自动线的安装与调试设计毕业设计说明.docx
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自动线的安装与调试设计毕业设计说明
职业技术学院
2011届毕业论文（设计）
题目：
自动线的安装与调试设计
姓名：
建誉
学号：
1081433025
班级：
08机电（3）班
所在系别：
机电工程系
所在专业：
机电一体化
完成时间：
年月日
指导教师：
罗林
职业技术学院
毕业论文（设计）任务书
题目：
：
学号：
系别：
专业：
班级：
指导教师：
年月日
（一）课题意义及主要容：
年月日
（二）目的要求：
年月日
（三）进度计划：
年月日
（四）审批意见：
系（专业）负责人签字：
年月日
（五）学生开始执行任务书日期：
年月日
（六）学生提交全部论文日期：
年月日
（七）学生签名：
年月日
（八）指导教师签名：
年月日
（九）注意事项：
1、本任务书一式二份，各系留存一份，交教务处一份；任务书第
（一）、
（二）、（三）、（五）、（六）、（八）项由指导教师认真填写；第（四）项由系或专业负责人认真填写；第（七）项由学生本人填写。
2、学生应在指导教师指导下根据本任务书的要求制定具体实施计划并按时完成任务。
职业技术学院
毕业论文（设计）指导记录册
题目：
自动线的安装与调试设计
：
建誉
学号：
1081433025
系别：
机电工程系
专业：
机电一体化
班级：
08机电（3）班
指导教师：
罗林
年月日
（一）论文摘要：
（学生填写）
年月日
（二）参考书目：
（学生填写）
年月日
（三）论文提纲：
（学生填写）
年月日
（四）提纲修改意见：
（指导教师填写）
学生收到意见时间：
学生收到意见签名：
年月日
（五）初稿修改意见：
（指导教师填写）
学生收到意见时间：
学生收到意见签名：
年月日
（六）定稿意见：
（指导教师填写）
指导教师签名：
年月日
自动化的安装与调试设计
毕
业
设
计
姓名：
学号：
系别：
专业：
班级：
指导老师：
一、竞赛设备及工艺过程描述
YL-335A自动生产线由供料、加工、装配、分拣和搬运等5个工作站组成，各工作站均设置一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通信实现互连，构成分布式的控制系统。
自动生产线的工作目标是：
将供料单元料仓的工件送往加工单元的物料台，完成加工操作后，把加工好的工件送往装配单元的物料台，然后把装配单元料仓的白色和黑色两种不同颜色的小园柱工件嵌入到物料台上的工件中，完成装配后的成品送往分拣单元分拣输出。
二、需要完成的工作任务
1.设备安装
完成YL-335A自动生产线的供料、加工、装配、分拣单元和输送单元的部分器件装配工作，并把这些工作单元安装在YL-335A的工作桌面上。
2.气路连接
根据生产线工作任务对气动元件的动作要求和控制要求、连接气路。
3.电路设计和电路连接
⑴根据控制要求，设计输送单元的电气控制电路，并根据所设计的电路图连接电路。
⑵按照给定的I/O分配表，连接供料、加工和装配单元控制电路。
对于分拣单元，按照给定I/O分配表预留给变频器的I/O端子，设计和连接变频器主电路和控制电路，并连接分拣单元的控制电路。
⑶根据该生产线的网络控制要求，连接通信网络。
4.程序编制和程序调试
⑴根据该生产线正常生产的动作要求和特殊情况下的动作要求，编写PLC的控制程序和设置步进电机驱动器参数及变频器参数。
⑵调试机械部件、气动元件、检测元件的位置和编写的PLC控制程序，满足设备的生产和控制要求。
三、具体的工作要求
1、自动生产线设备部件安装
（1）YL-335A自动生产线各工作单元的安装位置如图1所示。
图中，长度单位为毫米；抽屉中各种模块的放置请自行确定。
图1YL-335A自动生产线设备俯视图
（2）供料单元装配要求
供料支撑架、PLC和接线端口已经安装在底板上。
其余器件已装配为组件，由选手进一步自行装配。
图2是装配完成的供料单元装配图。
