自動化生產(chǎn)線-論文設計.doc

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安徽機電職業(yè)技術學院 課程設計論文 自動生產(chǎn)線課時設計 系 （部） 電氣工程系 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導教師 2016 ～ 2017 學年第一學期 指導教師評語 等級 簽名 日期 目錄 摘要 5 第一章. 自動生產(chǎn)線的系統(tǒng)介紹 6 1.1 自動生產(chǎn)線的組成 6 1.2 自動生產(chǎn)線的電氣控制 7 1.2.1 自動生產(chǎn)線的工作單元的結構特點 7 1.2.2 自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng) 7 第二章 .供料單元的氣動系統(tǒng) 9 2.1.1 氣動元件 9 2.1.2 氣動控制回路 9 2.2 傳感器 9 2.3 供料單元的 PLC 控制系統(tǒng) 11 第三章.加工單元控制系統(tǒng) 12 3.1 加工單元的氣動系統(tǒng) 12 3.2 加工單元的PLC控制系統(tǒng) 12 第四章.裝配單元控制系統(tǒng) 14 4.1 示燈、傳感器 14 4.2 裝配單元的氣動系統(tǒng) 15 4.3 裝配單元的PLC控制系統(tǒng) 15 第五章.分揀單元控制系統(tǒng) 16 5.1 旋轉編碼器、超聲波傳感器 16 5.2 變頻器的選用 17 5.3 分揀單元的氣動系統(tǒng) 18 第六章.輸送單元控制系統(tǒng) 19 6.1 伺服電機及伺服放大器 19 6.2 S7-200 PLC的脈沖輸出功能及位控編程 20 6.3 輸送單元的氣動系統(tǒng) 20 第七章.335B的整體控制 21 7.1 任務的實現(xiàn) 21 7.2 人機界面組態(tài) 22 第八章.總結 29 主要參考文獻 29 摘要 可編程邏輯控制器（Programmable controller）簡稱PLC，是一種工業(yè)控制微型計算機。由于PLC的編程方便、可靠性高、環(huán)境適應性強、使用方便以及維護簡單等優(yōu)點，所以PLC在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應用。 亞龍YL-335B 型自動生產(chǎn)線實訓考核裝備在鋁合金導軌式實訓臺上安裝送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元，構成一個典型的自動生產(chǎn)線的機械平臺，系統(tǒng)各機構的采用了氣動驅動、變頻器驅動和步進（伺服）電機位置控制等技術。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺 PLC 承擔其控制任務，各PLC之間通過RS485串行通訊實現(xiàn)互連的分布式控制方式。因此，YL-335B 綜合應用了多種技術知識，如氣動控制技術、機械技術（機械傳動、機械連接等）、傳感器應用技術、PLC 控制和組網(wǎng)、步進電機位置控制和變頻器技術等。利用YL-335B，可以模擬一個與實際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使我們得到一個非常接近于實際的教學設備環(huán)境，縮短了理論教學與實際應用之間的距離。 關鍵詞：PLC；供料站 1.YL-335B的系統(tǒng)介紹 1.1 YL-335B 的組成 亞龍YL-335B型自動生產(chǎn)線實訓考核裝備由安裝在鋁合金導軌式實訓臺上的送料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元 5 個單元組成。如圖 1-1 所示。 圖1-1 YL-335B外觀圖 每一工作單元既可自成一個獨立的系統(tǒng)，同時又是一個機電一體化的系統(tǒng)。各個單元的執(zhí)行機構基本上以氣動執(zhí)行機構為主，輸送單元的機械手裝置整體運動則采取步進電機驅動、精密定位的位置控制，該驅動系統(tǒng)具有長行程、多定位點的特點，是一個典型的一維位置控制系統(tǒng)。分揀單元的傳送帶驅動則采用了通用變頻器驅動三相交流異步電動機的傳動裝置。位置控制和變頻器技術是現(xiàn)代工業(yè)應用最為廣泛的電氣控制技術。 本設計中YL-335B應用傳感器來判斷物體的運動位置、物體通過的狀態(tài)、物體的顏色及材質等。傳感器技術是機電一體化裝備應用技術中的關鍵技術之一，也是現(xiàn)代工業(yè)實現(xiàn)高度自動化的前提之一。