PLC控制系统改进设计.ppt

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1、,亚龙A-335控制系统改进设计,第一章 A-335自动机自动线控制系统设计要求,根据生产流程要求输送站完成将工件分别送到四站的不同位置进行加工、装配、分拣，所以要求我们设计出输送单元来满足自动线考核装置的要求。控制我们选择西门子S7-200PLC用主站为S7-226的PLC，从站分别为供料单元、加工单元、装配单元、分拣单元现有的PLC组成基于RS485通信模式，组建成一个小型的PLC网络。我们叫送料单元、加工单元、装配单元和分拣单元的PLC为从站，输送单元的S7-226为主站。,1.1 A-335自动机自动线控制系统总体设计要求,1、系统正常的运行过程： 系统复位及启动 供料站的运行 系统启

2、动后，若供料站的物料台上没有零件，则应把零件推到物料台上，并向系统发出物料台上有零件信号。若供料站的料仓内没有零件或零件不足。物料台上的零件被输送站机械手取出后，若系统仍然需要推出零件进行装配，则进行下一次推出零件操作。供料站各部件的具体工作顺序。 输送站运行 当零件推到供料站物料台后，输送站抓取机械手装置应执行抓取供料站零件的操作。抓取零件的具体操作顺序。抓取动作完成后，步进电机驱动机械手装置移动到装配站物料台的正前方。然后把零件放到装配站物料台上。其动作顺序请自行设计。,装配站运行 系统启动后即允许装配站机构运行。当装配站物料台的传感器检测到白色待装配零件到来后，装配机械手应执行把小园柱零

3、件装入待装配零件中的操作。装入动作完成后，向系统发出装配完成信号。但应保证过程运行的可靠性并考虑工作效率。 输送站运行 系统接收到装配完成信号后，输送站机械手应执行抓取工件的操作。抓取动作完成后，步进电机驱动机械手装置移动到加工站物料台的正前方。然后把工件放到加工站物料台上。其动作顺序请自行设计。 加工站运行 加工站物料台的物料检测传感器检测到工件后，执行把工件从物料台移送到加工区域冲压气缸的正下方；完成对工件的压紧加工，然后把加工好的工件重新送回物料台。操作结束，向系统发出压紧加工完成信号。,输送站运行 系统接收到加工完成信号后，输送站机械手应执行抓取工件的操作。接着再执行把工件运送到分拣站

4、，在分拣站传送带上方入料口把工件放下，然后返回原点的操作。 分拣站运行 输送站机械手装置放下工件并返回后，分拣站的变频器启动，驱动传动电动机以频率为25Hz的速度，把工件带入分拣区。 系统的一个工作周期及正常停止 仅当分拣站完成一次分拣操作，并且输送站机械手装置回到原点，系统的一个工作周期才认为结束。如果在1号槽推出的套件数未达到指定值，系统在暂停1秒后，开始下一工作周期。 为保证生产线的工作效率和工作精度，要求每一工作周期不超过25秒钟，步进电机每转的驱动步数为10000步。,2、自动线加工工件的位置坐标： 工件分别在送料单元、加工单元、装配单元和分拣单元的加工位置坐标应该与输送站放料位置重

5、合，而且为了便于输送站的动作实现，四个站的位置最好在同一平面并尽量在直线上。因此输送站的动作方式与位置（输送位置、放料/取料位置、高度位置）就容易确定了。 3、自动线各单元的工作时间： 由于我们设计自动线生产流程为顺序加工所以只要在输送站到达从站位置时进行动作就自然确定了各从站的工作时间，而且对程序控制的要求还比较简单。 4、工件的输送方式： 由于是四个不同位置所以不能用气缸运动来实现（只能送到两个位置），只能用导轨运动方式，小车来承载输送站的各元器件。可以用步进电机来拖动小车运动准确地将输送站送到四个不同的位置。在配上左右限位行程开关，并用PLC来控制步进电机以实现避免出现累计误差现象。用步

