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南通科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 課題名稱 自動(dòng)加工單元之卸垛機(jī)的設(shè)計(jì) 專業(yè)及班級(jí) 機(jī)電一體化3132 學(xué)號(hào) 1362301205 姓名 胡 明 銘 指導(dǎo)老師 金 美 琴 2016年4月20日 自動(dòng)加工單元之卸垛機(jī)的設(shè)計(jì) 摘要 傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備與產(chǎn)品，多是以機(jī)械為主，是電氣、液壓或氣動(dòng)控制的機(jī)械設(shè)備。隨著工業(yè)水平的不斷發(fā)展，機(jī)械設(shè)備已逐步地由手動(dòng)操作改為自動(dòng)控制，設(shè)備本身也發(fā)展成為機(jī)電一體化的綜合體。目前，可編程序控制器已成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三大支柱(可編程序控制器、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造)的首位。其廣泛的深度和廣度成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化程度高低的標(biāo)志。本文首先概述了PLC的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀，隨后又論述了自動(dòng)生產(chǎn)線的歷史、我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的一系列問(wèn)題及今后該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。 其次進(jìn)行了系統(tǒng)控制部分的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的核心部分是卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)。在該部分中，介紹了PLC的綦礎(chǔ)知識(shí)；詳細(xì)介紹了工藝流程及控制邏輯；設(shè)計(jì)了PLC控制系統(tǒng)軟件和硬件；并介紹了PLC上位連接系統(tǒng)，為用戶對(duì)卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷和網(wǎng)絡(luò)化管理搭建了平臺(tái)。 關(guān)鍵詞 卸垛；控制系統(tǒng)；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 錄 1緒論 1 2卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線總體設(shè)計(jì)方案 2 2.1概述 2 2.2系統(tǒng)組成 2 2.3系統(tǒng)功能 3 2.4本章小結(jié) 3 3卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線機(jī)械系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 3.1概述 4 3.2設(shè)備電氣配置 5 3.2.1 減速機(jī)設(shè)置 5 3.2.2光電開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)設(shè)置： 6 3.2.3控制氣缸的閥及磁性開(kāi)關(guān)： 9 3.3電氣控制要求： 11 3.4安全要求： 15 3.5、走線要求： 16 4氣動(dòng)及真空系統(tǒng) 17 4.1氣動(dòng)系統(tǒng)的組成 18 4.2氣動(dòng)回路設(shè)計(jì) 18 4.3本章小結(jié) 19 5卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線PLC 20 5.1控制系統(tǒng)概述 20 5.1.1PLC的基本結(jié)構(gòu) 20 5.1.2PLC的分類 22 5.1.3PLC程序的表達(dá)方式 22 5.1.4PLC的工作原理 23 全文結(jié)論 26 致謝 27 參考文獻(xiàn) 28 南通科技職業(yè)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 正文第 26 頁(yè) 共 28 頁(yè) 胡明銘：自動(dòng)加工生產(chǎn)線之卸垛機(jī)的設(shè)計(jì) 1 緒論 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)力水平的不斷提高，人們對(duì)降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善工作環(huán)境同益重視起來(lái)。