基于plc的自動(dòng)化生產(chǎn)線供料站

1、<p><b>　　第一章 概述4</b></p><p>　　第二章PLC的發(fā)展史5</p><p>　　2.1 PLC的簡(jiǎn)史及定義5</p><p>　　2.2 PLC的特點(diǎn)6</p><p>　　2.3 PLC的應(yīng)用與發(fā)展前景7</p><p>　　第三章 自動(dòng)生產(chǎn)

2、線的組成及基本功能8</p><p>　　2.1 基本組成8</p><p>　　2.2 基本功能9</p><p>　　第三章 電氣控制10</p><p>　　3.1 接線端子及主令部件10</p><p>　　3.2 能源部件12</p><p>　　3.2.1 供

3、電電源12</p><p>　　3.3 RS485總線的電氣連接14</p><p>　　第四章 供料與加工單元控制系統(tǒng)15</p><p>　　4.1 供料單元的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程15</p><p>　　4.2 供料單元的PLC工作任務(wù)16</p><p>　　4.3 供料單元的編程思路17<

4、;/p><p>　　4.4 PLC的I/O分配及系統(tǒng)安裝接線19</p><p>　　4.5 供料加工單元?dú)鈩?dòng)控制回路21</p><p><b>　　總 結(jié)23</b></p><p><b>　　致 謝23</b></p><p><b>　　參考文

5、獻(xiàn)24</b></p><p>　　附錄1 供料與加工單元電氣原理圖25</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　自動(dòng)生產(chǎn)線的最大特點(diǎn)是它的綜合性和系統(tǒng)性，綜合性主要涉及機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測(cè)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(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；

6、而系統(tǒng)性指的是生產(chǎn)線的傳感檢測(cè)、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)等機(jī)構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機(jī)地融合在一起。本系統(tǒng)完成一個(gè)工件的拆卸、分揀工作，模擬一個(gè)生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過(guò)程。首先由供料站提供原料，運(yùn)輸站將其送至加工站加工，然后送至裝配站進(jìn)行安裝，最后由分揀站進(jìn)行分揀。設(shè)計(jì)以送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元作為自動(dòng)生產(chǎn)線的整體設(shè)計(jì)，構(gòu)成一個(gè)典型的自動(dòng)生產(chǎn)線的機(jī)械平臺(tái)，系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)的采用了氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、變頻器驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)（伺服）電

7、機(jī)位置控制等技術(shù)。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺(tái)PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間通過(guò)RS485串行通訊實(shí)現(xiàn)互連的分布式控制方式。所以，本設(shè)計(jì)綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識(shí)，如氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機(jī)位置控制和變頻器技術(shù)等。</p><p>　　關(guān)鍵字：網(wǎng)絡(luò) 組態(tài) 自動(dòng)化 PLC 電機(jī)</p><p><b>

8、;　　第一章 概述</b></p><p>　　二十世紀(jì)以來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人們研究和制造了成千上萬(wàn)種自動(dòng)控制系統(tǒng)，極大地推動(dòng)了生產(chǎn)勞動(dòng)、社會(huì)服務(wù)、軍事工程和科學(xué)研究等活動(dòng)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，這是機(jī)械化、電氣化和自動(dòng)控制相結(jié)合的結(jié)果，處理的對(duì)象是離散工件。早期的機(jī)械制造自動(dòng)化是采用機(jī)械或電氣部件的單機(jī)自動(dòng)化或是簡(jiǎn)單的自動(dòng)生產(chǎn)線。20世紀(jì)60年代以后，由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床、加工中

9、心、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等。研制出適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)型式的柔性制造系統(tǒng)（FMS）。以柔性制造系統(tǒng)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化車(chē)間，加上信息管理、生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化，出現(xiàn)了采用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的工廠自動(dòng)化（FA）。 </p><p>　　現(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出越來(lái)越高的要求，同時(shí)也為自動(dòng)化技術(shù)的革新提供了必要條件。70年代以來(lái)，自動(dòng)化開(kāi)始向復(fù)雜的系統(tǒng)控制和高級(jí)的智

