基于PLC的自动化零件装配线系统毕业设计

基于PLC的自动化零件装配线系统毕业设计

目录

摘要及关键词 (1)

引言 (2)

第一章自动化装配零件线系统思路和概述 (3)

一、系统设计思路 (3)

二、系统各个单元功能概述 (3)

第二章供料单元的设计 (5)

一、供料单元的基本功能 (5)

二、供料单元结构及工作原理 (5)

三、供料单元气动控制回路 (6)

四、供料单元的PLC控制系统 (7)

第三章加工单元的设计 (10)

一、加工单元的基本功能 (10)

二、加工单元气动控制回路 (10)

三、加工单元的PLC控制系统 (11)

第四章装配单元的设计 (14)

一、装配单元的基本功能 (14)

二、装配单元气动控制回路 (15)

三、装配单元的PLC控制系统 (15)

第五章分拣单元的设计 (21)

二、分拣单元气动控制回路 (22)

四、分拣单元的程序结构 (23)

第六章输送单元的设计 (24)

一、输送单元的基本功能 (24)

二、输送单元的结构与工作过程 (25)

三、输送单元气动控制回路 (25)

四、伺服电机驱动器的使用 (25)

五、输送单元的PLC控制 (27)

第七章整体控制 (29)

一、系统整体控制流程 (29)

二、主站与各从站网络数据通信 (30)

三、系统安装调试 (32)

总结 (34)

致谢 (36)

参考文献 (37)

毕业设计（论文）成绩评定表 (38)

摘要及关键词

摘要：本系统完成一个工件的加工、组装、分拣工作，模拟一个生产流水线的生产过程。设计以供料、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、伺服电机位置控制和变频器技术等。

关键词：网络，组态，自动化，PLC，装配线，伺服

引言

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。

本系统模拟一个生产流水线的生产过程，完成一个工件的加工、组装、分拣工作。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。整个过程要充分考虑生产过程中所出现的情况，对各种生产要求进行处理，系统分成五个操作站：供料站、加工站、装配站、运输站、分拣站。整个系统基于RS485串行通信的N：N网络，使PLC、变频器、伺服电机等组成一个自动化控制系统，是各种电气控制的综合应用。

第一章自动化装配零件线系统思路和概述

一、系统设计思路

本系统的设计主要是依靠PLC作为核心的控制元件，通过PLC发送脉控制伺服电机也就是机械手的精确移动，通过PLC的输出控制电磁阀工作。

根据生产线的实际需要以及系统的灵活性，本系统设又分为五个单元，分别是供料单元，加工单元，装配单元，分拣单元，输送单元。

由于自动化装配生产线的基本特性，是将工件分别输送到各个单元，进行加工，组装和分拣。因此采用西门子S7-200系列PLC，并以PPI协议的通信方式，连接到每个工作站，组成一个工业控制网络。如图1-1所示。

图1-1 自动化装配生产线PPI网络

以输送站为主站，把供料站提供的工件分别输送到加工站、装配站、分拣站。输送站通过PPI网络，读出每一个站的工作完成信号，然后取出工件输送到下一个工作站。

二、系统各个单元功能概述

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各工作单元在实训台上的俯视图

1．供料单元的基本功能：供料单元是自动化装配生产线系统的起始单元，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。

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。

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。

4．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。

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。

第二章供料单元的设计

一、供料单元的基本功能

供料单元是自动化装配生产线系统的起始单元，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2-1所示为供料单元实物的全貌。

图2-1供料单元实物的全貌

二、供料单元结构及工作原理

供料单元的主要结构组成为：工件装料管，工件推出装置，支撑架，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。如图2-1所示。

其中，管形料仓和工件推出装置用于储存工件原料，在需要时将料仓中最下层的工件推出到出料台上。它主要由管形料仓、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。

该部分的工作原理是：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，