工业自动化生产线的设计

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）1.1 概述随着社会的进步，经济的发展，科技日新月异。自动化技术在社会的各行各业被广泛的应用，其中又以自动化生产线应用最为广泛。自动化生产线具有效率高，应用灵活，工作精度高，运行平稳等特点，并且节省了人力物力，大大提高了生产率。目前，自动化生产线在我国工业生产领域及其他诸多领域应用广泛并且有着十分广阔的应用前景。生产线即产品生产过程所经过的路线，即从原料进入生产现场开始，经过加工、运送、装配、检验等一系列生产活动所构成的路线。狭义的生产线是按对象原则组织起来的，完成产品工艺过程的一种生产组织形式，即按产品专业化原则，配备生产某种产品（零、部件）所需要的各种设备和各工种的工人，负责完成某种产品（零、部件）的全部制造工作，对相同的劳动对象进行不同工艺的加工。 生产线的种类，按范围大小分为产品生产线和零部件生产线，按节奏快慢分为流水生产线和非流水生产线，按自动化程度，分为自动化生产线和非自动化生产线。 生产线的主要产品或多数产品的工艺路线和工序劳动量比例，决定了一条生产线上拥有为完成某几种产品的加工任务所必需的机器设备，机器设备的排列和工作地的布置等。生产线具有较大的灵活性，能适应多品种生产的需要；在不能采用流水生产的条件下，组织生产线是一种比较先进的生产组织形式；在产品品种规格较为复杂，零部件数目较多，每种产品产量不多，机器设备不足的企业里，采用生产线能取得良好的经济效益。1.PLCPLC 即 可 编 程 控 制 器 （ Programmable logic Controller， 是 指 以 计 算 机 技 术 为 基础 的 新 型 工 业 控 制 装 置 。 在 1987 年 国 际 电 工 委 员 会 （ International Electrical Committee） 颁 布 的 PLC 标 准 草 案 中 对 PLC 做 了 如 下 定 义 ：PLC 英 文 全 称 Programmable Logic Controller ,中 文 全 称 为 可 编 程 逻 辑 控 制 器 ， 定 义是 :一 种 数 字 运 算 操 作 的 电 子 系 统 ， 专 为 在 工 业 环 境 应 用 而 设 计 的 。 它 采 用 一 类 可 编 程的 存 储 器 ， 用 于 其 内 部 存 储 程 序 ， 执 行 逻 辑 运 算 ,顺 序 控 制 ， 定 时 ， 计 数 与 算 术 操 作等 面 向 用 户 的 指 令 ， 并 通 过 数 字 或 模 拟 式 输 入 /输 出 控 制 各 种 类 型 的 机 械 或 生 产 过 程 .PLC 是 可 编 程 逻 辑 电 路 ， 也 是 一 种 和 硬 件 结 合 很 紧 密 的 语 言 ， 在 半 导 体 方 面 有 很 重 要的 应 用 ， 可 以 说 有 半 导 体 的 地 方 就 有 PLCPLC 是 一 种 专 门 为 在 工 业 环 境 下 应 用 而 设 计 的 数 字 运 算 操 作 的 电 子 装 置 。 它 采 用 可 以编 制 程 序 的 存 储 器 ， 用 来 在 其 内 部 存 储 执 行 逻 辑 运 算 、 顺 序 运 算 、 计 时 、 计 数 和 算 术平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）运 算 等 操 作 的 指 令 ， 并 能 通 过 数 字 式 或 模 拟 式 的 输 入 和 输 出 ， 控 制 各 种 类 型 的 机 械 或生 产 过 程 。 PLC 及 其 有 关 的 外 围 设 备 都 应 该 按 易 于 与 工 业 控 制 系 统 形 成 一 个 整 体 ， 易于 扩 展 其 功 能 的 原 则 而 设 计 。国 际 电 工 委 员 会 (IEC)在 其 标 准 中 将 PLC 定 义 为 : 可 程 式 逻 辑 控 制 器 是 一 种 数 位 运 算 操 作 的 电 子 系 统 ， 专 为 在 工 业 环 境 应 用 而 设 计 的 。它 采 用 一 类 可 编 程 的 存 储 器 ， 用 于 其 内 部 存 储 程 序 ， 执 行 逻 辑 运 算 、 顺 序 控 制 、 定 时 、计 数 与 算 术 操 作 等面 向 用 户 的 指 令 ， 并 通 过 数 字 或 模 拟 式 输 入 /输 出 控 制 各 种 类 型 的 机 械 或 生 产 过 程 。可 程 式 逻 辑 控 制 器 及 其 有 关 外 部 设 备 ， 都 按 易 于 与 工 业 控 制 系 统 联 成 一 个 整 体 ， 易 于扩 充 其 功 能 的 原 则 设 计 。 PLC 可 以 用 于 圆 周 运 动 或 直 线 运 动 的 控 制 。 从 控 制 机 构 配 置 来 说 ， 早 期 直 接 用 于开 关 量 I/O 模 块 连 接 位 置 传 感 器 和 执 行 机 构 ， 现 在 一 般 使 用 专 用 的 运 动 控 制 模 块 。 如可 驱 动 步 进 电 机 或 伺 服 电 机 的 单 轴 或 多 轴 位 置 控 制 模 块 。 世 界 上 各 主 要 PLC 厂 家 的产 品 几 乎 都 有 运 动 控 制 功 能 ， 广 泛 用 于 各 种 机 械 、 机 床 、 机 器 人 、 电 梯 等 场 合 。