10、能控制發(fā)展，并廣泛地應(yīng)用到國(guó)防、科學(xué)研究和經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的自動(dòng)化，例如大型企業(yè)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、全國(guó)鐵路自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、國(guó)家電力網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、空中交通管制系統(tǒng)、城市交通控制系統(tǒng)、自動(dòng)化指揮系統(tǒng)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)等。自動(dòng)化的應(yīng)用正從工程領(lǐng)域向非工程領(lǐng)域擴(kuò)展，如醫(yī)療自動(dòng)化、人口控制、經(jīng)濟(jì)管理自動(dòng)化等。自動(dòng)化將在更大程度上模仿人的智能，機(jī)器人已在工業(yè)生產(chǎn)、海洋開(kāi)發(fā)和宇宙探測(cè)等領(lǐng)域得到應(yīng)用，專家系統(tǒng)在醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探等方面取得顯

11、著效果。工廠自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化和農(nóng)業(yè)自動(dòng)化將成為新技術(shù)革命的重要內(nèi)容，并得到迅速發(fā)展。</p><p>　　本系統(tǒng)模擬一個(gè)生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過(guò)程，完成一個(gè)工件的拆卸、分揀工作。首先由供料站提供原料，運(yùn)輸站將其送至加工站加工，然后送至裝配站進(jìn)行安裝，最后由分揀站進(jìn)行分揀。整個(gè)過(guò)程要充分考慮生產(chǎn)過(guò)程中所出現(xiàn)的情況，對(duì)各種生產(chǎn)要求進(jìn)行處理，系統(tǒng)分成五個(gè)操作站：供料站、安裝站、加工站、運(yùn)輸站、分揀站。整個(gè)系統(tǒng)基

12、于三菱PLC的N：N網(wǎng)絡(luò)，包括變頻控制、伺服控制等，是各種電氣控制的綜合應(yīng)用。本課題由我和朱廷同學(xué)共同完成，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，朱廷同學(xué)主要負(fù)責(zé)程序的編制，我主要負(fù)責(zé)機(jī)械部分的安裝、電氣原理圖和氣路的設(shè)計(jì)和連接、變頻器和伺服放大器的參數(shù)設(shè)置。</p><p><b>　　PLC的發(fā)展史</b></p><p>　　2.1 PLC的簡(jiǎn)史及定義</p><

13、;p><b>　　繼電器控制 </b></p><p>　　用弱電信號(hào)控制強(qiáng)電信號(hào)。故障查找與排除非常困難、改造工期長(zhǎng)、費(fèi)用高。</p><p>　　GM首先提出【可編程序控制器】設(shè)想</p><p>　　編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序；</p><p>　　維護(hù)方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；</p><p

14、>　　可靠性高于繼電器控制柜；</p><p>　　體積小于繼電器控制柜；</p><p>　　成本可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)；</p><p>　　可將數(shù)據(jù)直接送入計(jì)算機(jī)；</p><p>　　可直接使用115V交流輸入電壓；</p><p>　　輸出采用115V交流電壓，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、交流接觸器等負(fù)載；<

15、/p><p>　　通用性強(qiáng)，擴(kuò)展方便；</p><p>　　能存儲(chǔ)程序，存儲(chǔ)器容量可以擴(kuò)展到4KB. </p><p>　　1969年DEC研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器</p><p>　　從上述10項(xiàng)指標(biāo)可以看出，它實(shí)際上就是當(dāng)今可編程序控制器最基本的功能。將它們歸納一下，其核心為以下四點(diǎn)：</p><p>　

16、　(1) 用計(jì)算機(jī)代替繼電器控制盤(pán)。</p><p>　　(2) 用程序代替硬件接線。 </p><p>　　(3) 輸入/輸出電平可與外部裝置直接連接。</p><p>　　(4) 結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。</p><p>　　可編程序控制器的定義</p><p>　　1985年1月，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）定義：</

