自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)論文

1、生產(chǎn)線安裝搬運站摘要隨著社會的對高職畢業(yè)生要求的不斷提高，技能已經(jīng)逐漸成為高職院校對大學(xué)生培養(yǎng)的重點目標之一。自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)系統(tǒng)正是為提高學(xué)生動手能力和實踐技能而設(shè)計、生產(chǎn)的實用性實訓(xùn)設(shè)備，如何提高其教學(xué)效果，達到教學(xué)目標，是值得研究的課題。本文簡要介紹了自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)系統(tǒng)，并以安裝搬運站的項目教學(xué)方法為例進行了研究。研究表明項目教學(xué)方法體現(xiàn)了學(xué)生的主體作用，充分地展示職業(yè)教育“以能力為本”的價值取向，很好地實現(xiàn)了“所學(xué)”與“所用”的零距離對接，既達到了學(xué)校的教學(xué)培養(yǎng)目標，又適應(yīng)了企業(yè)崗位要求，同時還滿足了社會的需求，從而實現(xiàn)了多方“共贏”。關(guān)鍵詞自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)系統(tǒng)PLC安裝搬運站項目教

2、學(xué)方法研究前言自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)系統(tǒng)是專為提高學(xué)生動手能力和實踐技能而設(shè)計、生產(chǎn)的一套實用性實訓(xùn)設(shè)備。該系統(tǒng)囊括了電氣自動化等專業(yè)學(xué)習中所涉及的諸如機械傳動、電機驅(qū)動、氣電動控制、氣動控制、PLC控制、傳感器等多種技術(shù)，給學(xué)生提供了一個典型的把所學(xué)專業(yè)知識加以綜合應(yīng)用的操作和實現(xiàn)平臺，使學(xué)生能夠全面掌握和加深理解學(xué)過的知識，提高動手能力，以達到利用所學(xué)專業(yè)知識解決實際問題的教學(xué)培養(yǎng)目標第一章總體設(shè)計1功能介紹2總體構(gòu)想3元器件的選擇第二章硬件設(shè)計(一)控制元件一PLC1 三菱FX2N-48MRPLO紹2 三菱FX2N-48MRPLCfe術(shù)參數(shù)3 三菱FX2N-48MRPLCF發(fā)環(huán)境(二)檢測元件

3、一磁性開關(guān)1 D-C73型磁性開關(guān)的技術(shù)參數(shù)2 D-C73型磁性開關(guān)的工作原理3 D-C73型磁性開關(guān)的安裝要求(三)氣缸1CDM2B20-45型氣缸(1) 技術(shù)參數(shù)(2) 安裝要求(3) 使用環(huán)境2CDJ2B10-60-B氣缸(1) 技術(shù)參數(shù)(2) 安裝要求3氣缸的工作原理(四)電磁閥1 4V120-60電磁閥的技術(shù)參數(shù)2 4V120-60電磁閥的工作原理3 4V120-60電磁閥的安裝要求第三章軟件設(shè)計1I/O分配表2流程圖3梯形圖第四章電氣控制圖第五章總結(jié)【參考文獻】第一章總體設(shè)計1功能介紹安裝搬運站的功能是將該單元物料臺上的工件夾緊，由傳動手臂夾放到另一物料臺的工件(工件由第五站的抓取

4、機械手裝置送來)里，完成一次裝配動作，然后再回到該站物料臺上，待第五站的抓取機械手裝置取走裝配完成的物料后，再回到原位。圖1-2所示為安裝搬運單元的側(cè)視圖和俯視圖。(a)側(cè)視圖(b)俯視圖圖1安裝搬運單元2總體構(gòu)想(1)在這個站中我準備使用一部三菱FX2N-48MI®PLC,六個D-C73型磁性開關(guān)，一個CDJ2B10-60-B型氣缸和七個4V120-60型電磁閥。設(shè)置七個按鈕，分別是啟動按鈕，停止按鈕，急停按鈕，上電按鈕，復(fù)位按鈕，自動/手動按鈕，單/聯(lián)機按鈕，調(diào)試按鈕。(2)首先我們按下上電按鈕和啟動按鈕，這個站點開始工作，氣缸把供料推出，推料到位，磁性開關(guān)發(fā)亮，然后收回，機械手

