1、本 科 毕 业 设 计装配流水线的 PLC 控制设计所在学院 专业班级 电气工程与自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I摘要本设计以当今自动化水平越来越高的现状。装配流水线在生产过程中代替人力发挥出越来越重要的作用。以此为背景从它的概念和特点出发，提出了装配流水线生产上的问题和不足，如：生产不平衡、效率低、现场管理混乱等。各企业通过调整装配作业指导、运用工序同期化和加强现场管理等方法来改善这些问题。对装配生产流水线进行改进，最终达到使整个装配线趋于平衡、装配效率有效提高和提高现场管理的目的。PLC 是现代通用的工业控制计算机。其接口容易，同时 PLC 的编程语言简单易懂很
2、容易被不管是否有电路基础的用户都能很快上手和掌握。在各个领域都得到广泛的应用，特别是工业自动化领域。装配流水线是现在企业批量生产和扩大发展中不可或缺的的生产方式。目前，PLC 在装配流水线上应用广泛。而本设计是在电脑上模拟控制整个装配流水线的流程，以现在较为流行的 PLC(可编程控制器)为基础来实现装配流水线的控制功能。本次设计我以饮料装瓶为例。其程序是通过 PLC 控制 8 盏 LD 灯的闪烁来模拟饮料装配流水线的传送、装瓶、盖盖、贴签和成品入库。在程序设计中，我使用了大量的置位与复位指令，并运用比较指令来选择不同的操作工位，结合传感器使饮料瓶到达装配工位时停止传送。经过多次的程序设计和模拟
3、仿真，程序已能实现移位、三工位装配和单工位入库等操作。关键词：装配流水线；PLC；控制系统IIAbstractNowadays, this design occupies important position in automation level. The assembly line to replace human in the process of production playing an increasingly important role, as the background.Proceeding from its concept and characteristic，It Pu
4、ts forward the problems and the insufficiency in the assembly line of production .Such as: production imbalance, the efficiency is low, the site management confusion, etc. In order to solve these problems ,we can take measures like adjusting the assembling work instruction，synchronization in using p
5、rocess, strengthening the site management .Making improvement of the assembly production line, can finally make the whole assembly line in equilibrium, and effectively improve the assembly efficiency and enhance the site management .PLC is the control computer of modern general industrial. Its inter
6、face is easy, meanwhile the programming language of PLC is simple and can be easily understand and quickly handcuffed and master whether the users have circuit basis or not. In every field it is widely used, especially in industrial automation. Assembly line is the indispensable mode of production i
7、n enterprise of expanding and batch production. At present, the PLC is widely used in the assembly line. While this design on the computer which is controlling the entire process in the assembly line, with current relatively popular PLC (programmable controller) as the basis for realizing simulation
8、 control function of the assembly line. After many program design and simulation, it can basically achieve the required functions. This designs me with the beverage bottle for example. Its procedure is the flicker that controls 8 LD lights through PLC to imitate the transmission of the beverage asse
9、mbles flowing water line, bottle, cover cover, stick label and finished product to store in ware house. In the program design, I used to in great quantities place with reset instruction, and make use of to compare instruction to choose different operation work, stop transmission while combining to s