17、p><p>　　可編程序控制器是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、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)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。</p><p>　　一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是用來(lái)執(zhí)行

18、PC的功能，亦被視同為PC，但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器。</p><p><b>　　可編程序控制器簡(jiǎn)稱</b></p><p>　　Programmable Controller — PC </p><p>　　Personal Computer — PC</p><p>　　Programmable Log

19、ic Controller — PLC</p><p>　　2.2 PLC的特點(diǎn)</p><p>　　無(wú)觸電免配線，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) </p><p>　　通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便</p><p>　　硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)</p><p>　　編程簡(jiǎn)單，容易掌握 </p>&

20、lt;p>　　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少</p><p>　　維修工作量小，維護(hù)方便</p><p><b>　　體積小，能耗低</b></p><p>　　可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)是PLC最重要的特點(diǎn)之一。PLC的平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)個(gè)小時(shí) 。</p><p>　　★硬件方面：I/O接口采用采用光電隔離，有

21、效地抑制了外部干擾源的影響；對(duì)供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對(duì)CPU等重要部件采用良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對(duì)有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)、自診斷電路等。</p><p>　　★軟件方面：采用掃描工作方式，減少了外界的干擾；設(shè)有故障檢測(cè)和自診斷程序，能對(duì)系統(tǒng)硬件電路等故障實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和判斷；當(dāng)由干擾引起故障時(shí)，能立即將當(dāng)前重要信息加以封存，禁止任何不穩(wěn)定的讀寫(xiě)操作，一旦

22、正常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來(lái)的工作。</p><p>　　目前，各種PLC都采用梯形圖語(yǔ)言為第一編程語(yǔ)言，是，它是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程語(yǔ)言。梯形圖與電器控制線路圖相似，形象、直觀，不需要掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)，很容易讓廣大工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)生產(chǎn)流程需要改變時(shí)，可以現(xiàn)場(chǎng)改變程序，使用方便、靈活。</p><p>　　同時(shí)，PLC編程器的操作和使用也很簡(jiǎn)單。這也是PLC獲得普

23、及和推廣的主要原因之一。</p><p>　　許多PLC還針對(duì)具體問(wèn)題，設(shè)計(jì)了各種專用編程指令及編程方法，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了編程。 </p><p>　　現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)以等許多功能。</p><p>　　同時(shí)，由于PLC產(chǎn)品的系列化、模塊化，有品種齊全的各種硬件

24、裝置供用戶選用，可以組成滿足各種要求的控制系統(tǒng)。</p><p>　　由于PLC用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計(jì)、安裝接線工作量大為減少。</p><p>　　PLC的用戶程序大部分可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短了應(yīng)用設(shè)計(jì)和調(diào)試周期。</p><p>　　在維修方面，由于PLC的故障率極低，維修工作量很小；而且PLC具很強(qiáng)的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，可

25、根據(jù)PLC上指示或編程器上提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。 </p><p>　　PLC結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，因而是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。</p><p>　　2.3 PLC的應(yīng)用與發(fā)展前景</p><p><b>　　開(kāi)關(guān)量邏輯控制</b></p><p>　　自動(dòng)生產(chǎn)線、機(jī)床電氣控制、沖壓

26、機(jī)械、鑄造機(jī)械、運(yùn)輸帶、包裝機(jī)、飛剪等控制</p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p>　　金屬切削機(jī)床、金屬成形機(jī)械、裝配機(jī)器人、電梯等。</p><p><b>　　閉環(huán)過(guò)程控制</b></p><p>　　溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。</p>

27、<p><b>　　數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作。</p><p><b>　　通信聯(lián)網(wǎng)</b></p><p>　　PLC與遠(yuǎn)程I/O、PLC之間、PL與其它智能控制器之間。</p><p>　　高性能、高速度、大容量發(fā)展</p

