柔性制造系統畢業(yè)設計----柔性制造系統中各單元控制系統設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　畢業(yè)設計題目：柔性制造系統各單元控制系統設計</p><p>　　系（部）電子工程系 </p><p>　　專 業(yè) 電氣自動化專業(yè)</p><p>　　學生姓名 </p><p>　　班級學號

2、</p><p>　　指導教師 </p><p>　　2012 年 9月23日</p><p><b>　　畢業(yè)設計任務書</b></p><p>　　一、畢業(yè)設計題目：柔性制造系統中各單元控制系統設計</p><p>　　二、畢業(yè)設計時間 2012 年9月23日至2012年9月

3、23日 </p><p>　　三、畢業(yè)設計地點： </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　柔性制造系統是由統一的信息控制系統、物料儲運系統和一組數字控制加工設備組成，能適應加工對象變換的自動化機械制造系統(Flexible Manufacturing System)，英文縮寫為FMS。它是一種技術復雜、高度自動

4、化的系統，它將微電子學、計算機和系統工程等技術有機地結合起來，理想和圓滿地解決了機械制造高自動化與高柔性化之間的矛盾。</p><p>　　柔性制造系統的發(fā)展趨勢大致有兩個方面。一方面是與計算機輔助設計扣輔助制造系統相結合，利用原有產品系列的典型工藝資料，組合設計不同模塊，構成各種不同形式的具有物料流和信息流的模塊化柔性系統。另一方面是實現從產品決策、產品設計、生產到銷售的整個生產過程自動化，特別是管理層次自動化

5、的計算機集成制造系統。在這個大系統中，柔性制造系統只是它的一個組成部分。</p><p>　　自動生產線的最大特點是它的綜合性和系統性，綜合性主要涉及機械技術、微電子技術、電工電子技術、傳感測試技術、接口技術、信息變換技術、網絡通信技術等多種技術有機地結合，并綜合應用到生產設備中；而系統性指的是生產線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅動等機構在微處理單元的控制下協調有序地工作，有機地融合在一起。本系統完成一個

6、工件的拆卸、分揀工作，模擬一個生產流水線的生產過程。首先由供料站提供原料，運輸站將其送至加工站加工，然后送至裝配站進行安裝，最后由分揀站進行分揀。設計以送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元作為自動生產線的整體設計，構成一個典型的自動生產線的機械平臺，系統各機構的采用了氣動驅動、變頻器驅動和步進（伺服）電機位置控制等技術。系統的控制方式采用每一工作單元由一臺PLC承擔其控制任務，各PLC之間通過RS485串行通訊實現互連的分布式控制方式

7、。所以，本設計綜合應用了多種技術知識，如氣動控制技術、機械技術（機械傳動、機械連接等）、傳感器應用技術、PLC控制和組網、步進電機位置控制和變頻器技術等。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 概述……………………………………………………………5</p><p>　　第二章 總體介紹………………………………………

8、………………6</p><p>　　一．自動化生產線的基本組成………………………………… 6</p><p>　　第三章 上料單元……………………………………………………… 7</p><p>　　一．上料單元的基本功能……………………………………… 7</p><p>　　二．上料單元的組成…………………………………………… 7</p

9、><p>　　三．接線端子及主令部件……………………………………… 8</p><p>　　四．上料單元PLC運行程序……………………………………10</p><p>　　五．上料單元的PLC地址分配…………………………………15</p><p>　　第四章 沖壓單元………………………………………………………16</p><p

10、>　　一．沖壓單元的組成原理…………………………………………16</p><p>　　二．面板接線說明…………………………………………………18</p><p>　　三．沖壓單元PLC運行程序………………………………………20</p><p>　　四．沖壓單元PLC地址分配………………………………………26</p><p>　　第五單元

11、 落料單元……………………………………………………27</p><p>　　一．落料單元的組成原理…………………………………………27</p><p>　　二．面板接線及說明………………………………………………28</p><p>　　三．落料單元的運行程序…………………………………………30</p><p>　　四．落料單元PLC地址分配…

