【正文】 甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，一個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)效率是其能否生存和發(fā)展的決定性因素。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的眾多領(lǐng)域，生產(chǎn)線的應(yīng)用越來越廣泛。本文以光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置為設(shè)計(jì)平臺(tái)，對(duì)小型生產(chǎn)線的各單元進(jìn)行了系統(tǒng)分析，物料的搬運(yùn)采用機(jī)械手，能夠?qū)崿F(xiàn)伸縮、升降、旋轉(zhuǎn)夾緊和放松等動(dòng)作；物料傳送采用變頻器控制三相交流電動(dòng)機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)0～50Hz范圍內(nèi)的無級(jí)調(diào)速；物料分揀采用氣缸加電磁閥的控制方式，實(shí)現(xiàn)不同物料的分揀，生產(chǎn)線選擇氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)采用PLC控制，機(jī)械手與分揀采用了不同的控制方法。最后，提出了機(jī)械手、傳輸裝置及傳感器的安裝調(diào)試方法，對(duì)提高工作技能有一定的參考價(jià)值關(guān)鍵詞：生產(chǎn)線，可編程控制器（PLC），機(jī)械手引 言70年代以來，自動(dòng)化正向著復(fù)雜的系統(tǒng)控制和高級(jí)的智能制造發(fā)展，并應(yīng)用到國(guó)防，科研經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的自動(dòng)化。現(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出越來越高的要求，同時(shí)也為自動(dòng)化技術(shù)的革新提供了必要條件。如大型企業(yè)的綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，全國(guó)鐵路自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)，國(guó)家電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)，空中交通管制系統(tǒng)，城市交通控制系統(tǒng)，自動(dòng)化指揮系統(tǒng)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)等。而且自動(dòng)化正從工程領(lǐng)域向非工程領(lǐng)域擴(kuò)展，如醫(yī)療自動(dòng)化，人口控制，經(jīng)濟(jì)管理自動(dòng)化等。自動(dòng)化將在更大程度上模仿人的智能，機(jī)器人以在工業(yè)生產(chǎn)，海洋開發(fā)和宇宙探索中得到廣泛應(yīng)用，并得到迅速發(fā)展。一直以來，可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制方面發(fā)揮著巨大作用，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了廣泛、可靠的控制應(yīng)用。PLC主要能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安個(gè)可靠和比較完善的解決方案，適合當(dāng)前自動(dòng)化工業(yè)企業(yè)的需要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域有了翻天覆地的變化，而PLC不斷地采用新技術(shù)以及增強(qiáng)系統(tǒng)的開放性，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。PLC將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，成為實(shí)現(xiàn)單機(jī)、車間、工廠自動(dòng)化的核心設(shè)備，其具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，其控制功能由簡(jiǎn)單的邏輯控制、順序控制發(fā)展為復(fù)雜的連續(xù)控制和過程控制，成為自動(dòng)化領(lǐng)域的三大技術(shù)支柱。我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)是模擬一個(gè)生產(chǎn)流水生產(chǎn)過程，完成一個(gè)工件的加工，分揀工作。首先由供料單元提供物料，運(yùn)輸站將其運(yùn)至加工站加工，最后由分揀單元進(jìn)行物料分揀。整個(gè)過程要充分考慮出現(xiàn)的各種情況，對(duì)各種生產(chǎn)要求進(jìn)行處理，系統(tǒng)分成四個(gè)操作站：供料站，加工站，運(yùn)輸站，分揀站。整個(gè)系統(tǒng)基于西門子PLC控制，包括變頻器控制，伺服電機(jī)控制，傳感器控制，是各種電器控制的綜合應(yīng)用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用Word，Auto cad等。 2 目 錄摘 要…………………………………….………………………………………1引 言…………………………………………………………………….