基于SPLC控制的自动供料及加工专业系统设计.doc
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1、毕业设计说明书设计(论文)题目:基于PLC控制自动供料及加工系统设计学 校 : 函授教学站点: 年 级 专 业 : 姓 名: 毕业设计(论文)任务书论文题目:基于PLC控制自动供料及加工系统设计要 求:(时间自 至 )指导老师 : 下达时间: 指 导 教 师 评 语评语指导老师职称年 月 日答辩 评 语评语成 绩答辩组长签字时 间年 月 日设计说明(论文)摘要:一、设计题目 基于PLC控制自动供料及加工系统设计(PLC在自动生产线中应用)二、题目起源 亚龙自动生产线AL335型号试验实训装置使用三、设计目标1)掌握自动供料及加工系统工作原理、工作过程和其控制操作方法。2)掌握电气控制元件选择和
2、计算方法。3)掌握电气控制系统设计方法。4)掌握用PLC改造电气设备方法选择。5)掌握PLC控制设计方法和编程方法。6)掌握系统调试方法和故障检测及排除方法。四、设计要求结合所学内容依据要求选择适宜型号PLC,用于实施系统PLC控制操作。1)完成系统电气控制线路设计、调试任务,能够根据要求实施电气控制操作。2)完成PLC对自动供料及加工系统实施控制操作设计任务,并进行程序编写和调试,根据要求完成各项控制操作。注意:(1)机械手各项动作前后次序。(2)多种动作间联锁关系。(3)相关动作工作状态指示。3)能够进行现场组态监控操作。五、完成任务(1)完成电气元器件选择,电气控制线路设计,位置分布图及
3、安装接线图设计及绘制。(电气绘图软件使用,如PCschematic 7.0,或AOTCAD电气绘图软件)(2)选择PLC型号,分配I/O端口,设计I/O电路、选择元件,绘制梯形图、编织语句表。(3)组态软件选择、应用,系统设计、程序编写及通讯调试工作完成。目 录第1章 绪论 .61.1 设计目标和要求.61.2 亚龙自动生产线概述.6第2章 生产线介绍.9 2.1 生产线基础情况.9第3章 电器元件、设备选择113.1 PLC机型选择.113.2 传感器.123.3 电磁阀.14第4章 控制系统软硬件设计.154.1 控制系统硬件设计.154.2 控制系统软件设计.30第5章 设计小结38参考
4、文件.40 第1章 绪论1.1 设计目标及要求现在,PLC在中国外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环境保护及文化娱乐等各个行业,所以PLC在控制领域取得广泛应用。在现代工业控制中,PLC和组态全部是很关键技术,掌握这项技术,对我们从事机电人来说是很必需。这次我们毕业设计题目是:“基于PLC控制自动供料及加工系统设计”。在这次毕业设计中,我们小组4人,我负责硬件部分,其它3人分别负责组态、软件和调试。这次毕业设计关键目标是培养我们一个对PLC认知方法。掌握自动供料及加工系统工作原理、工作过程和其控制操作方法、PLC控制设计、编程方法、系统调试、故障检测及
5、排除方法。这次毕业设计,是对我们三年来所学相关机电知识强化,使我们对机电一体化设备控制有更深一步了解,加深PLC,传感器,电磁阀,气缸等电气设备认识.。培养了我们思维和动手能力,为我们以后工作和学习打下基础。1.2亚龙生产线概述亚龙生产线实训考评设备由安装在铝合金导轨式实训台商送料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元等5个单元组成。其中,每一个单元全部可自成一个独立系统,同时也全部是一个机电一体化系统。各个单元实施机构大部分以气动实施机构为主,但输送单元机械手装置整体运动则采取步进电机驱动、正确位置控制,该驱动含有长行程、多定位点特征,是一个经典一维位置控制系统。分拣单元传送带驱动则采
