PLC控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計ppt課件

1、LOGO;.亞龍亞龍A-335控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計12第一章第一章 A-335自動機(jī)自動線控制系統(tǒng)設(shè)計要求自動機(jī)自動線控制系統(tǒng)設(shè)計要求 根據(jù)生產(chǎn)流程要求輸送站完成將工件分別送到四站的不同位置進(jìn)行加工、裝配、分揀，所以要求我們設(shè)計出輸送單元來滿足自動線考核裝置的要求?？刂莆覀冞x擇西門子S7-200PLC用主站為S7-226的PLC，從站分別為供料單元、加工單元、裝配單元、分揀單元現(xiàn)有的PLC組成基于RS485通信模式，組建成一個小型的PLC網(wǎng)絡(luò)。我們叫送料單元、加工單元、裝配單元和分揀單元的PLC為從站，輸送單元的S7-226為主站。31.1 A-335自動機(jī)自動線控制系統(tǒng)總體設(shè)計要

2、求自動機(jī)自動線控制系統(tǒng)總體設(shè)計要求1、系統(tǒng)正常的運(yùn)行過程： 系統(tǒng)復(fù)位及啟動供料站的運(yùn)行 系統(tǒng)啟動后，若供料站的物料臺上沒有零件，則應(yīng)把零件推到物料臺上，并向系統(tǒng)發(fā)出物料臺上有零件信號。若供料站的料倉內(nèi)沒有零件或零件不足。物料臺上的零件被輸送站機(jī)械手取出后，若系統(tǒng)仍然需要推出零件進(jìn)行裝配，則進(jìn)行下一次推出零件操作。供料站各部件的具體工作順序。輸送站運(yùn)行 當(dāng)零件推到供料站物料臺后，輸送站抓取機(jī)械手裝置應(yīng)執(zhí)行抓取供料站零件的操作。抓取零件的具體操作順序。抓取動作完成后，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動機(jī)械手裝置移動到裝配站物料臺的正前方。然后把零件放到裝配站物料臺上。其動作順序請自行設(shè)計。 4裝配站運(yùn)行 系統(tǒng)啟動后即允

3、許裝配站機(jī)構(gòu)運(yùn)行。當(dāng)裝配站物料臺的傳感器檢測到白色待裝配零件到來后，裝配機(jī)械手應(yīng)執(zhí)行把小園柱零件裝入待裝配零件中的操作。裝入動作完成后，向系統(tǒng)發(fā)出裝配完成信號。但應(yīng)保證過程運(yùn)行的可靠性并考慮工作效率。輸送站運(yùn)行 系統(tǒng)接收到裝配完成信號后，輸送站機(jī)械手應(yīng)執(zhí)行抓取工件的操作。抓取動作完成后，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動機(jī)械手裝置移動到加工站物料臺的正前方。然后把工件放到加工站物料臺上。其動作順序請自行設(shè)計。加工站運(yùn)行 加工站物料臺的物料檢測傳感器檢測到工件后，執(zhí)行把工件從物料臺移送到加工區(qū)域沖壓氣缸的正下方；完成對工件的壓緊加工，然后把加工好的工件重新送回物料臺。操作結(jié)束，向系統(tǒng)發(fā)出壓緊加工完成信號。5輸送站運(yùn)行

4、 系統(tǒng)接收到加工完成信號后，輸送站機(jī)械手應(yīng)執(zhí)行抓取工件的操作。接著再執(zhí)行把工件運(yùn)送到分揀站，在分揀站傳送帶上方入料口把工件放下，然后返回原點(diǎn)的操作。分揀站運(yùn)行 輸送站機(jī)械手裝置放下工件并返回后，分揀站的變頻器啟動，驅(qū)動傳動電動機(jī)以頻率為25Hz的速度，把工件帶入分揀區(qū)。系統(tǒng)的一個工作周期及正常停止 僅當(dāng)分揀站完成一次分揀操作，并且輸送站機(jī)械手裝置回到原點(diǎn)，系統(tǒng)的一個工作周期才認(rèn)為結(jié)束。如果在1號槽推出的套件數(shù)未達(dá)到指定值，系統(tǒng)在暫停1秒后，開始下一工作周期。為保證生產(chǎn)線的工作效率和工作精度，要求每一工作周期不超過25秒鐘，步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)的驅(qū)動步數(shù)為10000步。62、自動線加工工件的位置坐標(biāo)：

5、工件分別在送料單元、加工單元、裝配單元和分揀單元的加工位置坐標(biāo)應(yīng)該與輸送站放料位置重合，而且為了便于輸送站的動作實(shí)現(xiàn)，四個站的位置最好在同一平面并盡量在直線上。因此輸送站的動作方式與位置（輸送位置、放料/取料位置、高度位置）就容易確定了。3、自動線各單元的工作時間： 由于我們設(shè)計自動線生產(chǎn)流程為順序加工所以只要在輸送站到達(dá)從站位置時進(jìn)行動作就自然確定了各從站的工作時間，而且對程序控制的要求還比較簡單。4、工件的輸送方式： 由于是四個不同位置所以不能用氣缸運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)（只能送到兩個位置），只能用導(dǎo)軌運(yùn)動方式，小車來承載輸送站的各元器件?？梢杂貌竭M(jìn)電機(jī)來拖動小車運(yùn)動準(zhǔn)確地將輸送站送到四個不同的位置。

