基于S7200PLC控制的自動(dòng)供料及加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)（論文）題目：基于PLC控制的自動(dòng)供料及加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)校：函授教學(xué)站點(diǎn)：年級(jí)專(zhuān)業(yè)：姓名：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)論文題目：基于PLC控制的自動(dòng)供料及加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：(時(shí)間自 至 ）指導(dǎo)教師：下達(dá)時(shí)間：指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師職稱(chēng)年月日答辯評(píng)語(yǔ)評(píng)語(yǔ)成績(jī)答辯組長(zhǎng)簽字時(shí)間年月日設(shè)計(jì)說(shuō)明（論文）摘要：一、設(shè)計(jì)題目基于PLC控制的自動(dòng)供料及加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（PLC在自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)中的應(yīng)用）二、題目來(lái)源亞龍自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)AL335型號(hào)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置的使用三、設(shè)計(jì)的目的1）掌握自動(dòng)供料及加工系統(tǒng)的工作原理、工作過(guò)程以及其控制操作方式。2）掌握電氣控制元件的選擇與計(jì)算方法。3）掌握電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。4）掌握用P

2、LC改造電氣設(shè)備的方法選擇。5）掌握PLC控制的設(shè)計(jì)方法以及編程方法。6）掌握系統(tǒng)調(diào)試方法以及故障檢測(cè)及排除方法。四、設(shè)計(jì)要求結(jié)合所學(xué)內(nèi)容根據(jù)要求選擇合適型號(hào)的PLC，用于實(shí)施系統(tǒng)的PLC控制操作。1）完成系統(tǒng)的電氣控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)、調(diào)試任務(wù)，能夠按照要求實(shí)施電氣控制操作。2）完成PLC對(duì)自動(dòng)供料及加工系統(tǒng)實(shí)施控制操作的設(shè)計(jì)任務(wù)，并進(jìn)行程序編寫(xiě)以及調(diào)試，按照要求完成各項(xiàng)控制操作。注意：（1）機(jī)械手各項(xiàng)動(dòng)作的先后順序。（2）各種動(dòng)作間聯(lián)鎖關(guān)系。（3）相關(guān)動(dòng)作的工作狀態(tài)指示。3）能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)監(jiān)控操作。五、完成的任務(wù)（1）完成電氣元器件的選擇，電氣控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)，位置分布圖及安裝接線(xiàn)圖的設(shè)計(jì)及繪制

3、。（電氣繪圖軟件的使用，如，或AOTCAD2008電氣繪圖軟件）（2）選擇PLC型號(hào),分配I/O端口，設(shè)計(jì)I/O電路、選擇元件，繪制梯形圖、編織語(yǔ)句表。（3）組態(tài)軟件的選擇、應(yīng)用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)及通訊調(diào)試工作的完成。目錄第1章 緒論.61.1 設(shè)計(jì)的目的和要求.61.2 亞龍自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)概述.6第2章 生產(chǎn)線(xiàn)簡(jiǎn)介.92.1 生產(chǎn)線(xiàn)基本情況.9第3章 電器元件、設(shè)備的選擇113.1 PLC機(jī)型的選擇.113.2 傳感器.123.3 電磁閥.14第4章 控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì).154.1 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).154.2 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).30第5章 設(shè)計(jì)小結(jié)38參考文獻(xiàn).40第1章 緒論1.1

4、設(shè)計(jì)目的及要求目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，因此PLC在控制領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。在現(xiàn)代工業(yè)控制中，PLC和組態(tài)都是非常重要的技術(shù)，掌握這項(xiàng)技術(shù)，對(duì)我們從事機(jī)電的人來(lái)說(shuō)是非常必要的。這次我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是：“基于PLC控制的自動(dòng)供料及加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們小組4人，我負(fù)責(zé)硬件的部分，其他3人分別負(fù)責(zé)組態(tài)、軟件和調(diào)試。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的是培養(yǎng)我們的一種對(duì)PLC的認(rèn)知方法。掌握自動(dòng)供料及加工系統(tǒng)的工作原理、工作過(guò)程以及其控制操作方式、PLC控制的設(shè)計(jì)、編程方法、系統(tǒng)調(diào)試、故障檢測(cè)及排除方法

