LY-355B毕业设计

LY-355B毕业设计
前⾔
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，达到模拟⽣产性功能和整合学习功能的⽬标，⼗分适⽬录
摘要
⼀、设计任务与要求
1.1设计任务 (3)
1.2设计要求 (4)
⼆、⾃动化⽣产线简介
2.1 ⾃动线的简介 (5)
2.2 ⾃动线发展 (5)
2.3 YL-335B⾃动线系统结构及功能介绍 (6)
三、设备核⼼技术应⽤
3.1 PLC技术 (7)
3.2 传感检测技术 (7)
3.3 ⽓动技术 (7)
3.4 MM420变频器技术 (8)
3.5 伺服电机及驱动器技术 (10)
3.6 组态与触摸屏技术................................................................ .. (12)
四、控制系统设计
4.1 ⽓动控制系统原理图 (13)
4.2PLC控制系统设计 (16)
4.2.1 I/O分配表 (16)
4.2.2 PLC硬件接线图 (19)
4.2.3 PLC梯形图 (22)
4.2.4 PLC的PPI通信 (23)
4.3 触摸屏控制画⾯ (25)
五、⼼得体会 (27)
六、谢辞 (30)
七、参考⽂献 (30)
⼀、设计任务
使⽤YL335B⾃动线培训系统，应⽤PLC控制技术，结合变频器、步进电机驱动技术、⽓动技术、传感检测技术和触摸屏控制技术，实现五个单元的系统联调。

设计要求：
（1）画出各单元⽓动控制系统回路图。

（2）列出各单元I/O分配表。

（3）画出各单元PLC控制系统回路图。

（4）编写各单元PLC控制梯形图。

（5）列出设备参数、型号、数量等⼀览表。

（6）安装、接线、调试。

（7）编写毕业设计论⽂。

毕业设计的要求
1.明确毕业设计的⽬的和意义，保质保量地完成毕业设计任务。

2.按照选题和任务的要求，制定毕业设计⼯作计划，定期向指导教师汇报进度情况。

3.学⽣应独⽴完成毕业设计任务书规定的任务，充分发挥主动性和创造性，实事求是，不弄虚作假。

4.毕业设计的全部图样要⼀⼀标明图号、图名，所有图⽂资料都要标明完成⽇期、页码、班级、学号。

5.撰写符合规范要求的毕业设计说明书。

6.毕业设计中已经由指导教师指出的错误未做修改的，不准参加毕业答辩。

7.毕业设计结束时，学⽣应将毕业设计说明书装订成册，连同其附件、毕业设计任务书等，⼀并放⼊学⽣毕业设计资料袋，，送交指导教师审阅。

⼆、⾃动化⽣产线简介
2.1什么是⾃动化⽣产线
⾃动化⽣产线是在流⽔线的基础上逐渐发展起来的。

它不仅要求线体上各种机械加⼯装置能⾃动地完成预定的各道⼯序及⼯艺过程，使产品成为合格的制品，⽽且要求在装卸⼯件、定位夹紧、⼯件在⼯序间的输送、⼯件的分拣甚⾄包装等都能⾃动的进⾏。

使其按照规定的程序⾃动地进⾏⼯作。

我们称这种⾃动⼯作的机械电器⼀体化系统为⾃动⽣产线（简称⾃动线）。

⾃动化⽣产线综合应⽤机械技术、控制技术、传感技术、驱动技术、⽹络技术、⼈机接⼝技术等，通过⼀些辅助装置按⼯艺顺序讲各种机械加⼯装置连成⼀体，并控制液压、⽓压和电⽓系统将各个不部分动作联系起来，完成预定的⽣产加⼯任务。

2.2⾃动化⽣产线的发展概况
应⽤可编程控制器技术：它是⼀种以顺序控制为主，回路调节为辅的⼯业控制机。

不仅能完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算等功能，⽽且能够⼤规模地控制开关量和模拟量，克服了⼯业控制计算机⽤于开关控制系统所存在的编程复杂、⾮标准外部接⼝的配套复杂、机械资源未能充分利⽤⽽导致功能过剩、造价⾼昂、对⼯程现场环境适应性差等缺点。