6、在配上左右限位行程開關(guān)，并用PLC來控制步進(jìn)電機(jī)以實(shí)現(xiàn)避免出現(xiàn)累計誤差現(xiàn)象。用步進(jìn)電機(jī)還能調(diào)節(jié)運(yùn)動速度以控制整套加工所需時間。71.2 A-335自動機(jī)自動線各單元的功能要求自動機(jī)自動線各單元的功能要求 自動機(jī)自動線要有送料、加工、裝配、輸送和分揀送料、加工、裝配、輸送和分揀5個單元組成。 其中，每一步都有多個工序多個工序，如果用單個系統(tǒng)來控制整個過程顯然是不能達(dá)到自動線設(shè)計要求的，所以每一工作單元都用一個獨(dú)立的系統(tǒng)，同時也都是一個機(jī)電一體化的系統(tǒng)。 在自動線考核設(shè)備上必定應(yīng)用了多種類型的傳感器傳感器，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。1、輸送單元的功能 用一個簡

7、易的方式的輸送方式將工件準(zhǔn)確地送到四個不同的位置，并且要讓這四個位置比較容易實(shí)現(xiàn)。并且要能消除累計誤差。2、供料單元的功能 供料單元是本次實(shí)訓(xùn)設(shè)備中的起始單元，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。83、 加工單元的功能 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，待輸送單元的抓取機(jī)械手裝置取出。4、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。即完成把本單元

8、料倉中的小園柱工件（黑、白兩種顏色）裝入物料臺上的半成品工件中心孔的過程。5、分揀單元的功能 分揀單元是自動線的最末單元，完成對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。當(dāng)輸送站送來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，工件開始送入分揀區(qū)進(jìn)行分揀。91.3 A-335自動機(jī)自動線生產(chǎn)流程要求自動機(jī)自動線生產(chǎn)流程要求1、本自動線生產(chǎn)流程要求為供料供料輸送輸送裝配裝配輸送輸送加工加工輸送輸送分揀分揀。2、各個單元的基本動作要求如下： （1）、供料單元的基本動作內(nèi)容：）、供料單元的基本動作內(nèi)容：將放置在料倉中待加工的工件出到物料臺上，輸送

9、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）、）、加工單元的基本動作內(nèi)容：加工單元的基本動作內(nèi)容：把該單元物料臺上的工件送到?jīng)_壓機(jī)構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動作，再送回到物料臺上，輸送單元的取出。 （3）、裝配單元的基本動作內(nèi)容：）、裝配單元的基本動作內(nèi)容：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)、分揀單元的基本動作內(nèi)容：、分揀單元的基本動作內(nèi)容：不同顏色的工件從不同的料槽分流的。 (5)、輸送單元的基本動作內(nèi)容：、輸送單元的基本動作內(nèi)容：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輸送到指定地點(diǎn)然后放下的功能。103、各個單元

10、的動作如下介紹輸送單元的動作設(shè)計為：輸送單元的動作設(shè)計為： 伸出加緊提升縮回搬運(yùn)伸出下降松開縮回伸出加緊提升縮回搬運(yùn)伸出下降松開縮回伸出加緊提升縮回左旋搬運(yùn)伸出下降松開縮回右旋回原點(diǎn)。供料單元的動作為：供料單元的動作為： 檢測到供料臺上沒有料頂料頂料到位推料推料到位推料桿縮回頂料桿縮回檢測推料口有料檢測供料臺。加工單元的動作為：加工單元的動作為： 檢測到物料臺有料夾緊縮回沖壓伸出松爪檢測物料臺。11裝配單元的動作為：裝配單元的動作為：（1）、供料動作：檢測到左小物料臺無料擋料擋料到位下料下料桿伸出擋料桿縮回檢查左小物料臺有工件檢查左小物料臺無工件工件臺旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)到位檢查檢測到左小物料臺。（2）、

11、手爪動作：檢測到大物料臺有料機(jī)械手下降加緊上升伸出下降松爪上升縮回。分揀單元的動作為：分揀單元的動作為： 檢測到有工件送來變頻器驅(qū)動電機(jī)帶動輸送帶運(yùn)動推料口檢測到工件推料桿推進(jìn)工件檢測到有工件。（兩個不同敏感度的傳感器來檢測不同顏色，推進(jìn)到不同的料倉）121.4 A-335自動機(jī)自動線加工工件的位置坐標(biāo)要求自動機(jī)自動線加工工件的位置坐標(biāo)要求 工件分別在送料單元、加工單元、裝配單元和分揀單元的加工位置坐標(biāo)送料單元、加工單元、裝配單元和分揀單元的加工位置坐標(biāo)需要確定，需要設(shè)計各從站放料位置之間的關(guān)系。輸送站的動作位置（輸送位置、放料/取料位置、高度位置）需要與四個從站相協(xié)調(diào)。 工件分別在送料單元、

