柔性制造系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)----柔性制造系統(tǒng)中各單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：柔性制造系統(tǒng)各單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　系（部）電子工程系 </p><p>　　專 業(yè) 電氣自動(dòng)化專業(yè)</p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　班級學(xué)號

2、</p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2012 年 9月23日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：柔性制造系統(tǒng)中各單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　二、畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間 2012 年9月23日至2012年9月

3、23日 </p><p>　　三、畢業(yè)設(shè)計(jì)地點(diǎn)： </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System)，英文縮寫為FMS。它是一種技術(shù)復(fù)雜、高度自動(dòng)

4、化的系統(tǒng)，它將微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)工程等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，理想和圓滿地解決了機(jī)械制造高自動(dòng)化與高柔性化之間的矛盾。</p><p>　　柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢大致有兩個(gè)方面。一方面是與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)扣輔助制造系統(tǒng)相結(jié)合，利用原有產(chǎn)品系列的典型工藝資料，組合設(shè)計(jì)不同模塊，構(gòu)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(tǒng)。另一方面是實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到銷售的整個(gè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，特別是管理層次自動(dòng)化

5、的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。在這個(gè)大系統(tǒng)中，柔性制造系統(tǒng)只是它的一個(gè)組成部分。</p><p>　　自動(dòng)生產(chǎn)線的最大特點(diǎn)是它的綜合性和系統(tǒng)性，綜合性主要涉及機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測試技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；而系統(tǒng)性指的是生產(chǎn)線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)等機(jī)構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機(jī)地融合在一起。本系統(tǒng)完成一個(gè)

6、工件的拆卸、分揀工作，模擬一個(gè)生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過程。首先由供料站提供原料，運(yùn)輸站將其送至加工站加工，然后送至裝配站進(jìn)行安裝，最后由分揀站進(jìn)行分揀。設(shè)計(jì)以送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元作為自動(dòng)生產(chǎn)線的整體設(shè)計(jì)，構(gòu)成一個(gè)典型的自動(dòng)生產(chǎn)線的機(jī)械平臺(tái)，系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)的采用了氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、變頻器驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)（伺服）電機(jī)位置控制等技術(shù)。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺(tái)PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間通過RS485串行通訊實(shí)現(xiàn)互連的分布式控制方式

7、。所以，本設(shè)計(jì)綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識(shí)，如氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機(jī)位置控制和變頻器技術(shù)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(dòng)化生產(chǎn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)行程序…………………………………………30</p><p>　　四．落料單元PLC地址分配…

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

13、;/b></p><p>　　二十世紀(jì)以來，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人們研究和制造了成千上萬種自動(dòng)控制系統(tǒng)，極大地推動(dòng)了生產(chǎn)勞動(dòng)、社會(huì)服務(wù)、軍事工程和科學(xué)研究等活動(dòng)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，這是機(jī)械化、電氣化和自動(dòng)控制相結(jié)合的結(jié)果，處理的對象是離散工件。早期的機(jī)械制造自動(dòng)化是采用機(jī)械或電氣部件的單機(jī)自動(dòng)化或是簡單的自動(dòng)生產(chǎn)線。20世紀(jì)60年代以后，由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

14、、計(jì)算機(jī)輔助制造、自動(dòng)化倉庫等。研制出適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)型式的柔性制造系統(tǒng)（FMS）。以柔性制造系統(tǒng)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化車間，加上信息管理、生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化，出現(xiàn)了采用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的工廠自動(dòng)化（FA）。 </p><p>　　現(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對自動(dòng)化技術(shù)提出越來越高的要求，同時(shí)也為自動(dòng)化技術(shù)的革新提供了必要條件。70年代以來，自動(dòng)化開始向復(fù)雜的系統(tǒng)控制和高級的智能控制發(fā)展，并廣泛地應(yīng)用到

15、國防、科學(xué)研究和經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的自動(dòng)化，例如大型企業(yè)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、全國鐵路自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、國家電力網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、空中交通管制系統(tǒng)、城市交通控制系統(tǒng)、自動(dòng)化指揮系統(tǒng)、國民經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)等。自動(dòng)化的應(yīng)用正從工程領(lǐng)域向非工程領(lǐng)域擴(kuò)展，如醫(yī)療自動(dòng)化、人口控制、經(jīng)濟(jì)管理自動(dòng)化等。自動(dòng)化將在更大程度上模仿人的智能，機(jī)器人已在工業(yè)生產(chǎn)、海洋開發(fā)和宇宙探測等領(lǐng)域得到應(yīng)用，專家系統(tǒng)在醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探等方面取得顯著效果。工廠自動(dòng)化、辦公自

16、動(dòng)化、家庭自動(dòng)化和農(nóng)業(yè)自動(dòng)化將成為新技術(shù)革命的重要內(nèi)容，并得到迅速發(fā)展。</p><p>　　本系統(tǒng)模擬一個(gè)生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過程，完成一個(gè)工件的拆卸、分揀工作。首先由供料站提供原料，運(yùn)輸站將其送至加工站加工，然后送至裝配站進(jìn)行安裝，最后由分揀站進(jìn)行分揀。整個(gè)過程要充分考慮生產(chǎn)過程中所出現(xiàn)的情況，對各種生產(chǎn)要求進(jìn)行處理，系統(tǒng)分成五個(gè)操作站：供料站、安裝站、加工站、運(yùn)輸站、分揀站。整個(gè)系統(tǒng)基于三菱PLC的N：N網(wǎng)絡(luò)，

