基于PLC的自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)外文翻譯

1、XX工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文譯文院 （系）： 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 2012級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名： XXX 學(xué) 號(hào)： XXX 日 期： 2015 年 12 月 15 日基于PLC的自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)設(shè)計(jì)納梁，江曉北京海淀區(qū)，清華東路35號(hào)，北京林業(yè)大學(xué)，信箱478，郵編100083，電話1電話2子郵件：lcmz1616，xiaojiang56摘要自動(dòng)生產(chǎn)線訓(xùn)練系統(tǒng)是用來模擬工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際過程。根據(jù)教學(xué)儀器目前市場(chǎng)實(shí)際需求，對(duì)PUR提出了學(xué)生或員工的培訓(xùn)，設(shè)計(jì)了一套實(shí)用的自動(dòng)生產(chǎn)線仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。采用西門子S7-200系列

2、PLC為控制核心，設(shè)置傳感器、按鈕和燈TS、電源模塊、電機(jī)、氣動(dòng)元件、為一體的機(jī)械結(jié)構(gòu)，分為進(jìn)料、加工、裝配、分揀、機(jī)器人單元，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)在單元控制器通過Profibus。它是用來模擬從原材料到成品在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)線的各種制造方面過程。此系統(tǒng)涵蓋了機(jī)械原理、氣動(dòng)控制技術(shù)、傳感器、電氣控制技術(shù)、可編程邏輯控制器等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，支持專業(yè)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化與機(jī)電一體化等課程。主體采用了一系列的實(shí)踐觀念。整個(gè)系統(tǒng)是完全開放的，學(xué)生可以有一個(gè)全面的看法，我們的內(nèi)部情況；可自由拆裝，可在單站或整體系統(tǒng)下運(yùn)行；支持二次開發(fā)，可根據(jù)創(chuàng)新要求重新構(gòu)建。1. 簡(jiǎn)介自動(dòng)生產(chǎn)線訓(xùn)練系統(tǒng)是用來模擬實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程的。在高校的實(shí)訓(xùn)室

3、，培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力、利用能力和開發(fā)的能力。為了適應(yīng)當(dāng)今高校教育理念和教學(xué)需要，培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)綜合性的實(shí)驗(yàn)理論教學(xué)與實(shí)踐訓(xùn)練相結(jié)合的教學(xué)體系。通過演示實(shí)驗(yàn)，匯編調(diào)試和編程，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉實(shí)踐能力和思維技能，鞏固專業(yè)知識(shí)，提高專業(yè)水平，引導(dǎo)學(xué)生適應(yīng)未來工作的需求。1.1.研究現(xiàn)狀在20年代，自動(dòng)生產(chǎn)線多半出現(xiàn)在汽車產(chǎn)業(yè)；20年代，福特成立汽車行業(yè)的裝配線；之后，結(jié)合自動(dòng)化生產(chǎn)線逐漸出現(xiàn)；隨著自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)線朝著可調(diào)品種，靈活性高，速度快，成本低方向發(fā)展。由于自動(dòng)生產(chǎn)線的跨越式發(fā)展，自動(dòng)生產(chǎn)線仿真裝置 2 技術(shù)的發(fā)展和完善也成為熱門。目前，許多生產(chǎn)商已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

4、生產(chǎn)線模擬或快速發(fā)展dinances。今天的自動(dòng)化生產(chǎn)模擬器大都實(shí)現(xiàn)了演示、調(diào)試操作、編程等基本功能，但有相當(dāng)大的改善空間 3 。開發(fā)一個(gè)可移動(dòng)、二次開發(fā)、工作分站或運(yùn)行的在線培訓(xùn)系統(tǒng)是一個(gè)深遠(yuǎn)的問題。1.2.要解決的問題本系統(tǒng)采用西門子S7-200系列PLC為控制核心，設(shè)置傳感器、按鈕和指示燈、電源模塊、電機(jī)、氣動(dòng)元件、為一體的機(jī)械結(jié)構(gòu)，分為進(jìn)給，加工，裝配，分揀，機(jī)器人單元，可以在單站或整體系統(tǒng)下運(yùn)行。它是用來模擬工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際過程。整個(gè)系統(tǒng)是充分開放，自由可拆卸，支持二次開發(fā)，根據(jù)創(chuàng)新的要求可以重新建立新的組合。2. 整體系統(tǒng)自動(dòng)生產(chǎn)線訓(xùn)練系統(tǒng)由五個(gè)單元組成：進(jìn)料單元、加工單元、裝配單元