6、取了通用变频器驱动三项异步电动机交流传动装置。位置控制和变频控制技术是现代工业企业应用最为广泛电气控制技术。 在设备商应用了多个类型传感器,分别用于判定物体运动位置、物体 第6页 共40页 经过状态、物体颜色及材质等。传感器技术是机电一体化技术关键技术,是现代工业实现高度自动化前提之一。在控制方面,采取了基于RS485串行通信PLC网络控制方案。即每一工作单元由一台PLC负担其控制任务,各PLC之间经过RS485串行通讯实现互连分布控制方法。用户可依据需要选择不一样厂家PLC及其所支持RS485通信模式,组建成一个小型PLC网络。小型PLC网络以其结构简单,价格低廉特点在小型自动化生产线仍然有
7、着广泛应用,在现代工业网络通信中仍占据相单份额。其次掌握基于RS485串行通信PLC网络技术将为深入学习现场总线技术、工业以太网络技术等打下良好基础。一、整个生产线各个单元基础功效以下:1、供料单元基础功效:根据需要将放置在料仓中待加工工件自动送出到物料台上,方便输送单元抓取机械手装置将工件抓取送往其它工作单元。 2、 加工单元基础功效:把该单元物料台上工件(工件由输送单元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,待输送单元抓取机械手装置取出。3、 装配单元基础功效:完成将该单元料仓内黑白或白色小圆柱工件嵌入到以加工工件中装配过程。 4、分拣单元基础功效
8、:完成将上一单元送来以加工、装配工件进行分拣,使不一样颜色工件从不一样滑槽分流出来功效。 5、输送单元基础功效:该单元含有正确定位到指定单元物料台,在物料太上抓取工件,把抓取到工件输送到指定地点然后放下功效。 二、 设备特点以下:设备中各工作单元均安放在实训台上,便于各个机械机构及气动部件拆卸和安装,控制线路布线、气动电磁阀及气管安装。其中,输送单元采取了最为灵活拆装式模块结构:组成该单元按钮/指示灯模块、电源模块、PLC模块、步进电机驱动器模块等放在抽屉式模块放置架上;模块之间、模块和实训台上接 第7页 共40页 线端子排之间连接方法采取安全导线连接,最大程度满足了综合性实训要求。整个生产线
9、所使用PLC均为西门子S7-200系列PLC。 第8页 共40页 第2章 生产线介绍2.1自动生产线结构和工作过程生产线包含下料、加工、装配、搬运、分拣等工作站(图1-1),组成一个经典机电一体化设备机械平台;采取RS485串行通讯方法实现分布式控制,从而组成自动加工、装配生产线,真实展现自动生产线加工过程。加工站供料站装配站分拣站搬运站站 图1-1各工作单元结构和功效以下:1供料单元 供料站关键由料仓及料槽、顶料气缸、推料气缸和物料台和对应传感器、电磁阀组成;2加工单元加工站关键由物料台、夹紧机械手、物料台伸出/缩回气缸、加工(冲压) 第9页 共40页 气缸和对应传感器、电磁阀组成;3装配单
10、元 装配站关键有供料单元、旋转送料单元、机械手装配单元、放料台和对应传感器、电磁阀组成;4分拣单元分拣站关键有传送带、变频器、三相电机、推料气缸、电磁阀和定位光电传感器及区分黑白两种颜色光纤传感器组成;5搬运单元搬运站关键有步进电机、步进驱动器、线性导轨、四自由度搬运机械手、电磁阀和原点定位开关组成。 第10页 共40页 第3章 电器元件、设备选择3.1 PLC机型选择依据被控对象对PLC控制系统功效要求,可进行PLC型号选定。进行PLC选型时,基础标准是满足控制系统功效需要,同时要兼顾维修,备件通用性。对开关量控制系统,当控制速度要求不高时,通常小型PLC全部能够满足要求,如对小型泵次序控制