17、包括變頻控制、伺服控制等，是各種電氣控制的綜合應(yīng)用。主要負(fù)責(zé)機(jī)械部分的安裝、電氣原理圖和氣路的設(shè)計(jì)和連接、變頻器和伺服放大器的參數(shù)設(shè)置。</p><p><b>　　第二章 總體介紹</b></p><p>　　一. 自動(dòng)生產(chǎn)線基本組成</p><p>　　自動(dòng)生產(chǎn)線由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式臺(tái)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(dòng)生產(chǎn)線外觀</p><p>　　其中，每一工作單元都可自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。各個(gè)單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本上以氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為主，但輸送單元的機(jī)械手裝置整體運(yùn)動(dòng)則采取步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、精密定位的位置控制，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有長行程、多定位點(diǎn)的特點(diǎn)，位置控制和變頻器技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)應(yīng)用最為廣泛的電氣控制技術(shù)。</p><p

19、>　　設(shè)計(jì)中應(yīng)用了多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運(yùn)動(dòng)位置、物體通過的狀態(tài)、物體的顏色及材質(zhì)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(shè)計(jì)中的起始單元，在整個(gè)系統(tǒng)中，起著向系統(tǒng)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(dòng)地推出到物料臺(tái)上，以便輸送單元的機(jī)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(shí)物的全貌。</p><p>　　圖2-3 上料單元實(shí)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(shí)24V連接使用紅色線，GND連接使用黑色線

22、，輸入點(diǎn)（I）連接使用黃色線，輸出點(diǎn)（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(yùn)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(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如圖1-4-1所示。</p><p>　　圖1-4-1 液壓沖壓加工結(jié)構(gòu)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(guān)，用來檢測加工區(qū)是否有工件；</p><p>　　SEN2:對射開關(guān)，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(guān)，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(tǒng)PLC部分輸入輸出點(diǎn)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(tǒng)PLC部分輸入輸出點(diǎn)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(yùn)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(zhuǎn)落料機(jī)構(gòu)三部分，如圖1-7-1所示。</p><p>　　圖1-7-1 落料單元結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)落料孔正下方，使盒狀工件能落入托盤槽內(nèi)；</p>

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

30、是否已經(jīng)存在于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)料庫中；</p><p>　　SEN5:光電開關(guān)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)原點(diǎn)信號，用來定位使直流電機(jī)每次固定旋轉(zhuǎn)一周；</p><p>　　SEN6:反射開關(guān)，托盤到位檢測開關(guān)，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(shí)24V連接使用紅色線，GND連接使用黑色線，輸入點(diǎn)（I）連接使用黃色線，輸出點(diǎn)（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(yùn)行程序</p><p>　　四．落料單元PLC地址分配</p>

32、<p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　通過本次的學(xué)習(xí)讓我的學(xué)習(xí)能力有了很大的提高，在任務(wù)設(shè)計(jì)中讓我對自動(dòng)化生產(chǎn)線有所了解。一方面自動(dòng)化生產(chǎn)線包括諸多方面的知識(shí)如：機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測試技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；另一方面對于模擬的一個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的工作流程有個(gè)基本概念。一個(gè)自動(dòng)化

33、生產(chǎn)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(qū)動(dòng)等機(jī)構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機(jī)地把這些獨(dú)立部分融合在一起。在這次設(shè)計(jì)中應(yīng)用PLC技術(shù)，它是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，PLC編程控制器技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展異常迅速，各生產(chǎn)廠家也推出了許多強(qiáng)大的新型PLC、各種特殊模塊和通信聯(lián)網(wǎng)器件，使可編程控制器成為集微機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的一種強(qiáng)有力的工具。經(jīng)過這次設(shè)計(jì)我學(xué)到很多

34、很多的的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且通過這次課程設(shè)計(jì)使我運(yùn)用了課堂上的理論與實(shí)際相結(jié)合重要性，既要從理論中分析問題，又要從實(shí)際中解決問題發(fā)現(xiàn)才是根本。所以把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，才能真正的學(xué)學(xué)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(xì)的指導(dǎo)。zz老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，和思考問題的全面性

35、給我在設(shè)計(jì)過程中有了多方面的設(shè)計(jì)思路中，也提前判斷設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問題作了詳細(xì)的分析，從而使我少走很多彎路節(jié)省了很多時(shí)間。老師的高深的學(xué)術(shù)水平，科學(xué)的思維方法和深入淺出的講解更準(zhǔn)確更形象的把設(shè)計(jì)中的知識(shí)傳輸給我。再次感謝指導(dǎo)老師的幫助永遠(yuǎn)是我學(xué)習(xí)的榜樣，在此向他致以衷心的感謝。</p><p>　　同時(shí)感謝我的同組同學(xué)，在圓滿完成課題設(shè)計(jì)的過程中給予我毅力上的鼓勵(lì)，在資料的收集中給我提供了很多路徑，在設(shè)計(jì)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(xiàn)</b></p><p>　　1 鐘肇新，彭侃編譯，可編程控制器原理及應(yīng)用。第二版。廣州：華南理工大學(xué)出版社</p><p>　　2 揚(yáng)長能，林小峰編，可編程控制器（PC）例題習(xí)題及試驗(yàn)指導(dǎo)，重慶：重慶大學(xué)出版社</p><p>　　3 鄧則名

37、，鄺穗芳編，可編程控制器及應(yīng)用技術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　4 吳宗澤 機(jī)械設(shè)計(jì) 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?yīng)用技術(shù)。重慶：重慶大學(xué)出版社，2000</p><p>　　6 袁任光編著?？删幊绦蚩刂破鳎≒C）應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例。廣州：華南理工大學(xué)出版社，2000</p><p&