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1、发动机流水线控制系统设计摘 要汽车发动机市场竞争日益加剧，多品种混合装配流水线也陆续上市。汽车发动机混流装配生产线是对不同型号发动机顺序装配的流水线工艺过程,混流装配生产线规划设计的好坏决定了能否实现生产线负荷、品种、产量的均衡化生产。带式输送线效率的提高可以通过操作水平的提高来实现。通过协调两个或两个以上的内部子系统的运作效率，或通过系统组件和时间的协调，或通过系统和人工操作的协调来提高能源系统的运作效率。它们协调带式输送机的开/关状态和时间，以实现更高的运作效率，以此实现更高的性能效率。关键词：发动机流水线；带式输送线；自动控制；THE DESIGN OF ENGINE CONTROL C
2、ONVEYOR MANIPULATOR SYSTEMAbstract Automobile engine market competition is increasingly more intensifying，Many kinds of mixed assembly line are designed by person and used for factories. Different kinds of mixed assembly line is used to product different kinds of automobile engine for different tech
3、nologies, Mixed flow assembly line planning and design is good or not determines the realization of line load equalization, varieties, output production.To enhance the efficiency of belt conveyors can be done by raising the level of operation.Through the coordination of two or more than two operatio
4、nal efficiency of the internal subsystems, or through the coordination of system components and time, or through coordinate system and manual operation to improve the operational efficiency of the energy system .They coordinate the on/off state of belt conveyor and time, in order to achieve higher e
5、fficiency, to achieve higher performance efficiency. Keywords : The engine assembly line Belt conveyorsAutomatic Control 引 言绪 论第1章 总体方案设计1.1 课题介绍1.2 方案设计及工艺参数1.2.1 方案设计1.2.2 工艺参数1.3 系统架构及工作流程图第二章 传送带传动及调速系统的设计2.1 电动机的介绍及选用2.1.1 电动机选用及运行参数2.1.2 电力拖动系统及变频调速2.2 光传感器的介绍及选用2.2.1光电传感器的分类2.2.2常用参数2.2.3 光电传
6、感器选用原则：2.3 变频调速及变频器的选用2.3.1 变频器简介2.3.2 变频器的分类2.3.3变频器中常用的控制方式2.4 本章小结第三章 物件搬运系统的设计3.1 总体设计思路3.1 气缸的介绍及选用3.1.1 气动元件及双向活塞式气缸3.1.2 气缸工作原理3.2 电磁阀的介绍及选用3.2.1电磁阀简介及分类3.2.2 电磁阀工作原理图3.2.3 电磁阀的选用3.3 本章小结第四章 自动控制系统的设计及软件编写4.1 可编程控制器简介4.1.1 PLC的基本结构和主要特点4.1.2 PLC的应用领域4.2 I/O口确定及PLC的选取4.2.1 控制要求分析4.2.2 输入接口确定：4
7、.2.3 输出接口确定：4.3 I/O分配及主要器件的I/O连接图第五章 变速箱参数计算与选择1.齿轮计算2.轴计算结论与展望感谢绪 论自动化流水线是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。随着工业自动化的发展, 出现了数控加工中心,它在减轻工人的劳动强度的同时, 大大提高了劳动生产率。但数控加工中常见的上下料工序, 通常仍采用人工操作或传统继电器控制的半自动化装置。前者费时费工、效率低; 后者因设计复杂
8、, 需较多继电器,接线繁杂, 易受车体振动干扰,而存在可靠性差、故障多、维修困难等问题。自动化流水设备的开发设计提高了工作效率。 自动化流水线设备技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 自动化流水线设备是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。 在现今的中国，塑料制品行业尽管仍属于劳动力密集型，自动化流水线设备的使用已经越来越普及。 那些电子和汽车业的欧美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自动化生产。但现在的变化是那些分布在工业密集的华南、华东沿
