《运控课程设计报告西门子自动化生产线中的输送站》由会员分享，可在线阅读，更多相关《运控课程设计报告西门子自动化生产线中的输送站（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、. . . . 控制系统设计课程设计报告 题目：西门子自动化生产线中的输送站 学院：信息工程学院 专业： 班级： 学号： 姓名：旭华 同组成员：王玉涵 何杰 易 何作栋 指导教师： 完成日期：2011-6-22目 录一、自动生产线设备简介与设计任务21、基本组成与基本功能22 、YL-335B控制系统3二、五个站简介（*输送站*）41、供料站43、装配站54、分拣站65、输送站75.1输送站的结构与工作过程75.2输送站PLC 的编写和调试8三、相关传感器121、磁性开关122、电感式传感器123、漫射式光电传感器134、光纤传感器13四、组态设计14五、拓展设计17六、感想21一、自动生产线
2、设备简介与设计任务1、基本组成与基本功能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5 个单元组成。其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，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。 各个站的基本功能如下（我负责的是输送站）： （1）供
3、料站的基本功能：供料站是起始站，在整个系统中，起着向系统中的其他站提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送站的机械手将其抓取，输送到其他站 （2）加工站的基本功能：把该站物料台上的工件（工件由输送站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，待输送站的抓取机械手装置取出 （3）装配站的基本功能：完成将该站料仓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。 （4）分拣站的基本功能：完成将上一站送来的已加工、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 （5）输送站的基本功能：
4、该站通过直线运动传动机构驱动抓取机械手装置到指定站的物料台上精确定位，并在该料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下，实现传送工件的功能。直线运动传动机构的驱动器可采用伺服电机或步进电机。2 、YL-335B控制系统每一工作站都可自成一个独立的系统，同时也可以通过网络互连成一个分布式的控制系统。1、当工作站自成一个独立的系统时，其设备运行的主令信号以与运行过程中的状态显示信号，来源于该工作站按钮指示灯模块。模块上的指示灯和按钮的端脚全部引到端子排上。2、当各工作站通过网络互连构成一个分布式的控制系统时，对于采用西门子S7-200 系列PLC 的设备，YL-335B 的标准配置是采用
5、PPI 协议的通信方式。各工作站PLC 配置如下：（1） 输送站：S7-226 DC/DC/DC 主站，共24 点输入，16 点晶体管输出。（2） 供料站：S7-224 AC/DC/RLY 主站，共14 点输入和10 点继电器输出。（3） 加工站：S7-224 AC/DC/RLY 主站，共14 点输入和10 点继电器输出。（4） 装配站：S7-226 AC/DC/RLY 主站，共24 点输入，16 点继电器输出。（5） 分拣站：S7-224 XP AC/DC/RLY 主站，共14 点输入和10 点继电器输出。二、五个站简介（*输送站*）1、供料站工件装料管，工件推出装置，支撑架，阀组，端子排组
6、件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。其中，管形料仓和工件推出装置用于储存工件原料，并在需要时将料仓中最下层的工件推出到出料台上。它主要由管形料仓、推料气缸、顶料气缸、磁感应传感器、漫射式光电传感器组成。工作原理：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这
7、样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。在底座和管形料仓第4 层工件位置，分别安装一个漫射式光电开关。它们的功能是检测料仓中有无储料或储料是否足够。若该部分机构没有工件，则处于底层和第4 层位置的两个漫射式光电传感器均处于常态；若仅在底层起有3个工件，则底层处光电传感器动作而第4 层处光电传感器常态，表明工件已经快用完了。这样，料仓中有无储料或储料是否足够，就可用这两个光电传感器的信号状态反映出来。推料缸把工件推出到出料台上。出料台面开有小孔，出料台下面设有一个园柱形漫射式光电传感器，工作时向上发出光线，从而透过小孔检测是否有工件存在，以便向系统提供本
8、站出料台有无工件的信号。在输送站的控制程序中，就可以利用该信号状态来判断是否需要驱动机械手装置来抓取此工件。2、加工站加工站的结构：加工站的功能是完成把待加工工件从物料台移送到加工区域冲压气缸的正下方；完成对工件的冲压加工，然后把加工好的工件重新送回物料台的过程。加工站装置侧主要结构组成为：加工台与滑动机构，加工（冲压）机构，电磁阀组，接线端口，底板等。滑动加工台的工作原理：滑动加工台在系统正常工作后的初始状态为伸缩气缸伸出，加工台气动手指开的状态，当输送机构把物料送到料台上，物料检测传感器检测到工件后，PLC 控制程序驱动气动手指将工件夹紧加工台回到加工区域冲压气缸下方冲压气缸活塞杆向下伸出
