毕业设计-亚龙YL-335A型自动生产线控制系统设计----装配站控制

编号：2007006028

河南大学2011届本科结业设计

亚龙YL-335A型自动生产线控制系统设计 ----装配站控制系统设计

The Control Design Of Yalong YL-335A Automatic

Production Line

----The Control Design Of

Assembly station

论文作者姓名： 作 者 学 号：

所 在 学 院： 盘算机与信息工程学院 所 学 专 业： 自动化 导师姓名职称：

论文完成时间： 2011年5月20日

2011年5月20日

河南大学2011届结业设计开题陈诉

（由学生本人认真填写）

学号 开题时间： 课题题目： 课题来源： 姓名 导师姓名 职称 2011年3月10日 YL-335A型自动生产线 ■导师指定 □ 自定 □其他来源 课题的目的、意义以及和本课题有关的海内外现状阐发： 开题陈诉I

研究目标、研究内容和准备解决的问题： 拟接纳的要领、技能或设计（开发）东西： 预期结果： 开题陈诉II

进度筹划： 2010.12.1 - 2011.3.5：查找资料、搜集相关素材 2011.3.6 - 2011.3.26 完成需求阐发 2011.3.27 - 2011.4.7：完成提要设计 2011.4.8 - 2011.4.15：完成详细设计 2011.4.16 -2011.4.28：完成编码 2011.4.29 - 2011.5.4： 完成软件测试 2011.5.5 - 2011.5.15：整理资料、撰写结业论文 2011.5.16 - 2011.5.20：凭据导师要求，完善结业设计和论文 指导西席对选题陈诉的意见： 同意开题。 指导西席签名： 2011年1月1日

开题陈诉III

河南大学2011届结业设计任务书

（由学生本人认真填写）

学号： 2007006028 姓名 杨安坤 导师 高超远 任务书起止日期： 论文提要： 2011年3月10日 至 2011年5月20日 课题任务要求： 主要参考文献：

河南大学2011届结业设计中期查抄表

学院名称：盘算机与信息工程学院

题目名YL-335A型自动生产线----装配站控制系统设计 称： 学号： 姓名： 2007006028 杨安坤 所学 专业 自动化 导师： 高超远 四、 结业设计进展情况： 二、存在问题： 。 三、下一阶段的研究要领或设计思路： 四、指导西席对学生设计（论文、创作）进展等方面的评语： 指导西席签字： 2011年4 月 10日 此表除第四项外由学生填写指导西席签名

河南大学2011届结业设计综合结果表（一）

学院名称：盘算机与信息工程学院

学 号： 2007006028 姓名 杨安坤 专业 综合得分 自动化 、 指导西席： 高超远（副传授）论文题目： YL-335A型自动生产线---装配站控制系统设计 指导西席指导西席评语 指导西席对结业论文（设计、创作）评分： 撰写开题陈调研查阅整理资料10 学习态度与范例要求10 数据处置惩罚、文字表达 10 论文（设计、创作）质量和创新意识 55 年 月 日 合计 100 评语及得分 评分项目分值 诉、文献综述 15 得分： 指导西席签名 评阅西席评语及评分 评阅西席评语 评阅结业论文（设计、创作）评分 撰写开题陈评分项目分值 15 得分: 观察查阅整理资料 10 学习态度与范例要求 10 数据处置惩罚文字表达 10 论文（设计、创作）质量和创新意识 55 合计 100 诉、文献综述 研究

评阅西席签名: 此表由西席填写

年 月 日

河南大学2011届结业设计综合结果表（二）

学号 2007006028 姓名 杨安坤 息工程学院 学院 盘算机与信答辩委员会评语及评分 答辩委员会评语 答辩委员签字： 2011年5月23日 论文答辩小组评分 评分 项目 分值 答辩情况 内容表 达情况 （15） 答辩问题 情况 论文质量 范例要求与 文字表（20） 论文（设计、创作）质量和创新意识（40） 合计 （100） （25） 达 得分 答辩委员会主任签字： 2011年5月23日 结业论文（设计、创作）结果综合评定： 综合评定品级： 备注：

一、论文的质量评定，应包罗对论文的语言表达、结构条理、逻辑性理论阐发、设计盘算、阐发和归纳综合能力及在论文中是否有新的看法或创新性结果等做出评价。从论文来看学生掌握本专业底子理论和根本技能的水平。