12、加工單元、裝配單元和分揀單元的加工位置坐標(biāo)送料單元、加工單元、裝配單元和分揀單元的加工位置坐標(biāo)應(yīng)該與輸送站放料位置重合，而且為了便于輸送站的動作實(shí)現(xiàn)，四個站的位置最好在同一平面并盡量在直線上。因此輸送站的動作方式與位置（輸送位置、放料/取料位置、高度位置）就容易確定了。131.5 A-335自動機(jī)自動線各單元的工作時間要求自動機(jī)自動線各單元的工作時間要求總體時間安排： 供料單元供料輸送單元輸送裝配單元裝配輸送單元輸送加工單元加工輸送單元輸送分揀單元分揀輸送單元輸送。1、供料單元：供料單元： 自動線系統(tǒng)的第一一步，先將放置在料倉中待加工的工件自動送出到物料臺上，輸送單元將工件抓送往其他工作單元。

13、 2、裝配單元：裝配單元：自動線系統(tǒng)的第三步，將該單元料倉內(nèi)的黑色或白色小圓柱工件嵌入到由動線系統(tǒng)的第三步，將該單元料倉內(nèi)的黑色或白色小圓柱工件嵌入到由輸送單元送來的工件中。輸送單元送來的工件中。 3、加工單元：自動線系統(tǒng)的第五步，把該單元物料臺上的工件（工件由輸送單元送來）、加工單元：自動線系統(tǒng)的第五步，把該單元物料臺上的工件（工件由輸送單元送來）送到送到?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，待輸送單元的取出。4、分揀單元：分揀單元：自動線系統(tǒng)的第七七步，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：輸送單元：自動線

14、系統(tǒng)的第二、四、六、八二、四、六、八步，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。141.6、各站的輸送方式要求：、各站的輸送方式要求：輸送站要求輸送站要求（1）由于是四位置所以不能用氣缸運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)，用導(dǎo)軌運(yùn)動方式，小車來承載輸送站。（2）用步進(jìn)電機(jī)來拖動小車運(yùn)動準(zhǔn)確地將輸送站送到四個不同的位置。（3）左右限位行程開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)避免出現(xiàn)累計誤差現(xiàn)象。供料站要求供料站要求（1）由于供料站負(fù)責(zé)整個自動線的原料供應(yīng)，確認(rèn)物料是否足夠，在物料倉上方安裝一個光電漫反射傳感器。（2）將物料推到指定位置需要適當(dāng)安置推料氣缸使其最大伸出量滿足要求。（3）準(zhǔn)確定

15、位各傳感器位置，便于控制器準(zhǔn)確采集信號。加工站要求加工站要求（1）由于加工站只負(fù)責(zé)加工，確認(rèn)物料臺上是否有需要加工在物料，所以物料臺上安裝一個光電漫反射傳感器。（2）檢測到物料后進(jìn)行加工。裝配站要求裝配站要求（1）由于裝配站負(fù)責(zé)裝配和裝配站的供料，確認(rèn)物料臺上是否有需要裝配在物料，所以物料臺上安裝一個光電漫反射傳感器。（2）檢測到物料后進(jìn)行裝配。（3）還負(fù)責(zé)原料供應(yīng)，確認(rèn)物料是否足夠，在物料倉上方安裝一個光電漫反射傳感器分揀站要求分揀站要求（1）由于分揀站負(fù)責(zé)分揀，確認(rèn)傳送帶上是否有需要推進(jìn)料倉的工件，所以物料臺上安裝兩個光電漫反射傳感器。（2）檢測物料后用氣缸將工件推進(jìn)料倉。151.7、A-

16、335自動機(jī)自動線自動機(jī)自動線PLC網(wǎng)絡(luò)控制要求網(wǎng)絡(luò)控制要求 需要建立一個結(jié)構(gòu)簡單的結(jié)構(gòu)簡單的小型PLC網(wǎng)絡(luò)，價格要求較為低廉價格要求較為低廉，在小型自動生產(chǎn)線仍然有著廣泛的應(yīng)用廣泛的應(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~。 有主站和從站，各站之間需要通訊相互傳輸信息相互傳輸信息，了解對方的具體工作情況來進(jìn)行下一步動作。 在控制方面，要求采用基于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。我們可根據(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)。161.8系

17、統(tǒng)的工作任務(wù)要求總體描述系統(tǒng)的工作任務(wù)要求總體描述1、自動線控制系統(tǒng)靠控制五個站。2、系統(tǒng)的控制方式應(yīng)采用PPI網(wǎng)絡(luò)控制。輸送站指定為主站，其余各工作站為從站。3、系統(tǒng)在上電后，首先執(zhí)行復(fù)位操作，使輸送站機(jī)械手裝置回到原點(diǎn)位置。4、按下啟動按鈕，系統(tǒng)啟動，綠色和黃色警示燈均常亮。5、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)出供料操作完成信號，并且推料氣缸縮回，準(zhǔn)備下一次推料。物料臺上的工件被輸送站機(jī)械手取出后，若系統(tǒng)啟動信號仍然為ON，則進(jìn)行下一次推出工件操作。6、在工件推到供料站物料臺后，輸送站抓取機(jī)械手裝置應(yīng)移動到供料站物料臺，執(zhí)行抓取供料站工件的操作。7、抓取后機(jī)械手手臂縮回