在控制方面，YL-335B 采用基于RS485 串行通信的PLC 網(wǎng)絡控制方案，每一工作單元由一臺 PLC 承擔其控制任務，各 PLC 之間通過 RS485 串行通信實現(xiàn)互連的分布式控制方式。用戶可根據(jù)需要選擇不同廠家的 PLC 型號及其所支持的 RS485 通信模式，組建成一個小型的 PLC 網(wǎng)絡。小型 PLC 網(wǎng)絡以其結構簡單，價格低廉的特點在小型自動生產(chǎn)線上有著廣泛的應用，在現(xiàn)代工業(yè)網(wǎng)絡通信中占據(jù)相當?shù)姆蓊~。 1.2 YL-335B的電氣控制 1.2.1 YL-335B 工作單元的結構特點 YL-335B 設備中的各工作單元的結構特點是機械裝置和電氣控制部分的相對分離。 圖1-2 裝置側接線端口 圖 1-3 PLC側接線端口 每一工作單元機械裝置整體安裝在底板上，而控制工作單元生產(chǎn)過程的 PLC 裝置則安裝在工作臺兩側的抽屜板上。因此，工作單元機械裝置與 PLC 裝置之間的信息交換是一個關鍵的問題。YL-335B 的解決方案是：機械裝置上的各電磁閥和傳感器的引線均連接到裝置側的接線端口上。圖1-2和圖1-3分別是裝置側的接線端口和PLC側的接線端口。 1.2.2 YL-335B的控制系統(tǒng) YL-335B 的每一工作單元都可自成一個獨立的系統(tǒng)， 同時也可以通過網(wǎng)絡互連構成一個分布式的控制系統(tǒng)。 1、當工作單元自成一個獨立的系統(tǒng)時，其設備運行的主令信號以及運行過程中的狀態(tài)顯示信號，來源于該工作單元按鈕指示燈模塊。模塊上的指示燈和按鈕的端腳全部引到端子排上。模塊盒上器件包括： ⑴指示燈（24VDC） ：黃色（HL1）、綠色（HL2）、紅色（HL3）各一個。 ⑵主令器件：綠色常開按鈕SB1一個、紅色常開按鈕SB2一個、選擇開關SA（一對轉換觸點）、急停按鈕QS（一個常閉觸點） 2、當各工作單元通過網(wǎng)絡互連構成一個分布式的控制系統(tǒng)時，對于采用西門子S7-200 系列 PLC 的設備，YL-335B 的標準配置是采用 PPI 協(xié)議的通信方式。設備出廠的控制方案如圖1-4所示。 圖1-4 各工作站PLC 配置如下： ⑴輸送單元：S7-226 DC/DC/DC 主單元，共24點輸入，16點晶體管輸出。 ⑵供料單元：S7-224 AC/DC/RLY 主單元，共14點輸入和10點繼電器輸出。 ⑶加工單元：S7-224 AC/DC/RLY 主單元，共14點輸入和10點繼電器輸出。 ⑷裝配單元：S7-226 AC/DC/RLY 主單元，共24點輸入，16點繼電器輸出。 ⑸分揀單元：S7-224 XP AC/DC/RLY 主單元，共14點輸入和10點繼電器輸出。 3、人機界面 系統(tǒng)運行的主令信號（復位、啟動、停止等）通過觸模屏人機界面給出。同時，人機界面上也顯示系統(tǒng)運行的各種狀態(tài)信息。 人機界面是在操作人員和機器設備之間做雙向溝通的橋梁。使用人機界面能夠明確指示并告知操作員機器設備目前的狀況，使操作變的簡單生動，并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個機器設備。使用人機界面還可以使機器的配線標準化、簡單化，同時也能減少PLC 控制器所需的I/O 點數(shù)，降低生產(chǎn)成本，同時由于面板控制的小型化及高性能，相對的提高了整套設備的附加價值。 2. 供料單元控制系統(tǒng) 2.1供料單元的氣動系統(tǒng) 2.1.1 氣動元件 供料站氣動控制回路采用標準雙作用直線氣缸作為執(zhí)行元件為了使氣缸的動作平穩(wěn)可靠，使用單向節(jié)流閥單對氣缸的運動速度加以控制，向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成的流量控制閥，常用于控制氣缸的運動速度，也稱為速度控制閥。 單電控電磁換向閥、電磁閥組。YL-335B 所有工作單元的執(zhí)行氣缸都是雙作用氣缸， 因此控制它們工作的電磁閥需要有二個工作口和二個排氣口以及一個供氣口，故使用的電磁閥均為二位五通電磁閥。 供料單元用了兩個二位五通的單電控電磁閥。兩個電磁閥是集中安裝在匯流板上的。 匯流板中兩個排氣口末端均連接了消聲器， 消聲器的作用是減少壓縮空氣在向大氣排放時的噪聲。 這種將多個閥與消聲器、 匯流板等集中在一起構成的一組控制閥的集成稱為閥組， 而每個閥的功能是彼此獨立的。 2.1.2氣動控制回路 氣動控制回路是本工作單元的執(zhí)行機構，該執(zhí)行機構的控制邏輯與控制功能是由PLC 實現(xiàn)的。氣動控制回路的工作原理如圖2-1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極限工作位置的磁感應接近開關，2B1和2B2為安裝在推料缸的兩個極限工作位置的磁感應接近開關。