12、……………………………………35</p><p>　　總結………………………………………………………………………36</p><p>　　致謝………………………………………………………………………37</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………37</p><p><b>　　第一章 概述<

13、;/b></p><p>　　二十世紀以來，為了實現自動化，人們研究和制造了成千上萬種自動控制系統，極大地推動了生產勞動、社會服務、軍事工程和科學研究等活動。隨著自動化技術的發(fā)展，這是機械化、電氣化和自動控制相結合的結果，處理的對象是離散工件。早期的機械制造自動化是采用機械或電氣部件的單機自動化或是簡單的自動生產線。20世紀60年代以后，由于電子計算機的應用，出現了數控機床、加工中心、機器人、計算機輔助設計

14、、計算機輔助制造、自動化倉庫等。研制出適應多品種、小批量生產型式的柔性制造系統（FMS）。以柔性制造系統為基礎的自動化車間，加上信息管理、生產設備自動化，出現了采用計算機集成制造系統（CIMS）的工廠自動化（FA）。 </p><p>　　現代生產和科學技術的發(fā)展，對自動化技術提出越來越高的要求，同時也為自動化技術的革新提供了必要條件。70年代以來，自動化開始向復雜的系統控制和高級的智能控制發(fā)展，并廣泛地應用到

15、國防、科學研究和經濟等各個領域，實現更大規(guī)模的自動化，例如大型企業(yè)的綜合自動化系統、全國鐵路自動調度系統、國家電力網自動調度系統、空中交通管制系統、城市交通控制系統、自動化指揮系統、國民經濟管理系統等。自動化的應用正從工程領域向非工程領域擴展，如醫(yī)療自動化、人口控制、經濟管理自動化等。自動化將在更大程度上模仿人的智能，機器人已在工業(yè)生產、海洋開發(fā)和宇宙探測等領域得到應用，專家系統在醫(yī)療診斷、地質勘探等方面取得顯著效果。工廠自動化、辦公自

16、動化、家庭自動化和農業(yè)自動化將成為新技術革命的重要內容，并得到迅速發(fā)展。</p><p>　　本系統模擬一個生產流水線的生產過程，完成一個工件的拆卸、分揀工作。首先由供料站提供原料，運輸站將其送至加工站加工，然后送至裝配站進行安裝，最后由分揀站進行分揀。整個過程要充分考慮生產過程中所出現的情況，對各種生產要求進行處理，系統分成五個操作站：供料站、安裝站、加工站、運輸站、分揀站。整個系統基于三菱PLC的N：N網絡，

17、包括變頻控制、伺服控制等，是各種電氣控制的綜合應用。主要負責機械部分的安裝、電氣原理圖和氣路的設計和連接、變頻器和伺服放大器的參數設置。</p><p><b>　　第二章 總體介紹</b></p><p>　　一. 自動生產線基本組成</p><p>　　自動生產線由安裝在鋁合金導軌式臺面上的上料單元、沖壓單元、落料單元、輸送單元、噴涂單元

18、，等……。其外觀如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 自動生產線外觀</p><p>　　其中，每一工作單元都可自成一個獨立的系統。各個單元的執(zhí)行機構基本上以氣動執(zhí)行機構為主，但輸送單元的機械手裝置整體運動則采取步進電機驅動、精密定位的位置控制，該驅動系統具有長行程、多定位點的特點，位置控制和變頻器技術是現代工業(yè)企業(yè)應用最為廣泛的電氣控制技術。</p><p

19、>　　設計中應用了多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運動位置、物體通過的狀態(tài)、物體的顏色及材質等。</p><p><b>　　第三章上料單元</b></p><p>　　一．上料單元的基本功能：</p><p>　　供料單元是本次設計中的起始單元，在整個系統中，起著向系統中的其他單元提供原料的作用。具體的功能是：按照需要將放置在料倉中

