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1、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。因此，培养掌握机电一体化技术，掌握PLC 技术及PLC 网络技术的技术人材是当务之急。亚龙YL-335B 型自动生产
2、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，使学习者得到一个非常接近于实际的教学设备环境，从而缩短了理
3、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，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目标，十分适目 录摘 要一、设计任务与要求1.1 设计任务31.2 设计要求4二、 自动化生产线简介2.1 自动线的简介.52.2 自动线发展.52.3 YL-335B自动线系统结构及功能介绍. .6三、设备核心技术应用3.1 PLC技术 .73.2 传感检测技术.73.3 气动技术.73.4 MM420变频器技术 .83.5 伺服电机及驱动器技术.103
4、.6 组态与触摸屏技术 . .12四、控制系统设计4.1 气动控制系统原理图134.2 PLC控制系统设计164.2.1 I/O分配表.164.2.2 PLC硬件接线图194.2.3 PLC梯形图.224.2.4 PLC的PPI通信.234.3 触摸屏控制画面.25五、心得体会.27六、谢辞.30七、参考文献.30 一、设计任务使用YL335B自动线培训系统，应用PLC控制技术，结合变频器、步进电机驱动技术、气动技术、传感检测技术和触摸屏控制技术，实现五个单元的系统联调。设计要求：（1） 画出各单元气动控制系统回路图。（2）列出各单元I/O分配表。（3）画出各单元PLC控制系统回路图。（4）编
5、写各单元PLC控制梯形图。（5）列出设备参数、型号、数量等一览表。（6）安装、接线、调试。（7）编写毕业设计论文。毕业设计的要求 1.明确毕业设计的目的和意义，保质保量地完成毕业设计任务。 2.按照选题和任务的要求，制定毕业设计工作计划，定期向指导教师汇报进度情况。 3.学生应独立完成毕业设计任务书规定的任务，充分发挥主动性和创造性，实事求是，不弄虚作假。 4.毕业设计的全部图样要一一标明图号、图名，所有图文资料都要标明完成日期、页码、班级、学号。 5.撰写符合规范要求的毕业设计说明书。 6.毕业设计中已经由指导教师指出的错误未做修改的，不准参加毕业答辩。7.毕业设计结束时，学生应将毕业设计说
6、明书装订成册，连同其附件、毕业设计任务书等，一并放入学生毕业设计资料袋，送交指导教师审阅。二、自动化生产线简介2.1什么是自动化生产线 自动化生产线是在流水线的基础上逐渐发展起来的。它不仅要求线体上各种机械加工装置能自动地完成预定的各道工序及工艺过程，使产品成为合格的制品，而且要求在装卸工件、定位夹紧、工件在工序间的输送、工件的分拣甚至包装等都能自动的进行。使其按照规定的程序自动地进行工作。我们称这种自动工作的机械电器一体化系统为自动生产线（简称自动线）。 自动化生产线综合应用机械技术、控制技术、传感技术、驱动技术、网络技术、人机接口技术等，通过一些辅助装置按工艺顺序讲各种机械加工装置连成一体
7、，并控制液压、气压和电气系统将各个不部分动作联系起来，完成预定的生产加工任务。2.2自动化生产线的发展概况 应用可编程控制器技术：它是一种以顺序控制为主，回路调节为辅的工业控制机。不仅能完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算等功能，而且能够大规模地控制开关量和模拟量，克服了工业控制计算机用于开关控制系统所存在的编程复杂、非标准外部接口的配套复杂、机械资源未能充分利用而导致功能过剩、造价高昂、对工程现场环境适应性差等缺点。由于可编程序控制器具有一系列优点，因而替代了许多传统的顺序控制器，如继电控制逻辑等，并广泛应用于自动线的控制。用机械手、机器人能技术：机器手在自动线中装卸工件、定位夹紧、工件
8、在工序间的输送、加工余料的排除、加工操作、包装等部分得到广泛使用。现在正在研制的第三代智能机器人不但具有运动操作技能，而且还有视觉、听觉、触觉的辨别能力。具有判断、决策能力，能掌握自然语言的自动装置也正在逐渐应用到自动生产线中。 2.3 YL-335B自动线系统结构及功能亚龙YL-335B 型自动生产线实训考核装备由安装在铝合金导轨式实训台上的送料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组,如图1-1供料单元的基本功能 ：供料单元是YL-335B 中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料