6、进电机还能调节运动速度以控制整套加工所需时间。,1.2 A-335自动机自动线各单元的功能要求,自动机自动线要有送料、加工、装配、输送和分拣5个单元组成。 其中，每一步都有多个工序，如果用单个系统来控制整个过程显然是不能达到自动线设计要求的，所以每一工作单元都用一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。 在自动线考核设备上必定应用了多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等。 1、输送单元的功能 用一个简易的方式的输送方式将工件准确地送到四个不同的位置，并且要让这四个位置比较容易实现。并且要能消除累计误差。 2、供料单元的功能 供料单元是本次实训设备

7、中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。,3、 加工单元的功能 把该单元物料台上的工件（工件由输送单元的抓取机械手装置送来）送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上，待输送单元的抓取机械手装置取出。 4、装配单元的功能 装配单元是将该生产线中分散的两个物料进行装配的过程。即完成把本单元料仓中的小园柱工件（黑、白两种颜色）装入物料台上的半成品工件中心孔的过程。 5、分拣单元的功能 分拣单元是自动线的最末单元，完成对上一单元送来的

8、已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。当输送站送来工件放到传送带上并为入料口光电传感器检测到时，即启动变频器，工件开始送入分拣区进行分拣。,1.3 A-335自动机自动线生产流程要求,1、本自动线生产流程要求 为供料输送装配输送加工输送分拣。 2、各个单元的基本动作要求如下： （1）、供料单元的基本动作内容：将放置在料仓中待加工的工件出到物料台上，输送单元的抓取机械手装置将工件抓取送往其他工作单元。 （2）、加工单元的基本动作内容：把该单元物料台上的工件送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，再送回到物料台上，输送单元的取出。 （3）、装配单元的基本动作内容：完成

9、将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配过程。 (4)、分拣单元的基本动作内容：不同颜色的工件从不同的料槽分流的。 (5)、输送单元的基本动作内容：该单元通过到指定单元的物料台精确定位，并在该物料台上抓取工件输送到指定地点然后放下的功能。,3、各个单元的动作如下介绍 输送单元的动作设计为： 伸出加紧提升缩回搬运伸出下降松开缩回伸出加紧提升缩回搬运伸出下降松开缩回伸出加紧提升缩回左旋搬运伸出下降松开缩回右旋回原点。 供料单元的动作为： 检测到供料台上没有料顶料顶料到位推料推料到位推料杆缩回顶料杆缩回检测推料口有料检测供料台。 加工单元的动作为： 检测到物料台有料夹紧缩回冲压

10、伸出松爪检测物料台。,装配单元的动作为： （1）、供料动作：检测到左小物料台无料挡料挡料到位下料下料杆伸出挡料杆缩回检查左小物料台有工件检查左小物料台无工件工件台旋转旋转到位检查检测到左小物料台。 （2）、手爪动作：检测到大物料台有料机械手下降加紧上升伸出下降松爪上升缩回。 分拣单元的动作为： 检测到有工件送来变频器驱动电机带动输送带运动推料口检测到工件推料杆推进工件检测到有工件。（两个不同敏感度的传感器来检测不同颜色，推进到不同的料仓）,1.4 A-335自动机自动线加工工件的位置坐标要求,工件分别在送料单元、加工单元、装配单元和分拣单元的加工位置坐标需要确定，需要设计各从站放料位置之间的关

11、系。输送站的动作位置（输送位置、放料/取料位置、高度位置）需要与四个从站相协调。 工件分别在送料单元、加工单元、装配单元和分拣单元的加工位置坐标应该与输送站放料位置重合，而且为了便于输送站的动作实现，四个站的位置最好在同一平面并尽量在直线上。因此输送站的动作方式与位置（输送位置、放料/取料位置、高度位置）就容易确定了。,1.5 A-335自动机自动线各单元的工作时间要求,总体时间安排： 供料单元供料输送单元输送装配单元装配输送单元输送加工单元加工输送单元输送分拣单元分拣输送单元输送。 1、供料单元： 自动线系统的第一步，先将放置在料仓中待加工的工件自动送出到物料台上，输送单元将工件抓送往其他工

12、作单元。 2、装配单元：自动线系统的第三步，将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到由输送单元送来的工件中。 3、加工单元：自动线系统的第五步，把该单元物料台上的工件（工件由输送单元送来）送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上，待输送单元的取出。 4、分拣单元：自动线系统的第七步，完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。 5、输送单元：自动线系统的第二、四、六、八步，通过到指定单元的物料台精确定位，并在该物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下。,1.6、各站的输送方式要求：,输送站要求 （1）由于是四位置所