5、、分揀單元和機(jī)器人單元。各單位都安裝在鋁合金軌道上，整體系統(tǒng)框圖如圖1所示。單在線旋鈕在同一時(shí)間可以選擇單站或整體系統(tǒng)的情況。系統(tǒng)的每個(gè)單元都需要單獨(dú)供電。電源模塊包括空氣開關(guān)和一個(gè)通道開關(guān)電源，一個(gè)通道的開關(guān)電源可以轉(zhuǎn)換成220伏至24伏直流電，供各單位。該系統(tǒng)的每個(gè)單元是一個(gè)獨(dú)立的機(jī)電系統(tǒng)。進(jìn)給、加工、裝配、分揀機(jī)組主要依靠氣動(dòng)執(zhí)行器，機(jī)器人單元采用位置控制驅(qū)動(dòng)模式為步進(jìn)電機(jī)。在聯(lián)機(jī)操作過程中，每個(gè)單元由PLC承擔(dān)，并通過PROFIBUS實(shí)現(xiàn)單元控制器之間的互連。整個(gè)系統(tǒng)可以模擬不同工業(yè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)、加工、組裝、分揀、運(yùn)輸?shù)冗^程。按鈕和指示模塊，包括啟動(dòng)，停止，復(fù)位，功能按鈕，手動(dòng)/自動(dòng)，

6、單/整體旋鈕，報(bào)警指示和緊急停止按鈕。啟動(dòng)和停止按鈕是用來控制啟動(dòng)和停止操作的單位；復(fù)位按鈕可以重置所有的動(dòng)作元素對(duì)初始位置；功能按鈕設(shè)置為二次開發(fā)；旋轉(zhuǎn)手動(dòng)/自動(dòng).物料輸送輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪90X36毫米（輪徑X輪厚），從動(dòng)輪40X36毫米（輪徑X輪厚）。微型交流減速電機(jī)和齒輪箱可調(diào)節(jié)9-135轉(zhuǎn) 4之間的實(shí)際速度。較低的速度不僅可以提供更大的扭矩，而且還可以使物料在輸送帶上平穩(wěn)地落下，在較短的時(shí)間內(nèi)得到了類似的速度，并具有較小的位移，從而保證了穩(wěn)定性。選用SMC迷你筆型氣缸，氣缸推塊在料斗的物料轉(zhuǎn)移階段推料，SMC單向連接。圖1 整體系統(tǒng)框圖3. 進(jìn)給單元進(jìn)料單元是第一單元，其起著向下

7、一單元供應(yīng)原材料的進(jìn)料的作用。在筒倉(cāng)的傳輸階段它可以自動(dòng)發(fā)射材料，使機(jī)器人將材料運(yùn)輸?shù)狡渌麊挝?。進(jìn)給單元的配置圖如圖2所示。反饋單元選用光纖傳感器和放大器，光電傳感器。光纖傳感器安裝在筒倉(cāng)的底部，用于檢測(cè)材料；光電傳感器用于檢測(cè)材料是否達(dá)到。電磁閥控制筆式汽缸的狀態(tài).電磁閥是一個(gè)單一的電子控制元件，它將控制單向缸，并返回到它的原始位置時(shí)，失去了電源。每一個(gè)氣動(dòng)回路由氣缸、單向閥、二五通閥、手動(dòng)閥、氣動(dòng)三聯(lián)件、壓力表、燃?xì)夤?yīng)、消聲器等部件組成。當(dāng)二五路閥線圈通電時(shí)，氣缸活塞帶動(dòng)閥桿延伸和推動(dòng)材料；當(dāng)兩個(gè)五通閥線圈被斷電時(shí)，閥桿回到初始位置 5 。送料裝置的流程圖如圖3所示。圖2 送料裝置的結(jié)構(gòu)