18、。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動機(jī)械手裝置移動到加工站物料臺。然后按機(jī)械手手臂伸出手臂伸出手臂下降手臂下降手爪松開手爪松開手臂縮回手臂縮回的動作順序把工件放到加工站物料臺上。8、加工站物料臺的檢測傳感器檢測到工件后，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，然后把加工好的工件重新送回物料臺，發(fā)出加工完成信號完成信號。9、系統(tǒng)接收到加工完成信號后，輸送站機(jī)械手按手臂伸出手臂伸出手爪夾緊手爪夾緊手臂提升手臂提升手臂手臂縮回縮回的動作順序取出加工好的工件。1710、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動夾著工件移動到裝配站物料臺。后機(jī)械手手臂伸出手臂伸出手臂下降手臂下降手爪松手爪松開開手臂縮回手臂縮回把工件放到

19、裝配站物料臺上。11、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)供料臺上，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氣動手爪抓取小圓柱抓取小圓柱手爪提升手爪提升手臂伸出手臂伸出手爪下降手爪下降手爪松開手爪松開的動作順序，把小園柱工件裝入大工件中，裝入完成后，發(fā)出裝配完成信號?；剞D(zhuǎn)送料單元逆時針（左旋）回到原位。12、輸送站抓取該工件，逆時針旋轉(zhuǎn)90步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動機(jī)械手從裝配站向分揀站運(yùn)送工件，然后按機(jī)械手臂伸出手臂伸出機(jī)械手臂下降機(jī)械手臂下降手爪松開放下工件手爪松開放下工件手臂縮回手臂縮回返回原點(diǎn)的順返回原點(diǎn)的順序返回到

20、原點(diǎn)序返回到原點(diǎn)順時針旋轉(zhuǎn)順時針旋轉(zhuǎn)90。13、當(dāng)輸送站送來工件放到傳送帶上并為入料口光電傳感器檢測到時，驅(qū)動傳動傳送帶把工件帶入分揀區(qū)。當(dāng)分揀完成，發(fā)出分揀完成信號。14、僅當(dāng)分揀站分揀工作完成，并且輸送站機(jī)械手裝置回到原點(diǎn)，15、物料不夠，紅色燈以1Hz的頻率閃爍，綠色和黃色燈保持常亮。18第二章第二章 A-335自動機(jī)自動線總體設(shè)計方案自動機(jī)自動線總體設(shè)計方案2.1 A-335自動機(jī)自動線設(shè)計規(guī)劃 根據(jù)以上分析得到的A-335自動機(jī)自動線各單元的位置設(shè)計要求與動作功能要求位置設(shè)計要求與動作功能要求將各單元設(shè)計計劃分為結(jié)構(gòu)與控制結(jié)構(gòu)與控制兩部分。一、根據(jù)各單元的結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)要求需要設(shè)計一下

21、幾項(xiàng)內(nèi)容：1、抓取機(jī)械手裝置。2、步進(jìn)電機(jī)傳動組件。3、按鈕/指示燈控制模塊。4、氣動控制回路。5、氣動元件二、各單元的PLC控制與編程根據(jù)各單元的PLC控制與編程控制與編程要求需要設(shè)計一下幾項(xiàng)內(nèi)容：1、PLC的選型和確定I/O 。2、各單元的控制要求。3、各單元的步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動器。4、S7-200 PLC的脈沖輸出功能。5、使用位控向?qū)Ь幊?9三、工作安排1、熟悉產(chǎn)品制造流程，了解根據(jù)方案進(jìn)行自動線方案設(shè)計。2、合理運(yùn)用有關(guān)資料，確定機(jī)械結(jié)構(gòu)方案和電氣控制方案。3、繪制機(jī)械結(jié)構(gòu)簡圖4、修改完善方案5、確定氣動元件、電氣元件6、繪制氣動原理圖7、選擇氣動元器件8、繪制電氣原理圖9、選擇電氣元

22、器件10、繪制順序控制功能圖11、設(shè)計PLC控制程序12、掌握基本工具的使用方法13、掌握機(jī)械零部件的裝配技能14、掌握氣動元件和電氣元件的安裝方法和布線方法15、掌握自動線的調(diào)試技巧16、自動線的故障診斷202.2 A-335自動機(jī)自動線自動機(jī)自動線PLC網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)控制2.2.1控制系統(tǒng)設(shè)計思路 因?yàn)檩斔蛦卧膭幼鳡砍兜狡渌恼?，所以將輸送單元輸送單元PLC設(shè)為系統(tǒng)的主站設(shè)為系統(tǒng)的主站，要設(shè)計輸送單元的控制系統(tǒng)就必須先弄清自動線考核設(shè)備的整體控制，自動線的各個組成單元在作為獨(dú)立設(shè)備工作時用PLC對其實(shí)現(xiàn)控制的基本思路。 控制我們選擇西門子S7-200PLC用主站為S7-226的PLC，主、

23、從站的PLC組建成一個小組建成一個小型的型的PLCPLC網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。 自動機(jī)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。 PPI主從協(xié)議通信，主站發(fā)送要求到從站器件主站發(fā)送要求到從站器件，從站器件響應(yīng)；從站器件不發(fā)信從站器件不發(fā)信息息，只是等待主站的要求并作出響應(yīng)。在主站程序中使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令來讀寫讀寫從站信息。而從站程序沒有必要使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令。212.2.2