28、><p><b>　　多CPU結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　高性能、流水RISC結(jié)構(gòu)CPU(32位機(jī))</p><p><b>　　增加智能控制功能</b></p><p><b>　　支持組態(tài)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　大力發(fā)展微型PLC,不斷增

29、強(qiáng)微型PLC的功能</p><p><b>　　掌上PLC</b></p><p><b>　　高性能</b></p><p><b>　　支持多種編程方式</b></p><p>　　▲ PLC編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)化</p><p>　　IEC1131-3

30、 (IEC 1994年5月公布)</p><p>　　順序功能圖（SFC）</p><p><b>　　梯形圖</b></p><p><b>　　功能塊圖</b></p><p><b>　　指令表</b></p><p><b>　　結(jié)構(gòu)文

31、本</b></p><p>　　PLC與其它工業(yè)控制器產(chǎn)品相互融合</p><p>　　● 與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC</p><p>　　● 集散控制系統(tǒng)DCS</p><p>　　● 計(jì)算機(jī)數(shù)控CNC </p><p>　　大力開(kāi)發(fā)智能I/O模塊</p><p>　　模擬量I/O、高速計(jì)數(shù)

32、輸入、中斷輸入、機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制、熱電偶輸入、條形碼閱讀器、多路BCD輸入/輸出、模糊控制器、PID回路控制、通信模塊</p><p>　　第三章 自動(dòng)生產(chǎn)線的組成及基本功能</p><p><b>　　2.1 基本組成</b></p><p>　　自動(dòng)生產(chǎn)線由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式臺(tái)面上的供料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元5個(gè)單元組

33、成。其外觀如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 自動(dòng)生產(chǎn)線外觀</p><p>　　其中，每一工作單元都可自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，同時(shí)也都是一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)。各個(gè)單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本上以氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為主，但輸送單元的機(jī)械手裝置整體運(yùn)動(dòng)則采取步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、精密定位的位置控制，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有長(zhǎng)行程、多定位點(diǎn)的特點(diǎn)，是一個(gè)典型的一維位置控制系統(tǒng)。分揀單元的傳送帶驅(qū)動(dòng)則采用了通用變頻器驅(qū)

34、動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的交流傳動(dòng)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)。</p><p>　　設(shè)計(jì)中應(yīng)用了多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運(yùn)動(dòng)位置、物體通過(guò)的狀態(tài)、物體的顏色及材質(zhì)等。</p><p><b>　　2.2 基本功能</b></p><p>　　供料單元的基本功能：供料單元是本次設(shè)計(jì)中的起始單元，在整個(gè)

35、系統(tǒng)中，起著向系統(tǒng)中的其他單元提供原料的作用。具體的功能是：按照需要將放置在料倉(cāng)中待加工工件（原料）自動(dòng)地推出到物料臺(tái)上，以便輸送單元的機(jī)械手將其抓取，輸送到其他單元上。如圖2-3所示為供料單元實(shí)物的全貌。</p><p>　　圖2-3 供料單元實(shí)物的全貌</p><p><b>　　第三章 電氣控制</b></p><p>　　3.1

36、接線端子及主令部件</p><p>　　3.1.1 接線端子</p><p>　　本次任務(wù)的設(shè)備中的各工作單元的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是機(jī)械裝置和電氣控制部分的相對(duì)分離。每一工作單元機(jī)械裝置整體安裝在底板上，而控制工作單元生產(chǎn)過(guò)程的PLC裝置則安裝在工作臺(tái)兩側(cè)的抽屜板上。因此，工作單元機(jī)械裝置與PLC裝置之間的信息交換是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。解決方案是：機(jī)械裝置上的各電磁閥和傳感器的引線均連接到裝置側(cè)的接線

37、端口上。PLC的I/O引出線則連接到PLC側(cè)的接線端口上。兩個(gè)接線端口間通過(guò)多芯信號(hào)電纜互連。圖3-1和圖3-2分別是裝置側(cè)的接線端口和PLC側(cè)的接線端口。</p><p>　　裝置側(cè)的接線端口的接線端子采用三層端子結(jié)構(gòu)，上層端子用以連接DC24V電源的+24V端，底層端子用以連接DC24V電源的0V端，中間層端子用以連接各信號(hào)線。</p><p>　　PLC側(cè)的接線端口的接線端子采用兩層