过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC 能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型 PLC 都有 PID 模块，目前许多小型 PLC 也具有此功能模块，应用非常广泛。2.PLC 的 国 内 外 状 况在 工 业 生 产 过 程 中 ， 大 量 的 开 关 量 顺 序 控 制 ， 它 按 照 逻 辑 条 件 进 行 顺 序 动 作 ， 并 按 照逻 辑 关 系 进 行 连 锁 保 护 动 作 的 控 制 ， 及 大 量 离 散 量 的 数 据 采 集 。 传 统 上 ， 这 些 功 能 是通 过 气 动 或 电 气 控 制 系 统 来 实 现 的 。 1968 年 美 国 GM（ 通 用 汽 车 ） 公 司 提 出 取 代 继电 气 控 制 装 置 的 要 求 ， 第 二 年 ， 美 国 数 字 设 备 公 司 （ DEC） 研 制 出 了 基 于 集 成 电 路和 电 子 技 术 的 控 制 装 置 ， 首 次 采 用 程 序 化 的 手 段 应 用 于 电 气 控 制 ， 这 就 是 第 一 代 可 编程 序 控 制 器 ， 称 Programmable ,是 世 界 上 公 认 的 第 一 台 PLC.限 于 当 时 的 元 器 件 条 件 及 计 算 机 发 展 水 平 ， 早 期 的 PLC 主 要 由 分 立 元 件 和 中 小 规 模集 成 电 路 组 成 ， 可 以 完 成 简 单 的 逻 辑 控 制 及 定 时 、 计 数 功 能 。 20 世 纪 70 年 代 初 出现 了 微 处 理 器 。 人 们 很 快 将 其 引 入 可 编 程 控 制 器 ， 使 PLC 增 加 了 运 算 、 数 据 传 送 及处 理 等 功 能 ， 完 成 了 真 正 具 有 计 算 机 特 征 的 工 业 控 制 装 置 。 为 了 方 便 熟 悉 继 电 器 、 接平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）触 器 系 统 的 工 程 技 术 人 员 使 用 ， 可 编 程 控 制 器 采 用 和 继 电 器 电 路 图 类 似 的 梯 形 图 作 为主 要 编 程 语 言 ， 并 将 参 加 运 算 及 处 理 的 计 算 机 存 储 元 件 都 以 继 电 器 命 名 。 此 时 的PLC 为 微 机 技 术 和 继 电 器 常 规 控 制 概 念 相 结 合 的 产 物 。 个 人 计 算 机 （ 简 称 PC） 发展 起 来 后 ， 为 了 方 便 ， 也 为 了 反 映 可 编 程 控 制 器 的 功 能 特 点 ， 可 编 程 序 控 制 器 定 名 为Programmable Logic Controller（ PLC） 。20 世 纪 70 年 代 中 末 期 ， 可 编 程 控 制 器 进 入 实 用 化 发 展 阶 段 ， 计 算 机 技 术 已 全 面 引 入可 编 程 控 制 器 中 ， 使 其 功 能 发 生 了 飞 跃 。 更 高 的 运 算 速 度 、 超 小 型 体 积 、 更 可 靠 的 工业 抗 干 扰 设 计 、 模 拟 量 运 算 、 PID 功 能 及 极 高 的 性 价 比 奠 定 了 它 在 现 代 工 业 中 的 地 位 。20 世 纪 80 年 代 初 ， 可 编 程 控 制 器 在 先 进 工 业 国 家 中 已 获 得 广 泛 应 用 。 这 个 时 期 可 编程 控 制 器 发 展 的 特 点 是 大 规 模 、 高 速 度 、 高 性 能 、 产 品 系 列 化 。 这 个 阶 段 的 另 一 个 特点 是 世 界 上 生 产 可 编 程 控 制 器 的 国 家 日 益 增 多 ， 产 量 日 益 上 升 。 这 标 志 着 可 编 程 控 制器 已 步 入 成 熟 阶 段 。上 世 纪 80 年 代 至 90 年 代 中 期 ， 是 PLC 发 展 最 快 的 时 期 ， 年 增 长 率 一 直 保 持 为3040%。 在 这 时 期 ， PLC 在 处 理 模 拟 量 能 力 、 数 字 运 算 能 力 、 人 机 接 口 能 力 和 网 络能 力 得 到 大 幅 度 提 高 ， PLC 逐 渐 进 入 过 程 控 制 领 域 ， 在 某 些 应 用 上 取 代 了 在 过 程 控 制领 域 处 于 统 治 地 位 的 DCS 系 统 。20 世 纪 末 期 ， 可 编 程 控 制 器 的 发 展 特 点 是 更 加 适 应 于 现 代 工 业 的 需 要 。 从 控 制 规 模 上来 说 ， 这 个 时 期 发 展 了 大 型 机 和 超 小 型 机 ； 从 控 制 能 力 上 来 说 ， 诞 生 了 各 种 各 样 的 特殊 功 能 单 元 ， 用 于 压 力 、 温 度 、 转 速 、 位 移 等 各 式 各 样 的 控 制 场 合 ； 从 产 品 的 配 套 能力 来 说 ， 生 产 了 各 种 人 机 界 面 单 元 、 通 信 单 元 ， 使 应 用 可 编 程 控 制 器 的 工 业 控 制 设 备的 配 套 更 加 容 易 。 目 前 ， 可 编 程 控 制 器 在 机 械 制 造 、 石 油 化 工 、 冶 金 钢 铁 、 汽 车 、 轻工 业 等 领 域 的 应 用 都 得 到 了 长 足 的 发 展 。