自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)之裝配站——論文[3]

1、安徽工商職業(yè)學(xué)院2014屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文）課題名稱(chēng)：自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)之裝配站設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 沈麗娜 系 別： 電子信息系 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí)： 11機(jī)電4班 姓 名： 李 任 當(dāng) 摘 要現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備（自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)）的最大特點(diǎn)是它的綜合性和系統(tǒng)性，在這里，機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；而系統(tǒng)性指的是，生產(chǎn)線(xiàn)的傳感檢測(cè)、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)等機(jī)構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機(jī)地融合在一起。可編程序控制器（PLC）以其高抗干擾能力、高可靠

2、性、高性能價(jià)格比且編程簡(jiǎn)單而廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備中，擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)線(xiàn)的大腦微處理單元的角色。系統(tǒng)控制方式采用每一工作單元有一臺(tái)PLC承擔(dān)任務(wù)，各PLC之間通過(guò)RS485串行通訊實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的分布式控制方式，因此，綜合應(yīng)用了許多知識(shí)，如氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機(jī)位置、和變頻技術(shù)等。由于時(shí)間倉(cāng)促以及編者水平有限，書(shū)中錯(cuò)誤和不足之處在所難免，歡迎讀者提出批評(píng)和建議。關(guān)鍵詞：PLC;裝配站目 錄第一章 緒論11.1設(shè)計(jì)背景11.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)1第二章 方案論證2第三章 硬件設(shè)計(jì)43.1裝配單元的結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程43.2裝配單元的氣動(dòng)

3、元件83.3傳感器113.4 PLC的I/O分配及系統(tǒng)安裝接線(xiàn)15第四章 軟件設(shè)計(jì)174.1編寫(xiě)程序的思路174.2狀態(tài)流程圖18結(jié)束語(yǔ)20致 謝21附 錄22參考文獻(xiàn)28第一章 緒論1.1設(shè)計(jì)背景隨著PLC技術(shù)的普及，企業(yè)對(duì)PLC技術(shù)人才的需求明顯增加。目前，很多企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率，自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)越來(lái)越普及，它有效的加快了工作的效率，提高生產(chǎn)速度和生產(chǎn)質(zhì)量。當(dāng)工人按下按鈕，生產(chǎn)線(xiàn)就會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，以此來(lái)滿(mǎn)足企業(yè)的需求。由于傳送帶的廣泛應(yīng)用使得，原材料均可在使用機(jī)械裝置搬運(yùn)的移動(dòng)中，加工成為各種零件而部件。而裝配和汽車(chē)總裝配原則，采用移動(dòng)裝配法完成。由于把生產(chǎn)工序分細(xì)，大大提高了操作熟練程度和勞動(dòng)

4、生產(chǎn)率。作業(yè)的速度也為傳送帶的速度所規(guī)定，借助于傳送帶的應(yīng)用，使生產(chǎn)過(guò)程的各項(xiàng)作業(yè)能在同一時(shí)間進(jìn)行并且各種零部件在各條流水線(xiàn)的投入和產(chǎn)出互相銜接配合，不至于發(fā)生在制品過(guò)多或不足的現(xiàn)象恰能保證總裝配線(xiàn)的需要形成同步化的流水生產(chǎn)體系。本文介紹的是以PLC控制自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)裝配站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容共分為五章：第一章“緒論”概括了課題的設(shè)計(jì)背景和設(shè)計(jì)的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)；第二章“方案論證”介紹三種控制中心的設(shè)計(jì)方案，結(jié)合多方面的原因，選擇其中的一種方案作為本次設(shè)計(jì)的方案；第三章“硬件設(shè)計(jì)”主要分析了系統(tǒng)的構(gòu)成以及基本工作原理；第四章“軟件設(shè)計(jì)”介紹了軟件流程圖和部分關(guān)鍵程序；最后的總結(jié)

5、對(duì)本次完成的工作進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)今后的工作提出建議。第二章 方案論證下面介紹兩種不同plc為控制核心的設(shè)計(jì)方案。一、三菱系列的PLC三菱PLC英文名又稱(chēng)：Mitsubish Power Line Communication，是三菱電機(jī)在大連生產(chǎn)的主力產(chǎn)品。三菱PLC在中國(guó)市場(chǎng)常見(jiàn)的有以下型號(hào)：FR-FX1N FR-FX1S FR-FX2N FR-FX3UFR-FX2NC FR-AFR-Q，下面我們主要介紹FX1N和FX2N系列。FX1N系列:是三菱電機(jī)推出的功能強(qiáng)大的普及型PLC。具有擴(kuò)展輸入輸出，模擬量控制和通訊、鏈接功能等擴(kuò)展性。是一款廣泛應(yīng)用于一般的順序控制三菱PLC。FX2N系列:是三菱