38、端子結(jié)構(gòu)，上層端子用以連接各信號(hào)線,其端子號(hào)與裝置側(cè)的接線端口的接線端子相對(duì)應(yīng)。底層端子用以連接DC24V電源的+24V端和0V端。</p><p>　　裝置側(cè)的接線端口和PLC側(cè)的接線端口之間通過(guò)專用電纜連結(jié)。其中25針接頭電纜連接PLC的輸入信號(hào)，15針接頭電纜連接PLC的輸出信號(hào)。</p><p>　　3.1.2 控制系統(tǒng)</p><p>　　任務(wù)每一工作單

39、元都可自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，同時(shí)也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連構(gòu)成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。</p><p>　　1、當(dāng)工作單元自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)時(shí)，其設(shè)備運(yùn)行的主令信號(hào)以及運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)顯示信號(hào)，來(lái)源于該工作單元按鈕指示燈模塊。按鈕指示燈模塊如圖3-3所示。模塊上的指示燈和按鈕的端腳全部引到端子排上。</p><p>　　圖3-3 按鈕指示燈模塊</p><p><b&g

40、t;　　模塊盒上器件包括：</b></p><p>　?、胖甘緹簦?4VDC）：黃色（HL1）、綠色（HL2）、紅色（HL3）各一只。</p><p>　?、浦髁钇骷壕G色常開(kāi)按鈕SB1一只</p><p>　　紅色常開(kāi)按鈕SB2一只</p><p>　　選擇開(kāi)關(guān)SA（一對(duì)轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)）</p><p>　　急

41、停按鈕QS（一個(gè)常閉觸點(diǎn)）</p><p>　　2、當(dāng)各工作單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連構(gòu)成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于采用三菱FX系列PLC的設(shè)備，</p><p>　　各工作站PLC配置如下：</p><p>　?、泡斔蛦卧篎X1N-40MT主單元，共24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)晶體管輸出。</p><p>　　⑵供料單元：FX2N-32MR主單元，共16點(diǎn)

42、輸入，16點(diǎn)繼電器輸出。</p><p>　?、羌庸卧篎X2N-32MR主單元，共16點(diǎn)輸入，16點(diǎn)繼電器輸出。</p><p>　?、妊b配單元：FX2N-48MR主單元，共24點(diǎn)輸入，24點(diǎn)繼電器輸出。</p><p>　?、煞謷卧篎X2N-32MR主單元，共16點(diǎn)輸入，16點(diǎn)繼電器輸出。</p><p><b>　　3.

43、2 能源部件</b></p><p>　　3.2.1 供電電源</p><p>　　外部供電電源為三相五線制AC 380V/220V，圖3-4為供電電源模塊一次回路原理圖。圖中，總電源開(kāi)關(guān)選用DZ47LE-32/C32型三相四線漏電開(kāi)關(guān)。系統(tǒng)各主要負(fù)載通過(guò)自動(dòng)開(kāi)關(guān)單獨(dú)供電。其中，變頻器電源通過(guò)DZ47C16/3P三相自動(dòng)開(kāi)關(guān)供電；各工作站PLC均采用DZ47C5/2P單相自

44、動(dòng)開(kāi)關(guān)供電。此外，系統(tǒng)配置4臺(tái)DC24V6A開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源分別用作供料、加工和分揀單元，及輸送單元的直流電源。</p><p>　　圖3-4 供電電源模塊一次回路原理圖</p><p>　　3.2.2 氣源處理裝置</p><p>　　本次任務(wù)的氣源處理組件及其回路原理圖分別如圖3-6所示。氣源處理組件是氣動(dòng)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

