【正文】 .................... 12 電源的選擇 .................................................................................................................. 13 PLC 的 I/O 接線 ..................................................................................................................... 13 操作手單元的編程： ................................................................................................................ 14 控制任務(wù) ...................................................................................................................... 14 編寫程序 ...................................................................................................................... 14 下載調(diào)試 ...................................................................................................................... 16 第三章 PLC 選型及程序的編寫 .............................. 18 PLC 的選 型 .............................................................................................................................. 18 程序的編寫 .............................................................................................................................. 19 參考文獻(xiàn) ............................................... 25 致謝 ................................................... 26 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 第一章 緒論 柔性生產(chǎn)線概論 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類社會對產(chǎn)品的功能與質(zhì)量的要求越來越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，產(chǎn)品的復(fù)雜程度也隨之增高，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式受到了挑戰(zhàn)。 為了同時(shí)提高制造工業(yè)的柔性和生產(chǎn)效率，使之在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本，是終使中小批量生產(chǎn)能與 大批量生產(chǎn) 抗衡，柔性自動化系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。 模塊化柔性加工系統(tǒng)是用來學(xué)習(xí)自動控制技術(shù)、人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制等先進(jìn)技術(shù)的開放式的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了現(xiàn)場通訊技術(shù)（ Profibus ）以及以太網(wǎng)通訊技 術(shù)。它使得學(xué)生方便地了解這套先進(jìn)技術(shù)如同在工業(yè)上的應(yīng)用，使學(xué)生能近距離地學(xué)習(xí)這些技術(shù)。該系統(tǒng)具有多種驅(qū)動形式：有氣壓傳動、傳送帶、步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、變頻調(diào)速電機(jī)等工業(yè)常見的傳動。 系統(tǒng)為方便學(xué)生進(jìn)行電氣控制的自由組合和創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，每個(gè)單元均配置 SMT 智能教學(xué)實(shí)訓(xùn)臺，這解決了 “ 生產(chǎn)線教學(xué)學(xué)生不能親自設(shè)計(jì)控制系統(tǒng) ” 的難題，是國內(nèi)唯一也是最領(lǐng)先技術(shù)產(chǎn)品。 柔性生產(chǎn)線的一般組成 多個(gè)單元組成的 MPS 系統(tǒng)可以較為實(shí)地模擬出一個(gè)自動生產(chǎn)加工流水線的工作過程。其中，每個(gè)工作單元都可以自成一個(gè)獨(dú)立 的系統(tǒng)，同時(shí)也都是一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)。各個(gè)單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動位置都可以通過安裝在其上面的傳感器的信號來判斷。 在 MPS 設(shè)備上應(yīng)用多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運(yùn)動位置、物體的通過狀態(tài)、物體的顏色、物體的材質(zhì)和物體的高度等。傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是現(xiàn)代工業(yè)實(shí)現(xiàn)高度自動化的前提之一。 在控制方面， MPS 設(shè)備采用 PLC 進(jìn)行控制，用戶可根據(jù)需要選擇不同廠家的 PLC（上海英集斯公司主要使用三菱公司的 FX2N系列 PLC、西門子公司的 S7200系列 PLC和 S7300系列 PLC）。本文所選為西門子公司的 S7200 系列。 MPS 設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)是相對固定的，但可以根據(jù)對設(shè)備的理解、對生產(chǎn)加工工藝的理解，編寫一定的生產(chǎn)工藝過程，然后再通過編寫 PLC 控制程序?qū)崿F(xiàn)該工藝過程，從而實(shí)現(xiàn)對 MPS 設(shè)備的控制。 