9、台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。加工单元的基本功能 ：把该单元物料台上的工件（工件由输送单元的抓取机械手装置送来）送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上，待输送单元的抓取机械手装置取出。装配单元的基本功能 ：完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配过程。分拣单元的基本功能 ：完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。输送单元的基本功能 ：该单元通过直线运动传动机构驱动抓取机械手装置到指定单元的物料台上精确定位，并在该物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下，实现传送
10、工件的功能。 三、设备核心技术应用3.1 PLC技术: PLC基本组成包括中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口（缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等）、外部设备编程器及电源模块组成。PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。 在YL-335B自动化生产线中，每一个站都安装有一个西门子S7-200系列的可编程控制器来控制。YL-335B中使用的PLC如表1-2所示。表1-2 YL-335B中使用的PLCPLC 型号/规格应用的单元性能S7-200-224CN AC/DC
11、/RLY供料单元共14点输入10点继电器输出S7-200-226 AC/DC/RLY装配单元共24点输入16点继电器输出S7-200-224 AC/DC/RLY加工单元共14点输入10点继电器输出S7-200-224XP AC/DC/RLY分拣单元共14点输入和10点继电器输出，共包含3个模拟量I/O点，其中两个输入点1个输出点S7-200-226 DC/DC/DC输送单元共24点输入16点晶体管输出 S7-200系列PLC属于混合式PLC，由PLC主机和扩展模块组成。PLC主机由CPU、存储器、通信电路、基本输入输出电路、电源等基本模块组成，相当于一个整体式的PLC，可以单独的完成控制功能，
12、它包含一个控制系统所需的最小组成单元。3.2 传感检测技术传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器（又称换能器）、信息处理和识别的规划设计、开发、制建造、测试、应用及评价改进等活动。3.3 气动技术应用 气动技术用于简单的机械操作中已有相当长的时间，最近几年随着气动自动化技术起到了重要的作用。 气动自动化控制技术的发展是利用压缩空气作为传递
13、动力或信号的工作介质，配合气动控制系统的主要气动元件，与机械、液压、电气、电子等部分或全部综合构成的控制回路，使气动元件按工艺要求的工作状况，自动按设定的顺序或条件动作的一种自动化技术。用气动自动控制技术实现生产过程自动化，是工业自动化的一种重要技术手段，也是一种低成本自动化技术。 在YL-335B上安装了许多气动元件，包括气泵、过滤减压阀、单向电控气阀、双向电控气阀、气缸、汇流排等。其中气缸许用了笔形缸、薄气缸、回转气缸、双杆气缸、手指气缸5种类型共17个。3.4 MM420变频 YL-335B分拣站使用的三相交流减速电动机的速度、方向控制采用西门子通用变频器MM420。 西门子MM420（
14、MICROMASTER420） 是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。该系YL选用的MM420 订货号为6SE6420-2UD17-5AA1，该变频器额定参数为： 电源电压：380V480V，三相交流额定输出功率：0.75KW 额定输入电流：2.4A 额定输出电流：2.1A 外形尺寸：A 型操作面板：基本操作板（BOP）YL-335B 分拣单元变频器主电路电源由配电箱通过自动开关QF单独提供一路三相电源供给，连接到图5-13 的电源接线端子，电动机接线端子引出线则连接到电动机。注意，接地线PE 必须连接到变频器接地端子，并连接到交流电动机的外壳。MM420变频器的参数 1、参数号和参数名称
