自动加工单元之卸垛机的设计接实现 机械制造专业.doc

自动加工单元之卸垛机的设计 摘要 传统的机械设备与产品，多是以机械为主，是电气、液压或气动控制的机械设备。随着工业水平的不断发展，机械设备已逐步地由手动操作改为自动控制，设备本身也发展成为机电一体化的综合体。目前，可编程序控制器已成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱(可编程序控制器、机器人、计算机辅助设计与制造)的首位。其广泛的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度高低的标志。本文首先概述了PLC的产生、发展及应用现状，随后又论述了自动生产线的历史、我国的应用现状及存在的一系列问题及今后该领域的发展趋势。 其次进行了系统控制部分的设计。该系统的核心部分是卸垛自动生产线的控制系统。在该部分中，介绍了PLC的綦础知识；详细介绍了工艺流程及控制逻辑；设计了PLC控制系统软件和硬件；并介绍了PLC上位连接系统，为用户对卸垛自动生产线实现实时监控、远程诊断和网络化管理搭建了平台。 关键词 卸垛；控制系统；PLC Destacking Automatic production Line and Control System Abstract More than the traditional mechanical equipment and products, mainly on mechanical, electrical, hydraulic or pneumatic control is the mechanical equipment. With the continuous development of industrial level, mechanical equipment has been gradually from manual to automatic control, the device itself also developed into a complex of electromechanical integration. At present, the programmable controller has become the most important and most used in industrial automation control equipment, the three pillars of industrial production automation, programmable controller, robot, computer aided design and manufacturing) of the first. Its depth and width of the broad measure become a the symbol of industrial automation level of the country. At first, this paper summarized present conditions of the formation, development and application of PLC, then discusses the application of automatic production line of history, and a series of problems and the future trend of the development of this field. Secondly this paper gives the design of the system control part. The system is the core part of the destacking automatic production line control system. In this part, the paper introduces the PLC regard development knowledge; Introduced the technological process and control logic. Key words： destacking; Control system; PLC 目 录 1绪论 1 2卸垛自动生产线总体设计方案 2 2.1概述 2 2.2系统组成 2 2.3系统功能 3 2.4本章小结 3 3卸垛自动生产线机械系统及电气系统设计 4 3.1概述 4 3.2设备电气配置 5 3.2.1 减速机设置 5 3.2.2光电开关、接近开关设置： 6 3.2.3控制气缸的阀及磁性开关： 9 3.3电气控制要求： 11 3.4安全要求： 15 3.5、走线要求： 16 4气动及真空系统 17 4.1气动系统的组成 18 4.2气动回路设计 18 4.3本章小结 19 5卸垛自动生产线PLC 20 5.1控制系统概述 20 5.1.1PLC的基本结构 20 5.1.2PLC的分类 22 5.1.3PLC程序的表达方式 22 5.1.4PLC的工作原理 23 全文结论 26 致谢 27 参考文献 28 1 绪论 随着科学技术的迅猛发展，生产力水平的不断提高，人们对降低劳动强度、改善工作环境同益重视起来。