6、PLC是FX家族中最先進(jìn)的系列。具有高速處理及可擴(kuò)展大量滿(mǎn)足單個(gè)需要的特殊功能模塊等特點(diǎn)，為工廠(chǎng)自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。1.編程語(yǔ)言在FX系列可編程控制器控制器中，除基本的指令表變成方式外，還可以采用在圖形畫(huà)面上進(jìn)行階梯符號(hào)作圖的梯形圖編程方式，以及對(duì)應(yīng)機(jī)械動(dòng)作流程進(jìn)行順控設(shè)計(jì)的SFC（順序功能圖）方式，而且，這些程序可以相互轉(zhuǎn)換換。指令表及梯形圖程序如果按一定的規(guī)則編寫(xiě)，也可以實(shí)現(xiàn)到SFC圖的逆變換。2.高速處理三菱系列PLC可以實(shí)現(xiàn)高速處理，F(xiàn)X系列可編程控制器內(nèi)置的高速計(jì)數(shù)器，對(duì)來(lái)自特定的輸入繼電器的高速脈沖進(jìn)行中斷處理，因此與掃描時(shí)間無(wú)關(guān)，可以進(jìn)行高達(dá)60kHz/h的高速

7、脈沖。在可編程控制器中設(shè)置了C-R濾波器，以防止輸入信號(hào)的震動(dòng)和噪音的影響?？梢詫?duì)脈沖進(jìn)行捕捉，在脈沖捕捉中可以監(jiān)視來(lái)自特定輸入的脈沖信號(hào)，也可以在輸入時(shí)采用中斷處理設(shè)置特殊輔助繼電器。3.FX的PLC支持順序控制?？删幊炭刂破鞯膾呙柚芷谑呛愣Ｊ剑捎么文Ｊ娇梢砸怨潭ǖ闹芷谔幚砗瓦\(yùn)算同步執(zhí)行的指令。在設(shè)備不停機(jī)的情況下也可以對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的程序進(jìn)行改變的功能。4.應(yīng)用指令FX系列PLC基于追求“基本功能、高速處理、便于使用”的規(guī)范理念，F(xiàn)X可編程控制器具有數(shù)據(jù)的傳送和比較，四則運(yùn)算及邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)的循環(huán)和位移等基本指令，還有輸入輸出刷新、中斷、高速計(jì)算器專(zhuān)用比較指令、高速脈沖輸出等高速處理指令

8、，以及在SFC控制方面，將機(jī)械控制的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作封袋化的狀態(tài)初始化指令等。此外，還提供了可適應(yīng)更復(fù)雜的控制的浮點(diǎn)運(yùn)算及PID運(yùn)算等。二、西門(mén)子系列PLC西門(mén)子股份公司（SIEMENS AG FWB：SIE, NYSE：SI）是世界最大的機(jī)電類(lèi)公司之一，1847年由維爾納 馮 西門(mén)子建立。西門(mén)子SIAMTIC模塊化控制器有著很大的優(yōu)勢(shì)，它可以即買(mǎi)即用，長(zhǎng)期兼容性和可用性，可以在惡劣環(huán)境下工作，模塊還可以擴(kuò)展和升級(jí)。西門(mén)子的產(chǎn)品十分的抗震動(dòng)，通過(guò)集中式和分布式I/O控制。所以西門(mén)子在最近的一些年內(nèi)能夠很有力的打進(jìn)中國(guó)的市場(chǎng)并能在中國(guó)的市場(chǎng)牢牢的扎根。這和西門(mén)子產(chǎn)品的質(zhì)量和性能有著十分大的關(guān)系.其中就有

9、S7-200、S7-300、S7-400。S7-200它適用于一系列機(jī)械設(shè)備的制造或用作獨(dú)立的解決方案，微型自動(dòng)化系統(tǒng)的組成部分，STEP 7 Micro/WIN工程組態(tài)軟件應(yīng)用于它，應(yīng)用于性能要求較低的自動(dòng)化任務(wù)。它是低成本的微型系統(tǒng)。西門(mén)子S7-300它設(shè)計(jì)緊湊，安裝在DIN導(dǎo)軌上，在CPU中集成了許多功能，通過(guò)在微型存儲(chǔ)器上保持?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)免維護(hù)，PROFIBUS上的等時(shí)模式，屬于故障。安全類(lèi)型。西門(mén)子S7-400具有多種機(jī)架類(lèi)型的機(jī)架系統(tǒng)，優(yōu)異的高速處理能力和通訊性能，可以在運(yùn)行中更改組態(tài)，PROFIBUS上的等時(shí)模式，還支持PROFIBUS 連接分布式I/O，屬于故障安全和容錯(cuò)

