PLC控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)演示文稿

PLC控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)演示文稿目前一頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)優(yōu)選PLC控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)目前二頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)第一章A-335自動機(jī)自動線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)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(gè)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。目前三頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)1.1A-335自動機(jī)自動線控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求1、系統(tǒng)正常的運(yùn)行過程：⑴系統(tǒng)復(fù)位及啟動⑵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。⑶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(jì)。

目前四頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)⑷裝配站運(yùn)行系統(tǒng)啟動后即允許裝配站機(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。⑸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(jì)。⑹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。目前五頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)⑺輸送站運(yùn)行系統(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。⑻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)。⑼系統(tǒng)的一個(gè)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(gè)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。⑽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。目前六頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)2、自動線加工工件的位置坐標(biāo)：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(gè)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(shí)間：由于我們設(shè)計(jì)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(shí)進(jìn)行動作就自然確定了各從站的工作時(shí)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(gè)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(gè)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。可以用步進(jìn)電機(jī)來拖動小車運(yùn)動準(zhǔn)確地將輸送站送到四個(gè)不同的位置。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(jì)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(shí)間。目前七頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)1.2A-335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5個(gè)單元組成。其中，每一步都有多個(gè)工序，如果用單個(gè)系統(tǒng)來控制整個(gè)過程顯然是不能達(dá)到自動線設(shè)計(jì)要求的，所以每一工作單元都用一個(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)。

在自動線考核設(shè)備上必定應(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。1、輸送單元的功能用一個(gè)簡易的方式的輸送方式將工件準(zhǔn)確地送到四個(gè)不同的位置，并且要讓這四個(gè)位置比較容易實(shí)現(xiàn)。并且要能消除累計(jì)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(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。目前八頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)3、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(gè)物料進(jìn)行裝配的過程。即完成把本單元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(shí)，即啟動變頻器，工件開始送入分揀區(qū)進(jìn)行分揀。目前九頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)1.3A-335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→輸送→裝配→輸送→加工→輸送→分揀。2、各個(gè)單元的基本動作要求如下：

（1）、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：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：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：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：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。目前十頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)3、各個(gè)單元的動作如下介紹輸送單元的動作設(shè)計(jì)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：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：檢測到物料臺有料→夾緊→縮回→沖壓→伸出→松爪→檢測物料臺。目前十一頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)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）、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：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(gè)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）目前十二頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)1.4A-335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)需要確定，需要設(shè)計(jì)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(gè)從站相協(xié)調(diào)。

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(gè)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。目前十三頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)1.5A-335自動機(jī)自動線各單元的工作時(shí)間要求總體時(shí)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：自動線系統(tǒng)的第一步，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。

2、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）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：自動線系統(tǒng)的第七步，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：自動線系統(tǒng)的第二、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。目前十四頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)1.6、各站的輸送方式要求：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(gè)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(jì)誤差現(xiàn)象。供料站要求（1）由于供料站負(fù)責(zé)整個(gè)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(gè)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)確定位各傳感器位置，便于控制器準(zhǔn)確采集信號。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(gè)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（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(gè)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(gè)光電漫反射傳感器分揀站要求（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(gè)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。目前十五頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)1.7、A-335自動機(jī)自動線PLC網(wǎng)絡(luò)控制要求需要建立一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單的小型PLC網(wǎng)絡(luò)，價(jià)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，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，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(gè)小型的PLC網(wǎng)絡(luò)。目前十六頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)1.8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(gè)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。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。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。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→手爪夾緊→手臂提升→手臂縮回的動作順序取出加工好的工件。目前十七頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)10、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→手臂下降→手爪松開→手臂縮回把工件放到裝配站物料臺上。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(shí)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→手爪提升→手臂伸出→手爪下降→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。回轉(zhuǎn)送料單元逆時(shí)針（左旋）回到原位。12、輸送站抓取該工件，逆時(shí)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→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(shí)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(shí)，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。目前十八頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)第二章A-335自動機(jī)自動線總體設(shè)計(jì)方案2.1A-335自動機(jī)自動線設(shè)計(jì)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(jì)要求與動作功能要求將各單元設(shè)計(jì)計(jì)劃分為結(jié)構(gòu)與控制兩部分。一、根據(jù)各單元的結(jié)構(gòu)要求需要設(shè)計(jì)一下幾項(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控制與編程要求需要設(shè)計(jì)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、S7-200PLC的脈沖輸出功能。5、使用位控向?qū)Ь幊棠壳笆彭揬總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)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(jì)。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、選擇電氣元器件10、繪制順序控制功能圖11、設(shè)計(jì)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、自動線的故障診斷目前二十頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)2.2A-335自動機(jī)自動線PLC網(wǎng)絡(luò)控制2.2.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路因?yàn)檩斔蛦卧膭幼鳡砍兜狡渌恼?，所以將輸送單元PLC設(shè)為系統(tǒng)的主站，要設(shè)計(jì)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(gè)組成單元在作為獨(dú)立設(shè)備工作時(shí)用PLC對其實(shí)現(xiàn)控制的基本思路?？刂莆覀冞x擇西門子S7-200PLC用主站為S7-226的PLC，主、從站的PLC組建成一個(gè)小型的PLC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(gè)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，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作出響應(yīng)。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。目前二十一頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)2.2.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用STEP7V4.0軟件和PPI/RS485編程電纜搜索出PPI網(wǎng)絡(luò)的5個(gè)站。如圖所示。

