【正文】 ......................................................... 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，人類社會對產(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)。本文應(yīng)用 西門子公司的 S7200PLC，通過其硬件結(jié)構(gòu)、編程指令和 STEP 7軟件的操作 實現(xiàn)機(jī)械手搬運控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了可編程控制器（ PLC）控制功 能。 操作手是工業(yè)機(jī)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(jī)器人。 MPS 體現(xiàn)了機(jī) 電一體化技術(shù)的實際應(yīng)用。天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書 1 天津理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計論文 柔性生產(chǎn)線 — 操作手 單元 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書 2 柔性生產(chǎn)線 — 操作手單元 摘 要 隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大，操作手的應(yīng)用也逐漸普及，主要在汽車，電子，機(jī)械加工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線或貨物裝卸調(diào)運 , 可以更好地節(jié)約能源和提高運輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率，以降低其他搬運方式的限制和不足，滿足現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。 模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)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(xué)設(shè)備。目前最多可由 9 個單元組成，一個單元亦可自成一個獨立的控制系統(tǒng)，而由多個單元組成的生產(chǎn)系統(tǒng)可以體現(xiàn)自動生產(chǎn)線的控制特點?？删幊炭刂破魇抢^電器控制和計算機(jī)控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。使該系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，時期功能范圍得到廣泛應(yīng)用。 為了同時提高制造工業(yè)的柔性和生產(chǎn)效率，使之在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本，是終使中小批量生產(chǎn)能與 大批量生產(chǎn) 抗衡，柔性自動化系統(tǒng)便應(yīng)運而生。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)。該系統(tǒng)具有多種驅(qū)動形式：有氣壓傳動、傳送帶、步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、變頻調(diào)速電機(jī)等工業(yè)常見的傳動。 柔性生產(chǎn)線的一般組成 多個單元組成的 MPS 系統(tǒng)可以較為實地模擬出一個自動生產(chǎn)加工流水線的工作過程。各個單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，這些執(zhí)行機(jī)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。傳感器技術(shù)是機(jī)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。本文所選為西門子公司的 S7200 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(jī)械手單元，分類工作單元等單元有機(jī)組成。 MPS 系統(tǒng)中每個單元都具有最基本的功能，用戶可在這些基本功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行流程編排設(shè)計。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。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。組成模塊：回轉(zhuǎn)料斗、提升裝置、光電識別組件。 功能簡介：為加工過程逐一提供加工工件。PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。 組成模塊：真空組件、旋轉(zhuǎn)模塊、供料模塊。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。組成模塊：工件高度檢測模塊、提升模塊、工件材質(zhì)及顏色識別組件。 功能簡介：工件將在旋轉(zhuǎn)平臺上被檢測及加工。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。組成模塊：旋轉(zhuǎn)平臺、模擬鉆孔模塊、模擬檢測組件。 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。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。 （ 6）安裝單元。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。組成模塊：送料模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、真空組件。 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。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。 （ 8）操作手單元。 PLC 主機(jī)：西門子 S7 系列。組成模塊：伸出及提升模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、氣動夾爪組件。功能簡介：該單元為倉庫存儲的模擬，它將系統(tǒng)加工完成的合格產(chǎn)品按照不同類別進(jìn)行分類立體存放 。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、 Profibus網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：步進(jìn)電機(jī)控制模塊、滾珠絲桿模塊、工件推出組件、立體倉庫。 功能簡介：該單元是一個 6 個關(guān)節(jié)的機(jī)械手，它可以用來完成抓取動作，可以進(jìn)行工件的組裝，產(chǎn)生一個完整的產(chǎn)品。擴(kuò)展模塊：控制器、變壓器。 （ 11）分類工作單元。它帶有工件滑槽及導(dǎo)向裝置，能夠?qū)⒐ぜ搭悇e 進(jìn)行存儲。擴(kuò)展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。 MPS 的公共模塊和器件 （ 1） 供電電源模塊 供電電源模塊及電路原理如圖 113 和圖 114 所示。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。 圖 （ 2） 氣源處理組件 氣源處理組件及其回路原理圖如圖 所示。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。 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書 4 氣源處理組件的輸入氣源來自空氣壓縮機(jī)，所提供的壓力為 MPa～ Mpa，輸出壓力為 0～ Mpa 可調(diào)。 MPS 的發(fā)展前景 模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)是先進(jìn)工業(yè)自動化及制造的基本部分，將先進(jìn)制造系統(tǒng)的物料供給、分揀、加工、檢測和立體倉庫等主要單元展現(xiàn)給學(xué)生，同時學(xué)生可以自己動手實踐，學(xué)習(xí) PLC 編程、生產(chǎn)管理、流程設(shè)計等機(jī)械設(shè)計制造及自動化的相關(guān)課程。 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)。盡管觸摸屏和組態(tài)監(jiān)控軟件的出現(xiàn)至今只有短短的幾年時間，但實際應(yīng)用已經(jīng)證明，觸摸屏和組態(tài)監(jiān)控軟件可以取代設(shè)備的操作面板和儀表。 SIMATIC S7— 200PLC 簡介 PLC在早期是一種開關(guān)邏輯控制裝置，被稱為可控編程控制器，簡稱 PLC。具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、靈活性擴(kuò)展性強(qiáng)、控制速度快、延時的可調(diào)性和精度高。 B隔離：在微處理器與 I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效隔離 I/O接口與 CPU之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動作；各 I/O口之間亦彼此隔離。應(yīng)用領(lǐng)域以覆蓋所有的工業(yè)企業(yè)，如機(jī)床電機(jī)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。 S7200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價格比。 S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。 CPU 226 的 PLC 集成 24 輸入 /16 輸出共 40 個數(shù)字量I/O 點。13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 2 個 RS485 通訊 /編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入 /輸出點，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特 殊功能。 SIMATIC S7200 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。因此S7200 系列具有極高的性能 /價格比。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制 。 操作手單元的結(jié)構(gòu)組成 操作手單元主要由提取模塊、滑槽模塊、氣源處理組件、 I/O 接線端口、閥組等組成。提取氣缸安裝在擺臂氣缸的氣缸桿的前端，用于實現(xiàn)垂直方向的運動，以便于提 取工件。 擺臂氣缸構(gòu)成了氣動機(jī)械手的 “ 手臂 ” ，可以實現(xiàn)水平方向上的伸出、縮回動作。在氣缸的兩個極限位置上分別安裝有磁感應(yīng)式接近開關(guān)，用于判斷氣缸的動作是否到位。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）。 2. 滑槽模塊 滑槽模塊只有在帶有組態(tài)操作的 MPS 系統(tǒng)上才會安裝。 操作手結(jié)構(gòu)示意圖， 如下 圖 ： 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書