图2供料单元装配图
图中仅给出采用西门子S7-200系列PLC时的装配图，采用其他系列PLC时安装位置类推。
3）加工单元装配要求
由导轨、导轨滑块、直线气缸及安装立板、气动手指及连接座所构成的滑动工件台组件，以及PLC和接线端口已经安装在底板上。
其余器件已装配为组件，由选手进一步自行装配。
图3是已完成装配的加工单元主要部分装配图，图中尚未画出PLC和接线端口等组件。
图3加工单元装配图
（4）装配单元的装配、接线、气路连接等工作已完成，选手只须完成把该单元安装在工作桌面上的工作。
装配单元主要部分如图4所示，图中尚未画出PLC和接线端口等组件。
图4装配单元装配图
（5）分拣单元装配要求
PLC和接线端口已经安装在底板上，传送带已装配为组件，但不包括其上的推料气缸和光纤传感器。
其余器件应自行装配。
图5是装配完成并安装在工作桌面上的分拣单元装配图。
图5分拣单元装配图
图中仅给出采用西门子S7-200系列PLC时的装配图，采用其他系列PLC时安装位置类推。
（6）输送单元装配要求如下：
桌面上已安装好直线导轨、步进电机及同步带传动装置、左右极限开关和原点开关，其余器件自行装配。
输送单元传动组件和机械手装置的正视和俯视示意图如图6所示，图7给出抓取机械手装置的装配图。
图6输送单元传动组件和机械手装置的正视和俯视示意图
图7抓取机械手装置的装配图
2、气路连接及调整
请按照下述各工作单元的的初始位置要求连接气路：
⑴供料单元的推料气缸和顶料气缸均处于缩回状态。
⑵加工站的滑动工件台的伸缩气缸处于伸出状态；用于夹紧工件的气动手指处于开状态；冲压气缸处于缩回位置。
⑶装配站的挡料气缸处于伸出状态，顶料气缸处于缩回状态。
料仓上已经有足够物料。
装配机械手的升降气缸处于提升状态，伸缩气缸处于缩回状态，
气爪处于松开状态。
⑷分拣单元的两个推料气缸均处于缩回状态。
⑸输送单元抓取机械手升降气缸处于下降位置；伸缩气缸处于缩回状态；气爪处于松开状态。
3、设计输送单元的电气控制电路图
包括PLC的I/O端子分配、步进电机及其驱动器控制电路，变频器主电路和控制电路。
其中，步进电机驱动器控制电路必须设置抓取机械手装置运动的限位保护。
4、按工艺要求连接电路
供料单元、加工单元、装配单元、分拣单元的PLC和接线端口已经安装在单元底板上。
供料、加工、装配和分拣单元PLC与接线端口的接线已经完成，请按照表1～表3给定的I/O分配表，完成工作单元的各传感器、执行与接线端口的接线。
不同PLC机型的PLC的I/O分配和端子接线表分别如表1、表2和表3所示，表中的端子号是接线端口从左边计起的下层或上层端子编号，+24V是接线端口中直流电源经熔断器后的输出线。
表1“西门子”机型的I/O分配及端子接线表
表1（a）供料单元PLC（S7-222-AC/DC/RLY）的I/O分配及端子接线表
端子号
输入
端子号
输出
1（下层）
物料台物料检测
I0.4
14（下层）
顶料电磁阀
Q0.0
2（下层）
物料不足检测
I0.5
15（下层）
推料电磁阀
Q0.1
3（下层）
物料没有检测
I0.6
8（下层）
顶料到位
I0.0
9（下层）
顶料复位
I0.1
1,2（上层）
输出公共端
（+24V）
1L
10（下层）
推料到位
I0.2
11（下层）
推料复位
I0.3
上层
4～16
端子
0V端子
12（下层）
启动/停止按钮
I0.7
+24V端
输入公共端
1M、2M
表1（b）加工单元PLC（S7-222-AC/DC/RLY）的I/O分配及端子接线表
端子号
输入
端子号
输出
1（下层）
物料台物料检测
I0.0
11（下层）
夹紧电磁阀
Q0.0
4（下层）
物料台夹紧检测
I0.1
12（下层）
料台伸缩
Q0.1
5（下层）
物料台伸出到位
I0.2
13（下层）
加工压头
Q0.2
6（下层）
物料台缩回到位
I0.3
7（下层）
加工压头上限
I0.4
8（下层）
加工压头下限
I0.5
9（下层）
急停按钮
I0.6
10（下层）