5、。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)我們?nèi)陙?lái)所學(xué)有關(guān)機(jī)電知識(shí)的強(qiáng)化，使我們對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的控制有更深一步的理解，加深PLC,傳感器,電磁閥,氣缸等電氣設(shè)備的認(rèn)識(shí).。培養(yǎng)了我們的思維和動(dòng)手能力，為我們以后的工作和學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。亞龍生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓(xùn)考核設(shè)備由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺(tái)商的送料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元等5個(gè)單元組成。其中，每一個(gè)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)大部分以氣動(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)、精確的位置控制，該驅(qū)動(dòng)具有長(zhǎng)行程、多定位點(diǎn)的特性，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

6、了通用變頻器驅(qū)動(dòng)三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)的交流傳動(dòng)裝置。位置控制和變頻控制技術(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)。 在設(shè)備商應(yīng)用了多種類(lèi)型的傳感器，分別用于判斷物體的運(yùn)動(dòng)位置、物體第6頁(yè)共40頁(yè)通過(guò)的狀態(tài)、物體的顏色及材質(zhì)等。傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，是現(xiàn)代工業(yè)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的前提之一。在控制方面,采用了基于RS485串行通信的PLC網(wǎng)絡(luò)控制方案。即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)互連的分布控制方式。用戶(hù)可根據(jù)需要選擇不同廠(chǎng)家的PLC及其所支持的RS485通信模式，組建成一個(gè)小型的PLC網(wǎng)絡(luò)。小型PLC網(wǎng)絡(luò)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的特點(diǎn)在小型

7、自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)仍然有著廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信中仍占據(jù)相單的份額。另一方面掌握基于RS485串行通信的PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將為進(jìn)一步學(xué)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等打下良好的基礎(chǔ)。一、整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)各個(gè)單元的基本功能如下：1、供料單元的基本功能：按照需要將放置在料倉(cāng)中待加工的工件自動(dòng)送出到物料臺(tái)上，以便輸送單元的抓取機(jī)械手裝置將工件抓取送往其他工作單元。 2、 加工單元的基本功能：把該單元物料臺(tái)上的工件（工件由輸送單元的抓取機(jī)械手裝置送來(lái)）送到?jīng)_壓機(jī)構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動(dòng)作，然后再送回到物料臺(tái)上，待輸送單元的抓取機(jī)械手裝置取出。3、 裝配單元的基本功能：完成將該單元料倉(cāng)內(nèi)的黑白或白色小圓柱工

8、件嵌入到以加工的工件中的裝配過(guò)程。 4、分揀單元的基本功能：完成將上一單元送來(lái)的以加工、裝配的工件進(jìn)行分揀，使不同顏色的工件從不同的滑槽分流出來(lái)的功能。 5、輸送單元的基本功能：該單元具有精確定位到指定單元的物料臺(tái)，在物料太上抓取工件，把抓取到的工件輸送到指定地點(diǎn)然后放下的功能。 二、 設(shè)備的特點(diǎn)如下：設(shè)備中的各工作單元均安放在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上，便于各個(gè)機(jī)械機(jī)構(gòu)及氣動(dòng)部件的拆卸和安裝，控制線(xiàn)路的布線(xiàn)、氣動(dòng)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(jié)構(gòu)：組成該單元的按鈕/指示燈模塊、電源模塊、PLC模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊等放在抽屜式模塊放置架上；模塊之間、模塊與實(shí)訓(xùn)臺(tái)上接第7頁(yè)共40頁(yè)