我 国 可 编 程 控 制 器 的 引 进 、 应 用 、 研 制 、 生 产 是 伴 随 着 改 革 开 放 开 始 的 。 最 初 是在 引 进 设 备 中 大 量 使 用 了 可 编 程 控 制 器 。 接 下 来 在 各 种 企 业 的 生 产 设 备 及 产 品 中 不 断扩 大 了 PLC 的 应 用 。 目 前 ， 我 国 自 己 已 可 以 生 产 中 小 型 可 编 程 控 制 器 。 上 海 东 屋 电 气有 限 公 司 生 产 的 CF 系 列 、 杭 州 机 床 电 器 厂 生 产 的 DKK 及 D 系 列 、 大 连 组 合 机 床 研究 所 生 产 的 S 系 列 、 苏 州 电 子 计 算 机 厂 生 产 的 YZ 系 列 等 多 种 产 品 已 具 备 了 一 定 的 规模 并 在 工 业 产 品 中 获 得 了 应 用 。 此 外 ， 无 锡 华 光 公 司 、 上 海 乡 岛 公 司 等 中 外 合 资 企 业也 是 我 国 比 较 著 名 的 PLC 生 产 厂 家 。 可 以 预 期 ， 随 着 我 国 现 代 化 进 程 的 深 入 ， PLC在 我 国 将 有 更 广 阔 的 应 用 天 地 。3. PLC 未 来 展 望平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）21 世 纪 ， PLC 会 有 更 大 的 发 展 。 从 技 术 上 看 ， 计 算 机 技 术 的 新 成 果 会 更 多 地 应 用于 可 编 程 控 制 器 的 设 计 和 制 造 上 ， 会 有 运 算 速 度 更 快 、 存 储 容 量 更 大 、 智 能 更 强 的 品种 出 现 ； 从 产 品 规 模 上 看 ， 会 进 一 步 向 超 小 型 及 超 大 型 方 向 发 展 ； 从 产 品 的 配 套 性 上看 ， 产 品 的 品 种 会 更 丰 富 、 规 格 更 齐 全 ， 完 美 的 人 机 界 面 、 完 备 的 通 信 设 备 会 更 好 地适 应 各 种 工 业 控 制 场 合 的 需 求 ； 从 市 场 上 看 ， 各 国 各 自 生 产 多 品 种 产 品 的 情 况 会 随 着国 际 竞 争 的 加 剧 而 打 破 ， 会 出 现 少 数 几 个 品 牌 垄 断 国 际 市 场 的 局 面 ， 会 出 现 国 际 通 用的 编 程 语 言 ； 从 网 络 的 发 展 情 况 来 看 ， 可 编 程 控 制 器 和 其 它 工 业 控 制 计 算 机 组 网 构 成大 型 的 控 制 系 统 是 可 编 程 控 制 器 技 术 的 发 展 方 向 。 伴 随 着 计 算 机 网 络 的 发 展 ， 可 编 程控 制 器 作 为 自 动 化 控 制 网 络 和 国 际 通 用 网 络 的 重 要 组 成 部 分 ， 将 在 工 业 及 工 业 以 外 的众 多 领 域 发 挥 越 来 越 大 的 作 用 。1.2 目 录第一章 THJDAL-1 型模块式工业自动化生产线实训系统产品简介.2一、产品图片2二、产品概述2三、产品特点2四、技术性能2五、实训内容3六、系统配置4第 二 章 THJDAL-1 型模块式工业自动化生产线实训系统 组 成 、 工 作 原 理 、 控 制 要 求 及 机 构功 能 7一 、 系 统 要 求 7二 、 工 作 流 程 7三 、 控 制 要 求 7四 、 供 料 机 构 9五 、 输 送 机 构 10六 、 加 工 与 检 测 机 构 11平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）七 、 装 配 搬 运 机 构 12八 、 成 品 分 拣 机 构 13第三章 THJDAL-1 型模块式工业自动化生产线实训系统电气、气动控制及运行操作.15一、电气控制电路组成15二、气动原理及气动回路原理图15三、自动化生产线实训系统使用说明西门子19四、自动化生产线实训系统使用说明松下30五、自动化生产线实训系统使用说明三菱42附录一：THJDAL-1 型模块式工业自动化生产线实训系统机构图和设备总装图.54平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）1.3 第一章 THJDAL-1 型模块式工业自动化生产线实训系统产品简介一、 产品图片二、 产品概述本 系 统 是 一 种 最 为 典 型 的 机 电 与 自 动 化 产 品 ， 是 为 职 业 院 校 、 职 业 教 育 培 训 机 构 而 研制 的 ， 它 适 合 机 电 一 体 化 、 电 气 自 动 化 等 相 关 专 业 的 教 学 和 培 训 。 它 在 接 近 工 业 生 产 制 造现 场 基 础 上 又 针 对 教 学 及 实 训 目 的 进 行 了 专 门 设 计 ， 强 化 了 自 动 化 生 产 线 的 安 装 与 调 试 能力 。该 系 统 由 五 部 分 组 成 ， 分 别 为 ： 供 料 机 构 、 输 送 机 构 、 加 工 与 检 测 机 构 、 成 品 分 拣 机构 、 装 配 搬 运 机 构 ， 完 成 工 件 上 料 、 检 测 、 搬 运 、 输 送 、 加 工 、 装 配 、 分 拣 等 功 能 。 涵 盖了 自 动 化 类 中 机 电 一 体 化 和 电 气 自 动 化 专 业 中 所 涉 及 的 PLC 控 制 、 变 频 调 速 、 传 感 检 测 、气 动 、 步 进 电 机 驱 动 与 调 速 、 机 械 结 构 安 装 与 系 统 调 试 等 内 容 。 