20、待加工工件（原料）自動地推出到物料臺上，以便輸送單元的機械手將其抓取，輸送到其他單元上。如圖2-3所示為供料單元實物的全貌。</p><p>　　圖2-3 上料單元實物的全貌</p><p>　　二．上料單元的組成：</p><p>　　1.PLC上料單元包括兩部分。第一部分為上料部分，分為料庫、原料推送、工件傳送三部分，如圖2-3所示。</p>&

21、lt;p>　　2.第二部分為托盤輸送部分，通過傳送帶將托盤從輸入端送至輸出端,如2-4所示</p><p><b>　　圖2-4</b></p><p>　　三．接線端子及主令部件</p><p>　　凡需24V直流電源供電的，請將其連接至電源模塊24V區(qū)，需接地的請連接至電源模塊GND區(qū)。連接時24V連接使用紅色線，GND連接使用黑色線

22、，輸入點（I）連接使用黃色線，輸出點（Q）連接使用綠色線。具體連接請參見表1-2-2。</p><p>　　表1-2-2上料單元面板接線說明</p><p>　　四．上料單元PLC運行程序</p><p>　　五．上料單元的PLC地址分配</p><p><b>　　第四單元沖壓單元</b></p><

23、;p>　　一．沖壓單元組成原理</p><p>　　液壓沖壓單元包括兩部分。第一部分為液壓沖壓加工部分，由液壓沖壓裝置和液壓泵組成，其中液壓沖壓機構結構圖如圖1-4-1所示。</p><p>　　圖1-4-1 液壓沖壓加工結構圖</p><p>　　SEN1用來檢測加工工位是否有工件，夾緊氣缸用來固定待加工工件，液壓電磁閥用來控制液壓加工軸的上升下降。<

24、/p><p>　　第二部分為托盤輸送部分，通過傳送帶將托盤從輸入端送至輸出端,如圖1-4-2所示。</p><p>　　圖1-4-2 液壓沖壓加工單元傳送帶</p><p>　　SEN2用來檢測輸入端工件是否存在，SEN3用來檢測輸出端工件是否到位。</p><p>　　各部件名稱和作用介紹如下：</p><p>　　YV

25、1:夾緊氣缸電磁閥，通過此電磁閥固定待加工工件；</p><p>　　YV2:沖壓氣缸上升電磁閥，通過此電磁閥控制加工軸上升；</p><p>　　YV3:沖壓氣缸下降電磁閥，通過此電磁閥控制加工軸下降；</p><p>　　SEN1:反射開關，用來檢測加工區(qū)是否有工件；</p><p>　　SEN2:對射開關，用來檢測托盤傳送帶輸入端是否有

26、工件； </p><p>　　SEN3:反射開關，用來檢測托盤傳送帶輸出端是否有工件。</p><p>　　液壓沖壓單元控制系統PLC部分輸入輸出點配置表如表1-4-1所示。</p><p>　　表1-4-1液壓沖壓單元控制系統PLC部分輸入輸出點配置表</p><p><b>　　二．面板接線說明</b></p&

27、gt;<p>　　本單元接線面板如圖1-4-5至圖1-4-8所示。</p><p>　　圖1-4-8液壓單元面板</p><p>　　三．沖壓單元PLC運行程序</p><p>　　四．沖壓單元PLC地址分配</p><p><b>　　第五章落料單元</b></p><p>　　一

28、．落料單元組成原理</p><p>　　落料單元包括傳送帶、阻擋氣缸、旋轉落料機構三部分，如圖1-7-1所示。</p><p>　　圖1-7-1 落料單元結構圖</p><p>　　各部件名稱和作用介紹如下：</p><p>　　YV1:阻擋氣缸電磁閥，通過此電磁閥阻擋，將托盤停在旋轉落料孔正下方，使盒狀工件能落入托盤槽內；</p>

29、;<p>　　SEN1:反射開關，傳送帶輸入端工件檢測開關，用來檢測傳送帶上是否存在托盤；</p><p>　　SEN2:反射開關，落料工位檢測開關，用來檢測盒狀工件是否落下； </p><p>　　SEN3:反射開關，傳送帶輸出端工件檢測開關，用來檢測托盤傳送帶輸出端是否有工件；</p><p>　　SEN4:反射開關，料庫工件檢測開關，用來檢測工件