9、線(xiàn)端子排之間的連接方式采用安全導(dǎo)線(xiàn)連接，最大限度滿(mǎn)足了綜合性實(shí)訓(xùn)的要求。整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)所使用的PLC均為西門(mén)子S7-200系列的PLC。第8頁(yè)共40頁(yè)第2章 生產(chǎn)線(xiàn)簡(jiǎn)介生產(chǎn)線(xiàn)包括下料、加工、裝配、搬運(yùn)、分揀等工作站（圖1-1），構(gòu)成一個(gè)典型的機(jī)電一體化設(shè)備的機(jī)械平臺(tái)；采用RS485串行通訊方式實(shí)現(xiàn)分布式的控制，從而組成自動(dòng)加工、裝配生產(chǎn)線(xiàn)，真實(shí)呈現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的加工過(guò)程。加工站供料站裝配站分揀站搬運(yùn)站站圖1-1各工作單元的結(jié)構(gòu)和功能如下：1供料單元 供料站主要由料倉(cāng)及料槽、頂料氣缸、推料氣缸和物料臺(tái)以及相應(yīng)的傳感器、電磁閥構(gòu)成;2加工單元加工站主要由物料臺(tái)、夾緊機(jī)械手、物料臺(tái)伸出/縮回氣缸、加工（沖

10、壓）第9頁(yè)共40頁(yè)氣缸以及相應(yīng)的傳感器、電磁閥構(gòu)成;3裝配單元 裝配站主要有供料單元、旋轉(zhuǎn)送料單元、機(jī)械手裝配單元、放料臺(tái)以及相應(yīng)的傳感器、電磁閥構(gòu)成;4分揀單元分揀站主要有傳送帶、變頻器、三相電機(jī)、推料氣缸、電磁閥和定位光電傳感器及區(qū)分黑白兩種顏色的光纖傳感器構(gòu)成;5搬運(yùn)單元搬運(yùn)站主要有步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、線(xiàn)性導(dǎo)軌、四自由度搬運(yùn)機(jī)械手、電磁閥和原點(diǎn)定位開(kāi)關(guān)構(gòu)成。第10頁(yè)共40頁(yè)第3章 電器元件、設(shè)備的選擇3.1 PLC機(jī)型的選擇根據(jù)被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的功能要求，可進(jìn)行PLC型號(hào)的選定。進(jìn)行PLC選型時(shí)，基本原則是滿(mǎn)足控制系統(tǒng)的功能需要，同時(shí)要兼顧維修，備件的通用性。對(duì)開(kāi)關(guān)量控制的系統(tǒng)

11、，當(dāng)控制速度要求不高時(shí)，一般的小型PLC都可以滿(mǎn)足要求，如對(duì)小型泵的順序控制，單臺(tái)機(jī)械的自動(dòng)控制等。當(dāng)控制速度要求較高，輸出有高速脈沖信號(hào)等情況時(shí)，要考慮輸入/輸出點(diǎn)的形式，最好采用晶體管形式輸出。對(duì)帶有部分模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的溫度，壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選擇具有所需功能的PLC主機(jī)，還要根據(jù)需要選擇相應(yīng)的模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變頻器和驅(qū)動(dòng)裝置。輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)可以衡量PLC規(guī)模的大小。準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)總點(diǎn)數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充，在實(shí)際統(tǒng)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上10%20%的備用點(diǎn)數(shù)，多數(shù)小型PLC為整體式，具有體積小、價(jià)格