10、pread a feeling machine to make beverage bottle arrive to assemble a work. Imitate really after many program designs and emulation, the procedure can already carry out to move and 3 to assemble and list the work store in warehouse etc. operation.Keywords: assembly line; PLC; Control system.III目 录前言
11、.1第 1 章 装配流水线及传感器的基本介绍 .21.1 装配流水线的基本介绍 .21.1.1 装配流水线的起源 .21.1.2 装配流水线的概述 .21.1.3 装配流水线的发展 .21.1.4 装配流水线生产的形式 .21.1.5 装配流水线生产的组织条件 .31.2 PLC 控制饮料装瓶流水线的优势 .31.3 传感器的基本介绍及选择 .41.3.1 传感器的概念与组成 .41.3.2 传感器的选择 .4第 2 章 PLC 的基础知识及选型 .62.1 可编程控制器概述 .62.1.1 PLC 的产生 .62.1.2 PLC 的定义 .72.1.3 PLC 的发展 .72.2 PLC 的
12、特点 .82.3 PLC 的组成及其工作原理 .92.3.1 PLC 的组成 .92.3.2 PLC 的工作原理 .102.4 PLC 的编程语言 .112.5 PLC 的分类及其应用领域 .112.6 PLC 与其他工业控制系统的比较 .122.7 PLC 选型 .122.7.1 FX2N 系列 PLC 的功能及基本性能 .132.7.2 FX2N 系列适用范围 .14第 3 章 装配流水线的 PLC 控制程序设计部分 .15IV3.1 设计任务 .153.1.1 装配流水线的 PLC 控制系统的工作原理 .153.1.2 控制要求 .163.2 硬件设计 .173.2.1 输入/输出端口配
13、置 .173.2.2 PLC 的外部接线图 .173.3 梯形图分析 .183.4 调试过程 及结果 .22小结 .23致谢 .24参考文献 .25附录 指令表 .261前言本设计的目的是通过对装配流水线的 PLC 控制设计，进一步熟悉 PLC 的概念、特点和控制原理。在设计过程中，我以饮料装瓶流水线的生产为对象，使我的设计更有针对性。装配流水线是将人和机器有效的结合起来，更加充分的发挥了机器设备的灵活性和稳定性，同时节约了人力资源，提高了效率。装配流水线包括了输送系统、随行夹具、在线专机、检测设备等。他们的有机组合广泛的满足了产品的装配要求。在现代装配流水线的传输方式中主要有两种，分别是同步
14、传输（强制式）和非同步传输（柔韧式） ，在生产过程中根据配置选择，实现手工装配或半自动装配。装配流水线是现在企业批量生产和扩大发展中不可或缺的。本次设计我主要是实现装配流水线的半自动装配。当然随着装配流水线的发展，日渐成熟和新的技术的应用，但在生产上也会出现问题，如：生产不平衡、效率低、生产事故的出现、现场管理混乱等。本次设计是在电脑上控制整个装配流水线的流程，以现今较为流行的 PLC（可编程控制器）为基础来实现装配流水线的模拟控制功能。PLC 在装配流水线中的应用，使其更具可靠性、安全性和灵活性。PLC 是现代通用的工业控制计算机。其接口容易，同时 PLC 的编程语言简单易懂很容易被不管是否
15、有电路基础的用户所上手和掌握。在各个领域都得到广泛的应用，特别是工业自动化领域。本次设计我选用的 PLC 是三菱公司的 FX2N 系列。研究这个课题的意义在于通过设计和调试，让我更好的熟悉 PLC 并加强我的实际动手能力。2第 1 章 装配流水线及传感器的基本介绍1.1 装配流水线的基本介绍1.1.1 装配流水线的起源20 世纪初,美国人亨利.福特首先采用了流水线生产方法,在他的工厂内,专业化地将分工分的非常细,仅仅一个生产单元的工序竟然达到了 7882 种,为了提高工人的劳动效率,福特反复试验,确定了一条装配线上所需要的工人,以及每道工序之间的距离。这样里来,每个汽车底盘的装配时间就从 12
16、 小时 28 分缩短到 1 小时 33 分。大量生产的主要生产组织方式为流水生产，其基础是由设备、工作地和传送装置构成的设施系统，即流水生产线。最典型的流水生产线是汽车转配生产线。流水生产线是为特定的产品和预定的生产大纲所设计的；生产作业计划的主要决策问题在流水生产线的设计阶段中就已经做出规定。1.1.2 装配流水线的概述在大量生产中,为了提高生产效率、保证产品质量、改善劳动条件,不仅要求机床能自动的对工件进行加工,而且要求工件的装卸、工件的工序间的输送、工序间加工精度的检测、废品的剔除等都能自动的进行。因此,把设备按工件的加工工序顺序依次排列,用自动输送装置将他们联成一个整体,并用控制系统将
17、各个部分的动作协调起来,使其按照规定的动作自动的进行工作,这种自动化的加工系统就称为自动化生产流水线。流水线是人和机器的有效组合，最充分体现设备的灵活性，它将输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备有机的组合，以满足多品种产品的输送要求。输送线的传输方式有同步传输的/（强制式）也可以是非同步传输/（柔性式），根据配置的选择，可以实现装配和输送的要求。输送线在企业的批量生产中不可或缺。流水线是劳动者为了方便生产将生产对象人为的通过外界设备将其按照一定的线路顺序通过各个操作点，以及用一定的速度来重复连续的完成生产过程。装配流水线把劳动对象和专业化生产专业的有效的结合在一起的一种生产方式。它具有以下特
18、征：工作地点的专业化程度非常高；具有明显的规律性；每条生产线的生产水平相似；生产过程封闭、不可逆；有很强的连续性。1.1.3 装配流水线的发展1.现代流水生产起源于 1914 年1920 年的福特制。福特制的主要内容：在科学组织生产的前提下谋求高效率和低成本。因而实施产品、零件的标准化、设备和工具的专用化以及工作场所的专业化。唯一最佳的“单一产品原则”。创造了流水线的生产方法，建立了传送带式的流水生产线。2.内容和形式上的变化内容上：产品的装配、零件的机械加工、锻压、铸造、热处理、电镀、焊接、油漆以及包装等。形式上：单一产品流水线可变流水线混合流水线成组流水线半自动流水线自动化流水线 1.1.