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，這兩個氣缸的初始位置均設定在縮回狀態(tài)。 圖 2-1 供料單元氣動控制回路工作原理圖 2.2傳感器 YL-335B 各工作單元所使用的傳感器都是接近傳感器， 它利用傳感器對所接近的物體具有的敏感特性來識別物體的接近，并輸出相應開關信號。 1、磁性開關 YL-335B 所使用的氣缸都是帶磁性開關的氣缸。這些氣缸的缸筒采用導磁性弱、隔磁性強的材料，如硬鋁、不銹鋼等。在非磁性體的活塞上安裝一個永久磁鐵的磁環(huán)，這樣就提供了一個反映氣缸活塞位置的磁場。而安裝在氣缸外側的磁性開關則是用來檢測氣缸活塞位置，即檢測活塞的運動行程的。 在磁性開關上設置的 LED 顯示用于顯示其信號狀態(tài)，供調試時使用。磁性開關動作時，輸出信號“1” ，LED亮；磁性開關不動作時，輸出信號“0” ，LED不亮。 磁性開關的安裝位置可以調整，調整方法是松開它的緊固定位螺栓，讓磁性開關著氣缸滑動，到達指定位置后，再旋緊固定螺栓。 磁性開關有藍色和棕色2根引出線， 使用時藍色引出線應連接到 PLC 輸入公共 端，棕色引出線應連接到PLC 輸入端。磁性開關的內部電路如圖 2-1 中虛線框內所示。 圖 2-1 磁性開關內部電路圖 2、漫射式光電接近開關 漫射式光電接近開關供料單元中，用來檢測工件不足或工件有無的漫射式光電接近開關選用神視（OMRON）公司的 CX-441（E3Z-L61）型放大器內置型光電開關（細小光束型，NPN 型晶體管集電極開路輸出），。該光電開關的外形和頂端面上的調節(jié)旋鈕與顯示燈如圖2-2所示。CX-441（E3Z-L61）光電開關的外形和調節(jié)旋鈕、顯示燈。 圖 2-2 圖2-3給出該光電開關的內部電路原理框圖。 圖 2-3 CX-441（E3Z-L61）光電開關電路原理圖 用來檢測物料臺上有無物料的光電開關是一個圓柱形漫射式光電接近開關，工作時向上發(fā)出光線，從而透過小孔檢測是否有工件存在， 。該光電開關選用 SICK 公司產(chǎn)品MHT15-N2317 型，其外形如圖2-4所示。 圖 2-4 MHT15-N2317 光電開關外形 2.3 供料單元的 PLC 控制系統(tǒng) PLC 的 I/O 接線 根據(jù)工作單元裝置的I/O 信號分配（表2-1）和工作任務的要求，供料單元PLC 選用S7-224 AC/DC/RLY 主單元，共14點輸入和10點繼電器輸出。PLC 的 I/O 信號分配如表2-2所示，接線原理圖則見圖2-5。 表 2-1 供料單元裝置側的接線端口信號端子的分配 圖2-5 供料單元PLC的 I/O接線原理圖 3.加工單元控制系統(tǒng) 3.1 加工單元的氣動系統(tǒng) 加工單元所使用氣動執(zhí)行元件包括標準直線氣缸、薄型氣缸和氣動手指。加工單元 圖3-1 加工單元氣動控制回路工作原理圖 的氣動控制元件均采用二位五通單電控電磁換向閥，各電磁閥均帶有手動換向和加鎖鈕。它們集中安裝成閥組固定在沖壓支撐架后面。 氣動控制回路的工作原理如圖3-1所示。 1B1 和1B2為安裝在沖壓氣缸的兩個極限工作位置的磁感應接近開關， 2B1和2B2為安裝在加工臺伸縮氣缸的兩個極限工作位置的磁感應接近開關，3B1 為安裝在手爪氣缸工作位置的磁感應接近開關。1Y1、2Y1 和3Y1分別為控制沖壓氣缸、加工臺伸縮氣缸和手爪氣缸的電磁閥的電磁控制端。 3.2 加工單元的PLC控制系統(tǒng) PLC的 I/O分配及系統(tǒng)安裝接線，裝置側接線端口信號分配如表3-1所示 表3-1 加工單元裝置側的接線端口信號端子的分配 2)加工單元選用S7-224 AC/DC/RLY 主單元，共14點輸入和10點繼電器輸出。PLC 的I/O信號表如表3-2所示，接線原理圖如圖3-2所示。 表 3-2 加工單元 PLC的 I/O信號表 4.裝配單元控制系統(tǒng) 4.1 示燈、傳感器 1、警示燈本工作單元上安裝有紅、橙、綠三色警示燈，它是作為整個系統(tǒng)警示用的。警示燈有五根引出線，其中黃綠雙色線：黃綠雙色線為”“地線”；紅色線：紅色燈控制線；黃色線：橙色燈控制線，綠色線：綠色燈控制線；黑色線：信號燈公共控制線。接線如圖4-1所示。 圖 4-1 警示燈及其接線 2、光纖傳感器 光纖型傳感器由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光纖檢測頭是分離的兩個部分，光纖檢測頭的尾端部分分成兩條光纖，使用時分別插入放大器的兩個光纖孔。光纖傳感器組件如圖 4-2所示。圖4-3是放大器的安裝示意圖。 圖4-4給出了放大器單元的俯視圖， 調節(jié)其中部的8旋轉靈敏度高速旋鈕就能進行放大器靈敏度調節(jié)（順時針旋轉靈敏度增大）。