【正文】 。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。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用Word，Auto cad等。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。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。如大型企業(yè)的綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，全國鐵路自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)，國家電網(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)，國民經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)等。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。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。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。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。 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。可在0～50HZ內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。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。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。從而節(jié)省了無功功率消耗的能量。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。按此鍵起動(dòng)變頻器。OFF1：按此鍵，變頻器將按選定的斜坡下降速率減速停車。缺省值運(yùn)行時(shí)（P0700 = 2）此鍵是被封鎖的。如果變頻器/電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行，按此鍵將不起作用。跳轉(zhuǎn)到r0000后，按此鍵將返回原來的顯示點(diǎn)。. 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”。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。隨著計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)以及制造加工技術(shù)的發(fā)展，傳感器也進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，這些技術(shù)都是開發(fā)和設(shè)計(jì)傳感器的基礎(chǔ)。近年，廣泛應(yīng)用的材料有陶瓷、光纖、高分子有機(jī)材料等。傳感器應(yīng)用的擴(kuò)展。以前的傳感器一般只能檢測(cè)一種物理量，一個(gè)系統(tǒng)光傳感器就需要很口。傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件（如光、熱）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。 圖 機(jī)電一體化設(shè)備常用傳感器的外部結(jié)構(gòu) 傳感器的性能指標(biāo)（1） 靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來表示。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。 傳感器的分類及工作原理傳感器的種類繁多，功能各異。發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)物體發(fā)射光束，發(fā)射對(duì)的光束一般來源于發(fā)光二極管和激光二極管等半導(dǎo)體光源。常用的光電傳感器可分為漫反射式、反射式、對(duì)反射式等幾種，它們中大多數(shù)的動(dòng)作距離都可以調(diào)節(jié)。 漫射式光電傳感器工作2） 反射式光電傳感器反射式光電傳感器也是集發(fā)射器與接收器于一體，與漫射式光電傳感器不同的是其前方裝有一塊反射板。 反射式光電傳感器工作原理3） 對(duì)射式光電傳感器對(duì)射式光電傳感器的發(fā)射器和接受器是分離的。因?yàn)榘l(fā)射器發(fā)出的光束只跨越感應(yīng)距離一次，所以不易受干擾，可以可靠地用于野外或者粉塵污染較嚴(yán)重的環(huán)境中。相對(duì)于傳統(tǒng)傳感器，光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)有：抗電磁干擾，可工作于惡劣黃警，傳輸距離長(zhǎng)，使用壽命長(zhǎng)，此外，由于光纖頭具有較小的體積，所以可以安裝在很小的空間里。當(dāng)光線通過端面透入纖芯，在到達(dá)與包層的交界面時(shí)，由于光線的完全內(nèi)反射，光線反射回纖芯層。 電感傳感器工作原理圖1) 電感傳感器介紹 由鐵心和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感器，又稱電感式位移傳感器。常用電感式傳感器有變間隙型、變面積型和螺管插鐵型。通過這種方式可以很方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸活塞位置的檢測(cè)。它可按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操持工具完成某些特定操作。20世紀(jì)40年代后期，美國在原子能實(shí)驗(yàn)中，首先采用機(jī)械手搬運(yùn)放射性材料，人在安全室操縱機(jī)械手進(jìn)行各種操作和實(shí)驗(yàn)。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動(dòng)條件。(3)手指的作用：用于物料的抓緊與松開。 機(jī)械手的作用 機(jī)械手的作用：用于將物料從甲處搬運(yùn)到乙處。 機(jī)械手的工作過程(1)初始位置：懸臂縮回、手臂上升、手指松開、整個(gè)機(jī)械手處于左限止位置。其主要特點(diǎn)是:抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。其主要特點(diǎn)是:介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。動(dòng)作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類。 很多機(jī)電設(shè)備都需要設(shè)置初始位置，當(dāng)設(shè)備中的相關(guān)部件不在初始位置時(shí)，設(shè)備就不能啟動(dòng)運(yùn)行。初始位置的設(shè)定應(yīng)結(jié)合設(shè)備或裝置的特點(diǎn)和實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行，不能隨意設(shè)置。當(dāng)氣缸動(dòng)作時(shí)活塞桿縮進(jìn)、伸出，由于表面光潔度降低，就好像拿一把銼刀在銼氣缸內(nèi)的密封圈，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)引起氣缸漏氣。由于機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)氣缸沒有活塞桿，初始位置機(jī)械手的懸臂氣缸如果停留在右限位，也是可以的。如果機(jī)械手懸臂伸出較長(zhǎng)，旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)增加對(duì)設(shè)備的沖擊，容易造成懸臂氣缸活塞桿扭曲變形和設(shè)備的損壞。若在氣爪夾緊工件、手臂氣缸活塞桿提升的環(huán)節(jié)里加入延時(shí)，就能可靠的將工件提升搬運(yùn)。這種控制方式屬于狀態(tài)控制，是目前機(jī)械設(shè)備操控設(shè)計(jì)普遍采用的控制方法。那么首先要分清楚機(jī)械手一個(gè)工作循環(huán)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，工作任務(wù)中講的初始位置就是機(jī)械手一個(gè)工作循環(huán)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。氣爪氣缸一般情況下選用二位五通單控電磁閥。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，可編程序控制器應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在許多場(chǎng)合傳統(tǒng)的順序控制器，如繼電接觸器控制、二極管矩陣邏輯以及硬接線的數(shù)字邏輯等，已被具有存儲(chǔ)功能的可編程序控制器所代替。PLC是專門針對(duì)工業(yè)環(huán)境應(yīng)用設(shè)計(jì)的，自帶直觀、簡(jiǎn)單并易于掌握編程語言環(huán)境的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制裝置。CPU通過數(shù)據(jù)總線總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。(2) 存儲(chǔ)器PLC內(nèi)的存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)程序?qū)儆谛栝L(zhǎng)期保存的重要數(shù)據(jù)，所以其存儲(chǔ)器采用ROM或EPROM。通過修改與調(diào)試后的程序稱為用戶執(zhí)行程序，由于不需要再作修改與調(diào)試，所以用戶執(zhí)行程序就被固化到EPROM內(nèi)長(zhǎng)期使用。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型：輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。1) 輸入接口輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號(hào)，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭等開關(guān)量輸入信號(hào)。微電腦輸入接口電路一般由寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求邏輯電路組成，這些電路集成在一個(gè)芯片上。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進(jìn)行抗干擾電隔離。(5) 編程器編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PIE的用戶程序存儲(chǔ)器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行