5、臂正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)到位，把供料吸住，然后手臂反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)到位，把工件釋放。在這里說明一下我們這一站有兩條加料柱，當有一條柱沒有了供料的時候，另一條柱子能夠及時補充，保證了工作效率。如果在工作時遇到突發(fā)事件我們可以按下急停按鈕，然后把它復(fù)位，接著，按下手動按鈕，用調(diào)試按鈕進行調(diào)試狀態(tài)。如果我們想要跟上一站或者是下一站通信的話，我們必須把按鈕打到聯(lián)機轉(zhuǎn)臺，然后把各站的PLC連接起來。(3)舉例說明我們這個站與上一站的的搬運站，當上一站把工件夾起的那一刻時，我們這一站有信號，氣缸把供料推出，機械手臂正轉(zhuǎn)，把供料吸住，延時幾秒，上一站的機械手把工件放到某一位置，然后抬起，接著我們站的機械手臂反轉(zhuǎn)，把供料放進工

6、件，最后上一站的機械手把整個工件運走，這就是一個周期。(4)在該站運行過程中，我想設(shè)計兩種運行方式，一種是自動，一種是手動，雖然生產(chǎn)線的總體運行是要全自動的，但是手動的運行也能方便調(diào)節(jié)每一步的工作順序，兩種運行方式不能同時進行，互不影響。(5)停止按鈕一旦啟動，本站所有機構(gòu)應(yīng)立即停止運行；待啟動按鈕按下后，則恢復(fù)原來的工作。(6)聯(lián)機運行時，按下單/聯(lián)按鈕，該站不能自動啟動，待第五站啟動，把物料送到加工臺時再通過通信把信號傳給本站，請求裝配，此時，本站按照預(yù)定的方式進行裝配搬運工作，裝配完成后，又把信號傳給第五站，提示裝配完成，第五站收到信號后又開始工作，火走已裝配完的物料送到入庫站，同時復(fù)位

7、請求裝配的信號。這樣一個過程便完成了兩站的聯(lián)機運行，聯(lián)機運行等兩站各自的程序調(diào)試好后再進行，一切動作務(wù)必按生產(chǎn)順序進行，工作到位，安全生產(chǎn)要編寫滿足控制要求、滿足安全要求的控制程序，首先要了解設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)，其次要了解清楚各個執(zhí)行機構(gòu)之間的準確動作關(guān)系，即了解清楚生產(chǎn)工藝；同時還要考慮安全、效率等的因素；最后才是通過編程實現(xiàn)控制功能。3元器件的選擇三菱FX2N-48MMPLC,D-C73型磁性開關(guān)，CDJ2B10-60-B型氣缸，CDM2B20-4契氣缸，4V120-60型電磁閥等第二章硬件設(shè)計個,6FX2N-48MRPLC(一)控制元件一PLC1 三菱FX2N-48MRPLO紹.靈活的配置除

8、了具有滿足特殊需求的大量特殊模塊外基本單元中的每個單元可擴展至256I/O2 2).高速運算基本指令:0.08us/指令應(yīng)用指令：1.52至幾百us/指令(3),突出的寄存器容量FX2N系列包括8K步內(nèi)置RAMJ存器，用一個寄存器盒可擴展到16RAM®EEPROM(4),豐富的元件資源3072點輔助繼電器,256點計時器,235點計數(shù)器,8000數(shù)據(jù)存儲器FX2N-48ERT展24入24出繼電器FX1S-10MR-00住機6入4出，繼電器FX2N-32ER擴展16入16出繼電器FX1S-30MR-無機16入14出，繼電器FX2N-16ER擴展16入FX1S-20MR-加機12入18出

9、，繼電器FX2N-16EYR擴展16出繼電器FX1S-14MR-無機8人6出，繼電器FX2N特殊擴展模塊FX1S-10MR-A機6人4出，繼電器FX2N-CNV-BDFX0N適配器連接用模塊FX2NW殊功能單元FX2N-CNV-BC擴展電纜轉(zhuǎn)換器FX2N-2DA2!道模擬量輸出模塊FX2N-CNV-IF擴展電纜轉(zhuǎn)換器FX2N-2AD21道模擬量輸入模塊FX2N-8AV-BD8通道模擬量設(shè)定模塊FX2N-4DA41道模擬量輸出模塊FX2N-232-BDRS-232接口1通道FX2N-4AD21道模擬量輸入模塊2三菱FX2N-48MRPLCfe術(shù)參數(shù)FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都

