柔性制造生產線系統(tǒng)設計報告-付祥東

1、黃山學院機電工程學院 工業(yè)過程自動控制設計工業(yè)過程自動控制設計工件下料設計題目： 工件下料 學 號： 21106061016 姓 名： 付 祥 東 院 系： 機電工程學院 班 級： 11自動化1班 指導教師： 陳 佩 軍 目 錄摘 要3第一章 子系統(tǒng)的工藝流程概述4第二章 硬件設計52.1 控制系統(tǒng)的原理（附加電氣原理圖）52.2 設備分類及其選型52.3 設備接線圖（附加接線圖）62.4 小結7第三章 軟件設計83.1 PLC程序的設計（附加程序流程圖）83.2 PLC程序的調試83.3 上位機組態(tài)控制系統(tǒng)的設計（附加程序流程圖）163.4 上位機系統(tǒng)的調試173.5 小結17第四章 心得體

2、會184.1 結論184.2 結束語18附錄11919摘 要柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲運系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設備組成，能適應加工對象變換的自動化機械制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System)，英文縮寫為FMS。加工設備加工設備主要采用加工中心和數(shù)控車床，前者用于加工箱體類和板類零件，后者則用于加工軸類和盤類零件。中、大批量少品種生產中所用的FMS，常采用可更換主軸箱的加工中心，以獲得更高的生產效率。儲存和搬運儲存和搬運系統(tǒng)搬運的的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等；儲存物料的方法有平面布置的托盤庫，也有儲存量較大的桁道式立體倉庫。毛坯一般先

3、由工人裝入托盤上的夾具中，并儲存在自動倉庫中的特定區(qū)域內，然后由自動搬運系統(tǒng)根據物料管理計算機的指令送到指定的工位。固定軌道式臺車和傳送滾道適用于按工藝順序排列設備的FMS，自動引導臺車搬送物料的順序則與設備排列位置無關，具有較大靈活性。工業(yè)機器人可在有限的范圍內為14臺機床輸送和裝卸工件，對于較大的工件常利用托盤自動交換裝置(簡稱APC)來傳送，也可采用在軌道上行走的機器人，同時完成工件的傳送和裝卸。磨損了的刀具可以逐個從刀庫中取出更換，也可由備用的子刀庫取代裝滿待換刀具的刀庫。車床卡盤的卡爪、特種夾具和專用加工中心的主軸箱也可以自動更換。切屑運送和處理系統(tǒng)是保證 FMS連續(xù)正常工作的必要條

4、件，一般根據切屑的形狀、排除量和處理要求來選擇經濟的結構方案。信息控制FMS信息控制系統(tǒng)的結構組成形式很多，但一般多采用群控方式的遞階系統(tǒng)。第一級為各個工藝設備的計算機數(shù)控裝置(CNC)，實現(xiàn)各的口工過程的控制；第二級為群控計算機，負責把來自第三級計算機的生產計劃和數(shù)控指令等信息，分配給第一級中有關設備的數(shù)控裝置，同時把它們的運轉狀況信息上報給上級計算機；第三級是FMS的主計算機(控制計算機)，其功能是制訂生產作業(yè)計劃，實施FMS運行狀態(tài)的管理，及各種數(shù)據的管理；第四級是全廠的管理計算機。性能完善的軟件是實現(xiàn)FMS功能的基礎，除支持計算機工作的系統(tǒng)軟件外，數(shù)量更多的是根據使用要求和用戶經驗所發(fā)

