【正文】 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(huì)對(duì)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)。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)。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)。 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）。 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(dòng)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(dòng)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(shí)，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(dòng)控制過程。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。 (2) 為供料單元。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。通過具有四個(gè)工位的加工旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，進(jìn)行加工模擬，并進(jìn)行加工質(zhì)量的模擬檢測(cè)。 （ 5）為搬運(yùn)單元。組成模塊：提升模塊、氣動(dòng)夾爪組件、直線運(yùn)動(dòng)無桿缸。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、Profibus 網(wǎng)絡(luò)。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。 功能簡(jiǎn)介：該單元由不同的氣動(dòng)執(zhí)行部件組成，通過擺動(dòng)、伸縮、氣動(dòng)抓取等動(dòng)作，將前一單元上的工件傳入下一執(zhí)行單元的輸入工位。 （ 9）立體存儲(chǔ)單元。步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器： Start。手臂本體：日本莫托曼 HP3。 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(jiǎn)介：將工件從傳送帶的前端輸送到后端。組成模塊：傳送帶、阻擋裝置、工件滑槽。 圖 為供電電源模塊一次回路原理 圖。氣源處理組件的氣路入口處安裝了一個(gè)快速氣路開關(guān)，用于啟 /閉氣源，當(dāng)把氣路開關(guān)向左拔出時(shí)，氣路接通氣源，反之，把氣路開關(guān)向右推入時(shí)氣路關(guān)閉。 隨著技術(shù)的發(fā)展，工控技術(shù)的不斷完善，上海英集斯自動(dòng)化技術(shù)有限公司在原有的 MPS 系統(tǒng)中加入了觸摸屏控制系統(tǒng)、組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)管理執(zhí)行系統(tǒng)，進(jìn)一步提升了 模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)的科技含量，使學(xué)生在 “ 用最先進(jìn)的技術(shù)培訓(xùn)今天的學(xué)生，為未來而服務(wù)！ ”這樣的理念下前進(jìn)。生產(chǎn)管理執(zhí)行系統(tǒng)（ MES）的應(yīng)用是模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)的一次飛躍，它引入了信息管理技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)的有效管理。硬件反面： A屏蔽：對(duì)電源變壓器、 CPU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防止外界干擾。 本設(shè)計(jì)的柔性加工系統(tǒng)中采用了西門子公司 S7— 200 的 PLC， CPU 為 226。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1：極高的可靠性 2:極豐富的指令集 3: 易于掌握 4:便捷的操作 5:豐富的內(nèi)置集成功能 6: 實(shí)時(shí)特性 7:強(qiáng)勁的通訊能力 8:豐富的擴(kuò)展模塊 。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 械， 中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。 6 個(gè)獨(dú)立的 30kHz 高速計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1） 極高的可靠性 （ 2）極豐富的指令集（ 3）易于掌握（ 4）便捷的操作（ 5）豐富的內(nèi)置集成功能（ 6）實(shí)時(shí)特性（ 7）強(qiáng)勁的通訊能力（ 8）豐富的擴(kuò)展模塊 S7200 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能 。 