9、海地区的中国本土塑料加工厂也开始对自动化流水线设备表现出越来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及交带来的挑战。 随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，汽车工业的日益发展，汽车流水线生产以及迫不及待的出现历史的舞台上，配合可编程控制器（PLC）控制性更强，应变更灵活，操作更简单，已经逐渐取代继电器控制系统成为新的控制方式。本次设计正是基于PLC控制系统，控制一个自动化发动机生产流水线的设计。对于生产流水线的组成及自动化的基础建设有着重要的意义。第1章 总体方案设计1.1 课题介绍 本次设计是基于PLC的传送带自动化流水线设备控制系统。在这个系统中，有两条传送带。当物件F放置
10、在甲传送带上，传送到快要接近自动化流水线设备的时候时，在实现自动减速并前停止在自动化流水线设备的正下方。自动化流水线设备自动降下抓起物件移至乙传动带上方放下物件，物件F由乙传送带运走，并在需要的时候自动减速、停止。在自动化流水线设备抓起物件后，甲传送带继续运行并且将下一个物件运至自动化流水线设备的正下方。自动化流水线设备放下物件在乙传送带后自动返回原位抓起下一个物件。如图11：传送带甲传送带乙抓放F图111.2 方案设计及工艺参数1.2.1 方案设计为了实现既定目标主要是要解决3个问题：传送带物件自动减速停止的实现；自动化流水线设备自动抓取放置返回的实现；传送带、自动化流水线设备再启动的条件。
11、其整体结构入如下（图1-2）：传送带物件自动停止的实现主要是采取光传感器的使用，在传感器检测到物件后，发送信息给PLC，由PLC通过变频器控制电机实现传送带的减速、停止功能。自动化流水线设备移动抓取是通过PLC控制电磁阀对汽缸进行充气来控制自动化流水线设备的上下左右移动，并使用PLC的定时功能实现抓放功能。传送带、自动化流水线设备的自动启动停止是PLC直接控制。PLC传感器电磁阀汽缸自动化流水线设备传送带 变频器图1-2整体结构框图这里采用的是FX2N系列的PLC，因为整个系统的工作流程是一环环相套的。都是由前一个状态触发后一个状态，所以这里采用的是步进控制系统，传感器、自动化流水线设备的限位
12、作为输入信号，控制信号作为输出信号。在整体的设计构思中，全部以工业实际应用的效果为出发点，所以要低成本，高效率、高安全性和稳定性。同时考虑到这种传送带自动化流水线设备工作单元是流水线上使用较多的基础单元，所以在传感器的选取、自动化流水线设备的控制方式上采用了较常见和简单的设计。这样可以让使用范围更宽阔。如果有更为精确的需要，只要将其中的一些部件按照精度要求更换即可。1.2.2 工艺参数 电动机：功率为12KW 传送带宽度：1M 传感器有效范围 1.25M 变频器 1.3 系统架构及工作流程图根据此次设计所要实现的目标，可以将整个工作单元分成三个运行系统：1、传送带传动调速系统；2、物件升降系统
13、；3、各部分硬件的自动控制系统。其中，自动控制系统又可以称为中央控制系统，由一个中央处理器（这里使用可编程控制器即PLC）为主控单元，接受从信号采集器件即传感器处采集来的信号，经过处理发送给各部分硬件执行相应的操作。从而实现传动系统的调速功能。具体系统工作流程图如下：（图1-3）发动机部件被放置传送带传送带停止时间间隔止发动机移送到下降装置放下发动机启动回收带回收带减速回收带停止上升装置传感器A传感器B传感器B1传感器A1启动传送带检测回收带是否停止图1-3 工作流程图第二章 传送带传动及调速系统的设计 传送带传动及调速系统是实现将物件传送至相应位置并在需要的时候能实现自动减速、停止功能的系统
14、。由电动机，信号采集器，调速控制器、传送带4个部件构成。电动机提供传送带传送的源动力，信号采集器采用光传感器进行信号采集，调速控制器采用变频器调速方式。在指定的位置安装光传感器后，物件传送到相应位置被传感器检测到后，由传感器将此信息传送给中央处理器件：PLC，再由PLC发出指令给变频器，由变频器控制电机的转速达到实现传送带减速、停止的功能。下面详细介绍各个部件的工作方式及选取。2.1 电动机的介绍及选用交流电动机诞生于19世纪末,由于它具有控制方便、适应性强、维护便利等一系列优点，所以很快成为工业社会的重要核心，是传动系统中的主力。同时根据不同生产过程的需要，孕育了各种各样的电动机调速装置和技术，并逐步得到打发展。2.1.1 电动机选用及运行参数本次设计的设定，电动机采用的是三相异步电动机，需求功率为11KW。设计带式输送机满载时输送带放置80台发动机，再制造的现代小型汽车发动机分为铸铁发动机和铸铝发动机，现下主流发动机排量为1.0L至1.8L不等，1.8L铸铁发动机重量约130Kg，1.8L铸铝发动机重量约100Kg，本设计以1.8L铸铁发动机装配车间输送机进行设计，带速v=0.7m/s。P=W/t=mgV=0.1（100*80）*10*0.7*
