11YL--335B自动化生产线分拣单元论文设计.doc

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1、YL-335B 自动化生产线分拣单元论文设计I 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

2、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 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 电机毕业设计（论文）IIAbstractThe biggest characteristic of automatic production line is a comprehensive

3、and its system,comprehensive 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 prod

4、uction equipment and 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 p

5、rocess simulation 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,assemb

6、ling,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 work

7、 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(mechanical

8、transmission,mechanical connections),sensor technology,PLC control and networking,stepping motor position control and inverter technology.Key Words transducer ,PLC,motorYL-335B 自动化生产线分拣单元论文设计III目 录摘 要.IAbstract.II目 录.III1 绪论.12 YL-335B 自动生产线概述.32.1 自动化生产线（YL-335B）的基本组成.32.2 YL-335B 的电气控制.72.3 自动化生产线

9、工艺流程介绍.103 分拣单元的结构与控制.123.1 分拣单元的结构.123.2 分拣单元的 PLC 控制及编程.184 组态软件的系统构成及其简介.284.1 组态软件的结构划分.285 自动生产线监控画面的制作.315.1 规划联机所需要的辅助继电器清单.315.2 建立仿真画面.325.3 工程下载.37结 论.39致 谢.40参考文献.41YL-335B 自动化生产线分拣单元论文设计-1-1 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

10、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

11、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。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

12、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、

13、生动的多媒体画面。完善的安全机制完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。毕业设计（论文）-2-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。YL-335B 自动化生产线分拣单元论文设计-3-2 YL-335B 自动生产线概述2.1 自动化生产线

14、（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、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

15、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、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，组建成一毕业设计（论文）-4-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

16、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。YL-335

17、B 自动化生产线分拣单元论文设计-5-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毕业设计（论文）-6-3、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

18、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YL-335B 自动化生产线分拣单元论文设计-7-5、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

19、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 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。毕业设计（论文）-8-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

20、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 0V 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 PLC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

21、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YL-335B 自动化生产线分拣单元论文设计-9-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-335

22、B 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/DC/RLY 主单元，共 24 点输入，16点继电器输出。分拣单元：S7-224 XP AC/DC/RLY 主单元，共 14点输

23、入和 10点继电器输出3、人机界面系统运行的主令信号（复位、启动、停止等）通过触模屏人机界面给出。同时，人机界面上也显示系统运行的各种状态信息。人机界面是在操作人员和机器设备之间做双向沟通的桥梁。使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变的简单生动，并且可以减少操作上的失误，即使是新手也可以很轻松的操作整个机器设备。使用人机界面还可以使机器的配线标准化、简单化，同时也能减少 PLC 控制器所需的 I/O 点数，降低生产的成本，同时由于面板控制的小型化及高性能，相对的提高了整套设备的附加价值。YL-335B 采用了昆仑通态（MCGS）TPC7062KS 触摸屏作为它的人机界

24、面。TPC7062KS 是一款以嵌入式低功耗 CPU 为核心（主频 400MHz）的高性能嵌入式一体化工控机。该产品设计采用了 7 英寸高亮度 TFT 液晶显示屏（分辨率 800480），四线电毕业设计（论文）-10-阻式触摸屏（分辨率 40964096），同时还预装了微软嵌入式实时多任务操作系统WinCE.NET（中文版）和 MCGS嵌入式组态软件（运行版）。2.3 自动化生产线工艺流程介绍 2.3.1 供料站的工作流程供料站接收到系统发来的供料指令后，如果出料台上没有工件，即进行把工件推到出料台上的操作。工件推出到出料台后，应向系统发出出料台上有工件信号。若供料站的料仓内没有工件或工件不足