由于可编程序控制器具有⼀系列优点，因⽽替代了许多传统的顺序控制器，如继电控制逻辑等，并⼴泛应⽤于⾃动线的控制。

⽤机械⼿、机器⼈能技术：机器⼿在⾃动线中装卸⼯件、定位夹紧、⼯件在⼯序间的输送、加⼯余料的排除、加⼯操作、包装等部分得到⼴泛使⽤。

现在正在研制的第三代智能机器⼈不但具有运动操作技能，⽽且还有视觉、听觉、触觉的辨别能⼒。

具有判断、决策能⼒，能掌握⾃然语⾔的⾃动装置也正在逐渐应⽤到⾃动⽣产线中。

2.3 YL-335B⾃动线系统结构及功能
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送料单元、加⼯单元、装配单元、输送单元和分
拣单元5个单元组,如图1-1
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。

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。

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。

分拣单元的基本功能：完成将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。

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。

三、设备核⼼技术应⽤
3.1 PLC技术:
PLC基本组成包括中央处理器（CPU）、存储器、输⼊/输出接⼝（缩写为I/O，包括输⼊接⼝、输出接⼝、外部设备接⼝、扩展接⼝等）、外部设备编程器及电源模块组成。

PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。

在YL-335B⾃动化⽣产线中，每⼀个站都安装有⼀个西门⼦S7-200系列的可编程控制器来控制。

YL-335B中使⽤的PLC如表1-2所⽰。

表1-2 YL-335B中使⽤的PLC
PLC 型号/规格应⽤的单元性能
S7-200-224CN AC/DC/RLY 供料单元共14点输⼊10点继电器输出
S7-200-226 AC/DC/RLY 装配单元共24点输⼊16点继电器输出
S7-200-224 AC/DC/RLY 加⼯单元共14点输⼊10点继电器输出
S7-200-224XP AC/DC/RLY 分拣单元共14点输⼊和10点继电器输
出，共包含3个模拟量I/O点，
其中两个输⼊点1个输出点
S7-200-226 DC/DC/DC 输送单元共24点输⼊16点晶体管输出
S7-200系列PLC属于混合式PLC，由PLC主机和扩展模块组成。

PLC主机由CPU、存储器、通信电路、基本输⼊输出电路、电源等基本模块组成，相当于⼀个整体式的PLC，可以单独的完成控制功能，它包含⼀个控制系统所需的最⼩组成单元。

3.2 传感检测技术
传感技术同计算机技术与通信技术⼀起被称为信息技术的三⼤⽀柱。

从仿⽣学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“⼤脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。

传感技术是关于从⾃然信源获取信息，并对之进⾏处理（变换）和识别的⼀门多学科交叉的现代科学与⼯程技术，它涉及传感器（⼜称换能器）、信息处理和识别的规划设计、开发、制／建造、测试、应⽤及评价改进等活动。

3.3 ⽓动技术应⽤
⽓动技术⽤于简单的机械操作中已有相当长的时间，最近⼏年随着⽓动⾃动化技术起到了重要的作⽤。

⽓动⾃动化控制技术的发展是利⽤压缩空⽓作为传递动⼒或信号的⼯作介质，配合⽓动控制系统的主要⽓动元件，与机械、液压、电⽓、电⼦等部分或全部综合构成的控制回路，使⽓动元件按⼯艺要求的⼯作状况，⾃动按设定的顺序或条件动作的⼀种⾃动化技术。