通 过 基 于 该 实 训 系 统 的 使用 、 训 练 和 培 训 ， 能 充 分 锻 炼 操 作 者 团 队 协 作 能 力 、 计 划 组 织 能 力 、 自 动 线 安 装 与 调 试 能力 、 工 程 实 施 能 力 、 职 业 素 养 、 交 流 沟 通 能 力 、 效 率 、 成 本 和 安 全 意 识 ， 引 导 高 职 院 校 自动 控 制 类 专 业 教 学 改 革 发 展 方 向 ， 促 进 工 学 结 合 人 才 培 养 模 式 改 革 与 创 新 ， 培 养 可 持 续 发展 的 满 足 企 业 需 求 的 自 动 化 控 制 高 技 能 人 才 。三、 产品特点1. 该 装 置 融 机 械 部 件 安 装 与 调 试 、 气 动 系 统 的 安 装 与 调 试 、 电 气 控 制 电 路 的 安 装 和平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）PLC 编 程 、 机 电 设 备 安 装 与 调 试 、 自 动 控 制 系 统 安 装 与 调 试 于 一 体 ， 满 足 实 训 教 学 、 工 程培 训 及 职 业 竞 赛 的 需 要 ；2. 该 实 训 考 核 装 置 PLC 模 块 I/O 端 子 、 变 频 器 接 线 端 子 、 各 常 用 模 块 接 线 端 子 ， 均采 用 安 全 型 插 座 ， 使 用 带 安 全 插 头 的 导 线 进 行 电 路 连 接 ； 各 指 令 开 关 、 光 电 开 关 、 传 感 器和 指 示 元 件 的 电 路 通 过 端 子 排 进 行 连 接 。 插 拔 线 连 接 电 路 与 端 子 排 连 接 电 路 相 结 合 ， 既 保证 学 生 基 本 技 能 的 训 练 、 形 成 和 巩 固 ， 又 保 证 电 路 连 接 的 快 速 、 安 全 和 可 靠 。四、 技术性能1. 输 入 电 源 ： 三 相 四 线 （ 或 三 相 五 线 ） 380V10% 50Hz2. 工 作 环 境 ： 温 度 -10 40 相 对 湿 度 85%（ 25 ） 海 拔 4000m3. 装 置 容 量 ： 1.5kVA4. 外 形 尺 寸 ： 240cm120cm130cm5. 安 全 保 护 ： 具 有 漏 电 压 、 漏 电 流 保 护 ， 安 全 符 合 国 家 标 准五、 实训内容(一 )实 训 项 目1.传 感 器 应 用 技 术 实 训该 系 统 所 使 用 的 传 感 器 数 量 达 四 十 多 个 ， 有 电 容 式 的 、 电 感 式 的 、 光 电 式 以 及 电 磁 式的 ， 每 一 个 都 有 着 各 自 的 特 性 、 发 挥 着 不 同 的 作 用 ， 使 系 统 得 以 可 靠 工 作 。 学 员 可 通 过 了解 工 作 中 各 类 传 感 器 的 工 作 特 性 来 加 强 对 这 些 传 感 器 的 感 性 认 识 ， 再 结 合 拆 装 式 技 能 实 训 ，可 使 学 员 快 速 掌 握 所 学 知 识 。2.气 动 应 用 技 术 实 训该 装 置 上 使 用 了 大 量 的 SMC 气 动 元 件 ， 包 括 多 种 电 控 气 动 阀 、 多 种 气 动 缸 、 气 动 夹 爪 、真 空 吸 盘 、 真 空 发 生 器 、 过 滤 减 速 阀 等 。 在 学 习 这 些 气 动 元 件 时 ， 我 们 不 但 可 以 单 独 学 习每 一 种 分 离 元 件 ， 而 且 还 可 以 在 学 习 时 了 解 各 种 气 动 元 件 之 间 以 及 气 动 元 件 与 其 它 元 件 之间 是 如 何 配 合 起 来 进 行 协 调 工 作 的 。3.PLC 编 程 实 训自 动 线 中 五 个 机 构 由 两 套 PLC 控 制 器 单 独 控 制 ， 这 使 得 自 动 化 生 产 教 学 系 统 可 以 分 成若 干 完 全 独 立 的 工 作 机 构 ， 使 十 几 个 学 生 可 以 同 时 进 行 学 习 ， 而 且 每 个 学 员 都 有 动 手 的 机平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）会 。 在 该 设 备 上 学 员 不 但 可 以 学 习 PLC 的 各 种 技 术 ， 而 且 可 以 学 习 综 合 科 技 环 境 下 PLC 的多 种 应 用 。 为 灵 活 学 习 和 掌 握 PLC 的 各 方 面 知 识 提 供 了 条 件 。4.电 气 控 制 电 路 实 训自 动 化 教 学 培 训 系 统 五 个 工 作 机 构 其 电 控 部 分 全 部 按 照 工 业 标 准 和 习 惯 进 行 设 计 ， 并且 以 附 件 方 式 提 供 全 部 设 计 图 纸 和 说 明 书 。 学 员 在 该 设 备 上 可 学 习 电 路 原 理 图 分 析 、 PLC各 I/O 地 址 查 对 和 设 备 电 路 连 线 方 法 。5.机 械 系 统 安 装 与 调 试 实 训自 动 化 生 产 教 学 系 统 上 的 五 个 工 作 机 构 可 让 各 组 学 员 将 机 械 部 分 全 部 的 或 部 分 的 拆 去 ，再 按 要 求 将 其 重 新 组 装 ， 并 且 调 试 至 系 统 可 正 常 、 可 靠 地 工 作 。 