【正文】 （ 5）編寫(xiě)技術(shù)文件 技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、硬件原理圖、安裝接線圖、電氣元件明細(xì)表。 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。 ① 硬件模擬法是使用一些硬件設(shè)備模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)，并將這些信號(hào)以硬接線的方式連到 PLC 系統(tǒng)的輸入端，其時(shí)效性較強(qiáng)。程序模擬調(diào)試是，以方便的形式模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)，為程序的運(yùn)行創(chuàng)造必要的環(huán)境條件。程序編寫(xiě)要以滿足控制系統(tǒng)的使用要求為最終目的，按模塊編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)控制功能的程序語(yǔ)句、程序塊、功能或個(gè)子程序，逐步 完善系統(tǒng)指定的功能。 ④ 計(jì)數(shù)器、定時(shí)器及內(nèi)部輔助繼電的地址分配器。 ③ PLC 的 I/O 端口分配。 ② 選擇 PLC。輸入設(shè)備包括 手動(dòng)按鍵 、位置 檢測(cè)元件 、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及各種位置 傳感器 、數(shù)字或模擬量傳感器 等。這一階段必須對(duì)被控對(duì)象所有功能全面的了解，對(duì)對(duì)象的各種動(dòng)作及動(dòng)作時(shí)序、動(dòng)作條件、必要的互鎖與保護(hù)；電氣系統(tǒng)與機(jī)械、液壓、氣動(dòng)及各儀表等系統(tǒng)間的關(guān)系； PLC 與其他設(shè)備的關(guān)系， PLC 之間是否 通信聯(lián)網(wǎng)；系統(tǒng)的工作方式及人機(jī)界面，需要顯示的物理量及顯示方式等。 （ 1）熟悉被控對(duì)象 深入了解被控系統(tǒng)是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。所謂硬件設(shè)計(jì)，是指 PLC 外部設(shè)備的設(shè)計(jì)，而軟件設(shè)計(jì)即 PLC 應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟，如圖 64 所示 。 ③ 經(jīng)濟(jì)型原則 ： 力求控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、實(shí)用、合理。 (1)設(shè)計(jì)原則 ① 完整性原則 ： 最大限度的滿足工業(yè)生產(chǎn)過(guò) 程或機(jī)械設(shè)備的控制要求。 控 制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象 (生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程 )的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 19 頁(yè) 共 34 頁(yè) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 在對(duì)系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)以及 PLC 的硬件組成、工作環(huán)境及原理、編程語(yǔ)言環(huán)境深入了解后，就可使用 PLC 控制器來(lái)作為 系統(tǒng)的控制中心。 氣缸 控制示意圖 氣動(dòng)手指 氣缸 控制示意圖如圖 63所示 。 單向電磁閥示意圖如圖 62所示 。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 18 頁(yè) 共 34 頁(yè) 氣缸示意圖如圖 61所示 。 氣動(dòng)原理及氣動(dòng)回路原理圖 單桿氣缸 、薄型氣缸、氣動(dòng)手指、導(dǎo)桿氣缸、雙導(dǎo)桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸。系統(tǒng)采用模塊式設(shè)計(jì)，各個(gè)模塊均為通用模塊，可以互換，擴(kuò)展性強(qiáng)，提供的 PLC實(shí)訓(xùn)內(nèi)容全面、豐富， 培養(yǎng) 學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，整個(gè)實(shí)訓(xùn)過(guò)程簡(jiǎn)單、明了、易懂、易學(xué)。 搬運(yùn)堆垛機(jī)構(gòu)梯形圖如附錄 三所示。