二、结果评定接纳结构评分法，即由指导西席、评阅西席和答辩委员会分别给分（以百分计），评阅西席得分乘以20%加上指导西席得分乘以20%加上答辩委员会得分乘以60%即综合结果。评估品级按优、良、中、差分别，优90-100分；良76-分；中60-75分；差60分以下。

三、评分由专业教研室或院组织专门评分小组（不少于5人），凭据指导西席和答辩委员会心见决定每个学生的分数，在有争议时，应由答辩委员会进行表决。 四、结业论文答辩事情结束后，各院应于6月20日前向教务处推荐优秀论文以汇编成册，推荐的篇数为按当年学院结业生人数的1.5%篇。

五、各院亦可凭据本专业的差别情况，制定相应的具有自己特色的内容。须报教务

处存案。

六、书写格式要求： 1、 目录；

2、 内容提要须书写200左右汉字，开题陈诉（文科除外）的内容要凭据差别专业的课题任务要求，论述查阅文献、文案论证、解题思路、事情步调等； 3、 正文（含引言、结论等）； 4、 参考文献（或资料）

河南大学本科生结业设计答应书

论文题目 YL-335A型自动生产线---装配站控制系统设计 姓 名： 杨安坤 学 号： 2007006028 所学专业 自动化 完成时间 2011年5 月20日 指导西席高超远（副传授） 姓名职称 答应内容： 1、本结业论文（设计、创作）是学生杨安坤在导师高超远的指导下完成的，没有抄袭、剽窃他人结果，没有请人代做，若在结业论文（设计、创作）的种种查抄、评比中被发明有以上行为，愿按学校有关划定担当处置惩罚，并负担相应的执法责任。 2、学校有权保存并向上级有关部分送交本结业设计的复印件和磁盘。 备注： 学生签名： 指导西席签名： 2011 年 5 月 20 日 2011 年 5 月 20 日 说明：学生结业设计如有保密等要求，请在备注中明确，答应内容第2条

即以备注为准。

目 录

摘要 .................................................................................................................................................. I ABSTRACT ..................................................................................................................................... II 前言 .................................................................................................................................................. 1 第1章 YL335A自动化生产线实训考核装备概述 ...................................................................... 2

1.1 YL-335A 的根本组成 ....................................................................................................... 2 1.2 YL-335A 的根本功效 ....................................................................................................... 3 1.3 YL-335A的特点和实训项目 ............................................................................................ 4 1.4 技能参数 ........................................................................................... 错误!未定义书签。 1.5 YL-335A 的大众模块和器件 ........................................................................................... 4 1.6 气源处置惩罚组件 ........................................................................................................... 5 1.7 YL-335A 的PLC 网络控制方案 .................................................................................... 6 1.8 YL-335A的整体控制 ........................................................................................................ 6 第2章 装配单位的结构 ............................................................................................................... 11

2.1 装配单位的功效 ............................................................................................................. 11 2.2 装配单位的结构组成 ..................................................................................................... 14 2.3 气动控制回路 ................................................................................................................. 20 第3章 装配单位的PLC 控制 .................................................................................................... 22

3.1 PLC的I/O接线原理图 .................................................................................................. 22 3.2 装配单位的编程 ............................................................................................................. 23 总结词 ............................................................................................................................................ 35 致谢词 ............................................................................................................................................ 36 参考文献......................................................................................................................................... 37

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摘要

本设计在进行了一系列的实地考察后，凭据现实的工程需求，加上对可编程控制器的理解和阐发，接纳可编步伐控制器（Programmable Controller，简称PLC）来实现自动装配站的控制设计。详细报告了自动装配站的设计步调，着重对软件开发与调试做了介绍，完成了装配的硬件配置和软件设计。

本设计共分三部分，其中第一部分对前人的YL-335A自动化生产线做了扼要的介绍，并结合实地的考察经验，对本次设计做了扼要的阐发和设想。第二部分凭据结业设计要求，结合自己的实践经验，提出了装配站的公道设计方案，并对设计步调作了进一步的介绍。另外对资源的配置以及在现实中装配装置的各个部件及原理做了介绍。第三部分对装配站软件的设计进行了细致的解说，并对编程软件和编程中所用到的一些指令作了介绍，对部分步伐作了详细的解读。整个设计，对具体的模拟历程作了详细的叙述，并配有画面，使整个设计形象，完美，实用。

本设计通过软硬件之间的配合与调试，从而到达产业设计的要求，实现装配站的自动化控制。

要害词：可编步伐控制器 装配站

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ABSTRACT

In this design, after a series of site visits, based on realistic engineering demands, together with the programmable logic controller for the understanding and analysis, the use of PLC (Programmable Controller, referred to as PLC) achieves control design of automatic assembly station. Details about the design of automatic assembly station steps, focusing on software development and debugging done, the completed assembly of the hardware configuration and software design.