調節(jié)時，會看到“入光量顯示燈”發(fā)光圖 4-2 光纖傳感器組件圖 4-3 光纖傳感器組件外形 的變化。當探測器檢測到物料時， “動作顯示燈”會亮，提示檢測到物料。 圖 4-4 光纖傳感器放大器單元的俯視圖 圖 4-5 E3X-NA11 型光纖傳感器電路框圖 4.2 裝配單元的氣動系統(tǒng) 圖4-6 裝配單元氣動控制回路 4.3裝配單元的PLC控制系統(tǒng) 裝配單元的 I/O 點較多，選用 S7-226 AC/DC/RLY 主單元，共 24 點輸入，16 點繼電器輸出。圖4-7是PLC接線原理圖。 表4-7 裝配單元裝置側的接線端口信號端子的分配 5.分揀單元控制系統(tǒng) 5.1 旋轉編碼器、超聲波傳感器 1、旋轉編碼器 YL-335B 分揀單元使用了這種具有 A、B 兩相 90相位差的通用型旋轉編碼器，用于計算工件在傳送帶上的位置。編碼器直接連接到傳送帶主動軸上。該旋轉編碼器的三相脈沖采用NPN型集電極開路輸出，分辨率 500線，工作電源DC12～24V。本工作單元沒有使用 Z 相脈沖，A、B 兩相輸出端直接連接到 PLC（S7-224XP AC/DC/RLY 主單元）的高速計數(shù)器輸入端。 計算工件在傳送帶上的位置時，需確定每兩個脈沖之間的距離即脈沖當量。分揀單元主動軸的直徑為 d=43 mm,則減速電機每旋轉一周，皮帶上工件移動距離 L=π?d =3.1443=136.35 mm。故脈沖當量μ為μ=L/500≈0.273 mm。按如圖1-6所示的安裝尺寸，當工件從下料口中心線移至傳感器中心時，旋轉編碼器約發(fā)出 604 個脈沖；移至第一個推桿中心點時，約發(fā)出 945 個脈沖；移至第二個推桿中心點時，約發(fā)出1282個脈沖；移至第二個推桿中心點時，約發(fā)出1546個脈沖。 2、超聲波傳感器 如5-1圖所示：左邊綠色指示燈為電源和信號強度指示燈，右邊黃色指示燈為信號輸出指示燈，TEACH為調節(jié)按鈕 參數(shù)設置 近限和遠限手動設置 （1） 進入編程模式：長按TEACH Push Button 直到OUT燈變紅； （2） 設置低限：短按TEACH Push Button，設置完成OUT燈閃爍； （3） 設置高限：短按TEACH Push Button，設置完成退出編程模式，進入RUN 模式OUT燈變回初始狀態(tài)； 圖5-1 （4） 低限或高限沒有設置完成前，長按TEACH Push Button，退出編程模式； （5） 在編程模式下，低限設置前，如果時間超過120秒，退出編程模式 超聲波傳感器接線說明： 棕色（bn）：+24v 藍色(bu)：0V（模擬量輸出公共端） 白色(wh):模擬量輸出端 黑色(bk)：開關量信號端 灰色(gy):遠程終端 屏蔽線(shiled)：接地端 圖5-2 5.2 變頻器的選用 分揀單元輸送皮帶的速度由變頻器控制，該單元選用的變頻器型號為：西門子 MM420變頻器。該變頻器額定參數(shù)為： ? 電源電壓：380V～480V，三相交流 ? 額定輸出功率：0.75KW ? 額定輸入電流：2.4A ? 額定輸出電流：2.1A ? 外形尺寸：A型 ? 操作面板：基本操作板（BOP） 圖 5-4 變頻器外形 圖5-5 MM420變頻器的接線端子 5.3 分揀單元的氣動系統(tǒng) 分揀單元的電磁閥組使用了三個由二位五通的帶手控開關的單電控電磁閥，它們安裝在匯流板上。這三個閥分別對金屬、白料和黑料推動氣缸的氣路進行控制，以改變各自的動作狀態(tài)。 本單元氣動控制回路的工作原理如圖 5-6 所示。圖中 1A、2A 和 3A 分別為分揀一氣缸、分揀二氣缸和分揀三氣缸。1B1、2B1 和 3B1 分別為安裝在各分揀氣缸的前極限工作位置的磁感應接近開關。1Y1、2Y1 和 3Y1 分別為控制 3 個分揀氣缸電磁閥的電磁控制端。 圖5-6 分揀單元氣動控制回路工作原理圖 6.輸送單元控制系統(tǒng) 6.1 伺服電機及伺服放大器 YL-335B 所使用的松下MINAS A4 系列AC 伺服電機?驅動器，電機編碼器反饋脈沖為 2500 pulse/rev。缺省情況下，驅動器反饋脈沖電子齒輪分-倍頻值為 4 倍頻。如果希望指令脈沖為6000 pulse/rev，那末就應把指令脈沖電子齒輪的分-倍頻值設置為10000/6000。從而實現(xiàn)PLC每輸出6000個脈沖，伺服電機旋轉一周，驅動機械手恰好移動60mm的整數(shù)倍關系。 松下 MINAS A4 系列 AC 伺服電機?驅動器 在 YL-335B 的輸送單元上中，采用了松下 MHMD022P1U 永磁同步交流伺服電機，及 MADDT1207003 全數(shù)字交流永磁同步伺服驅動裝置作為運輸機械手的運動控制裝置。 