24、控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)設(shè)計 利用STEP7 V4.0軟件和PPI/RS485編程電纜搜索出PPI網(wǎng)絡(luò)的5個站。如圖所示。 22v自動機(jī)系統(tǒng)中，按鈕及指示燈模塊的按鈕、開關(guān)信號連接到輸送單元的PLC（S7-226 CN ）輸入口，以提供系統(tǒng)的主令信號。因此在網(wǎng)絡(luò)中輸送站是指定為主站的，其余各站均指定為從站。圖示為YL-335A的PPI網(wǎng)絡(luò)。23v以上數(shù)據(jù)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)工作要求，信息交換量等統(tǒng)一籌劃?？紤]系統(tǒng)中，各工作站PLC所需交換的信息量不大，主站向各從站發(fā)送的數(shù)據(jù)只是主令信號，從從站讀取的也只是各從站狀態(tài)信息，發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)均1個字（2個字節(jié)）已經(jīng)足夠。所規(guī)劃的數(shù)據(jù)如表所示。輸輸 送送 站站供

25、供 料料 站站加加 工工 站站裝裝 配配 站站分分 揀揀 站站1#站（主站）2#站（從站） 3#站（從站）4#站（從站）5#站（從站）發(fā)送數(shù)據(jù)的長度2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)從主站何處發(fā)送VB1000VB1000VB1000VB1000發(fā)往從站何處VB1000VB1000VB1000VB1000接收數(shù)據(jù)的長度2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)數(shù)據(jù)來自從站何處VB1010VB1010VB1010VB1010數(shù)據(jù)存到主站何處VB1200VB1204VB1208VB121224第三章、第三章、A-335自動機(jī)自動線機(jī)械部分自動機(jī)自動線機(jī)械部分3.1輸送單元組成部件 輸送單元是自動線考核設(shè)備最為重要同時也是承擔(dān)任

26、務(wù)最為繁重的工作單元任務(wù)最為繁重的工作單元。該單元主要完成驅(qū)動它的抓取機(jī)械手裝置精確定位到指定單元的物料臺，在物料臺上抓取工件，把抓取到的工件輸送到指定地點(diǎn)然后放下的功能。同時，該單元在PPI網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中擔(dān)任著主站的角色，中擔(dān)任著主站的角色，它接收來自按鈕/指示燈模塊的系統(tǒng)主令信號，讀取網(wǎng)絡(luò)上各從站的狀態(tài)信息，加以綜合后，向各從站發(fā)送控制要求，協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作。 輸送單元由抓取機(jī)械手裝置、步進(jìn)電機(jī)傳動組件、PLC模塊、按鈕/指示燈模塊和接線端子排等部件組成。251、抓取機(jī)械手裝置 抓取機(jī)械手裝置是一個能實(shí)現(xiàn)四自由度運(yùn)動（即升降、伸縮、氣動手指夾緊/松開和沿垂直軸旋轉(zhuǎn)的四維運(yùn)動）的工作單

27、元，該裝置整體安裝在步進(jìn)電機(jī)傳動組件的滑動溜板上，在傳動組件帶動下整體作直線往復(fù)運(yùn)動，定位到其他各工作單元的物料臺，然后完成抓取和放下工件的功能。 為了滿足四個自由度的運(yùn)動，分別選擇四個不同的元器件來實(shí)現(xiàn)，他們的累計高度要符合抓取工件的要求。為了安全取走工件設(shè)計了升降方向的運(yùn)動用一個氣缸來實(shí)現(xiàn)，并用四個導(dǎo)柱來確保運(yùn)動方向。為了保證工件在輸送過程中的安全，設(shè)計了手臂伸縮方向的運(yùn)動，也因?yàn)樽テ鸸ぜ笫直蹖⒊惺茏畲蟮膹澢鷳?yīng)力，所以設(shè)計了一個雙桿作用缸來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動。用一個小氣缸來實(shí)現(xiàn)夾取動作。為了將工件放到分揀站傳送帶上設(shè)計了旋轉(zhuǎn)方向的運(yùn)動，并用一個旋轉(zhuǎn)缸來實(shí)現(xiàn)。四個動作元器件則用V行鐵、螺釘、螺母鏈接

28、板等相連接固定。2、步進(jìn)電機(jī)傳動組件 為了將機(jī)械手送到準(zhǔn)確的位置實(shí)現(xiàn)輸送任務(wù)，在步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上裝上同步輪并帶動橡膠同步帶的運(yùn)動，布置了兩個與同步帶平行的直線導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上安裝一個沿導(dǎo)軌方向運(yùn)動的滑動溜板，且滑動溜板與一同步帶相固定連接，最后將機(jī)械手安裝在滑動溜板上，因此步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動就能帶動機(jī)械手的運(yùn)動了。3、按鈕/指示燈模塊 根據(jù)操作要求設(shè)計按鈕與指示燈的個數(shù)與種類。按鈕/指示燈模塊內(nèi)安裝了按鈕/開關(guān)，指示燈/蜂鳴器和開關(guān)穩(wěn)壓電源等三類元器件，具體如下： 按鈕/開關(guān) 指示燈/蜂鳴器 開關(guān)穩(wěn)壓電源。264、氣動控制回路v根據(jù)氣缸的動作要求、氣缸的初始位置和氣動原理圖，將輸送單元的抓取機(jī)械手裝置

