【正文】 在這里，首先我要感謝我的 導 師 陳廣來 老師。 西門子 S7 系列 PLC 體積小、速度快、標準化，具有網(wǎng)絡通信能力，功能更強，可靠性更高?，F(xiàn)在PLC 的主流產(chǎn)品都可在 PC 上編程，并可在 PC 上進行模擬調(diào)試。各接口地址已經(jīng)固定。它包括實現(xiàn)直線往復運動的氣缸和實現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運動或擺動的氣動馬達或擺動馬達。由 2 兩個氣缸缸完成工件的加緊和提升的動作。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制 。 S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。 觸摸屏是一個智能化操作部件，是極富吸引力的全新多媒體操作裝置，用戶只要用手指輕輕地觸摸顯示屏上的圖符或文字就能實現(xiàn)對設(shè)備操作，可顯示設(shè)備運行狀況和運行參數(shù)。它帶有工件滑槽及導向裝置，能夠?qū)⒐ぜ搭悇e 進行存儲。 PLC 主機：西門子 S7 系列。 功能簡介：該搬運單元由無桿氣缸、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。 功能簡介：為加工過程逐一提供加工工件。各個單元的執(zhí)行機構(gòu)主要是氣動執(zhí)行機構(gòu)和電機驅(qū)動機構(gòu)，這些執(zhí)行機構(gòu)的運動位置都可以通過安裝在其上面的傳感器的信號來判斷。 模塊化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)（ Modular Production training System， MPS）是由上海英集斯自動化技術(shù)有限公司研制的教學設(shè)備。 系統(tǒng)為方便學生進行電氣控制的自由組合和創(chuàng)新性學習，每個單元均配置 SMT 智能教學實訓臺，這解決了 “ 生產(chǎn)線教學學生不能親自設(shè)計控制系統(tǒng) ” 的難題，是國內(nèi)唯一也是最領(lǐng)先技術(shù)產(chǎn)品。擴展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡。擴展模塊： PPI、 MPI、Profibus 網(wǎng)絡。組成模塊：直線轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運動模塊、氣動夾爪裝置。組成模塊：手臂本體、手臂控制器、氣動夾爪。輸出的壓縮空氣通過快速三通接頭和氣管輸送到各工作單元。S7200 系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。S7200 系列的強大功能使其無論在運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能?；勰K用于存放不合格的工件。 （ 2）控制元件：其作用是調(diào)節(jié)和控制壓縮空氣的壓力、流量和流動方向，以便使執(zhí)行元件能按要求的程序和性能工作。 在操作手單元的氣動控制原理圖 及 IO 圖如 示 ， 天津理工大學 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書 11 操作手單元的 IN 圖 天津理工大學 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書 12 操作手單元的 OUT 圖 圖 1A 為旋轉(zhuǎn)氣缸； 1B1 和 1B2 為電感式接近開關(guān)； 2A 為擺臂雙聯(lián)氣缸； 2B 2B2 為磁感應式接近開關(guān)； 3A 為氣動夾爪； 3B1 為磁感應式接近開關(guān)； 4A 為桿不回轉(zhuǎn)的提取氣缸； 4B 4B2為磁感應式接近開關(guān)； 1Y 1Y2 為旋轉(zhuǎn)氣缸的電磁閥的兩個控制信號； 2Y 2Y2 為控制擺臂氣缸的電磁閥的兩個電磁控制信號； 3Y 3Y2 為控制 氣動夾爪開與閉的電磁閥的兩個電磁控制信號； 4Y1 為提取氣缸的電磁閥的電磁控制信號。需要模擬量信號I/O 時，可用電位器和萬用表進行。所以我們 采用 西門子 公司的 S7200 型 PLC(16 點輸入、 16 點輸出 )。 CPU： SIEMENS 400 系列；每個 CPU 模塊有獨立開關(guān)控制。除了敬佩 陳 老師的專業(yè)水平外， 他 的治學嚴謹和科學研究的精神，也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 PLC 機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭 最佳的性能價格比。調(diào)試時一定要先將主電路斷開，只對控制電路進行連機調(diào)試。 序號 設(shè)備符號 設(shè)備名稱 設(shè)備用途 信號特征 1 1B1 電感式傳感器 判斷擺臂的左右位置 信號為 1：擺臂在最左端 2 1B2 電感式傳感器 判斷擺臂的左右位置 信號為 1：擺臂在最右端 3 2B1 磁感應式接近開關(guān) 判斷擺臂伸縮情況 信號為 1：擺臂縮回到位 4 2B2 磁感應式接近開關(guān) 判斷擺臂伸縮情況 信號為 1：擺臂伸出到位 5 3B1 磁感應式接近開關(guān) 判斷夾爪開閉情況 信號為 1：夾爪已打開 信號為 0：夾爪夾緊 6 4B1 磁感應式接近開關(guān) 判斷夾爪上下的位置 信號為 1：夾爪上升返回到位 7 4B2 磁感應式接近開關(guān) 判斷夾爪上下的位置 信號為 1：夾爪下降到位 8 1Y1 電磁 閥 控制旋轉(zhuǎn)氣缸左右動作 信號為 1：旋轉(zhuǎn)缸左轉(zhuǎn) 9 1Y2 電磁閥 控制旋轉(zhuǎn)氣缸左右動作 信號為 1：旋轉(zhuǎn)缸右轉(zhuǎn) 10 2Y1 電磁閥 控制擺臂氣缸伸縮動作 信號為 1：擺臂縮回 11 2Y2 電磁閥 控制擺臂氣缸伸縮動作 信號為 1：擺臂伸出 12 3Y1 電磁閥 控制夾爪開閉的動作 信號為 1：夾爪打開 天津理工大學 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書 14 13 3Y2 電磁閥 控制夾爪開閉的動作 信號為 1：夾爪閉合 14 4Y1 電磁閥 控制提取缸上下的動作 信號為 1：夾爪下降 信號為 0：夾爪上升 表 操作手單元的編程： 控制任務 當設(shè)備接通電源與氣源、 PLC 運行后，首先執(zhí)行復位動作，旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動的擺臂左轉(zhuǎn)到最左端，擺臂縮回到位，夾爪打開，提取氣缸上升到位。 （ 6）控制器：其作用是對檢測元件提供的信號進行邏輯運算，提供執(zhí)行元件輸出信號，控制系統(tǒng)按照預定的要求有序工作。 2 氣缸活塞伸出，帶動豎軸上升， 3 氣缸活塞縮回，帶動橫軸縮回，同時底盤電動機帶動底盤旋轉(zhuǎn)。 1. 提取模塊 提取模塊實際上是一個 “ 氣動機械手 ” ，主要由兩個直線氣缸（提取氣缸和擺臂氣缸）、一個轉(zhuǎn)動氣缸及氣動夾爪等組成。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機天津理工大學 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書 5 械， 中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。生產(chǎn)管理執(zhí)行系統(tǒng)（ MES）的應用是模塊化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)的一次飛躍，它引入了信息管理技術(shù)，真正實現(xiàn)了對生產(chǎn)的有效管理。組成模塊：傳送帶、阻擋裝置、工件滑槽。 （ 9）立體存儲單元。組成模塊：提升模塊、氣動夾爪組件、直線運動無桿缸。擴展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡。 在控制方面， MPS 設(shè)備采用 PLC 進行控制，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）。 操作手是工業(yè)機器人的重要組成部分，在很多情況下它就可以稱為工業(yè)機器人。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)。功能簡介：完成整個系統(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。 功能簡介：工件將在旋轉(zhuǎn)平臺上被檢測及加工。 功能簡介：將工件從前一站搬運至下一站，并可在本站上完成大、 小工件的組裝。 功能簡介：該單元是一個 6 個關(guān)節(jié)的機械手，它可以用來完成抓取動作，可以進行工件的組裝，產(chǎn)生一個完整的產(chǎn)品。在使用時，應注意經(jīng)常檢查過濾器中凝結(jié)水的水位，在超過最高標線以前，必須排放，以免被重新吸入。應用領(lǐng)域以覆蓋所有的工業(yè)企業(yè)，如機床電機控制、電梯運行控制、冶金系統(tǒng)的高爐上料、汽車裝配線、以及一些自動化流水線等。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入 /輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特 殊功能。在氣缸的兩個極限位置上分別安 裝有一個阻尼缸（用于緩沖旋轉(zhuǎn)過來的沖擊）和一個電感式接近開關(guān)（用于判斷氣缸旋轉(zhuǎn)是否到位）。 一個完整的氣動自動化系統(tǒng)由 氣源裝置、控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件、檢測元件及控制器組成。 氣動控制回路 操作手的全部動作由氣缸驅(qū)動。 T1=1 4 缸上升 (4Y1) =0 (4b1) =1 2 缸回 (2Y1) =1 (2b1) =1 1 缸轉(zhuǎn) 下工位 (1Y2) =1 [(1b2) =1amp。通過該軟件，在計算機上分別畫出氣動回路圖 和根據(jù)程序框圖設(shè)計電氣控制回路，然后進行測試和模擬仿真。如果要跨范圍使用 PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應該慎重考慮 PLC 的響應速度，可選用具有高速 I／ O 處理功能的 PLC，或選用具有快速響應模塊和中斷輸入模塊的 PLC 等。此次畢業(yè)設(shè)計才會得以順利完成。 (二 ) 安裝方式的選擇 PLC 系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程 I／ O 式以及多臺 PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式。等上站工作完成信號來后，首先使電磁閥線圈 2Y2 通電，使 2 號氣缸動作，橫臂縮回。 編寫程序 操作手單元程序框圖 如下所示： 上電 復位燈閃 (s2) 閃 (S2)=1 復位 1(上下缸縮回 ,夾爪打開 ) (3Y1) =1 (4b1) =1 amp。 在操作手單 元中，氣爪有個不同的意義，氣爪能實現(xiàn)各種抓取功能，是現(xiàn)代氣動機械手的關(guān)鍵部件。 2 氣缸活塞伸出，帶動豎軸上升， 3 氣缸活塞縮回，帶動橫軸縮回，同時底盤電動機帶動底盤旋轉(zhuǎn)。 擺臂氣缸構(gòu)成了氣動機械手的 “ 手臂 ” ，可以實現(xiàn)水平方向上的伸出、縮回動作。13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。具有可靠性高、抗干擾能力強、靈活性擴展性強、控制速度快、延時的可調(diào)性和精度高。另外，模塊上還提供兩個單相電源插座，為 PLC 模塊和按鈕 /指示燈模塊提供 AC 220 V 電源。擴展模塊： PPI、 MPI、 Profibus網(wǎng)絡。 PLC 主機：西門子 S7 系列。 PLC 主機：西門子 S7 系列。 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，搬運單元，安裝單元，安裝搬運單元，操作手單元，立體存儲單元，機械手單元，分類工作單元等單元有機組成。使該系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，時期功能范圍得到廣泛應用。