45、雜質(zhì)及凝結(jié)水，調(diào)節(jié)并保持恒定的工作壓力。在使用時(shí)，應(yīng)注意經(jīng)常檢查過(guò)濾器中凝結(jié)水的水位，在超過(guò)最高標(biāo)線以前，必須排放，以免被重新吸入。氣源處理組件的氣路入口處安裝一個(gè)快速氣路開(kāi)關(guān)，用于啟/閉氣源，當(dāng)把氣路開(kāi)關(guān)向左拔出時(shí)，氣路接通氣源，反之把氣路開(kāi)關(guān)向右推入時(shí)氣路關(guān)閉。</p><p>　　圖3-6 氣源處理組件</p><p>　　氣源處理組件輸入氣源來(lái)自空氣壓縮機(jī)，所提供的壓力為0.6～

46、1.0MPa, 輸出壓力為0～0.8MPa可調(diào)。輸出的壓縮空氣通過(guò)快速三通接頭和氣管輸送到各作單工元。</p><p>　　3.3 RS485總線的電氣連接</p><p>　　3.3.1 安裝和連接N:N 通信網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)安裝前，應(yīng)斷開(kāi)電源。各站PLC應(yīng)插上485-BD通信板。它的LED 顯示/端子排列如圖3-7所示。</p>

47、<p>　　圖3-7 485-BD板顯示/端子排列</p><p>　　在N：N鏈接網(wǎng)絡(luò)，各站點(diǎn)間用屏蔽雙絞線相連，如圖3-8所示，接線時(shí)須注意終端站要接上110歐姆的終端電阻（485BD板附件）。</p><p>　　圖3-8 PLC鏈接網(wǎng)絡(luò)連接</p><p>　　第四章 供料與加工單元控制系統(tǒng)</p><p>　　4.1

48、 供料單元的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程</p><p>　　供料單元的主要結(jié)構(gòu)組成為：工件裝料管，工件推出裝置，支撐架，閥組，端子排組件，PLC，急停按鈕和啟動(dòng)/停止按鈕，走線槽、底板等。其中，機(jī)械部分結(jié)構(gòu)組成如圖4-1所示。</p><p>　　其中，管形料倉(cāng)和工件推出裝置用于儲(chǔ)存工件原料，并在需要時(shí)將料倉(cāng)中最下層的工件推出到出料臺(tái)上。它主要由管形料倉(cāng)、推料氣缸、頂料氣缸、磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)、漫射式光

49、電傳感器組成。</p><p>　　該部分的工作原理是：工件垂直疊放在料倉(cāng)中，推料缸處于料倉(cāng)的底層并且其活塞桿可從料倉(cāng)的底部通過(guò)。當(dāng)活塞桿在退回位置時(shí)，它與最下層工件處于同一水平位置，而頂料氣缸則與次下層工件處于同一水平位置。在需要將工件推出到物料臺(tái)上時(shí)，首先使夾緊氣缸的活塞桿推出，壓住次下層工件；然后使推料氣缸活塞桿推出，從而把最下層工件推到物料臺(tái)上。在推料氣缸返回并從料倉(cāng)底部抽出后，再使夾緊氣缸返回，松開(kāi)次下

50、層工件。這樣，料倉(cāng)中的工件在重力的作用下，就自動(dòng)向下移動(dòng)一個(gè)工件，為下一次推出工件做好準(zhǔn)備。</p><p>　　在底座和管形料倉(cāng)第4層工件位置，分別安裝一個(gè)漫射式光電開(kāi)關(guān)。它們的功能是檢測(cè)料倉(cāng)中有無(wú)儲(chǔ)料或儲(chǔ)料是否足夠。若該部分機(jī)構(gòu)內(nèi)沒(méi)有工件，則處于底層和第4層位置的兩個(gè)漫射式光電接近開(kāi)關(guān)均處于常態(tài)；若僅在底層起有3個(gè)工件，則底層處光電接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作而第4層處光電接近開(kāi)關(guān)常態(tài)，表明工件已經(jīng)快用完了。這樣，料倉(cāng)中有無(wú)

