yl-335a型自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) -裝配站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)the control design of yalong yl-335a automatic production line -the control design of assembly station目 錄摘要iabstractii前言1第1章 yl335a自動化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝備概述21.1 yl-335a 的基本組成21.2 yl-335a 的基本功能31.3 yl-335a的特點(diǎn)和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目41.4 技術(shù)參數(shù)41.5 yl-335a 的公共模塊和器件51.6 氣源處理組件51.7 yl-335a 的plc 網(wǎng)絡(luò)控制方案81

2、.8 yl-335a的整體控制8第2章 裝配單元的結(jié)構(gòu)112.1 裝配單元的功能112.2 裝配單元的結(jié)構(gòu)組成142.3 氣動控制回路20第3章 裝配單元的plc 控制223.1 plc的i/o接線原理圖223.2 裝配單元的編程23總結(jié)詞35致謝詞36參考文獻(xiàn)37摘要 本設(shè)計(jì)在進(jìn)行了一系列的實(shí)地考察后，根據(jù)現(xiàn)實(shí)的工程需求，加上對可編程控制器的理解和分析，采用可編程序控制器（programmable controller，簡稱plc）來實(shí)現(xiàn)自動裝配站的控制設(shè)計(jì)。詳細(xì)講述了自動裝配站的設(shè)計(jì)步驟，著重對軟件開發(fā)與調(diào)試做了介紹，完成了裝配的硬件配置和軟件設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)共分三部分，其中第一部分對前人的y

3、l-335a自動化生產(chǎn)線做了簡要的介紹，并結(jié)合實(shí)地的考察經(jīng)驗(yàn)，對本次設(shè)計(jì)做了簡要的分析和設(shè)想。第二部分根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了裝配站的合理設(shè)計(jì)方案，并對設(shè)計(jì)步驟作了進(jìn)一步的介紹。另外對資源的配置以及在現(xiàn)實(shí)中裝配裝置的各個部件及原理做了介紹。第三部分對裝配站軟件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了細(xì)致的講解，并對編程軟件和編程中所用到的一些指令作了介紹，對部分程序作了詳細(xì)的解讀。整個設(shè)計(jì)，對具體的模擬過程作了詳細(xì)的敘述，并配有畫面，使整個設(shè)計(jì)形象，完美，實(shí)用。 本設(shè)計(jì)通過軟硬件之間的配合與調(diào)試，從而達(dá)到工業(yè)設(shè)計(jì)的要求，實(shí)現(xiàn)裝配站的自動化控制。關(guān)鍵詞：可編程序控制器 裝配站abstract in th

4、is design, after a series of site visits, based on realistic engineering demands, together with the programmable logic controller for the understanding and analysis, the use of plc (programmable controller, referred to as plc) achieves control design of automatic assembly station. details about the

5、design of automatic assembly station steps, focusing on software development and debugging done, the completed assembly of the hardware configuration and software design. the design of a total is divided of three parts, of which the first part of the predecessors of the yl-335a automated production

6、line has done a brief introduction, combined with experience in the field of study, the design of this analysis of a brief and ideas. according to the design of the second part of graduation requirements, combined with my practical experience, made a reasonable assembly station design, and design of

7、 introduction of further steps. in addition to the allocation of resources, as well as assembly devices in the real world and the principle of the various components is introduced. the third part of the assembly station design software and detailed explanation of the programming software and program

8、ming was introduced on part of the reading process in detail. the entire design, simulation of specific narrative detail, and with a screen so that the image of the whole design, the perfect, practical. through the design and the interface between the hardware and software debugging, so as to achiev

9、e the requirements of industrial design, to achieve automatic control of assembly stations. keywords: plc; assembly station.前言 現(xiàn)代化的自動化生產(chǎn)設(shè)備（自動生產(chǎn)線）的最大特點(diǎn)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。 可編程控制器（

10、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)人才是當(dāng)務(wù)之急。 亞龍yl-335a型自動生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核設(shè)備在鋁合金軌式實(shí)訓(xùn)臺上安裝送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元，構(gòu)成一個典型的自動化生產(chǎn)線的機(jī)械平臺，系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)都采用了氣動驅(qū)動、變頻器驅(qū)動和步進(jìn)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有一臺plc承擔(dān)其控制任務(wù)，各plc之間通過rs485串行通訊實(shí)現(xiàn)互連的分布控制方式。因此，yl-335a綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識，如氣動控制技術(shù)