13、以不能用气缸运动来实现，用导轨运动方式，小车来承载输送站。（2）用步进电机来拖动小车运动准确地将输送站送到四个不同的位置。（3）左右限位行程开关，以实现避免出现累计误差现象。 供料站要求 （1）由于供料站负责整个自动线的原料供应，确认物料是否足够，在物料仓上方安装一个光电漫反射传感器。（2）将物料推到指定位置需要适当安置推料气缸使其最大伸出量满足要求。（3）准确定位各传感器位置，便于控制器准确采集信号。 加工站要求 （1）由于加工站只负责加工，确认物料台上是否有需要加工在物料，所以物料台上安装一个光电漫反射传感器。（2）检测到物料后进行加工。 装配站要求 （1）由于装配站负责装配和装配站的供料

14、，确认物料台上是否有需要装配在物料，所以物料台上安装一个光电漫反射传感器。（2）检测到物料后进行装配。（3）还负责原料供应，确认物料是否足够，在物料仓上方安装一个光电漫反射传感器 分拣站要求 （1）由于分拣站负责分拣，确认传送带上是否有需要推进料仓的工件，所以物料台上安装两个光电漫反射传感器。（2）检测物料后用气缸将工件推进料仓。,1.7、A-335自动机自动线PLC网络控制要求,需要建立一个结构简单的小型PLC网络，价格要求较为低廉，在小型自动生产线仍然有着广泛的应用，在现代工业网络通信中仍占据相当的份额。 有主站和从站，各站之间需要通讯相互传输信息，了解对方的具体工作情况来进行下一步动作。

15、 在控制方面，要求采用基于RS485串行通信的PLC网络控制方案，即每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。我们可根据需要选择不同厂家的PLC及其所支持的RS485通信模式，组建成一个小型的PLC网络。,1.8系统的工作任务要求总体描述,1、自动线控制系统靠控制五个站。 2、系统的控制方式应采用PPI网络控制。输送站指定为主站，其余各工作站为从站。 3、系统在上电后，首先执行复位操作，使输送站机械手装置回到原点位置。 4、按下启动按钮，系统启动，绿色和黄色警示灯均常亮。 5、系统启动后，供料站把待加工工件推到物料台上，向系统发出供料操

16、作完成信号，并且推料气缸缩回，准备下一次推料。物料台上的工件被输送站机械手取出后，若系统启动信号仍然为ON，则进行下一次推出工件操作。 6、在工件推到供料站物料台后，输送站抓取机械手装置应移动到供料站物料台，执行抓取供料站工件的操作。 7、抓取后机械手手臂缩回。步进电机驱动机械手装置移动到加工站物料台。然后按机械手手臂伸出手臂下降手爪松开手臂缩回的动作顺序把工件放到加工站物料台上。 8、加工站物料台的检测传感器检测到工件后，把待加工工件从物料台移送到加工区域冲压气缸的正下方；完成对工件的冲压加工，然后把加工好的工件重新送回物料台，发出加工完成信号。 9、系统接收到加工完成信号后，输送站机械手按

17、手臂伸出手爪夹紧手臂提升手臂缩回的动作顺序取出加工好的工件。,10、步进电机驱动夹着工件移动到装配站物料台。后机械手手臂伸出手臂下降手爪松开手臂缩回把工件放到装配站物料台上。 11、装配站物料台的传感器检测到工件到来后，挡料气缸缩回，使料槽中最底层的小圆柱工件落到回转供料台上，然后旋转供料单元顺时针旋转180度（右旋），到位后装配机械手按下降气动手爪抓取小圆柱手爪提升手臂伸出手爪下降手爪松开的动作顺序，把小园柱工件装入大工件中，装入完成后，发出装配完成信号。回转送料单元逆时针（左旋）回到原位。 12、输送站抓取该工件，逆时针旋转90步进电机驱动机械手从装配站向分拣站运送工件，然后按机械手臂伸出