12、便宜等優(yōu)點(diǎn)，適于工藝過(guò)程比較穩(wěn)定，控制要求比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC采用主機(jī)模塊與輸入模塊、功能模塊組合使用的方法，比整體式方便靈活，維修更換模塊，判斷與處理故障快速方便，適用于工藝變化較多，控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。此外還應(yīng)考慮用戶(hù)存儲(chǔ)器的容量，PLC的處理速度是否能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制的要求，編程器與外圍設(shè)備的選擇等。根據(jù)實(shí)際需要供料單元設(shè)有頂料到位傳感器、頂料復(fù)位傳感器、推料到位傳感器、推料復(fù)位傳感器、物料不夠檢測(cè)傳感器、物料有無(wú)檢測(cè)傳感器、物料臺(tái)物料檢測(cè)傳感器，外加一個(gè)啟/停按鈕共8個(gè)輸入點(diǎn)，而自動(dòng)加工單元應(yīng)設(shè)有物臺(tái)物料檢測(cè)傳感器、料臺(tái)夾緊檢測(cè)傳感器、料臺(tái)伸出到位傳感器、料臺(tái)縮回到位傳感器、

13、加工壓頭上限傳感器、加工壓頭下限傳感器、急停按鈕、啟/停按鈕共8個(gè)輸入點(diǎn)。供料單元設(shè)有頂料電磁閥和推料電磁閥2點(diǎn)繼電器輸出，加工單元設(shè)第11頁(yè)共40頁(yè)有夾緊電磁閥、料臺(tái)伸縮電磁閥、加工壓頭電磁閥3點(diǎn)繼電器輸出。由此可見(jiàn)供料單元和加工單元都選用西門(mén)子S7-222主單元（8點(diǎn)輸入和6點(diǎn)繼電器輸出）即可。3.2 傳感器供料單元頂料缸兩端分別安裝兩個(gè)磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)，用以檢測(cè)頂料活塞桿頂料到位和頂料復(fù)位；物料有無(wú)檢測(cè)、物料不夠檢測(cè)和物料臺(tái)物料檢測(cè)都選用漫射式光電接近開(kāi)關(guān)。加工單元夾緊缸安裝一個(gè)磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)，料臺(tái)伸縮缸分別安裝兩個(gè)磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)，加工缸也分別安裝兩個(gè)磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)；物臺(tái)物料檢測(cè)選用分別安

14、裝兩個(gè)磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)。磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)的工作原理是：當(dāng)磁性物質(zhì)接近傳感器時(shí)，傳感器便會(huì)動(dòng)作，并輸出傳感器信號(hào)。而在供料單元和加工單元的氣缸活塞桿上都分別安裝有磁性物質(zhì)，這樣以來(lái)在氣缸缸筒外面的兩端位置各安裝一個(gè)磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，就可以用這兩個(gè)傳感器分別識(shí)別氣缸運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極限位置。在PLC的自動(dòng)控制中，就可以利用該信號(hào)判斷料缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或所處位置。在傳感器上設(shè)有LED顯示用于顯示傳感器的信號(hào)狀態(tài)，供調(diào)試時(shí)使用。傳感器動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“1”，LED亮；傳感器不動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)為“0”，LED不亮。傳感器的安裝位置可以調(diào)整的，如圖3-1所示。第12頁(yè)共40頁(yè)圖3-1磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)漫射式光電接近開(kāi)關(guān)的工

15、作原理是利用光照射到被測(cè)物體上后反射回來(lái)的光線(xiàn)而工作的。在工作時(shí)，光發(fā)射器始終發(fā)射檢測(cè)光，若接近開(kāi)關(guān)前方一定距離內(nèi)沒(méi)有被測(cè)物，則沒(méi)有光被反射到接收器，接近開(kāi)關(guān)處于常態(tài)而不動(dòng)作；反之若接近開(kāi)關(guān)前方一定距離內(nèi)有被測(cè)物，只要反射回來(lái)的光強(qiáng)度足夠，則接收器收到足夠的漫射光使接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作而改變輸出的狀態(tài)。圖3-2為漫射式光電接近開(kāi)關(guān)的工作原理圖：圖3-2漫射式光電接近開(kāi)關(guān)的工作原理圖這樣，供料單元中料倉(cāng)有無(wú)儲(chǔ)料或儲(chǔ)料是否充足就可用兩個(gè)漫射式光電接近開(kāi)關(guān)的信號(hào)狀態(tài)反映出來(lái)。在控制程序中，就可用漫射式光電接近開(kāi)關(guān)的狀態(tài)來(lái)判斷底座和裝料管中儲(chǔ)料的情況，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制奠定了硬件基礎(chǔ)。物料臺(tái)面開(kāi)有小孔，物料臺(tái)下面

