毕业设计亚龙YL335B型自动生产线加工站.docx
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毕业设计亚龙YL335B型自动生产线加工站
毕业设计说明书
设计题目亚龙YL-335B型自动生产线---加工站
院系电子电气工程学院
专业电气自动化技术
摘要
随着社会的进步科技的发展，人们不愿再花很大力气去手工操作机器，而PLC技术在正好应用于这一点，通过PLC内部的处理能把许多之前手动操作的加工机器改为自动运行，这样不仅解放了人力，生产效率也有很大的提升。
PLC以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑——微处理单元的角色。
对本设计而言，加工站机构采用气动驱动技术，系统控制方式采用一台PLC承担其控制任务，加工单元的功能是完成把待加工工件从物料台移送到加工区域冲压气缸的正下方；完成对工件的冲压加工，然后把加工好的工件重新送回物料台的过程。
在TPC7062KS人机界面上组态画面，触摸屏上电并进行权限检查后运行，将直接切换到“运行界面”。
人机界面上增加了操作加工站的操作方式，易于观察，提供了远程控制使加工与控制分离，易于操作。
关键词：
加工站PLC人机界面组态
前言
现代化的自动生产设备（自动生产线）的最大特点是它的综合性和系统性，在这里，机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。
可编程序控制器（PLC）以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑——微处理单元的角色。
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。
YL-335B采用模块组合式的结构，各工作单元是相对独立的模块，并采用了标准结构和抽屉式模块放置架，具有较强的互换性。
可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试。
一、加工单元的结构
加工单元的功能是完成把待加工工件从物料台移送到加工区域冲压气缸的正下方；完成对工件的冲压加工，然后把加工好的工件重新送回物料台的过程。
加工单元装置侧主要结构组成为：
加工台及滑动机构，加工（冲压）机构，电磁阀组，接线端口，底板图1.1加工单元机械结构总成
等。
其中，该单元机械结构总成如图1.1所示
（一）加工单元结构认知
1.物料台及滑块机构
加工台及滑动机构如图1.2所示。
加工台用于固定被加工件，并把工件移到加工（冲压）机构正下方进行冲压加工。
它主要由气动手爪、手指、加工台伸缩气缸、线性导轨及滑块、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。
滑动加工台的工作原理：
滑动加工台在系统正常工作后的初始状态为伸缩气缸伸出，加工台气动手指张开的状态，当输送机构把物料送到料台上，物料检测传感器检测到工件后，PLC控制程序驱动气动手指将工件夹紧→加工台回到加工区域冲压气缸下方→冲压气缸活塞杆向下伸出冲压工件→完成冲压动作后向上缩回→加工台重新伸出→到位后气动手指松开的顺序完成工件加工工序，并向系统发出加工完成信号,为下一次图1.2加工台及滑动机构
工件到来加工做准备。
2.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、隔图1.3带磁性开关气缸的工作原理图
磁性的材料，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。
有触点式的磁性开关用舌簧开关作磁场检测元件。
舌簧开关成型于合成树脂块内，并且一般还有动作指示灯、过电压保护电路也塑封在内。
图1.3是带磁性开关气缸的工作原理图。
当气缸中随活塞移动的磁环靠近开关时，舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合；当磁环移开开关后，簧片失磁，触点断开。
触点闭合或断开时发出电控信号，在PLC的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。
3.漫射式光电接近开关
加工单元中，用来检测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和显示灯如图1.4所示。
图中动作选择开关的功能是选择受光动作或遮光动作模式。
即，当此开关按顺时针方向充分旋转时（L侧），则进入检测-ON模式，当此开关按逆时针方向充分旋转时（D侧），则进入检测-OFF图1.4CX-441（E3Z-L61）光电开关的外形和调节旋钮、显示灯
模式。
距离设定旋钮是5回转调节器，调整距离时注意逐步轻微旋转，否则若充分旋转距离调节器会空转。
调整的方法是，首先按逆时针方向将距离调节器充分旋到最小检测距离（E3Z-L61约20mm），然后根据要求距离放置检测物体，按顺时针方向逐步旋转距离调节器，找到传感器进入检测条件的点；拉开检测物体距离，按顺时针方向进一步旋转距离调节器，找到传感器再次进入检测状态，一旦进入，向后旋转距离调节器直到传感器回到非检测状态的点。
两点之间的中点为稳定检测物体的最佳位置。
图1.5给出该光电开关的内部电路原理框图。
图1.5CX-441（E3Z-L61）光电开关电路原理图
（二）加工（冲压）机构
加工（冲压）机构如图1.6所示。
加工机构用于对工件进行冲压加工。