5、展的專門應用軟件，大體上包括控制軟件(控制機床、物料儲運系統(tǒng)、檢驗裝置和監(jiān)視系統(tǒng))、計劃管理軟件(調度管理、質量管理、庫存管理、工裝管理等)和數(shù)據管理軟件(仿真、檢索和各種數(shù)據庫)等。柔性制造系統(tǒng)是指適用于多品種、中小批量生產的具有高柔性且自動化程度高的制造系統(tǒng)。柔性是FMS 的最大特點,即系統(tǒng)內部對外部環(huán)境的適應能力。自動化是指將手工操作減至最低, 仍至最后完全取消。FMS 標志著傳統(tǒng)的機械制造行業(yè)進入了一個發(fā)展變革的新時代,自其誕生以來就顯示出強大的生命力。它克服了傳統(tǒng)的剛性自動線只適用于大量生產的局限性,表現(xiàn)出了對多品種、中小批量生產制造自動化的適應能力。隨著社會對產品多樣化、低制造成本

6、、短制造周期要求的日趨迫切,由于微電子技術、計算機技術、通信技術、機械與控制設備的進步,柔性制造技術發(fā)展迅猛并日臻成熟。第一章 子系統(tǒng)的工藝流程概述本站點位于整個系統(tǒng)的首位，以1個S7-200PLC作為控制核心，通過使用ProfiBus-DP總線接收總控平臺SIEMENSS7-300PLC的通信信息來完成與其它站點的協(xié)同運行。系統(tǒng)的供電、啟停等操作通過各站的操作面板進行控制。該站點共有手動、自動及學習三種工作方式。在手動模式下，本站自帶的S7-200PLC獨立對本站進行控制，完成從檢測到托盤進站，電機帶動齒輪及皮帶使底盒下落，當?shù)缀新淙胪斜P后，傳送托盤和底盒進入下一個站點的一系列動作。在自動模

7、式下，柔性生產線實驗系統(tǒng)中所有從站同時工作，所有站的啟/停等動作由主站協(xié)調控制，本站根據工件檢測情況通過ProfiBus-DP總線向主站傳送數(shù)據，為主站協(xié)調它站動作提供必要的信息。本站點為光機電一體化設備，系統(tǒng)集成了可靠的傳感、控制、通信、動力輸送、組合機械、安全防護器件，提供對傳感器應用、PLC控制系統(tǒng)設計、工業(yè)以太網通信、電機拖動、機械設計與分析等方面的實訓內容。工件下料單元是通過直流電機驅動間歇機構帶動同步齒輪帶使之下落，工件主體下落至托盤后經傳送帶翔下站運行。第二章 硬件設計2.1 控制系統(tǒng)的原理（附加電氣原理圖）圖一：工件下料單元結構原理圖2.2 設備分類及其選型器件型號個數(shù)單價/元

8、總價/元電機GPG-05SC/3GN20K2111222profibus-dp總線及其連接器1161161S7-200CN西門子PLCCPU226216-2BD23-OXBO117801780EM277277-0AA22-OXAO1775775倆位短柄選擇開關155按鈕LA38-11D66.539指示塔燈邦納818611345345電磁鐵18585繼電器J5 uuc68A-2Z11515接近開關LT7-B25-3F116.66.6電容式接近開關南京施科15050表一：設備分類及其選型2.3 設備接線圖A:接插模塊 B:步進驅動器 C:傳感器 D:電磁閥 E:擋料電磁鐵 F:風扇 J:繼電器 K

9、:磁性開關 H:加熱絲 L:警示燈 M:電機 P:變頻器 Q:伺服驅動器 R:電位器 S:微動開關 SP:開關電源 V:調壓模塊 X:吸盤圖二：工件下料單元CPU226接線圖表二：工件下料單元I/O分配圖2.4 小結電源、按鈕、PLC、變頻器的連接端子全部用安全插座引出，可以根據實驗需要用安全電纜快速構建各種控制回路。常用模塊可以任意互換、搭配使用。各傳感器、電磁換向閥、電機的引線全部接到安全插座上，學生可以根據需要靈活運用，用快速安全電纜的連接到按鈕、PLC、變頻器模塊上，安全、快速。物料輸送機構由交流電機和同步傳送帶組成主要完成將工件輸送到分揀區(qū)。傳送帶的傳動動力是由三相交流減速電機提供，