18、机械手臂下降手爪松开放下工件手臂缩回返回原点的顺序返回到原点顺时针旋转90。 13、当输送站送来工件放到传送带上并为入料口光电传感器检测到时，驱动传动传送带把工件带入分拣区。当分拣完成，发出分拣完成信号。 14、仅当分拣站分拣工作完成，并且输送站机械手装置回到原点， 15、物料不够，红色灯以1Hz的频率闪烁，绿色和黄色灯保持常亮。,第二章 A-335自动机自动线总体设计方案,2.1 A-335自动机自动线设计规划 根据以上分析得到的A-335自动机自动线各单元的位置设计要求与动作功能要求将各单元设计计划分为结构与控制两部分。 一、根据各单元的结构要求需要设计一下几项内容： 1、抓取机械手装置。

19、 2、步进电机传动组件。 3、按钮/指示灯控制模块。 4、气动控制回路。 5、气动元件 二、各单元的PLC控制与编程 根据各单元的PLC控制与编程要求需要设计一下几项内容： 1、PLC的选型和确定I/O 。 2、各单元的控制要求。 3、各单元的步进电机及其驱动器。 4、S7-200 PLC的脉冲输出功能。 5、使用位控向导编程,三、工作安排 1、熟悉产品制造流程，了解根据方案进行自动线方案设计。 2、合理运用有关资料，确定机械结构方案和电气控制方案。 3、绘制机械结构简图 4、修改完善方案 5、确定气动元件、电气元件 6、绘制气动原理图 7、选择气动元器件 8、绘制电气原理图 9、选择电气元器

20、件 10、绘制顺序控制功能图 11、设计PLC控制程序 12、掌握基本工具的使用方法 13、掌握机械零部件的装配技能 14、掌握气动元件和电气元件的安装方法和布线方法 15、掌握自动线的调试技巧 16、自动线的故障诊断,2.2 A-335自动机自动线PLC网络控制,2.2.1控制系统设计思路 因为输送单元的动作牵扯到其它四站，所以将输送单元PLC设为系统的主站，要设计输送单元的控制系统就必须先弄清自动线考核设备的整体控制，自动线的各个组成单元在作为独立设备工作时用PLC对其实现控制的基本思路。 控制我们选择西门子S7-200PLC用主站为S7-226的PLC，主、从站的PLC组建成一个小型的P

21、LC网络。 自动机系统的控制方式采用每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。组建成网络后，系统中每一个工作单元也称作工作站。PLC网络的具体通信模式，取决于所选厂家的PLC类型。若PLC选用S7-200系列，通信方式则采用PPI协议通信。 PPI主从协议通信，主站发送要求到从站器件，从站器件响应；从站器件不发信息，只是等待主站的要求并作出响应。在主站程序中使用网络读写指令来读写从站信息。而从站程序没有必要使用网络读写指令。,2.2.2控制系统设计,利用STEP7 V4.0软件和PPI/RS485编程电缆搜索出PPI网络的5个站。如图所

22、示。,自动机系统中，按钮及指示灯模块的按钮、开关信号连接到输送单元的PLC（S7-226 CN ）输入口，以提供系统的主令信号。因此在网络中输送站是指定为主站的，其余各站均指定为从站。图示为YL-335A的PPI网络。,以上数据，应根据系统工作要求，信息交换量等统一筹划。考虑系统中，各工作站PLC所需交换的信息量不大，主站向各从站发送的数据只是主令信号，从从站读取的也只是各从站状态信息，发送和接收的数据均1个字（2个字节）已经足够。所规划的数据如表所示。,第三章、A-335自动机自动线机械部分,3.1输送单元组成部件 输送单元是自动线考核设备最为重要同时也是承担任务最为繁重的工作单元。该单元主

23、要完成驱动它的抓取机械手装置精确定位到指定单元的物料台，在物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下的功能。同时，该单元在PPI网络系统中担任着主站的角色，它接收来自按钮/指示灯模块的系统主令信号，读取网络上各从站的状态信息，加以综合后，向各从站发送控制要求，协调整个系统的工作。 输送单元由抓取机械手装置、步进电机传动组件、PLC模块、按钮/指示灯模块和接线端子排等部件组成。,1、抓取机械手装置 抓取机械手装置是一个能实现四自由度运动（即升降、伸缩、气动手指夹紧/松开和沿垂直轴旋转的四维运动）的工作单元，该装置整体安装在步进电机传动组件的滑动溜板上，在传动组件带动下整体作直线往复运