The design of a total is divided of three parts, of which the first part of the predecessors of the YL-335A automated production line has done a brief introduction, combined with experience in the field of study, the design of this analysis of a brief and ideas. According to the design of the second part of graduation requirements, combined with my practical experience, made a reasonable assembly station design, and design of introduction of further steps. In addition to the allocation of resources, as well as assembly devices in the real world and the principle of the various components is introduced. The third part of the assembly station design software and detailed explanation of the programming software and programming was introduced on part of the reading process in detail. The entire design, simulation of specific narrative detail, and with a screen so that the image of the whole design, the perfect, practical. Through the design and the interface between the hardware and software debugging, so as to achieve the requirements of industrial design, to achieve automatic control of assembly stations. Keywords: PLC; assembly station.

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前言

现代化的自动化生产设备（自动生产线）的最大特点是它的综合性和系统性，在这里，机器技能、微电子技能、电工电子技能、传感测试技能、接口技能、信息变更技能、网络通信技能等多种技能有机地结合，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、传输与处置惩罚、控制、执行与驱动等机构在微处置惩罚单位的控制下协调有序地事情，有机地融合在一起。

可编程控制器（PLC）以其高抗滋扰能力、高可靠性、高性能代价比且编程简朴而遍及地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑---微处置惩罚单位的脚色。因此，培养掌握机电一体化技能，掌握PLC技能及PLC网络技能的技能人才是当务之急。

亚龙YL-335A型自动生产线实训考核设备在铝合金轨式实训台上安装送料、加工、装配、输送、分拣等事情单位，组成一个典范的自动化生产线的机器平台，系统各机构都接纳了气动驱动、变频器驱动和步进电机位置控制等技能。系统的控制方法接纳每一事情单位有一台PLC负担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的漫衍控制方法。因此，YL-335A综合应用了多种技能知识，如气动控制技能、机器技能（机器传动、机器连接等）、传感器应用技能、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技能等。利用YL-335A，可以模拟一个与实际生产情况十分靠近的控制历程，使学习者得到一个非常靠近于实际的讲授设备情况，从而缩短了理论讲授与实际应用之间的距离。

YL-335A接纳模块组合式的结构，各事情单位是相对的模块，并接纳了尺度结构和抽屉式模块安排架，具有较强的交换性。可凭据实训需要或事情任务的差别进行差别的组合、安装和调试，到达模拟生产性功效和整合学习功效的目标，十分适合讲授实训考核或技能竞赛的需要。

本论文主要论述了YL-335A型自动化生产线实训考核装备中装配站的根本结构、事情原理、事情历程及所接纳的种种传感技能和机电一体化技能。

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第1章 YL335A自动化生产线实训考核装备概述

1.1 YL-335A 的根本组成

亚龙YL-335A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送料单位、加工单位、装配单位、输送单位和分拣单位5个单位组成。其外观如图1-1 所示。

图1-1 外观图

其中，每一事情单位都可自成一个的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单位的执行机构根本上以气动执行机构为主，但输送单位的机器手装置整体运动则接纳步进电机驱动、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，是一个典范的一维位置控制系统。分拣单位的传送带驱动则接纳了通用变频器驱动三相异步电动机的交换传动装置。位置控制和变频器技能是现代产业企业应用最为遍及的电气控制技能。

在YL-335A 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。传感器技能是机电一体化技能中的要害技能之一，是现代产业实现高度自动化的前提之一。

在控制方面，YL-335A 接纳了基于RS485 串行通信的PLC 网络控制方案，

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即每一事情单位由一台PLC 负担其控制任务，各PLC 之间通过RS485 串行通讯实现互连的漫衍式控制方法。用户可凭据需要选择差别厂家的PLC 及其所支持的RS485 通信模式，组建成一个小型的PLC 网络。小型PLC 网络以其结构简朴，代价低廉的特点在小型自动生产线仍然有着遍及的应用，在现代产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网络技能，将为进一步学习现场总线技能、产业以太网技能等打下了良好的底子。

1.2 YL-335A 的根本功效

YL-335A 各事情单位在实训台上的漫衍如图1-2的俯视图所示。

图1-2 俯视图

各个单位的根本功效如下：

1、供料单位的根本功效：凭据需要将安排在料仓中待加工的工件自动送出到物料台上，以便输送单位的抓取机器手装置将工件抓取送往其他事情单位。

2、加工单位的根本功效：把该单位物料台上的工件（工件由输送单位的抓取机器手装置送来）送到冲压机构下面，完成一次冲压加工行动，然后再送回到物料台上，待输送单位的抓取机器手装置取出。

