11YL-335B自动化生产线分拣单元论文及说明设计.doc
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1、摘 要自动生产线的最大特点是它的综合性和系统性,综合性主要涉及机械技术、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。本系统完成一个工件的拆卸、分拣工作,模拟一个生产流水线的生 产过程。首先由供料站提供原料,运输站将其送至加工站加工,然后送至装配站进行 安装,最后由分拣站进行分拣。 设计以送料、加工、装配、输送、分拣等工作单元作为自动生产线的整体设计, 构成一个典型的自动生产线的机械平台,系统各
2、机构的采用了气动驱动、变频器驱动 和步进(伺服)电机位置控制等技术。系统的控制方式采用每一工作单元由一台PLC 承担其控制任务,各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。所以 ,本设计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。关键字关键字 变频器 PLC 电机AbstractThe biggest characteristic of automatic production line is a comprehensive and its system, comprehensiv
3、e mainly relates to the mechanical technology, microelectronics technology, electrical and electronic technology, sensor technology, interface technology, information transformation technology, network communication technology and other technology organically, and applied to production equipment and
4、 systems; that is production line of sensing, processing and transmission, control, execution and driving mechanism in the control of the micro processing unit of work coordinately, organically fuses in together. The system completed the demolition, sorting a work piece, the production process simul
5、ation of a production line. First by the feeding station to provide raw materials, transport station will be sent to the processing station for processing, and then sent to the assembly station for installation, and finally by the sorting station sorting. Design work to feed, processing, assembling,
6、 transporting, sorting unit as the overall design of automatic production line, forming a mechanical platform is a typical automatic production line, the mechanism of the system adopts pneumatic drive, inverter drive and stepper (servo) motor position control technology. Control system adopts each w
7、ork unit is composed of a PLC for the control task, the PLC through the RS485 serial communication to achieve the interconnection of distributed control mode. So, the design of integrated application of a variety of technical knowledge, such as pneumatic control technology, mechanical technology (me
8、chanical transmission, mechanical connections), sensor technology, PLC control and networking, stepping motor position control and inverter technology.Key Words transducer ,PLC , motor目 录摘 要.I Abstract.II 目 录.III 1绪论.1 2 YL-335B自动生产线概述.3 2.1 自动化生产线(YL-335B)的基本组成.3 2.2 YL-335B的电气控制.7 2.3 自动化生产线工艺流程介绍
9、.10 3 分拣单元的结构与控制.12 3.1 分拣单元的结构.12 3.2 分拣单元的PLC控制及编程.18 4组态软件的系统构成及其简介.28 4.1组态软件的结构划分.28 5 自动生产线监控画面的制作.31 5.1 规划联机所需要的辅助继电器清单.31 5.2 建立仿真画面.32 5.3 工程下载.37 结 论.39 致 谢.40 参考文献.411绪 论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
10、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。 亚龙YL- 335B型自动生产线实训考核装备在铝合金导轨式实训台上安装送料、加工、装配、输送 、分拣等工作单元,构成一个典型的自动生产线的机械平台,系统各机构的采用了气动 驱动、变频器驱动和步进(伺服)电机位置控制等技术。系统的控制方式采用每一工作 单元由一台PL
11、C承担其控制任务,各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制 方式。因此,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