16、也設(shè)有一個(gè)漫射式光電接近開(kāi)關(guān)，工作時(shí)向上發(fā)出光線(xiàn)，從而透過(guò)小孔檢測(cè)是否有工件存在，以提供物料臺(tái)有無(wú)工件的信號(hào)。在供料單元的控制第13頁(yè)共40頁(yè)程序中，就可以利用漫射式光電接近開(kāi)關(guān)的狀態(tài)來(lái)判斷是否需要供料。同樣的原理加工單元中物料是否送入物料臺(tái)也可被檢測(cè)出來(lái)。3.3 電磁閥供料單元中電磁閥使用兩個(gè)二位五通的帶手空開(kāi)關(guān)的單電控電磁閥。在供料單元中所采用的電磁閥，帶手動(dòng)換向、枷鎖鈕，有鎖定和開(kāi)啟兩個(gè)位置。用小螺絲刀把加鎖鈕旋到在鎖定位置時(shí)，手動(dòng)開(kāi)關(guān)向下凹進(jìn)去，不能進(jìn)行手動(dòng)控制。只有在開(kāi)啟位置時(shí)，可用工具向下按，信號(hào)為“1”，等同于該側(cè)的電磁信號(hào)為“1”。在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)，可以使用手控開(kāi)關(guān)對(duì)其進(jìn)行控制

17、，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)氣路的控制，以改變推料缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，達(dá)到調(diào)試的目的。加工單元中使用三個(gè)二位五通的帶手空開(kāi)關(guān)的單電控電磁閥。這三個(gè)閥分別對(duì)沖壓氣缸、物料抬手爪氣缸和物料臺(tái)伸縮氣缸的氣路進(jìn)行控制，以改變各自的動(dòng)作狀態(tài)。在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)使用手控開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟位置，可以使用手控開(kāi)關(guān)對(duì)閥進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)氣路控制，以改變沖壓氣缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，達(dá)到調(diào)試的目的。第14頁(yè)共40頁(yè)第4章 控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)4.1 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4.1.1 供料單元的結(jié)構(gòu)組成供料單元的基本功能是：按照需要將放置在料倉(cāng)中待加工的工件自動(dòng)送出到物料臺(tái)上，以便輸送單元的抓取機(jī)械手裝置將工件抓取送往其他工作單元。供料

18、單元的實(shí)物全貌如圖4-1所示：圖4-1供料單元的實(shí)物全貌供料單元的結(jié)構(gòu)組成如圖4-2所示，其主要結(jié)構(gòu)組成為：工件推出與支撐，第15頁(yè)共40頁(yè)工件漏斗，閥組，端子排組件，PLC，急停按鈕和啟動(dòng)/停止按鈕，走線(xiàn)槽、底板等。圖4-2 供料單元的結(jié)構(gòu)組成1 工件推出與支撐及漏斗部分該部分如圖4-3所示。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物料臺(tái)上。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，而夾緊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

19、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。第16頁(yè)共40頁(yè)為了使汽缸的的動(dòng)作平穩(wěn)可靠，氣缸的作用氣口都安裝了限出型截流閥。氣缸截流閥的作用是調(diào)節(jié)氣缸的動(dòng)作速度。節(jié)流閥上帶有氣管的快速接頭，只要將合適外徑氣管往快速接頭上一插就可以將管連接好了，使用時(shí)十分方便。圖4-4是安裝了帶快速接頭的限出型氣缸節(jié)流閥的氣缸外觀(guān)。圖4-3 進(jìn)料模塊和物料臺(tái)圖4-4安裝上氣缸節(jié)流閥的氣缸第17頁(yè)共40頁(yè)圖4-5是一個(gè)雙動(dòng)氣缸裝