9、冲压工件完成冲压动作后向上缩回加工台重新伸出到位后气动手指松开的顺序完成工件加工工序，并向系统发出加工完成信号。在移动料台上安装一个漫射式光电开关。若加工台上没有工件，则漫射式光电开关均处于常态；若加工台上有工件，则光电传感器动作，表明加工台上已有工件。当加工过程结束，加工台伸出到初始位置。要求缩回位置位于加工冲头正下方；伸出位置应与输送站的抓取机械手装置配合，确保输送站的抓取机械手能顺利地把待加工工件放到料台上。加工机构用于对工件进行冲压加工。主要由冲压气缸、安装板等组成。冲压台的工作原理是：当工件到达冲压位置既伸缩气缸活塞杆缩回到位，冲压缸伸出对工件进行加工，完成加工动作后冲压缸缩回，为下
10、一次冲压做准备。冲头根据工件的要求对工件进行冲压加工，冲头安装在冲压缸头部。安装板用于安装冲压缸，对冲压缸进行固定。3、装配站装配站的结构：装配站的功能是完成将该站料仓的黑色或白色小圆柱工件嵌入到放置在装配料斗的待装配工件中的装配过程。装配站的结构组成包括：管形料仓，供料机构，廻转物料台，机械手，待装配工件的定位机构，气动系统与其阀组，信号采集与其自动控制系统，以与用于电器连接的端子排组件，整条生产线状态指示的信号灯和用于其他机构安装的铝型材支架与底板，传感器安装支架等其它附件。 装配机械手：装配机械手是整个装配站的核心。当装配机械手正下方的廻转物料台料盘上有小园柱零件，且装配台侧面的光纤传感
11、器检测到装配台上有待装配工件的情况下，机械手从初始状态开始执行装配操作过程。装配机械手装置是一个三维运动的机构，它由水平方向移动和竖直方向移动的2 个导向气缸和气动手指组成。装配机械手的运行过程如下：PLC 驱动与竖直移动气缸相连的电磁换向阀动作，由竖直移动带导杆气缸驱动气动手指向下移动，到位后，气动手指驱动手爪夹紧物料，并将夹紧信号通过磁性开关传送给PLC，在PLC 控制下，竖直移动气缸复位，被夹紧的物料随气动手指一并提起，离开当廻转物料台的料盘，提升到最高位后，水平移动气缸在与之对应的换向阀的驱动下，活塞杆伸出，移动到气缸前端位置后，竖直移动气缸再次被驱动下移，移动到最下端位置，气动手指松
12、开，经短暂延时，竖直移动气缸和水平移动气缸缩回，机械手恢复初始状态。4、分拣站分拣站的结构和工作过程：分拣站是最末站，完成对上一站送来的已加工、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。当输送站送来工件放到传送带上并为入料口光电传感器检测到时，即启动变频器，工件开始送入分拣区进行分拣。分拣站主要结构组成为：传送和分拣机构，传动带驱动机构，变频器模块，电磁阀组，接线端口，PLC 模块，按钮/指示灯模块与底板等。其中，机械部分的装配总成传送和分拣机构主要由传送带、出料滑槽、推料（分拣）气缸、漫射式光电传感器、光纤传感器、磁感应接近式传感器组成。传送已经加工、装配好的工件，在光纤传
13、感器检测到并进行分拣。传送带是把机械手输送过来加工好的工件进行传输，输送至分拣区。导向器是用纠偏机械手输送过来的工件。两条物料槽分别用于存放加工好的黑色、白色工件或金属工件。工作原理：当输送站送来工件放到传送带上并为入料口漫射式光电传感器检测到时，将信号传输给PLC，通过PLC 的程序启动变频器，电机运转驱动传送带工作，把工件带进分拣区，如果进入分拣区工件为白色，则检测白色物料的光纤传感器动作，作为1 号槽推料气缸启动信号，将白色料推到1 号槽里，如果进入分拣区工件为黑色，检测黑色的光纤传感器作为2 号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到2 号槽里。自动生产线的加工结束。传动带驱动机构：传动带驱动
14、机构采用的三相减速电机，用于拖动传送带从而输送物料。它主要由电机支架、电动机、联轴器等组成。三相电机是传动机构的主要部分，电动机转速的快慢由变频器来控制，其作用是带传送带从而输送物料。电机支架用于固定电动机。联轴器由于把电动机的轴和输送带主动轮的轴联接起来，从而组成一个传动机构。5、输送站5.1输送站的结构与工作过程输送站工艺功能是：驱动其抓取机械手装置精确定位到指定站的物料台，在物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下的功能。YL335B 出厂配置时，输送站在网络系统中担任着主站的角色，它接收来自触摸屏的系统主令信号，读取网络上各从站的状态信息，加以综合后，向各从站发送控制要求
15、，协调整个系统的工作。输送站由抓取机械手装置、直线运动传动组件、拖链装置、PLC 模块和接线端口以与按钮/指示灯模块等部件组成。抓取机械手装置：抓取机械手装置是一个能实现三自由度运动（即升降、伸缩、气动手指夹紧/松开和沿垂直轴旋转的四维运动）的工作站，该装置整体安装在直线运动传动组件的滑动溜板上，在传动组件带动下整体作直线往复运动，定位到其他各工作站的物料台，然后完成抓取和放下工件的功能。具体构成如下：气动手爪：在各个工作站物料台上抓取/放下工件。伸缩气缸：驱动手臂伸出缩回。由一个二位五通单向电控阀控制。回转气缸：驱动手臂正反向90 度旋转，由一个二位五通单向电控阀控制。提升气缸：驱动整个机械手提升与下降。由一个二位五通单向电控阀控制。 直线运动传动组件：直线运动传动组件用以拖动抓取机械手装置作往复直线运动，完成精确定位的功能。伺服电机由伺服电机放大器驱动，通过同步轮和同步带带动滑动溜板沿直线导轨作往复直线运动。从而带动固定在滑动溜板上的抓取机械手装置作往复直线运动。同步轮齿距为5mm，共12