15、参数号是指该参数的编号。参数号用 0000 到9999 的4 位数字表示。在参数号的前面冠以一个小写字母“r ”时，表示该参数是“只读”的参数。其它所有参数号的前面都冠以一个大写字母“P”。这些参数的设定值可以直接在标题栏的“最小值”和“最大值”范围内进行修改。 下标 表示该参数是一个带下标的参数，并且指定了下标的有效序号。通过下标，可以对同一参数的用途进行扩展，或对不同的控制对象，自动改变所显示的或所设定的参数。 2、参数设置方法 用BOP 可以修改和设定系统参数，使变频器具有期望的特性，例如，斜坡时间，最小和最大频率等。选择的参数号和设定的参数值在五位数字的LCD 上显示。 更改参数的数值
16、的步骤可大致归纳为查找所选定的参数号；进入参数值访问级，修改参数值；确认并存储修改好的参数值。 将变频器复位为工厂的缺省设定值如果用户在参数调试过程中遇到问题，并且希望重新开始调试，通常采用首先把变频器的全部参数复位为工厂的缺省设定值，再重新调试的方法。为此，应按照下面的数值设定参数： 设定P0010 = 30 ， 设定P0970 = 1。按下 P 键，便开始参数的复位。变频器将自动地把它的所有参数都复位为它们各自的缺省设置值。复位为工厂缺省设置值的时间大约要60 秒钟。参数设置步骤参数设置值说明P09701复位P001030复位P00101进入快调P00033专家级别P00040全部参数P0
17、1000欧标（50Hz、360V）P0304380额定电压P03050.12额定电流P03070.03额定功率P03111200额定转速P10800最小频率P108250Hz最大频率P11203斜坡上升时间P11213斜坡下降时间P39001结束快调控制参数的设置P00047命令组为命令和数字 I/OP02002命令源选择P10003固定频率P070116DIN1 功能设定为固定频率设定值（直接选择+ON）P070216DIN2 功能设定为固定频率设定值（直接选择+ON）P070312DIN3 功能设定为接通时反转P1001605号端10HzP100256号端5 Hz 3.5 伺服电机及驱动器
18、技术伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用做执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，信号电压为零时无自转现象转速随着转矩的增加而匀速下降。交流伺服电机是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率，惯量大，因而适合做低速平稳运行的应用。伺服驱动器的参数设置与调整 松下的伺服驱动器有七种控制运行方式，即位置控制、速度控制、转矩控制、位置/速度控制、位置/转矩、速度/转矩、全闭环控制。位置方式就是输入脉冲串来使电机定位运行，电机转速与脉冲串频率相关，电机转动的角度与脉冲
19、个数相关；速度方式有两种，一是通过输入直流-10V 至+10V 指令电压调速，二是选用驱动器内设置的内部速度来调速；转矩方式是通过输入直流-10V 至+10V 指令电压调节电机的输出转矩，这种方式下运行必须要进行速度限制，有如下两种方法：1.设置驱动器内的参数来限制，2.输入模拟量电压限速。 MADDT1207003 伺服驱动器的参数共有128 个，Pr00-Pr7F，可以通过与PC 连接后在专门的调试软件上进行设置，也可以在驱动器上的面板上进行设置。 伺服参数设置表格序号参数设置数值功能和含义参数编号参数名称1Pr01LED 初始状态1显示电机转速2Pr02控制模式0位置控制（相关代码P）3
20、Pr04行程限位禁止输入无效设置2当左或右限位动作，则会发生Err38 行程限位禁止输入信号出错报警。设置此参数值必须在控制电源断电重启之后才能修改、写入成功。4Pr20惯量比1678该值自动调整得到，具体请参AC5Pr21实时自动增益设置1实时自动调整为常规模式，运行时负载惯量的变化情况很小。6Pr22实时自动增益的机械刚性选择1此参数值设得很大，响应越快。7Pr41指令脉冲旋转方向设置1指令脉冲 + 指令方向。设置此参数值必须在控制电源断电重启之后才能修改、写入成功。8Pr42指令脉冲输入方式39Pr48指令脉冲分倍频第1分子1000每转所需指令脉冲数=编码器分辨率现编码器分辨率为1000
