工业自动化生产线设计

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1、1.1概述随着社会的进步,经济的发展，科技日新月异。自动化技术在社会的各行各业被广泛 的应用,其中又以自动化生产线应用最为广泛.自动化生产线具有效率高，应用灵活,工作精 度高，运行平稳等特点，并且节省了人力物力,大大提高了生产率.目前，自动化生产线在 我国工业生产领域及其他诸多领域应用广泛并且有着十分广阔的应用前景。 生产线即产品生产过程所经过的路线，即从原料进入生产现场开始,经过加工、运送、装 配、检验等一系列生产活动所构成的路线。狭义的生产线是按对象原则组织起来的，完成 产品工艺过程的一种生产组织形式，即按产品专业化原则,配备生产某种产品（零、部件） 所需要的各种设备和各工种的工人，负责完

2、成某种产品（零、部件）的全部制造工作，对 相同的劳动对象进行不同工艺的加工。生产线的种类，按范围大小分为产品生产线和零部件生产线，按节奏快慢分为流水生产线 和非流水生产线，按自动化程度,分为自动化生产线和非自动化生产线。生产线的主要产品或多数产品的工艺路线和工序劳动量比例，决定了一条生产线上拥有为 完成某几种产品的加工任务所必需的机器设备，机器设备的排列和工作地的布置等。生产 线具有较大的灵活性，能适应多品种生产的需要；在不能采用流水生产的条件下,组织生 产线是一种比较先进的生产组织形式；在产品品种规格较为复杂，零部件数目较多，每种 产品产量不多，机器设备不足的企业里，采用生产线能取得良好的经

3、济效益。1。PLCPLC 即可编程控制器（ Programmable logic Controller ，是指以计算机技术为 基础的新型工业控制装置。在 1987 年国际电工委员会 （International Electrical Committee） 颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义：PLC 英文全称 Programmable Logic Controller , 中文全称为可编程逻辑控制器，定 义是 :一种数字运算操作的电子系统 ,专为在工业环境应用而设计的。 它采用一类可编 程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术 操作等面向用户的指令

4、， 并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产 过程。 PLC 是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面 有很重要的应用 ,可以说有半导体的地方就有 PLCPLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置.它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和 算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的 机械或生产过程。 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个 整体,易于扩展其功能的原则而设计。国际电工委员会（IEC）在其标准中将PLC定义为：可程式逻辑控制器是一种

5、数位运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计 的。它采用一类可编程的存储器 ,用于其内部存储程序 ,执行逻辑运算、顺序控制、定时、 计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程。 可程式逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易 于扩充其功能的原则设计。PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用 于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构， 现在一般使用专用的运动控制模块。 如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。 世界上各主要 PLC 厂家 的产品几乎都有运动控制功能，广泛

6、用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用 得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块， 应用非常广泛。2。PLC的国内外状况在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按 照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集 .传统上，这些功能 是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM （通用汽车）公司提出取代 继电气控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司

7、（DEC）研制出了基于集成电路 和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可 编程序控制器 ,称 Programmable ，是世界上公认的第一台 PLC.限于当时的元器件条件及计算机发展水平， 早期的 PLC 主要由分立元件和中小规模 集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。 20 世纪 70 年代初出 现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使 PLC 增加了运算、数据传送及 处理等功能 ,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置 .为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用 ,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为 主要编程语言，

8、并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。 此时的 PLC 为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为 Programmable Logic Controller （PLC） .20 世纪 70 年代中末期 ,可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入 可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的 工业抗干扰设计、模拟量运算、 PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的 地位。 20 世纪 80 年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应

9、用。这个 时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段 的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志 着可编程控制器已步入成熟阶段 .上世纪 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快的时期 ,年增长率一直保持为 3040 。在这时期 ,PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络 能力得到大幅度提高 ,PLC 逐渐进入过程控制领域， 在某些应用上取代了在过程控制 领域处于统治地位的 DCS 系统。20 世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模 上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从