20、有兩個(gè)限出型汽缸節(jié)流閥的連接和調(diào)節(jié)原理示意圖。當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥A時(shí)，是調(diào)節(jié)氣缸的伸出速度，而調(diào)節(jié)節(jié)流閥B時(shí)，可調(diào)節(jié)氣缸的縮回速度。圖4-5 節(jié)流閥連接和調(diào)整原理示意從圖4-4上可以看出，氣缸兩端分別有縮回限位和伸出限位兩個(gè)極限位置。這兩個(gè)極限位置都分別安裝有一個(gè)磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān).，可以用這兩個(gè)傳感器分別標(biāo)示氣缸運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極限位置。當(dāng)氣缸運(yùn)動(dòng)的哪一端時(shí)，哪一端的次感應(yīng)開(kāi)關(guān)就動(dòng)作并發(fā)出電信號(hào)。在PLC的自動(dòng)控制中，就可以利用該信號(hào)判斷推料及頂料缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及位置，以確定工件是否被推出或氣缸是否返回。在傳感器上設(shè)置的LED顯示用于顯示傳感器的信號(hào)狀態(tài)。供調(diào)試時(shí)使用。傳感器動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“1”LED亮；傳

21、感器不動(dòng)作時(shí)。輸出信號(hào)“0”，LED不亮。傳感器的安裝位置可以調(diào)整，調(diào)整方法是松開(kāi)磁性開(kāi)關(guān)的緊定螺釘，讓磁性開(kāi)關(guān)在氣缸的滑軌里滑動(dòng)，到達(dá)指定位置后，再緊定螺釘。2 電磁閥組閥組，就是將多個(gè)閥集中在一起構(gòu)成的一組閥，而每個(gè)閥的功能是彼此獨(dú)立的。供料單元的閥組只使用兩個(gè)由二位五通的帶手控開(kāi)關(guān)的單電控電磁閥，兩個(gè)閥集中在匯流板上，匯流板中兩個(gè)排氣口末端均連接了消聲器，消聲器的作用是減少閥氣在向大氣排放時(shí)的噪聲。閥組的組裝如圖4-6所示。本單元所采用的電磁閥，帶手動(dòng)換向、枷鎖鈕，有鎖定和開(kāi)啟兩個(gè)位置。用小螺絲刀把加鎖鈕旋到在鎖定位置時(shí)，手動(dòng)開(kāi)關(guān)向下凹進(jìn)去，不能進(jìn)行手動(dòng)控制。第18頁(yè)共40頁(yè)只有在開(kāi)啟位

22、置時(shí)，可用工具向下按，信號(hào)為“1”，等同于該側(cè)的電磁信號(hào)為“1”。常態(tài)時(shí)，手動(dòng)開(kāi)關(guān)的信號(hào)為“0”。在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)，可以使用手控開(kāi)關(guān)對(duì)其進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)氣路的控制，以改變推料缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，達(dá)到調(diào)試的目的。圖4-6 電磁閥組3接線(xiàn)端口接線(xiàn)端口采用雙層接線(xiàn)端子排，用于集中連接本工作單元所有電磁閥、傳感器等器件的電氣連接線(xiàn)、PLC的I/O端口及直流電源。上層端子用作連接公共電源正、負(fù)極，連接片的作用是將各個(gè)分散端子片進(jìn)行電器短接，下層端子用作信號(hào)線(xiàn)的連接，固定端板是將各分散的組成部分進(jìn)行橫向固定，保險(xiǎn)座內(nèi)插裝有2A的保險(xiǎn)管。接線(xiàn)端口上的每一個(gè)端子旁都有數(shù)字標(biāo)號(hào)，以說(shuō)明端子的位地址。接線(xiàn)