19、4 装配流水线生产的形式1.按生产对象的移动方式：固定流水向线和移动流水线3固定流水线：是指生产对象位置固定,生产工人携带工具沿着顺序排列的生产对象移动.主要用于不便运输的大型制品的生产,如重型机械、飞机、船舶等的装配；移动流水线：生产对象移动，工人和设备及工具位置固定的流水线。这是常用的流水线的组织方式。2.按生产对象的数目：单品种流水线和多品种流水线单品种流水线：又称不变流水线，是指流水线上只固定生产一种制品。要求制品的数量足够大，以保证流水线上的设备有足够的负荷；多品种流水线：将结构、工艺相似的两种以上制品，统一组织到一条流水线上生产。3.按产品的轮换方式：可变流水线、成组流水线和混合流
20、水线可变流水线：集中轮番地生产固定在流水线上的几个对象，当某一制品的批制造任务完成后，相应地调整设备和工艺装备，然后再开始另一种制品的生产；成组流水线：固定在流水线上的几种制品不是成批轮番地生产，而是在一定时间内同时或顺序地进行生产，在变换品种时基本上不需要重新调整设备和工艺装备；混合流水线：是在流水线上同时生产多个品种，各品种均匀混合流送，组织相间性的投产。一般多用于装配阶段生产。4.按连续程度：连续流水线和间断流水线连续流水线：制品从投入到产出在工序间是连续进行的没有等待和间断时间；间断流水线：由于各道工序的劳动量不等或不成整数倍关系，生产对象在工序间会出现等待停歇现象，生产过程是不完全连
21、续的。5.按节奏性程度：强制节拍流水线、自由节拍流水线和粗略节拍流水线强制节拍流水线:要求准确地按节拍出产制品；自由节拍流水线: 不严格要求按节拍出产制品,但要求工作地在规定的时间间隔内的生产率应符合节拍要求；粗略节拍流水线: 各个工序的加工时间与节拍相差很大,为充分地利用人力、物力，只要求流水线每经过一个合理的时间间隔，生产等量的制品，而每道工序并不按节拍进行生产。6.按机械化程度：手工流水线、机械化流水线和自动线1.1.5 装配流水线生产的组织条件1.品种稳定单一，产量足够大，长期供货，单位劳动量大，保证设备足够负荷。2.产品结构和工艺相对稳定：先进性；良好的工艺性和互换性；标准化程度高。
22、3.工艺过程既可划分为简单的工序，又可以相互合并。4.原材料和协作件的标准化、规格化，且按时供应。5.机器设备始终处于完好状态，严格执行计划预修制度。6.工作必须符合质量标准。7.厂房和生产面积适合安装流水线。1.2 PLC 控制饮料装瓶流水线的优势1.生产效率高相对于传统的饮料装瓶流水线，由 PLC 控制的装瓶流水线其电气部分由 PLC 控制。这一电气控制系统能很快的发现生产线上的问题和不足，PLC 灵活的可编程性能很快的对程序进行改进。PLC 中大量使用了软继电器，使得外部接线更加简单，更容易维护。因此，使用了PLC 控制的饮料装瓶流水线的生产效率更高，更好地为企业创造利润。42.卫生条件
23、好由于饮料的装瓶、盖盖、贴签到成品入库都可以用流水线来完成。这样可以创造一个相对封闭的生产环境和减少人工操作。为饮料装瓶创造了一个很好的卫生条件。3.安全性提高由于 PLC 的稳定性好，这样就降低了生产过程中的事故的发生。同时由于饮料从装瓶到入库全由机器完成，进一步降低了员工在生产线上发生事故的概率，更好地保护了员工的人身安全和企业的财产安全。1.3 传感器的基本介绍及选择1.3.1 传感器的概念与组成概念：传感器是一种以一定精度把被测量转换为与之有确定关系、便于应用的某种物理量的测量装置。其中包含了以下几方面的含义：传感器是测量装置，能完成检测任务；它的输入量是某一被测量，如物理量、化学量、
24、生物量等；它的输出是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量；输出与输入间有对应关系，且有一定的精确度。组成：传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路 3 部分组成，框图如下：敏感元件 转换元件 转换电路被测量 电量图 1.1 传感器的组成敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参数。转换电路：将上述电路参数接入转换电路，便可转换成点亮输出。实际上，有些传感器很简单，有些则较为复杂，大多数是开环系统，也有些是带反馈的闭环系统。最简单的传感器由一个敏感元件组成，它
25、感受被测量时直接输出电量，如热电偶传感器。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路，如压电式加速度传感器。有些传感器，转换元件不止一个，需经过若干次转换。1.3.2 传感器的选择由于本次设计是以饮料装瓶的装配为例。在实际生产过程中，接触到的基本上塑料制品，所以我选择光敏传感器。在自动化流水线生产过程中，要用到很多传感器来监视和控制生产过程中的不同状态。使生产线处在正常工作状态或者最佳工作状态。本次设计用到的传感器主要用在饮料瓶到达操作工位或仓库时，通过传感器给 PLC 一个反馈信号使传送带停止运行。操作工位和入库感应上用到的传感器可以使用光敏传感器，光敏传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可（即光敏传感器对于物体的存在进行反映，不管部件的移动与否，只要处在光敏传感器检5测范围内，它都会做出一个输出信号）。光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。