25、，则向系统发出报警或预警信号。当系统发来的启动信号被复位时，工作站在完成本工作周期后退出运行状态。2.3.2 装配站的工作流程 启动后，如果回转台上的左料盘内没有小圆柱零件，就执行下料操作；如果左料盘内有零件，而右料盘内没有零件，执行回转台回转操作。如果回转台上的右料盘内有小圆柱零件且装配台上有待装配工件，开始执行装配过程。执行装配机械手抓取小圆柱零件，放入待装配工件中的操作。装入动作完成后，向系统发出装配完成信号。完成装配任务后，装配机械手应返回初始位置，等待下一次装配。2.3.3 加工站的工作流程加工站接收到系统发来的启动信号时，即进入运行状态。当加工台上有工件且被检出后，设备执行将工件夹

26、紧，送往加工区域冲压，完成冲压动作后返回待料位置的工件加工工序。冲压动作完成且加工台返回待料位置后，向系统发出加工完成信号。如果没有停止信号输入，当再有待加工工件送到加工台上时，加工单元又开始下一周期工作。2.3.4 输送站的工作流程输送站接收到人机界面发来的启动指令后，即把启动指令发往各从站。在接收到供料站的“出料台上有工件”信号后，输送站抓取机械手装置应执行抓取供料站工件的操作。动作完成后，伺服电机驱动机械手装置以不小于 300mm/s 的速度移动到装配站装配台的正前方，把工件放到装配站的装配台上。YL-335B 自动化生产线分拣单元论文设计-11-接收到装配完成信号后，机械手装置应抓取已

27、装配的工件，然后从装配站向加工站运送工件，到达加工站的加工台正前方，把工件放到加工台上。机械手装置的运动速度要求与相同。接收到加工完成信号后，机械手装置应执行抓取已压紧工件的操作。抓取动作完成后，机械手臂逆时针旋转 90，然后伺服电机驱动机械手装置移动到分拣站进料口。执行在传送带进料口上方把工件放下的操作。机械手装置的运动速度要求与相同。机械手装置完成放下工件的操作并缩回到位后，手臂应顺时针旋转 90，等待下一次搬运工作。2.3.5 分拣站的工作流程分拣站接收到系统发来的启动信号时，即进入运行状态。当输送站机械手装置放下工件、缩回到位后，分拣站的变频器即启动，驱动传动电动机人机界面所指定的变频

28、器运行频率的速度，把工件带入检测区,如果进入分拣区工件为白色，则检测白色物料的光纤传感器动作，作为 1 号槽推料气缸启动信号，将白色料推到 1 号槽里，如果进入分拣区工件为黑色，检测黑色的光纤传感器作为 2 号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到 2 号槽里。满足套件关系的第一类成品工件(每个白色槽工件和一个白色芯工件搭配组合成一组套件，不考虑二个工件的排列顺序)到达 1 号滑槽中间时，传送带停止，推料气缸 1 动作把工件推出；满足套件关系的第二类成品工件(每个白色槽工件和一个黑色芯工件搭配组合成一组套件，不考虑二个工件的排列顺序)到达 2 号滑槽中间时，传送带停止，推料气缸 2 动作把工件推出，

29、满足套件关系的第三类成品工件（每个白色槽工件和金属芯工件搭配组合成一组套件，不考虑二工件的排列顺序）到达 3 号滑槽中间时，传送带停止推料气缸 3 动作把工件推出。从分拣站 1 号滑槽、2 号滑槽和 3 号滑槽输出的总套件数达到指定数量时，一批生产任务完成，系统发出停止运行指令。毕业设计（论文）-12-3 分拣单元的结构与控制3.1 分拣单元的结构3.1.1 分拣单元的功能分拣单元是 YL-335B 中的最末单元，完成对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。当输送站送来工件放到传送带上并为入料口光电传感器检测到时，即启动变频器，工件开始送入分拣区