8、圖4. 處理單元本單元有四個(gè)工作站。機(jī)器人抓取工件到第一工作站。當(dāng)工件被檢測(cè)到時(shí)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，將工件移動(dòng)到?jīng)_壓沖壓工位，然后移動(dòng)沖壓檢測(cè)工作站檢測(cè)是否合格，然后將其發(fā)送給第四個(gè)工作站，等待機(jī)器人送它到下一個(gè)單元。圖4所示為進(jìn)給單元的結(jié)構(gòu)圖。圖3 送料裝置流程圖本單位有四個(gè)工作站。機(jī)器人抓取工件到第一工作站。當(dāng)工件被發(fā)現(xiàn)時(shí)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，將工件移動(dòng)到?jīng)_壓沖壓工位，然后移動(dòng)噸到?jīng)_壓檢測(cè)工作站檢測(cè)是否合格，然后將其發(fā)送給第四個(gè)工作站，等待機(jī)器人送它到下一個(gè)單元。圖4所示為進(jìn)給單元的結(jié)構(gòu)圖。圖4 加工單元結(jié)構(gòu)圖SMC氣缸驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿Y軸方向移動(dòng)；SMC迷你筆缸模擬沖壓檢測(cè)操作。當(dāng)二五通閥線圈連接的薄壁圓筒通電

9、，驅(qū)動(dòng)鉆工作；當(dāng)閥門線圈斷電時(shí)，閥桿回到初始位置 6 。迷你缸缸作用同樣。處理單元工作如下：將工件運(yùn)到轉(zhuǎn)盤的第一工位，光電傳感器檢測(cè)金屬零件的存在，電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)九十度，第二工作站，直流齒輪電機(jī)沿y軸負(fù)方向模擬操作的沖壓，然后撥號(hào)旋轉(zhuǎn)模擬沖壓檢測(cè)后，撥號(hào)盤旋轉(zhuǎn)到第四站，接近開關(guān)檢測(cè)到金屬工件，然后將信息發(fā)送到可編程控制器，機(jī)器人將工件傳送到下一個(gè)單元。5. 裝配單元組裝單元的功能是將金屬銷插入工件，并完成裝配過程。本單元的重點(diǎn)是氣動(dòng)控制、氣動(dòng)控制機(jī)構(gòu)的主要單位圖5中所示的裝配單元的配置圖。單元包含一個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓筒和兩方柱，選用SMC擺動(dòng)氣缸控制裝配槽的旋轉(zhuǎn)。推筒SMC薄型氣缸，采用頂金屬針。頂

10、出缸是SMC標(biāo)準(zhǔn)氣缸，采用頂出了裝配槽。推頂出缸的共同作用使工件完成組裝過程快速準(zhǔn)確地和準(zhǔn)確地 7 。旋轉(zhuǎn)缸和頂出缸連接到雙向電磁閥。雙向電磁閥是一個(gè)雙電子控制組件，它可以控制兩腦卒中E運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電磁閥的左線圈與轉(zhuǎn)動(dòng)缸相對(duì)應(yīng)時(shí)，則左進(jìn)氣路徑和右排氣通路開關(guān)啟動(dòng)。圖5 裝配單元結(jié)構(gòu)圖同時(shí)，旋轉(zhuǎn)氣缸擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件平臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)90度，當(dāng)左線圈斷電，滾筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)，保持原有的狀態(tài)E；當(dāng)線圈通電時(shí)，右側(cè)進(jìn)氣通道和排氣通道開關(guān)左側(cè)的同時(shí)，旋轉(zhuǎn)氣缸擺動(dòng)逆時(shí)針，并驅(qū)動(dòng)裝配平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)性我90度，裝配站返回到初始位置，當(dāng)右側(cè)線圈斷電時(shí)，兩側(cè)的氣路同時(shí)關(guān)閉，旋轉(zhuǎn)氣缸停止當(dāng)電磁閥所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)氣缸左線圈通電時(shí)，噴射器