这 对 提 高 在 校 学 生 动 手 能力 有 极 大 帮 助 。6.系 统 维 护 和 故 障 检 测 技 术 实 训设 备 日 常 维 护 的 内 容 和 方 法 ， 以 及 系 统 常 见 故 障 分 析 、 排 除 的 方 法 。(二 )工 作 任 务1.自 动 线 机 构 安 装提 供 的 设 备 功 能 部 件 和 元 器 件 装 配 工 业 自 动 生 产 线 ； 供 料 机 构 的 安 装 与 调 整 输 送 机 构 安 装 与 调 整 加 工 机 构 安 装 与 调 整 成 品 分 拣 机 构 安 装 与 调 整 装 配 机 构 安 装 与 调 整 自 动 生 产 线 设 备 系 统 安 装 与 调 整2.气 动 系 统 的 安 装 与 调 试通 过 配 置 的 气 缸 、 电 磁 阀 和 磁 性 开 关 等 气 动 控 制 元 件 ， 可 完 成 下 列 气 动 技 术 的 工 作 任务 ； 气 动 方 向 控 制 回 路 的 安 装 气 动 速 度 控 制 回 路 的 安 装平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 摆 动 控 制 回 路 的 安 装 气 动 顺 序 控 制 回 路 的 安 装 气 动 机 械 手 装 置 的 安 装 气 动 系 统 安 装 与 调 试3.电 气 控 制 电 路 的 安 装 和 PLC 编 程通 过 配 置 的 PLC、 变 频 器 、 步 进 电 机 、 指 令 开 关 和 传 感 器 等 ， 可 完 成 下 列 PLC 应 用 技术 工 作 任 务 ； 电 动 机 正 反 转 控 制 电 路 的 连 接 与 程 序 编 写 电 动 机 变 频 调 速 控 制 电 路 的 连 接 与 控 制 程 序 编 写 步 进 电 机 驱 动 电 路 的 连 接 与 程 序 编 写 气 动 方 向 控 制 程 序 编 写 气 动 顺 序 动 作 控 制 程 序 编 写 气 动 机 械 手 控 制 程 序 编 写 连 接 自 动 生 产 线 控 制 程 序 编 写4.自 动 控 制 系 统 安 装 与 调 试通 过 配 置 的 供 料 机 构 、 输 送 机 构 、 加 工 机 构 、 成 品 分 拣 机 构 、 装 配 机 构 ， 可 进 行 机 构重 组 ， 完 成 自 动 生 产 线 的 安 装 、 接 线 、 编 程 、 调 试 ；5.通 过 考 核 或 技 能 竞 赛 ， 可 考 察 的 职 业 能 力 自 动 线 组 成 、 结 构 与 连 接 控 制 系 统 及 应 用 气 动 原 理 与 控 制 技 术 应 用 PLC 与 编 程 方 法 变 频 器 控 制 技 术 应 用 运 动 控 制 技 术 应 用 安 转 、 连 接 、 故 障 诊 断 与 调 试平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）六、 系统配置该 系 统 由 型 材 实 训 台 、 供 料 机 构 、 输 送 机 构 、 加 工 与 检 测 机 构 、 装 配 搬 运 机 构 、 成 品分 拣 机 构 、 电 源 模 块 、 按 钮 模 块 、 PLC 模 块 、 变 频 器 模 块 、 各 种 传 感 器 、 警 示 灯 、 电 磁 阀和 I/O 接 口 板 等 组 成 ， 完 成 工 件 上 料 、 检 测 、 搬 运 、 输 送 、 加 工 、 装 配 、 分 拣 等 功 能 。 整体 结 构 采 用 开 放 式 和 拆 装 式 设 计 ， 学 生 可 以 对 各 零 件 、 部 件 、 单 元 、 直 至 整 体 机 构 进 行 零部 件 拆 装 、 调 试 、 运 行 。表 1： 基 本 配 置 表序 号 名 称 规 格 数 量 单位 备 注1 工 作 台 1200mm800mm 2 张2 PLC 模 块 西 门 子 2 台3变 频 器 模块西 门 子1 台三 种 品 牌选 配 ， 详见 表 24 电 源 模 块三 相 电 源 总 开 关 （ 带 漏 电 和 短 路 保 护 ）1 个 、 熔 断 器 3 只 、 单 相 三 极 电 源 插 座2 个 、 安 全 插 座 5 只 。1 块5 按 钮 模 块开 关 电 源 （ 24V/6A、 12V/5A） 各 1 组 、转 换 开 关 2 只 、 复 位 按 钮 红 、 黄 、 绿各 1 只 、 自 锁 按 钮 红 、 黄 、 绿 各 1 只 、24V 指 示 灯 红 黄 绿 各 2 只 、 急 停 按 钮 1只 、 蜂 鸣 器 1 只 。1 块6 供 料 机 构井 式 工 件 库 1 只 、 工 件 锁 紧 定 位 装 置 、工 件 推 出 直 线 气 缸 1 只 、 调 压 过 滤 器 1只 、 电 磁 阀 1 只 、 磁 性 开 关 2 只 、 光 电传 感 器 1 个 、 安 装 支 架 1 个 。