30、进行分拣。如图 3.1 所示分拣单元实物的全貌。图 3.1 分拣单元实物的全貌3.1.2 分拣单元的结构组成分拣单元的结构组成如图 3.2 所示。其主要结构组成为：传送和分拣机构，传动机构，变频器模块，电磁阀组，接线端口，PLC 模块，底板等。YL-335B 自动化生产线分拣单元论文设计-13-图 3.2 分拣单元的主要结构组成1、传送和分拣机构传送和分拣机构如图 3.3 所示。传送已经加工、装配好的工件，在光纤传感器和电传感器检测到并进行分拣。它主要由传送带、物料槽、推料（分拣）气缸、漫射式光电传感器、光纤传感器、磁感应接近式传感器组成。图 3.3 传送和分拣机构毕业设计（论文）-14-传送

31、带是把机械手输送过来加工好的工件进行传输，输送至分拣区。导向件是用纠偏机械手输送过来的工件。物料槽分别用于存放加工好的黑色工件、金属工件和白色工件。传送和分拣的工作原理：本站的功能是完成从装配站送来的装配好的工件进行分拣。当输送站送来工件放到传送带上并为入料口漫射式光电传感器检测到时，将信号传输给 PLC，通过 PLC 的程序启动变频器，电机运转驱动传送带工作，把工件带进分拣区，如果进入分拣区工件为白色，则检测白色物料的光纤传感器动作，作为 1 号槽推料气缸启动信号，将白色料推到 1 号槽里，如果进入分拣区工件为黑色，检测黑色的光纤传感器作为 2 号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到 2 号槽里

32、，如果进入分拣区工件为金属，检测金属的电感式传感器作为 3 号槽推料气缸启动信号，将金属料推到 3 号料槽。自动生产线的加工结束。在每个料槽的对面都装有推料（分拣）气缸，把分拣出的工件推到对号的料槽中。在两个推料（分拣）气缸的前极限位置分别装有磁感应接近开关，在 PLC 的自动控制可根据该信号来判别分拣气缸当前所处位置。当推料（分拣）气缸将物料推出时磁感应接近开关动作输出信号为“1”，反之，输出信号为“0”。在安装和调试传送、分拣机构时须注意：分拣单元的两个气缸安装时需注意：一是安装位置，应使工件从料槽中间被推入；二是要注意安装水平，否则有可能推翻工件。为了准确且平稳地把工件从滑槽中间推出，需

33、要仔细地调整两个分拣气缸的位置和气缸活塞杆的伸出速度，调整方法在前面已经叙述过了。在传送带入料口位置装有漫射式光电传感器，用以检测是否有工件输送过来进行分拣。有工件时，漫射式光电传感器将信号传输给 PLC，用户 PLC 程序输出启动变频器信号，从而驱动三相减速电动机启动，将工件输送至分拣区。该光电开关灵敏度的调整以能在传送带上方检测到工件为准，过高的灵敏度会引入干扰。在传送带上方分别装有两个光纤传感器如图 3.4 所示，光纤传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成，放大器和光纤检测头是分离的两个部分，光纤检测头的尾端部分分成两条光纤，使用时分别插入放大器的两个光纤孔。放大器的安装示意如图 3.

34、5 所示。YL-335B 自动化生产线分拣单元论文设计-15-图 3.4 光纤传感器图 3.5 光纤传感器放大器单元的安装示意图光纤传感器也是光电传感器的一种，相对于传统电量型传感器（热电偶、热电阻、压阻式、振弦式、磁电式），光纤传感器具有下述优点：抗电磁干扰、可工作于恶劣环境，传输距离远，使用寿命长，此外，由于光纤头具有较小的体积，所以可以安装在很小空间的地方。光纤式光电接近开关的放大器的灵敏度调节范围较大。当光纤传感器灵敏度调得较小时，反射性较差的黑色物体，光电探测器无法接收到反射信号；而反射性较好的白色物体，光电探测器就可以接收到反射信号。反之，若调高光纤传感器灵敏度，则即使对反射性较差

