基于PLC的自动生产线设计外文翻译.docx

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XX工程学院

本科毕业设计（论文）

外文译文

院（系）：

机械与电气工程学院

专业：

2012级机械设计制造及其自动化

姓名：

XXX

学号：

XXX

日期：

2015年12月15日

基于PLC的自动生产线系统设计

纳梁，江晓

北京海淀区，清华东路35号，北京林业大学，信箱478，

邮编100083，电话1：

15210074161，电话2：

13910766308

电子邮件：

lcmz1616@，xiaojiang56@

摘要

自动生产线训练系统是用来模拟工业生产的实际过程。

根据教学仪器目前市场实际需求，对PUR提出了学生或员工的培训，设计了一套实用的自动生产线仿真培训系统。

采用西门子S7-200系列PLC为控制核心，设置传感器、按钮和灯TS、电源模块、电机、气动元件、为一体的机械结构，分为进料、加工、装配、分拣、机器人单元，实现互联在单元控制器通过Profibus。

它是用来模拟从原材料到成品在实际的工业生产线的各种制造方面过程。

此系统涵盖了机械原理、气动控制技术、传感器、电气控制技术、可编程逻辑控制器等相关知识点，支持专业实验自动化与机电一体化等课程。

主体采用了一系列的实践观念。

整个系统是完全开放的，学生可以有一个全面的看法，我们的内部情况；可自由拆装，可在单站或整体系统下运行；支持二次开发，可根据创新要求重新构建。

1.简介

自动生产线训练系统是用来模拟实际工业生产过程的。

在高校的实训室，培养学生的认知能力、利用能力和开发的能力。

为了适应当今高校教育理念和教学需要，培养系统设计一个综合性的实验理论教学与实践训练相结合的教学体系。

通过演示实验，汇编调试和编程，可以激发学生的学习兴趣，锻炼实践能力和思维技能，巩固专业知识，提高专业水平，引导学生适应未来工作的需求。

1.1.研究现状

在20年代，自动生产线多半出现在汽车产业；20年代，福特成立汽车行业的装配线；之后，结合自动化生产线逐渐出现；随着自动控制和计算机技术的发展，生产线朝着可调品种，灵活性高，速度快，成本低方向发展。

由于自动生产线的跨越式发展，自动生产线仿真装置[2]技术的发展和完善也成为热门。

目前，许多生产商已经实现自动化生产线模拟或快速发展dinances。

今天的自动化生产模拟器大都实现了演示、调试操作、编程等基本功能，但有相当大的改善空间[3]。

开发一个可移动、二次开发、工作分站或运行的在线培训系统是一个深远的问题。

1.2.要解决的问题

本系统采用西门子S7-200系列PLC为控制核心，设置传感器、按钮和指示灯、电源模块、电机、气动元件、为一体的机械结构，分为进给，加工，装配，分拣，机器人单元，可以在单站或整体系统下运行。

它是用来模拟工业生产的实际过程。

整个系统是充分开放，自由可拆卸，支持二次开发，根据创新的要求可以重新建立新的组合。

2.整体系统

自动生产线训练系统由五个单元组成：

进料单元、加工单元、装配单元、分拣单元和机器人单元。

各单位都安装在铝合金轨道上，整体系统框图如图1所示。

单在线旋钮在同一时间可以选择单站或整体系统的情况。

系统的每个单元都需要单独供电。

电源模块包括空气开关和一个通道开关电源，一个通道的开关电源可以转换成220伏至24伏直流电，供各单位。

该系统的每个单元是一个独立的机电系统。

进给、加工、装配、分拣机组主要依靠气动执行器，机器人单元采用位置控制驱动模式为步进电机。

在联机操作过程中，每个单元由PLC承担，并通过PROFIBUS实现单元控制器之间的互连。

整个系统可以模拟不同工业生产线的生产、加工、组装、分拣、运输等过程。

按钮和指示模块，包括启动，停止，复位，功能按钮，手动/自动，单/整体旋钮，报警指示和紧急停止按钮。

启动和停止按钮是用来控制启动和停止操作的单位；复位按钮可以重置所有的动作元素对初始位置；功能按钮设置为二次开发；旋转手动/自动.