10、類(lèi)型，熱插拔。S7-400的三個(gè)H CPU，支持硬件同步,功能強(qiáng)大的解決方案，不會(huì)發(fā)生任何信息損失，且可對(duì)工程任務(wù)提供高級(jí)支持，無(wú)需額外的編程費(fèi)用, 可以為安全應(yīng)用輕松擴(kuò)展H系統(tǒng)。西門(mén)子plc現(xiàn)在不僅全面使用16位、32位高性能微處理器，高性能位片式微處理器，RISC(reduced instruction set computer)精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)CPU等高級(jí)CPU，而且在一臺(tái)PLC中配置多個(gè)微處理器，進(jìn)行多通道處理，同時(shí)生產(chǎn)了大量?jī)?nèi)含微處理器的智能模塊，使得第四代PLC產(chǎn)品成為具有邏輯控制功能、過(guò)程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能的真正名符其實(shí)的多功能控制器。三菱的

11、優(yōu)勢(shì)在于離散控制和運(yùn)動(dòng)控制，三菱的指令豐富，有專(zhuān)用的定位指令，控制伺服和步進(jìn)容易實(shí)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)某些復(fù)雜的動(dòng)作控制也是三菱的強(qiáng)項(xiàng)，而西門(mén)子在這塊就較弱，沒(méi)有專(zhuān)用的指令，做伺服或步進(jìn)定位控制不是不能實(shí)現(xiàn)，而是程序復(fù)雜，控制精度不高。過(guò)程控制與通信控制西門(mén)子是強(qiáng)項(xiàng)，西門(mén)子的模擬量模塊價(jià)格便宜，程序簡(jiǎn)單，而三菱的模擬量模塊價(jià)格昂貴，程序復(fù)雜，西門(mén)子做通信也容易，程序簡(jiǎn)單，三菱在這塊功能較弱。所以針對(duì)不同的設(shè)備不同的控制方式，我們要合理的選用PLC，用其長(zhǎng)處，避其短處。 例如某設(shè)備只是些動(dòng)作控制，如機(jī)械手，可選擇三菱的PLC，某設(shè)備有伺服或步進(jìn)要進(jìn)行定位控制，也選三菱的PLC;像中央空調(diào)，污水處

12、理，溫度控制等這類(lèi)有很多模擬量要處理的就要選西門(mén)子的PLC比較合適，某設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)有很多儀表的數(shù)據(jù)要用通信進(jìn)行采集，選西門(mén)子的好控制。通過(guò)以上比較我們選用三菱PLC為主機(jī)控制裝配站系統(tǒng)。第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1裝配單元的結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程裝配單元的功能是完成將該單元料倉(cāng)內(nèi)的黑色或白色小圓柱工件嵌入到放置在裝配料斗的待裝配工件中的裝配過(guò)程。 裝配單元的結(jié)構(gòu)組成包括：管形料倉(cāng)，供料機(jī)構(gòu)，廻轉(zhuǎn)物料臺(tái)，機(jī)械手，待裝配工件的定位機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)系統(tǒng)及其閥組，信號(hào)采集及其自動(dòng)控制系統(tǒng)，以及用于電器連接的端子排組件，整條生產(chǎn)線(xiàn)狀態(tài)指示的信號(hào)燈和用于其他機(jī)構(gòu)安裝的鋁型材支架及底板，傳感器安裝支架等其它附件。其中，機(jī)械裝配圖如

13、圖3-1所示：圖3-1裝配單元機(jī)械裝配圖1、管形料倉(cāng) 管形料倉(cāng)用來(lái)存儲(chǔ)裝配用的金屬、黑色和白色圓柱小零件。它由塑料圓管和中空底座構(gòu)成。塑料圓管頂端放置加強(qiáng)金屬環(huán)，以防止破損。工件豎直放入料倉(cāng)的空心圓管內(nèi)，由于二者之間有一定的間隙，使其能在重力作用下自由下落。 為了能對(duì)料倉(cāng)供料不足和缺料時(shí)報(bào)警，在塑料圓管底部和底座處分別安裝了2個(gè)漫反射光電傳感器（E3Z-L型），并在料倉(cāng)塑料圓柱上縱向銑槽，以使光電傳感器的紅外光斑能可靠照射到被檢測(cè)的物料上。2、落料機(jī)構(gòu) 圖3-2給出了落料機(jī)構(gòu)剖視圖。圖中，料倉(cāng)底座的背面安裝了兩個(gè)直線(xiàn)氣缸。上面的氣缸稱(chēng)為頂料氣缸，下面的氣缸稱(chēng)為擋料氣缸。 系統(tǒng)氣源接通后，頂料氣

