YLB自动化生产线安装与调试论文设计.docx

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YLB自动化生产线安装与调试论文设计

YLB自动化生产线安装与调试论文设计

————————————————————————————————作者：

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学校代码:

5047

学号：

1003296

淮南职业技术学院

毕业论文（设计）

论文题目:

供料单元的PLC控制系统接线原理及传感器的应用

学科专业:

矿山机电

作者姓名:

谢云强

指导教师：

李去林

完成时间：

2012/12/24

亚龙335B自动化生产线安装与调试

摘要

可编程逻辑控制器（Programmablecontroller）简称PLC,是一种工业控制微型计算机。

由于PLC的编程方便、可靠性高、环境适应性强、使用方便以及维护简单等优点，所以PLC在工业生产中得到广泛的应用。

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。

利用YL-335B，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，使我们得到一个非常接近于实际的教学设备环境,缩短了理论教学与实际应用之间的距离.

关键词：

PLC;供料站

论文题目

1。

YL-335B的系统介绍

1。

1YL—335B的组成

亚龙YL-335B型自动生产线实训考核装备由安装在铝合金导轨式实训台上的送料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。

如图1—1所示。

图1—1YL—335B外观图

每一工作单元既可自成一个独立的系统，同时又是一个机电一体化的系统。

各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，输送单元的机械手装置整体运动则采取步进电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点,是一个典型的一维位置控制系统.分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相交流异步电动机的传动装置。

位置控制和变频器技术是现代工业应用最为广泛的电气控制技术。

本设计中YL-335B应用传感器来判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等.传感器技术是机电一体化装备应用技术中的关键技术之一,也是现代工业实现高度自动化的前提之一。

在控制方面，YL-335B采用基于RS485串行通信的PLC网络控制方案，每一工作单元由一台PLC承担其控制任务,各PLC之间通过RS485串行通信实现互连的分布式控制方式.用户可根据需要选择不同厂家的PLC型号及其所支持的RS485通信模式，组建成一个小型的PLC网络。

小型PLC网络以其结构简单，价格低廉的特点在小型自动生产线上有着广泛的应用，在现代工业网络通信中占据相当的份额.

1.2YL-335B的电气控制

1.2。

1YL-335B工作单元的结构特点

YL-335B设备中的各工作单元的结构特点是机械装置和电气控制部分的相对分离。

图1—2装置侧接线端口图1—3PLC侧接线端口

每一工作单元机械装置整体安装在底板上,而控制工作单元生产过程的PLC装置则安装在工作台两侧的抽屉板上。

因此,工作单元机械装置与PLC装置之间的信息交换是一个关键的问题。

YL—335B的解决方案是：

机械装置上的各电磁阀和传感器的引线均连接到装置侧的接线端口上。

图1—2和图1—3分别是装置侧的接线端口和PLC侧的接线端口。

1。

2。

2YL—335B的控制系统

YL-335B的每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也可以通过网络互连构成一个分布式的控制系统。

1、当工作单元自成一个独立的系统时,其设备运行的主令信号以及运行过程中的状态显示信号,来源于该工作单元按钮指示灯模块。

模块上的指示灯和按钮的端脚全部引到端子排上.模块盒上器件包括：

⑴指示灯（24VDC）：

黄色（HL1）、绿色（HL2）、红色（HL3）各一个。

⑵主令器件：

绿色常开按钮SB1一个、红色常开按钮SB2一个、选择开关SA（一对转换触点）、急停按钮QS（一个常闭触点）

2、当各工作单元通过网络互连构成一个分布式的控制系统时,对于采用西门子S7—200系列PLC的设备，YL-335B的标准配置是采用PPI协议的通信方式。

设备出厂的控制方案如图1-4所示。

图1—4

各工作站PLC配置如下:

⑴输送单元：

S7—226DC/DC/DC主单元，共24点输入，16点晶体管输出。

⑵供料单元:

S7-224AC/DC/RLY主单元，共14点输入和10点继电器输出。

⑶加工单元：

S7—224AC/DC/RLY主单元，共14点输入和10点继电器输出。

⑷装配单元:

S7-226AC/DC/RLY主单元,共24点输入，16点继电器输出。

⑸分拣单元：

S7-224XPAC/DC/RLY主单元,共14点输入和10点继电器输出。

3、人机界面

系统运行的主令信号（复位、启动、停止等）通过触模屏人机界面给出。

同时，人机界面上也显示系统运行的各种状态信息。

人机界面是在操作人员和机器设备之间做双向沟通的桥梁.使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变的简单生动，并且可以减少操作上的失误，即使是新手也可以很轻松的操作整个机器设备.使用人机界面还可以使机器的配线标准化、简单化,同时也能减少PLC控制器所需的I/O点数，降低生产成本，同时由于面板控制的小型化及高性能，相对的提高了整套设备的附加价值。

2。

供料单元控制系统

2。

1供料单元的气动系统

2.1。

1气动元件

供料站气动控制回路采用标准双作用直线气缸作为执行元件为了使气缸的动作平稳可靠，使用单向节流阀单对气缸的运动速度加以控制，向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的流量控制阀，常用于控制气缸的运动速度,也称为速度控制阀.

