【文章內(nèi)容簡介】 ords: PLC。 assembly station. 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 1頁 前言 現(xiàn)代化的自動化生產(chǎn)設(shè)備（自動生產(chǎn)線）的最大特點是它的綜合性和系統(tǒng)性，在這里，機械技術(shù)、微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測試技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)有機地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；而系統(tǒng)性指的是，生產(chǎn)線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動等機構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機地融合在一起。 可編程控制器（ PLC）以其高抗干擾能力、高可靠性、高性能價格比且編程簡單而廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備中，擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)線的大腦 微處理單元的角色。因此，培養(yǎng)掌握機電一體化技術(shù)，掌握 PLC 技術(shù)及 PLC 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)人才是當(dāng)務(wù)之急。 亞龍 YL335A 型自動生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備在鋁合金軌式實訓(xùn)臺上安裝送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元，構(gòu)成一個典型的自動化生產(chǎn)線的機械平臺，系統(tǒng)各機構(gòu)都采用了氣動驅(qū)動、變頻器驅(qū)動和步進電機位置控制等技術(shù)。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元有一臺 PLC 承擔(dān) 其控制任務(wù)，各 PLC 之間通過 RS485 串行通訊實現(xiàn)互連的分布控制方式。因此， YL335A 綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識，如氣動控制技術(shù)、機械技術(shù)（機械傳動、機械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、 PLC 控制和組網(wǎng)、步進電機位置控制和變頻器技術(shù)等。利用 YL335A，可以模擬一個與實際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使學(xué)習(xí)者得到一個非常接近于實際的教學(xué)設(shè)備環(huán)境，從而縮短了理論教學(xué)與實際應(yīng)用之間的距離。 YL335A 采用模塊組合式的結(jié)構(gòu)，各工作單元是相對獨立的模塊，并采用了標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和抽屜式模塊放置架，具有較強的互換性 ?？筛鶕?jù)實訓(xùn)需要或工作任務(wù)的不同進行不同的組合、安裝和調(diào)試，達到模擬生產(chǎn)性功能和整合學(xué)習(xí)功能的目標(biāo)，十分適合教學(xué)實訓(xùn)考核或技能競賽的需要。 本論文主要闡述了 YL335A 型自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)考核裝備中裝配站的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、工作過程及所采用的各種傳感技術(shù)和機電一體化技術(shù)。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 2頁 第 1 章 YL335A 自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)考核裝備概述 YL335A 的基本組成 亞龍 YL335A型自動生產(chǎn)線實訓(xùn)考核裝備由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式實訓(xùn)臺上的送料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元 5個單元組成 。其外觀如圖 11 所示。 圖 11 外觀圖 其中，每一工作單元都可自成一個獨立的系統(tǒng)，同時也都是一個機電一體化的系統(tǒng)。各個單元的執(zhí)行機構(gòu)基本上以氣動執(zhí)行機構(gòu)為主，但輸送單元的機械手裝置整體運動則采取步進電機驅(qū)動、精密定位的位置控制，該驅(qū)動系統(tǒng)具有長行程、多定位點的特點，是一個典型的一維位置控制系統(tǒng)。分揀單元的傳送帶驅(qū)動則采用了通用變頻器驅(qū)動三相異步電動機的交流傳動裝置。位置控制和變頻器技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)應(yīng)用最為廣泛的電氣控制技術(shù)。 在 YL335A 設(shè)備上應(yīng)用了多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的 運動位置、物體通過的狀態(tài)、物體的顏色及材質(zhì)等。傳感器技術(shù)是機電一體化技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是現(xiàn)代工業(yè)實現(xiàn)高度自動化的前提之一。 在控制方面， YL335A 采用了基于 RS485 串行通信的 PLC 網(wǎng)絡(luò)控制方案，河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 3頁 即每一工作單元由一臺 PLC 承擔(dān)其控制任務(wù)，各 PLC 之間通過 RS485 串行通訊實現(xiàn)互連的分布式控制方式。用戶可根據(jù)需要選擇不同廠家的 PLC 及其所支持的 RS485 通信模式，組建成一個小型的 PLC 網(wǎng)絡(luò)。小型 PLC 網(wǎng)絡(luò)以其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉的特點在小型自動生產(chǎn)線仍然有著廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信中仍占據(jù)相當(dāng)?shù)姆蓊~。另一方面，掌握基于 RS485 串行通信的 PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將為進一步學(xué)習(xí)現(xiàn)場總線技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)等打下了良好的基礎(chǔ)。 