3、装配单位的根本功效：完成将该单位料仓内的玄色或白色小圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配历程。

4、分拣单位的根本功效：完成将上一单位送来的已加工、装配的工件进行分拣，使差别颜色的工件从差别的料槽分流的功效。

5、输送单位的根本功效：该单位通过到指定单位的物料台精确定位，并在该物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定所在然后放下的功效。

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1.3 YL-335A的特点和实训项目

YL-335A 设备是一套半开放式的设备，用户在一定水平上可凭据自己的需要选择设备组成单位的数量、类型，最多可由5 个单位组成，最少时一个单位即可自成一个的控制系统。由多个单位组成的系统，PLC 网络的控制方案可以体现出自动生产线的控制特点。

设备中的各事情单位均安顿在实训台上，便于各个机器机构及气动部件的拆卸和安装，控制线路的布线、气动电磁阀及气管安装。其中，输送单位接纳了最为灵活的拆装式模块结构：组成该单位的按钮/指示灯模块、电源模块、PLC 模块、步进电机驱动器模块等均安排在抽屉式模块安排架上；模块之间、模块与实训台上接线端子排之间的连接方法接纳宁静导线连接，最大限度地满足了综合性实训的要求。总的来说，YL-335A 综合应用了多种技能知识，如气动控制技能、机器技能（机器传动、机器连接等）、传感器应用技能、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技能等。

1.4 YL-335A 的大众模块和器件

供电电源模块及电路原理如图1-3 所示。外部供电电源为三相五线制AC380V/220V，三根相线经三相三线漏电掩护开关后连接到三个宁静导线插孔处，零线和接地线也连接到宁静导线插孔处。另外，模块上尚提供二个单相电源插座，为PLC 模块和按钮/指示灯模块提供AC220V电源。

图 1-3 供电电源模块

下图为供电电源模块一次回路原理图：

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1.5 气源处置惩罚组件

气源处置惩罚组件及其回路原理图分别如图1-4和1-5 所示。气源处置惩罚组件是气动控制系统中的根本组成器件，它的作用是撤除压缩空气中所含的杂质及凝结水，调治并保持恒定的事情压力。该气源处置惩罚组件的气路入口处安装一个快速气路开关，用于封闭气源。在使用时，应注意经常查抄过滤器中凝结水的水位，在凌驾最高标线以前，必须排放，以免被重新吸入。

图 1-4 气源处置惩罚组件

图1-5 气源处置惩罚组件的气动原理图

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气源处置惩罚组件输入气源来自空气压缩机，所提供的压力为0.6～1.0MPa, 输出压力为0～0.8MPa可调。输出的压缩空气通过快速三通讨论和睦管输送到各事情单位，

1.6 YL-335A 的PLC 网络控制方案

YL-335A 系统的控制方法接纳每一事情单位由一台PLC 负担其控制任务，各PLC之间通过RS485 串行通讯实现互连的漫衍式控制方法。组建成网络后，系统中每一个事情单位也称作事情站。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，通信方法则接纳PPI 协议通信。

西门子PPI 通信概述：

PPI 协议是S7-200 CPU 最根本的通信方法，通过原来自身的端口（PORT0 或PORT1）

就可以实现通信，是S7-200 默认的通信方法。

PPI 是一种主—从协议通信，主—从站在一个令牌环网中，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，只是等候主站的要求并对要求作出响应。如果在用户步伐中使能PPI 主站模式，就可以在主站步伐中使用网络读写指令来读写从站信息。而从站步伐没有须要使用网络读写指令。

1.7 YL-335A的整体控制

系统的事情任务描述：

1. 系统的事情方法应接纳PPI网络控制。其中，输送站指定为主站，其余各事情站为从站。系统主令事情信号有连接到输送站的按钮/指示灯模块提供，安装在装配单位的警示灯应能显示整个系统的事情状态，包罗上电复位、启动、停止、报警等。

2. 系统上电后，首先执行复位操纵，使输送站机器手回到原点位置。这时，绿色警示灯以1HZ的频率闪烁。输送站机器手回到原点位置后，复位完成，绿色警示灯常亮，表现允许启动系统。