35、的黑色物体，光电探测器也可以接收到反射信号。从而可以通过调节灵敏度判别黑白两种颜色物体，将两种物料区分开，从而完成自动分拣工序。图 3.6 给出了放大器单元的俯视图，调节其中部的 8 旋转灵敏度高速旋钮就能进行放大器灵敏度调节（顺时针旋转灵敏度增大）。调节时，会看到“入光量显示灯”发光的变化。当探测器检测到物料时，“动作显示灯”会亮，提示检测到物料。毕业设计（论文）-16-图 3.6 光纤传感器放大器单元的俯视图E3Z-NA11 型光纤传感器电路框图如图 3.7 所示，接线时请注意根据导线颜色判断电源极性和信号输出线，本单元使用的是褐色、黑色、和蓝色线。图 3.7 E3Z-NA11 型光纤传感

36、器电路框图2、传动机构传动机构如图 3.8 所示。采用的三相减速电机，用于拖动传送带从而输送物料。它主要由电机支架、电动机、联轴器等组成。YL-335B 自动化生产线分拣单元论文设计-17-图 3.8 传动机构三相电机是传动机构的主要部分，电动机转速的快慢由变频器来控制（变频器具体操作见 3.2.2），其作用是带传送带从而输送物料。电机支架用于固定电动机。联轴器由于把电动机的轴和输送带主动轮的轴联接起来，从而组成一个传动机构。在安装和调整时，要注意电动机的轴和输送带主动轮的轴必须要保持在同一直线上。3.电磁阀组 分拣单元的电磁阀组只使用了两个由二位五通的带手控开关的单电控电磁阀，它们安装在汇流

37、板上。这两个阀分别对白料推动气缸和黑料推动气缸的气路进行控制，以改变各自的动作状态。所采用的电磁阀所带手控开关有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2 种位置。在进行设备调试时，使手控开关处于开启位置，可以使用手控开关对阀进行控制，从而实现对相应气路的控制，以改变推料缸等执行机构的控制，达到调试的目的。3.1.3 气动控制回路本单元气动控制回路的工作原理如图 3.9 所示。图中 1A 和 2A 分别为分拣一气缸和分拣二气缸。1B1 为安装在分拣一气缸的前极限工作位置的磁感应接近开关，2B1 为安装在分拣二气缸的前极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1 和 2Y1 分别为控制分拣一气缸和分拣二气缸的

38、电磁阀的电磁控制端。毕业设计（论文）-18-图 3.9 分拣单元气动控制回路工作原理图3.2 分拣单元的 PLC 控制及编程3.2.1 PLC 的 I/O 接线本单元中，传感器信号占用 5 个输入点，留出 2 个点提供给急停按钮和启/停按钮作本地主令信号，共需 7 点输入；输出点数为 4 个，其中 2 个输出点提供给变频器使用。选用西门子 S7-222 AC/DC/RLY 主单元，共 8 点输入和 6 点继电器输出，供料单元的 I/O 接线原理图如图 3.10 所示。如果用户希望增加变频器的控制点数，可重新组态，更改输出端子的接线，即把Q0.4、Q0.5 和 Q0.6 分配给分拣气缸电磁阀，而

39、把 Q0.0Q0.2 分配给变频器的 5、6、7 号控制端子用。YL-335B 自动化生产线分拣单元论文设计-19-图 3.10 分拣单元 PLC的 I/O 接线原理图分拣单元与前述几个单元电气接线方法有所不同，该单元的变频器模块是安装在抽屉式模块放置架上的。因此，该单元 PLC 输出到变频器控制端子的控制线，须首先通过接线端口连接到实训台面上的接线端子排上，然后用安全导线插接到变频器模块上。同样，变频器的驱动输出线也须首先用安全导线插接到实训台面上的接线端子排插孔侧，再由接线端子排连接到三相交流电动机。图 3.11是本单元的端子接线图。毕业设计（论文）-20-图 3.11 分拣单元端子接线图

