自动生产线输送单元控制系统

摘要

传统的机械设备与产品多以机械为主，是电气、液压和气动控制的机械设备，随着工业水平的不断发展，机械设备已逐步的由手动控制改为自动控制，设备本身也发展成为机电一体化的综合体，可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心，综合计算机、自动化技术和通讯技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。经过30多年的发展，目前可编程控制器已经成为自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）首位。其广泛的深度和广度成为衡量一盒国家工业自动化程度高低的标志。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。本文对YL-335B进行了的系统介绍，详细的介绍了输送单元的基本结构、工作过程、基本功能及工艺功能，机械手作为输送单元的重要组成部分，也对抓取机械手装置构成、工作方式及相关原理进行了分析，并且对输送单元当中运用到的相关知识点进行阐述。

关键词：机械手、可编程控制器(PLC)

Key Words:Manipulators Extraman；Programmable Logic Controller；

目录

第一章绪论 (3)

1.1 PLC的发展历程 (3)

1.2 PLC在现代工业生产中的作用和应用 (4)

1.3现代工业生产中常用到的PLC类型和品牌 (4)

1.4.现代工业中自动生产线的种类 (4)

1.5研究本课题的重要意义、目的 (5)

第二章 YL-335B的系统介绍 (6)

2.1 YL-335B的组成 (6)

2.1.1 供料单元控制系统 (6)

2.1.2 加工单元控制系统 (9)

2.1.3 装配单元控制系统 (9)

2.1.4 分拣单元控制系统 (11)

2.1.5 输送单元控制系统 (12)

2.2 YL-335B的电气控制 (12)

2.2.1 工作单元的结构特点 (12)

2.2.2 YL-335B的控制系统 (12)

第三章YL-335B输送单元的抓取和机械手的简介 (14)

3.1 输送单元的基本结构与工作过程 (14)

3.1.1 输送单元的基本功能 (14)

3.1.2 输送单元工艺功能 (14)

3.2.1 抓取机械手具体构成 (14)

3.2.2 抓取机械手的工作过程 (15)

3.2.3 直线运动传动组件 (15)

3.3 气动控制回路 (16)

3.3.1 相关的知识点 (17)

第四章输送单元的PLC控制及编程 (18)

4.1 工作任务 (18)

4.2 PLC的地址分配 (19)

4.3 PLC的顺序功能图 (19)

4.4 PLC的二次接线图 (20)

4.5 PLC的时序图 (21)

4.6 PLC的主程序 (22)

4.7 自动生产线加工单元仿真符号表及仿真地址 (27)

总结与体会 (28)

谢辞 (29)

参考文献 (30)

绪论

随着计计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着重要的作用。

作为离散控的制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%～30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。

PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。

相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。

近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。

通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。

1.1 PLC的发展历程

1968年，美国通用汽车公司（GM）根据市场形势与生产发展的需要，提出了“多品种、小批量、不断翻新汽车品牌型号”的战略。要实现这个战略决策，依靠原有的工业控制装置显然不行，而必须有一种新的工业控制装置，它可以随着生产品种的改变，灵活方便地改变控制方案以满足对控制的不同要求。1969年，著名的美国数字设备公司（DEC）根据GM的功能要求，研制出了这种新的工业控制装置，并在GM公司的一条汽车自动化生产线上首次运行取得成功。根据这种新型工业控制装置可以通过编程改变控制方案这一特点，以及专门用于逻辑控制的情况，称这种新的工业控制装置为可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。

从1968年到现在，PLC经历了四次换代：第一代PLC大多用一位机开发，用磁芯存储器存储，只有逻辑控制功能。在第二代PLC产品中换成了8位微处理器及半导体存储器，PLC产品开始系列化。第三代PLC产品随着高性能微处理器及位片式CPU在PLC中大量使用，PLC 的处理速度大大提高，从而促使它向多功能及联网通信方向发展。第四代PLC产品不仅全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，RISC（Reduced instruction set computer）精简指令系统CPU等高级CPU，而且在一台PLC中配置多个处理器，进行多通道处理。同时