例如：當(dāng)物料塊與兩枚物料顏色完全相同，則將這一裝配體安置在貨柜一層；當(dāng)物料塊為一種顏色，兩枚沖壓物料同色且不與物料塊同色時(shí)，這一裝配體將被安置在貨柜二層；當(dāng)一枚物料與物料塊同色，且另一枚物料塊不與物料塊同色，則這一裝配體被安置在貨柜三層。當(dāng) 伸縮氣缸 到達(dá) Z軸的下限位時(shí)，伸縮氣缸將 貨鏟伸出，待加工沖壓裝置夾緊機(jī)械手夾緊工件后，伸縮氣缸縮回， 原地 等候加工裝配完畢 ，最 后 將 裝配完成的物料塊轉(zhuǎn)移到 貨架上 放置 。 當(dāng)自動(dòng)擺臺(tái)上有物料時(shí)，堆垛搬運(yùn)機(jī) 械 手伸縮氣缸伸出，帶動(dòng)貨 叉 伸入 物料塊側(cè)面的搬運(yùn) 槽 中 ， 直流減速電機(jī) 一 工作，將工件抬 升至 預(yù)設(shè)位置后，伸縮氣缸縮回， 直流減速電機(jī) 二 啟動(dòng)，控制工件 平移至加工臺(tái)的正上方 ，到達(dá)加工沖壓裝置工作臺(tái) 上方時(shí) ， 將同時(shí)觸發(fā) X軸方向上的行程限制開(kāi)關(guān)。 (7)電磁閥：用于控制氣缸動(dòng)作，當(dāng) PLC給電磁閥一個(gè)信號(hào)，電磁閥動(dòng)作 。 (5)直流減速電機(jī) 1：實(shí)現(xiàn)叉車(chē)的提升與下降。 (3)回轉(zhuǎn)缸：完成將叉車(chē)上端工作部分進(jìn) 行旋轉(zhuǎn) 180176。（磁性傳感器接線時(shí)注意藍(lán)色接“ ”，棕色接“ PLC輸入端”）。 (1)磁 性傳感器：用于氣缸的位置檢測(cè)。 圖 55 加工沖壓機(jī)構(gòu)梯形圖 搬運(yùn)堆垛機(jī)構(gòu) 由直流電機(jī)、導(dǎo)桿滑塊氣缸、回轉(zhuǎn)缸、電磁閥、磁性開(kāi)關(guān)、工件、立體庫(kù)架、齒輪齒條、限位開(kāi)關(guān)及電磁閥組成。由于系統(tǒng)的工作要求規(guī)定，沖壓時(shí)必須快速而準(zhǔn)確，因此需要將沖壓氣缸的節(jié)流閥盡量開(kāi)大到足夠的程度，這樣才能確保沖壓時(shí)的速度。 工作臺(tái)完全到達(dá)沖壓室最內(nèi)部 的檢測(cè)位為長(zhǎng)程移動(dòng)氣缸的縮回限位。值得注意的是，只有在工作臺(tái)完全到達(dá)沖壓室的最內(nèi)部時(shí)，系統(tǒng)才能判定物料塊完全置于沖壓氣缸的正下方。當(dāng)長(zhǎng)程氣缸完全進(jìn)入沖壓室，平行氣夾斷電，將“門(mén)”關(guān)起。在控制過(guò)程中，首先被啟動(dòng)的是平行氣夾，當(dāng)“這扇門(mén)”被啟動(dòng)后，平行氣夾縮回到?jīng)_壓室的頂部，同時(shí)啟動(dòng)長(zhǎng)程移動(dòng)氣缸，它將帶動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)入沖壓室。 主要的沖壓筆型氣缸被安裝在一個(gè)密閉的沖壓室中，這樣設(shè)計(jì)的目的是為了保證使用者的安全。 (1)控制電源：直流 24V/6A (2)PLC控制器：三菱 FX2N型 48點(diǎn) I/O型 CPU（可根據(jù)需要選擇其他品牌） (3)電磁閥： SY51205LZD、 SY52205LZD (4)調(diào)速閥：出氣節(jié)流式 (5)磁性開(kāi)關(guān)： DC7 A93 (6)氣缸 : CDJ2B164 TSB16 150SD JCF20 50SD MHZ232D (7)光電傳感器： WT100N1419 I/O接線圖 加工沖壓機(jī)構(gòu) I/O接線圖如另附圖紙所示。 (3)沖壓氣缸：滑座治具缸，連接兩個(gè)沖頭，完成對(duì)工件的沖壓加工過(guò)程。當(dāng)檢測(cè)到氣缸準(zhǔn)確到位后將給 PLC發(fā)出一個(gè)到位信號(hào)。（接線注意棕色接“ +”、藍(lán)色接“ ”、黑色接輸出）。主要完成物體沖壓加工、裝配的工作任務(wù)。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè) 共 34 頁(yè) 搬運(yùn)裝配單元梯形圖如圖 54所示。在這兩個(gè)傳感器檢測(cè)到物料被準(zhǔn)確放入后，立即給 PLC一個(gè)信號(hào)，將真空發(fā) 生器和搬運(yùn)下降氣缸斷電，放出兩個(gè)物料。當(dāng)搬運(yùn)下降氣缸到達(dá)右限位，立即下降將物料放入物料塊上的兩個(gè)裝配孔中。在真空發(fā)生器啟動(dòng)并吸取物料后，延時(shí)一段時(shí)間，目的是保證物料被準(zhǔn)確吸附在真空吸盤(pán)上。 雙工位井式上料機(jī)構(gòu) 在檢測(cè)到物料塊準(zhǔn)確放置到加工臺(tái)后，加工臺(tái)上的手指氣缸迅速將物料塊夾緊，同時(shí)雙工井式上料機(jī)構(gòu)將兩個(gè)物料推出，為搬運(yùn)下降氣缸的搬運(yùn)動(dòng)作做準(zhǔn)備。 (6)電磁閥：用于控制氣缸動(dòng)作，當(dāng) PLC給電磁閥一個(gè)信號(hào)，電磁閥動(dòng)作。