51、儲(chǔ)料或儲(chǔ)料是否足夠，就可用這兩個(gè)光電接近開(kāi)關(guān)的信號(hào)狀態(tài)反映出來(lái)。</p><p>　　推料缸把工件推出到出料臺(tái)上。出料臺(tái)面開(kāi)有小孔，出料臺(tái)下面設(shè)有一個(gè)園柱形漫射式光電接近開(kāi)關(guān)，工作時(shí)向上發(fā)出光線，從而透過(guò)小孔檢測(cè)是否有工件存在，以便向系統(tǒng)提供本單元出料臺(tái)有無(wú)工件的信號(hào)。在輸送單元的控制程序中，就可以利用該信號(hào)狀態(tài)來(lái)判斷是否需要驅(qū)動(dòng)機(jī)械手裝置來(lái)抓取此工件。</p><p>　　4.2 供料

52、單元的PLC工作任務(wù)</p><p>　　本章節(jié)只考慮供料單元作為獨(dú)立設(shè)備運(yùn)行時(shí)的情況，單元工作的主令信號(hào)和工作狀態(tài)顯示信號(hào)來(lái)自PLC旁邊的按鈕/指示燈模塊。并且，按鈕/指示燈模塊上的工作方式選擇開(kāi)關(guān)SA應(yīng)置于“單站方式”位置。具體的控制要求為：</p><p>　?、?設(shè)備上電和氣源接通后，若工作單元的兩個(gè)氣缸均處于縮回位置，且料倉(cāng)內(nèi)有足夠的待加工工件，則“正常工作”指示燈HL1常亮，表

53、示設(shè)備準(zhǔn)備好。否則，該指示燈以1Hz 頻率閃爍。</p><p>　?、?若設(shè)備準(zhǔn)備好，按下啟動(dòng)按鈕，工作單元啟動(dòng)，“設(shè)備運(yùn)行”指示燈HL2常亮。啟動(dòng)后，若出料臺(tái)上沒(méi)有工件，則應(yīng)把工件推到出料臺(tái)上。出料臺(tái)上的工件被人工取出后，若沒(méi)有停止信號(hào)，則進(jìn)行下一次推出工件操作。</p><p>　?、?若在運(yùn)行中按下停止按鈕，則在完成本工作周期任務(wù)后，各工作單元停止工作，HL2指示燈熄滅。</

54、p><p>　?、?若在運(yùn)行中料倉(cāng)內(nèi)工件不足，則工作單元繼續(xù)工作，但“正常工作”指示燈HL1以1Hz的頻率閃爍，“設(shè)備運(yùn)行”指示燈HL2保持常亮。若料倉(cāng)內(nèi)沒(méi)有工件，則HL1指示燈和HL2指示燈均以2Hz頻率閃爍。工作站在完成本周期任務(wù)后停止。除非向料倉(cāng)補(bǔ)充足夠的工件，工作站不能再啟動(dòng)。</p><p>　　4.3 供料單元的編程思路</p><p>　　一、自動(dòng)生產(chǎn)線

55、工作過(guò)程的通常要求</p><p>　　⑴ 系統(tǒng)上電后檢查是否準(zhǔn)備就緒。只有準(zhǔn)備就緒才允許啟動(dòng)系統(tǒng)，投入運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　?、?主工藝控制過(guò)程是順序控制過(guò)程。</p><p>　?、?正常停止的要求——發(fā)出停止指令后，一般要求一個(gè)工作周期結(jié)束后才停止運(yùn)行。</p><p>　　二、供料單元編程思路</p><p

56、><b>　　1、主程序結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　2、主工藝控制過(guò)程單序列的步進(jìn)順序程序</p><p>　　3、狀態(tài)指示子程序調(diào)用</p><p>　　4、用一個(gè)按鈕控制系統(tǒng)啟動(dòng)/停止的方法。</p><p>　　4.4 PLC的I/O分配及系統(tǒng)安裝接線</p><p>　　1、