目前二十二頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)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（S7-226CN）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)。目前二十三頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)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。考慮系統(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(gè)字（2個(gè)字節(jié)）已經(jīng)足夠。所規(guī)劃的數(shù)據(jù)如表所示。輸送站供料站加工站裝配站分揀站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VB1200VB1204VB1208VB1212目前二十四頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)第三章、A-335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(shí)也是承擔(dān)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(shí)，該單元在PPI網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)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(gè)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。目前二十五頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)1、抓取機(jī)械手裝置抓取機(jī)械手裝置是一個(gè)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(gè)自由度的運(yùn)動，分別選擇四個(gè)不同的元器件來實(shí)現(xiàn)，他們的累計(jì)高度要符合抓取工件的要求。為了安全取走工件設(shè)計(jì)了升降方向的運(yùn)動用一個(gè)氣缸來實(shí)現(xiàn)，并用四個(gè)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(jì)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(jì)了一個(gè)雙桿作用缸來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動。用一個(gè)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(jì)了旋轉(zhuǎn)方向的運(yùn)動，并用一個(gè)旋轉(zhuǎn)缸來實(shí)現(xiàn)。四個(gè)動作元器件則用V行鐵、螺釘、螺母鏈接板等相連接固定。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(gè)與同步帶平行的直線導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上安裝一個(gè)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(jì)按鈕與指示燈的個(gè)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：⑴按鈕/開關(guān)⑵指示燈/蜂鳴器⑶開關(guān)穩(wěn)壓電源。目前二十六頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)4、氣動控制回路根據(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。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(gè)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)動器輸送單元所選用的步進(jìn)電機(jī)是Kinco三相步進(jìn)電機(jī)3S57Q-04056，與之配套的驅(qū)動器為Kinco3M458三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。在3M458驅(qū)動器的側(cè)面連接端子中間有一個(gè)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)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(gè)齒，即旋轉(zhuǎn)一周機(jī)械手裝置位移55mm。自動線考核設(shè)備系統(tǒng)中為達(dá)到控制精度，出廠時(shí)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。目前二十七頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)抓取機(jī)械手裝置是一個(gè)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(jì)四個(gè)氣動元件組成：1．氣動手爪：雙作用氣缸由一個(gè)二位五通雙向電控閥控制，帶狀態(tài)保持功能用于各個(gè)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(gè)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(gè)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0—180度，調(diào)節(jié)通過節(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(gè)二位五通單向電控閥控制，用于整個(gè)機(jī)械手提升下降以上氣缸運(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)械手裝置目前二十八頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)3.1.2步進(jìn)電機(jī)傳動組件步進(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。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。步進(jìn)電機(jī)由步進(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。抓取機(jī)械手裝置上所有氣管和導(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。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)則用以提供越程故障時(shí)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(shí)，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。目前二十九頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)目前三十頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)3.1.3按鈕/指示燈模塊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/蜂鳴器和開關(guān)穩(wěn)壓電源等三類元器件，具體如下：⑴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。⑵指示燈/蜂鳴器：24V指示燈黃、綠、紅各2只，蜂鳴器1只。⑶開關(guān)穩(wěn)壓電源：DC24V/6A、12V/2A各一組。目前三十一頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)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用于儲存工件原料，并在需要時(shí)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。該部分的工作原理是：工件垂直疊放在料倉中，推料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(shí)，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(shí)，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(gè)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)組成目前三十二頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)2、電磁閥組閥組，就是將多個(gè)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(gè)閥的功能是彼此獨(dú)立的。供料單元的閥組只使用兩個(gè)由二位五通的帶手控開關(guān)的單電控電磁閥，兩個(gè)閥集中安裝在匯流板上，匯流板中兩個(gè)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(shí)的噪聲。本單元的兩個(gè)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)。目前三十三頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)目前三十四頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)3.3.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。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(gè)二位五通的帶手控開關(guān)的單電控電磁閥控制。這三個(gè)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)。目前三十五頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)目前三十六頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)3.4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)，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(gè)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)確的裝配動作和定位精度。6.電磁閥組

6個(gè)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。目前三十七頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)目前三十八頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)3.5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(shí)須注意：⑴、分揀單元的兩個(gè)氣缸安裝時(shí)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，否則有可能推翻工件。⑵、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(gè)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。⑶、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(shí)，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)。⑷、在傳送帶上方分別裝有兩個(gè)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(gè)部分，光纖檢測頭的尾端部分分成兩條光纖，使用時(shí)分別插入放大器的兩個(gè)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、電動機(jī)、聯(lián)軸器等組成。目前三十九頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)目前四十頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)目前四十一頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)

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。第四章氣動系統(tǒng)設(shè)計(jì)目前四十二頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)

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(gè)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氣動控制回路目前四十三頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)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(gè)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氣動控制回路目前四十四頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)圖是裝配單元?dú)鈩涌刂苹芈穲D，在進(jìn)行氣路連接時(shí)，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氣動控制回路目前四十五頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)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氣動控制回路目前四十六頁\總數(shù)七十二頁\編于十五點(diǎn)第五章電氣設(shè)計(jì)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)動器的脈沖信號和驅(qū)動方向信號；此外尚須考慮在需要時(shí)輸出信號到按鈕/指示燈模塊的指示燈、蜂鳴器等，以顯示本單元或系統(tǒng)的工作狀態(tài)。西門子S7-226DC/DC/DC型PLC，共24