11、、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-335a，可以模擬一個與實(shí)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(shí)際的教學(xué)設(shè)備環(huán)境，從而縮短了理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用之間的距離。 yl-335a采用模塊組合式的結(jié)構(gòu)，各工作單元是相對獨(dú)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。可根據(jù)實(shí)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(shí)訓(xùn)考核或技能競賽的需要。 本論文主要闡述了yl-335a型自動化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝備中裝配站的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、工

12、作過程及所采用的各種傳感技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)。第1章 yl335a自動化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝備概述1.1 yl-335a 的基本組成 亞龍yl-335a型自動生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝備由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺上的送料單元、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。圖1-1 外觀圖其中，每一工作單元都可自成一個獨(dú)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(diǎn)的特點(diǎn)，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)動則采用了通用變頻器驅(qū)

13、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)。在yl-335a 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(shí)現(xiàn)高度自動化的前提之一。在控制方面，yl-335a 采用了基于rs485 串行通信的plc 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(shí)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)

14、簡單，價格低廉的特點(diǎn)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)等打下了良好的基礎(chǔ)。1.2 yl-335a 的基本功能yl-335a 各工作單元在實(shí)訓(xùn)臺上的分布如圖1-2的俯視圖所示。圖1-2 俯視圖各個單元的基本功能如下：1、供料單元的基本功能：按照需要將放置在料倉中待加工的工件自動送出到物料臺上，以便輸送單元的抓取機(jī)械手裝置將工件抓取送往其他工作單元。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

15、加工動作，然后再送回到物料臺上，待輸送單元的抓取機(jī)械手裝置取出。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。4、分揀單元的基本功能：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。5、輸送單元的基本功能：該單元通過到指定單元的物料臺精確定位，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(diǎn)然后放下的功能。1.3 yl-335a的特點(diǎn)和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目yl-335a 設(shè)備是一套半開放式的設(shè)備，用戶在一定程度上可根據(jù)自己的需要選擇設(shè)備組成單元的數(shù)量、類型，最多可由5 個單元組成，最少時一個單元即可自成一個獨(dú)立的

16、控制系統(tǒng)。由多個單元組成的系統(tǒng)，plc 網(wǎng)絡(luò)的控制方案可以體現(xiàn)出自動生產(chǎn)線的控制特點(diǎn)。設(shè)備中的各工作單元均安放在實(shí)訓(xùn)臺上，便于各個機(jī)械機(jī)構(gòu)及氣動部件的拆卸和安裝，控制線路的布線、氣動電磁閥及氣管安裝。其中，輸送單元采用了最為靈活的拆裝式模塊結(jié)構(gòu)：組成該單元的按鈕/指示燈模塊、電源模塊、plc 模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器模塊等均放置在抽屜式模塊放置架上；模塊之間、模塊與實(shí)訓(xùn)臺上接線端子排之間的連接方式采用安全導(dǎo)線連接，最大限度地滿足了綜合性實(shí)訓(xùn)的要求。總的來說，yl-335a 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

17、變頻器技術(shù)等。1.4 yl-335a 的公共模塊和器件供電電源模塊及電路原理如圖1-3 所示。外部供電電源為三相五線制ac380v/220v，三根相線經(jīng)三相三線漏電保護(hù)開關(guān)后連接到三個安全導(dǎo)線插孔處，零線和接地線也連接到安全導(dǎo)線插孔處。另外，模塊上尚提供二個單相電源插座，為plc 模塊和按鈕/指示燈模塊提供ac220v電源。圖 1-3 供電電源模塊下圖為供電電源模塊一次回路原理圖：1.5 氣源處理組件氣源處理組件及其回路原理圖分別如圖1-4和1-5 所示。氣源處理組件是氣動控制系統(tǒng)中的基本組成器件，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。該氣源處理組件的氣路入口處

18、安裝一個快速氣路開關(guān)，用于關(guān)閉氣源。在使用時，應(yīng)注意經(jīng)常檢查過濾器中凝結(jié)水的水位，在超過最高標(biāo)線以前，必須排放，以免被重新吸入。圖 1-4 氣源處理組件 圖1-5 氣源處理組件的氣動原理圖氣源處理組件輸入氣源來自空氣壓縮機(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快速三通接頭和氣管輸送到各工作單元， 1.6 yl-335a 的plc 網(wǎng)絡(luò)控制方案yl-335a 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(shí)現(xiàn)互連的分布式控制方式。組建成網(wǎng)絡(luò)后，系統(tǒng)中每一個工作單元也稱作工作站。plc 網(wǎng)絡(luò)的具體通信