24、动，定位到其他各工作单元的物料台，然后完成抓取和放下工件的功能。 为了满足四个自由度的运动，分别选择四个不同的元器件来实现，他们的累计高度要符合抓取工件的要求。为了安全取走工件设计了升降方向的运动用一个气缸来实现，并用四个导柱来确保运动方向。为了保证工件在输送过程中的安全，设计了手臂伸缩方向的运动，也因为抓起工件后手臂将承受最大的弯曲应力，所以设计了一个双杆作用缸来实现运动。用一个小气缸来实现夹取动作。为了将工件放到分拣站传送带上设计了旋转方向的运动，并用一个旋转缸来实现。四个动作元器件则用V行铁、螺钉、螺母链接板等相连接固定。 2、步进电机传动组件 为了将机械手送到准确的位置实现输送任务，在

25、步进电机的转轴上装上同步轮并带动橡胶同步带的运动，布置了两个与同步带平行的直线导轨，导轨上安装一个沿导轨方向运动的滑动溜板，且滑动溜板与一同步带相固定连接，最后将机械手安装在滑动溜板上，因此步进电机的转动就能带动机械手的运动了。 3、按钮/指示灯模块 根据操作要求设计按钮与指示灯的个数与种类。按钮/指示灯模块内安装了按钮/开关，指示灯/蜂鸣器和开关稳压电源等三类元器件，具体如下： 按钮/开关 指示灯/蜂鸣器 开关稳压电源。,4、气动控制回路 根据气缸的动作要求、气缸的初始位置和气动原理图，将输送单元的抓取机械手装置上的所有气缸连接的气管沿拖链敷设，插接到电磁阀组上。 5、气动元件 驱动气动手指

26、气缸的电磁阀采用的是二位五通双电控电磁阀，只有手爪的控制使用了双电控电磁阀其余都是用了单作用电磁阀。 6、步进电机定位控制 网络组建的问题会在第二章阐述，但输送站应向网络发送什么信息，从其他各工作站接收到的信息又应如何处理，需要由具体的工作任务所确定。 输送单元的控制基本上是顺序控制：步进电机驱动抓取机械手装置从某一起始点出发，到达某一个目标点，然后抓取机械手按一定的顺序操作，完成抓取或放下工件的任务。因此输送单元程序控制的关键点是步进电机的定位控制。 7、输送单元的步进电机及其驱动器 输送单元所选用的步进电机是Kinco三相步进电机3S57Q-04056，与之配套的驱动器为Kinco 3M4

27、58三相步进电机驱动器。 在3M458 驱动器的侧面连接端子中间有一个红色的八位DIP功能设定开关，可以用来设定驱动器的工作方式和工作参数。 8、步进电机传动组件的基本技术数据 步进电机传动组件采用同步轮和同步带传动。同步轮齿距为5mm，共11个齿，即旋转一周机械手装置位移55mm。 自动线考核设备系统中为达到控制精度，出厂时驱动器细分设置为10000步/转即（每步机械手位移0.0055mm），电机驱动电流设为5.2A。,抓取机械手装置是一个能实现四自由度运动（即升降、伸缩、气动手指夹紧/松开和沿垂直轴旋转的四维运动）的工作单元，该装置整体安装在步进电机传动组件的滑动溜板上，在传动组件带动下整

28、体作直线往复运动，定位到其他各工作单元的物料台，然后完成抓取和放下工件的功能。因此具体设计四个气动元件组成： 1气动手爪：双作用气缸由一个二位五通双向电控阀控制，带状态保持功能用于各个工作站抓物搬运。双向电控阀工作原理类似双稳态触发器即输出状态由输入状态决定，如果输出状态确认了即使无输入状态双向电控阀一样保持被触发前的状态。 2双杆气缸：双作用气缸由一个二位五通单向电控阀控制，用于控制手爪伸出缩回 3回转气缸：双作用气缸由一个二位五通单向电控阀控制，用于控制手臂正反向90度旋转，气缸旋转角度可以任意调节范围0180度，调节通过节流阀下方两颗固定缓冲器进行调整。 4提升气缸：双作用气缸由一个二位