石油化工、化肥、糧食、港口等行業(yè)對(duì)質(zhì)量和勞動(dòng)效率的要求也日益提高，從而促進(jìn)了這些企業(yè)的現(xiàn)代化改造。而傳統(tǒng)的人工卸垛由于其生產(chǎn)效率低下而成為這些行業(yè)產(chǎn)量和質(zhì)量提高的巨大障礙，已不能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要。用戶為了便于產(chǎn)品的運(yùn)輸和存儲(chǔ)，對(duì)卸垛要求更加嚴(yán)格，卸垛好壞已成為企業(yè)升級(jí)和獲得經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素，因此盡快提高產(chǎn)品的質(zhì)量，是這些行業(yè)的迫切任務(wù)之一，也是用戶對(duì)這些行業(yè)的要求。國(guó)際上日本NEWLONG、英國(guó)BL、意大利米勒、美國(guó)ORY等公司掌握了卸垛先進(jìn)技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)全自動(dòng)卸垛設(shè)備主要依靠進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)廠家較少，市場(chǎng)呼吁國(guó)產(chǎn)化的全自動(dòng)卸垛生產(chǎn)線。我國(guó)人工卸垛的低效率與產(chǎn)量的日益提高之間的矛盾同益突出，因此對(duì)卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線的研究具有重大的經(jīng)濟(jì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。 2 卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線總體設(shè)計(jì)方案 2．1 概述 本課題設(shè)計(jì)的是拆垛自動(dòng)生產(chǎn)線是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。所謂的機(jī)電一體化系統(tǒng)就是指系統(tǒng)的主要功能，信息處理和控制功能等方面的介紹，以及機(jī)械裝置的部件、計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備和軟件的結(jié)合構(gòu)成了系統(tǒng)，即機(jī)械、執(zhí)行、信息處理等部分的接口和軟件的控制下的電子技術(shù)，結(jié)合系統(tǒng)的觀點(diǎn)形成一個(gè)新的機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)（機(jī)械）、電子信息處理系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)）電力系統(tǒng)（電源）、傳感器檢測(cè)系統(tǒng)（傳感器）、執(zhí)行器系統(tǒng)（如電動(dòng)機(jī)）、五大系統(tǒng)。其內(nèi)部函數(shù)有五種，即主函數(shù)、運(yùn)動(dòng)功能、檢測(cè)、控制、配置等功能。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的一個(gè)主要特點(diǎn)是由于微電子機(jī)械設(shè)備的機(jī)電一體化系統(tǒng)取代了絕大多數(shù)人的機(jī)械控制功能，并延伸和擴(kuò)展了人的能力，克服了缺點(diǎn)和弱點(diǎn)。另一個(gè)偉大的特點(diǎn)是節(jié)省能源和材料消耗。其主要特點(diǎn)是自動(dòng)化。 2．2 系統(tǒng)組成 該系統(tǒng)是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，稱為機(jī)電控制系統(tǒng)（該系統(tǒng)主要由可編程控制器控制），它主要由機(jī)械、氣動(dòng)、控制三大部件組成的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。機(jī)械部分執(zhí)行每一個(gè)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)各種機(jī)構(gòu)來(lái)完成其預(yù)定功能的設(shè)定軌跡。氣動(dòng)部分由傳感器檢測(cè)，電磁控制閥?？