单电控电磁换向阀、电磁阀组。

YL—335B所有工作单元的执行气缸都是双作用气缸，因此控制它们工作的电磁阀需要有二个工作口和二个排气口以及一个供气口，故使用的电磁阀均为二位五通电磁阀。

供料单元用了两个二位五通的单电控电磁阀.两个电磁阀是集中安装在汇流板上的.汇流板中两个排气口末端均连接了消声器，消声器的作用是减少压缩空气在向大气排放时的噪声。

这种将多个阀与消声器、汇流板等集中在一起构成的一组控制阀的集成称为阀组，而每个阀的功能是彼此独立的。

2。

1.2气动控制回路

气动控制回路是本工作单元的执行机构，该执行机构的控制逻辑与控制功能是由PLC实现的。

气动控制回路的工作原理如图2-1所示.图中1A和2A分别为推料气缸和顶料气缸.1B1和1B2为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，2B1和2B2为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关。

1Y1和2Y1分别为控制推料缸和顶料缸的电磁阀的电磁控制端。

通常，这两个气缸的初始位置均设定在缩回状态.

图2—1供料单元气动控制回路工作原理图

2。

2传感器

YL—335B各工作单元所使用的传感器都是接近传感器,它利用传感器对所接近的物体具有的敏感特性来识别物体的接近，并输出相应开关信号。

1、磁性开关

YL—335B所使用的气缸都是带磁性开关的气缸。

这些气缸的缸筒采用导磁性弱、隔磁性强的材料，如硬铝、不锈钢等。

在非磁性体的活塞上安装一个永久磁铁的磁环,这样就提供了一个反映气缸活塞位置的磁场。

而安装在气缸外侧的磁性开关则是用来检测气缸活塞位置，即检测活塞的运动行程的。

在磁性开关上设置的LED显示用于显示其信号状态,供调试时使用。

磁性开关动作时，输出信号“1”，LED亮;磁性开关不动作时，输出信号“0”，LED不亮。

磁性开关的安装位置可以调整，调整方法是松开它的紧固定位螺栓,让磁性开关着气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧固定螺栓。

磁性开关有蓝色和棕色2根引出线,使用时蓝色引出线应连接到PLC输入公共

端，棕色引出线应连接到PLC输入端。

磁性开关的内部电路如图2-1中虚线框内所示。

图2—1磁性开关内部电路图

2、漫射式光电接近开关

漫射式光电接近开关供料单元中，用来检测工件不足或工件有无的漫射式光电接近开关选用神视（OMRON）公司的CX-441（E3Z-L61）型放大器内置型光电开关（细小光束型，NPN型晶体管集电极开路输出）,。

该光电开关的外形和顶端面上的调节旋钮与显示灯如图2-2所示。

CX-441（E3Z-L61）光电开关的外形和调节旋钮、显示灯。

图2—2

图2—3给出该光电开关的内部电路原理框图。

图2—3CX-441（E3Z—L61）光电开关电路原理图

用来检测物料台上有无物料的光电开关是一个圆柱形漫射式光电接近开关，工作时向上发出光线，从而透过小孔检测是否有工件存在，.该光电开关选用SICK公司产品MHT15-N2317型，其外形如图2-4所示。

图2—4MHT15—N2317光电开关外形

2.3供料单元的PLC控制系统

PLC的I/O接线

根据工作单元装置的I/O信号分配（表2—1）和工作任务的要求，供料单元PLC选用S7-224AC/DC/RLY主单元，共14点输入和10点继电器输出.PLC的I/O信号分配如表2-2所示，接线原理图则见图2—5。

表2—1供料单元装置侧的接线端口信号端子的分配

图2-5供料单元PLC的I/O接线原理图

3.加工单元控制系统

3.1加工单元的气动系统

加工单元所使用气动执行元件包括标准直线气缸、薄型气缸和气动手指。

加工单元

图3-1加工单元气动控制回路工作原理图

的气动控制元件均采用二位五通单电控电磁换向阀，各电磁阀均带有手动换向和加锁钮.它们集中安装成阀组固定在冲压支撑架后面。

气动控制回路的工作原理如图3—1所示。

1B1和1B2为安装在冲压气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，2B1和2B2为安装在加工台伸缩气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，3B1为安装在手爪气缸工作位置的磁感应接近开关。

1Y1、2Y1和3Y1分别为控制冲压气缸、加工台伸缩气缸和手爪气缸的电磁阀的电磁控制端。

3.2加工单元的PLC控制系统

PLC的I/O分配及系统安装接线，装置侧接线端口信号分配如表3-1所示

表3-1加工单元装置侧的接线端口信号端子的分配

2）加工单元选用S7-224AC/DC/RLY主单元,共14点输入和10点继电器输出.PLC的I/O信号表如表3-2所示,接线原理图如图3—2所示。

表3—2加工单元PLC的I/O信号表

4.装配单元控制系统

4。

1示灯、传感器

1、警示灯本工作单元上安装有红、橙、绿三色警示灯，它是作为整个系统警示用的。

警示灯有五根引出线，其中黄绿双色线：

黄绿双色线为”“地线”；红色线：

红色灯控制线；黄色线：

橙色灯控制线,绿色线：

绿色灯控制线；黑色线：

信号灯公共控制线。

接线如图4-1所示.

图4-1警示灯及其接线

2、光纤传感器

光纤型传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成，放大器和光纤检测头是分离的两个部分,光纤检测头的尾端部分分成两条光纤，使用时分别插入放大器的两个光纤孔。

光纤传感器组件如图4—2所示。

图4-3是放大器的