40、3.2.2 西门子 MM420 变频器简介西门子 MM420（MICROMASTER420）是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。该系列有多种型号，从单相电源电压，额定功率 120W 到三相电源电压，额定功率11KW 可供用户选用。YL-335B 选用的 MM420订货号为 6SE6420-2UD17-5AA1，额定参数为：电源电压：380V480V，三相交流额定输出功率：0.75KW额定输入电流：2.4A额定输出电流：2.1A外形尺寸：A 型操作面板：基本操作板（BOP）变频器安装在模块盒中，变频器的电源端头、电动机端头、主要的输入、输出端头都引出到模块面板的安全导线插孔上，以确保实训接

41、线操作时的安全。在模块面板上还安装了调速电位器，用来调节变频器输出电压的频率。变频器模块面板如图 3.12所示。YL-335B 自动化生产线分拣单元论文设计-21-图 3.12 变频器模块MM420 变频器方框图如图 3.13所示。进行主电路接线时，变频器模块面板上的 L1、L2、L3 插孔接三相电源，接地插孔接保护地线；三个电动机插孔 U、V、W 连接到三相电动机（千万不能接错电源，否则会损坏变频器）。毕业设计（论文）-22-图 3.13 MM420 变频器方框图一、M420 变频器的 BOP操作面板1、基本操作面板（BOP）的功能概述图 3.14 是基本操作面板（BOP）的外形。利用 BO

42、P 可以改变变频器的各个参数。BOP 具有 7 段显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值，报警和故障信息，以及设定值和实际值。参数的信息不能用BOP 存储。图 3.14 操作面板 二、MM420 变频器的参数设置1、参数号和参数名称YL-335B 自动化生产线分拣单元论文设计-23-参数号是指该参数的编号。参数号用 0000 到 9999 的 4 位数字表示。在参数号的前面冠以一个小写字母“r”时，表示该参数是“只读”的参数。其它所有参数号的前面都冠以一个大写字母“P”。这些参数的设定值可以直接在标题栏的“最小值”和“最大值”范围内进行修改。下标 表示该参数是一个带下标的参数，并且指定了下标

43、的有效序号。2、更改参数的数值的例子用 BOP 可以修改和设定系统参数，使变频器具有期望的特性，例如，斜坡时间，最小和最大频率等。选择的参数号和设定的参数值在五位数字的 LCD 上显示。更改参数的数值的步骤可大致归纳为查找所选定的参数号；进入参数值访问级，修改参数值；确认并存储修改好的参数值。3、部分常用参数设置说明（更详细的参数设置说明请参考 MM420 用户手册）参数 P0003 用于定义用户访问参数组的等级，设置范围为 04，其中：1 标准级：可以访问最经常使用的参数。2 扩展级：允许扩展访问参数的范围，例如变频器的 I/O 功能。3 专家级：只供专家使用。4 维修级：只供授权的维修人员

44、使用具有密码保护。该参数缺省设置为等级 1（标准级），YL-335B 装备中预设置为等级 3（专家级），目的是允许用户可访问 1、2 级的参数及参数范围和定义用户参数，并对复杂的功能进行编程。用户可以修改设置值，但建议不要设置为等级 4（维修级）。参数 P0010 是调试参数过滤器，对与调试相关的参数进行过滤，只筛选出那些与特定功能组有关的参数。P0010 的可能设定值为：0（准备），1（快速调试），2（变频器），29（下载），30（工厂的缺省设定值）；缺省设定值为 0。当选择 P0010=1 时，进行快速调试；若选择 P0010=30，则进行把所有参数复位为工厂的缺省设定值的操作。应注意的是

45、，在变频器投入运行之前应将本参数复位为 0。将变频器复位为工厂的缺省设定值的步骤：为了把变频器的全部参数复位为工厂的缺省设定值，应按照下面的数值设定参数：设定 P0010=30，设定 P0970=1。这时便开始参数的复位。变频器将自动地把它的所有参数都复位为它们各自的缺省设置值。如果用户在参数调试过程中遇到问题，并且希望重新开始调试，实践证明这种复位操作方法是非常有用的。复位为工厂缺省设置值的时间大约要 60 秒钟。3.2.3 分拣单元的编程要点1、在 YL-335B 的加工单元中，提供启动/停止按钮和急停按钮各一个作为该单元的主令信号。与供料单元同样，如果需要有启动和停止 2 种主令信号，只