29、五通单向电控阀控制，用于整个机械手提升下降 以上气缸运行速度快慢由进气口节流阀调整进气量进行速度调节。,3.1.1 抓取机械手装置,3.1.2 步进电机传动组件,步进电机传动组件用以拖动抓取机械手装置作往复直线运动，完成精确定位。抓取机械手装置已经安装在组件的滑动溜板上，既可以实现动作要求。 传动组件由步进电机、同步轮、同步带、直线导轨、滑动溜板、拖链和原点开关、左、右极限开关组成。 步进电机由步进电机驱动器驱动，通过同步轮和同步带带动滑动溜板沿直线导轨作往复直线运动。从而带动固定在滑动溜板上的抓取机械手装置作往复直线运动。 抓取机械手装置上所有气管和导线沿拖链敷设，进入线槽后分别连接到电磁阀

30、组和接线端子排组件上。 原点开关用以提供直线运动的起始点信号。左、右极限开关则用以提供越程故障时的保护信号：当滑动溜板在运动中越过左或右极限位置时，极限开关会动作，从而向系统发出越程故障信号。安装好的步进电机传动组件和抓取机械手装置。 下图是该组件的正视和俯视示意图。,3.1.3 按钮/指示灯模块,该模块放置在抽屉式模块放置架上，模块上安装的所有元器件的引出线均连接到面板上的安全插孔。按钮/指示灯模块内安装了按钮/开关，指示灯/蜂鸣器和开关稳压电源等三类元器件，具体如下： 按钮/开关：急停按钮1只，转换开关2只，复位按钮黄、绿、红各1只，自锁按钮黄、绿、红各1只。 指示灯/蜂鸣器：24V指示灯

31、黄、绿、红各2只，蜂鸣器1只。 开关稳压电源：DC 24 V/6 A、12 V/2 A各一组。,供料单元其主要结构组成为：工件推出与支撑，工件漏斗，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。 1工件推出与支撑及漏斗部分 用于储存工件原料，并在需要时将料仓中最下层的工件推出到物料台上。它主要由大工件装料管、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。 该部分的工作原理是：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到

32、物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。,3.2供料单元的结构组成,2、电磁阀组 阀组，就是将多个阀与消声器、汇流板等集中在一起构成的一组控制阀的集成，而每个阀的功能是彼此独立的。供料单元的阀组只使用两个由二位五通的带手控开关的单电控电磁阀，两个阀集中安装在汇流板上，汇流板中两个排气口末端均连接了消声器，消声器的作用是减少压缩空气在向大气排放时的噪声。本单元的两个阀分别对顶

33、料气缸和推料气缸进行控制，以改变各自的动作状态。,3.3.加工单元的结构组成,加工单元主要结构组成为：物料台及滑动机构，加工（冲压）机构，电磁阀组，接线端口，PLC模块，急停按钮和启动/停止按钮，底板等。 1物料台及滑动机构 物料台及滑动机构。物料台用于固定被加工件，把工件移到加工机构正下方进行冲压加工。它主要由手爪气动、手指、物料台伸缩气缸、线性导轨及滑块、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。 移动料台上安装的漫射式光电开关仍选用内置型光电开关，确保输送单元的抓取机械手能顺利地把待加工工件放到料台上。 2、加工（冲压）机构 加工（冲压）机构：加工机构用于对工件进行冲压加工。它主要由冲压气缸

34、、冲压头、安装板等组成。 3、电磁阀组 加工单元的气爪、物料台伸缩气缸和冲压气缸均用三个二位五通的带手控开关的单电控电磁阀控制。 这三个阀分别对冲压气缸、物料台手爪气缸和物料台伸缩气缸的气路进行控制，以改变各自的动作状态。,3.4装配单元的结构组成,装配单元的结构组成包括：简易料仓，供料机构，回转物料台，机械手，半成品工件的定位机构，气动系统及其阀组，信号采集及其自动控制系统，以及用于电器连接的端子排组件。 1.简易料仓 简易料仓是直接插装在供料机构的连接孔中。物料在重力作用下自由下落。 2.供料机构 它的动作过程是由上下位置安装，水平动作的两直线气缸在PLC的控制下提供物料。 3. 回转物料