⽤⽓动⾃动控制技术实现⽣产过程⾃动化，是⼯业⾃动化的⼀种重要技术⼿段，也是⼀种低成本⾃动化技术。

在YL-335B上安装了许多⽓动元件，包括⽓泵、过滤减压阀、单向电控⽓阀、双向电控⽓阀、⽓缸、汇流排等。

其中⽓缸许⽤了笔形缸、薄⽓缸、回转⽓缸、双杆⽓缸、⼿指⽓缸5种类型共17个。

3.4 MM420变频
YL-335B分拣站使⽤的三相交流减速电动机的速度、⽅向控制采⽤西门⼦通⽤变频器MM420。

西门⼦MM420（MICROMASTER420）是⽤于控制三相交流电动机速度的变频器系列。

该系YL选⽤的MM420 订货号为
6SE6420-2UD17-5AA1，该变频器额定参数为：?电源电压：380V～480V，三相交流
额定输出功率：0.75KW
额定输⼊电流：2.4A
额定输出电流：2.1A
外形尺⼨：A 型
操作⾯板：基本操作板（BOP）
YL-335B 分拣单元变频器主电路电源由配电箱通过⾃动开关QF单独提供⼀路三相电源供给，连接到图5-13 的电源接线端⼦，电动机接线端⼦引出线则连接到电动机。

注意，接地线PE 必须连接到变频器接地端⼦，并连接到交流电动机的外壳。

MM420变频器的参数
1、参数号和参数名称
参数号是指该参数的编号。

参数号⽤ 0000 到9999 的4 位数字表⽰。

在参数号的前⾯冠以⼀个⼩写字母“r ”时，表⽰该参数
是“只读”的参数。

其它所有参数号的前⾯都冠以⼀个⼤写字母“P”。

这些参数的设定值可以直接在标题栏的“最⼩值”和“最⼤
值”范围内进⾏修改。

[下标] 表⽰该参数是⼀个带下标的参数，并且指定了下标的有效序号。

通过下标，可以对同⼀参数的⽤途进⾏扩展，或对不同的控制对象，⾃动改变所显⽰的或所设定的参数。

2、参数设置⽅法
⽤BOP 可以修改和设定系统参数，使变频器具有期望的特性，例如，斜坡时间，最⼩和最⼤频率等。

选择的参数号和设定的参数值在五位数字的LCD 上显⽰。

更改参数的数值的步骤可⼤致归纳为①查找所选定的参数号；②进⼊参数值访问级，修改参数值；③确认并存储修改好的参数值。

将变频器复位为⼯⼚的缺省设定值
如果⽤户在参数调试过程中遇到问题，并且希望重新开始调试，通常采⽤⾸先把变频器的全部参数复位为⼯⼚的缺省设定值，再重新调试的⽅法。

为此，应按照下⾯的数值设定参数：①设定P0010 = 30 ，②设定P0970 = 1。

按下 P 键，便开始参数的复位。

变频器将⾃动地把它的所有参数都复位为它们各⾃的缺省设置值。

复位为⼯⼚缺省设置值的时间⼤约要60 秒钟。

参数设置步骤
参数设置值说明
P0970 1 复位
P0010 30 复位
P0010 1 进⼊快调
P0003 3 专家级别
P0004 0 全部参数
P0100 0 欧标（50Hz、360V）
P0304 380 额定电压
P0305 0.12 额定电流
P0307 0.03 额定功率
P0311 1200 额定转速
P1080 0 最⼩频率
P1082 50Hz 最⼤频率
P1120 3 斜坡上升时间
P1121 3 斜坡下降时间
P3900 1 结束快调
控制参数的
设置
P0004 7 命令组为命令和数字I/O
P0200 2 命令源选择
P1000 3 固定频率
P0701 16 DIN1 功能设定为固定频率设定值（直接选择+ON）P0702 16 DIN2 功能设定为固定频率设定值（直接选择
+ON）P0703 12 DIN3 功能设定为接通时反转
P1001 60 5号端10Hz
P1002 5 6号端5 Hz
3.5 伺服电机及驱动器技术
伺服电动机⼜称执⾏电动机，在⾃动控制系统中，⽤做执⾏元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的⾓位移或⾓速度输出。