10、是相當于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出16-25點的獨立用途外，還可以適用于在多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLG系統(tǒng)配置既固定又靈活：在基本單元上連接擴展單元或擴展模塊，可進行16-256點的靈活輸入輸出組合。備有可自由選擇，豐富的品種可選用16/32/48/64/80/128點的主機，可以采用最小8點的擴展模塊進行擴展?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。令人放心的高性能程序容量：內(nèi)置800步RAM(可輸入注釋)可使用存儲盒，最大可擴充至16K步。3 三菱FX2N-48MRPLCT發(fā)環(huán)境可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展與繼電器有很大的的

11、關(guān)系。繼電器室一種用弱電信號控制強電信號的電磁開關(guān)，雖有上百年的歷史，但在復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)中，故障的查找和排除是非常困難的，可能會花大量時間，嚴重地影響生產(chǎn)。如果公益要求發(fā)生變化，就得衷心設(shè)計線路連線安裝，不利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。顯然，需要尋求一種新的控制裝置來取代老式的繼電器控制系統(tǒng)，使電氣控制系統(tǒng)的工作更可靠，更容易維護，更能適應(yīng)經(jīng)常變動的工藝條件，因此在1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)要求研制出世界上第一臺可編程控制器。在20世紀70年代后期，隨著微電子技術(shù)，計算機技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)的迅速發(fā)展，人們?yōu)榱伺c電腦區(qū)分，就把可編程控制器稱為PLG（二）檢測元件一磁性開關(guān)磁性開關(guān)意思就是通過磁

12、鐵來感應(yīng)的，這個“磁”就是磁鐵，磁鐵也有好幾種，市場上面常用的磁鐵有橡膠磁、永磁鐵氧體、燒結(jié)被鐵硼等。開關(guān)就是干簧管了。干簧管是干式舌簧管的簡稱，是一種有觸點的無源電子開關(guān)元件，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小便于控制等優(yōu)點，其外殼一般是一根密封的玻璃管，管中裝有兩個鐵質(zhì)的彈性簧片電板，還灌有一種叫金屬銘的惰性氣體。平時，玻璃管中的兩個由特殊材料制成的簧片是分開的。當有磁性物質(zhì)靠近玻璃管時，在磁場磁力線的作用下，管內(nèi)的兩個簧片被磁化而互相吸引接觸，簧片就會吸合在一起，使結(jié)點所接的電路連通。外磁力消失后，兩個簧片由于本身的彈性而分開，線路也就斷開了。因此，作為一種利用磁場信號來控制的線路開關(guān)器件，干簧管可以

13、作為圖3安裝在氣缸兩端的D-C73型磁性開關(guān)傳感器用，用于計數(shù)，限位等等（在安防系統(tǒng)中主要用于門磁、窗磁的制作），同時還被廣泛使用于各種通信設(shè)備中。在實際運用中，通常用永久磁鐵控制這兩根金屬片的接通與否所以又被稱為“磁控管”干簧管又叫磁控管，它同霍爾元件差不多，但原理性質(zhì)不同，是利用磁場信號來控制的一種開關(guān)元件，無磁斷開，可以用來檢測電路或機械運動的狀態(tài)，另一種磁性開關(guān)就是市場上所說接近開關(guān)、門磁開關(guān)、又叫感應(yīng)開關(guān)，它是有干一個開好模具并且是標準尺寸塑膠外殼，將干簧管灌封在黑色外殼里面導(dǎo)線引出來另一半帶有磁鐵的塑料外殼固定在另一端當這個磁鐵靠近帶有導(dǎo)線的開關(guān)時，發(fā)出開關(guān)信號！一般信號距離為10

14、mn«通，此產(chǎn)品廣泛引用到防盜門、家用門、打印機、傳真機、電話機、等電子儀器設(shè)備上面。特點：有PRPVDF材質(zhì)可適用于弓®酸堿場所；SUS304/316金屬材質(zhì)適用于高溫高壓桶槽。接線盒規(guī)格最齊全，有塑料、鋁合金、不銹鋼防爆型，防護等級IP-65以上。接點容量50W/250VACSPST30W/200VDCSPDT可做多點控制、安裝容易、節(jié)省成本1D-C73型磁性開關(guān)的技術(shù)參數(shù)品牌SMC負載電壓及電流范圍安裝方式類型DC:24V/5-40mAAC:100V/5-20Ma環(huán)帶安裝直線型電線長度（m）0.5指示燈LED1.2反應(yīng)時間（ms）使用溫度范圍（C）-10-60線制抗沖

