1、沈阳工程学院课程设计 I 摘 要 自动生产线的最大特点是它的综合性和系统性，综合性主要涉及机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。本系统完成一个工件的拆卸、分拣工作，模拟一个生产流水线的生产过程。首先由供料站提供原料，运输站将其送至加工站加工，然后送至装配站进行安装，最后由分拣站进行分拣。 设计以送料、加工、装配、 输送 、分拣等工作单 元作为自动生产线的整体设计，构成一个典型的自动生
2、产线的机械平台，系统各机构的采用了气动驱动、变频器驱动和步进（伺服）电机位置控制等技术。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。所以，本设计 综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、 PLC 控制和组网、 步进电机位置控制和变频器技术等。 关键字 变频器 PLC 电机 沈阳工程学院课程设计 II Abstract The biggest characteristic of automatic production line is a comprehensiv
3、e and its system, comprehensive mainly relates to the mechanical technology, microelectronics technology, electrical and electronic technology, sensor technology, interface technology, information transformation technology, network communication technology and other technology organically, and appli
4、ed to production equipment and systems; that is production line of sensing, processing and transmission, control, execution and driving mechanism in the control of the micro processing unit of work coordinately, organically fuses in together. The system completed the demolition, sorting a work piece
5、, the production process simulation of a production line. First by the feeding station to provide raw materials, transport station will be sent to the processing station for processing, and then sent to the assembly station for installation, and finally by the sorting station sorting. Design work to
6、 feed, processing, assembling, transporting, sorting unit as the overall design of automatic production line, forming a mechanical platform is a typical automatic production line, the mechanism of the system adopts pneumatic drive, inverter drive and stepper (servo) motor position control technology
7、. Control system adopts each work unit is composed of a PLC for the control task, the PLC through the RS485 serial communication to achieve the interconnection of distributed control mode. So, the design of integrated application of a variety of technical knowledge, such as pneumatic control technol
8、ogy, mechanical technology (mechanical transmission, mechanical connections), sensor technology, PLC control and networking, stepping motor position control and inverter technology. Key Words transducer ,PLC , motor 沈阳工程学院课程设计 III 目录 摘 要 . I Abstract . II 1 绪论 . 1 2 YL-335A 自动生产线概述 . 3 2.1 自动化生产线（ Y
9、L-335B）的基本组成 . 3 2.1.1YL-335A 的基本功能 . 4 2.2 YL-335B 的电气控制 . 7 2.2.1 YL-335B 工作单元的结构特点 . 7 2.2.2 YL-335B 的控制系统 . 8 2.3 自动化生产线工艺流程介绍 . 10 2.3.1 供料站的工作 流程 . 10 2.3.2 装配站的工作流程 . 10 2.3.3 加工站的工作流程 . 10 2.3.4 输送站的工作流程 . 10 2.3.5 分拣站的工作流程 . 11 3 供料单元的结构与控制 . 12 3.1 供料单元的结构 . 12 3.1.1 供料单元的功能 . 12 3.1.2 供料单
10、元的结构组成 . 13 3.1.3 气动控制回路 . 18 3.2 供料单元的 PLC 控制及编程 . 19 3.2.1 PLC 的 I/O 接线 . 19 3.2.2 供料单元的本地 控制和网络控制 . 21 总 结 . 25 致 谢 . 26 考文献 . 27 沈阳工程学院课程设计 1 1 绪论 现代化的自动生产设备（自动生产线）的最大特点是它的综合性和系统性，在这里，机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综 合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协