14、缸的初始位置在縮回狀態(tài)，擋料氣缸的初始位置在伸出狀態(tài)。這樣，當(dāng)從料倉(cāng)上面放下工件時(shí)，工件將被擋料氣缸活塞桿終端的擋塊阻擋而不能落下。需要進(jìn)行落料操作時(shí)，首先使頂料氣缸伸出，把次下層的工件夾緊，然后擋料氣缸縮回，工件掉入廻轉(zhuǎn)物料臺(tái)的料盤(pán)中。之后擋料氣缸復(fù)位伸出，頂料氣缸縮回，次下層工件跌落到擋料氣缸終端擋塊，為再一次供料作準(zhǔn)備。3-2落料機(jī)構(gòu)示意圖3、廻轉(zhuǎn)物料臺(tái) 該機(jī)構(gòu)由氣動(dòng)擺臺(tái)和兩個(gè)料盤(pán)組成，氣動(dòng)擺臺(tái)能驅(qū)動(dòng)料盤(pán)旋轉(zhuǎn)180度，從而實(shí)現(xiàn)把從供料機(jī)構(gòu)落下到料盤(pán)的工件移動(dòng)到裝配機(jī)械手正下方的功能。見(jiàn)圖3-3。圖中的光電傳感器1和光電傳感器2分別用來(lái)檢測(cè)左面和右面料盤(pán)是否有零件。兩個(gè)光電傳感器均選用CX

15、-441型。圖3-3廻轉(zhuǎn)物料臺(tái)4、裝配機(jī)械手 裝配機(jī)械手是整個(gè)裝配單元的核心。當(dāng)裝配機(jī)械手正下方的廻轉(zhuǎn)物料臺(tái)料盤(pán)上有小園柱零件，且裝配臺(tái)側(cè)面的光纖傳感器檢測(cè)到裝配臺(tái)上有待裝配工件的情況下，機(jī)械手從初始狀態(tài)開(kāi)始執(zhí)行裝配操作過(guò)程。裝配機(jī)械手整體外形如圖3-4所示。 裝配機(jī)械手裝置是一個(gè)三維運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，它由水平方向移動(dòng)和豎直方向移動(dòng)的2個(gè)導(dǎo)向氣缸和氣動(dòng)手指組成。圖3-4裝配機(jī)械手的整體外形裝配機(jī)械手的運(yùn)行過(guò)程如下：PLC驅(qū)動(dòng)與豎直移動(dòng)氣缸相連的電磁換向閥動(dòng)作，由豎直移動(dòng)帶導(dǎo)桿氣缸驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)手指向下移動(dòng)，到位后，氣動(dòng)手指驅(qū)動(dòng)手爪夾緊物料，并將夾緊信號(hào)通過(guò)磁性開(kāi)關(guān)傳送給PLC，在PLC控制下，豎直移動(dòng)氣缸

16、復(fù)位，被夾緊的物料隨氣動(dòng)手指一并提起，離開(kāi)當(dāng)廻轉(zhuǎn)物料臺(tái)的料盤(pán)，提升到最高位后，水平移動(dòng)氣缸在與之對(duì)應(yīng)的換向閥的驅(qū)動(dòng)下，活塞桿伸出，移動(dòng)到氣缸前端位置后，豎直移動(dòng)氣缸再次被驅(qū)動(dòng)下移，移動(dòng)到最下端位置，氣動(dòng)手指松開(kāi)，經(jīng)短暫延時(shí)，豎直移動(dòng)氣缸和水平移動(dòng)氣缸縮回，機(jī)械手恢復(fù)初始狀態(tài)。 在整個(gè)機(jī)械手動(dòng)作過(guò)程中，除氣動(dòng)手指松開(kāi)到位無(wú)傳感器檢測(cè)外，其余動(dòng)作的到位信號(hào)檢測(cè)均采用與氣缸配套的磁性開(kāi)關(guān)，將采集到的信號(hào)輸入PLC，由PLC輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)電磁閥換向，使由氣缸及氣動(dòng)手指組成的機(jī)械手按程序自動(dòng)運(yùn)行。5、裝配臺(tái)料斗輸送單元運(yùn)送來(lái)的待裝配工件直接放置在該機(jī)構(gòu)的料斗定位孔中，由定位孔與工件之間的較小的間隙配合實(shí)現(xiàn)

