加工站毕业设计说明书

开 封 大 学毕 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 术学 生 姓 名 王 鹏 指 导 教 师 高明远(副教授)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1目 录前 言 .2一、加工单元的结构 .3（一）加工单元结构认知 .31.物料台及滑块机构 .32.磁性开关 .43.漫射式光电接近开关 .5（二）加工（冲压）机构 .6（三）加工单元的气动元件 .71.薄型气缸 .72.气动手指（气爪） .73.电磁阀组 .84.磁感应接近开关 .9二、加工单元的气路设计与连接 .10三、加工单元的 PLC 及编程 .11（一）加工单元 PLC 的选择及其介绍 .12（二）加工单元的 PLC 的接线分配表及 I/O 分配表 .12（三）加工单元的 PLC 的 I/O 接线图 .14（四）加工单元的 PLC 的编程 .141.工作任务 .152.子程序流程图 .153.PLC 程序的编写 .15四、加工单元的本地控制 .16五、加工单元的人机界面控制 .171.根据工作任务，对工程分析并规划 .172.“运行画面”组态 .173.制作指示灯 .184.数据显示 .195.工程通信 .206.工程下载 .217.工程运行 .22六、总结 .23七、参考文献 .24八、附录 .252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。3一、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4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，5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 1.4 CX-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6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 1.5 CX-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。 7（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