它主要由冲图1.6加工（冲压）机构
压气缸、冲压头、安装板等组成。
冲压台的工作原理是：
当工件到达冲压位置既伸缩气缸活塞杆缩回到位，冲压缸伸出对工件进行加工，完成加工动作后冲压缸缩回，为下一次冲压做准备。
冲头根据工件的要求对工件进行冲压加工，冲头安装在冲压缸头部。
安装板用于安装冲压缸，对冲压缸进行固定。
（三）加工单元的气动元件
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，下面只介绍前面尚未提及的薄型气缸和气动手指。
1.薄型气缸
薄型气缸属于省空间气缸类，即气缸的轴向或径向尺寸比标准气缸有较大减小的气缸。
具有结构紧凑、重量轻、占用空间小等优点。
图1.7是薄型气缸的一些实例图。
薄
图1.7薄型气缸的实例图
型气缸的特点是：
缸筒与无杆侧端盖压铸成一体，杆盖用弹性挡圈固定，缸体为方形。
这种气缸通常用于固定夹具和搬运中固定工件等。
在YL-335B的加工单元中，薄型气缸用于冲压，这主要是考虑该气缸行程短的特点。
2.气动手指（气爪）
气爪用于抓取、夹紧工件。
气爪通常有滑动导轨型、支点开闭型和回转驱动型等工作方式。
YL-335B的加工单元所使用的是滑动导轨型气动手指，如图1.8（a）所示。
其工
图1.8气动手指实物和工作原理
作原理可从其中剖面图（b）和（c）看出。
3.电磁阀组
电磁换向阀是利用其电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸力使阀芯切换，达到改变气流方向的目的。
图1.9所示是一个单电控二位五通电磁换向阀的工作原理示意图。
图1.9单电控电磁换向阀的工作原理
加工单元用了三个二位五通的单电控电磁阀。
这三个电磁阀带有手动换向和加锁钮，有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2个位置。
用小螺丝刀把加锁钮旋到在LOCK位置时，手控开关向下凹进去，不能进行手控操作。
只有在PUSH位置，可用工具向下按，信号图1.10电磁阀组
为“1”，等同于该侧的电磁信号为“1”；常态时，手控开关的信号为“0”。
在进行设备调试时，可以使用手控开关对阀进行控制，从而实现对相应气路的控制，以改变推料缸等执行机构的控制，达到调试的目的。
三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，阀组的结构如图1.10所示。
4.磁感应接近开关
从图1.3上可以看到，气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，这两个极限位置都分别装有一个磁感应接近开关，如图1.11所示。
磁感应接近开关的基本工作原理是：
当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。
若在气缸的活塞（或活塞杆）上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。
当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作并发出电信号。
在PLC的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。
在传感器上设置有LED显示用于显示传感器的信号状态，供调试时使用。
传感器动作时，输出信号“1”，LED亮；传感器不动作时，输出信号“0”，LED不亮。
传感器（也叫做磁性开关）的安装位置可以调整，调整方法是松开磁性开关的紧图1.11磁感应接近开关
定螺钉，让磁性开关在气缸的滑轨里滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺钉。
二、加工单元的气路设计与连接
加工单元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相和加锁钮。
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2.1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。
图2.1加工单元气动控制回路工作原理图
三、加工单元的PLC及编程
（一）加工单元PLC的选择及其介绍
本单元中传感器信号（包括1个光电开关、5个磁性开关、1个光纤传感器）共占7个输入点；急停按钮和启/停按钮及方式切换开关作为本地主令信号占用4个点。
输出有3个阀和3个指示灯则所需PLCI/O点分别为11点输入、6点输出，如表3.1所示。
选用西门子S7-200-224CNAC/DC/RLY作为主单元，共14点输入和10点输出。
（二）加工单元的PLC的接线分配表及I/O分配表
表3.1加工单元装置侧的接线端口信号端子的分配表
输出端子中间层
端子号
设备符号
信号线
2
1Y
加紧电磁阀
3
4
2Y
伸缩电磁阀
5
3Y
冲压电磁阀
6#-14#端子没有连接
输入端子中间层
端子号
设备符号
信号线
2
SC1
加工物料台检测
3
1B
工件夹紧检测
4
2B1
加工台伸出到位
5
2B2
加工台缩回到位
6
3B1
加工压头上限
7
3B2
加工压头下限
8#-17#端子没有连接
输入信号
序号
PLC输入点
信号名称
信号来源
1
I0.0
加工物料台检测
装置侧
2
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