30、是否已經存在于旋轉機構料庫中；</p><p>　　SEN5:光電開關，電機旋轉原點信號，用來定位使直流電機每次固定旋轉一周；</p><p>　　SEN6:反射開關，托盤到位檢測開關，用來檢測托盤是否到位（落料孔正下方）。</p><p><b>　　二．面板接線說明</b></p><p>　　凡需24V直流電源供電

31、的，請將其連接至電源模塊24V區(qū)，需接地的請連接至電源模塊GND區(qū)。連接時24V連接使用紅色線，GND連接使用黑色線，輸入點（I）連接使用黃色線，輸出點（Q）連接使用綠色線。具體連接請參見表1-7-2。</p><p>　　表1-7-2落料單元面板接線說明</p><p>　　三．落料單元運行程序</p><p>　　四．落料單元PLC地址分配</p>

32、<p><b>　　總 結</b></p><p>　　通過本次的學習讓我的學習能力有了很大的提高，在任務設計中讓我對自動化生產線有所了解。一方面自動化生產線包括諸多方面的知識如：機械技術、微電子技術、電工電子技術、傳感測試技術、接口技術、信息變換技術、網絡通信技術等多種技術有機地結合，并綜合應用到生產設備中；另一方面對于模擬的一個自動化生產線的工作流程有個基本概念。一個自動化

33、生產線的基本組成部分有傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅動等機構在微處理單元的控制下協調有序地工作，有機地把這些獨立部分融合在一起。在這次設計中應用PLC技術，它是一門實踐性很強的專業(yè)課程，PLC編程控制器技術在當今社會發(fā)展異常迅速，各生產廠家也推出了許多強大的新型PLC、各種特殊模塊和通信聯網器件，使可編程控制器成為集微機技術、自動化技術、通信技術于一體的通用工業(yè)控制裝置，成為實現工業(yè)自動化的一種強有力的工具。經過這次設計我學到很多

34、很多的的東西，不僅鞏固了以前所學過的知識，而且通過這次課程設計使我運用了課堂上的理論與實際相結合重要性，既要從理論中分析問題，又要從實際中解決問題發(fā)現才是根本。所以把所學的理論知識與實踐相結合起來，才能真正的學學以至用。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本課題的圓滿完成特別感謝zz老師詳細的指導。zz老師嚴謹的治學態(tài)度，和思考問題的全面性

35、給我在設計過程中有了多方面的設計思路中，也提前判斷設計中可能出現的問題作了詳細的分析，從而使我少走很多彎路節(jié)省了很多時間。老師的高深的學術水平，科學的思維方法和深入淺出的講解更準確更形象的把設計中的知識傳輸給我。再次感謝指導老師的幫助永遠是我學習的榜樣，在此向他致以衷心的感謝。</p><p>　　同時感謝我的同組同學，在圓滿完成課題設計的過程中給予我毅力上的鼓勵，在資料的收集中給我提供了很多路徑，在設計安裝中也

36、提出多種參考意見，以至我能夠順利的完成。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1 鐘肇新，彭侃編譯，可編程控制器原理及應用。第二版。廣州：華南理工大學出版社</p><p>　　2 揚長能，林小峰編，可編程控制器（PC）例題習題及試驗指導，重慶：重慶大學出版社</p><p>　　3 鄧則名

37、，鄺穗芳編，可編程控制器及應用技術。北京：機械工業(yè)出版社</p><p>　　4 吳宗澤 機械設計 北京：高等教育出版社2001</p><p>　　5 廖常初編著?？删幊绦蚩刂破鲬眉夹g。重慶：重慶大學出版社，2000</p><p>　　6 袁任光編著。可編程序控制器（PC）應用技術與實例。廣州：華南理工大學出版社，2000</p><p&