17、定位，從而完成準(zhǔn)確的裝配動(dòng)作和定位精度。如圖3-5所示。圖3-5裝配臺(tái)料斗為了確定裝配臺(tái)料斗內(nèi)是否放置了待裝配工件，使用了光纖傳感器進(jìn)行檢測(cè)。料斗的側(cè)面開(kāi)了一個(gè)M6的螺孔，光纖傳感器的光纖探頭就固定在螺孔內(nèi)。6、警示燈本工作單元上安裝有紅、橙、綠三色警示燈，它是作為整個(gè)系統(tǒng)警示用的。警示燈有五根引出線(xiàn)，其中黃綠交叉線(xiàn)為”地線(xiàn)”；紅色線(xiàn)：紅色燈控制線(xiàn)；黃色線(xiàn)：橙色燈控制線(xiàn)、綠色線(xiàn)：綠色燈控制線(xiàn)；黑色線(xiàn)：信號(hào)燈公共控制線(xiàn)。接線(xiàn)如圖3-6所示。圖3-6警示燈及其接線(xiàn)3.2裝配單元的氣動(dòng)元件1、氣動(dòng)擺臺(tái)回轉(zhuǎn)物料臺(tái)的主要器件是氣動(dòng)擺臺(tái)，它是由直線(xiàn)氣缸驅(qū)動(dòng)齒輪齒條實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)角度能在090度和018

18、0度之間任意可調(diào)，而且可以安裝磁性開(kāi)關(guān)，檢測(cè)旋轉(zhuǎn)到位信號(hào)，多用于方向和位置需要變換的機(jī)構(gòu)。如圖3-7所示。圖3-7氣動(dòng)擺臺(tái)氣動(dòng)擺臺(tái)的擺動(dòng)回轉(zhuǎn)角度能在0180度范圍任意可調(diào)。當(dāng)需要調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)角度或調(diào)整擺動(dòng)位置精度時(shí)，應(yīng)首先松開(kāi)調(diào)節(jié)螺桿上的反扣螺母，通過(guò)旋入和旋出調(diào)節(jié)螺桿，從而改變回轉(zhuǎn)凸臺(tái)的回轉(zhuǎn)角度，調(diào)節(jié)螺桿1和調(diào)節(jié)螺桿2分別用于左旋和右旋角度的調(diào)整。當(dāng)調(diào)整好擺動(dòng)角度后，應(yīng)將反扣螺母與基體反扣鎖緊，防止調(diào)節(jié)螺桿松動(dòng)。造成回轉(zhuǎn)精度降低。 回轉(zhuǎn)到位的信號(hào)是通過(guò)調(diào)整氣動(dòng)擺臺(tái)滑軌內(nèi)的2個(gè)磁性開(kāi)關(guān)的位置實(shí)現(xiàn)的，圖3-8是調(diào)整磁性開(kāi)關(guān)位置的示意圖。磁性開(kāi)關(guān)安裝在氣缸體的滑軌內(nèi)，松開(kāi)磁性開(kāi)關(guān)的緊定螺絲，磁性開(kāi)關(guān)就

19、可以沿著滑軌左右移動(dòng)。確定開(kāi)關(guān)位置后，旋緊緊定螺絲，即可完成位置的調(diào)整。圖3-8磁性開(kāi)關(guān)位置調(diào)整示意2、導(dǎo)向氣缸導(dǎo)向氣缸是指具有導(dǎo)向功能的氣缸。一般為標(biāo)準(zhǔn)氣缸和導(dǎo)向裝置的集合體。導(dǎo)向氣缸具有導(dǎo)向精度高，抗扭轉(zhuǎn)力矩、承載能力強(qiáng)、工作平穩(wěn)等特點(diǎn)。裝配單元用于驅(qū)動(dòng)裝配機(jī)械手水平方向移動(dòng)的導(dǎo)向氣缸外型如圖3-9 所示。該氣缸由直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)氣缸帶雙導(dǎo)桿和其它附件組成。圖3-9 導(dǎo)向氣缸安裝支架用于導(dǎo)桿導(dǎo)向件的安裝和導(dǎo)向氣缸整體的固定，連接件安裝板用于固定其它需要連接到該導(dǎo)向氣缸上的物件，并將兩導(dǎo)桿和直線(xiàn)汽缸活塞桿的相對(duì)位置固定，當(dāng)直線(xiàn)氣缸的一端接通壓縮空氣后，活塞被驅(qū)動(dòng)作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，活塞桿也一起移動(dòng)，被連接件

