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1、毕 业 设 计 （论 文）课题名称： 自动化生产线之装配站设计 指导教师： 系 别： 电子信息系 专 业： 机电一体化技术 班 级： 姓 名： 摘 要随着时代和科技的发展，自动化生产技术慢慢的代替了以往的流水线生产。现代化的自动生产设备（自动生产线）的最大特点是它的综合性和系统性，在这里，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的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。可编程序控制器（PLC）以其高抗干扰能力、高可靠性、高性
2、能价格比且编程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑微处理单元的角色。因此，培养掌握机电一体化技术，掌握PLC 技术及PLC 网络技术的技术人材是当务之急。YL-335B 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。利用YL-335B，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，使学习者得到一个非常接近于实际的教学设备环境，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。YL-335B 采用模块组合式的结构，各工作单元是相对独立的模块，并采用了标准结构和抽屉式模块放置架，具有较强的
3、互换性。可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目标，十分适合教学。本书主要阐述亚龙YL-335B 型自动生产线实训考核装备中装备站的的基本结构、工作原理和工作过程。本书力求采用项目教学的方法介绍本装备所涉及的技术，使学生在知识的学习和综合应用，PLC 的编程和组网能力，设备的安装与调试等。 关键字：plc；机电一体化；装配目录第一章 绪 论41.1 设计背景41.2 设计的内容和结构4第二章 系统方案论证5第三章 系统硬件设计73.1 装配单元的结构与工作过程73.2所需设备113.2.1传感器（接近开关）113.2.2气动元件163.3电
4、气控制213.4气源处理装置233.5 装配单元的安装技能训练233.6 PLC的I/O分配及系统安装接线24第四章 系统软件设计274.1编写程序的思路274.2状态流程图284.3调试与运行28结束语30致 谢32参考文献33附录A34附录B38第一章 绪 论1.1 设计背景随着社会的进步和科技的发展，生产线已经从传统的人工模式，向智能化，电子化，信息化，网络化的高科技自动化模式的方向迅猛发展。自动化生产线系统已经在全国各大生产行业都有广泛的应用，它有效的减小了因人工生产出现的居多问题，缩短了生产时间。大大提高生产效率。自动化生产设备利用一整套的工作流程，以全自动的供料，加工，装配，分拣，
5、传输方式来实现现实生产的需求。本文主要介绍的是自动化生产线中装配站的系统设计。1.2 设计的内容和结构设计的内容共分为五章：第一章“绪论”概括了课题的设计背景和设计的内容与结构，以及系统的基本原理等内容；第二章“系统方案论证”通过比较plc的类型及实现方法的不同从而结合了多方面原因，选择出其中的一种方案作为本次设计的方案；第三章“系统硬件设计”主要分析了装配站系统的构成部分和各设配的基本工作原理，并介绍了详细安装工作过程。第四章“系统的软件设计”介绍了软件开发流程及应用说明；最后的结束语对本次完成的工作进行总结，并对今后的工作提出建议。第二章 系统方案论证本课题的要求是以可编程控制器(plc)
6、为主机控制核心的装配站系统的设计与实现。下面介绍两种不同plc为控制核心的设计方案。一、三菱系列的PLC三菱PLC英文名又称：MitsubishPowerLineCommunication，是三菱电机在大连生产的主力产品。三菱PLC在中国市场常见的有以下型号：FR-FX1N FR-FX1S FR-FX2N FR-FX3UFR-FX2NC FR-AFR-Q，下面我们主要介绍FX1N和FX2N系列。FX1N系列:是三菱电机推出的功能强大的普及型PLC。具有扩展输入输出，模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性。是一款广泛应用于一般的顺序控制三菱PLC。FX2N系列:是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。
7、具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。1.编程语言在FX系列可编程控制器控制器中，除基本的指令表变成方式外，还可以采用在图形画面上进行阶梯符号作图的梯形图编程方式，以及对应机械动作流程进行顺控设计的SFC（顺序功能图）方式，而且，这些程序可以相互转换换。指令表及梯形图程序如果按一定的规则编写，也可以实现到SFC图的逆变换。2.高速处理三菱系列PLC可以实现高速处理，FX系列可编程控制器内置的高速计数器，对来自特定的输入继电器的高速脉冲进行中断处理，因此与扫描时间无关，可以进行高达60kHz/h的高速脉冲。在可编程控制器中设置了C-
