最終論文-yl-335a型自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ol of assembly stations. Keywords: PLC。 assembly station. 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 1頁(yè) 前言 現(xiàn)代化的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備（自動(dòng)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(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。 可編程控制器（ PLC）以其高抗干擾能力、高可靠性、高性能價(jià)格比且編程簡(jiǎn)單而廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代化的自動(dòng)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 YL335A 型自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核設(shè)備在鋁合金軌式實(shí)訓(xùn)臺(tái)上安裝送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元，構(gòu)成一個(gè)典型的自動(dòng)化生產(chǎn)線的機(jī)械平臺(tái)，系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)都采用了氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、變頻器驅(qū)動(dòng)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(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)互連的分布控制方式。因此， YL335A 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)、 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 YL335A，可以模擬一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近的控制過(guò)程，使學(xué)習(xí)者得到一個(gè)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。 YL335A 采用模塊組合式的結(jié)構(gòu)，各工作單元是相對(duì)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(jìng)賽的需要。 本論文主要闡述 了 YL335A 型自動(dòng)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、工作過(guò)程及所采用的各種傳感技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 2頁(yè) 第 1 章 YL335A 自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝備概述 YL335A 的基本組成 亞龍 YL335A型自動(dòng)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(tái)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(gè)單元組成。其外觀如圖 11 所示。 圖 11 外觀圖 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)。 在 YL335A 設(shè)備上應(yīng)用了多種類(lèi)型的傳感器，分別用于判斷物體的運(yùn)動(dòng)位置、物體通過(guò)的狀態(tài)、物體的顏色及材質(zhì)等。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(dòng)化的前提之一。 在控制方面， YL335A 采用了基 于 RS485 串行通信的 PLC 網(wǎng)絡(luò)控制方案，河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 3頁(yè) 即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。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(gè)小型的 PLC 網(wǎng)絡(luò)。小型 PLC 網(wǎng)絡(luò)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的特點(diǎn)在小型自動(dòng)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(chǎng)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)。 YL335A 的基本功能 YL335A 各工作單元在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上的分布如圖 12 的俯視圖所 示。 圖 12 俯視圖 各個(gè)單元的基本功能如下： 供料單元的基本功能：按照需要將放置在料倉(cāng)中待加工的工件自動(dòng)送出到物料臺(tái)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。 加工單元的基本功能：把該單元物料臺(tái)上的工件（工件由輸送單元的抓取機(jī)械手裝置送來(lái)）送到?jīng)_壓機(jī)構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動(dòng)作，然后再送回到物料臺(tái)上，待輸送單元的抓取機(jī)械手裝置取出。 裝配單元的基本功能：完成將該單元料倉(cāng)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(guò)程。 分揀單元的基本功能：完成將上一單元送來(lái)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。 輸送單元的基本功能：該單元通過(guò)到指定單元的物料臺(tái)精確定位，并在該物料臺(tái)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。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 4頁(yè) YL335A 的特點(diǎn)和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 YL335A 設(shè)備是一套半開(kāi)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(lèi)型，最多可由 5 個(gè)單元組成，最少時(shí)一個(gè)單元即可自成一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)。由多個(gè)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(dòng)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(tái)上，便于各個(gè)機(jī)械機(jī)構(gòu)及氣動(dòng)部件的拆卸和安裝，控制線路的布線、氣動(dòng)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(dòng)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(tái)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(lái)說(shuō)， YL335A 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)、 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。 YL335A 的公共模塊和器件 供電電源模塊及電路原理如圖 13 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(kāi)關(guān)后連接到三個(gè)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(gè)單相電源插座，為 PLC 模塊和按鈕 /指示燈模塊提供 AC220V電源。 圖 13 供電電源模塊 下圖為供電電源模塊一次回路原理圖： 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 5頁(yè) 氣源處理組件 氣源處理組件及其回路原理圖分別 如圖 14和 15 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，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安裝一個(gè)快速氣路開(kāi)關(guān)，用于關(guān)閉氣源。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。 圖 14 氣源處理組件 圖 15 氣源處理組件的氣動(dòng)原理圖 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 6頁(yè) 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 ～ , 輸出壓力為 0～ 。輸出的壓縮空氣通過(guò)快速三通接頭和氣管輸送到各工作單元， YL335A 的 PLC 網(wǎng)絡(luò)控制方案 YL335A 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。組建成網(wǎng)絡(luò)后，系統(tǒng)中每一個(gè)工作單元也稱(chēng)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(lèi)型。若 PLC 選用 S7200 系列，通信方式則采用 PPI 協(xié)議通信。 西門(mén)子 PPI 通信概述： PPI 協(xié)議是 S7200 CPU 最基本的通信方式，通過(guò)原來(lái)自身的端口（ PORT0 或 PORT1） 就可以實(shí)現(xiàn)通信，是 S7200 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(gè)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(duì)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(xiě)指令來(lái)讀寫(xiě)從站信息。而從站程序沒(méi)有必要使用網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令。 YL335A 的整體控制 系統(tǒng)的工作任務(wù)描述： 1. 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(hào)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(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，包括上電復(fù)位、啟動(dòng)、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(shí)，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(dòng)系統(tǒng)。 3. 按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)，綠色和黃色警示燈均常亮。 4. 系統(tǒng)啟動(dòng)后，供料站把待加工工件推到物料臺(tái)上，向系統(tǒng)發(fā)出供料完成信號(hào)，并且推料氣缸縮回，準(zhǔn)備下一次推料。若供料站的料倉(cāng)和料槽內(nèi) 沒(méi)有工件或工件不足，則向系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警或預(yù)警信號(hào)。物料臺(tái)上的工件被輸送站物料臺(tái)取出后，若系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)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(tái)后，輸送站抓取機(jī)械手裝置移動(dòng)到供料站物料臺(tái)的正前方，然后執(zhí)行抓取供料站工件的操作。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論