46、能由软件编程实现，实现方法在第三章中已经阐述，这里不再重复。本单元的急停按钮是当本单元出现紧急情况下提供的局部急停信号，一旦发生，本单元所有机构应立即停止运行，直到急停解除为止；同时，急停状态信号应回馈到系统，以便协调处理。毕业设计（论文）-24-2、现有的 PLC 的输出端子接线中，分配 Q0.4 和 Q0.5 给变频器的 5、6 号控制端子。若要求电动机转速可分级调整，则应调整变频器的 P701 和 P702参数，而参数 P1001和 P1002 则按转速要求设定固有频率值。与此同时，应编制相应的 PLC程序。例：要求电动机能实现高、中、低三种转速的调整，高速时运行频率为 40Hz,中速时

47、运行频率为 25Hz,低速时运行频率为 15Hz。则步骤如下：调整变频器参数 在 BOP 操作板上修改 P0004，使 P0004=7,选择命令组。修改 P0701（数字输入 1 的功能），使 P0701=16，设定为固定频率设定值（直接选择+ON）。修改 P0702（数字输入 2 的功能），使 P0702=16，设定为固定频率设定值（直接选择+ON）。再修改 P0004，使 P0004=10,选择设定值通道。修改 P1001（固定频率 1），使 P1001=25。修改 P1002（固定频率 2），使 P1001=15。相应的 PLC 程序要求：当要求调整为中速时，使 Q0.4 ON，Q0.5

48、 OFF，输出频率为 25 Hz。当要求调整为低中速时，使 Q0.4 OFF，Q0.5 ON，输出频率为 15 Hz。当要求调整为高速时，使 Q0.4 ON，Q0.5 ON，这时变频器输出频率为固定频率 1与固定频率 2 之和，即 40Hz。3、分拣单元需要完成在传送带上把不同颜色的工件从不同的滑槽分流的功能。为了使工件能准确地推出，光纤传感器灵敏度的调整、变频器参数（运转频率、斜坡下降时间等）的设置以及软件编程中定时器设定值的设置等，应相互配合。YL-335B 自动化生产线分拣单元论文设计-25-4、YL-335B 分拣单元程序清单如图 3.15 所示。毕业设计（论文）-26-YL-335B

49、 自动化生产线分拣单元论文设计-27-图 3.15 分拣单元程序毕业设计（论文）-28-4 组态软件的系统构成及其简介在组态软件中，通过组态生成的一个目标应用项目在计算机硬盘中占据唯一的物理空间（逻辑空间），可以用唯一的一个名称来标识，就被称为一个应用程序。在同一计算机中可以存储多个应用程序，组态软件通过应用程序的名称来访问其组态内容，打开其组态内容进行修改或将其应用程序装入计算机内存投入实时运行。组态软件的结构划分有多种标准，这里以使用软件的工作阶段和软件体系的成员构成两种标准讨论其体系结构。4.1 组态软件的结构划分 4.1.1 以使用软件的工作阶段划分 也可以说是按照系统环境划分，从总体

50、上讲，组态软件是由两大部分构成的：系统开发环境：是自动化工程设计工程师为实施其控制方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统生成工作所必须依赖的工作环境。通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统,供系统运行环境运行时使用。系统开发环境由若干个组态程序组成，如图形界面组态程序、实时数据库组态程序等。系统运行环境：在系统运行环境下，目标应用程序被装入计算机内存并投入实时运行。系统运行环境由若干个运行程序组成，如图形界面运行程序、实时数据库运行程序等。组态软件支持在线组态技术，即在不退出系统运行环境的情况下可以直接进入组态环境并修改组态，使修改后的组态直接生效。自动化工程设计工程师最先