19、模式，取決于所選廠家的plc 類型。若plc 選用s7-200 系列，通信方式則采用ppi 協(xié)議通信。西門子ppi 通信概述：ppi 協(xié)議是s7-200 cpu 最基本的通信方式，通過原來自身的端口（port0 或port1）就可以實(shí)現(xiàn)通信，是s7-200 默認(rèn)的通信方式。ppi 是一種主從協(xié)議通信，主從站在一個令牌環(huán)網(wǎng)中，主站發(fā)送要求到從站器件，從站器件響應(yīng)；從站器件不發(fā)信息，只是等待主站的要求并對要求作出響應(yīng)。如果在用戶程序中使能ppi 主站模式，就可以在主站程序中使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令來讀寫從站信息。而從站程序沒有必要使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令。1.7 yl-335a的整體控制系統(tǒng)的工作任務(wù)描述：1.

20、系統(tǒng)的工作方式應(yīng)采用ppi網(wǎng)絡(luò)控制。其中，輸送站指定為主站，其余各工作站為從站。系統(tǒng)主令工作信號有連接到輸送站的按鈕/指示燈模塊提供，安裝在裝配單元的警示燈應(yīng)能顯示整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，包括上電復(fù)位、啟動、停止、報(bào)警等。2. 系統(tǒng)上電后，首先執(zhí)行復(fù)位操作，使輸送站機(jī)械手回到原點(diǎn)位置。這時，綠色警示燈以1hz的頻率閃爍。輸送站機(jī)械手回到原點(diǎn)位置后，復(fù)位完成，綠色警示燈常亮，表示允許啟動系統(tǒng)。3. 按下啟動按鈕，系統(tǒng)啟動，綠色和黃色警示燈均常亮。4. 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)出供料完成信號，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

21、統(tǒng)發(fā)出報(bào)警或預(yù)警信號。物料臺上的工件被輸送站物料臺取出后，若系統(tǒng)啟動信號仍為on，則進(jìn)行下一次的推出工件操作。5. 在工件推到供料站物料臺后，輸送站抓取機(jī)械手裝置移動到供料站物料臺的正前方，然后執(zhí)行抓取供料站工件的操作。抓取動作完成后機(jī)械手手臂應(yīng)縮回。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動機(jī)械手移動到加工站物料臺的正前方。然后按機(jī)械手手臂伸出手臂下降手爪松開手臂縮回的動作順序把工件放到加工站物料臺上。6. 加工站物料臺的物料檢測傳感器檢測到工件后，執(zhí)行把待加工工件從物料臺移送到加工區(qū)域沖壓氣缸的正下方；完成對工件的沖壓加工，然后把沖壓好的工件重新送回物料臺的工件加工工序，并向系統(tǒng)發(fā)出加工完成信號。系統(tǒng)接收到加工完成信號

22、后，輸送站機(jī)械手按手臂伸出手爪夾緊手臂提升手臂縮回的動作順序取出加工好的工件。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動夾著工件的機(jī)械手裝置移動到裝配站物料臺的正前方，然后按機(jī)械手手臂伸出手臂下降手爪松開手臂縮回的動作順序把工件放到裝配站物料臺上。裝配站物料臺的傳感器檢測到工件到來后，擋料氣缸縮回，使料槽中最底層的小圓柱工件落到回轉(zhuǎn)物料臺上，然后旋轉(zhuǎn)供料單元順時針旋轉(zhuǎn)180度（右旋），到位后裝配機(jī)械手按下降氣動手爪抓取小圓柱工件手爪提升手爪伸出手爪下降手爪松開的動作順序，把小圓柱工件裝入大工件中，裝入動作完成后，向系統(tǒng)發(fā)出裝配完成信號。機(jī)械手裝配單元復(fù)位的同時，回轉(zhuǎn)送料單元逆時針旋轉(zhuǎn)180度（左旋）回到原位；如果裝配站的料