12、和整合学习功能的目标,十分适合教学实训考核或 技能竞赛的需要。 MCGS嵌入版组态软件具有强大的功能,并且操作简单,易学易用,普通工程人员经 过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。同时使用MCGS嵌入版组 态软件能够避开复杂的嵌入版计算机软、硬件问题,而将精力集中于解决工程问题本身 ,根据工程作业的需要和特点,组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制 监控系统。 MCGS嵌入版采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面,符合中国人的使用习惯和 要求。实时性强、有良好的并行处理性能。MCGS嵌入版以图像、图符、报表、曲线等多 种形式,丰富、生动的多媒体画面。完善的安全机制完
13、善的安全机制多样化的报警功能 。支持多种硬件设备,实现“设备无关”。良好的可维护性。 可编程序控制器(PLC)以其高抗干扰能力、高可靠性、高性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。 因此,本设计将组态技术与PLC技术,有机结合起来,运用组态技术,对自动生产线的各单元进行高仿真。达到模拟运行的目的。2 YL-335B自动生产线概述2.1 自动化生产线(YL-335B)的基本组成亚龙YL-335B型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供料单元、
14、加工单元 、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。其外观如图2.1所示。图2.1 YL-335B外观图其中,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。 在YL- 335B设备上应用了多种类型的传感器,分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态
15、、物体的颜色及材质等。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一,是现代工业 实现高度自动化的前提之一。在控制方面,YL- 335B采用了基于RS485串行通信的PLC网络控制方案,即每一工作单元由一台PLC承担其控制任务,各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。用户可根据需要选 择不同厂家的PLC及其所支持的RS485通信模式,组建成一个小型的PLC网络。小型PLC 网络以其结构简单,价格低廉的特点在小型自动生产线仍然有着广泛的应用,在现代工 业网络通信中仍占据相当的份额。另一方面,掌握基于RS485串行通信的PLC网络技术, 将为进一步学习现场总线技术、工业以太网技术等
16、打下了良好的基础。2.1.1YL-335B的基本功能YL-335B各工作单元在实训台上的分布如图2.2的俯视图所示。图2.2 俯视图1、供料单元的基本功能:供料单元是YL- 335B中的起始单元,在整个系统中,起着向系统中的其他单元提供原料的作用。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 送单元的机械手将其抓取,输送到其他单元上。如图2.3所示为供料单元实物的全貌。图2.3供料单元实物的全貌2、加工单元的基本功能:把该单元物料台上的工件(工件由输送单元的抓取机械手 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 送单元的
17、抓取机械手装置取出。如图2.4所示为加工单元实物的全貌。图2.4 加工单元实物的全貌3、装配单元的基本功能:完成将该单元料仓内的黑色、白色和金属小圆柱工件嵌入 到已加工的工件中的装配过程。装配单元总装实物图如2.5所示。图2.5 装配单元实物的全貌4、分拣单元的基本功能:完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣,使 不同颜色、材质的工件从不同的料槽分流的功能。如图2.6所示分拣单元实物的全貌。图2.6 分拣单元实物的全貌5、输送单元的基本功能:该单元通过直线运动传动机构驱动抓取机械手装置到指定 单元的物料台上精确定位,并在该物料台上抓取工件,把抓取到的工件输送到指定地点然后放下,实现传送
18、工件的功能。输送单元的外观如图2.7所示。图2.7 输送单元外观图直线运动传动机构的驱动器可采用伺服电机或步进电机,视实训目的而定。YL- 335B的标准配置为伺服电机。2.2 YL-335B的电气控制2.2.1 YL-335B 工作单元的结构特点YL-335B设备中的各工作单元的结构特点是机械装置和电气控制部分的相对分离。每一工作 单元机械装置整体安装在底板上,而控制工作单元生产过程的PLC装置则安装在工作台两 侧的抽屉板上。因此,工作单元机械装置与PLC装置之间的信息交换是一个关键的问题。 YL- 335B的解决方案是:机械装置上的各电磁阀和传感器的引线均连接到装置侧的接线端口 上。PLC
19、的I/O引出线则连接到PLC侧的接线端口上。两个接线端口间通过多芯信号电缆 互连。图2.8和图2.9分别是装置侧的接线端口和PLC侧的接线端口。装置侧的接线端口的接线端子采用三层端子结构,上层端子用以连接DC24V电源的+ 24V端,底层端子用以连接DC24V电源的0V端,中间层端子用以连接各信号线。 PLC侧的接线端口的接线端子采用两层端子结构,上层端子用以连接各信号线,其端 子号与装置侧的接线端口的接线端子相对应。底层端子用以连接DC24V电源的+24V端和0 V端。 装置侧的接线端口和PLC侧的接线端口之间通过专用电缆连结。其中25针接头电缆连 接PLC的输入信号,15针接头电缆连接PL
20、C的输出信号。2.2.2 YL-335B的控制系统YL- 335B的每一工作单元都可自成一个独立的系统,同时也可以通过网络互连构成一个分布 式的控制系统。 1、当工作单元自成一个独立的系统时,其设备运行的主令信号以及运行过程中的状 态显示信号,来源于该工作单元按钮指示灯模块。按钮指示灯模块如图2.10所示。模块上的指示灯和按钮的端脚全部引到端子排上。图2.10 按钮指示灯模块图2.8 装置侧接线端口图2.9 PLC侧接线端口模块盒上器件包括: 指示灯(24VDC):黄色(HL1)、绿色(HL2)、红色(HL3)各一只。 主令器件:绿色常开按钮SB1一只 红色常开按钮SB2一只 选择开关SA(一
21、对转换触点) 急停按钮QS(一个常闭触点) 2、当各工作单元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的标准配置是采用了基于RS485串行通信的N:N通信方式。设备出厂的控制方案如 图2.11所示。图2.11 YL-335B的通信网络各工作站PLC配置如下: 输送单元:S7-226 DC/DC/DC 主单元,共24点输入,16点晶体管输出。 供料单元:S7-224 AC/DC/RLY 主单元,共14点输入和10点继电器输出。加工单元:S7-224 AC/DC/RLY 主单元,共14点输入和10点继电器输出。 装配单元:S7-226 AC
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