启动/停止按钮
I0.7
1（上层）
（+24V）
输出公共端
1L,2L
上层4～
13端子
0V端子
+24V端
输入公共端
1M、2M
表1（c）装配单元PLC（S7-226-AC/DC/RLY）的I/O分配表
端子号
输入
端子号
输出
1（下层）
物料不足检测
I0.0
25（下层）
挡料电磁阀
Q0.0
2（下层）
物料没有检测
I0.1
26（下层）
顶料电磁阀
Q0.1
3（下层）
物料左检测
I0.2
27（下层）
回转电磁阀
Q0.2
4（下层）
物料右检测
I0.3
28（下层）
手爪夹紧电磁阀
Q0.3
5（下层）
放料台物料检测
I0.4
29（下层）
手爪升降电磁阀
Q0.4
11（下层）
顶料到位
I0.5
30（下层）
手爪伸缩电磁阀
Q0.5
12（下层）
顶料复位
I0.6
32（下层）
红色警示灯
Q0.6
13（下层）
挡料状态
I0.7
33（下层）
黄色警示灯
Q0.7
14（下层）
落料状态
I1.0
34（下层）
绿色警示灯
Q1.0
15（下层）
转缸左旋到位
I1.1
16（下层）
转缸右旋到位
I1.2
17（下层）
手爪夹紧到位
I1.3
18（下层）
手爪下降到位
I1.4
19（下层）
手爪上升到位
I1.5
20（下层）
手爪缩回到位
I1.6
2（上层）
输出公共端
（+24V）
1L,2L
21（下层）
手爪伸出到位
I1.7
22（下层）
急停按钮
I2.0
上层
6～34
端子
0V端子
23（下层）
启动/停止按钮
I2.1
+24V端
输入公共端
1M、2M
表1（d）分拣单元PLC（S7-222-AC/DC/RLY）的I/O分配及端子接线表
端子号
输入
端子号
输出
1（下层）
光纤传感器SC1
I0.3
13（下层）
推杆1电磁阀
Q0.0
2（下层）
光纤传感器SC2
I0.2
14（下层）
推杆2电磁阀
Q0.1
3（下层）
放料口物料检测
I0.4
15（下层）
预留给变频器控制端子
Q0.4
7（下层）
推杆1到位
I0.0
16（下层）
Q0.5
8（下层）
推杆2到位
I0.1
17（下层）
2L
10（下层）
急停按钮
I0.5
2（上层）
输出公共端
（+24V）
1L
11（下层）
启动/停止按钮
I0.6
上层
4～14
端子
0V端子
+24V端
输入公共端
1M、2M
表2“松下”机型的I/O分配及端子接线表
表2（a）供料单元PLC（FP-X-C14R）的I/O分配表
端子号
输入
端子号
输出
1（下层）
物料台物料检测
X4
14（下层）
顶料电磁阀
Y1
2（下层）
物料不足检测
X5
15（下层）
推料电磁阀
Y2
3（下层）
物料没有检测
X6
8（下层）
顶料到位
X0
9（下层）
顶料复位
X1
1,2（上层）
输出公共端
（+24V）
C0,C1
10（下层）
推料到位
X2
11（下层）
推料复位
X3
上层
4～16
端子
0V端子
12（下层）
启动/停止按钮
X7
+24V端
输入公共端
COM
表2（b）加工单元PLC（FP-X-C14R）的I/O分配及端子接线表
端子号
输入
端子号
输出
1（下层）
物料台物料检测
X0
11（下层）
夹紧电磁阀
Y0
4（下层）
物料台夹紧检测
X1
12（下层）
料台伸缩
Y1
5（下层）
物料台伸出到位
X2
13（下层）
加工压头
Y2
6（下层）
物料台缩回到位
X3
7（下层）
加工压头上限
X4
8（下层）
加工压头下限
X5
9（下层）
急停按钮
X6
10（下层）
启动/停止按钮
X7
1（上层）
输出公共端
C0～C5
上层4～
13端子
0V端子
+24V端
输入公共端
COM
表2（c）装配单元PLC（FP-X-C60R）的I/O分配表
端子号
输入
端子号
输出
1（下层）
物料不足检测
X0
25（下层）
挡料电磁阀
Y0
2（下层）
物料没有检测
X1
26（下层）
顶料电磁阀
Y1
3（下层）
物料左检测
X2
27（下层）
回转电磁阀
Y2
4（下层）