10、控制能力上来说，诞生了各种各样 的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元 ,使应用可编程控制器的工业控制 设备的配套更加容易 .目前，可编程控制器在机械制造、 石油化工、冶金钢铁、汽车、 轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初 是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中 不断扩大了 PLC 的应用。目前 ,我国自己已可以生产中小型可编程控制器 .上海东屋 电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大

11、连组合机 床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的 YZ系列等多种产品已具备了一 定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外 合资企业也是我国比较著名的 PLC 生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深 入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。3。 PLC 未来展望21世纪,PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用 于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的 品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套 性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全 ,完美的人机界面、完备的通信设备会更

12、 好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况 会随着国际竞争的加剧而打破 ,会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面， 会出现国 际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机 组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。伴随着计算机网络的发 展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分， 将在工业及 工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。1.2目 录第一章THJDAL1型模块式工业自动化生产线实训系统产品简介5一、产品图片 5二、产品概述 5三、产品特点 5四、技术性能 6五、实训内容 6六、系统配置 9第二章TH

13、JDAL1型模块式工业自动化生产线实训系统组成、工作原理、控制要求及机 构功能 13一、系统要求 13二、工作流程 13三、控制要求 13四、供料机构 14五、输送机构 15六、加工与检测机构 16七、装配搬运机构错误!未定义书签。八、成品分拣机构错误!未定义书签。第三章THJDAL1型模块式工业自动化生产线实训系统电气、气动控制及运行操作17一、电气控制电路组成 17二、气动原理及气动回路原理图 18三、自动化生产线实训系统使用说明-西门子 18四、自动化生产线实训系统使用说明-松下错误!未定义书签。五、自动化生产线实训系统使用说明-三菱错误!未定义书签。附录一：THJDAL1型模块式工业自

14、动化生产线实训系统机构图和设备总装图271.3第一章THJDAL-1型模块式工业自动化生产线实训系统产品简介一、产品图片二、产品概述本系统是一种最为典型的机电与自动化产品，是为职业院校、职业教育培训机构而研 制的,它适合机电一体化、电气自动化等相关专业的教学和培训.它在接近工业生产制造现 场基础上又针对教学及实训目的进行了专门设计，强化了自动化生产线的安装与调试能力。该系统由五部分组成，分别为：供料机构、输送机构、加工与检测机构、成品分拣机 构、装配搬运机构，完成工件上料、检测、搬运、输送、加工、装配、分拣等功能。涵盖 了自动化类中机电一体化和电气自动化专业中所涉及的PLC控制、变频调速、传感

15、检测、 气动、步进电机驱动与调速、机械结构安装与系统调试等内容。通过基于该实训系统的使 用、训练和培训，能充分锻炼操作者团队协作能力、计划组织能力、自动线安装与调试能 力、工程实施能力、职业素养、交流沟通能力、效率、成本和安全意识，引导高职院校自 动控制类专业教学改革发展方向，促进工学结合人才培养模式改革与创新,培养可持续发展 的满足企业需求的自动化控制高技能人才.三、产品特点1. 该装置融机械部件安装与调试、气动系统的安装与调试、电气控制电路的安装和PLC编程、机电设备安装与调试、自动控制系统安装与调试于一体满足实训教学、工程培 训及职业竞赛的需要;2. 该实训考核装置PLC模块I/O端子、变频器接线端子、各常用模块接线端子均采 用安全型插座,使用带安全插头的导线进行电路连接;各指令开关、光电开关、传感器和指 示元件的电路通过端子排进行连接。插拔线连接电路与端子排连接电路相结合，既保证学 生基本技能的训练、形成和巩固，又保证电路连接的快速、安全和可靠.四、技术性能1. 输入电源：三相四线（或三相五线）P80V10% 50Hz2. 工作环境:温度-10C40C相对湿度W85%（25C ）海拔V4000m3. 装置容量：W1.5kVA4. 外形尺寸：240cmX120cmX130cm5. 安全保护：具有漏电压、漏电流保护,安全符合国家标准五、实训内容（一）实训项目1. 传感