石油化工、化肥、粮食、港口等行业对质量和劳动效率的要求也日益提高，从而促进了这些企业的现代化改造。而传统的人工卸垛由于其生产效率低下而成为这些行业产量和质量提高的巨大障碍，已不能满足现代化大生产的需要。用户为了便于产品的运输和存储，对卸垛要求更加严格，卸垛好坏已成为企业升级和获得经济效益的关键因素，因此尽快提高产品的质量，是这些行业的迫切任务之一，也是用户对这些行业的要求。国际上日本NEWLONG、英国BL、意大利米勒、美国ORY等公司掌握了卸垛先进技术。目前国内全自动卸垛设备主要依靠进口，国产设备生产厂家较少，市场呼吁国产化的全自动卸垛生产线。我国人工卸垛的低效率与产量的日益提高之间的矛盾同益突出，因此对卸垛自动生产线的研究具有重大的经济意义和现实意义。 2 卸垛自动生产线总体设计方案 2．1 概述 本课题设计的是拆垛自动生产线是一个典型的机电一体化系统。所谓的机电一体化系统就是指系统的主要功能，信息处理和控制功能等方面的介绍，以及机械装置的部件、计算机等电子设备和软件的结合构成了系统，即机械、执行、信息处理等部分的接口和软件的控制下的电子技术，结合系统的观点形成一个新的机械系统。机电一体化系统由机械系统（机械）、电子信息处理系统（计算机）电力系统（电源）、传感器检测系统（传感器）、执行器系统（如电动机）、五大系统。其内部函数有五种，即主函数、运动功能、检测、控制、配置等功能。 机电一体化系统的一个主要特点是由于微电子机械设备的机电一体化系统取代了绝大多数人的机械控制功能，并延伸和扩展了人的能力，克服了缺点和弱点。另一个伟大的特点是节省能源和材料消耗。其主要特点是自动化。 2．2 系统组成 该系统是一个典型的机电一体化系统，称为机电控制系统（该系统主要由可编程控制器控制），它主要由机械、气动、控制三大部件组成的系统设计。机械部分执行每一个执行器驱动装置，通过各种机构来完成其预定功能的设定轨迹。气动部分由传感器检测，电磁控制阀。控制部分由可编程控制器（本文以欧姆龙C200H这个）、交流接触器、低压断路器和其他组件。任何典型的机电计算机控制系统，从系统总体上，由硬件和软件两部分组成。 图2.1所示，该系统的硬件配置由中央处理单元、输入/输出扩展单元、检测单元、人机界面、控制单元和执行元件组成。 中央处理单元CPU 输入/输出I/O扩展单元 检测元件 操作面板 控制单元 执行元件 图2.1控制系统硬件配置 2.3 系统功能 （1） 检测与控制功能系统通过各种传感器自动检测位置及是否回归起始原点的状况，由PLC根据所测的各种位置信号来控制执行装置的启动、运行和停止。系统实时检测供电电源情况，由PLC控制在电源严重过压或欠压时停机。 （2） 显示报警功能当系统出现下列情况之一时，均同时进行声、光报警：DC24V掉电(各种传感器的供电电源)；执行装置未回归原点位置时进行启动；垛盘满位时；系统供电电源严重过压或欠压等。 （3） 灵活的操作过程卸垛自动生产线的操作过程有两种：自动操作／手动操作。将自动／手动的切换开关打到“手动”状态时，可以按下操作面板上相应的点动开关实现点动操作；打到“自动”状态时，则根据相应的控制程序进行自动且连续的作业。 2．4 本章小结 本章从卸垛自动生产线作为一个典型的机电一体化系统入手，从总体上分析了该系统的组成及功能，为下一步的研究勾勒出清晰的轮廓。 3卸垛自动生产线机械系统及电气系统设计 3．1概述 机电系统的机械系统与一般的机械系统相比，除了需要一个高定位精度外，还应具有良好的动态响应，响应速度更快，稳定性更好。 在这里，机械系统一般由减速装置、各种直线传动部件、和非直线传动的连杆机构等组成，导杆、支承件、机架轴等机构。自动卸垛生产线是集机械、电气、于一体的高新技术产品，主要用于化工、食品、医药和食品工业在瓶子、纸板箱、自动堆码桶。卸垛机系统主要由自动生产线如图3.1所示 图3.1 卸垛机生产线分为输送台1、输送台2、输送台3、输送台4、换向输送台、垛板收集台、储瓶台、随动系统、拨瓶机构、出瓶机构（图上没有画出）、真空系统部分和龙门立柱框架部分。本图仅为卸垛机总体平面图，由于本次设计机械部分过于复杂在这里将不做详细说明，之后本次设计的总图和所有部件图都将以CAD图形式展出。机械部分将以图形式进行展出。 3．2 设备电气配置 3.2.1 减速机设置 （1）本机中共有减速机15台，总功率12.84Kw。 M1 SA57DT80K4/M1/A/180° n=14r/min P=0.55Kw 输送台1驱动 M2 SA57DT80K4/M1/A/180° n=14r/min P=0.55Kw 输送台2驱动 M3 SA57DT80K4/BMG/M1/A/180° n=14r/min P=0.55Kw 输送台3驱动 M4 SA57DT80K4/BMG/M1/A/180° n=14r/min P=0.55Kw 输送台4驱动 M5 SA47DT80K4/BMG//M2/A/270° n=67r/min P=0.55Kw 换向输送台5链条驱动 M6 R37DT80K4 /M5/270° n=42r/min P=0.55Kw 换向输送台5滚筒驱动 M7 SA57DT80K4/BMG/M1/A/180° n=14r/min P=0.55Kw 垛板收集输送台6驱动 M8 SA57DT80N4/M1/B/270° n=14r/min P=0.75Kw 储瓶台驱动 M9 SA47DT80K4/BMG/A/270° n=59