15、擊性2線制有觸點300m/sA2IP67CG1/CJ2保護等級適用氣缸型號2D-C73型磁性開關(guān)的工作原理磁力式接近開關(guān)時一種非接觸式位置檢測開關(guān)，這種非接觸式位置檢測不會磨損和損傷檢測對象物，響應(yīng)速度高。它用于檢測磁性物資的存在；當有磁性物質(zhì)接近傳感器時，傳感器動作，并輸出開關(guān)信號。在實際應(yīng)用中，我們在被測物體上，在汽缸的活塞上安裝磁性物質(zhì)，在汽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)，就可以用著兩個傳感器分別標識汽缸運動的兩個極限位置。3D-C73型磁性開關(guān)的安裝要求安裝方式上有導(dǎo)線引出型，接插件式子，接插件中繼型，根據(jù)安裝場所環(huán)境的要求磁性開關(guān)可選擇屏蔽式和非屏蔽式。在接線方面，重

16、點要考慮傳感器的尺寸，位置，布線工藝，電纜長度以及周圍工作環(huán)境等因素對傳感器工作的影響，將磁性開關(guān)與PLC的輸入端口連接。在磁性開關(guān)上設(shè)置有LED用于顯示傳感器的信號狀態(tài)，供調(diào)試與運行監(jiān)視時觀察。當有物體靠近時，磁性開關(guān)輸出動作，LED顯示；當沒有物體靠近時，磁性開關(guān)輸出不動作，LED燈不亮。另外，如果安裝不合理會使氣缸動作不正確。當氣缸活塞移向磁性開關(guān)，并接近到一定距離時，磁性開關(guān)才有“感知”，開關(guān)才會動作，通常把這個距離叫檢出距離。在氣缸上安裝磁性開關(guān)時，先把磁性開關(guān)裝在氣缸上，磁性開關(guān)的安裝位置根據(jù)控制對象的要求調(diào)整，調(diào)整方法簡單，只要讓磁性開關(guān)到達指定位置后，用螺絲刀旋緊固定螺絲(三)

17、氣缸引導(dǎo)活塞在其中進行直線往復(fù)運動的圓筒形金屬機件。工質(zhì)在發(fā)動機氣缸中通過膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機械能；氣體在壓縮機氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力。渦輪機、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機等的殼體通常也稱“氣缸”。1CDM2B20-45型氣缸(1) 技術(shù)參數(shù)使用流體：空氣，最高使用壓力：1.0MPA最低使用壓力：0.18MPA(彈簧壓回),0.23MPA(彈簧壓回)(2) 安裝要求根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達行程終端無沖擊應(yīng)選輕型缸；要求安裝空間窄且圖4CDM2B20-45©氣缸現(xiàn)象和撞擊噪聲應(yīng)選擇緩沖氣缸；要求重量輕,行程短，可選薄型缸；有橫向負載，可選帶導(dǎo)桿氣缸；要求制動精度高，

18、應(yīng)選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選具有桿不回轉(zhuǎn)功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無污染時需要選用無給油或無油潤滑氣。(3) 使用環(huán)境一般情況下，對不帶磁性開關(guān)的氣缸，其環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度570攝氏度；對磁性開關(guān)氣缸，其環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度為560攝氏度。缸內(nèi)密封材料在高溫下會軟化，低溫下會硬化脆裂，都會影響密封性能。雖然氣源經(jīng)冷卻式干燥器消除了水分，但溫度太低，空氣中仍會有少量水蒸氣冷凝成水造成結(jié)冰，導(dǎo)致缸、閥動作不良，故對溫度必須有所限制。2CDJ2B10-60-B氣缸(1)技術(shù)參數(shù)圖5CDJ2B10-6

19、0-B型氣缸SM琳準型氣缸CDJ2B10-60-B缸徑(mm):10使用流體：空氣動作方式：雙作用最高使用壓力MPa0.7使用最低壓力MPa0.06環(huán)境和流體溫度：無磁性開關(guān):-1070帶磁性開關(guān):-10-60緩沖：橡膠緩沖活塞運動速度：50-750mm/s接管口徑：M5*0.8型號：CDJ2B10-60-B型號內(nèi)置磁環(huán)：內(nèi)置磁環(huán)型號安裝形式：基本型型號缸徑：10型號行程：60型號緩沖：橡膠緩沖(2)安裝要求氣缸安裝前，應(yīng)經(jīng)空載試運轉(zhuǎn)及在1.5倍最高工作壓力下試壓，運轉(zhuǎn)正常和無漏氣現(xiàn)象后放可使用。汽缸接入管道前，必須清楚管道內(nèi)贓物，防止雜物進入汽缸內(nèi)。在行程中載荷有變化時，應(yīng)使用輸出力充裕的氣