11、的油缸活塞帶動(dòng)干了頂出裝配槽，當(dāng)左線圈的能量激勵(lì)，同時(shí)雙方的氣路關(guān)閉，保持原狀態(tài)；當(dāng)右線圈通電時(shí)，頂出缸活塞帶動(dòng)閥桿回到原來的狀態(tài)，當(dāng)正確的C油是通電的，頂出缸活塞停止。當(dāng)線圈的電磁閥對(duì)應(yīng)的薄缸是通電時(shí)，推缸活塞驅(qū)動(dòng)閥桿，把金屬銷到工件的孔；當(dāng)碳油是通電的，閥桿的推送缸回。裝配單元的氣動(dòng)圖如圖6所示。圖6 裝配單元的氣動(dòng)圖裝配單元的工作原理如下：工件放置在裝配平臺(tái)，轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)九十度，頂出缸頂出裝配平臺(tái)，然后推筒將金屬銷推到工件上，完成裝配過程。頂出缸返回，旋轉(zhuǎn)組件平臺(tái)回到初始位置。6.分選裝置該裝置包括光纖傳感器及其放大器、接近開關(guān)和光電開關(guān)。光纖傳感器安裝在分選檢測(cè)材料的表面。接近開關(guān)懸掛在整

12、理平臺(tái)，金屬釘，組裝成功和接近開關(guān)之間的距離為4毫米，而距離工件和接近開關(guān)之間的行政長(zhǎng)官高于5毫米。由于接近開關(guān)的檢測(cè)范圍為3-5毫米 8 ，當(dāng)工件到達(dá)傳感器的探測(cè)范圍內(nèi)，其imity開關(guān)可以檢測(cè)到它的存在與否，即工件是否已成功組裝；光束光電開關(guān)安裝在槽中檢測(cè)是否排序操作是成功的，然后控制電機(jī)停止。直流減速電機(jī)可驅(qū)動(dòng)輸送帶輸送物料至分選檢測(cè)點(diǎn)。選擇小無軸旋轉(zhuǎn)筆筒規(guī)范擴(kuò)展擋板完成組裝槽。為了減少工件的運(yùn)動(dòng)引起擋板的影響，使工件改變方向時(shí)遇到困難，這需要接觸面擋板與工件之間的是圓弧，要求控制阻尼器的氣缸必須是沒有軸旋轉(zhuǎn) 9 。當(dāng)電磁閥線圈通電時(shí)，液壓缸活塞驅(qū)動(dòng)將閥桿伸出，將擋板推出來；當(dāng)電磁閥線圈

13、通電時(shí)，氣缸體的閥桿返回。分類單位工作如下：光纖傳感器檢測(cè)分選材料，然后控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)帶。接近開關(guān)檢測(cè)的材料，當(dāng)它到達(dá)中心帶，如果能對(duì)金屬針的存在，表明工件已成功組裝，氣缸推動(dòng)擋板，截取工件，讓它滑入預(yù)裝配槽；如果接近開關(guān)檢測(cè)不到金屬針，表明工件未成功安裝，氣缸保持完好，讓它滑入無裝配槽；當(dāng)W揭示滑入插槽，光束光電開關(guān)檢測(cè)工件，擋板返回時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)，完成信號(hào)發(fā)送到機(jī)器人單元，接受下一個(gè)工件的分揀任務(wù)。7. 機(jī)器人單元圖7 排序單元的配置圖機(jī)器人單元是整個(gè)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)單元，在保持四個(gè)單元之間的連接的過程中起著重要的作用，在其他單元之間完成處理功能。在這一單元中，延時(shí)TES的機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置，