1 套工 件 库 、工 件 推 出装 置7 输 送 机 构 输 送 带 底 座 1 只 、 直 线 移 动 带 1 条 、 输 1 套 直 线 移 动平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）送 轮 2 只 、 光 电 传 感 器 1 只 、 步 进 电 机及 驱 动 器 各 一 只 （ 三 相 /5A） 、 机 械 手 安装 基 架 1 只 、 工 件 取 送 机 械 手 1 只 、 摆台 （ 旋 转 气 缸 ） 1 只 、 双 导 杆 气 缸 （ 薄型 气 缸 ） 1 只 、 单 出 杆 气 缸 1 只 、 气 动手 指 1 只 、 调 压 过 滤 器 1 只 、 缓 冲 器 2只 、 行 程 开 关 2 只 、 磁 性 开 关 7 只 、 电磁 阀 4 只 。装 置 、 工件 取 送 装置8加 工 与 检测 机 构导 轨 1 套 、 直 流 减 速 电 机 1 台 、 搬 运 装置 1 台 、 双 导 杆 气 缸 （ 薄 型 气 缸 ） 1 只 、单 出 杆 直 线 气 缸 1 只 、 工 件 夹 紧 气 缸 1只 、 调 压 过 滤 器 1 只 、 电 感 式 传 感 器 1只 、 颜 色 传 感 器 1 只 、 磁 性 开 关 6 只 、安 装 支 架 1 只 。1 套工 件 搬 运装 置 、 成品 分 拣 装置9成 品 分 拣机 构输 送 带 底 座 1 只 、 皮 带 输 送 线 1 条 、 输送 轮 2 只 、 光 电 传 感 器 3 只 、 电 感 式 传感 器 1 只 、 电 容 式 传 感 器 1 只 、 三 相 异步 电 动 机 1 台 、 成 品 分 拣 料 槽 2 只 单 出杆 气 缸 2 只 、 调 压 过 滤 器 1 只 、 磁 性 开关 4 只 。1 套皮 带 输 送线 、 成 品分 拣 装 置10接 线 端 子排 接 线 端 子 排 及 安 全 型 插 座 1 套11 32 白 色 工 件 （ 空 心 ） 15 只12 32 黑 色 工 件 （ 空 心 ） 15 只13 18 白 色 工 件 15 只14工 件 18 黑 色 工 件 15 只平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）15 32 白 色 工 件 （ 实 心 ） 15 只16 32 黑 色 工 件 （ 实 心 ） 15 只17 32 金 属 工 件 （ 实 心 ） 15 只18 物 料 盒 蓝 色 物 料 盒 2 只19 电 源 线 单 相 三 芯 电 源 线 4 根20 3#安 全 型 导 线 250 根21安 全 型 导线 4#安 全 型 导 线 12 根22 导 线 架 滑 轮 式 ， 可 自 由 移 动 1 个23 6、 橙 色 10 米24 4、 橙 色 5 米25PU 气 管 4、 黑 色 5 米26PLC 编 程电 缆松 下 、 西 门 子 、 三 菱1 根27PLC 编 程软 件松 下 、 西 门 子 、 三 菱1 套 DEMO 版28 配 套 工 具工 具 箱 ： 十 字 长 柄 螺 丝 刀 ， 大 、 中 、 小号 一 字 螺 丝 刀 ， 中 、 小 号 十 字 螺 丝 刀 ，钟 表 螺 丝 刀 ， 剥 线 钳 ， 尖 嘴 钳 ， 剪 刀 ，电 烙 铁 ， 验 电 笔 ， 镊 子 ， 活 动 扳 手 ， 内六 角 扳 手 （ 8 把 ）1 套29 配 套 光 盘 使 用 手 册 、 程 序 等 1 套平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）30型 材 电 脑桌 天 煌 1 台31 计 算 机 主 流 品 牌 机 1 台 学 校 自 备32空 气 压 缩机WY5.2-双 头 、 功 率 ：300W、 0.6 1.2MPa 1 台 静 音33 气 动 接 头 气 动 快 插 式 三 通 接 头 EPE6 5 只表 2： PLC 及 变 频 器 选 配 表 （ 三 选 一 ）序号 名称 型号及规格 数量 备注FP-X L60R(AC/DC/继电器) 1 台松下 PLC 主机FP-X C60T(AC/DC/晶体管) 1 台1松下变频器 BFV00074，三相 AC380V 输入,0.75KW 1 台CPU226CN(AC/DC/继电器)+EM222CN 1 台西门子 PLC 主机 CPU226CN(DC/DC/晶体管)+EM222CN 1 台2西门子变频器 MM420,三相 AC380V 输入,0.75KW 1 台FX2N-48MR(AC/DC/继电器) 1 台三菱 PLC 主机FX2N-48MT(AC/DC/晶体管) 1 台3三菱变频器 FR-E740，三相 AC380V 输入,0.75KW 1 台平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）1.4 第 二 章 THJDAL-1 型模块式工业自动化生产线实训系统组 成 、 工 作 原 理 、 控 制 要 求 及 机 构 功 能一 、 系 统 要 求模 块 式 柔 性 自 动 化 生 产 线 实 训 系 统 由 型 材 实 训 台 、 供 料 机 构 、 输 送 机 构 、 加 工 与 检 测机 构 、 装 配 搬 运 机 构 、 成 品 分 拣 机 构 、 电 源 模 块 、 按 钮 模 块 、 PLC 模 块 、 变 频 器 模 块 、 步进 电 机 、 警 示 灯 、 各 种 传 感 器 、 气 动 电 磁 阀 、 I/O 接 口 板 、 大 小 工 件 和 气 动 系 统 等 组 成 。整 体 结 构 采 用 开 放 式 和 拆 装 式 设 计 ， 学 生 可 以 组 装 、 接 线 、 编 程 和 调 试 由 供 料 机 构 、 输 送机 构 、 加 工 与 检 测 机 构 、 装 配 机 构 和 成 品 分 拣 机 构 组 成 的 自 动 化 生 产 线 实 训 设 备 。