物料右检测
X3
28（下层）
手爪夹紧电磁阀
Y3
5（下层）
放料台物料检测
X4
29（下层）
手爪升降电磁阀
Y4
11（下层）
顶料到位
X5
30（下层）
手爪伸缩电磁阀
Y5
12（下层）
顶料复位
X6
32（下层）
红色警示灯
YA
13（下层）
挡料状态
X7
33（下层）
黄色警示灯
YB
14（下层）
落料状态
X8
34（下层）
绿色警示灯
YC
15（下层）
转缸左旋到位
X9
16（下层）
转缸右旋到位
XA
17（下层）
手爪夹紧到位
XB
18（下层）
手爪下降到位
XC
19（下层）
手爪上升到位
XD
20（下层）
手爪缩回到位
XE
1,2（上层）
输出公共端
（+24V）
1L,2L
21（下层）
手爪伸出到位
XF
22（下层）
急停按钮
X10
上层
6～34
端子
0V端子
23（下层）
启动/停止按钮
X11
+24V端
输入公共端
COM
表2（d）分拣单元PLC（FP-X-C14R）的I/O分配表
端子号
输入
端子号
输出
1（下层）
光纤传感器SC1
X3
12（下层）
顶料电磁阀
Y0
2（下层）
光纤传感器SC2
X2
13（下层）
推料电磁阀
Y1
3（下层）
放料口物料检测
X4
15（下层）
预留给变频器控制端子
Y2
7（下层）
推杆1到位
X0
16（下层）
Y3
8（下层）
推杆2到位
X1
17（下层）
Y4
10（下层）
急停按钮
X6
17（上层）
C2,C3
11（下层）
启动/停止按钮
X7
1,2（上层）
输出公共端
（+24V）
C0,C1
上层
4～14
端子
0V端子
+24V端
输入公共端
COM
表3“三菱”机型的I/O分配及端子接线表
表3（a）供料单元PLC（FX2N-16MR）的I/O分配及端子接线表
端子号
输入
端子号
输出
1（下层）
物料台物料检测
X004
14（下层）
顶料电磁阀
Y000
2（下层）
物料不足检测
X005
15（下层）
推料电磁阀
Y001
3（下层）
物料没有检测
X006
8（下层）
顶料到位
X000
9（下层）
顶料复位
X001
1,2（上
层）
输出公共端
（+24V）
Y000
Y001
10（下层）
推料到位
X002
11（下层）
推料复位
X003
上层
4～16
端子
0V端子
12（下层）
启动/停止按钮
X007
13（上层）
输入公共端（0V）
COM
表3（b）加工单元PLC（FX2N-16MR）的I/O分配及端子接线表
端子号
输入
端子号
输出
1（下层）
物料台物料检测
X000
11（下层）
夹紧电磁阀
Y000
4（下层）
物料台夹紧检测
X001
12（下层）
料台伸缩
Y001
5（下层）
物料台伸出到位
X002
13（下层）
加工压头
Y002
6（下层）
物料台缩回到位
X003
7（下层）
加工压头上限
X004
8（下层）
加工压头下限
X005
9（下层）
急停按钮
X006
10（下层）
启动/停止按钮
X007
1（上层）
（+24V）
输出公共端
Y000～
Y005
上层4～
13端子
0V端子
10（上层）
输入公共端（0V）
COM
表3（c）装配单元PLC（FX2N-48MR）的I/O分配表
端子号
输入
端子号
输出
1（下层）
物料不足检测
X000
25（下层）
挡料电磁阀
Y000
2（下层）
物料没有检测
X001
26（下层）
顶料电磁阀
Y001
3（下层）
物料左检测
X002
27（下层）
回转电磁阀
Y002
4（下层）
物料右检测
X003
28（下层）
手爪夹紧电磁阀
Y003
5（下层）
放料台物料检测
X004
29（下层）
手爪升降电磁阀
Y004
11（下层）
顶料到位
X005
30（下层）
手爪伸缩电磁阀
Y005
12（下层）
顶料复位
X006
32（下层）
红色警示灯
Y010
13（下层）
挡料状态
X007
33（下层）
黄色警示灯
Y011
14（下层）
落料状态
X010
34（下层）