20、缸，并附加緩沖裝置。緩沖氣缸在開始運行前，先把緩沖節(jié)流閥擰在節(jié)流兩較小的位置，然后逐漸開大，直到調(diào)到?jīng)]，滿意的緩沖效果不使用滿行程，特別是當活塞桿伸出時，要使用活塞桿與缸蓋相碰。否則，容易引起活塞桿和外部連接處的載荷集中。3氣缸的工作原理根據(jù)工作所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇氣缸時應(yīng)使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，氣缸不能正常工作；但缸徑過大，不僅使設(shè)備笨重、成本高，同時耗氣量增大，造成能源浪費。在夾具設(shè)計時，應(yīng)盡量采用增力機構(gòu)，以減少氣缸的尺寸。（四）電磁閥電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥是用

21、電磁的效應(yīng)進行控制，主要的控制方式由繼電器控制。這樣，電磁閥可以配合不同的電路來實現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。圖64V120-60電磁閥1 4V120-60電磁閥的技術(shù)參數(shù)接口：ISO228/1標準G1/4環(huán)境溫度：-20C+60（防爆型-15C+50C）介質(zhì)溫度：-20C+80C（防爆型-15C+50C）材質(zhì)：閥體和內(nèi)部零件：陽極電鍍鋁合金、銅。加固端蓋：塑料。密封圈：丁苯橡膠（NBR和聚亞安酯（AU。安裝：符合NAMU標準和VDI/VDE3845的雙孔。2 4V1

22、20-60電磁閥的工作原理電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開有通孔，每個孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來擋住或漏出不同的排油的孔，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油缸的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞桿帶動機械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流通斷就控制了機械運動。3 4V120-60電磁閥的安裝要求切斷氣源，用螺絲刀拆卸下已經(jīng)損壞的電磁閥，然后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，再將氣路管插入電磁閥上的快速接頭，最后接通的起源，用手控開關(guān)進行調(diào)試，檢查氣缸動作情況。第三

23、章軟件設(shè)計1I/O分配表名稱輸入端子號名稱輸出氣缸右限到位X000手臂抬起（逆轉(zhuǎn)）電磁閥Y000氣缸左限到位X001：手臂低下（順轉(zhuǎn)）電磁閥Y001手臂抬起限位X002物料管左移電磁閥Y002手臂低下限位X003物料管右移電磁閥Y003推料到位X0051吸取工件電磁閥Y005推料復(fù)位X006推料電磁閥Y006調(diào)試按鈕X011放低工件電磁閥Y004復(fù)位按鈕X012:X013X0141開始指示燈Y10停止按鈕X151復(fù)位Y11啟動按鈕X10調(diào)試Y12手動/自動X13單機/全線X14；物料臺工件檢測X42流程圖第六站安裝搬運單元的流程圖3梯形圖（見附錄）第四章電氣控制圖是京足貂衽羯度.聚翦:出輜金重

24、蜜a第五章總名上慳LC牛產(chǎn)線實訓(xùn)中使我們進果的認拱掌握,基本技能整就出幽察'ft者旗h世d超堞使我們把這三年所學(xué)的電子，電匕，電氣控制葉鞏罔物搦曝®曄坐基fIIr7-氏£冠W卷遇邕魚道豆百互在£旦11III"知顓些人疵蠟!等知識連接起來，促使我們能夠根據(jù)實際情況來進行分析和解決實際問題。在這次生產(chǎn)線實訓(xùn)中，可以說每一個站都是很重要的，站與站之間有一定的必要的聯(lián)系0我們這次實訓(xùn)的是第六站的安裝搬運，它可以算系整條生產(chǎn)線的倒數(shù)第二站。在研究這個站時，我們必須要把它的接線圖弄懂，才可以進行硬件安裝接線。然后，在把機械部分接入PLC進行初步調(diào)試。接著，我們就根據(jù)I/O分配表設(shè)計程序，最后把程序輸入PLC,進行最后調(diào)