當(dāng)檢測(cè)到氣缸準(zhǔn)確到位后將給 PLC發(fā)出一個(gè)到位信號(hào)。 (4)真空吸盤(pán)：自帶有減震機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)將工件吸起。 (2)雙軸氣缸：負(fù)載真空吸盤(pán)的升降。主要完成將雙工位上料單元送出的小工件搬運(yùn)到加工站的裝配平臺(tái)上進(jìn)行裝配。 雙工位井式上料機(jī)構(gòu) 梯形圖如圖 53所示。 (1)控制電源：直流 24V/6A (2)PLC 控制器：三菱 FX2N型 48點(diǎn) I/O型 CPU（可根據(jù)需要選擇其他品牌） (3)電磁閥： SY51205LZD01 (4)調(diào)速閥：出氣節(jié)流式 (5)磁性開(kāi)關(guān)： DC73 I/O接線圖 雙工位井式上料機(jī)構(gòu) I/O接線圖如另附圖紙所示。 (4)電磁閥：用于控制氣缸伸縮 動(dòng)作 ，當(dāng) PLC給電磁閥一個(gè)信號(hào)，電磁閥動(dòng)作，氣缸推出。當(dāng)檢測(cè)到氣缸 動(dòng)作執(zhí)行 到位后將給 PLC發(fā)出一個(gè)到位信號(hào)。（接線注意棕色接“ +”、藍(lán)色接“ ”、黑色接輸出）。 (2)光電傳感器：用于檢測(cè)工件的有無(wú)信號(hào) 。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 34 頁(yè) (1)單桿氣缸：?jiǎn)螚U氣缸實(shí)現(xiàn)工件的推出，單向電控氣閥控制。 圖 52 自動(dòng)擺臺(tái)機(jī)構(gòu) 梯形圖 雙工位井式上料機(jī)構(gòu) 由井式工件庫(kù)、存 放料臺(tái)、單桿氣缸、楔形推塊、光電傳感器、磁性傳感器、電磁閥及安裝支架組成。 輥道傳送機(jī)構(gòu)輸送工件 到達(dá) 自動(dòng)擺臺(tái)時(shí)，自動(dòng)擺臺(tái)傳送帶開(kāi)始運(yùn)行，當(dāng)工作臺(tái)上的光纖傳感器檢測(cè)到工件到達(dá)并被取走時(shí)，傳送帶停止，并攜帶工件一起順時(shí)針?lè)较蛘{(diào)整，等待堆垛搬運(yùn)機(jī)構(gòu)機(jī)器手取料上升后回轉(zhuǎn)至原位。 (4)光纖傳感器：檢測(cè)工件到位情況。 (2)限位開(kāi)關(guān)：擺臺(tái)左擺或右擺到位后，限位開(kāi)關(guān)有信號(hào)輸出。方便搬運(yùn)堆垛機(jī)構(gòu)機(jī)器手取料。 圖 51 輥道傳送上 料機(jī)構(gòu) 梯形圖 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) 共 34 頁(yè) 自動(dòng)擺臺(tái)機(jī)構(gòu) 由蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、直流電機(jī)、擺臺(tái)、同步傳送帶、光纖傳感器組成。 主工件顏色有 2種，分別為白色、黑色工件，安放在方形井式工件架中，當(dāng)接收到啟動(dòng)信號(hào)及方形井式工件架上的傳感器檢測(cè)到工件時(shí)，頂料氣缸動(dòng)作，頂住第二層的工件后，叉形落料氣缸縮回，第一層工件落入輥道輸送線上，叉形落料氣缸伸出托住工件，頂料氣缸縮回，交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將輥道輸送線上的工件傳送到自動(dòng)擺臺(tái)上。 (8)安裝支架：用于安裝下料機(jī)械手及井式工件庫(kù)。當(dāng)電磁閥得電，氣缸伸出。當(dāng)電磁閥得電，氣缸縮回。失電退回。（磁性傳感器接線時(shí)注意藍(lán)色接“ ”，棕色接“ PLC輸入端”）。 (3)磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測(cè)。 (1)光電傳感器 1：物料檢測(cè)為光電漫反射型傳感器，工件庫(kù)中有物料時(shí)為 PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。 5 自動(dòng)生產(chǎn)線各個(gè)模塊設(shè)計(jì) 輥道傳送上料機(jī)構(gòu) 由方形井式工件架、下料機(jī)構(gòu)、滾輪式傳送帶、光電傳感器、電容傳感器、工件、磁性傳感器、電磁閥、安裝支架等組成。 10% 50Hz (2)工作環(huán)境：溫度 10℃～ 40℃ 相對(duì)濕度≤ 85%（ 25℃）海拔＜ 4000m (3)裝置容量：≤ (4)外形尺寸： 198cm 104cm 130cm (5)安全保護(hù)：具有漏電壓、漏電流保護(hù)，安全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 系統(tǒng)組成 該系統(tǒng)由型材實(shí)訓(xùn)臺(tái)、輥道傳送上料機(jī)構(gòu)、自動(dòng)擺臺(tái)機(jī)構(gòu)、雙工位井式上料機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)裝配機(jī)構(gòu)、加工沖壓機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)堆垛機(jī)構(gòu)、電源模塊、按鈕模塊、 PLC模塊、變頻器模塊、各種傳感器、警示燈、電磁閥和 I/O接口板等組成，完成工件上料、檢測(cè)、搬運(yùn)、加工、 裝配、分揀、堆垛入庫(kù)等功能。 