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1、XX学院 XX UNIVERSITY本科生毕业设计设 计 题 目： 自动转运小车结构 及控制系统设计 系部： 机 电 工 程 系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 班 级： 学号 2011011307 指导教师姓名： 职称 讲师 XX学院教务处 二一三年六月制（2015届）本科生毕业设计说明书自动转运小车结构及控制系统设计系部： 机 电 工 程 系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： XX 班 级： 学号 2011011307 指导教师姓名： 职称 讲师 最终评定成绩 2015 年 5 月 摘 要随着我国经济的迅速增长，推动了工业化的进程。传统的人工搬运转运效
2、率低已经完全跟不上生产的速度，再加之人工成本的上升等都成了亟待解决的问题。而计算机对生产进行管理以及对生产过程进行控制，在一定程度上可以解决以上效率低下的问题，因而越来越受到人们的关注。本课题设计了一种基于PLC控制的转运小车结构及控制系统，对小车的结构进行了分析计算，且校核了驱动部分的零件。控制部分采用的是三菱FX系列控制系统进行控制，实现了小车单步、单周期、连续的装料、右行、卸料、左行动作。关键词：自动转运小车，PLC，控制系统ABSTRACTWith the rapid growth of Chinas economy, the process of the industrializat
3、ion is promoted. Traditional manual handling with low transport efficiency has completely failed to keep pace with the speed of production, coupled with rising labor costs and so on it has become a problem to be solved. The computer to manage the production and to control the production process, to
4、a certain extent, can solve above problem with low efficiency, so more and more get the attention of people.This topic has designed a kind of transfer car structure and control system based on PLC control, the structure of the small car has carried on the analysis and calculation, and check the driv
5、ing part of the parts. Control part adopts the mitsubishi FX series control system to control, has realized the car step, single cycle, continuous charging, right, discharge, left for action.Keywords:Automatic transfer vehicle,PLC,Controlling system 目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1 引言11.2 课题背景11.3 相关领域的研
6、究现状和发展趋势21.3.1 转运小车的研究现状21.3.2 转运小车的发展趋势31.4 设计要求及论文的结构4第二章 机械部分设计62.1 设计任务62.2 械传动方案确定机62.3 交流伺服电动机的选择72.4 联轴器的设计82.5 蜗杆传动设计102.6 轴的设计122.6.1 前轮轴的设计122.6.2 后轮轴的设计152.7 滚动轴承选择计算202.7.1 前轮轴上的轴承202.7.2 蜗杆轴上的轴承212.7.3 后轮轴上的轴承24第三章 控制系统硬件设计263.1 硬件总体框架结构263.2 PLC的特点263.3 PLC的工作过程273.4 可编程控制器的选择293.5 外部I
7、/0设备的选型29第四章 控制系统软件所设计314.1 I/O的分配314.2 PLC外部接线314.3 主要功能流程图324.4 顺序功能图设计334.5 梯形图设计344.5.1 单步工作方式344.5.1 单周期工作方式354.5.2 连续工作方式35结 论39参考文献40附 录41致 谢44- 1 - 第一章 绪论1.1 引言在自动生产线上，各工序之间的产品常用转运小车来转运，在自动工厂中，我们要求转运小车能够准确、及时、安全、可靠地将货物从一个地方转移到预定的目的地，而传统的继电-接触器控制系统已经不能适应现代生产的这种要求，因此自动控制的转运小车为PLC的应用提供了广阔的空间。1.