YL335A 的基本功能 YL335A 各工作單元在實訓(xùn)臺上的分布如圖 12 的俯視圖所 示。 圖 12 俯視圖 各個單元的基本功能如下： 供料單元的基本功能：按照需要將放置在料倉中待加工的工件自動送出到物料臺上，以便輸送單元的抓取機械手裝置將工件抓取送往其他工作單元。 加工單元的基本功能：把該單元物料臺上的工件（工件由輸送單元的抓取機械手裝置送 來）送到?jīng)_壓機構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動作，然后再送回到物料臺上，待輸送單元的抓取機械手裝置取出。 裝配單元的基本功能：完成將該單元料倉內(nèi)的黑色或白色小圓柱工件嵌入到已加工的工件中的裝配過程。 分揀單元的基本功能：完成將上一單元送來的已加工、裝配的工件進行分揀，使不同顏色的工件從不同的料槽分流的功能。 輸送單元的基本功能：該單元通過到指定單元的物料臺精確定位，并在該物料臺上抓取工件，把抓取到的工件輸送到指定地點然后放下的功能。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 4頁 YL335A 的特點和實訓(xùn)項目 YL335A 設(shè)備是一套半 開放式的設(shè)備，用戶在一定程度上可根據(jù)自己的需要選擇設(shè)備組成單元的數(shù)量、類型，最多可由 5 個單元組成，最少時一個單元即可自成一個獨立的控制系統(tǒng)。由多個單元組成的系統(tǒng)， PLC 網(wǎng)絡(luò)的控制方案可以體現(xiàn)出自動生產(chǎn)線的控制特點。 設(shè)備中的各工作單元均安放在實訓(xùn)臺上，便于各個機械機構(gòu)及氣動部件的拆卸和安裝，控制線路的布線、氣動電磁閥及氣管安裝。其中，輸送單元采用了最為靈活的拆裝式模塊結(jié)構(gòu)：組成該單元的按鈕 /指示燈模塊、電源模塊、 PLC 模塊、步進電機驅(qū)動器模塊等均放置在抽屜式模塊放置架上；模塊之間、模塊與實訓(xùn)臺上接線端 子排之間的連接方式采用安全導(dǎo)線連接，最大限度地滿足了綜合性實訓(xùn)的要求?？偟膩碚f， YL335A 綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識，如氣動控制技術(shù)、機械技術(shù)（機械傳動、機械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、 PLC控制和組網(wǎng)、步進電機位置控制和變頻器技術(shù)等。 YL335A 的公共模塊和器件 供電電源模塊及電路原理如圖 13 所示。外部供電電源為三相五線制AC380V/220V，三根相線經(jīng)三相三線漏電保護開關(guān)后連接到三個安全導(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，模塊上尚提供二個單相電源插座，為 PLC 模塊 和按鈕 /指示燈模塊提供 AC220V電源。 圖 13 供電電源模塊 下圖為供電電源模塊一次回路原理圖： 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 5頁 氣源處理組件 氣源處理組件及其回路原理圖分別如圖 14和 15 所示。氣源處理組件是氣動控制系統(tǒng)中的基本組成器件，它的作用是除去壓縮空氣中所含的雜質(zhì)及凝結(jié)水，調(diào)節(jié)并保持恒定的工作壓力。該氣源處理組件的氣路入口處安裝一個快速氣路開關(guān)，用于關(guān)閉氣源。在使用時，應(yīng)注意經(jīng)常檢查過濾器中凝結(jié)水的水位，在超過最高標(biāo)線以前，必須排放，以免被重新吸入。 圖 14 氣源處理組件 圖 15 氣源處理組件的氣動原理圖 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 6頁 氣源處理組件輸入氣源來自空氣壓縮機，所提供的壓力為 ～ , 輸出壓力為 0～ 。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， YL335A 的 PLC 網(wǎng)絡(luò)控制方案 YL335A 系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺 PLC 承擔(dān)其控制任務(wù)，各 PLC之間通過 RS485 串行通訊實現(xiàn)互連的分布式控制方式。組建成網(wǎng)絡(luò)后，系統(tǒng)中每一個工作單元也稱 作工作站。 PLC 網(wǎng)絡(luò)的具體通信模式，取決于所選廠家的 PLC 類型。若 PLC 選用 S7200 系列，通信方式則采用 PPI 協(xié)議通信。 西門子 PPI 通信概述： PPI 協(xié)議是 S7200 CPU 最基本的通信方式，通過原來自身的端口（ PORT0 或 PORT1） 就可以實現(xiàn)通信，是 S7200 默認(rèn)的通信方式。 PPI 是一種主 —從協(xié)議通信，主 —從站在一個令牌環(huán)網(wǎng)中，主站發(fā)送要求到從站器件，從站器件響應(yīng)；從站器件不發(fā)信息，只是等待主站的要求并對要求作出響應(yīng)。如果在用戶程序中使能 PPI 主站模式，就可以在主站 程序中使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令來讀寫從站信息。而從站程序沒有必要使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令。 YL335A 的整體控制 系統(tǒng)的工作任務(wù)描述： 1. 系統(tǒng)的工作方式應(yīng)采用 PPI網(wǎng)絡(luò)控制。其中，輸送站指定為主站，其余各工作站為從站。系統(tǒng)主令工作信號有連接到輸送站的按鈕 /指示燈模塊提供，安裝在裝配單元的警示燈應(yīng)能顯示整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，包括上電復(fù)位、啟動、停止、報警等。 2. 系統(tǒng)上電后，首先執(zhí)行復(fù)位操作，使輸送站機械手回到原點位置。這時，綠色警示燈以 1HZ的頻率閃爍。輸送站機械手回到原點位置后，復(fù)位完成，綠色警示燈常亮，表示允許啟動 系統(tǒng)。 3. 按下啟動按鈕，系統(tǒng)啟動，綠色和黃色警示燈均常亮。 4. 系統(tǒng)啟動后，供料站把待加工工件推到物料臺上，向系統(tǒng)發(fā)出供料完成信號，并且推料氣缸縮回，準(zhǔn)備下一次推料。若供料站的料倉和料槽內(nèi)沒有工件或工件不足，則向系統(tǒng)發(fā)出報警或預(yù)警信號。物料臺上的工件被輸送站物料臺取出后，若系統(tǒng)啟動信號仍為 ON，則進行下一次的推出工件操作。 5. 在工件推到供料站物料臺后，輸送站抓取機械手裝置移動到供料站物料臺的正前方，然后執(zhí)行抓取供料站工件的操作。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 7頁 抓取動作完成后