11、调有序地工作，有机地融合在一起。 可编程序控制器（ PLC）以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑 微处理单元的角色。因此，培养掌握机电一体化技术，掌握 PLC 技术 及 PLC网络技术的技术人材是当务之急。 亚龙 YL-335B 型自动生产线实训考核装备 在 铝合金导轨式实训台 上安装送料、加工、装配、 输送 、分拣等工作 单元 ，构成一个典型的自动生产线的机械平台 ，系统各机构的采用了气动驱动、变频器驱动和步进（伺服）电机位置控制等技术 。 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
12、通过 RS485 串行通讯实现互连的分布式控制方式。 因此， YL-335B 综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、 PLC 控制和组网、 步进电机位置控制和变频器技术等。利用 YL-335B，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，使学习者得到一个非常接近于实际的教学设备环境，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。 YL-335B 采用模块组合式的结构，各工作 单元 是 相对 独立的模块 ，并 采用了 标准结构和抽屉式模块放置架， 具有较强的 互换性 。 可 根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试 ， 达到模拟 生产
13、性功能和整合学习功能的 目标 ， 十分适合 教学 实训考核 或 技能 竞赛 的 需要。 MCGS 嵌入版组态软件具有强大的功能，并且操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设 计和运行操作。同时使用 MCGS 嵌入版组态软件能够避开复杂的嵌入版计算机软、硬件问题，而将精力集中于解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。 MCGS 嵌入版采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面，符合中国人的使用习惯和要求。实时性强、有良好的并行处理性能。 MCGS 嵌入版以图像、图符、报表、曲线等多种形式，丰富、生动的多
14、媒体画面。完善的安全机制完善的安全机制多样化的报警功能。支持多种硬件设备，实现“设备无关”。良好的可维护性。 沈阳工程学院课程设计 2 可编程序控制器（ PLC）以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑 微处理单元的角色。因此，培养掌握机电一体化技术，掌握 PLC 技术 及 PLC 网络技术的技术人材是当务之急。 因此，本设计将组态技术与 PLC 技术，有机结合起来，运用组态技术，对自动生产线的各单元进行高仿真。达到模拟运行的目的。 沈阳工程学院课程设计 3 2 YL-335A 自动生产线概述 2.1 自动化生产线（ YL-33
15、5B）的基本组成 亚龙 YL-335B 型自动生产线实训考核装备 由安装在 铝合金导轨式实训台 上的供 料 单元 、加工 单元 、装配 单元 、 输送单元和 分拣 单元 5 个单元组成。其外观如图 3.1 所示。 其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，但输送单元的机械手装置整体运动则采取步进电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是一个典型的一维位置控制系统。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置。位置控制和变频器技术是现代工业企业应用最为广泛的电气控制技
16、术。 在 YL-335B 设备上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。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提 之一。 在控制方面， YL-335B 采用了基于 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 。用户可根据需要选择不同厂家的 PLC 及其所支持图 3.1 YL-335B外观图 沈阳工程学院课程设计 4 的 RS485 通信模式，组建成一个小型的 PLC 网络。小型 PLC 网络以其结
17、构简单，价格低廉的特点在小 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。另一方面，掌握基于 RS485 串行通信的 PLC 网络技术，将为进一步学习现场总线技术、工业以太网技术等打下了良好的基础。 2.1.1YL-335A 的基本功能 YL-335A 各工作单元在实训台上的分布如图 1-2 的俯视图所示。 图 1-2 俯视图 1、供料单元的基本功能：供料单元是 YL-335B 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。如图
18、 3.2 所示为供料单元实物的全貌。 沈阳工程学院课程设计 5 图 3.2 供料单元实物的全貌 2、加工单元的基本功能：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。 如图 3.3 所示为加工单元实物的全貌。 图 3.3 加工单元实物的全貌 沈阳工程学院课程设计 6 3、装配单元的基本功能：完成将该单元料仓内的 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。 装配单元总装实物图如 3.4。 图 3.4 装配 单元实物的全貌 4、分拣单元的基本功能： 完成 将上一单元 送来的 已
19、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。如图 3.5 所示 分拣单元 实物的全貌。 图 3.5 分拣单元实物的全貌 沈阳工程学院课程设计 7 5、输送单元的基本功能：该单元通过直线运动传动机构驱动 抓取机械手装置 到指定单元的物料台上精确定位，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，实现传送工件的功能。输送单元的外观 如图 3-6所示。 图 3.6 输送单元外观图 直线运动传动机构 的驱动器可采用伺服电机或步进电机，视实训目的而定。YL-335B 的标准配置为伺服电机。 2.2 YL-335B 的电气控制 2.2.1 YL-335B 工作单元的结构特点 YL-335B 设备中的各工作单元的结构特点是机械装置和电气控制部分的相对分离。每一工作单元机械装置整体安装在底板上，而控制工作单元生产过程的 PLC 装置则安装在工作台两侧的抽屉板上。因此，工作单元机械装置与 PLC装置之间的信息交换是一个关键的问题。 YL-335B 的解决方案是：机械装置上的各电磁阀和传感器的引线均连接到装置侧的接线端口上。 PLC 的 I/O 引出线则连接到 PLC 侧的接线端口上。两个接线端口间通过多芯信号电缆互连。图3.7 和图 3.8 分别是装置侧的接线端口和 PLC 侧的接线端口。