物料输送输送带驱动电机、驱动轮φ90X36毫米（轮径X轮厚），从动轮40X36毫米（轮径X轮厚）。

微型交流减速电机和齿轮箱可调节9-135转[4之间的实际速度]。

较低的速度不仅可以提供更大的扭矩，而且还可以使物料在输送带上平稳地落下，在较短的时间内得到了类似的速度，并具有较小的位移，从而保证了稳定性。

选用SMC迷你笔型气缸，气缸推块在料斗的物料转移阶段推料，SMC单向连接。

图1整体系统框图

3.进给单元

进料单元是第一单元，其起着向下一单元供应原材料的进料的作用。

在筒仓的传输阶段它可以自动发射材料，使机器人将材料运输到其他单位。

进给单元的配置图如图2所示。

反馈单元选用光纤传感器和放大器，光电传感器。

光纤传感器安装在筒仓的底部，用于检测材料；光电传感器用于检测材料是否达到。

电磁阀控制笔式汽缸的状态.电磁阀是一个单一的电子控制元件，它将控制单向缸，并返回到它的原始位置时，失去了电源。

每一个气动回路由气缸、单向阀、二五通阀、手动阀、气动三联件、压力表、燃气供应、消声器等部件组成。

当二五路阀线圈通电时，气缸活塞带动阀杆延伸和推动材料；当两个五通阀线圈被断电时，阀杆回到初始位置[5]。

送料装置的流程图如图3所示。

图2送料装置的结构图

4.处理单元

本单元有四个工作站。

机器人抓取工件到第一工作站。

当工件被检测到时，转盘转动，将工件移动到冲压冲压工位，然后移动冲压检测工作站检测是否合格，然后将其发送给第四个工作站，等待机器人送它到下一个单元。

图4所示为进给单元的结构图。

图3送料装置流程图

本单位有四个工作站。

机器人抓取工件到第一工作站。

当工件被发现时，转盘转动，将工件移动到冲压冲压工位，然后移动吨到冲压检测工作站检测是否合格，然后将其发送给第四个工作站，等待机器人送它到下一个单元。

图4所示为进给单元的结构图。

图4加工单元结构图

SMC气缸驱动电机沿Y轴方向移动；SMC迷你笔缸模拟冲压检测操作。

当二五通阀线圈连接的薄壁圆筒通电，驱动钻工作；当阀门线圈断电时，阀杆回到初始位置[6]。

迷你缸缸作用同样。

处理单元工作如下：

将工件运到转盘的第一工位，光电传感器检测金属零件的存在，电机带动转盘旋转九十度，第二工作站，直流齿轮电机沿y轴负方向模拟操作的冲压，然后拨号旋转模拟冲压检测后，拨号盘旋转到第四站，接近开关检测到金属工件，然后将信息发送到可编程控制器，机器人将工件传送到下一个单元。

5.装配单元

组装单元的功能是将金属销插入工件，并完成装配过程。

本单元的重点是气动控制、气动控制机构的主要单位图5中所示的装配单元的配置图。

单元包含一个旋转的圆筒和两方柱，选用SMC摆动气缸控制装配槽的旋转。

推筒SMC薄型气缸，采用顶金属针。

顶出缸是SMC标准气缸，采用顶出了装配槽。

推顶出缸的共同作用使工件完成组装过程快速准确地和准确地[7]。

旋转缸和顶出缸连接到双向电磁阀。

双向电磁阀是一个双电子控制组件，它可以控制两脑卒中E运动。

当电磁阀的左线圈与转动缸相对应时，则左进气路径和右排气通路开关启动。

图5装配单元结构图

同时，旋转气缸摆动驱动组件平台顺时针旋转，旋转90度，当左线圈断电，滚筒停止转动，保持原有的状态E；当线圈通电时，右侧进气通道和排气通道开关左侧的同时，旋转气缸摆动逆时针，并驱动装配平台的旋转性我90度，装配站返回到初始位置，当右侧线圈断电时，两侧的气路同时关闭，旋转气缸停止