14、如圖8所示。圖8 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方向的坐標(biāo)圖機(jī)器人單元有四個(gè)微動(dòng)開關(guān)，X和Y軸導(dǎo)軌各有一個(gè)微動(dòng)開關(guān)分別指示機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)極限位置在X、Y方向；Z軸有兩個(gè)微動(dòng)開關(guān)，分別對(duì)應(yīng)于機(jī)器人在裝配單元和分選單元上的駐留位置。X軸選用1500毫米的螺紋系列直線導(dǎo)軌；由于Y軸和Z軸有一個(gè)較短的行程（300毫米）和一個(gè)較小的負(fù)荷，選擇直線模塊來實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)軸方向 10 牙移動(dòng)。這個(gè)單位有三個(gè)步進(jìn)電機(jī)，分別控制在三個(gè)方向上的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的X，Y和Z用兩只爪子滑動(dòng)導(dǎo)軌夾夾住工件。的towli可以避免由機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)引起的繞線結(jié)問題 11 。當(dāng)電磁閥線圈通電時(shí)，夾夾子，抓起工件；當(dāng)線圈斷電時(shí)，夾子釋放，放下工件。圖9為機(jī)器人單元

15、的電氣圖。本單元工作如下：機(jī)器人可以沿X、Y軸方向移動(dòng)，依靠脈沖和微動(dòng)開關(guān)來精確定位，并通過微動(dòng)開關(guān)指示其持續(xù)時(shí)間位置工件到相應(yīng)位置，根據(jù)需要和成爬行和移動(dòng)功能。8. 網(wǎng)絡(luò)控制與系統(tǒng)的整體運(yùn)行8.1.網(wǎng)絡(luò)控制該系統(tǒng)是用STEP7編程軟件的運(yùn)行。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中，機(jī)器人是驅(qū)動(dòng)單元，其他四個(gè)是驅(qū)動(dòng)單元。在系統(tǒng)中設(shè)置通信參數(shù)模塊，這是所有的單位都與機(jī)器人單元通信。傳輸波特率設(shè)置為9600 bps的PPI通信協(xié)議 12 。圖9 機(jī)器人單元的電氣圖在PPI網(wǎng)絡(luò)，機(jī)器人單元必須指定駕駛性能與port0控制字節(jié)smb30在第一個(gè)掃描周期。設(shè)置后，機(jī)器人程序會(huì)產(chǎn)生net_exe子程序 13 。在處理和機(jī)器人程序，

16、選擇對(duì)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，STEP7向?qū)⑸傻妮敵觯}沖輸出）子程序自動(dòng) 14 。8.2. 整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行圖如圖10所示。粗線為PLC Profibus總線電纜，它是用來連接PLC通過0端口，控制整個(gè)系統(tǒng)的通信電磁 15 。經(jīng)過編程和調(diào)試，我們可以通過串口下載程序到可編程控制器，以實(shí)現(xiàn)無需計(jì)算機(jī)的整體系統(tǒng)的運(yùn)行目的。圖10 整體系統(tǒng)運(yùn)行圖9.結(jié)果與討論自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可以應(yīng)用于高校的實(shí)訓(xùn)室為以下三個(gè)方面：自動(dòng)生產(chǎn)線的模擬演示；同時(shí)也對(duì)硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，編譯實(shí)現(xiàn)了整體功能；將系統(tǒng)按要正確的要求和編程，創(chuàng)新出更多實(shí)用功能。目前在教學(xué)儀器市場(chǎng)上與其他培訓(xùn)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)具有

17、以下優(yōu)勢(shì)：該系統(tǒng)是完全開放的，特別是控制柜，學(xué)生可以有一個(gè)內(nèi)部配線的全面的觀點(diǎn)，很容易讓學(xué)生感知和理解。該系統(tǒng)可自由拆卸的，它可以在單站或整體系統(tǒng)下運(yùn)行。我們可以選擇根據(jù)培訓(xùn)要求，各工作站的種類和數(shù)量?？刂葡到y(tǒng)保留了一些控制位，可用于開發(fā)和創(chuàng)新。結(jié)論自動(dòng)生產(chǎn)線培訓(xùn)系統(tǒng)涵蓋電氣控制技術(shù)、氣動(dòng)控制技術(shù)、傳感器、機(jī)械原理等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)完全開放，可自由拆卸，可根據(jù)單站或整體系統(tǒng)操作，可根據(jù)創(chuàng)新要求重新構(gòu)建。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和合理規(guī)劃，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。它適合緊密整合的理論與實(shí)踐之間的今天的教育理念，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)的高Q值完善人才培養(yǎng)、高校和企業(yè)的無縫連接。參考文獻(xiàn)1

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