29、上的所有氣缸連接的氣管沿拖鏈敷設(shè)，插接到電磁閥組上。5、氣動元件v驅(qū)動氣動手指氣缸的電磁閥采用的是二位五通雙電控電磁閥，只有手爪的控制使用了雙電控電磁閥其余都是用了單作用電磁閥。6、步進(jìn)電機(jī)定位控制v網(wǎng)絡(luò)組建的問題會在第二章闡述，但輸送站應(yīng)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送什么信息，從其他各工作站接收到的信息又應(yīng)如何處理，需要由具體的工作任務(wù)所確定。v輸送單元的控制基本上是順序控制：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動抓取機(jī)械手裝置從某一起始點(diǎn)出發(fā)，到達(dá)某一個目標(biāo)點(diǎn)，然后抓取機(jī)械手按一定的順序操作，完成抓取或放下工件的任務(wù)。因此輸送單元程序控制的關(guān)鍵點(diǎn)是步進(jìn)電機(jī)的定位控制。7、輸送單元的步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動器v輸送單元所選用的步進(jìn)電機(jī)是Kinc

30、o三相步進(jìn)電機(jī)3S57Q-04056，與之配套的驅(qū)動器為Kinco 3M458三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。v在3M458 驅(qū)動器的側(cè)面連接端子中間有一個紅色的八位DIP功能設(shè)定開關(guān)，可以用來設(shè)定驅(qū)動器的工作方式和工作參數(shù)。8、步進(jìn)電機(jī)傳動組件的基本技術(shù)數(shù)據(jù)v步進(jìn)電機(jī)傳動組件采用同步輪和同步帶傳動。同步輪齒距為5mm，共11個齒，即旋轉(zhuǎn)一周機(jī)械手裝置位移55mm。v自動線考核設(shè)備系統(tǒng)中為達(dá)到控制精度，出廠時驅(qū)動器細(xì)分設(shè)置為10000步/轉(zhuǎn)即（每步機(jī)械手位移0.0055mm），電機(jī)驅(qū)動電流設(shè)為5.2A。27v抓取機(jī)械手裝置是一個能實(shí)現(xiàn)四自由度運(yùn)動（即升降、伸縮、氣動手指夾緊/松開和沿垂直軸旋轉(zhuǎn)的四維運(yùn)動）

31、的工作單元，該裝置整體安裝在步進(jìn)電機(jī)傳動組件的滑動溜板上，在傳動組件帶動下整體作直線往復(fù)運(yùn)動，定位到其他各工作單元的物料臺，然后完成抓取和放下工件的功能。因此具體設(shè)計四個氣動元件組成：1氣動手爪：雙作用氣缸由一個二位五通雙向電控閥控制，帶狀態(tài)保持功能用于各個工作站抓物搬運(yùn)。雙向電控閥工作原理類似雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器即輸出狀態(tài)由輸入狀態(tài)決定，如果輸出狀態(tài)確認(rèn)了即使無輸入狀態(tài)雙向電控閥一樣保持被觸發(fā)前的狀態(tài)。2雙桿氣缸：雙作用氣缸由一個二位五通單向電控閥控制，用于控制手爪伸出縮回3回轉(zhuǎn)氣缸：雙作用氣缸由一個二位五通單向電控閥控制，用于控制手臂正反向90度旋轉(zhuǎn)，氣缸旋轉(zhuǎn)角度可以任意調(diào)節(jié)范圍0180度，調(diào)節(jié)通

32、過節(jié)流閥下方兩顆固定緩沖器進(jìn)行調(diào)整。4提升氣缸：雙作用氣缸由一個二位五通單向電控閥控制，用于整個機(jī)械手提升下降v以上氣缸運(yùn)行速度快慢由進(jìn)氣口節(jié)流閥調(diào)整進(jìn)氣量進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。3.1.1 抓取機(jī)械手裝置抓取機(jī)械手裝置283.1.2 步進(jìn)電機(jī)傳動組件步進(jìn)電機(jī)傳動組件v步進(jìn)電機(jī)傳動組件用以拖動抓取機(jī)械手裝置作往復(fù)直線運(yùn)動，完成精確定位。抓取機(jī)械手裝置已經(jīng)安裝在組件的滑動溜板上，既可以實(shí)現(xiàn)動作要求。v傳動組件由步進(jìn)電機(jī)、同步輪、同步帶、直線導(dǎo)軌、滑動溜板、拖鏈和原點(diǎn)開關(guān)、左、右極限開關(guān)組成。v步進(jìn)電機(jī)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動，通過同步輪和同步帶帶動滑動溜板沿直線導(dǎo)軌作往復(fù)直線運(yùn)動。從而帶動固