当电磁阀所对应的标准气缸左线圈通电时，喷射器的油缸活塞带动干了顶出装配槽，当左线圈的能量激励，同时双方的气路关闭，保持原状态；当右线圈通电时，顶出缸活塞带动阀杆回到原来的状态，当正确的C油是通电的，顶出缸活塞停止。

当线圈的电磁阀对应的薄缸是通电时，推缸活塞驱动阀杆，把金属销到工件的孔；当碳油是通电的，阀杆的推送缸回。

装配单元的气动图如图6所示。

图6装配单元的气动图

装配单元的工作原理如下：

工件放置在装配平台，转筒旋转九十度，顶出缸顶出装配平台，然后推筒将金属销推到工件上，完成装配过程。

顶出缸返回，旋转组件平台回到初始位置。

6.分选装置

该装置包括光纤传感器及其放大器、接近开关和光电开关。

光纤传感器安装在分选检测材料的表面。

接近开关悬挂在整理平台，金属钉，组装成功和接近开关之间的距离为4毫米，而距离工件和接近开关之间的行政长官高于5毫米。

由于接近开关的检测范围为3-5毫米[8]，当工件到达传感器的探测范围内，其imity开关可以检测到它的存在与否，即工件是否已成功组装；光束光电开关安装在槽中检测是否排序操作是成功的，然后控制电机停止。

直流减速电机可驱动输送带输送物料至分选检测点。

选择小无轴旋转笔筒规范扩展挡板完成组装槽。

为了减少工件的运动引起挡板的影响，使工件改变方向时遇到困难，这需要接触面挡板与工件之间的是圆弧，要求控制阻尼器的气缸必须是没有轴旋转[9]。

当电磁阀线圈通电时，液压缸活塞驱动将阀杆伸出，将挡板推出来；当电磁阀线圈通电时，气缸体的阀杆返回。

分类单位工作如下：

光纤传感器检测分选材料，然后控制电机驱动传动带。

接近开关检测的材料，当它到达中心带，如果能对金属针的存在，表明工件已成功组装，气缸推动挡板，截取工件，让它滑入预装配槽；如果接近开关检测不到金属针，表明工件未成功安装，气缸保持完好，让它滑入无装配槽；当W揭示滑入插槽，光束光电开关检测工件，挡板返回时，电机停转，完成信号发送到机器人单元，接受下一个工件的分拣任务。

7.机器人单元

图7排序单元的配置图

机器人单元是整个系统的驱动单元，在保持四个单元之间的连接的过程中起着重要的作用，在其他单元之间完成处理功能。

在这一单元中，延时TES的机器人的运动方向设置，如图8所示。

图8机器人运动方向的坐标图

机器人单元有四个微动开关，X和Y轴导轨各有一个微动开关分别指示机器人的运动极限位置在X、Y方向；Z轴有两个微动开关，分别对应于机器人在装配单元和分选单元上的驻留位置。