3. 按下启动按钮，系统启动，绿色和黄色警示灯均常亮。

4. 系统启动后，供料站把待加工工件推到物料台上，向系统发出供料完成信号，并且推料气缸缩回，准备下一次推料。若供料站的料仓和料槽内没有工件或工件不敷，则向系统发出报警或预警信号。物料台上的工件被输送站物料台取出后，若系统启动信号仍为ON，则进行下一次的推出工件操纵。

5. 在工件推到供料站物料台后，输送站抓取机器手装置移动到供料站物料台的正前方，然后执行抓取供料站工件的操纵。

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抓取行动完成后机器手手臂应缩回。步进电机驱动机器手移动到加工站物料台的正前方。然后按机器手手臂伸出→手臂下降→—手爪松开→手臂缩回的行动顺序把工件放到加工站物料台上。

6. 加工站物料台的物料检测传感器检测到工件后，执行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，然后把冲压好的工件重新送回物料台的工件加工工序，并向系统发出加工完成信号。系统吸收到加工完成信号后，输送站机器手按手臂伸出→手爪夹紧→手臂提升→手臂缩回的行动顺序取出加工好的工件。

步进电机驱动夹着工件的机器手装置移动到装配站物料台的正前方，然后按机器手手臂伸出→手臂下降→手爪松开→手臂缩回的行动顺序把工件放到装配站物料台上。

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物料台上，然后旋转供料单位顺时针旋转180度（右旋），到位后装配机器手按下降气动手爪→抓取小圆柱工件→手爪提升→手爪伸出→手爪下降→手爪松开的行动顺序，把小圆柱工件装入大工件中，装入行动完成后，向系统发出装配完成信号。机器手装配单位复位的同时，回转送料单位逆时针旋转180度（左旋）回到原位；如果装配站的料仓或料槽内没有小圆柱工件或工件不敷，则向系统发出报警或预报警信号。

输送站机器手伸出并抓取工件该工件后，逆时针旋转90度，步进电机驱动机器手装置从装配站向分拣站运送工件，然后按机器手伸出→机器手臂下降→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度。

7. 当输送站送来的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，驱动传动电动机事情，运行频率为10HZ 。传送带把工件带入分拣区，如果工件为白色，则该工件应被推到一号槽里，如果工件为玄色，则该工件应被推到二号槽中。当加工气缸活塞杆推出工件并返回到位后，应向系统发出加工完成信号。

8. 仅当分拣站分拣事情完成，并且输送站机器手装置回到原点，系统的一个事情周期才认为结束。如果在事情周期内没有按下过停止按钮，系统在延时一秒后开始下周期的事情。如果在事情周期曾经按下过停止按钮，系统事情结束，警示灯中黄色灯熄灭，绿色灯仍保持常亮。

9. 如果产生物料不敷够的预警报信号，警示灯赤色灯以1HZ的频率闪烁，绿色和黄色灯保持常亮。如果物料没有的报警信号，警示灯中赤色灯以1HZ的频率闪烁，黄色灯熄灭，绿色灯保持常亮。

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第2章 装配单位的结构

2.1 装配单位的功效

装配单位是将该生产线中疏散的两个物料进行装配的历程。主要是通过对自身物料堆栈的物料按生产需要进行分派，并使用机器手将其插入来自加工单位的物料中心孔的历程。装配单位总装实物图如2-1。

前视图

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背视图

图2-1 装配单位总装实物图

竖直料仓中的物料在重力作用下自动下落，通过两直线气缸的配互助用，分别对底层相邻两物料夹紧与松开，完成对连续下落的物料的分派，被分派的物料按指定的路径落入位置转换装置，摆台完成180 度位置变更后，由前后移动气缸，上下移动气缸，气动手指所组成的机器手夹持并位移，再插入已定位的半制品工件中。

图2-2 安装上气缸节流阀的气缸

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图2-2是一个双动气缸装有两个限出型气缸节流阀的连接和调治原理示意图，当调治节流阀A 时，是调解气缸的伸出速度，而当调治节流阀B 时，是调解气缸的缩回速度。

图2-3 节流阀连接和调解原理示意

从图2-3上可以看到，气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，这两个极限位置都分别装有一个磁感到靠近开关，如图2-1-4所示。磁感到靠近开关的根本事情原理是：当磁性物质靠近传感器时，传感器便会行动，并输出传感器信号。若在气缸的活塞（或活塞杆）上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感到式靠近开关，就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感到式靠近开关就行动并发出电信号。在PLC的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。在传感器上设置有LED 显示用于显示传感器的信号状态，供调试时使用。传感器行动时，输出信号“1”，LED 亮；传感器不行动时，输出信号“0”，LED 不亮。传感器（也叫做磁性开关）的安装位置可以调解，调解要领是松开磁性开关的紧定螺钉，让磁性开关在气缸的滑轨里滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺钉。