57、供料單元裝置側(cè)的接線端口上各電磁閥和傳感器的引線安排如表4-1所示。</p><p>　　表4-1 供料單元裝置側(cè)的接線端口信號(hào)端子的分配</p><p>　　2，根據(jù)工作單元裝置的I/O信號(hào)分配（表4-1）和工作任務(wù)的要求，供料單元PLC選用FX2N-32MR主單元，共16點(diǎn)輸入和16點(diǎn)繼電器輸出。同時(shí)選用三菱FX2N-8ER擴(kuò)展模塊，共4點(diǎn)輸入和4點(diǎn)繼電器輸出。PLC的I/O信號(hào)分配

58、如表4-2所示，接線原理圖則見(jiàn)附錄1。</p><p>　　表4-2 供料加工單元PLC的I/O信號(hào)表</p><p>　　4.5 供料加工單元?dú)鈩?dòng)控制回路</p><p>　　供料單元?dú)鈩?dòng)控制回路的工作原理如圖4-3所示。圖中1A和2A分別為推料氣缸和頂料氣缸。1B1和1B2為安裝在推料缸的兩個(gè)極限工作位置的磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)，2B1和2B2為安裝在推料缸的兩個(gè)極

59、限工作位置的磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)。1Y1和2Y1分別為控制推料缸和頂料缸的電磁閥的電磁控制端。通常，這兩個(gè)氣缸的初始位置均設(shè)定在縮回狀態(tài)。</p><p>　　圖4-3 供料單元?dú)鈩?dòng)控制回路工作原理圖</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)本次的學(xué)習(xí)讓我的學(xué)習(xí)能力有了很大的提高，在任務(wù)設(shè)計(jì)中讓我對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線有所了解

60、。一方面自動(dòng)化生產(chǎn)線包括諸多方面的知識(shí)如：機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測(cè)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(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；另一方面對(duì)于模擬的一個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的工作流程有個(gè)基本概念。一個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的基本組成部分有傳感檢測(cè)、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)等機(jī)構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機(jī)地把這些獨(dú)立部分融合在一起。在這次設(shè)計(jì)中應(yīng)用PLC技術(shù)，它是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，PLC

61、編程控制器技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展異常迅速，各生產(chǎn)廠家也推出了許多強(qiáng)大的新型PLC、各種特殊模塊和通信聯(lián)網(wǎng)器件，使可編程控制器成為集微機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的一種強(qiáng)有力的工具。經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)我學(xué)到很多很多的的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我運(yùn)用了課堂上的理論與實(shí)際相結(jié)合重要性，既要從理論中分析問(wèn)題，又要從實(shí)際中解決問(wèn)題發(fā)現(xiàn)才是根本。所以把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，

62、才能真正的學(xué)學(xué)以至用。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]呂景泉.可編程序控制器及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[2]北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司.MCGS嵌入式用戶手冊(cè)[Z].北京：北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司，2000</p><p&g

63、t;　　[3]楊長(zhǎng)能，張光毅.可編程序控制器基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M]．重慶大學(xué)出版社，1992</p><p>　　[4]廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[5]北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司.MCGS用戶指南[Z].北京：北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司，2005</p><p>　　[6]江正戰(zhàn).串行通信接口標(biāo)

64、準(zhǔn)RS-423/422/485及其應(yīng)用[J]．電子技術(shù)應(yīng)用，1994</p><p>　　[7]蔡紅斌.電氣與 PLC 控制技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2007</p><p>　　[8]范永勝，王岷主編.電氣控制與 PLC 應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社,2004</p><p>　　[9]陳立定.電氣控制與可編程控制器[M].北京：高等教育出版社,200

65、2</p><p>　　[10]高勤.電氣及 PLC 控制技術(shù)[M].北京：高等教育出版社,2002</p><p>　　[11]許翏，王淑英.電氣控制與 PLC 應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005</p><p>　　[12]鐘肇新，彭侃.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：華南理工大學(xué)出版社出版,2000</p><p>　　附錄