33、定在滑動溜板上的抓取機(jī)械手裝置作往復(fù)直線運(yùn)動。v抓取機(jī)械手裝置上所有氣管和導(dǎo)線氣管和導(dǎo)線沿拖鏈敷設(shè)，進(jìn)入線槽后分別連接到電磁閥組和接線端子排組件上。v原點(diǎn)開關(guān)用以提供直線運(yùn)動的起始點(diǎn)信號。左、右極限開關(guān)左、右極限開關(guān)則用以提供越程故障時的保護(hù)信號：當(dāng)滑動溜板在運(yùn)動中越過左或右極限位置時，極限開關(guān)會動作，從而向系統(tǒng)發(fā)出越程故障信號。安裝好的步進(jìn)電機(jī)傳動組件和抓取機(jī)械手裝置。 下圖是該組件的正視和俯視示意圖。29303.1.3 按鈕按鈕/指示燈模塊指示燈模塊v該模塊放置在抽屜式模塊放置架上，模塊上安裝的所有元器件的引出線均連接到面板上的安全插孔。按鈕/指示燈模塊內(nèi)安裝了按鈕/開關(guān)，指示燈/蜂鳴器和

34、開關(guān)穩(wěn)壓電源等三類元器件，具體如下： 按鈕/開關(guān)：急停按鈕1只，轉(zhuǎn)換開關(guān)2只，復(fù)位按鈕黃、綠、紅各1只，自鎖按鈕黃、綠、紅各1只。 指示燈/蜂鳴器：24V指示燈黃、綠、紅各2只，蜂鳴器1只。 開關(guān)穩(wěn)壓電源：DC 24 V/6 A、12 V/2 A各一組。31v供料單元其主要結(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。1工件推出與支撐及漏斗部分v用于儲存工件原料，并在需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。v該部分的工作原理是：工件垂直疊放在料倉中，推料

35、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。3.2供料單元的結(jié)構(gòu)組成供料單元的結(jié)構(gòu)組成322、電磁閥組 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(dú)立的。供料單元的閥組只

36、使用兩個由二位五通的帶手控開關(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。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)。33343.3.加工單元的結(jié)構(gòu)組成加工單元的結(jié)構(gòu)組成 加工單元主要結(jié)構(gòu)組成為：物料臺及滑動機(jī)構(gòu)，加工（沖壓）機(jī)構(gòu)，電磁閥組，接線端口，PLC模塊，急停按鈕和啟動/停止按鈕，底板等。1物料臺及滑動機(jī)構(gòu) 物料臺及滑動機(jī)構(gòu)。物料臺用于固定被加工件，把工件移到加工機(jī)構(gòu)正下方進(jìn)行沖壓加工。它主要由手爪氣動、手指、物料臺伸縮氣缸、線性導(dǎo)軌及滑塊、磁感應(yīng)接近開關(guān)、漫射式光電傳感器組成

37、。 移動料臺上安裝的漫射式光電開關(guān)仍選用內(nèi)置型光電開關(guān)，確保輸送單元的抓取機(jī)械手能順利地把待加工工件放到料臺上。2、加工（沖壓）機(jī)構(gòu) 加工（沖壓）機(jī)構(gòu)：加工機(jī)構(gòu)用于對工件進(jìn)行沖壓加工。它主要由沖壓氣缸、沖壓頭、安裝板等組成。3、電磁閥組 加工單元的氣爪、物料臺伸縮氣缸和沖壓氣缸均用三個二位五通的帶手控開關(guān)的單電控電磁閥控制。 這三個閥分別對沖壓氣缸、物料臺手爪氣缸和物料臺伸縮氣缸的氣路進(jìn)行控制，以改變各自的動作狀態(tài)。35363.4裝配單元的結(jié)構(gòu)組成裝配單元的結(jié)構(gòu)組成 裝配單元的結(jié)構(gòu)組成包括：簡易料倉，供料機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)物料臺，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)

38、，以及用于電器連接的端子排組件。1.簡易料倉 簡易料倉是直接插裝在供料機(jī)構(gòu)的連接孔中。物料在重力作用下自由下落。2.供料機(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的控制下提供物料。3. 回轉(zhuǎn)物料臺 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。4. 裝配機(jī)械手 裝配機(jī)械手是整個裝配單元的核心。裝配機(jī)械手整體外形。機(jī)械手來裝配工件。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)的物料定位孔中，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

39、的裝配動作和定位精度。6.電磁閥組 6個二位五通單電控電磁換向閥組成。動作氣路進(jìn)行控制，以改變各自的動作狀態(tài)。7、警示燈 本工作單元上安裝有紅、黃、綠三色警示燈。37383.5分揀單元的結(jié)構(gòu)組成分揀單元的結(jié)構(gòu)組成分揀單元的主要結(jié)構(gòu)組成為：傳送和分揀機(jī)構(gòu)，傳動機(jī)構(gòu)，變頻器模塊，電磁閥組，接線端口，PLC模塊，底板等。1、傳送和分揀機(jī)構(gòu) 傳送帶是把機(jī)械手輸送過來加工好的工件進(jìn)行傳輸，輸送至分揀區(qū)。根據(jù)工件不同的反光情況，在不同的槽口被對應(yīng)的推料（分揀）氣缸推進(jìn)料槽。2、在安裝和調(diào)試傳送、分揀機(jī)構(gòu)時須注意：、分揀單元的兩個氣缸安裝時需注意：一是安裝位置，應(yīng)使工件從料槽中間被推入；二是要注意安裝水平，