21、0（2500p/r4），参数设置如表，则，10Pr49指令脉冲分倍频第2分子011Pr4A指令脉冲分倍频分子倍率012Pr4B指令脉冲分倍频分母60003.6 组态与触摸屏技术组态软件 “组态”的概念是伴随着集散型控制系统（Distributed Control System简称DCS）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。 组态英文是“Configuration”。组态就是用应用软件中提供的工具、方法，实现工程中某一具体任务的过程。组态软件作用 组态软件最突出的特点是实时多任务。例如数据采集与输出、数据处理与算法实现、图形显示及人机对话、实时数据的存储器、检索管理、实时通信等多
22、个任务要在同一台计算机上同时运行。触摸屏 触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成，触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，然后将相关信息传送至触摸屏控制器;而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再传送给CPU。它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。 触摸屏技术是一种新型的人机交互输入方式，与传统的键盘和鼠标输入方式相比，触摸屏输入更直观。配合识别软件，触摸屏还可以实现手写输入。触摸屏由安装在显示器屏幕前面的检测部件和触摸屏控制器组成。当手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏时，所触摸的位置由触摸屏控制器检测，并通过接口（如RS23
23、2串行口, USB等）送到主机。 目前触摸屏已经由单点触屏发展到实现多点触屏了。 触摸屏分类根据屏幕表面定位原理不同，可以把触摸屏技术分声学脉冲识别（APR）技术，表面声波（SAW）技术电容式触摸屏技术和电阻式触摸屏技术红外/光学式技术两类。四、控制系统设计4.1 气动控制系统原理图1.供料单元气动控制回路工作原理图 2.加工单元控制回路 3.装配单元气动控制回路4. 分拣单元气动控制回路工作原理图5.输送单元气动控制回路原理图 4.2 PLC控制系统设计4.2.1 I/O分配表供料单元PLC 的 I/O 信号表加工单元PLC 的 I/O 信号表装配单元PLC 的 I/O 信号表分拣单元PLC
24、 的 I/O 信号表输送单元PLC 的 I/O 信号表4.2.2 PLC硬件接线图 供料单元PLC 的I/O 接线原理图加工单元PLC 的I/O 接线原理装配单元PLC 接线原理分拣单元PLC 的I/O 接线原理图输送单元PLC 接线原理图4.2.3 PLC梯形图4.2.4 PLC的PPI通信打开设置端口画面设置输送站PLC 端口0 参数SMB30 各位表达的意义 YL-335B 的PPI 网络4.3触摸屏控制画面 设置通用串口父设备的基本属性 五、心得体会学习成绩不是非常好，但我却在学习的过程中收获了很多。随着学习的进步，我不止是学到了公共基础学科知识和很多专业知识，我的心智也有了一个质的飞
25、跃，能较快速的掌握一种新的技术知识，我认为这对于将来很重要。在学习知识这段时间里，我更与老师建立了浓厚的师生情谊。老师们的谆谆教导，使我体会了学习的乐趣。我与身边许多同学，也建立了良好的学习关系，互帮互助，克服难关。现在我已经接近毕业，正在做毕业设计，更锻炼了自我的动手和分析问题能力，受益匪浅。学到了很多知识，更重要的是有了较快掌握一种新事物的能力。思想变成熟了许多，性格更坚毅了。认识了许多同学和老师，建立起友谊，并在与他们的交往中提升了自身素质，认清了自身的一些短处并尽力改正。回顾两年半，本人在思想觉悟上始终对自己有较高的要求，能用科学发展观来认识世界认识社会，能清醒的意识到自己所担负的社会
26、责任，对个人的人生理想和发展目标，有了相对成熟的认识和定位。 在专业课程的学习上，根据自身专业方向的要求，有针对性的认真研读了有关核心课程，为自己的学习工作打下扎实基础；并涉猎了一部分其他课程，开阔视野，对本专业方向的应用背景以及整个学科的结构有了宏观的认识。在学习工作上，根据导师的指导，研读了大量论著，逐步明确了发展方向，通过自身不断的努力，以及与师长同学间的探讨交流，取得了一些比较满意的成果。在这期间，综合分析等基本素质不断提高，书面表达的能力也得到了锤炼，尤其是独立思考判断和研究的能力，有了很大进步，这些对于未来的工作也都是大有裨益的。 在工作实践中，除了提升适应工作要求的具体业务能力，还提高了和同学沟通交流的能力，团队协作的素质也得以培养，为走出校园融入社会做好了准备。 本人在大专阶段所获颇丰，从学业、生活工作，到个人素质，都得到了充分的培养和锻炼。相信这些经历和积累都将成为我人生道路上的宝贵财富社会实践能力也有很大提高，为将来走向社会奠定基础。