刂撇糠钟煽删幊炭刂破鳎ū疚囊詺W姆龍C200H這個(gè)）、交流接觸器、低壓斷路器和其他組件。任何典型的機(jī)電計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，從系統(tǒng)總體上，由硬件和軟件兩部分組成。 圖2.1所示，該系統(tǒng)的硬件配置由中央處理單元、輸入/輸出擴(kuò)展單元、檢測(cè)單元、人機(jī)界面、控制單元和執(zhí)行元件組成。 中央處理單元CPU 輸入/輸出I/O擴(kuò)展單元 檢測(cè)元件 操作面板 控制單元 執(zhí)行元件 圖2.1控制系統(tǒng)硬件配置 2.3 系統(tǒng)功能 （1） 檢測(cè)與控制功能系統(tǒng)通過(guò)各種傳感器自動(dòng)檢測(cè)位置及是否回歸起始原點(diǎn)的狀況，由PLC根據(jù)所測(cè)的各種位置信號(hào)來(lái)控制執(zhí)行裝置的啟動(dòng)、運(yùn)行和停止。系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)供電電源情況，由PLC控制在電源嚴(yán)重過(guò)壓或欠壓時(shí)停機(jī)。 （2） 顯示報(bào)警功能當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，均同時(shí)進(jìn)行聲、光報(bào)警：DC24V掉電(各種傳感器的供電電源)；執(zhí)行裝置未回歸原點(diǎn)位置時(shí)進(jìn)行啟動(dòng)；垛盤(pán)滿位時(shí)；系統(tǒng)供電電源嚴(yán)重過(guò)壓或欠壓等。 （3） 靈活的操作過(guò)程卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線的操作過(guò)程有兩種：自動(dòng)操作／手動(dòng)操作。將自動(dòng)／手動(dòng)的切換開(kāi)關(guān)打到“手動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，可以按下操作面板上相應(yīng)的點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)操作；打到“自動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，則根據(jù)相應(yīng)的控制程序進(jìn)行自動(dòng)且連續(xù)的作業(yè)。 2．4 本章小結(jié) 本章從卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線作為一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)入手，從總體上分析了該系統(tǒng)的組成及功能，為下一步的研究勾勒出清晰的輪廓。  3卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線機(jī)械系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3．1概述 機(jī)電系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比，除了需要一個(gè)高定位精度外，還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，響應(yīng)速度更快，穩(wěn)定性更好。 在這里，機(jī)械系統(tǒng)一般由減速裝置、各種直線傳動(dòng)部件、和非直線傳動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)等組成，導(dǎo)桿、支承件、機(jī)架軸等機(jī)構(gòu)。自動(dòng)卸垛生產(chǎn)線是集機(jī)械、電氣、于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，主要用于化工、食品、醫(yī)藥和食品工業(yè)在瓶子、紙板箱、自動(dòng)堆碼桶。卸垛機(jī)系統(tǒng)主要由自動(dòng)生產(chǎn)線如圖3.1所示 圖3.1 卸垛機(jī)生產(chǎn)線分為輸送臺(tái)1、輸送臺(tái)2、輸送臺(tái)3、輸送臺(tái)4、換向輸送臺(tái)、垛板收集臺(tái)、儲(chǔ)瓶臺(tái)、隨動(dòng)系統(tǒng)、撥瓶機(jī)構(gòu)、出瓶機(jī)構(gòu)（圖上沒(méi)有畫(huà)出）、真空系統(tǒng)部分和龍門(mén)立柱框架部分。本圖僅為卸垛機(jī)總體平面圖，由于本次設(shè)計(jì)機(jī)械部分過(guò)于復(fù)雜在這里將不做詳細(xì)說(shuō)明，之后本次設(shè)計(jì)的總圖和所有部件圖都將以CAD圖形式展出。