40、否則有可能推翻工件。、為了準(zhǔn)確且平穩(wěn)地把工件從滑槽中間推出，需要仔細(xì)地調(diào)整兩個分揀氣缸的位置和氣缸活塞桿的伸出速度，調(diào)整方法在前面已經(jīng)敘述過了。、在傳送帶入料口位置裝有漫射式光電傳感器，用以檢測是否有工件。有工件時，漫射式光電傳感器將信號傳輸給PLC，用戶PLC程序輸出啟動變頻器信號，驅(qū)動三相減速電動機(jī)啟動，將工件輸送至分揀區(qū)。、在傳送帶上方分別裝有兩個光纖傳感器，光纖傳感器由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光纖檢測頭是分離的兩個部分，光纖檢測頭的尾端部分分成兩條光纖，使用時分別插入放大器的兩個光纖孔。3、傳動機(jī)構(gòu)：采用的三相減速電機(jī)，用于拖動傳送帶從而輸送物料。它主要由電機(jī)支架、電

41、動機(jī)、聯(lián)軸器等組成。39123序號名 稱型號規(guī)格制造商數(shù)量圖 號材質(zhì)皮帶總成生產(chǎn)方式單位335-05-01電機(jī)驅(qū)動總成335-05-02拖出總成335-05-03物料機(jī)構(gòu)3124041 氣動控制回路是本工作單元的執(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(shí)現(xiàn)的。4.1 輸送單元?dú)鈩釉跏嘉恢门c氣動控制回路 輸送單元抓取機(jī)械手升降氣缸處于下降位置；導(dǎo)桿氣缸處于縮回狀態(tài)；氣爪處于松開狀態(tài)；旋轉(zhuǎn)氣缸處于右旋到位狀態(tài)。輸送單元的抓取機(jī)械手裝置上的所有氣缸連接的氣管聯(lián)接，插接到電磁閥組上，其氣動控制回路如圖所示。第四章第四章 氣動系統(tǒng)設(shè)計氣動系統(tǒng)設(shè)計42 氣動控制回路為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制

42、邏輯控制功能是由PLC實(shí)現(xiàn)的。氣動控制回路的工作原理如圖所示。圖中1A和2A為推料氣缸和頂料氣缸。1B1和1B2、2B1和2B2為安裝在氣缸的兩個極限工作位置的磁感應(yīng)接近開關(guān)，1Y1和2Y1分別為控制兩氣缸的電磁閥的電磁控制端。4.2供料單元?dú)鈩釉跏嘉恢门c氣動控制回路供料單元?dú)鈩釉跏嘉恢门c氣動控制回路43 本工作單元?dú)鈩涌刂苹芈返墓ぷ髟砣鐖D所示。1B1和1B2、2B1和2B2、3B1為安裝在氣缸的兩個極限工作位置的磁感應(yīng)接近開關(guān)，1Y1、2Y1和3Y1分別為控制沖壓氣缸、物料臺伸縮氣缸和手爪氣缸的電磁閥的電磁控制端。4.3加工單元?dú)鈩釉跏嘉恢门c氣動控制回路加工單元?dú)鈩釉跏嘉恢?/p>

43、與氣動控制回路44 圖是裝配單元?dú)鈩涌刂苹芈穲D，在進(jìn)行氣路連接時，注意各氣缸的初始位置，其中，檔料氣缸在伸出位置，手爪提升氣缸在提起位置。4.4 裝配單元?dú)鈩釉跏嘉恢门c氣動控制回路裝配單元?dú)鈩釉跏嘉恢门c氣動控制回路45 本單元?dú)鈩涌刂苹芈返墓ぷ髟砣鐖D所示。圖中1A和2A分別為分揀一氣缸和分揀二氣缸。1B1為安裝在分揀一氣缸的前極限工作位置的磁感應(yīng)接近開關(guān)，2B1為安裝在分揀二氣缸的前極限工作位置的磁感應(yīng)接近開關(guān)。1Y1和2Y1分別為控制分揀一氣缸和分揀二氣缸的電磁閥的電磁控制端。4.5分揀單元?dú)鈩釉跏嘉恢门c氣動控制回路分揀單元?dú)鈩釉跏嘉恢门c氣動控制回路46第五章第五章 電氣設(shè)計與氣動元件的選擇電氣設(shè)計與氣動元件的選擇5.1 各單元PLC的選型和I/O 接線5.1.1輸送單元PLC的選型和I/O 接線 輸送單元所需的I/O點(diǎn)較多。其中，輸入信號輸入信號包括來自按鈕/指示燈模塊的按鈕、，單元各構(gòu)件的傳感器信號等；輸出信號輸出信號包括輸出到抓取機(jī)械手裝置各電磁閥的控制信號和輸出到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的脈沖信號脈沖信號和驅(qū)動方向信號驅(qū)動方向信號；此外尚須考慮在需要時輸出信號到按鈕按鈕/指示燈模塊的指示燈、蜂鳴器指示燈模塊的指示燈、蜂鳴器等，以顯示