8、2 课题背景 早期转运小车电气控制系统多为“继电器一接触器”组成的复杂系统，周期长、体积大、成本是此系统都有的缺陷，数据处理和通信功能就更加的稀少了，而且必须有专人负责操作。人们对相对于操作简单、可靠性强的自动控制系统的紧迫感更加的强烈。 随着整个社会经济的发展、科学的进步，计算机控制技术也随之飞速发展，传统的继电-接触器控制系统将逐渐的退出大家的视线，从而走上台面的是可编程序控制器系统，它的主要核心是细微处理器；逐渐覆盖各个行业的自动化控制领域。这种自动控制产品操作简单、性价比高、通用性强、控制相当可靠，因此得到了大多数人的认可，从而越来越容易实现自动控制。PLC随之产生。我国工业自动化的不
9、断发展，转运小车在自动生产线上起到了的举足轻重的作用，在现代工业中，许多控制小车在指定的轨道上，按照工序，完成各自设定的任务，如柔性制造系统中物料小车的自动控制、自动化仓库中物件存取小车的自动控制等等，都是转运小车的相关应用。我国的转运小车是依赖于柔性制造系统的发展，几十年以来，市场对产品数量的要求的提高和计算机技术的迅猛发展，且现代制造技术越来越受到重视，所以对自动化生产的要求也越来越高，而作为关键部分的转运小车必将得到迅速发展和广泛应用，比如说：转运小车在冶金、墙材、有色金属、车站、港口、煤矿、码头仓库、矿井等行业得到了越来越广泛和深入的应用。而在这些行业中，根据点差，转运小车发挥着愈来愈
10、大的优势，并且极好的转化为企业的经济效益，促成了自动化物流系统、先进的柔性生产线的实现，极大地提高了自动化程度和生产效率。编程序控制器（PLC）计算机在急需发展的工业环境下应运而生，随后更是在各种控制系统得到广泛的使用，因为这种微电子技术可以让更多系统的编程简单化，更加的可靠，而且易于维护；是按照用户编制的程序来实现控制和数据处理功能的组合器件，转运小车控制系统因PLC技术的引入必将取得意想不到的成功。1.3 相关领域的研究现状和发展趋势1.3.1 转运小车的研究现状转运小车在现代工厂的自动化生产线上，充当着半成品、成品、毛坯件的转移工作，是自动化生产线上的重要环节，并且在企业生产中正发挥着越
11、来越重要的作用，现在已经广泛应用于国民经济的多个生产行业。为了提高转运小车的工作效率，切实为企业提供实用的转运小车，改善工人的工作环境，提高生产效率，为企业赢得更大的利润，世界各国对转运小车也展开了一系列地研究。除了利用传统的机械方法对转运小车进行技术改进之外，更多的是将新的工业技术应用到转运小车上，从而让该设备更加智能化、自动化、安全化。 在自动化生产线上，有些生产机械无法在自动开启的情况下完成工作内容，甚至有的还需要在某些位置停滞一定的时间，这样降低了整个生产线的效率，从而降低整个产业的绩效。因此越来越多的工业企业选择PLC程序来实现运料小车自动往返顺序的控制，效率的大幅度提高更加证实了它
12、的简单、方便以及可靠。目前，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，PLC已由最初一位机发展到现在的以16位和32位微处理器构成的微机化PC，而且实现了多处理器的多通道处理2。现在，PLC控制的转运小车技术已经相当成熟，不仅控制功能增强，可靠性提高，功耗和体积减小，成本下降，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使得PLC转运小车向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱。经过多年的发展，国内自动化生产厂家增加了许多，但国内PLC应用市场仍然以国外产品为主。由于成套设备的引进，PLC价格昂贵，国内只有像冶金、电力、
13、自动化生产线等这种比较大的设备和系统才会选择使用转运小车；但是PLC自20世纪70年代后期进入中国以来，越来越多的企业厂家选择柔性制造系统，这个数据相当可观。在引进国外的柔性制造过程中，我国也曾组织了相关单位消化、吸收PLC的关键技术，试图对小车进行国产化。但是由于我国的当时的经济支撑有欠，后续的各种研究力量和生产技术达不到相应要求，即使到了80年代，北京、上海、广州、西安、长春等20多家科研单位、大专院校和工厂研制都在积极生产PLC产品，最终都没有成功实现产业化。因此成功实现转运小车产品运作需要多个因素的配合与完善。近10年来，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制。目前国产自动化厂商众多，各个厂商规模也不一样，北京和利时（其PLC生产基地在浙江杭州）和浙大中控都是在DCS系统具有优势之后，再渗透PLC市场，现在在国内已经有一定知名度，浙大中控从最近两年开始推广PLC控制的生产线，杭州还有浙大中自生产9。但是无法与国际大厂的规模和产品系列匹敌，而且生产厂商生产的PLC转运小车主要集中于中小型小车（大部分为小型），其中生产中型转运小车的厂商主要有盟立、南大傲拓（刚刚进入市场）等，深圳欧辰和亿维都是做西门子的配套IO模块，黄石科威生产嵌入式PLC。1.3.2 转运小车的发展趋势随着我国国民经济的迅猛发展，庞大的基础设施建