23、端口通過(guò)導(dǎo)軌固定在底板上。圖4-7和圖4-8分別是本單元的接線(xiàn)端口外觀(guān)和端子接線(xiàn)圖。第19頁(yè)共40頁(yè)圖4-7 供料單元接線(xiàn)端口圖4-8 供料單元端子接線(xiàn)圖4氣動(dòng)控制回路氣動(dòng)控制回路是本工作單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制邏輯控制功能是第20頁(yè)共40頁(yè)由PLC實(shí)現(xiàn)的。氣動(dòng)控制回路的工作與原理如圖4-9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為安裝在頂料缸的兩個(gè)極限工作位置的磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)。1Y1和2Y1分別為推料缸和頂料缸的電磁閥的電磁控制端。圖4-9 供料單元?dú)鈩?dòng)控制回路工作原理圖5 PLC的I/O接線(xiàn)如圖4-

24、10所示第21頁(yè)共40頁(yè)圖4-10 供料單元PLC的I/O接線(xiàn)原理圖5.1.1 加工單元的結(jié)構(gòu) 加工單元的基本功能：把該單元物料臺(tái)上的工件（工件由輸送單元的抓取機(jī)械手裝置送來(lái)）送到?jīng)_壓機(jī)構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動(dòng)作，然后再送回到物料臺(tái)上，待輸送單元的抓取機(jī)械手裝置取出。加工單元的實(shí)物全貌如圖4-11所示：第22頁(yè)共40頁(yè)圖4-11 加工單元的實(shí)物全貌加工單元主要結(jié)構(gòu)（圖4-12）組成為：物料臺(tái)及滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，加工（沖壓）機(jī)構(gòu)，電磁閥組，接線(xiàn)端口，PLC模塊，急停按鈕和啟動(dòng)/停止按鈕，底板等。第23頁(yè)共40頁(yè)圖4-121物料臺(tái)及滑動(dòng)機(jī)構(gòu)物料臺(tái)及滑動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖4-13所示。物料臺(tái)用于固定被加工件，并把工

25、件移到第24頁(yè)共40頁(yè)加工（沖壓）機(jī)構(gòu)正下方進(jìn)行沖壓加工。它主要由手爪氣缸、手指、物料臺(tái)伸縮氣缸、導(dǎo)軌及滑塊、磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)、漫射式光電傳感器組成。圖4-13 物料臺(tái)及滑動(dòng)機(jī)構(gòu)滑動(dòng)物料臺(tái)的工作原理：滑動(dòng)物料臺(tái)原始位置是處于物料臺(tái)伸縮氣缸伸出，物料臺(tái)氣動(dòng)手爪張開(kāi)的狀態(tài)，當(dāng)輸送機(jī)構(gòu)把物料送到料臺(tái)上，物料檢測(cè)傳感器檢測(cè)到工件后，PLC控制程序驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指將工件夾緊物料臺(tái)回到加工區(qū)域沖壓汽缸下方?jīng)_壓氣缸向下伸出沖壓工件完成沖壓動(dòng)作后向上縮回物料臺(tái)重新伸出到位后機(jī)械手指松開(kāi)的順序完成工件加工工序，并為下一次工件到來(lái)加工做準(zhǔn)備。在移動(dòng)料臺(tái)上安裝一個(gè)漫射式光電接近開(kāi)關(guān)。若物料臺(tái)上沒(méi)有工件，則漫射式光電接近