………2目 錄………………………………………………………………………………1模塊一 輸送單元……………………………………………………………………1 變頻器簡(jiǎn)介………………………………………………………………1 MM420變頻器的BOP操作面板…………………………………………2 MM420/430/440變頻器的區(qū)別…………………………………………4模塊二 分揀單元……………………………………………………………………6 傳感器的概述……………………………………………………………6 傳感器分類及工作原理…………………………………………………8 傳感器的接線……………………………………………………………14模塊三 機(jī)械手單元…………………………………………………………………18 機(jī)械手的簡(jiǎn)介……………………………………………………………15 機(jī)械手的組成及作用……………………………………………………15 機(jī)械手的工作過程………………………………………………………16 常見的機(jī)械手示意圖……………………………………………………17 機(jī)械手的分類……………………………………………………………18 機(jī)電設(shè)施的初始位置……………………………………………………18 模塊四 控制單元……………………………………………………………………21 可編程控制器的定義 ……………………………………………………21 可編程控制器的市場(chǎng)現(xiàn)狀 ………………………………………………21 可編程控制器的基本組成及特點(diǎn) ……………………………………21 可編程控制器的分類……………………………………………………25 西門子PLC S7200的指令 ……………………………………………27 西門子S7200的選型 …………………………………………………29 PLC 的主要功能…………………………………………………………30 PLC 控制與繼電器控制的比較…………………………………………30 PLC 程序設(shè)計(jì)的方法……………………………………………………32模塊五 驅(qū)動(dòng)單元……………………………………………………………………33 電磁閥的簡(jiǎn)介……………………………………………………………33 電磁閥的工作原理………………………………………………………33 電磁閥的分類……………………………………………………………33 單向電磁閥與雙向電磁閥………………………………………………34 電磁閥的選型……………………………………………………………35 電磁閥的圖形符號(hào)和圖形符號(hào)的含義…………………………………35 氣缸………………………………………………………………………36 氣源組件的安裝…………………………………………………………37 氣源處理裝置……………………………………………………………37模塊六 生產(chǎn)線仿真設(shè)計(jì)及調(diào)試……………………………………………………39 設(shè)計(jì)要求…………………………………………………………………39 任務(wù)實(shí)施…………………………………………………………………39結(jié) 論………………………………………………………………………………51參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………52附 錄………………………………………………………………………………53致 謝………………………………………………………………………………54甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）模塊一 輸送單元 變頻器簡(jiǎn)介隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。從我國(guó)制造出第一臺(tái)變頻器到現(xiàn)在，已經(jīng)經(jīng)過了30多年的科技研發(fā)與應(yīng)用實(shí)踐，伴隨著電子技術(shù)水平的和市場(chǎng)需要的提高，變頻器的種類越來越多，功能也越來越完善。西門子MM420（MICROMASTER420） 是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列。該系列有多種型號(hào)，從單相電源電壓，額定功率120W 到三相電源電壓，額定功率11KW 可供用戶選用。可在0～50HZ內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。（1）變頻器的組成變頻器通常分為4部分：整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。1)整流單元將工作頻率固定的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。2)高容量電容存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的電能。3)逆變器由大功率開關(guān)晶體管陣列組成電子開關(guān)，將直流電轉(zhuǎn)化成不同頻率、寬度、幅度的方波。4)控制器按設(shè)定的程序工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近似正弦波的交流電，驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)。（2）變頻器的特點(diǎn)變頻調(diào)速已被公認(rèn)為是最理想、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式之一，采用通用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的主要目的，一是為了滿足提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動(dòng)化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求；二是為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。1） 變頻調(diào)速節(jié)能由于采用變頻調(diào)速后，風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的節(jié)能效果最明顯，節(jié)電率可達(dá)到20%～60%，這是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)水泵的耗用功率與轉(zhuǎn)速的三次方成比例，當(dāng)用戶需要的平均流量較小時(shí)，風(fēng)機(jī)、水泵的轉(zhuǎn)速較低，其節(jié)能效果也是十分可觀的。而傳統(tǒng)的擋板和法門進(jìn)行流量調(diào)節(jié)時(shí)，耗用功率變化不大。由于這類負(fù)載很多，約占交流電動(dòng)機(jī)總?cè)萘康?0%～30%，它們的節(jié)能就具有非常重要的意義。2 ）減少無功功率無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是因無功功率因素的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低。而使用變頻器調(diào)節(jié)后由于變頻器內(nèi)濾波電容的使用，使得功率因素接近為1，增大了電網(wǎng)的有功功率。從而節(jié)省了無功功率消耗的能量。