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1、毕 业 论 文课题名称: 基于亚龙YL335B自动化生产线实训装置设计的分拣装置控制系统设计 学生姓名 黄陈桦学号 201220431210专 业 机电一体化技术 班 级 机电1232指导教师 杨 铨 2014年9月 广西工业职业技术学院毕业设计（论文）题目：基于亚龙YL335B自动化生产线实训装置设计的分拣装置控制系统设计 摘要阐述了可编程控制器（PLC）在自动化生产线分拣单元中的应用。利用可编程控制器，设计成本低、效率高的物料自动分拣装置。以PLC为主控制器，结合气动装置、传感技术、触摸屏人机界面等，现场控制物料的自动分拣。关键词 可编程控制器 分拣装置 传感技术 气动技术 电磁阀 变频器
2、 触摸屏人机界面 30前言系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点，能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率低且人工劳动强度大大降低，可明显提高劳动生产率。而且，分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接，实现对物料的分配和管理。其设计采用标准化、模块化的组装，系统布局灵活，程序开发简单，维护、检修方便，可适应进行物料分拣的弹性生产线的需求，受场地等因素的影响不大。同时，只要对本系统稍加修改即可实现各种不同生产线的要求。目 录第1章 概论11.1课题设计要求11.2自动分拣系统设计目的21.3 YL-335A 自动化生产线实训考核装备介绍21.3.1 YL-335A的基本组成21.3.2.
3、 YL-335A各工作单元的基本功能31.3.3. YL-335A 的特点41.3.4 YL-335A的PLC网络控制方案设计41.3.5 YL-335A的公共模块和器件设计5第2章 分拣单元的硬件设计72.1分拣单元的结构组成72.1.1传送和分拣机构82.1.2 传动机构102.1.3 电磁阀组112.2分拣单元的工作原理122.3气动控制回路122.4分拣单元的电气接线132.5 PLC 的I/O 接线142.6西门子MM420变频器简介152.6.1 MM420 变频器的BOP 操作面板172.6.2 MM420 变频器的参数设置18第3章 分拣单元的软件设计.213.1分拣单元的编程
4、要点213.2分拣单元变频器的参数设置及梯形图213.2.1变频器固定频率调速213.2.2变频器模拟输入变速调速233.2.3在PLC网络控制下的分拣单元程序24 3.2.4系统控制方案的调试及触摸屏的设计27结束语27参考文献28第1章 概论在高新技术不断迅速发展及企业现代化生产规模的不断扩大和深化的今天，不断更新和研发自动化生产线非常重要。1.1课题设计要求自动化生产装备的水平和制造能力代表了一个国家装备制造能力的最高水平，是一个国家制造业发达程度和国家综合实力的集中体现。国外汽车行业、电子和电器行业、物流与仓储行业等已大量使用自动化生产线，从而保证了其产品的质量和生产的高效。目前我国制
5、造业特别是汽车、摩托车、家电等行业的发展和日趋激烈的竞争，制造业对自动化生产装备应用提出迫切需求。自动化生产装备对提高产品质量，降低工人劳动强度，提高劳动生产率，降低劳动成本进而提高企业竞争力具有重要的作用。随着变频技术、PLC控制技术、计算机技术和网络技术的迅速发展，工厂中的自动化生产线也越来越多，现代化的自动生产设备也呈现出新的面貌，它的最大特点就是它的综合性和系统性，综合性指的是机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元
6、的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。亚龙YL-335A 型自动生产线实训考核装备综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC 控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等，在铝合金导轨式实训台上安装送料、加工、装配、输送、分拣等工作单元，系统的各个单元又采用了气动驱动、变频器驱动和步进电机位置控制等技术，由一台PLC 承担其控制任务，各PLC 之间通过RS485 串行通讯实现互连的分布式控制方式，构成一个典型的自动生产线的机械平台。因此，利用YL-335A，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，从而可以提高我们进行机电一体化设备和
7、自动加工、装配生产线组装和调试的技能。1.2自动分拣系统设计目的 分拣指的是依据顾客订货要求或配送中心送货计划，迅速、准确地将商品从储位或其他区域拣出，并按照一定方式进行分类、集中，等待配装送货的作业过程。它是配送中心作业中最繁锁、工作量最大的环节，也是配送中心作业系统的核心。如今，商品经济逐步深入，社会需求呈现出向小批量、多品种方向发展的趋势，配送商品的种类和数量急剧增加，这使得分拣作业在配送中心作业的比重越来越大，而客户对配送服务和质量的要求也越来越高。分拣作业的速度和质量直接关系到整个配送中心的信誉和服务水平，分拣系统的建设也成为配送中心非常重视的问题之一。 最初的分拣系统是完全基于人力
8、的作业系统，通过人工搜索、搬运货物来完成货物的提取。在这种系统中，书面文件的制作和查找、人工搬运等浪费了巨大的人力物力，作业效率低下，显然无法满足现代化物流配送对速度和准确性的高要求。随着科学技术的飞速发展，分拣系统开始运用各种各样的自动化机械设备、计算机控制技术和信息技术传递和处理信息。机械化、自动化、智能化成为现代分拣系统的主要特点与发展趋势。 在现代物流配送中，高科技的应用为作业效率和质量的提高提供了坚实的技术保证，而计算机控制技术、信息技术以及自动化控制技术也成为现代分拣系统的重要组成部分。 亚龙YL-335A自动化生产线分拣单元应用西门子S7-200 PLC和西门子MM420变频器组