20、安裝板固定到一起的兩導(dǎo)桿也隨活塞桿伸出或縮回，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向氣缸的整體功能。安裝在導(dǎo)桿末端的行程調(diào)整板用于調(diào)整該導(dǎo)桿氣缸的伸出行程。具體調(diào)整方法是松開(kāi)行程調(diào)整板上的緊定螺釘，讓行程調(diào)整板在導(dǎo)桿上移動(dòng)，當(dāng)達(dá)到理想的伸出距離以后，再完全鎖緊緊定螺釘，完成行程的調(diào)節(jié)。3、氣源處理的必要性從空壓機(jī)輸出的壓縮空氣，含有大量的水分、油和粉塵等污染物，空氣質(zhì)量不良是氣動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的主要因素，會(huì)使氣動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和使用壽命大大降低，由此造成的損失會(huì)大大超過(guò)起源處理裝置的成本和維護(hù)費(fèi)用。壓縮空氣中，絕對(duì)不許含有化學(xué)藥品、有機(jī)溶劑的合成油、鹽分和腐蝕性氣體等。氣源處理包括 空氣過(guò)濾：主要目的是濾除壓縮空氣中的水分

21、、油滴以及雜質(zhì)，以達(dá)到啟動(dòng)系統(tǒng)所需要的凈化程度，它屬于二次過(guò)濾器。 壓力調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)或控制氣壓的變化，并保持降壓后的壓力值固定在需要的值上，確保系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定性減小因氣源氣壓突變時(shí)對(duì)閥門(mén)或執(zhí)行器等硬件的損傷。 油霧器：氣壓系統(tǒng)中一種特殊的注油裝置，其作用是把潤(rùn)滑油霧化后，經(jīng)壓縮空氣攜帶進(jìn)入系統(tǒng)各潤(rùn)滑油部位，滿(mǎn)足潤(rùn)滑的需要。4、氣動(dòng)三聯(lián)件為得到多種功能,將空氣過(guò)濾器、減壓閥和油霧器等元件進(jìn)行不同的組合，就構(gòu)成了空氣組合元件。各元件之間采用模塊式組合的方式連接。圖3-10 氣動(dòng)三聯(lián)件有些品牌的電磁閥和氣缸能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)油潤(rùn)滑（靠潤(rùn)滑脂實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑功能），便不需要使用油霧器。這時(shí)只須把空氣過(guò)濾器和減壓閥組合在

22、一起，可以稱(chēng)為氣動(dòng)二聯(lián)件。5、氣源處理組件使用空氣過(guò)濾器和減壓閥集裝在一起的氣動(dòng)二聯(lián)件結(jié)構(gòu)，組件及其回路原理圖分別如圖3-11 (a)和(b)所示。圖3-11 氣源處理組件3.3傳感器各工作單元所使用的傳感器都是接近傳感器，它利用傳感器對(duì)所接近的物體具有的敏感特性來(lái)識(shí)別物體的接近，并輸出相應(yīng)開(kāi)關(guān)信號(hào)，因此，接近傳感器通常也稱(chēng)為接近開(kāi)關(guān)。1、磁性開(kāi)關(guān)磁性開(kāi)關(guān)用來(lái)檢測(cè)氣缸活塞位置的，即檢測(cè)活塞的運(yùn)動(dòng)行程的。氣缸的活塞上安裝一個(gè)永久磁鐵的磁環(huán)，從而提供一個(gè)反映氣缸活塞位置的磁場(chǎng)。而安裝在氣缸外側(cè)的磁性開(kāi)關(guān)用舌簧開(kāi)關(guān)作磁場(chǎng)檢測(cè)元件。當(dāng)氣缸中隨活塞移動(dòng)的磁環(huán)靠近開(kāi)關(guān)時(shí)，舌簧開(kāi)關(guān)的兩根簧片被磁化而相互吸引

23、，觸點(diǎn)閉合；當(dāng)磁環(huán)移開(kāi)開(kāi)關(guān)后，簧片失磁，觸點(diǎn)斷開(kāi)。觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)即提供了氣缸活塞伸出或縮回的位置。圖3-12是帶磁性開(kāi)關(guān)氣缸的工作原理圖。圖3-12 帶磁性開(kāi)關(guān)氣缸的工作原理圖圖3-13 磁性開(kāi)關(guān)及內(nèi)部電路原理圖磁性開(kāi)關(guān)安裝位置的調(diào)整方法是松開(kāi)它的緊定螺栓，讓磁性開(kāi)關(guān)順著氣缸滑動(dòng)，到達(dá)指定位置后，再旋緊緊定螺栓。2、電感式接近開(kāi)關(guān)是利用電渦流效應(yīng)制造的傳感器，當(dāng)被測(cè)金屬物體接近電感線(xiàn)圈時(shí)產(chǎn)生了渦流效應(yīng)，引起振蕩器振幅或頻率的變化，由傳感器的信號(hào)調(diào)理電路（包括檢波、放大、整形、輸出等電路）將該變化轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)量輸出，從而達(dá)到檢測(cè)目的。工作原理框圖如圖3-14所示。圖3-14 電感式傳感器3、光電傳