MADDT1207003 伺服驅動器面板上有多個接線端口，其中： X1：電源輸入接口，AC220V電源連接到 L1、L3主電源端子，同時連接到控制電源端子L1C、L2C上。 X2：電機接口和外置再生放電電阻器接口。U、V、W 端子用于連接電機。必須注意，電源電壓務必按照驅動器銘牌上的指示，電機接線端子（U、V、W）不可以接地或短路，交流伺服電機的旋轉方向不象感應電動機可以通過交換三相相序來改變，必須保證驅動器上的U、V、W、E接線端子與電機主回路接線端子按規(guī)定的次序一一對應，否則可能造成驅動器的損壞。電機的接線端子和驅動器的接地端子以及濾波器的接地端子必須保證可靠的連接到同一個接地點上。機身也必須接地。RB1、RB2、RB3端子是外接放電電阻，MADDT1207003 的規(guī)格為100?/10W，YL-335B 沒有使用外接放電電阻。 X6：連接到電機編碼器信號接口，連接電纜應選用帶有屏蔽層的雙絞電纜，屏蔽層應接到電機側的接地端子上，并且應確保將編碼器電纜屏蔽層連接到插頭的外殼（FG）上。 X5：I/O 控制信號端口，其部分引腳信號定義與選擇的控制模式有關，不同模式下的接線請參考《松下A 系列伺服電機手冊》 。YL-335B 輸送單元中，伺服電機用于定位控制，選用位置控制模式。所采用的是簡化接線方式，如圖6-1所示。 伺服驅動器的參數(shù)設置與調整 松下的伺服驅動器有七種控制運行方式，即位置控制、速度控制、轉矩控制、位置/速度控制、位置/轉矩、速度/轉矩、全閉環(huán)控制。位置方式就是輸入脈沖串來使電機定位運行，電機轉速與脈沖串頻率相關，電機轉動的角度與脈沖個數(shù)相關；速度方式有兩種，一是通過輸入直流-10V至—+10V指令電壓調速，二是選用驅動器內設置的內部速度來調速；轉矩方式是通過輸入直流-10V至—+10V指令電壓調節(jié)電機的輸出轉矩，這種方式下運行必須要進行速度限制，有如下兩種方法：1）設置驅動器內的參數(shù)來限制，2）輸入模擬量電壓限速。 6.2 S7-200 PLC的脈沖輸出功能及位控編程 S7-200 有兩個內置 PTO/PWM 發(fā)生器，用以建立高速脈沖串（PTO）或脈寬調節(jié)（PWM）信號波形。一個發(fā)生器指定給數(shù)字輸出點Q0.0，另一個發(fā)生器指定給數(shù)字輸出點Q0.1。 當組態(tài)一個輸出為PTO 操作時，生成一個50%占空比脈沖串用于步進電機或伺服電機的速度和位置的開環(huán)控制。內置 PTO 功能提供了脈沖串輸出，脈沖周期和數(shù)量可由用戶控制。但應用程序必須通過PLC 內置I/O 提供方向和限位控制。 為了簡化用戶應用程序中位控功能的使用， STEP7--Micro/WIN 提供的位控向導可以幫助用戶在很短的時間內全部完成 PWM、PTO 或位控模塊的組態(tài)。向導可以生成位置指令，用戶可以用這些指令在其應用程序中為速度和位置提供動態(tài)控制。 運動包絡組態(tài)完成后，向導會為所選的配置生成四個項目組件（子程序），分別是： PTOx_CTRL子程序 （控制）、 PTOx_RUN子程序 （運行包絡）， PTOx_LDPOS 和PTOx_MAN子程序（手動模式）子程序。一個由向導產(chǎn)生的子程序就可以在程序中調用。 6.3 輸送單元的氣動系統(tǒng) 輸送單元的氣動系統(tǒng)由：氣動手爪、伸縮氣缸、回轉氣缸、提升氣缸、2個二位五通雙向控閥、2個二位五通單向電控閥電組成。 輸送單元的抓取機械手裝置上的所有氣缸連接的氣管沿拖鏈敷設，插接到電磁閥組上，其氣動控制回路如圖6-1所示。 圖 6-1 輸送單元氣動控制回路原理圖 7. 自動生產(chǎn)線的整體控制 7.1 任務的實現(xiàn) 1、供料站的工作流程：供料站接收到系統(tǒng)發(fā)來的供料指令后，如果出料臺上沒有工件，即進行把工件推到出料臺上的操作。工件推出到出料臺后，應向系統(tǒng)發(fā)出出料臺上有工件信號。若供料站的料倉內沒有工件或工件不足，則向系統(tǒng)發(fā)出報警或預警信號。 2、裝配站的工作流程： ① 啟動后，如果回轉臺上的左料盤內沒有小園柱零件，就執(zhí)行下料操作；如果左料盤內有零件，而右料盤內沒有零件，執(zhí)行回轉臺回轉操作。② 如果回轉臺上的右料盤內有小園柱零件且裝配臺上有待裝配工件，開始執(zhí)行裝配過程。執(zhí)行裝配機械手抓取小園柱零件，放入待裝配工件中的操作。裝入動作完成后，向系統(tǒng)發(fā)出裝配完成信號。③ 完成裝配任務后，裝配機械手應返回初始位置，等待下一次裝配。④ 若計劃生產(chǎn)任務已經(jīng)完成，本站收到來自系統(tǒng)的停止運行指令時，則芯料供料機構應立即停止供料，正在進行裝配工作的情況下，裝配單元在完成本次裝配后停止工作。⑤ 如果裝配站的料倉或料槽內沒有小園柱零件或零件不足，應向系統(tǒng)發(fā)出報警或預警信號。 