23、倉或料槽內(nèi)沒有小圓柱工件或工件不足，則向系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警或預(yù)報(bào)警信號。輸送站機(jī)械手伸出并抓取工件該工件后，逆時針旋轉(zhuǎn)90度，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動機(jī)械手裝置從裝配站向分揀站運(yùn)送工件，然后按機(jī)械手伸出機(jī)械手臂下降手爪松開放下工件手臂縮回返回原點(diǎn)的順序返回到原點(diǎn)順時針旋轉(zhuǎn)90度。7. 當(dāng)輸送站送來的工件放到傳送帶上并為入料口光電傳感器檢測到時，即啟動變頻器，驅(qū)動傳動電動機(jī)工作，運(yùn)行頻率為10hz 。傳送帶把工件帶入分揀區(qū)，如果工件為白色，則該工件應(yīng)被推到一號槽里，如果工件為黑色，則該工件應(yīng)被推到二號槽中。當(dāng)加工氣缸活塞桿推出工件并返回到位后，應(yīng)向系統(tǒng)發(fā)出加工完成信號。8. 僅當(dāng)分揀站分揀工作完成，并且輸送站機(jī)械

24、手裝置回到原點(diǎn)，系統(tǒng)的一個工作周期才認(rèn)為結(jié)束。如果在工作周期內(nèi)沒有按下過停止按鈕，系統(tǒng)在延時一秒后開始下周期的工作。如果在工作周期曾經(jīng)按下過停止按鈕，系統(tǒng)工作結(jié)束，警示燈中黃色燈熄滅，綠色燈仍保持常亮。9. 如果發(fā)生物料不足夠的預(yù)警報(bào)信號，警示燈紅色燈以1hz的頻率閃爍，綠色和黃色燈保持常亮。如果物料沒有的報(bào)警信號，警示燈中紅色燈以1hz的頻率閃爍，黃色燈熄滅，綠色燈保持常亮。 第2章 裝配單元的結(jié)構(gòu)2.1 裝配單元的功能裝配單元是將該生產(chǎn)線中分散的兩個物料進(jìn)行裝配的過程。主要是通過對自身物料倉庫的物料按生產(chǎn)需要進(jìn)行分配，并使用機(jī)械手將其插入來自加工單元的物料中心孔的過程。裝配單元總裝實(shí)物圖如

25、2-1。前視圖背視圖圖2-1 裝配單元總裝實(shí)物圖豎直料倉中的物料在重力作用下自動下落，通過兩直線氣缸的共同作用，分別對底層相鄰兩物料夾緊與松開，完成對連續(xù)下落的物料的分配，被分配的物料按指定的路徑落入位置轉(zhuǎn)換裝置，擺臺完成180 度位置變換后，由前后移動氣缸，上下移動氣缸，氣動手指所組成的機(jī)械手夾持并位移，再插入已定位的半成品工件中。圖2-2 安裝上氣缸節(jié)流閥的氣缸圖2-2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。圖2-3 節(jié)流閥連接和調(diào)整原理示意從圖2-3上可以看到，氣缸兩端分別有縮回限

26、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2-1-4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l(wèi)ed 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

27、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)的緊定螺釘，讓磁性開關(guān)在氣缸的滑軌里滑動，到達(dá)指定位置后，再旋緊緊定螺釘。圖2-4 磁感應(yīng)接近開關(guān)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；反之若接近開關(guān)

28、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2-1-5 為漫射式光電接近開關(guān)的工作原理示意圖。圖 2-5 漫射式接近開關(guān)的工作原理由此可見，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)動作而次底層處光電接近開關(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)來判斷裝料管中儲料的情況，為實(shí)現(xiàn)自動控制奠定了硬件基礎(chǔ)。物料臺面開有孔，料管外面設(shè)有一個漫射

29、式光電接近開關(guān)，工作時向里發(fā)出光線，從而透過小槽檢測是否有工件存在，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。2.2 裝配單元的結(jié)構(gòu)組成由于裝配單元不僅要完成對分散的物料的裝配過程，而且配有自身的物料倉庫，因此它的結(jié)構(gòu)組成包括：簡易物料倉庫，物料分配機(jī)構(gòu)，被分配物料位置變換機(jī)構(gòu)，機(jī)械手，半成品工件的定位機(jī)構(gòu)，氣動系統(tǒng)及其閥組，信號采集及其自動控制系統(tǒng)，以及用于電器連接的端子排組件，整條生產(chǎn)線狀態(tài)指示的信號燈和用于其他機(jī)構(gòu)安裝的鋁型材支架及底板，傳感器安裝支架等其它附件。裝配單元總體裝配圖如圖26所示：圖2-6