8、R滤波器，以防止输入信号的震动和噪音的影响。可以对脉冲进行捕捉，在脉冲捕捉中可以监视来自特定输入的脉冲信号，也可以在输入时采用中断处理设置特殊辅助继电器。3.FX的PLC支持顺序控制。可编程控制器的扫描周期是恒定模式，采用次模式可以以固定的周期处理和运算同步执行的指令。在设备不停机的情况下也可以对运行过程中的程序进行改变的功能。4.应用指令FX系列PLC基于追求“基本功能、高速处理、便于使用”的规范理念，FX可编程控制器具有数据的传送和比较，四则运算及逻辑运算、数据的循环和位移等基本指令，还有输入输出刷新、中断、高速计算器专用比较指令、高速脉冲输出等高速处理指令，以及在SFC控制方面，将机械控
9、制的标准动作封袋化的状态初始化指令等。此外，还提供了可适应更复杂的控制的浮点运算及PID运算等。二、西门子系列PLC西门子股份公司（SIEMENSAGFWB：SIE,NYSE：SI）是世界最大的机电类公司之一，1847年由维尔纳?冯?西门子建立。西门子SIAMTIC模块化控制器有着很大的优势，它可以即买即用，长期兼容性和可用性，可以在恶劣环境下工作，模块还可以扩展和升级。西门子的产品十分的抗震动，通过集中式和分布式I/O控制。所以西门子在最近的一些年内能够很有力的打进中国的市场并能在中国的市场牢牢的扎根。这和西门子产品的质量和性能有着十分大的关系.其中就有S7-200、S7-300、S7-40
10、0。S7-200它适用于一系列机械设备的制造或用作独立的解决方案，微型自动化系统的组成部分，STEP7Micro/WIN工程组态软件应用于它，应用于性能要求较低的自动化任务。它是低成本的微型系统。西门子S7-300它设计紧凑，安装在DIN导轨上，在CPU中集成了许多功能，通过在微型存储器上保持数据实现免维护，PROFIBUS上的等时模式，属于故障安全类型。西门子S7-400具有多种机架类型的机架系统，优异的高速处理能力和通讯性能，可以在运行中更改组态，PROFIBUS上的等时模式，还支持PROFIBUS连接分布式I/O，属于故障安全和容错类型，热插拔。S7-400的三个HCPU，支持硬件同步,
11、功能强大的解决方案，不会发生任何信息损失，且可对工程任务提供高级支持，无需额外的编程费用,可以为安全应用轻松扩展H系统。西门子plc现在不仅全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，RISC(reducedinstructionsetcomputer)精简指令系统CPU等高级CPU，而且在一台PLC中配置多个微处理器，进行多通道处理，同时生产了大量内含微处理器的智能模块，使得第四代PLC产品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的真正名符其实的多功能控制器三菱的优势在于离散控制和运动控制，三菱的指令丰富，有专用的定位指令，控制伺服和步进容
12、易实现，要实现某些复杂的动作控制也是三菱的强项，而西门子在这块就较弱，没有专用的指令，做伺服或步进定位控制不是不能实现，而是程序复杂，控制精度不高。过程控制与通信控制西门子是强项，西门子的模拟量模块价格便宜，程序简单，而三菱的模拟量模块价格昂贵，程序复杂，西门子做通信也容易，程序简单，三菱在这块功能较弱。所以针对不同的设备不同的控制方式，我们要合理的选用PLC，用其长处，避其短处。例如某设备只是些动作控制，如机械手，可选择三菱的PLC，某设备有伺服或步进要进行定位控制，也选三菱的PLC;像中央空调，污水处理，温度控制等这类有很多模拟量要处理的就要选西门子的PLC比较合适，某设备现场有很多仪表的
13、数据要用通信进行采集，选西门子的好控制。 通过以上比较我们选用三菱plc为主机控制装配站系统第三章 系统硬件设计3.1 装配单元的结构与工作过程装配单元的功能是完成将该单元料仓内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。装配单元的结构组成包括：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，气动系统及其阀组，信号采集及其自动控制系统，以及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及底板，传感器安装支架等其它附件。其中，机械装配图如图4-1所示：图 4-1 装配单元机械装配图1、管形料仓管形料仓用来存储装配用的金属、
14、黑色和白色小园柱零件。它由塑料圆管和中空底座构成。塑料圆管顶端放置加强金属环，以防止破损。工件竖直放入料仓的空心圆管内，由于二者之间有一定的间隙，使其能在重力作用下自由下落。为了能对料仓供料不足和缺料时报警，在塑料圆管底部和底座处分别安装了2 个漫反射光电传感器（E3Z-L 型），并在料仓塑料圆柱上纵向铣槽，以使光电传感器的红外光斑能可靠照射到被检测的物料上。如图4-2 所示。光电传感器的灵敏度调整应以能检测到黑色物料为准则。2、落料机构图 4-2 给出了落料机构剖视图。图中，料仓底座的背面安装了两个直线气缸。上面的气缸称为顶料气缸，下面的气缸称为挡料气缸。系统气源接通后，顶料气缸的初始位置在缩回状态，挡料气缸的初始位置在伸出状态。这样，当从料仓上面放下工件时，工件将被挡料气缸活塞杆终端的挡块阻挡而不能落下。需要进行落料操作时，首先使顶料气缸伸出，把次下层的工件夹紧，然后挡料气缸缩回，工件掉入廻转物料台的料盘中。之后挡料气缸复位伸出，顶料气缸缩回，次下层工件跌落到挡料气缸终端挡块上，为再一次供料作准备。图 4-3 落料机构示意图3、廻转物料台该机构由气动摆台和两个料盘组成，气动摆台能驱动料盘旋转180 度，从而实现把从供料机构落下到料盘的工件移动到装配机械手正下方的功能。见图4-4。图中的光电传感