35、台 该机构由气动摆台和料盘构成，气动摆台驱动料盘旋转180度，并将摆动到位信号通过磁性开关传送给PLC，在PLC的控制下，实现有序，往复循环动作。 4. 装配机械手 装配机械手是整个装配单元的核心。装配机械手整体外形。机械手来装配工件。 5.半成品工件的定位机构（物料台） 输送单元运送来的半成品工件直接放置在该机构的物料定位孔中，由定位孔与工件之间的较小的间隙配合实现定位，从而完成准确的装配动作和定位精度。 6.电磁阀组 6个二位五通单电控电磁换向阀组成。动作气路进行控制，以改变各自的动作状态。 7、警示灯 本工作单元上安装有红、黄、绿三色警示灯。,3.5分拣单元的结构组成,分拣单元的主要结构

36、组成为：传送和分拣机构，传动机构，变频器模块，电磁阀组，接线端口，PLC模块，底板等。 1、传送和分拣机构 传送带是把机械手输送过来加工好的工件进行传输，输送至分拣区。根据工件不同的反光情况，在不同的槽口被对应的推料（分拣）气缸推进料槽。 2、在安装和调试传送、分拣机构时须注意： 、分拣单元的两个气缸安装时需注意：一是安装位置，应使工件从料槽中间被推入；二是要注意安装水平，否则有可能推翻工件。 、为了准确且平稳地把工件从滑槽中间推出，需要仔细地调整两个分拣气缸的位置和气缸活塞杆的伸出速度，调整方法在前面已经叙述过了。 、在传送带入料口位置装有漫射式光电传感器，用以检测是否有工件。有工件时，漫射

37、式光电传感器将信号传输给PLC，用户PLC程序输出启动变频器信号，驱动三相减速电动机启动，将工件输送至分拣区。 、在传送带上方分别装有两个光纤传感器，光纤传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成，放大器和光纤检测头是分离的两个部分，光纤检测头的尾端部分分成两条光纤，使用时分别插入放大器的两个光纤孔。 3、传动机构：采用的三相减速电机，用于拖动传送带从而输送物料。它主要由电机支架、电动机、联轴器等组成。,气动控制回路是本工作单元的执行机构，该执行机构的控制逻辑控制功能是由PLC实现的。 4.1 输送单元气动元件初始位置与气动控制回路 输送单元抓取机械手升降气缸处于下降位置；导杆气缸处于缩回状态；

38、气爪处于松开状态；旋转气缸处于右旋到位状态。输送单元的抓取机械手装置上的所有气缸连接的气管联接，插接到电磁阀组上，其气动控制回路如图所示。,第四章 气动系统设计,气动控制回路为执行机构，该执行机构的控制逻辑控制功能是由PLC实现的。气动控制回路的工作原理如图所示。图中1A和2A为推料气缸和顶料气缸。1B1和1B2、2B1和2B2为安装在气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，1Y1和2Y1分别为控制两气缸的电磁阀的电磁控制端。,4.2供料单元气动元件初始位置与气动控制回路,本工作单元气动控制回路的工作原理如图所示。1B1和1B2、2B1和2B2、3B1为安装在气缸的两个极限工作位置的磁感应接近

39、开关，1Y1、2Y1和3Y1分别为控制冲压气缸、物料台伸缩气缸和手爪气缸的电磁阀的电磁控制端。,4.3加工单元气动元件初始位置与气动控制回路,图是装配单元气动控制回路图，在进行气路连接时，注意各气缸的初始位置，其中，档料气缸在伸出位置，手爪提升气缸在提起位置。,4.4 装配单元气动元件初始位置与气动控制回路,本单元气动控制回路的工作原理如图所示。图中1A和2A分别为分拣一气缸和分拣二气缸。1B1为安装在分拣一气缸的前极限工作位置的磁感应接近开关，2B1为安装在分拣二气缸的前极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1和2Y1分别为控制分拣一气缸和分拣二气缸的电磁阀的电磁控制端。,4.5分拣单元气动元件