(3)方便控制，使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單化1)變頻器很容易實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)2)加、減速時(shí)間及頻率可任意調(diào)節(jié)3)變頻器還具有直流制動(dòng)功能，需要制動(dòng)時(shí)，變頻器給電動(dòng)機(jī)加上一個(gè)直流電壓，進(jìn)行制動(dòng)，則無需另加制動(dòng)控制電路4)運(yùn)行平穩(wěn)5)可進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn) MM420變頻器的BOP操作面板MM420 變頻器的操作面板可以配用狀態(tài)顯示板（SDP）、基本操作板（BOP）和高級(jí)操作板（AOP）三種，YL235A上配用的是基本操作板（BOP）。（BOP）的外形。 基本操作面板 利用BOP可以改變變頻器的各個(gè)參數(shù)。BOP 具有7 段顯示的五位數(shù)字LCD，可以顯示參數(shù)的序號(hào)和數(shù)值，報(bào)警和故障信息，以及設(shè)定值和實(shí)際值。參數(shù)的信息不能用BOP 存儲(chǔ)?；静僮髅姘澹˙OP）。 按鈕及其功能顯示/按鈕功能功能的說明狀態(tài)顯示LCD顯示變頻器當(dāng)前的設(shè)定值啟動(dòng)變頻器當(dāng)設(shè)定 P0700 = 1 時(shí)，此鍵的操作有效。按此鍵起動(dòng)變頻器。缺省值運(yùn)行時(shí)（P0700 = 2）此鍵是被封鎖的。停止變頻器當(dāng)設(shè)定 P0700 = 1 時(shí)，此鍵的操作有效。缺省值運(yùn)行時(shí)（P0700 = 2）此鍵是被封鎖的。OFF1：按此鍵，變頻器將按選定的斜坡下降速率減速停車。OFF2：按此鍵兩次（或一次，但時(shí)間較長(zhǎng)）電動(dòng)機(jī)將在慣性作用下自由停車。此功能總是“使能”的。改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向當(dāng)設(shè)定 P0700 = 1 時(shí)，此鍵的操作有效。缺省值運(yùn)行時(shí)（P0700 = 2）此鍵是被封鎖的。按此鍵可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，電動(dòng)機(jī)的反向時(shí)，用負(fù)號(hào)表示或用閃爍的小數(shù)點(diǎn)表示。電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)在變頻器無輸出的情況下按此鍵，將使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，并按預(yù)設(shè)定的點(diǎn)動(dòng)頻率運(yùn)行。釋放此鍵時(shí)，變頻器停車。如果變頻器/電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行，按此鍵將不起作用。功能變頻器運(yùn)行過程中，在顯示任何一個(gè)參數(shù)時(shí)按下此鍵并保持不動(dòng)2秒鐘，將顯示以下參數(shù)值（在變頻器運(yùn)行中從任何一個(gè)參數(shù)開始）：1. 直流回路電壓（用d表示–單位：V）2. 輸出電流A3. 輸出頻率（Hz）4. 輸出電壓（用o表示–單位V）5. 由P0005選定的數(shù)值（如果P0005選擇顯示上述參數(shù)中的任何一個(gè)（3，4或5），這里將不再顯示）。連續(xù)多次按下此鍵將輪流顯示以上參數(shù)。跳轉(zhuǎn)功能在顯示任何一個(gè)參數(shù)（rXXXX或PXXXX）時(shí)短時(shí)間按下此鍵，將立即跳轉(zhuǎn)到r0000,如果需要的話，您可以接著修改其它的參數(shù)。跳轉(zhuǎn)到r0000后，按此鍵將返回原來的顯示點(diǎn)。訪問參數(shù)按此鍵即可訪問參數(shù)。增加數(shù)值按此鍵即可增加面板上顯示的參數(shù)數(shù)值。減少數(shù)值按此鍵即可減少面板上顯示的參數(shù)數(shù)值。. MM420/430/440變頻器的區(qū)別西門子MICROMASTER 4系列變頻器包括MM420，MM430與MM440，這三種產(chǎn)品之間的區(qū)別主要體現(xiàn)在如（）下幾個(gè)方面： MM420/430/440變頻器的區(qū)別型號(hào)主要應(yīng)用領(lǐng)域MM420通用型MM430風(fēng)機(jī)水泵專用MM440通用型輸入電壓及功率范圍1AC 200240V 3AC 200240V 3AC 380480V 3AC 380480V 1AC 200240V 3AC 200240V 3AC 380480V 3AC 500600V 控制方式線性V/f拋物線V/f 可編程V/f線性V/f拋物線V/f可編程V/f線性V/f拋物線V/f可編程V/f無傳感器矢量控制SLVC帶編碼器適量控制VC轉(zhuǎn)矩控制輸入端口3個(gè)數(shù)字輸入1個(gè)模擬輸入6個(gè)數(shù)字輸入2個(gè)模擬輸入1個(gè)電機(jī)過熱保護(hù)PTC/KTY輸入6個(gè)數(shù)字輸入2個(gè)模擬輸入1個(gè)電機(jī)過熱保護(hù)PTC/KTY輸入輸出端口1個(gè)繼電器輸出1個(gè)模擬量輸出3個(gè)繼電器輸出2個(gè)模擬量輸出3個(gè)繼電器輸出2個(gè)模擬量輸出功能內(nèi)置PI控制器1組DDS，1組CDS內(nèi)置PID控制器3組DDS，3組CDS自由功能塊節(jié)能運(yùn)行模式電動(dòng)機(jī)分級(jí)控制旁路功能內(nèi)置PID控制器自由功能塊3組DDS，3組CDS動(dòng)能緩沖功能制動(dòng)單元無無小于等于75kW集成制動(dòng)單元配合操作面板BOP，AOP，AAOPBOP2BOP，AOP，AAOP模塊二 分揀單元 傳感器的概述 傳感器的定義國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB766587對(duì)傳感器下的定義是：“能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。這里所說的“可用輸出信號(hào)”是指便于加工處理、便于傳輸利用的信號(hào)。現(xiàn)在電信號(hào)是最易于處理和便于傳輸?shù)男盘?hào)。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信