機(jī)械部分將以圖形式進(jìn)行展出。 3．2 設(shè)備電氣配置 3.2.1 減速機(jī)設(shè)置 （1）本機(jī)中共有減速機(jī)15臺(tái)，總功率12.84Kw。 M1 SA57DT80K4/M1/A/180 n=14r/min P=0.55Kw 輸送臺(tái)1驅(qū)動(dòng) M2 SA57DT80K4/M1/A/180 n=14r/min P=0.55Kw 輸送臺(tái)2驅(qū)動(dòng) M3 SA57DT80K4/BMG/M1/A/180 n=14r/min P=0.55Kw 輸送臺(tái)3驅(qū)動(dòng) M4 SA57DT80K4/BMG/M1/A/180 n=14r/min P=0.55Kw 輸送臺(tái)4驅(qū)動(dòng) M5 SA47DT80K4/BMG//M2/A/270 n=67r/min P=0.55Kw 換向輸送臺(tái)5鏈條驅(qū)動(dòng) M6 R37DT80K4 /M5/270 n=42r/min P=0.55Kw 換向輸送臺(tái)5滾筒驅(qū)動(dòng) M7 SA57DT80K4/BMG/M1/A/180 n=14r/min P=0.55Kw 垛板收集輸送臺(tái)6驅(qū)動(dòng) M8 SA57DT80N4/M1/B/270 n=14r/min P=0.75Kw 儲(chǔ)瓶臺(tái)驅(qū)動(dòng) M9 SA47DT80K4/BMG/A/270 n=59r/min P=0.55Kw 隨動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng) M10 SF37DT71D4/BMG/A/270 n=69r/min P=0.37Kw 撥瓶出瓶驅(qū)動(dòng) M11 R97DV112M4/BMG/2WE/M1/0 n=22r/min P=4Kw 主提升驅(qū)動(dòng) M12 S47DT90S4/BMG/M1/B/0 n=85r/min P=1.1Kw 隔板吸頭提升驅(qū)動(dòng) M13 SA57DT71D4/BMG/M5/A/0 n=11r/min P=0.37Kw 隔板吸頭旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) M14 SA57DT90S4/BMG/M2/B/270 n=60r/min P=1.1Kw 移動(dòng)框架驅(qū)動(dòng) M15 FA37DT80N4/BMG/M3/270 n=67r/min P=0.75Kw 移動(dòng)夾頭驅(qū)動(dòng) （2）其中M4、M8、M10、M11、M12、M13、 M14、M15需要變頻調(diào)速。 （3）其中M1、M2、M3、M4、M11、M12、M13、M14、M15減速機(jī)要求正反轉(zhuǎn)，防護(hù)等級(jí)要符合安全防護(hù)要求（IP55）,絕緣等級(jí)F。 （4）以上減速機(jī)中除M1、M2、M6、M8外，全部有制動(dòng)裝置。其中M11、M12、M14、M15要求快速制動(dòng)。 （5）本機(jī)分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種狀態(tài)，各減速機(jī)要求能單獨(dú)控制運(yùn)轉(zhuǎn)。 （6）本機(jī)工作電壓為 AC380V、3PH、 50Hz，輔助電壓為 DC24V。 3.2.2. 光電開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)設(shè)置 （1）各開(kāi)關(guān)功用 光電開(kāi)關(guān)： GK1 輸送臺(tái)1上垛檢測(cè) GK2 輸送臺(tái)1上垛到位檢測(cè) GK3 輸送臺(tái)2垛板到位檢測(cè) GK4 輸送臺(tái)3垛板到位檢測(cè) GK5 輸送臺(tái)4垛板到位減速檢測(cè) GK6 輸送臺(tái)4垛板定位檢測(cè) GK7 換向輸送臺(tái)5垛板到位檢測(cè) GK8 換向輸送臺(tái)5垛板到位齊平檢測(cè) GK9 移動(dòng)夾頭安全放瓶?jī)?chǔ)瓶臺(tái)空檢測(cè) GK10 隨動(dòng)桿安全下降整層瓶到后位位置檢測(cè) GK11 隨動(dòng)桿安全下降整層瓶到前位位置檢測(cè) GK12 隨動(dòng)桿安全上升時(shí)儲(chǔ)瓶臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)位檢測(cè) GK13 安全撥瓶出瓶位置檢測(cè) GK14 安全防護(hù)網(wǎng)1保護(hù)檢測(cè) GK15 安全防護(hù)網(wǎng)2保護(hù)檢測(cè) GK16 安全防護(hù)網(wǎng)3保護(hù)檢測(cè) GK17 垛板收集滿檢測(cè) GK18 垛板收集輸送臺(tái)6垛板定位檢測(cè) GK19 