10、電動機將動力傳給與之連接的聯(lián)軸器，通過聯(lián)軸器的鍵傳給軸，軸與帶輪采用過盈配合，即可帶動帶輪轉動，帶輪帶動其上的傳送帶傳動。對軸的固定問題，采用滾動軸承的原理。滾動軸承外圈固定，軸承內圈與軸過盈配合連接即可保證轉動和固定問題。傳送帶傳動后帶動從動輪轉動，而從動輪部分的滑動軸承外圈與從動輪一起轉動，其固定則是其中間的軸兩端分別開有孔，通過螺釘穿過將其固定在工作臺的連接件上。光電式傳感器中必須采用一定的光學元件，并按照一些光學定律和原理構成各種各樣的波，光學元件有各種反射鏡和透鏡。有一些基本的光電傳感器檢測的是光強的變化。一般地講，它檢測的是傳感器自己的光源發(fā)射出來的光線，或者檢測的并不是傳感器自己

11、的光源發(fā)射出來的光線。光線的類型以及檢測的方法有很多種，不同的傳感器使用的光線和檢測方法是不同的。實驗臺電路的設計中，充分考慮了系統(tǒng)的安全性、可靠性。系統(tǒng)電源帶漏電 保護、直流電源帶有短路保護、過流保護。所有接線端子均為快速安全插座，電纜為快速安全電纜，保證設備和人身安全。第三章 軟件設計3.1 PLC程序的設計（附加程序流程圖）圖三：工件下料單元程序流程圖3.2 PLC程序的調試3.3 上位機組態(tài)控制系統(tǒng)的設計（附加程序流程圖）圖二：工件下料單元組態(tài)設計圖3.4 上位機系統(tǒng)的調試 3.5 小結PLC調試是所有部分中最難得一部分，需要注意很多問題，多個輸出觸點的結果覆蓋，以及程序執(zhí)行的先后順序

12、和定時器以及計數(shù)器的設置，都會影響程序執(zhí)行的結果，從而改變下料單元動作。第四章 心得體會4.1 結論通過本次的學習讓我的學習能力有了很大的提高，在任務設計中讓我對自動化生產線有所了解。一方面自動化生產線包括諸多方面的知識如：機械技術、微電子技術、電工電子技術、傳感測試技術、接口技術、信息變換技術、網絡通信技術等多種技術有機地結合，并綜合應用到生產設備中；另一方面對于模擬的一個自動化生產線的工作流程有個基本概念。一個自動化生產線的基本組成部分有傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅動等機構在微處理單元的控制下協(xié)調有序地工作，有機地把這些獨立部分融合在一起。在這次設計中應用PLC技術，它是一門實踐性

13、很強的專業(yè)課程，PLC編程控制器技術在當今社會發(fā)展異常迅速，各生產廠家也推出了許多強大的新型PLC、各種特殊模塊和通信聯(lián)網器件，使可編程控制器成為集微機技術、自動化技術、通信技術于一體的通用工業(yè)控制裝置，成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的一種強有力的工具。經過這次設計我學到很多很多的的東西，不僅鞏固了以前所學過的知識，而且通過這次課程設計使我運用了課堂上的理論與實際相結合重要性，既要從理論中分析問題，又要從實際中解決問題發(fā)現(xiàn)才是根本。所以把所學的理論知識與實踐相結合起來，才能真正的學學以至用。 4.2 結束語本課題的圓滿完成特別感謝陳佩軍老師詳細的指導。陳老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，和思考問題的全面性給我在設計過程中有了多方面的設計思路中，也提前判斷設計中可能出現(xiàn)的問題作了詳細的分析，從而使我少走很多彎路節(jié)省了很多時間。老師的高深的學術水平，科學的思維方法和深入淺出的講解更準確更形象的把設計中的知識傳輸給我。再次感謝指導老師的幫助永遠是我學