3、加工站的工作流程：加工站接收到系統(tǒng)發(fā)來的啟動信號時，即進入運行狀態(tài)。當加工臺上有工件且被檢出后，設備執(zhí)行將工件夾緊，送往加工區(qū)域沖壓，完成沖壓動作后返回待料位置的工件加工工序。沖壓動作完成且加工臺返回待料位置后，向系統(tǒng)發(fā)出加工完成信號。如果沒有停止信號輸入，當再有待加工工件送到加工臺上時，加工單元又開始下一周期工作。 4、輸送站的工作流程：① 輸送站接收到人機界面發(fā)來的啟動指令后，即把啟動指令發(fā)往各從站。② 在接收到供料站的“出料臺上有工件”信號后，輸送站抓取機械手裝置應執(zhí)行抓取供料站工件的操作。動作完成后，伺服電機驅動機械手裝置以不小于300mm/s的速度移動到裝配站裝配臺的正前方，把工件放到裝配站的裝配臺上。③ 接收到裝配完成信號后，機械手裝置應抓取已裝配的工件，然后從裝配站向加工站運送工件，到達加工站的加工臺正前方，把工件放到加工臺上。機械手裝置的運動速度要求與②相同。④ 接收到加工完成信號后，機械手裝置應執(zhí)行抓取已壓緊工件的操作。抓取動作完成后，機械手臂逆時針旋轉90，然后伺服電機驅動機械手裝置移動到分揀站進料口。執(zhí)行在傳送帶進料口上方把工件放下的操作。機械手裝置的運動速度要求與②相同。⑤ 機械手裝置完成放下工件的操作并縮回到位后，手臂應順時針旋轉90，等待下一次搬運工作。 5、分揀站的工作流程：分揀站接收到系統(tǒng)發(fā)來的啟動信號時，即進入運行狀態(tài)。當輸送站機械手裝置放下工件、縮回到位后，分揀站的變頻器即啟動，驅動傳動電動機人機界面所指定的變頻器運行頻率的速度，把工件帶入檢測區(qū)進行芯件嵌入高度檢測和芯件顏色檢測。進行芯件嵌入高度檢測時允許傳送帶停車，停車時間可根據(jù)檢測裝置的特性自行確定。 7.2 人機界面組態(tài) 在TPC7062KS人機界面上組態(tài)畫面，要求用戶窗口包括歡迎界面和運行界面2個窗口。歡迎界面是啟動界面，觸摸屏上電并進行權限檢查后運行，歡迎界面屏幕上方的標題文字向左循環(huán)移動，循環(huán)周期約14秒，當觸摸歡迎界面位圖框內的任意部位時，都將切換到“運行界面”。 1、根據(jù)工作任務，對工程分析并規(guī)劃如下： ⑴ 工程框架：有2個用戶窗口，即歡迎畫面和運行畫面，其中歡迎畫面是啟動界面。1個策略：循環(huán)策略。 ⑵ 數(shù)據(jù)對象： 各工作站以及全線的工作狀態(tài)指示燈、單機全線切換旋鈕、啟動、停止 、復位按鈕、變頻器輸入頻率設定、機械手當前位置等。 ⑶ 圖形制作： 歡迎畫面窗口：①圖片：通過位圖裝載實現(xiàn)；②文字：通過標簽實現(xiàn)；③按鈕：由對象元件庫引入。 運行畫面窗口： ①文字： 通過標簽構件實現(xiàn)； ②各工作站以及全線的工作狀態(tài)指示燈、時鐘：由對象元件庫引入；③單機全線切換旋鈕、啟動、停止 、復位按鈕：由對象元件庫引入。 2、建立歡迎畫面： 選中“窗口0” ，單擊“窗口屬性” ，進入用戶窗口屬性設置，包括： ①窗口名稱改為“歡迎畫面” ②窗口標題改為：歡迎畫面。 ③在“用戶窗口”中，選中“歡迎” ，點擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設置為啟動窗口”選項，將該窗口設置為運行時自動加載的窗口選中“歡迎畫面”窗口圖標，單擊“動畫組態(tài)” ，進入動畫組態(tài)窗口開始編輯畫面。 3、“歡迎畫面”組態(tài)： ⑴ 裝載位圖： 選擇“工具箱”內的“位圖”按鈕鼠標的光標呈“十字”形，在窗口左上角位置拖拽鼠標，拉出一個矩形，使其填充整個窗口在位圖上單擊右鍵，選擇“裝載位圖” ，找到要裝載的位圖，點擊選擇該位圖，然后點擊“打開”按鈕，則圖片該裝載到了窗口。 ⑵ 制作按鈕 單擊繪圖工具箱中圖標，在窗口中拖出一個大小合適的按鈕，雙擊按鈕，出現(xiàn)屬性設置窗口。在可見度屬性頁中點選“按鈕不可見” ；在操作屬性頁中單擊“按下功能” ，打開用戶窗口時候選擇主畫面，并使數(shù)據(jù)對象“HMI 就緒”的值置1。 ⑶ 制作循環(huán)移動的文字框圖 ① 選擇“工具箱”內的“標簽”按鈕 ，拖拽到窗口上方中心位置，根據(jù)需要拉出一個大小適合的矩形。在鼠標光標閃爍位置輸入文字“歡迎使用YL-335B自動化生產(chǎn)線實訓考核裝備！” ，按回車鍵或在窗口任意位置用鼠標點擊一下，完成文字輸入。 ② 靜態(tài)屬性設置如下：文字框的背景顏色：沒有填充；文字框的邊線顏色為：沒有邊線；字符顏色：艷粉色； ③ 為了使文字循環(huán)移動，在“位置動畫連接”中勾選“水平移動” ，這時在對話框上端就增添“水平移動”窗口標簽。水平移動屬性頁的設置如圖7-2所示。 圖7-2 設置水平移動屬性 組態(tài)“循環(huán)策略”的具體操作： a) 在“運行策略”中，雙擊“循環(huán)策略”進入策略組態(tài)窗口。 