11、,单台机械自动控制等。当控制速度要求较高,输出有高速脉冲信号等情况时,要考虑输入/输出点形式,最好采取晶体管形式输出。对带有部分模拟量控制应用系统,如工业生产中常常碰到温度,压力、流量、液位等连续量控制,应选择含有所需功效PLC主机,还要依据需要选择对应模块,配接对应传感器、变频器和驱动装置。输入/输出点数能够衡量PLC规模大小。正确统计被控对象输入信号和输出信号总点数并考虑以后系统调整和扩充,在实际统计I/O点数基础上,通常应加上10%20%备用点数,多数小型PLC为整体式,含有体积小、价格廉价等优点,适于工艺过程比较稳定,控制要求比较简单系统。模块式结构PLC采取主机模块和输入模块、功效模
12、块组合使用方法,比整体式方便灵活,维修更换模块,判定和处理故障快速方便,适适用于工艺改变较多,控制要求复杂系统。另外还应考虑用户存放器容量,PLC处理速度是否能满足实时控制要求,编程器和外围设备选择等。依据实际需要供料单元设有顶料到位传感器、顶料复位传感器、推料到位传感器、推料复位传感器、物料不够检测传感器、物料有没有检测传感器、物料台物料检测传感器,外加一个启/停按钮共8个输入点,而自动加工单元应设有物台物料检测传感器、料台夹紧检测传感器、料台伸出到位传感器、料台缩回到位传感器、加工压头上限传感器、加工压头下限传感器、急停按钮、启/停按钮共8个输入点。供料单元设有顶料电磁阀和推料电磁阀2点继
13、电器输出,加工单元设 第11页 共40页 有夹紧电磁阀、料台伸缩电磁阀、加工压头电磁阀3点继电器输出。由此可见供料单元和加工单元全部选择西门子S7-222主单元(8点输入和6点继电器输出)即可。3.2 传感器供料单元顶料缸两端分别安装两个磁感应靠近开关,用以检测顶料活塞杆顶料到位和顶料复位;物料有没有检测、物料不够检测和物料台物料检测全部选择漫射式光电靠近开关。加工单元夹紧缸安装一个磁感应靠近开关,料台伸缩缸分别安装两个磁感应靠近开关,加工缸也分别安装两个磁感应靠近开关;物台物料检测选择分别安装两个磁感应靠近开关。磁感应靠近开关工作原理是:当磁性物质靠近传感器时,传感器便会动作,并输出传感器信
14、号。而在供料单元和加工单元气缸活塞杆上全部分别安装有磁性物质,这么以来在气缸缸筒外面两端位置各安装一个磁感应式靠近开关,就能够用这两个传感器分别识别气缸运动两个极限位置。在PLC自动控制中,就能够利用该信号判定料缸运动状态或所处位置。在传感器上设有LED显示用于显示传感器信号状态,供调试时使用。传感器动作时,输出信号“1”,LED亮;传感器不动作时,输出信号为“0”,LED不亮。传感器安装位置能够调整,图3-1所表示。 第12页 共40页 图3-1磁感应靠近开关漫射式光电靠近开关工作原理是利用光照射到被测物体上后反射回来光线而工作。在工作时,光发射器一直发射检测光,若靠近开关前方一定距离内没有
15、被测物,则没有光被反射到接收器,靠近开关处于常态而不动作;反之若靠近开关前方一定距离内有被测物,只要反射回来光强度足够,则接收器收到足够漫射光使靠近开关动作而改变输出状态。图3-2为漫射式光电靠近开关工作原理图:图3-2漫射式光电靠近开关工作原理图这么,供料单元中料仓有没有储料或储料是否充足就可用两个漫射式光电靠近开关信号状态反应出来。在控制程序中,就可用漫射式光电靠近开关状态来判定底座和装料管中储料情况,为实现自动控制奠定了硬件基础。物料台面开有小孔,物料台下面也设有一个漫射式光电靠近开关,工作时向上发出光线,从而透过小孔检测是否有工件存在,以提供物料台有没有工件信号。在供料单元控制 第13
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