【文章內容簡介】 ol of assembly stations. Keywords: PLC。 assembly station. 河南大學本科畢業(yè)生學士學位論文 第 1頁 前言 現(xiàn)代化的自動化生產設備（自動生產線）的最大特點是它的綜合性和系統(tǒng)性，在這里，機械技術、微電子技術、電工電子技術、傳感測試技術、接口技術、信息變換技術、網絡通信技術等多種技術有機地結合，并綜合應用到生產設備中；而系統(tǒng)性指的是，生產線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅動等機構在微處理單元的控制下協(xié)調有序地工作，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用在現(xiàn)代化的自動生產設備中，擔負著生產線的大腦 微處理單元的角色。因 此，培養(yǎng)掌握機電一體化技術，掌握 PLC 技術及 PLC 網絡技術的技術人才是當務之急。 亞龍 YL335A 型自動生產線實訓考核設備在鋁合金軌式實訓臺上安裝送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元，構成一個典型的自動化生產線的機械平臺，系統(tǒng)各機構都采用了氣動驅動、變頻器驅動和步進電機位置控制等技術。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元有一臺 PLC 承擔其控制任務，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 綜合應用了多種技術知識，如氣動控制技術、機械技術（機械傳動、機械連接等）、 傳感器應用技術、 PLC 控制和組網、步進電機位置控制和變頻器技術等。利用 YL335A，可以模擬一個與實際生產情況十分接近的控制過程，使學習者得到一個非常接近于實際的教學設備環(huán)境，從而縮短了理論教學與實際應用之間的距離。 YL335A 采用模塊組合式的結構，各工作單元是相對獨立的模塊，并采用了標準結構和抽屜式模塊放置架，具有較強的互換性。可根據(jù)實訓需要或工作任務的不同進行不同的組合、安裝和調試，達到模擬生產性功能和整合學習功能的目標，十分適合教學實訓考核或技能競賽的需要。 本論文主要闡述 了 YL335A 型自動化生產線實訓考核裝備中裝配站的基本結構、工作原理、工作過程及所采用的各種傳感技術和機電一體化技術。 河南大學本科畢業(yè)生學士學位論文 第 2頁 第 1 章 YL335A 自動化生產線實訓考核裝備概述 YL335A 的基本組成 亞龍 YL335A型自動生產線實訓考核裝備由安裝在鋁合金導軌式實訓臺上的送料單元、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)行機構基本上以氣動執(zhí)行機 構為主，但輸送單元的機械手裝置整體運動則采取步進電機驅動、精密定位的位置控制，該驅動系統(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動則采用了通用變頻器驅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是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)應用最為廣泛的電氣控制技術。 在 YL335A 設備上應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)、物體的顏色及材質等。傳感器技術是機電一體化技術中的關鍵技術之一，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 網絡控制方案，河南大學本科畢業(yè)生學士學位論文 第 3頁 即每一工作單元由一臺 PLC 承擔其控制任務，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 網絡。小型 PLC 網絡以其結構簡單，價格低廉的特點在小型自動生產線仍然有著廣泛的應用，在現(xiàn)代工業(yè)網絡通信中仍占據(jù)相當?shù)姆蓊~。另一方面，掌握基于 RS485 串行通信的 PLC網絡技術，將為進一步學習現(xiàn)場總線技術、工業(yè)以太網技術等打下了良好的基礎。 YL335A 的基本功能 YL335A 各工作單元在實訓臺上的分布如圖 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）送到沖壓機構下面，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。 河南大學本科畢業(yè)生學士學位論文 第 4頁 YL335A 的特點和實訓項目 YL335A 設備是一套半開放式的設備，用戶在一定程度上可根據(jù)自己的需要選擇設備組成單元的數(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 網絡的控制方案可以體現(xiàn)出自動生產線的控制特點。 設備中的各工作單元均安放在實訓臺上，便于各個機械機構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構：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、模塊與實訓臺上接線端子排之間的連接方式采用安全導線連接，最大限度地滿足了綜合性實訓的要求?？偟膩碚f， YL335A 綜合應用了多種技術知識，如氣動控制技術、機械技術（機械傳動、機械連接 等）、傳感器應用技術、 PLC控制和組網、步進電機位置控制和變頻器技術等。 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，三根相線經三相三線漏電保護開關后連接到三個安全導線插孔處，零線和接地線也連接到安全導線插孔處。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： 河南大學本科畢業(yè)生學士學位論文 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及凝結水，調節(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，用于關閉氣源。在使用時，應注意經常檢查過濾器中凝結水的水位，在超過最高標線以前，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 河南大學本科畢業(yè)生學士學位論文 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 網絡控制方案 YL335A 系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺 PLC 承擔其控制任務，各 PLC之間通過 RS485 串行通訊實現(xiàn)互連的分布式控制方式。組建成網絡后，系統(tǒng)中每一個工作單元也稱作工作站。 PLC 網絡的具體通信模式，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)網中，主站發(fā)送要求到從站器件，從站器件響應；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。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絡讀寫指令來讀寫從站信息。而從站程序沒有必要使用網絡讀寫指令。 YL335A 的整體控制 系統(tǒng)的工作任務描述： 1. 系統(tǒng)的工作方式應采用 PPI網絡控制。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能顯示整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，包括上電復位、啟動、停止、報警等。 2. 系統(tǒng)上電后，首先執(zhí)行復位操作，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，準備下一次推料。若供料站的料倉和料槽內 沒有工件或工件不足，則向系統(tǒng)發(fā)出報警或預警信號。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。 河南大學本科畢業(yè)生學士學位論