b) 雙擊圖標進入“策略屬性設置” ，將循環(huán)時間設為：100ms，按“確認” c) 在策略組態(tài)窗口中，單擊工具條中的“新增策略行” 圖標，增加一策略行。 d) 單擊“策略工具箱”中的“腳本程序” ，將鼠標指針移到策略塊圖標上，單擊鼠標左鍵，添加腳本程序構件，如圖7-3所示 圖7-3 e) 雙擊進入策略條件設置，表達式中輸入1，即始終滿足條件。 f) 雙擊進入腳本程序編輯環(huán)境，輸入下面的程序： if 移動<=140 then 移動=移動+1 else 移動=-140 Endif g) 單擊“確認” ，腳本程序編寫完畢。 4、建立運行畫面 ① 選中“窗口1” ，單擊“窗口屬性” ，進入用戶窗口屬性設置。 ② 將窗口名稱改為：主畫面；窗口標題改為：運行畫面； “窗口背景”中，選擇所需要顏色。 定義數(shù)據(jù)對象和連接設備：各工作站以及全線的工作狀態(tài)指示燈、單機全線切換旋鈕、啟動、停止 、復位按鈕、變頻器輸入頻率設定、機械手當前位置等，都是需要與 PLC 連接，進行信息交換的數(shù)據(jù)對象。定義數(shù)據(jù)對象的步驟： ⑴ 單擊工作臺中的“實時數(shù)據(jù)庫”窗口標簽，進入實時數(shù)據(jù)庫窗口頁。 ⑵ 單擊“新增對象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對象列表中，增加新的數(shù)據(jù)對象。 ⑶ 選中對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對象屬性設置” 窗口。然后編輯屬性，最后加以確定。使定義好的數(shù)據(jù)對象和PLC 內部變量進行連接，步驟如下： ⑴ 打開“設備工具箱” ，在可選設備列表中，雙擊“通用串口父設備” ，然后雙擊“西門子_S7200PPI” 。出現(xiàn)“通用串口父設備” ， “西門子_S7200PPI”⑵ 設置通用串口父設備的基本屬性，如圖7-4所示。⑶雙擊“西門 圖7-4 子_S7200PPI” ，進入設備編輯窗口，按表設定的數(shù)據(jù)，逐個 “增加設備通道” ，變量表7-1。 表7-1觸摸屏用到的通道 變量名稱 通道 對應組態(tài)畫面 變量名稱 通道 對應組態(tài)畫面 復位按鈕 M6.0 復位按鈕 輸送聯(lián)機 M9.3 輸送聯(lián)機 停止按鈕 M6.1 停止按鈕 初始狀態(tài) V1000.0 初始狀態(tài) 啟動按鈕 M6.2 啟動按鈕 緊急停止 V1000.2 緊急停止 網(wǎng)絡狀態(tài) M6.3 網(wǎng)絡故障/正常 供料有料 V1000.5 工料有料 輸送有料 M6.4 輸送有料 全線運行 V1000.7 全線運行/停止 HIM就緒 M9.0 頻率 VDUB1002 頻率輸入 越程故障 M9.1 越程故障 供料聯(lián)機 V1020.4 供料聯(lián)機 輸送運行 M9.2 輸送運行/停止 供料運行 V1020.5 供料運行/停止 供料供料不足 V1020.6 供料站料不足 分揀聯(lián)機 V1050.4 分揀聯(lián)機 供料缺料 V1020.7 供料站缺料 分揀運行 V1050.5 分揀運行/停止 加工聯(lián)機 V1030.4 加工站聯(lián)機 工件高度 VDUB1051 工件高度 加工運行 V1030.5 加工站運行/停止 分揀總數(shù) VWUB1060 裝配聯(lián)機 V1040.4 裝配站聯(lián)機 分揀套數(shù) VWUB1070 分揀套數(shù) 裝配運行 V1040.5 裝配站運行/停止 廢品數(shù) VWUB1074 裝配供料不足 V1040.6 裝配站工料不足 機械手位置 VDUB1628 機械手位置 需要通道處理的變量：機械手位置處理方式選中機械手位置單機右側“通道處理設置”點擊后設置多項式如圖7-5，設置完成后點確認鍵確認。 廢品率的屬性設置：雙擊百分比填充構件，出現(xiàn)如圖7-6對話框，按圖更改相應的選項。修改完成按“確認”鍵確認。 5、運行畫面制作和組態(tài) ⑴ 制作主畫面的標題文字、插入時鐘、在工具箱中選擇直線構件。 ⑵ 制作各從站單元畫面并組態(tài)。以供料單元組態(tài)為例，其畫面如圖 7-3 所示，圖中還指出了各構件的名稱。這些構件的制作和屬性設置前面已有詳細介紹，但“供料不足”和“缺料”兩狀態(tài)指示燈有報警時閃爍功能的要求，下面通過制作供料站缺料報警指示燈著重介紹這一屬性的設置方法。 圖7-5通道設置 圖7-6百分比填充構件屬性 與其他指示燈組態(tài)不同的是：缺料報警分段點1設置的顏色是紅色，并且還需組態(tài)閃爍功能。