1. 提取模塊 提取模塊實(shí)際上是一個(gè) “ 氣動(dòng)機(jī)械手 ” ，主要由兩個(gè)直線氣缸（提取氣缸和擺臂氣缸）、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸及氣動(dòng)夾爪等組成。同時(shí)它還是一個(gè)雙聯(lián)氣缸（也叫倍力缸），它擁有兩個(gè)壓力腔和兩個(gè)活塞桿，在同等壓力下，雙聯(lián)氣缸的輸出力是一般氣缸的兩倍，所以有的地方亦叫它倍力缸。 氣動(dòng)夾爪則用于抓取工件。 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 操作手單元的 控制 本 操作 手用于 柔性 生產(chǎn)線上工件的自動(dòng)搬運(yùn)，其結(jié) 構(gòu)如上圖所示。 2 氣缸活塞伸出，帶動(dòng)豎軸上升， 3 氣缸活塞縮回，帶動(dòng)橫軸縮回，同時(shí)底盤電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)底盤旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)妆P步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn) 180176。如圖 所示。 （ 3）執(zhí)行元件：是將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。 （ 6）控制器：其作用是對(duì)檢測(cè)元件提供的信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，提供執(zhí)行元件輸出信號(hào)，控制系統(tǒng)按照預(yù)定的要求有序工作。 氣爪具有如下特點(diǎn)： ① 所有的結(jié)構(gòu)都是雙作用的，能實(shí)現(xiàn)雙向抓取，可自動(dòng)對(duì)中，重復(fù)精度高； ② 抓取力矩恒定； ③ 在氣缸兩側(cè)可安裝非接觸式檢測(cè)開關(guān)； ④ 有多種安裝、連接方式。該控制回路 的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是氣動(dòng)控制系統(tǒng)，其方向控制閥的控制方式為電 磁控制或手動(dòng)控制。 通過初步計(jì)算：得出以下的結(jié)果： 工作壓力 最大輸出流量 300L/min 電機(jī)功率 8KW 電機(jī)轉(zhuǎn)速 500 轉(zhuǎn) /min 負(fù)載能力 1~15kg 其中，交流電機(jī)連線圖如下， PLC 的 I/O 接線 MPS 中的每個(gè)部件上的輸入、輸出信號(hào)與 PLC 之間的通信電路連接是通過 I/O 接線端口實(shí)現(xiàn)的。 序號(hào) 設(shè)備符號(hào) 設(shè)備名稱 設(shè)備用途 信號(hào)特征 1 1B1 電感式傳感器 判斷擺臂的左右位置 信號(hào)為 1：擺臂在最左端 2 1B2 電感式傳感器 判斷擺臂的左右位置 信號(hào)為 1：擺臂在最右端 3 2B1 磁感應(yīng)式接近開關(guān) 判斷擺臂伸縮情況 信號(hào)為 1：擺臂縮回到位 4 2B2 磁感應(yīng)式接近開關(guān) 判斷擺臂伸縮情況 信號(hào)為 1：擺臂伸出到位 5 3B1 磁感應(yīng)式接近開關(guān) 判斷夾爪開閉情況 信號(hào)為 1：夾爪已打開 信號(hào)為 0：夾爪夾緊 6 4B1 磁感應(yīng)式接近開關(guān) 判斷夾爪上下的位置 信號(hào)為 1：夾爪上升返回到位 7 4B2 磁感應(yīng)式接近開關(guān) 判斷夾爪上下的位置 信號(hào)為 1：夾爪下降到位 8 1Y1 電磁 閥 控制旋轉(zhuǎn)氣缸左右動(dòng)作 信號(hào)為 1：旋轉(zhuǎn)缸左轉(zhuǎn) 9 1Y2 電磁閥 控制旋轉(zhuǎn)氣缸左右動(dòng)作 信號(hào)為 1：旋轉(zhuǎn)缸右轉(zhuǎn) 10 2Y1 電磁閥 控制擺臂氣缸伸縮動(dòng)作 信號(hào)為 1：擺臂縮回 11 2Y2 電磁閥 控制擺臂氣缸伸縮動(dòng)作 信號(hào)為 1：擺臂伸出 12 3Y1 電磁閥 控制夾爪開閉的動(dòng)作 信號(hào)為 1：夾爪打開 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 13 3Y2 電磁閥 控制夾爪開閉的動(dòng)作 信號(hào)為 1：夾爪閉合 14 4Y1 電磁閥 控制提取缸上下的動(dòng)作 信號(hào)為 1：夾爪下降 信號(hào)為 0：夾爪上升 表 操作手單元的編程： 控制任務(wù) 當(dāng)設(shè)備接通電源與氣源、 PLC 運(yùn)行后，首先執(zhí)行復(fù)位動(dòng)作，旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動(dòng)的擺臂左轉(zhuǎn)到最左端，擺臂縮回到位，夾