X轴选用1500毫米的螺纹系列直线导轨；由于Y轴和Z轴有一个较短的行程（300毫米）和一个较小的负荷，选择直线模块来实现这两个轴方向[10]牙移动。

这个单位有三个步进电机，分别控制在三个方向上的机械手运动的X，Y和Z用两只爪子滑动导轨夹夹住工件。

的towli可以避免由机器人的运动引起的绕线结问题[11]。

当电磁阀线圈通电时，夹夹子，抓起工件；当线圈断电时，夹子释放，放下工件。

图9为机器人单元的电气图。

本单元工作如下：

机器人可以沿X、Y轴方向移动，依靠脉冲和微动开关来精确定位，并通过微动开关指示其持续时间位置工件到相应位置，根据需要和成爬行和移动功能。

8.网络控制与系统的整体运行

8.1.网络控制

该系统是用STEP7编程软件的运行。

在网络设置中，机器人是驱动单元，其他四个是驱动单元。

在系统中设置通信参数模块，这是所有的单位都与机器人单元通信。

传输波特率设置为9600bps的PPI通信协议[12]。

图9机器人单元的电气图

在PPI网络，机器人单元必须指定驾驶性能与port0控制字节smb30在第一个扫描周期。

设置后，机器人程序会产生net_exe子程序[13]。

在处理和机器人程序，选择对步进电机或伺服电机，STEP7向导将生成的输出（脉冲输出）子程序自动[14]。

8.2.整个系统运行

当整个系统运行时，运行图如图10所示。

粗线为PLCProfibus总线电缆，它是用来连接PLC通过0端口，控制整个系统的通信电磁[15]。

经过编程和调试，我们可以通过串口下载程序到可编程控制器，以实现无需计算机的整体系统的运行目的。

图10整体系统运行图

9.结果与讨论

自动生产线实训系统可以应用于高校的实训室为以下三个方面：

自动生产线的模拟演示；同时也对硬件设计进行了设计，编译实现了整体功能；将系统按要正确的要求和编程，创新出更多实用功能。

目前在教学仪器市场上与其他培训系统相比，该系统具有以下优势：

该系统是完全开放的，特别是控制柜，学生可以有一个内部配线的全面的观点，很容易让学生感知和理解。

该系统可自由拆卸的，它可以在单站或整体系统下运行。

我们可以选择根据培训要求，各工作站的种类和数量。

控制系统保留了一些控制位，可用于开发和创新。

结论

自动生产线培训系统涵盖电气控制技术、气动控制技术、传感器、机械原理等相关知识点。

整个系统完全开放，可自由拆卸，可根据单站或整体系统操作，可根据创新要求重新构建。

实验表明，该系统具有硬件结构简单结构和合理规划，运行稳定可靠。

它适合紧密整合的理论与实践之间的今天的教育理念，具有重要的现实意义和长远的高Q值完善人才培养、高校和企业的无缝连接。

参考文献

[1]昌辉，西门子S7-200系列PLC介绍中国电力出版社，北京，2009，pp.47-80。

[2]陈晓春，唐健肺，发展的自动机械和机电一体化生产线教学设备，铜陵职业技术学院，2卷，2012，pp.58-60。

[3]邓小平冲凉，谭欢畅，自动基于可编程控制器的右江市教师生产线民族学院，3卷，2005，pp.31-36。

[4]高凌云，气动自动化研究基于可编程控制器的西南石油生产线成都大学，2011。

[5]他离得开、自动送料小车控制系统由可编程控制器，设备制造技术，2009卷11，页132-133。

[6]他汇祥，自动化生产线教学基于PLC、占用空间设备，卷8，11，2012，pp.130-132。

[7]紫云自动生产线试验基于可编程控制器的中南大学：

长沙，2010。

[8]阳光惠民，王霞，李威宣，自动基于生产线仿真系统就PLC技术与市场，4卷，2012，163页。

[9]谈魏，设计和实施基于PLC的工业控制系统，华中科技大学，2007。

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杨蕾，研究和设计的灵活基于可编程控制器的自动生产线系统，曲阜师范大学，曲阜，2010。

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[13]王欢，可编程控制器控制系统PROFIBUS，北方工业大学，2007。

[14]赵冬梅，郑万年，液压气动图形符号与识别，化学工业出版社，北京，2009，pp.128-175。

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郑阿奇，西门子实用教程，电子工业出版社，北京，2009。