步驟是：在屬性設置頁的特殊動畫連接框中勾選“閃爍效果”，“填充顏色”旁邊就會出現(xiàn)“閃爍效果”頁。點選 “閃爍效果”頁，表達式選擇為“缺料_供料”；在閃爍實現(xiàn)方式框中點選“用圖元屬性的變化實現(xiàn)閃爍”；填充顏色選擇黃色。 ⑶ 制作主站輸送單元畫面。這里只著重說明滑動輸入器的制作方法。步驟如下： ① 選中“工具箱”中的滑動輸入器 圖標，當鼠標呈“十”后，拖動鼠標到適當大小。調整滑動塊到適當?shù)奈恢谩?② 雙擊滑動輸入器構件，進入屬性設置窗口。按照下面的值設置各個參數(shù)： “基本屬性”頁中，滑塊指向：指向左（上）； “刻度與標注屬性”頁中，“主劃線數(shù)目”：11，“次劃線數(shù)目”：2；小數(shù)位數(shù)：0； “操作屬性”頁中，對應數(shù)據(jù)對象名稱：手爪當前位置_輸送；滑塊在最左（下）邊時對應的值：1100；滑塊在最右（上）邊時對應的值：0； 其它為缺省值。 制作狀態(tài)指示燈： ① 單擊繪圖工具箱中的 （插入元件）圖標，彈出對象元件管理對話框，選擇指示燈6，按“確認”按鈕。雙擊指示燈，彈出的對話框如圖7-7所示： 圖7-7 對象元件庫管理設置界面 ② 數(shù)據(jù)對象中，單擊右角的“？”按鈕，從數(shù)據(jù)中心選擇“單機全線切換”變量。 ③ 動畫連接中，單擊“填充顏色” ，右邊出現(xiàn)， 按鈕。 ④ 單擊按鈕，出現(xiàn)如下對話框。見圖7-8所示。 ⑤“屬性設置”頁中，填充顏色：白色； ⑥“填充顏色”頁中，分段點0對應顏色： 白色；分段點1對應顏色：淺綠色。見圖7-9所示，單擊“確認”按鈕完成。 圖7-8 標簽動畫組態(tài)屬性設置界面 圖7-9 填充顏色設置界面 數(shù)值輸入框 ① 選中“工具箱”中的“輸入框” 圖標，拖動鼠標，繪制1個輸入框。 ② 雙擊 圖標，進行屬性設置。只需要設置操作屬性： 數(shù)據(jù)對象名稱：最高頻率設置； ■ 使用單位：Hz ■ 最小值：10； ■ 最大值：30； ■ 小數(shù)點位：0。 數(shù)據(jù)顯示,以白色金屬料累計數(shù)據(jù)顯示為例： ① 選中“工具箱”中的 圖標，拖動鼠標，繪制1個顯示框。 ② 雙擊顯示框，出現(xiàn)對話框，在輸入輸出連接域中，選中“顯示輸出” 選項，在組態(tài)屬性設置窗口中則會出現(xiàn)“顯示輸出”標簽，如圖7-10： ③ 單擊“顯示輸出”標簽，設置顯示輸出屬性。參數(shù)設置如下： ■ 表達式：白色金屬料累計； ■ 單位：個； ■ 輸出值類型：數(shù)值量輸出； ■ 輸出格式：十進制； ■ 整數(shù)位數(shù)：0； ■ 小數(shù)位數(shù)：0。 圖7-10 標簽動畫組態(tài)屬性設置界面 ④ 單擊“確認”，制作完畢。 8.總結 三年的大學生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學的知識應用到實際工作中去。 回首三年，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。感謝老師三年來對我孜孜不倦的教誨，對我成長的關心和愛護。 學友情深，情同兄妹。三年的風風雨雨，我們一同走過，充滿著關愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。 在我的十幾年求學歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學習條件，我才能順利完成完成學業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。 最后，我要特別感謝白老師、王老師。是他們在我畢業(yè)的最后關頭給了學生巨大的幫助與鼓勵,使我能夠順利完成畢業(yè)設計，在此表示衷心的感激. 王老師與白老師認真負責的工作態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。他們無論在理論上還是在實踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學習都有一種巨大的幫助，感謝他們耐心的輔導。 主要參考文獻 ［1］ 陶權，韋瑞錄.PLC控制系統(tǒng)設計、安裝與調試. 北京理工大學出版社.2009 ［2］ 岳慶來．變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合應用技術[m]．北京:機械工業(yè)出版社,2006, ［3］手冊編委．機電工程手冊基礎卷(二)[z]．北京:機械工業(yè)出版社,2002,1 ［4］自動化生產(chǎn)線安裝與調試．呂景泉 ［5］李增國，易運池 齊玉強.傳感器與檢測技術.北京航空航天大學出版社