基于plc的自动化零件装配线系统本科毕业设计(编辑修改稿)

基于plc的自动化零件装配线系统本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

图 33 加工过程的流程图 从流程图可以看到，当一个加工周期结束，只有加工好的工件被取走后，程序才能返回 ，这就避免了重复加工的可能。 主程序如图 34 所示，它只是在每一扫描周期 ( ON)调用 2个子程序，一个是启动 /停止子程序，其功能是在读取主站发送来的控制命令以及把本站状态信号写到通信数据存储区。 另一个子程序则是完成加工工艺控制功能。 图 34 加工站主程序梯形图 12 启动 /停止子程序如图 35所示 加工子程序梯形图 36所示 13 图 36加工子程序梯形图 加工单元选用 S7224 AC/DC/RLY 主单元，共 14 点输入和 10 点继电器输出。 PLC的信号接线原理图如图 37所示。 14 图 37 加工单元 PLC 的 I/O 接线 图 第四章 装配单元的设计 一、装配单元的基本功能 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。 主要是通过对自身物料仓库的物料按生产需要进行分配，并使用机械手将其插入来自加工单元的物料中心孔的过程。 装配单元总装实物图如 41。 图 41 装配单元总装实 物 15 装配单元的功能是完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到放置在装配料斗的待装配工件中的装配过程。 二、 装配单元气动控制回路 装配单元的阀组 6个二位五通单电控电磁换向阀组成， 这些阀分别对供料，位置变换和装配动作气路进行控制，以改变各自的动作状态。 气动控制回路图如图 42所示。 图 42 装配单元气动控制回路 三、装配 单元的 PLC 控制系统 装配单元较为复杂，可细分为以下几个部分进行设计： （一） 落料机构 的设计 落料机构的工作原理可设计成，和供料单元相似，根据其结构如图 43 所示，设计的工作流程为： 检测到料仓有物料，且出料回转台无物料（延时 ）→顶料气缸动作顶料（延时1S）→顶料到位→挡料气缸缩回→缩回到位（延时 ）→挡料气缸伸出（延时 ）→顶料气缸缩回→缩回到位→检测物料回转台有无物料。 16 图 43 落料机构 工作流程图 （二）回 转物料台 的设计 在程序上，设计回转物料台的光电传感器 电传感器 2，分别为落料机构和机械手的物料台上有 /无物料的检测。 如图 44所示。 回转物料台的工作过程是：当光电传感器 1 检测到料盘中有物料 ，光电传感器 2检测到料盘中无物料（延时 1S）→摆动气缸旋转 180176。 图 44 廻转物料台的结构 （三） 装配机械手 的设计 装配机械手是整个装配单元的核心。 当装配机械手正下方的廻转物料台料盘上有小园柱零件，且装配台侧面的光纤传感器检测到装配台上有待装配工件的情况下，机械手从初始状态开始执行装配操作过程。 装配机械手整体外形如图 45 所示。 整体的控制流程为：检测到装配台有物料→手爪下降抓料→手爪夹紧→手爪上升→手爪上升到位→手爪伸出→手爪伸出到位→手爪下降→手爪下降到位→手爪松开→手爪上升→手爪上升到位→手爪缩回初始位置 17 图 45装配机械手 的控制流程图 6． 在运行中发生 “ 零件不足 ” 报警时， 指示灯 HL3 以 1Hz 的频率闪烁， HL1 和 HL2灯常亮；在运行中发生 “ 零件没有 ” 报警时，指示灯 HL3 以亮 1 秒，灭 秒的方式闪烁， HL2 熄灭， HL1 常亮。 上述 4 部分的控制，可分别编写相应的子程序，在主程序中调用。 图 46 是主程序梯形图。 图 46 装配单元主程序梯形图 启动 /停止子程序梯形图 见图 47： 图 47 启动 /停止子程序梯形 18 下料控制子程序清单见图 48 图 48 下料控制子程序 19 抓料控制子程序清单见图 49： 图 49抓料控制子程序 20 警示灯控制子程序清单见图 410： 图 410 警示灯控制子程序 装配单元由于使用的 I/O 点数较多，所以选用的 PLC 为 S7200226CN，根据程序中是用到的 I/O 分配情况，画出如下 PLC 接线原理图。 如图 41 412： 图 411 装配单元 PLC 输入口接线原理图 21 图 412 装配单元 PLC 输出口接线原理图 第五章分拣单元的设计 一、分拣单元的基本功能 分拣单元是 YL335A 中的最末单元，完成对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。 