30、 裝配單元示意圖1. 簡易物料倉庫簡易物料倉庫是由塑料圓棒加工而成，它直接插裝在物料分配機(jī)構(gòu)的連接孔中，并在頂端放置加強(qiáng)金屬環(huán)，用以防止空心塑料圓柱的破損。物料豎直放入料倉的空心圓柱內(nèi)，由于二者之間有一定的間隙，使其能在重力作用下自由下落。為了能對料倉缺料時即時報(bào)警，在料倉的外部安裝漫反射光電傳感器，并在料倉塑料圓柱上縱向銑槽，以使光電傳感器的紅外光斑能可靠照射到被檢測的物料上。如圖27所示。簡易物料倉庫中的物料外型一致，顏色分為黑色和白色，光電傳感器的靈敏度調(diào)整應(yīng)以能檢測到黑色物料為準(zhǔn)則。圖2-7簡易料倉實(shí)物圖2.物料分配機(jī)構(gòu)它的動作過程是由上下位置安裝，水平動作的兩直線氣缸在plc的控制下

31、完成的。當(dāng)供氣壓力達(dá)到規(guī)定氣壓后，打開氣路閥門，此時分配機(jī)構(gòu)底部氣缸在單電控電磁閥的作用下，恢復(fù)到初始狀態(tài)-該氣缸活塞桿伸出，因重力下落的物料被阻擋，系統(tǒng)上電并正常運(yùn)行后，當(dāng)位置變換機(jī)構(gòu)料盤旁的光電傳感器檢測到位置變換機(jī)構(gòu)需要物料時，物料分配機(jī)構(gòu)中的上部氣缸在電磁閥的作用下活塞桿伸出，將與之對應(yīng)的物料夾緊，使其不能下落，底部氣缸活塞桿縮回，物料掉入位置變換機(jī)構(gòu)的料盤中,底部氣缸復(fù)位伸出，上部的氣缸縮回，物料連續(xù)下落，為下一次分料作好準(zhǔn)備。在兩直線氣缸上均裝有檢測活塞桿伸出與縮回到位的磁性開關(guān)，用于動作到位檢測，當(dāng)系統(tǒng)正常工作并檢測到活塞磁鋼的時候，磁性開關(guān)的紅色指示燈點(diǎn)亮，并將檢測到的信號傳送

32、給控制系統(tǒng)的plc。物料分配機(jī)構(gòu)的底部裝有用于檢測有無物料的光電傳感器，使控制過程更準(zhǔn)確可靠。3.物料位置變換機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)由氣動擺臺和料盤構(gòu)成，氣動擺臺驅(qū)動料盤旋轉(zhuǎn)180度，并將擺動到位信號通過磁性開關(guān)傳送給plc，在plc的控制下，實(shí)現(xiàn)有序往復(fù)循環(huán)動作。見圖28所示。圖2-8 回轉(zhuǎn)物料臺的結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)物料臺的主要器件是氣動擺臺，它由直線氣缸驅(qū)動齒輪齒條實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動，回轉(zhuǎn)角度能0-180度之間任意可調(diào)，而且可以安裝磁性開關(guān)，檢測旋轉(zhuǎn)到位信號，多用于方向和位置需要變換的機(jī)構(gòu)，如圖29所示。本站所使用的氣動擺臺的擺動回轉(zhuǎn)角度在0-180度范圍任意可調(diào)。當(dāng)需要調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)角度或調(diào)整擺動位置精度時，應(yīng)首先松開螺

33、桿上的反扣螺母，通過旋入和旋出調(diào)節(jié)螺桿，從而改變回轉(zhuǎn)凸臺的回轉(zhuǎn)角度，調(diào)節(jié)螺桿1和調(diào)節(jié)螺桿2分別用于左旋和右旋角度的調(diào)整。當(dāng)調(diào)整號擺動角度后，應(yīng)將反扣螺母與基體反扣鎖緊，防止調(diào)節(jié)螺桿松開，造成回轉(zhuǎn)精度降低。圖2-9 氣動擺臺 回轉(zhuǎn)到位的信號是通過調(diào)整氣動擺臺滑軌內(nèi)的2個磁性開關(guān)的位置實(shí)現(xiàn)的，磁性開關(guān)安裝在氣缸體的滑軌內(nèi)，松開磁性開關(guān)的緊定螺釘，磁性開關(guān)就可以沿著滑軌左右移動，確定開關(guān)位置后，旋緊緊定螺釘，即可完成位置的調(diào)整。4.裝配機(jī)械手裝配機(jī)械手是整個裝配單元的核心。當(dāng)裝配機(jī)械手正下方的回轉(zhuǎn)物料臺上有物料，且半成品工件定位機(jī)構(gòu)傳感器檢測到該機(jī)構(gòu)有工件的情況下，機(jī)械手從初始狀態(tài)開始執(zhí)行裝配操作過