26、開(kāi)關(guān)均處于常態(tài);若物料臺(tái)上有工件，則漫射式光電接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作，表明物料臺(tái)上已有工件，需將工件輸送到加工位置進(jìn)行加工。該光電傳感器的輸出信號(hào)送到PLC的輸入端，用以判別物料臺(tái)上是否有工件需進(jìn)行加工。第25頁(yè)共40頁(yè)2加工（沖壓）機(jī)構(gòu)加工（沖壓）機(jī)構(gòu)如圖4-14所示。加工機(jī)構(gòu)用于對(duì)工件進(jìn)行沖壓加工。它主要由沖壓氣缸、沖壓頭、沖壓臺(tái)等組成。沖壓臺(tái)的工作原理：當(dāng)工件到達(dá)沖壓位置時(shí)，沖壓缸伸出對(duì)工件進(jìn)行加工，完成加工動(dòng)作后沖壓缸縮回，為下一次沖壓做準(zhǔn)備。沖頭根據(jù)工件的要求對(duì)工件進(jìn)行沖壓加工，沖頭安裝在沖壓缸頭部。沖壓臺(tái)用于安裝沖壓缸，對(duì)沖壓缸進(jìn)行固定。圖4-14 加工（沖壓）機(jī)構(gòu)3電磁閥組加工單元的氣爪、

27、物料臺(tái)伸縮氣缸和沖壓氣缸均用三個(gè)二位五通的帶手控開(kāi)關(guān)的單電控制電磁閥控制，三個(gè)控制閥集中安裝在帶有消聲器的匯流板上。由于沖壓缸對(duì)氣體的壓力和流量要求比較高，故沖壓缸的配套氣管粗。這三個(gè)閥分別對(duì)沖壓氣缸、物料抬手爪氣缸和物料臺(tái)伸縮氣缸的氣路進(jìn)行控制，以改變各自的動(dòng)作狀態(tài)。電磁閥所帶手控開(kāi)關(guān)有鎖定（LOCK）和開(kāi)啟（PUSH）2種位置。在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)使用手控開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟位置，可以使用手控開(kāi)關(guān)對(duì)閥進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)氣路控制，以改變沖壓氣缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，達(dá)到調(diào)試的。4接線(xiàn)端口圖4-15分別是本單元的接線(xiàn)端口外觀(guān)和端子接線(xiàn)圖。第26頁(yè)共40頁(yè)圖4-15 加工單元端子接線(xiàn)圖5 氣動(dòng)控制回路 本

28、工作單元?dú)鈩?dòng)控制回路的工作原理如圖4-16所示。IB1和IB2為安裝在沖壓氣缸的兩個(gè)極限工作位置的磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)，2BI和2B2為安裝在物料臺(tái)的兩個(gè)極限位置的磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)，3B1為安裝在手爪氣缸工作位置的磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)。1Y1、2Y1和3Y1分別為控制沖壓氣缸、物料臺(tái)伸縮氣缸和手爪氣缸的電磁閥的電磁控制端。第27頁(yè)共40頁(yè)圖4-16加工單元?dú)鈩?dòng)控制回路工作原理圖4、 PLC的I/O接線(xiàn)圖如4-17所示第28頁(yè)共40頁(yè)圖4-17 PLC的I/O接線(xiàn)圖第29頁(yè)共40頁(yè)2 I/O地址分配4.2 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.2.1 供料單元 1流程圖第30頁(yè)共40頁(yè)第31頁(yè)共40頁(yè)3 程序第32頁(yè)共40頁(yè)EULPSS M10.2, 1LPPR M10.2, 14.2.2 加工單元1流程圖第33頁(yè)共40頁(yè)2 I/O地址分布 第34頁(yè)共40頁(yè) 加工壓頭電磁閥 Q0.2 3 梯形圖第35頁(yè)共40頁(yè)4 程序EULPSS M10.2, 1S M10.6, 1第36頁(yè)共40頁(yè)LPPLPPR M10.2, 1R M10.6, 1OLDLPSS M11.1, 1LPPR M11.1, 1OLDLPSS M10.4, 1LPPR M10.4, 1OLDLPS第37頁(yè)共40頁(yè)第5章 設(shè)計(jì)小結(jié)經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，成功的通過(guò)了模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試，自動(dòng)供料和自動(dòng)加工兩單元基