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。 如图51所示分拣单元实物的全貌。 图 51 分拣单元实物的全貌 22 二、 分拣单元 气动控制回路 本单元气动控制回路的工作原理如图 52所示。 通过传感器的检测，判别工件的种类，在 PLC 程序中分别实现对 1Y 2Y1 和 3Y1 的控制，从而 分别控制 3 个分拣气缸。 图中 1A、 2A和 3A 分别为分拣一气缸、分拣二气缸和分拣三气缸。 1B 2B1 和 3B1 分别为安装在各分拣气缸的前极限工作位置的磁感应接近开关。 图 52 分拣单元气动控制回路工作原理图 三 、分拣单元变频器的设置 在分拣单元的设计上，首先有设计好传动机构，因此首先要先设置好变频器的参数。 变频器采用的是 西门子 MM420。 变频器按照表 ， 当 DIN1=1， DIN2=0，变频器输出 25Hz（中速）； 当 DIN1=0， DIN2=1，变频器输出 15Hz（低速）； 当 DIN3=1，电动机反转。 表 2 段固定频率控制参数表 步骤号 参数号 出厂值 设置值 说明 1 P0003 1 1 设用户访问级为标准级 2 P0004 0 7 命令组为命令和数字 I/O 3 P0700 2 2 命令源选择 “ 由端子排输入 ” 4 P0003 1 2 设用户访问级为扩展级 5 P0701 1 16 DIN1 功能设定为固定频率设定值（直接选择 +ON） 6 P0702 12 16 DIN2 功能设定为固定频率设定值（直接选择 +ON） 7 P0703 9 12 DIN3 功能设定为接通时反转 8 P0004 0 10 命令组为设定值通道和斜坡函数发生器 9 P1000 2 3 频率给定输入方式设定为固定频率设定值 10 P1001 0 25 固定频率 1 11 P1002 5 15 固定频率 2 23 四 、分拣单元的 程序结构 分拣控制程序 采用 步进 顺 控程序 ： ，清零 HC0 当前值，以固定频率启动变频器驱动电机运转。 梯形图如图 53 所示。 图 53 分拣控制子程序初始步梯形图 ，根据 2 个传感器动作与否，判别工件的属性，决定程序的流向。 HC0 当前值与传感器位置值的比较可采用触点比较指令实现。 完成上述功能的梯形图见图 54。 ，在相应的推料气缸位置把工件推出。 推料气缸返回后，步进顺控子程序返回初始步。 图 54在传感器位置判别工件属性的梯形图 24 根据程序中 I/O 端口的分配使用情况，画出 PLC 的 I/O 接线原理图 55如下： 图 55I/O 接线原理图 第六章 输送 单元的设计 一、 输送 单元 的基本功能 输送单元的基本功能：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。 如图 61 输送单元总装实物： 图 61输送单元总装实物 25 二、 输送单元的结构与工作过程 输送单元工艺功能是：驱动其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。 输送单元在网络系统中担任着主站 角色，它接收来自触摸屏的系统主令信号，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。 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 装在直线运动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。 三、 输送单元 气动控制回路 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，其气动控制回路如图 62所示。 图 62 输送单 元气动控制回路原理图 四、 伺服电机驱动器 的使用 （ 1）设置 伺服电机驱动器 参数 表 伺服电机驱动器 参数设置表 序号 参数 设置数值 功能和含义 参数编 号 参数名称 1 Pr01 LED 初始状态 1 显示电机转速 26 2 Pr02 控制模式 0 位置控制（相关代码 P） 3 Pr04 行程限位禁止输入无效设 置 2 当左或右限位动作，则会发生 Err38 行程限位禁止输入信号出错报警。 设置此参数值必须在控制电源断电重启之后才能修改、写入成功 4 Pr20 惯量比 1678 该值自动调整得到，具体请参 AC 5 Pr21 实时自动增益设置 1 实时自动调整为常规模式，运行时负载惯量的 变化情况很小 6 Pr22 实时自动增益设置的机械 刚性选择 1 次参数值设得越大，响应越快，但过大可能不 稳定 7 Pr41 指令脉冲旋转方向设置。