9、成的分拣控制和驱动系统，可以完成对物料的自动分拣的智能化控制和管理，可以根据生产线的实际生产需要和具体工艺要求自动调整速度快慢。系统还设有警示灯控制系统，可以向工作人员提示设备的状态和故障信息。整个系统自动化程度高，应用范围广，可以在多个行业与国内外各型生产线配套使用。1.3 YL-335A 自动化生产线实训考核装备介绍1.3.1 YL-335A的基本组成 亚龙YL-335A 型自动生产线实训考核装备由安装在铝合金导轨式实训台上的送料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元五个单元组成。其外观如图1-1 所示。图1-1 外观图 每一工作单元都可自成一个独立的系统。各个单元的执行机构基本上以
10、气动执行机构为主，但输送单元的机械手装置整体运动则采取步进电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是一个典型的一维位置控制系统。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置。位置控制和变频器技术是现代工业企业应用最为广泛的电气控制技术。在YL-335A设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提之一。在控制方面，YL-335A采用了基于RS485串行通信的PLC网络控制方案，即每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各
11、PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。用户可根据需要选择不同厂家的PLC及其所支持的RS485通信模式，组建成一个小型的PLC网络。小型PLC网络以其结构简单，价格低廉的特点在小型自动生产线仍然有着广泛的应用，在现代工业网络通信中仍占据相当的份额。另一方面，掌握基于RS485串行通信的PLC网络技术，将为进一步学习现场总线技术、工业以太网技术等打下了良好的基础。1.3.2. YL-335A各工作单元的基本功能供料单元的基本功能：按照需要将放置在料仓中待加工的工件自动送出到物料台上，以便输送单元的抓取机械手装置将工件抓取送往其他工作单元。加工单元的基本功能：把该单元物料台上的
12、工件（工件由输送单元的抓取机械手装置送来）送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上，待输送单元的抓取机械手装置取出。装配单元的基本功能：完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配过程。分拣单元的基本功能：完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣， 使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。输送单元的基本功能：该单元通过到指定单元的物料台精确定位，并在该物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下的功能。1.3.3. YL-335A 的特点YL-335A设备是一套半开放式的设备，用户在一定程度上可根据自己的需要选择设备组成单元的数量、类型
13、，最多可由五个单元组成，最少时一个单元即可自成一个独立的控制系统。由多个单元组成的系统，PLC网络的控制方案可以体现出自动生产线的控制特点。设备中的各工作单元均安放在实训台上，便于各个机械机构及气动部件的拆卸和安装，控制线路的布线、气动电磁阀及气管安装。其中，输送单元采用了最为灵活的拆装式模块结构：组成该单元的按钮/指示灯模块、电源模块、PLC 模块、步进电机驱动器模块等均放置在抽屉式模块放置架上；模块之间、模块与实训台上接线端子排之间的连接方式采用安全导线连接，最大限度地满足了综合性实训的要求。1.3.4 YL-335A的PLC网络控制方案YL-335A系统的控制方式采用每一工作单元由一台P
14、LC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。组建成网络后，系统中每一个工作单元也称作工作站。PLC网络的具体通信模式，取决于所选厂家的PLC类型。PPI协议是S7-200 CPU最基本的通信方式，通过原来自身的端口（PORT0或PORT1）就可以实现通信，是S7-200默认的通信方式。PPI是一种主从协议通信，主从站在一个令牌环网中，主站发送要求到从站器件，从站器件响应；从站器件不发信息，只是等待主站的要求并对要求做出响应。如果在用户程序中使能PPI主站模式，就可以在主站程序中使用网络读写指令来读写从站信息。而从站程序没有必要使用网络读写指令。在YL-335
15、A系统中，按钮及指示灯模块的按钮、开关信号连接到输送单元的PLC（S7-226CN）输入口，以提供系统的主令信号。因此在网络中输送站是指定为主站的，其余各站均指定为从站。图1-2所示为YL-335A的PPI网络。图1-2 YL-335A的PPI网络1.3.5 YL-335A的公共模块和器件供电电源模块及电路原理如图1-2所示。外部供电电源为三相五线制AC 380V/220V，三根相线经三相三线漏电保护开关后连接到三个安全导线插孔处，零线和接地线也连接到安全导线插孔处。另外，模块上提供二个单相电源插座，为PLC模块和按钮/指示灯模块提供AC220V电源。图1-2 供电电源模块气源处理组件及其回路原理图分别如图1-3和1-4所示。气源处理组件是气动控制系统中的基本组成器件，它的作用是除去压缩空气中所含的杂质及凝结水，调节并保持恒定的工作压力。该气源