二 、 工 作 流 程三 、 控 制 要 求1. 供 料 机 构当 光 电 传 感 器 A 检 测 到 井 式 工 件 库 中 有 工 件 时 ， 按 动 “启 动 ”按 钮 SB5， 延 时 0.5 秒单 杆 气 缸 A 动 作 将 工 件 推 出 ， 磁 性 传 感 器 1-1 输 出 到 位 信 号 后 ， 单 杆 气 缸 退 回 ； 若 光 电 传感 器 A 检 测 工 件 库 中 没 有 工 件 时 ， 报 警 装 置 发 出 告 警 声 音 ， 放 入 工 件 后 告 警 声 音 自 动 停 止 。2. 输 送 机 构输 送 机 构 由 直 线 移 动 装 置 和 气 动 机 械 手 组 成 ， 当 工 件 被 推 到 输 送 带 （ 台 ） 上 ， 单 杆 气缸 A 退 回 ， 磁 性 传 感 器 1-2 输 出 到 位 信 号 后 ， 步 进 电 机 驱 动 器 接 收 PLC 的 脉 冲 控 制 信 号 ，驱 动 三 相 步 进 电 机 运 行 ， 带 动 输 送 带 （ 台 ） ， 传 输 工 件 至 收 料 装 置 ， 光 电 传 感 器 B 检 测 工 件到 位 后 ， 延 时 0.5 秒 输 送 带 （ 台 ） 停 止 传 动 。当 工 件 到 位 后 ， 双 导 杆 气 缸 前 伸 ， 磁 性 传 感 器 2-1 检 测 到 位 后 ， 前 臂 单 杆 气 缸 B 下 降 ，平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）磁 性 传 感 器 2-3 检 测 到 位 后 ， 延 时 0.5 秒 气 动 手 指 A 抓 取 工 件 , 磁 性 传 感 器 2-5 检 测 到 夹紧 信 号 后 ； 前 臂 单 杆 气 缸 B 上 升 ， 磁 性 传 感 器 2-4 检 测 到 位 后 ， 双 导 杆 气 缸 缩 回 ， 磁 性 传感 器 2-2 检 测 到 位 后 ； 气 动 机 械 手 摆 台 向 右 摆 动 ， 行 程 开 关 A 检 测 摆 台 到 位 后 ， 双 导 杆 气缸 前 伸 ， 磁 性 传 感 器 2-1 检 测 到 位 后 ， 前 臂 单 杆 气 缸 B 下 降 ， 磁 性 传 感 器 2-3 检 测 到 位 后 ，气 动 手 指 A 将 工 件 放 入 待 料 位 ， 前 臂 单 杆 气 缸 B 上 升 ， 磁 性 传 感 器 2-4 检 测 到 位 后 ， 双 导杆 气 缸 缩 回 ， 磁 性 传 感 器 2-2 检 测 到 位 后 ， 气 动 机 械 手 摆 台 向 左 摆 动 ， 行 程 开 关 B 检 测 摆台 到 位 后 ， 等 待 下 一 个 工 件 到 位 ， 重 复 上 面 的 动 作 。3. 加 工 与 检 测 机 构 （ 设 有 待 料 工 位 、 加 工 工 位 、 检 测 工 位 、 中 转 工 位 ）系 统 启 动 后 ， 工 件 搬 运 装 置 开 始 转 动 ， 当 电 感 传 感 器 A 检 测 到 有 工 位 时 ， 工 件 搬 运 装置 停 止 、 等 待 工 件 ， 输 送 机 构 气 动 手 指 A 将 工 件 放 入 待 料 工 位 后 ， 工 件 搬 运 装 置 开 始 转 动 ，将 工 件 搬 运 至 加 工 工 位 ， 当 电 感 传 感 器 A 检 测 到 下 一 工 位 时 ， 工 件 搬 运 装 置 停 止 ； 工 件 夹紧 装 置 （ 单 杆 气 缸 C） 夹 紧 工 件 ， 磁 性 传 感 器 3-1 检 测 到 位 后 ， 薄 型 双 导 杆 气 缸 下 移 带 动主 轴 电 机 对 工 件 进 行 钻 孔 ， 磁 性 传 感 器 3-3 检 测 到 位 后 ， 工 件 钻 孔 完 成 ； 薄 型 双 导 杆 气 缸上 移 带 动 主 轴 电 机 M1 回 位 ， 磁 性 传 感 器 3-4 检 测 到 位 后 ， 工 件 夹 紧 装 置 （ 单 杆 气 缸 C） 松开 ， 磁 性 传 感 器 3-2 检 测 到 位 后 ， 工 件 加 工 完 成 ； 在 工 件 夹 紧 装 置 （ 单 杆 气 缸 C） 夹 紧 工件 同 时 ， 检 测 工 位 单 杆 气 缸 D 下 降 ， 检 测 钻 孔 深 度 ， 磁 性 传 感 器 3-5 检 测 到 位 后 ， 单 杆 气缸 D 上 升 ， 磁 性 传 感 器 3-6 检 测 到 位 后 ， 工 件 检 测 完 成 ； 中 转 工 位 装 有 颜 色 传 感 器 ， 将 检测 到 的 工 件 颜 色 信 号 传 送 给 下 一 个 PLC 控 制 系 统 。4. 启 动 、 暂 停 、 复 位 、 警 示(1) 点 动 “启 动 ”按 钮 SB5 后 系 统 自 动 复 位 ， 警 示 绿 灯 亮 、 放 入 工 件 后 自 动 线 开 始运 行 ， 不 得 人 为 干 预 执 行 机 构 ， 以 免 影 响 设 备 正 常 运 行 。(2) 按 “暂 停 ”按 钮 SB6， 所 有 部 件 均 暂 停 运 行 ， 同 时 暂 停 红 灯 亮 。(3) 自 动 线 在 运 行 过 程 中 ， 若 出 现 异 常 情 况 ， 点 动 “复 位 ”按 钮 SB4， 这 时 系 统 全部 回 到 初 始 位 置 ， 同 时 要 把 自 动 线 上 各 工 位 的 工 件 取 出 后 ， 再 重 新 启 动 。