24、感器和光纖傳感器 光電傳感器“光電傳感器”是利用光的各種性質(zhì)，檢測(cè)物體的有無(wú)和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。其中輸出形式為開(kāi)關(guān)量的傳感器為光電式接近開(kāi)關(guān)。圖3-15 光電式接近開(kāi)關(guān)漫射式光電開(kāi)關(guān)是利用光照射到被測(cè)物體上后反射回來(lái)的光線(xiàn)而工作的，由于物體反射的光線(xiàn)為漫射光，故稱(chēng)為漫射式光電接近開(kāi)關(guān)。它的光發(fā)射器與光接收器處于同一側(cè)位置，且為一體化結(jié)構(gòu)。圖3-16 E3Z-L61型光電開(kāi)關(guān)的外形和調(diào)節(jié)旋鈕、顯示燈光纖式傳感器光纖型傳感器由光纖檢測(cè)頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光纖檢測(cè)頭是分離的兩個(gè)部分，光纖檢測(cè)頭的尾端部分分成兩條光纖，使用時(shí)分別插入放大器的兩個(gè)光纖孔。光纖傳感器組件及放大器的安裝

25、示意圖如圖3-17所示。圖3-17 光纖傳感器光纖傳感器也是光電傳感器的一種。光纖傳感器具有下述優(yōu)點(diǎn)：抗電磁干擾、可工作于惡劣環(huán)境，傳輸距離遠(yuǎn)，使用壽命長(zhǎng)，此外，由于光纖頭具有較小的體積，所以可以安裝在很小空間的地方。光纖式光電接近開(kāi)關(guān)的放大器的靈敏度調(diào)節(jié)范圍較大。當(dāng)光纖傳感器靈敏度調(diào)得較小時(shí)，反射性較差的黑色物體，光電探測(cè)器無(wú)法接收到反射信號(hào)；而反射性較好的白色物體，光電探測(cè)器就可以接收到反射信號(hào)。反之，若調(diào)高光纖傳感器靈敏度，則即使對(duì)反射性較差的黑色物體，光電探測(cè)器也可以接收到反射信號(hào)。圖3-18給出了放大器單元的俯視圖，調(diào)節(jié)其中部的8旋轉(zhuǎn)靈敏度高速旋鈕就能進(jìn)行放大器靈敏度調(diào)節(jié)（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)

26、靈敏度增大）。調(diào)節(jié)時(shí)，會(huì)看到“入光量顯示燈”發(fā)光的變化。當(dāng)探測(cè)器檢測(cè)到物料時(shí)，“動(dòng)作顯示燈”會(huì)亮，提示檢測(cè)到物料。圖3-18 光纖傳感器放大器單元的俯視圖3.4 PLC的I/O分配及系統(tǒng)安裝接線(xiàn)裝配單元裝置側(cè)的接線(xiàn)端口信號(hào)端子的分配如表3-19所示。表3-19 裝配單元裝置側(cè)的接線(xiàn)端口信號(hào)端子的分配輸入端口中間層輸出端口中間層端子號(hào)設(shè)備符號(hào)信號(hào)線(xiàn)端子號(hào)設(shè)備符號(hào)信號(hào)線(xiàn)2SC1零件不足檢測(cè)21Y擋料電磁閥3SC2零件有無(wú)檢測(cè)32Y頂料電磁閥4SC3左料盤(pán)零件檢測(cè)43Y回轉(zhuǎn)電磁閥5SC4右料盤(pán)零件檢測(cè)54Y手爪夾緊電磁閥6SC5裝配臺(tái)工件檢測(cè)65Y手爪下降電磁閥71B1頂料到位檢測(cè)76Y手臂伸出電磁

27、閥81B2頂料復(fù)位檢測(cè)8AL1紅色警示燈92B1擋料狀態(tài)檢測(cè)9AL2橙色警示燈102B2落料狀態(tài)檢測(cè)10AL3綠色警示燈115B1擺動(dòng)氣缸左限檢測(cè)11125B2擺動(dòng)氣缸右限檢測(cè)12136B2手爪夾緊檢測(cè)13144B2手爪下降到位檢測(cè)14154B1手爪上升到位檢測(cè)163B1手臂縮回到位檢測(cè)173B2手臂伸出到位檢測(cè)PLC的I/O分配如表3-20所示。圖3-21是PLC原理圖。表3-20 裝配單元PLC的I/O信號(hào)表輸入信號(hào)輸出信號(hào)序號(hào)PLC輸入點(diǎn)信號(hào)名稱(chēng)信號(hào)來(lái)源序號(hào)PLC輸出點(diǎn)信號(hào)名稱(chēng)信號(hào)來(lái)源1X000零件不足檢測(cè)裝置側(cè)1Y000擋料電磁閥裝置側(cè)2X001零件有無(wú)檢測(cè)2Y001頂料電磁閥3X00