图2-4 磁感到靠近开关

在底座和装料管第4层工件位置，分别安装一个漫射式光电开关。漫射式光电靠近开关是利用光照射到被测物体上后反射返来的光芒而事情的，由于物体反射的光芒为漫射光，故称为漫射式光电靠近开关。它的光发射器与光吸收器处于同一侧位置，且为一体化结构。在事情时，光发射器始终发射检测光，若靠近开关前方一定距离内没有物体，则没有光被反射到吸收器，靠近开关处于常态而不行动；反之若靠近开关的前方一定距离内出现物体，只要反射返来的光强度足够，

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则吸收器吸收到足够的漫射光就会使靠近开关行动而改变输出的状态。图2-1-5 为漫射式光电靠近开关的事情原理示意图。

图 2-5 漫射式靠近开关的事情原理

由此可见，若该部分机构内没有工件，则处于底层和第4层位置的两个漫射式光电靠近开关均处于常态；若仅在底层起有3 个工件，则底层处光电靠近开关行动而次底层处光电靠近开关常态，表明工件已经快用完了。这样，料仓中有无储料或储料是否足够，就可用这两个光电靠近开关的信号状态反应出来。在控制步伐中，就可以利用该信号状态来判断装料管中储料的情况，为实现自动控制奠基了硬件底子。物料台面开有孔，料管外面设有一个漫射式光电靠近开关，事情时向里发出光芒，从而透过小槽检测是否有工件存在，以便向系统提供本单位物料台有无工件的信号。在输送单位的控制步伐中，就可以利用该信号状态来判断是否需要驱动机器手装置来抓取此工件。

2.2 装配单位的结构组成

由于装配单位不但要完成对疏散的物料的装配历程，并且配有自身的物料堆栈，因此它的结构组成包罗：浅易物料堆栈，物料分派机构，被分派物料位置变更机构，机器手，半制品工件的定位机构，气动系统及其阀组，信号收罗及其自动控制系统，以及用于电器连接的端子排组件，整条生产线状态指示的信号灯和用于其他机构安装的铝型材支架及底板，传感器安装支架等其它附件。

装配单位总体装配图如图2—6所示：

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图2-6 装配单位示意图

1. 浅易物料堆栈

浅易物料堆栈是由塑料圆棒加工而成，它直接插装在物料分派机构的连接孔中，并在顶端安排增强金属环，用以防备空心塑料圆柱的破损。物料竖直放入料仓的空心圆柱内，由于二者之间有一定的间隙，使其能在重力作用下自由下落。

为了能对料仓缺料时即时报警，在料仓的外部安装漫反射光电传感器，并在料仓塑料圆柱上纵向铣槽，以使光电传感器的红外光斑能可靠照射到被检测的物料上。如图2—7所示。

浅易物料堆栈中的物料外型一致，颜色分为玄色和白色，光电传感器的灵敏度调解应以能检测到玄色物料为准则。

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图2-7浅易料仓实物图

2.物料分派机构

它的行动历程是由上下位置安装，水平行动的两直线气缸在PLC的控制下完成的。当供气压力到达划定气压后，打开气路阀门，此时分派机构底部气缸在单电控电磁阀的作用下，规复到初始状态---该气缸活塞杆伸出，因重力下落的物料被阻挡，系统上电并正常运行后，当位置变更机构料盘旁的光电传感器检测到位置变更机构需要物料时，物料分派机构中的上部气缸在电磁阀的作用下活塞杆伸出，将与之对应的物料夹紧，使其不能下落，底部气缸活塞杆缩回，物料掉入位置变更机构的料盘中,底部气缸复位伸出，上部的气缸缩回，物料连续下落，为下一次分料作好准备。在两直线气缸上均装有检测活塞杆伸出与缩回到位的磁性开关，用于行动到位检测，当系统正常事情并检测到活塞磁钢的时候，磁性开关的赤色指示灯点亮，并将检测到的信号传送给控制系统的PLC。物料分派机构的底部装有用于检测有无物料的光电传感器，使控制历程更准确可靠。

3.物料位置变更机构

该机构由气动摆台和料盘组成，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，实现有序往复循环行动。见图2—8所示。