安裝擴(kuò)展 I/O 單元和擴(kuò)展單元 不可 帶晶體管輸出的型號(hào) 不可用 脈沖輸出 不支持 內(nèi)置串行通信端口 無(wú) 選件板 不支持 用于編程設(shè)備的連接端口 USB 端口 時(shí)鐘 無(wú) 使用電池 不可使用 硬件連接圖 硬件連接圖，如圖 42 所示。 本控制系統(tǒng) 選用 了一款名為 FX2N48MR 的 PLC，其參數(shù)見(jiàn)表 41。在三菱 PLC 的眾多系列中， FX2N 系列是一款性能極佳的產(chǎn)品，根據(jù)不同的功能，它還延伸出了以不同類(lèi)型、不同點(diǎn)數(shù)輸入輸出端口作為區(qū)別的經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品，用戶可根據(jù)需求選擇能實(shí)現(xiàn)不同功能的產(chǎn)品。不同的系列都有不同的特點(diǎn)。此外，由于 PLC 結(jié)構(gòu)模塊化及很強(qiáng)的自我診斷能力，維修業(yè)極為方便。 PLC 用軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。 目前大多 PLC 采用梯形圖編程方式，梯形圖語(yǔ)言的編程元件符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路 原理非常接近，這樣使大多數(shù)學(xué)習(xí)電氣控制的技術(shù)人員非常容易接受和掌握。 現(xiàn)代 PLC 不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示的功能，既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，無(wú)需大量改變 PLC 的硬件配置，只需要改程序就可以滿足要求。 ②通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便。 ①可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。國(guó)際電工學(xué)會(huì)（ IEC）對(duì) PLC 最新定義為：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用了可編程序的 儲(chǔ)存器，用來(lái)在其內(nèi)部?jī)?chǔ)存執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 7 頁(yè) 共 34 頁(yè) 定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的、輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程，可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體。時(shí)間上第一臺(tái) PLC 于 1969 年由美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制成功，隨著技術(shù)的發(fā)展，PLC 的功能大大增強(qiáng)，不僅限于邏輯控制，因此美國(guó)電氣制造協(xié)會(huì) NEMA 于 1980 年對(duì)它進(jìn)行重命名，稱為可編程邏輯控制器（ Programmable Controller），簡(jiǎn)稱 PC，但由于PC 容易和個(gè)人計(jì)算機(jī) PC（ Personal Computer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣將 PLC 當(dāng)做可編程控制器的縮寫(xiě)。計(jì)算機(jī) 、 THJDAL3 自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)臺(tái)。 CPU：三菱 FX2N 型 48 點(diǎn) I/O 型 CPU(其中 48 點(diǎn)為 24 口輸入、24 口輸出 )。 設(shè)備日常維護(hù)的內(nèi)容和方法，以及系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析、排除的方法。 自動(dòng)化生產(chǎn)教學(xué)系統(tǒng)上的 設(shè)置 六個(gè) 相對(duì)獨(dú)立的 工作機(jī)構(gòu) ， 各組學(xué)員 可 將機(jī)械部分全部或部分 拆解 ，再按 總裝設(shè)計(jì)圖紙將它們