28、2左料盤(pán)零件檢測(cè)3Y002回轉(zhuǎn)電磁閥4X003右料盤(pán)零件檢測(cè)4Y003手爪夾緊電磁閥5X004裝配臺(tái)工件檢測(cè)5Y004手爪下降電磁閥6X005頂料到位檢測(cè)6Y005手臂伸出電磁閥7X006頂料復(fù)位檢測(cè)7Y006紅色警示燈8X007擋料狀態(tài)檢測(cè)8Y007橙色警示燈9X010落料狀態(tài)檢測(cè)9Y010綠色警示燈10X011擺動(dòng)氣缸左限檢測(cè)10Y01111X012擺動(dòng)氣缸右限檢測(cè)11Y01212X013手爪夾緊檢測(cè)12Y01313X014手爪下降到位檢測(cè)13Y01414X015手爪上升到位檢測(cè)14Y015HL1按鈕/指示燈模塊15X016手臂縮回到位檢測(cè)15Y016HL216X017手臂伸出到位檢測(cè)16

29、Y017HL317X02018X02119X02220X02321X024停止按鈕按鈕/指示燈模塊22X025啟動(dòng)按鈕23X026急停按鈕24X027單機(jī)/聯(lián)機(jī)圖3-21 裝配單元PLC原理圖第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1編寫(xiě)程序的思路 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，裝配單元的工作過(guò)程包括2個(gè)相互獨(dú)立的子過(guò)程，一個(gè)是供料過(guò)程，另一個(gè)是裝配過(guò)程。供料過(guò)程就是通過(guò)供料機(jī)構(gòu)的操作，使料倉(cāng)中的小園柱零件落下到擺臺(tái)左邊料盤(pán)上；然后擺臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，使裝有零件的料盤(pán)轉(zhuǎn)移到右邊，以便裝配機(jī)械手抓取零件。裝配過(guò)程是當(dāng)裝配臺(tái)上有待裝配工件，且裝配機(jī)械手下方有小園柱零件時(shí)，進(jìn)行裝配操作。在主程序中，當(dāng)初始狀態(tài)檢查結(jié)束，確認(rèn)單元準(zhǔn)備就緒，按下啟

30、動(dòng)按鈕進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，應(yīng)同時(shí)調(diào)用供料控制和裝配控制兩個(gè)程序。圖 4-1 供料控制過(guò)程包含兩個(gè)互相聯(lián)鎖的過(guò)程，即落料過(guò)程和擺臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)、料盤(pán)轉(zhuǎn)移的過(guò)程。在小園柱零件從料倉(cāng)下落到左料盤(pán)的過(guò)程中，禁止擺臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)；反之，在擺臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，禁止打開(kāi)料倉(cāng)（擋料氣缸縮回）落料。實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖的方法是：當(dāng)擺臺(tái)的左限位或右限位磁性開(kāi)關(guān)動(dòng)作并且左料盤(pán)沒(méi)有料，經(jīng)定時(shí)確認(rèn)后，開(kāi)始落料過(guò)程；當(dāng)擋料氣缸伸出到位使料倉(cāng)關(guān)閉、左料盤(pán)有物料而右料盤(pán)為空，經(jīng)定時(shí)確認(rèn)后，開(kāi)始擺臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到達(dá)到限位位置。 供料過(guò)程的落料控制和裝配控制過(guò)程都是單序列步進(jìn)順序控制，具體編程步驟這里不再贅述，讀者可參考附錄光盤(pán)相關(guān)程序自行編制。 停止運(yùn)行，有兩種情況。一是在運(yùn)行中按下停止按鈕，停止指令被置位；另一種情況是當(dāng)料倉(cāng)中最后一個(gè)零件落下時(shí)，檢測(cè)物料有無(wú)的傳感器動(dòng)作（X001 OFF），將發(fā)出缺料報(bào)警。對(duì)于供料過(guò)程的落料控制，上述兩種情況均應(yīng)在料倉(cāng)關(guān)閉，頂料氣缸復(fù)位到位即返回到初始步后停止下次落料，并復(fù)位落料初始步。但對(duì)于擺臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)控制，一旦停止指令發(fā)出，則應(yīng)立即停止擺臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于裝配控制，上述兩種情況也