分为直流和交流伺服电动机两⼤类，其主要特点是，信号电压为零时⽆⾃转现象转速随着转矩的增加⽽匀速下降。

交流伺服电机是⽆刷电机，分为同步和异步电机，⽬前运动控制中⼀般都⽤同步电机，它的功率范围⼤，可以做到很⼤的功率，惯量⼤，因⽽适合做低速平稳运⾏的应⽤。

伺服驱动器的参数设置与调整
松下的伺服驱动器有七种控制运⾏⽅式，即位置控制、速度控制、转矩控制、位置/速度控制、位置/转矩、速度/转矩、全闭环控制。

位置⽅式就是输⼊脉冲串来使电机定位运⾏，电机转速与脉冲串频率相关，电机转动的⾓度与脉冲个数相关；速度⽅式有两种，⼀是通过输⼊直流-10V ⾄—+10V 指令电压调速，⼆是选⽤驱动器内设置的内部速度来调速；转矩⽅式是通过输⼊直流-10V ⾄—+10V 指令电压调节电机的输出转矩，这种⽅式下运⾏必须要进⾏速度限制，有如下两种⽅法：1.设置驱动器内的参数来限制，2.输⼊模拟量电压限速。

MADDT1207003 伺服驱动器的参数共有128 个，Pr00-Pr7F，可以通过与PC 连接后在专门的调试软件上进⾏设置，也可以在驱动器上的⾯板上进⾏设置。

伺服参数设置表格
序号
参数设置
数值
功能和含义参数编号参数名称
1 Pr01LED 初始状态 1 显⽰电机转速
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实时⾃动增益的
机械刚性选择
1
此参数值设得很⼤，响应越快。

7 Pr41指令脉冲旋转⽅
向设置
1
指令脉冲 + 指令⽅向。

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。

8 Pr42指令脉冲输⼊⽅
式
3
9 Pr48指令脉冲分倍频
第1分⼦
1000 每转所需指令脉冲数=编码器分辨率×
现编码器分辨率为10000（2500p/rх4），参数
设置如表，则，
10 Pr49指令脉冲分倍频
第2分⼦
11 Pr4A 指令脉冲分倍频
分⼦倍率
12 Pr4B 指令脉冲分倍频
分母
6000
3.6 组态与触摸屏技术
组态软件
“组态”的概念是伴随着集散型控制系统（Distributed Control System简称DCS）的出现才开始被⼴⼤的⽣产过程⾃动化技术⼈员所熟知的。

组态英⽂是“Configuration”。

组态就是⽤应⽤软件中提供的⼯具、⽅法，实现⼯程中某⼀具体任务的过程。

组态软件作⽤
组态软件最突出的特点是实时多任务。

例如数据采集与输出、数据处理与算法实现、图形显⽰及⼈机对话、实时数据的存储器、检索管理、实时通信等多个任务要在同⼀台计算机上同时运⾏。

触摸屏
触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成，触摸检测部件安装在显⽰器屏幕前⾯，⽤于检测⽤户触摸位置，然后将相关信息传送⾄触摸屏控制器;⽽触摸屏控制器的主要作⽤是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再传送给CPU。

它同时能接收CPU发来的命令并加以执⾏。

触摸屏技术是⼀种新型的⼈机交互输⼊⽅式，与传统的键盘和⿏标输⼊⽅式相⽐，触摸屏输⼊更直观。

配合识别软件，触摸屏还可以实现⼿写输⼊。

触摸屏由安装在显⽰器屏幕前⾯的检测部件和触摸屏控制器组成。

当⼿指或其它物体触摸安装在显⽰器前端的触摸屏时，所触摸的位置由触摸屏控制器检测，并通过接⼝（如RS—232串⾏⼝, USB等）送到主机。

⽬前触摸屏已经由单点触屏发展到实现多点触屏了。

触摸屏分类
根据屏幕表⾯定位原理不同，可以把触摸屏技术分声学脉冲识别（APR）技术，表⾯声波（SAW）技术电容式触摸屏技术和电阻式触摸屏技术红外/光学式技术两类。

四、控制系统设计
4.1 ⽓动控制系统原理图
1.供料单元⽓动控制回路⼯作原理图
2.加⼯单元控制回路
3.装配单元⽓动控制回路
4.分拣单元⽓动控制回路⼯作原理图
5.输送单元⽓动控制回路原理图
4.2 PLC控制系统设计4.2.1 I/O分配表
供料单元PLC 的 I/O 信号表
加⼯单元PLC 的 I/O 信号表
分拣单元PLC 的 I/O 信号表。