绿色警示灯
Y012
15（下层）
转缸左旋到位
X011
16（下层）
转缸右旋到位
X012
17（下层）
手爪夹紧到位
X013
18（下层）
手爪下降到位
X014
19（下层）
手爪上升到位
X015
20（下层）
手爪缩回到位
X016
2,3,4（上
层）
输出公共端
（+24V）
COM1,
COM2,
COM3
21（下层）
手爪伸出到位
X017
22（下层）
急停按钮
X020
23（下层）
启动/停止按钮
X021
上层
6～34
端子
0V端子
23（上层）
输入公共端（0V）
COM
表3（d）分拣单元PLC（FX2N-16MR）的I/O分配及端子接线表
端子号
输入
端子号
输出
1（下层）
光纤传感器SC1
X003
12（下层）
顶料电磁阀
Y000
2（下层）
光纤传感器SC2
X002
13（下层）
推料电磁阀
Y001
3（下层）
放料口物料检测
X004
15（下层）
预留给变频器控制端子
Y002
7（下层）
推杆1到位
X000
16（下层）
Y004
8（下层）
推杆2到位
X001
17（下层）
Y005
10（下层）
急停按钮
X006
17（上层）
Y2～Y5
11（下层）
启动/停止按钮
X007
1,2
（上层）
输出公共端
（+24V）
Y000
Y001
上层
4～16
端子
0V端子
11（上层）
输入公共端（0V）
COM
5、各站PLC网络连接
系统的控制方式应采用分布式网络控制。
系统主令工作信号由连接到输送站的按钮/指示灯模块提供，安装在工作桌面上的警示灯应能显示整个系统的主要工作状态，例如复位、启动、停止、报警等。
并且应提供输送站的按钮/指示灯模块的2个指示灯用于指示网络的正常和故障状态。
对不同厂家PLC的系统，所指定的网络通信方式如下：
⑴采用西门子S7-200系列时，指定为PPI方式。
⑵采用松下FP-X系列时，指定为PC-Link方式。
⑶采用三菱FX系列时，指定为N:
N方式。
6、系统手动工作模式测试
系统的工作模式分为自动运行和手动工作模式，手动工作模式仅限于分拣站的测试。
两种工作模式由输送站的按钮/指示灯模块中选择开关切换。
要从自动运行方式切换到手动工作模式，仅限当前工作周期完成后切换有效。
在手动工作模式下，操作人员需在分拣站侧首先把该站急停按钮按下，然后用该站的启动/停止按钮操作，单步执行指定的测试项目（测试时传送带上工件用人工放下）。
急停按钮复位后，表示测试结束。
要从分拣测试方式切换到自动运行方式，须待急停按钮复位且分拣站传送带上没有工件才有效。
测试项目的指定如表5所示：
表5分拣测试项目容
项目序号
项目容
1
变频器运行频率测试：
空载下按低速（10Hz），中速（25Hz），高速（35Hz）顺序，各运行5秒后结束。
2
白色工件分拣测试：
在传送带入料口放下白色工件，高速（35Hz）运行下，在滑槽1中间准确停止，由推杆1推到滑槽1中。
3
黑色工件分拣测试：
在传送带入料口放下黑色工件，高速（35Hz）运行下，在滑槽2中间准确停止，由推杆2推到滑槽2中。
注：
必须在前一项测试结束后，才能按下启动/停止按钮，进入下一项操作。
7、系统正常的自动运行模式测试
（1）系统复位及启动
系统在通电后，首先自动执行复位操作，使输送站机械手装置回到原点位置。
这时，绿色警示灯以1Hz的频率闪烁。
输送站机械手装置回到原点位置后，复位完成。
如果供料站和装配站的料仓均有工件，则绿色警示灯常亮，表示允许启动系统。
按下启动按钮，系统启动，绿色和黄色警示灯均常亮。
（2）供料站的运行
系统启动后，若供料站的物料台上没有工件，则应把工件推到物料台上，并向系统发出物料台上有工件信号。
若供料站的料仓没有工件或工件不足，则向系统发出报警或预警信号。
物料台上的工件被输送站机械手取出后，若系统启动信号仍然为ON，则进行下一次推出工件操作。
供料站各部件的具
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