5. 突 然 断 电 的 处 理突 然 断 电 ， 设 备 停 止 工 作 。 电 源 恢 复 后 ， 将 自 动 线 上 的 工 件 取 出 后 ， 再 重 新 启 动 。平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）四 、 供 料 机 构1. 主要组成与功能由 井 式 工 件 库 、 单 杆 气 缸 、 光 电 传 感 器 、 工 作 定 位 装 置 、 工 件 、 工 件 锁 紧 装 置 、 工 件推 出 装 置 、 磁 性 传 感 器 、 调 压 过 滤 器 、 电 控 阀 、 安 装 支 架 等 组 成 。 主 要 完 成 将 工 件 依 次 送至 直 线 移 动 装 置 上 ， 没 有 工 件 时 ， 报 警 装 置 发 出 告 警 声 音 ， 放 入 工 件 后 告 警 声 音 自 动 停 止 。(1) 光 电 传 感 器 A： 物 料 检 测 为 光 电 漫 反 射 型 传 感 器 ， 工 件 库 中 有 物 料 时 为 PLC 提供 一 个 输 入 信 号 。(2) 磁 性 传 感 器 ： 用 于 气 缸 的 位 置 检 测 。 当 检 测 到 气 缸 准 确 到 位 后 将 给 PLC 发 出 一个 到 位 信 号 。 （ 磁 性 传 感 器 接 线 时 注 意 蓝 色 接 “-”， 棕 色 接 “PLC 输 入 端 ”） 。(3) 单 杆 气 缸 A： 由 单 向 气 动 电 控 阀 控 制 。 当 气 动 电 控 阀 得 电 ， 气 缸 伸 出 ， 同 时 将物 料 送 至 直 线 移 动 装 置 。(4) 调 压 过 滤 器 ： 对 输 入 系 统 的 气 源 进 行 过 滤 ， 将 调 节 旋 钮 提 起 后 ， 通 过 旋 转 可 以调 节 系 统 气 压 大 小 ， 顺 时 针 旋 转 ， 气 压 增 大 。(5) 安 装 支 架 ： 用 于 安 装 送 料 气 缸 及 井 式 工 件 库 。2. 主要技术指标：平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）(1) 控 制 电 源 ： 直 流 24V/6A(2) PLC 控 制 器 （ 松 下 或 西 门 子 或 三 菱 ）(3) 电 磁 阀 ： 4V110-06-DC24V(4) 调 速 阀 ： 出 气 节 流 式(5) 磁 性 传 感 器 ： 24V、 D-C73(6) 单 杆 气 缸 A： CDJ2B10-45-B(7) 光 电 传 感 器 A： SB03-1K(8) 调 压 过 滤 器 ： AFR-2000M（ 配 有 压 力 表 0 1MPa）五 、 输 送 机 构1. 主 要 组 成 与 功 能由 输 送 带 、 步 进 电 机 及 驱 动 模 块 （ 三 相 、 5A） 、 光 电 传 感 器 B、 气 动 机 械 手 、 气 动 手 指A、 双 导 杆 气 缸 、 摆 台 、 行 程 开 关 、 单 杆 气 缸 、 磁 性 传 感 器 、 缓 冲 器 、 多 种 类 型 电 磁 阀 组成 。 主 要 完 成 将 工 件 输 送 到 收 料 位 置 ； 气 动 机 械 手 通 过 手 臂 前 伸 ， 前 臂 下 降 ， 气 动 手 指 夹紧 工 件 ， 前 臂 上 升 ， 手 臂 缩 回 ， 手 臂 摆 台 右 摆 ， 手 臂 前 伸 ， 前 臂 下 降 ， 手 爪 松 开 将 工 件 放到 待 料 工 位 ， 机 械 手 返 回 原 位 ， 等 待 下 一 个 工 件 到 位 ， 重 复 上 面 的 动 作 。(1) 三 相 步 进 电 机 ： 用 于 驱 动 输 送 带 转 动 ， 将 物 料 输 送 到 收 料 装 置 。(2) 摆 台 ： 采 用 旋 转 气 缸 设 计 ， 由 双 向 电 控 气 阀 控 制 机 械 的 左 、 右 摆 动 。(3) 双 导 杆 气 缸 （ 薄 型 气 缸 ） ： 控 制 机 械 手 臂 伸 出 、 缩 回 ， 由 双 向 电 控 气 阀 控 制 。(4) 气 动 手 指 ： 完 成 工 件 的 抓 取 动 作 ， 由 双 向 电 控 阀 控 制 ， 手 爪 夹 紧 时 磁 性 传 感 器平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）有 信 号 输 出 ， 磁 性 开 关 指 示 灯 亮 。(5) 行 程 开 关 ： 机 械 手 臂 左 摆 或 右 摆 到 位 后 ， 行 程 开 关 有 信 号 输 出 。 （ 接 线 注 意 棕色 接 “+”、 蓝 色 接 “-”、 黑 色 接 输 出 ） 。(6) 缓 冲 器 ： 旋 转 气 缸 高 速 左 摆 和 右 摆 到 位 时 ， 起 缓 冲 作 用 。(7) 输 送 带 ： 用 于 将 工 件 输 送 到 收 料 装 置 ， 便 于 气 动 手 指 夹 取 。2. 主 要 技 术 指 标(1) 控 制 电 源 ： 直 流 24V/6A(2) PLC 控 制 器 （ 松 下 或 西 门 子 或 三 菱 ）(3) 三 相 步 进 电 机 ： 57BYG350CL-SAKSML050(4) 步 进 电 机 驱 动 器 ： 3ND860(5) 电 磁 阀 ： 4V110-06、 4V120-06、 4V130-06(6) 调 速