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图2-8 回转物料台的结构

回转物料台的主要器件是气动摆台，它由直线气缸驱动齿轮齿条实现回转运动，回转角度能0-180度之间任意可调，并且可以安装磁性开关，检测旋转到位信号，多用于偏向和位置需要变更的机构，如图2—9所示。

本站所使用的气动摆台的摆动回转角度在0-180度范畴任意可调。当需要调治回转角度或调解摆动位置精度时，应首先松开螺杆上的反扣螺母，通过旋入和旋出调治螺杆，从而改变回转凸台的回转角度，调治螺杆1和调治螺杆2分别用于左旋和右旋角度的调解。当调解号摆动角度后，应将反扣螺母与基体反扣锁紧，防备调治螺杆松开，造成回转精度低落。

图2-9 气动摆台

回转到位的信号是通过调解气动摆台滑轨内的2个磁性开关的位置实现的，磁性开关安装在气缸体的滑轨内，松开磁性开关的紧定螺钉，磁性开关就可以沿着滑轨左右移动，确定开关位置后，旋紧紧定螺钉，即可完成位置的调解。

4.装配机器手

装配机器手是整个装配单位的焦点。当装配机器手正下方的回转物料台上有物料，且半制品工件定位机构传感器检测到该机构有工件的情况下，机器手从初

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始状态开始执行装配操纵历程。装配机器手的整体外型如图2—10 所示。

图2-10 装配机器手的整体外形

装配机器手装置是一个三维运动的机构，它由水平偏向移动和竖直偏向移动的2个导杆气缸和睦动手指组成。导杆气缸该汽缸由直线运动汽缸带双导杆和其它附件组成。外型如图2-11所示。

图2-11 导杆气缸

安装支架用于导杆导向件的安装和导杆汽缸整体的牢固，连接件安装板用于牢固其它需要连接到该导杆汽缸上的物件，并将两导杆和直线汽缸活塞杆的相对位置牢固，当直线汽缸的一端接通压缩空气后，活塞被驱行动直线运动，合塞杆也一起移动，被连接件安装板牢固到一起的两导杆也随活塞杆伸出或缩回，从而实现导杆汽缸的整体功效。安装在导杆末端的行程调解板用于调解该导杆汽缸的伸出行程。具体调解要领是松开行程调解板上的紧定螺钉，让行程调解板在导杆上移动，当到达理想的伸出距离以后，再完全锁紧紧定螺钉，完成行程的调治。

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装配机器手的运行历程如下：

PLC驱动与移动汽缸相连的电磁换向阀行动，由竖直移动带导杆气缸气动手指向下移动，到位后，气动手指驱动手爪夹紧物料，并将夹紧信号通过磁性开关传给PLC，在PLC控制下，竖直移动气缸复位，被夹紧的物料随气动手指一并提起，离开回转物料台的料盘，提升到最高位后，水平移动气缸在与之对应的换向阀的驱动下，活塞杆伸出，移动到气缸前端位置后，竖直移动气缸再次被驱动下移，移动到最下端位置，气动手指松开，经短暂延时，竖直移动气缸缩回，机器手规复初始状态。

在整个机器手行动历程中，除气动手指松开到位无传感器检测外，其余行动的到位信号检测均接纳与气缸配套的磁性开关，将收罗到的信号输入PLC，由PLC输出信号驱动电磁阀换向，使由气缸及气动手指组成的机器手按步伐自动运行。

5.半制品工件的定位机构（物料台）

输送单位运送来的半制品工件直接安排在该机构的料斗定位孔中，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行动和定位精度。如图2—12。

图2-12 半制品定位机构（物料台）

6.电磁阀组

电磁阀组就是将多个阀会合在一起组成的一组阀，而每个阀的功效是相互的。装配单位的阀组6 个二位五通单电控电磁换向阀组成，如图2-13所示。这些阀分别对物料分派，位置变更和装配行动气路进行控制，以改变各自的行动状态。

图2-13 装配单位的阀组

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二位五通就是这样的气缸的换向阀，二位表现二个事情状态，开，大概关。五通就是5个气口，具体的使用是： 其中一侧是两个口的，接气缸的两个口。是换向事情口，另一侧为3个口，中间的口为事情气源口，两端两个口比力小点的接消音器，大概接可调消音器。

本单位所接纳的电磁阀，带手动换向、加锁钮，有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在LOCK位置时，手控开关向下凹进去，不能进行手控操纵。只有在PUSH位置，可用东西向下按，信号为“1”，等同于该侧的电磁信号为1”；常态时，手控开关的信号为“0”。在进行设备调试时，可以使用手控开关对阀进行控制，从而实现对相应气路的控制，以改变推料缸等执行机构的控制，到达调试的目的。