40、初始位置与气动控制回路,第五章 电气设计与气动元件的选择,5.1 各单元PLC的选型和I/O 接线 5.1.1输送单元PLC的选型和I/O 接线 输送单元所需的I/O点较多。其中，输入信号包括来自按钮/指示灯模块的按钮、，单元各构件的传感器信号等；输出信号包括输出到抓取机械手装置各电磁阀的控制信号和输出到步进电机驱动器的脉冲信号和驱动方向信号；此外尚须考虑在需要时输出信号到按钮/指示灯模块的指示灯、蜂鸣器等，以显示本单元或系统的工作状态。 西门子S7-226 DC/DC/DC型PLC，共24点输入，16点晶体管输出。PLC安装在模块盒中。PLC的引出线都连接面板上的安全插孔处。面板上每一输入插

41、孔旁都设有一个钮子开关。 由图可见，PLC输入点I0.1和 I0.2分别与右、左极限开关SQ2和SQ3相连接，并且还与两个中间继电器KA1和KA2相连。当发生右越程故障时，右极限开关SQ2动作，其常开触点接通，I0.1为0V电平，越程故障信号输入到PLC，与此同时，继电器KA1动作，它的常闭触点将断开步进电机驱动器的脉冲输入回路，强制停止发出脉冲。同样，KA2也是这个作用,6.1 S7-200 PLC的脉冲输出功能 S7-200有两个内置PTO/PWM发生器，用以建立高速脉冲串（PTO）或脉宽调节（PWM）信号波形。一个发生器指定给数字输出点Q0.0，另一个发生器指定给数字输出点Q0.1。用Q

42、0.1来控制步进电机的脉冲数来控制电机的转数。,第六章 PLC程序设计,下图中，网络读写子程序NET_EXE是借助STEP7 V4.0软件的指令导向生成的项目组件，在PLC的每一个扫描周期调用这个子程序，完成网络读写功能。将位置控制、手爪控制、启动停止、复位模块化。便于学习理解、调试、系统改进。,6.3.1 主程序,在系统到达原点状态时启动，需要停止时停止控制。,6.3.2 启动停止子程序,用于回到初始状态和调试。,6.3.3 复位子程序,输送站的工艺控制，主要是步进电机的运动和机械手动作有一个顺序控制过程。复位、急停、左右极限越程等信号的输入都会中断顺控流程。为方便顺控程序的编写，单独编写一

43、个位置控制子程序。,6.3.4 位置控制程序,6.3.5 手爪控制子程序,6.3.5.1 手爪控制子程序编写的思路 输送单元的动作为：伸出加紧提升缩回搬运伸出下降松开缩回伸出加紧提升缩回搬运伸出下降松开缩回伸出加紧提升缩回左旋搬运伸出下降松开缩回右旋回原点。 通过分析发现有很多动作都是重复使用，因此可以调用的思路来编程序。我们将“伸出加紧提升缩回”动作叫做抓料，将“伸出下降松开缩回”动作叫做放料。所以输送单元的动作就简化为抓料输送放料抓料输送放料抓料左旋输送放料右旋回原点。,程序的顺序功能图,6.3.5.1 手爪控制子,6.8调试过程,在本次自动线综合实训的最后阶段我们对进行了自动线考核设备的

44、安装调试： 1.检查程序有没有严重逻辑错误。 2.检查急停（程序急停、硬件急停）、复位、启动程序是否能正常工作。 3.根据输入输出点和电气原理图接线，安装机械部分。 4.确保左、右限位开关是否安装，是否起作用，在程序中是否起到作用。 5.根据气动原理图连接接气动回路。 6.在软件中输入程序并下载入PLC中。 7.根据操作等得到的结果发现故障，解决问题。 8.手爪不伸出，提升台上限位传感器位置有问题。 9.手爪不放下，加紧检测传感器接线出接触不良。 10.启动后反向运动，控制反向运动的为没有复位。 11.运送到装配站不装配，通讯没设好。 12.不运送，步进电机驱动模块接触不良。 13.不能检测废料，通讯问题。 14.不伸出抓料，S7-200第一个上升沿脉冲易丢失。,Thank You !,