34、程。裝配機(jī)械手的整體外型如圖210 所示。圖2-10 裝配機(jī)械手的整體外形裝配機(jī)械手裝置是一個三維運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，它由水平方向移動和豎直方向移動的2個導(dǎo)桿氣缸和氣動手指組成。導(dǎo)桿氣缸該汽缸由直線運(yùn)動汽缸帶雙導(dǎo)桿和其它附件組成。外型如圖2-11所示。圖2-11 導(dǎo)桿氣缸安裝支架用于導(dǎo)桿導(dǎo)向件的安裝和導(dǎo)桿汽缸整體的固定，連接件安裝板用于固定其它需要連接到該導(dǎo)桿汽缸上的物件，并將兩導(dǎo)桿和直線汽缸活塞桿的相對位置固定，當(dāng)直線汽缸的一端接通壓縮空氣后，活塞被驅(qū)動作直線運(yùn)動，合塞桿也一起移動，被連接件安裝板固定到一起的兩導(dǎo)桿也隨活塞桿伸出或縮回，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)桿汽缸的整體功能。安裝在導(dǎo)桿末端的行程調(diào)整板用于調(diào)整該

35、導(dǎo)桿汽缸的伸出行程。具體調(diào)整方法是松開行程調(diào)整板上的緊定螺釘，讓行程調(diào)整板在導(dǎo)桿上移動，當(dāng)達(dá)到理想的伸出距離以后，再完全鎖緊緊定螺釘，完成行程的調(diào)節(jié)。裝配機(jī)械手的運(yùn)行過程如下：plc驅(qū)動與移動汽缸相連的電磁換向閥動作，由豎直移動帶導(dǎo)桿氣缸氣動手指向下移動，到位后，氣動手指驅(qū)動手爪夾緊物料，并將夾緊信號通過磁性開關(guān)傳給plc，在plc控制下，豎直移動氣缸復(fù)位，被夾緊的物料隨氣動手指一并提起，離開回轉(zhuǎn)物料臺的料盤，提升到最高位后，水平移動氣缸在與之對應(yīng)的換向閥的驅(qū)動下，活塞桿伸出，移動到氣缸前端位置后，豎直移動氣缸再次被驅(qū)動下移，移動到最下端位置，氣動手指松開，經(jīng)短暫延時，豎直移動氣缸縮回，機(jī)械手

36、恢復(fù)初始狀態(tài)。 在整個機(jī)械手動作過程中，除氣動手指松開到位無傳感器檢測外，其余動作的到位信號檢測均采用與氣缸配套的磁性開關(guān)，將采集到的信號輸入plc，由plc輸出信號驅(qū)動電磁閥換向，使由氣缸及氣動手指組成的機(jī)械手按程序自動運(yùn)行。5.半成品工件的定位機(jī)構(gòu)（物料臺）輸送單元運(yùn)送來的半成品工件直接放置在該機(jī)構(gòu)的料斗定位孔中，由定位孔與工件之間的較小的間隙配合實(shí)現(xiàn)定位，從而完成準(zhǔn)確的裝配動作和定位精度。如圖212。圖2-12 半成品定位機(jī)構(gòu)（物料臺）6.電磁閥組電磁閥組就是將多個閥集中在一起構(gòu)成的一組閥，而每個閥的功能是彼此獨(dú)立的。裝配單元的閥組6 個二位五通單電控電磁換向閥組成，如圖2-13所示。這些閥分別對物料分配，位置變換和裝配動作氣路進(jìn)行控制，以改變各自的動作狀態(tài)。圖2-13 裝配單元的閥組二位五通就是這樣的氣缸的換向閥，二位表示二個工作狀態(tài)，開，或者關(guān)。五通就是5個氣口，具體的使用是： 其中一側(cè)是兩個口的，接氣缸的兩個口。是換向工作口，另一側(cè)為3個口，中間的口為工作氣源口，兩端兩個口比較