7、警示灯

本事情单位上安装有红、黄、绿三色警示灯，但它是作为整个系统警示用的。警示灯有五根引出线，其中黄绿交织线为“地线”；赤色线：赤色灯控制线；黄色线：黄色灯控制线；绿色线：绿色灯控制线；玄色线：信号灯大众控制线。

2.3 气动控制回路

图2-14是装配单位气动控制回路图，在进行气路连接时，请注意气缸的初始位置，其中，挡料气缸在伸出位置，手爪提升气缸在提起位置。

图2-14装配单位气动控制回路

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第3章 装配单位的PLC 控制

3.1 PLC的I/O接线原理图

1.PLC的选型和I/O接线原理

装配单位的所使用的传感器及电磁阀较多，选用西门子S7-226 AC/DC/RLY主单位，共24点输入（包罗急停按钮和启动停止按钮），9点输出。

PLC及接线端口的整体外观图如图3-1所示。PLC的输入端和输出端接线原理图分别如图3-2、图3-3所示。

图3-1 装配单位PLC及接线端口

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图3-2装配单位PLC的输入端接线原理图

图3-3 装配单位PLC的输出端接线原理图

3.2 装配单位的编程

由装配单位的工艺历程可见，控制步伐可分为四部分 ： 1. 响应主站发送来的启动、停止等指令和状态信息的返回。 2. 实现把料仓内小圆柱工件送到装配机器手下面的下料控制。 3. 实现装配机器手抓取小圆柱工件，放入大工件中的控制。

4. 装配单位上安装的红、黄、绿三色警示灯，是作为整个系统警示用的，

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它的行动取决于输送单位发送到网络上的系统状态信号，但具体行动方法则由本单位PLC步伐控制。

上述4部分的控制，可分别编写相应的子步伐，在主步伐中调用。图3-4、3-5分别是标记表参数和主步伐梯形图。

图3-4

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图3-5 装配单位主步伐梯形图 启动/停止子步伐梯形图清单见图3-6。

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图3-6 启动/停止子步伐梯形图

警示灯控制子步伐清单见图3-7。

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图3-7 警示灯控制子步伐

下料控制子步伐清单见图3-8。

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图3-8 下料控制子步伐

抓料控制子步伐清单见图3-9。

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图3-9 抓料控制子步伐

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总结词

经过了三个月的学习和事情，我终于完成了PLC自动化生产线装配站自动运行的设计和论文。从开始接到论文题目到设计的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的实验与挑战，这也是我在大学期间完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了许多知识也有许多感觉，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次革新都是我学习的收获。

虽然我的论文作品不是很成熟，另有许多不敷之处，但我可以自豪的说，这里面的每一个页面，都有我的劳动。当看着自己的结果，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都市化为甜美的甘泉。

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致谢词

这次结业设计得到了许多老师、同学和同事的资助，其中我的导师高超远老师对我的体贴和支持尤为重要，每次遇到难题，我最先做的就是向高老师寻求资助，而高老师每次不管忙或闲，总会抽闲来找我面谈，然后一起商量解决的措施。 另外，谢谢校方赐与我这样一次时机，能够地完成一个课题，并在这个历程当中，赐与我们种种方便，使我们在即将离校的最后一段时间里，能够更多学习一些实践应用知识，增强了我们实践操纵和动手应用能力，提高了思考的能力。再一次对我的母校表现谢谢。

谢谢在整个结业设计期间和我密切互助的同学，和曾经在各个方面赐与过我资助的同伴们，在大学生活即将结束的最后的日子里，我们再一次演绎了团结互助的童话，把一个庞大的，从来没有上手的课题，地完成了。正是因为有了你们的资助，才让我不但学到了本次课题所涉及的新知识，更让我感觉到了知识以外的东西，那就是团结的力量。

最后，谢谢所有在这次结业设计中赐与过我资助的人。 对上述朋友，再一次真诚地表现谢谢！

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参考文献

[1] 中国--亚龙科技团体. 亚龙YL-335A型自动化生产线实训考核装备[M] .2008年5月

[2] 李道霖 张仕军 李彦海 李雪梅. 电气控制与PLC原理及应用（西门子系列）[M].电子产业出书社.2004年4月.

[3] 汪晓平等.可编程控制器系统开发实例导航[M].人民邮电出书社.2004年8月.

[4] 廖常初等.PLC编程及应用[M].机器产业出书社.2004年8月。

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