一般來講，柔性生產(chǎn)線由上料檢測單元，供料單元，檢測單元，加工單元，搬運(yùn)單元，安裝單元，安裝搬運(yùn)單元，操作手單元，立體存儲單元，機(jī)械手單元，分類工作單元等單元有機(jī)組成。 MPS 的基本功能 MPS 設(shè)備提供了一個(gè)半開放式的學(xué)習(xí)環(huán)境，雖然各個(gè)組 成單元的結(jié)構(gòu)已經(jīng)固定，但是，設(shè)備的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照什么樣的動作順序執(zhí)行，各個(gè)單元之間如何配合，最終使 MPS 模擬一個(gè)什么樣的生產(chǎn)加工控制過程， MPS 作為一條自動生產(chǎn)流水線具有怎樣的操作運(yùn)行模式等，用戶都可根據(jù)自己的理解，運(yùn)用所學(xué)理論知識，設(shè)計(jì)出 PLC 控制程序，使 MPS 設(shè)備實(shí)現(xiàn)一個(gè)最符合實(shí)際的自動控制過程。 MPS 系統(tǒng)中每個(gè)單元都具有最基本的功能，用戶可在這些基本功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行流程編排設(shè)計(jì)。 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 (1) 上料檢測單元。功能簡介：完成整個(gè)系統(tǒng)的上料工作，將工件輸出，判斷出其顏色，并將其信息發(fā)給后一站。此站可配合觸 摸屏或組態(tài)控制作為整個(gè)系統(tǒng)的主站。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：回轉(zhuǎn)料斗、提升裝置、光電識別組件。 (2) 為供料單元。 功能簡介：為加工過程逐一提供加工工件。由雙作用氣缸從料倉中逐一推出工件，轉(zhuǎn)換模塊上的真空吸盤將工件吸起，在旋轉(zhuǎn)缸的驅(qū)動下將工件移動至下一個(gè)工作站的傳輸位置。PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。 組成模塊：真空組件、旋轉(zhuǎn)模塊、供料模塊。 (3) 檢測單元 功能簡介：檢測加工工件的各種特性，如顏 色、材質(zhì)、高度等。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：工件高度檢測模塊、提升模塊、工件材質(zhì)及顏色識別組件。 （ 4）加工單元。 功能簡介：工件將在旋轉(zhuǎn)平臺上被檢測及加工。通過具有四個(gè)工位的加工旋轉(zhuǎn)平臺，進(jìn)行加工模擬，并進(jìn)行加工質(zhì)量的模擬檢測。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、Profibus 網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：旋轉(zhuǎn)平臺、模擬鉆孔模塊、模擬檢測組件。 （ 5）為搬運(yùn)單元。 功能簡介：該搬運(yùn)單元由無桿氣缸、橢圓形活塞氣缸和夾爪等部件組成，通過移動、上 下伸縮、抓取等動作，將前一單元上的工件傳入下一執(zhí)行單元。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：提升模塊、氣動夾爪組件、直線運(yùn)動無桿缸。 （ 6）安裝單元。 功能簡介：該單元提供兩色小工件，氣缸將料倉中的兩色小工件交替推出，由真空吸盤吸取，通過轉(zhuǎn)臂輸入到大工件的空腔中。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、Profibus 網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：送料模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、真空組件。 （ 7）安裝搬運(yùn)單元。 功能簡介：將工件從前一站搬運(yùn)至下一站，并可在本站上完成大、 小工件的組裝。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：直線轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動模塊、氣動夾爪裝置。 （ 8）操作手單元。 功能簡介：該單元由不同的氣動執(zhí)行部件組成，通過擺動、伸縮、氣動抓取等動作，將前一單元上的工件傳入下一執(zhí)行單元的輸入工位。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。擴(kuò)展模塊： PPI、MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：伸出及提升模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、氣動夾爪組件。 （ 9）立體存儲單元。功能簡介：該單元為倉庫存儲的模擬，它將系統(tǒng)加工完成的合格產(chǎn)品按照不同類別進(jìn)行分類立體存放 。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、 Profibus網(wǎng)絡(luò)。步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器： Start。組成模塊：步進(jìn)電機(jī)控制模塊、滾珠絲桿模塊、工件推出組件、立體倉庫。 （ 10）為機(jī)械手單元。 功能簡介：該單元是一個(gè) 6 個(gè)關(guān)節(jié)的機(jī)械手，它可以用來完成抓取動作，可以進(jìn)行工件的組裝，產(chǎn)生一個(gè)完整的產(chǎn)品。手臂本體：日本莫托曼 HP3。擴(kuò)展模塊：控制器、變壓器。組成模塊：手臂本體、手臂控制器、氣動夾爪。 （ 11）分類工作單元。 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 功能簡介：將工件從傳送帶的前端輸送到后端。它帶有工件滑槽及導(dǎo)向裝置，能夠?qū)⒐ぜ搭悇e 進(jìn)行存儲。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：傳送帶、阻擋裝置、工件滑槽。 MPS 的公共模塊和器件 （ 1） 供電電源模塊 供電電源模塊及電路原理如圖 113 和圖 114 所示。外部供電電源為三相五線制 AC 380 V/220 V，三根相線經(jīng)三相三線漏電保護(hù)開關(guān)后連接到三個(gè)安全導(dǎo)線插孔處，零線和接地線也連接到安全導(dǎo)線插孔處。另外，模塊上還提供兩個(gè)單相電源插座，為 PLC 模塊和按鈕 /指示燈模塊提供 AC 220 V 電源。 圖 為供電電源模塊一次回路原理 圖。 圖