隔板收集滿位置檢測(cè) GK20 隔板收集框有垛板檢測(cè) GK21 提升移動(dòng)框架下降定位檢測(cè) GK22 提升移動(dòng)框架下降減速檢測(cè) GK23 備用 接近開(kāi)關(guān) JK1 提升移動(dòng)框架下限位檢測(cè) JK2 提升移動(dòng)框架下降最后一層定位檢測(cè) JK3 提升移動(dòng)框架與儲(chǔ)瓶臺(tái)定位檢測(cè) JK4 提升移動(dòng)框架上升減速位檢測(cè) JK5 提升移動(dòng)框架上限位檢測(cè) JK6 隔板吸頭提升吸隔板下限位檢測(cè) JK7 隔板吸頭提升放隔板下限位檢測(cè) JK8 隔板吸頭提升放隔板下降減速定位檢測(cè) JK9 隔板吸頭提升吸隔板上升減速位檢測(cè) JK10 隔板吸頭提升吸隔板上限位檢測(cè) JK11 隔板吸頭提升吸隔板下降減速位檢測(cè) JK12 隔板吸頭提升吸隔板下降定位檢測(cè) JK13 吸頭旋轉(zhuǎn)吸位定位檢測(cè) JK14 吸頭旋轉(zhuǎn)吸位減速定位檢測(cè) JK15 吸頭旋轉(zhuǎn)放位減速定位檢測(cè) JK16 吸頭旋轉(zhuǎn)放位定位檢測(cè) JK17 移動(dòng)夾頭夾位定位檢測(cè) JK18 移動(dòng)夾頭夾位減速定位檢測(cè) JK19 移動(dòng)夾頭放位減速定位檢測(cè) JK20 移動(dòng)夾頭放位定位檢測(cè) JK21 移動(dòng)框架夾位定位檢測(cè) JK22 移動(dòng)框架夾位減速定位檢測(cè) JK23 移動(dòng)框架放位減速定位檢測(cè) JK24 移動(dòng)框架放位定位檢測(cè) JK25 主提升鏈條右斷裂保護(hù)檢測(cè) JK26 主提升鏈條左斷裂保護(hù)檢測(cè) JK27 隨動(dòng)桿鏈條基準(zhǔn)位檢測(cè) JK28 隨動(dòng)桿鏈條等待位檢測(cè) JK29 隨動(dòng)桿運(yùn)行到位左邊檢測(cè) JK30 隨動(dòng)桿運(yùn)行到位右邊檢測(cè) JK31 撥桿運(yùn)行基準(zhǔn)位檢測(cè) JK32 進(jìn)瓶到位檢測(cè) JK33 備用 行程開(kāi)關(guān) XK1 提升移動(dòng)框架下限保護(hù) XK2 提升移動(dòng)框架上限保護(hù) XK3 隔板吸頭提升下限保護(hù) XK4 隔板吸頭提升上限保護(hù) 3.2.3 控制氣缸的閥及磁性開(kāi)關(guān) Q1、Q2 移動(dòng)夾頭后夾緊氣缸 YV1A、YV1B控制Q1 、Q1氣缸前進(jìn)或后退，CK1A、CK1B 、CK2A、CK2B分別檢測(cè)氣缸Q1 、Q2的兩個(gè)位置。 Q3、Q4 移動(dòng)夾頭前夾緊氣缸 YV2A、YV2B 控制Q3、Q4氣缸前進(jìn)或后退，CK3A、CK3B 、CK4A、CK4B分別檢測(cè)氣缸Q3、Q4的兩個(gè)位置。 Q5 移動(dòng)夾頭右?jiàn)A緊氣缸 YV3A、YV3B 控制Q5氣缸前進(jìn)或后退，CK5A、CK5B分別檢測(cè)氣缸Q5的兩個(gè)位置。 Q6 移動(dòng)夾頭左夾緊氣缸 YV4A、YV4B 控制Q6氣缸前進(jìn)或后退，CK6A、CK6B分別檢測(cè)氣缸Q6的兩個(gè)位置。 Q7、Q8 輔助夾瓶前氣缸 YV5A、YV5B 控制Q7、Q8氣缸前進(jìn)或后退，CK7A、CK7B、CK8A、CK8B分別檢測(cè)氣缸Q7、Q8的兩個(gè)位置。 Q9、Q10 輔助夾瓶后氣缸 YV6A、YV6B 控制Q9、Q10氣缸前進(jìn)或后退，CK9A、CK9B、CK10A、CK10B分別檢測(cè)氣缸Q9、Q10的兩個(gè)位置。 Q11、Q12 輔助夾瓶右氣缸 YV7A、YV7B 控制Q11、Q12氣缸前進(jìn)或后退，CK11A、CK11B、CK12A、CK12B分別檢測(cè)氣缸Q11、Q12的兩個(gè)位置。 Q13、Q14 輔助夾瓶左氣缸 YV8A、YV8B 控制Q13、Q14氣缸前進(jìn)或后退，CK13A、CK13B、CK14A、CK14B分別檢測(cè)氣缸Q13、Q14的兩個(gè)位置。 Q15、Q16 夾鉗移動(dòng)氣缸 YV9A、YV9B 控制Q15、Q16氣缸前進(jìn)或后退，CK15A、CK15B、CK16A、CK16B分別檢測(cè)氣缸Q15、Q16的兩個(gè)位置。 Q17、Q18 氣爪 YV10A、YV10B 控制Q17、Q18氣爪打開(kāi)或關(guān)閉，CK17A、CK17B、CK18A、CK18B分別檢測(cè)氣爪Q17、Q18的兩個(gè)位置。 Q19、Q20 過(guò)渡平臺(tái)移動(dòng)氣缸 YV11A、YV11B 控制Q19、Q20氣缸前進(jìn)或后退，CK19A、CK19B、CK20A、CK20B分別檢測(cè)氣缸Q19、Q20的兩個(gè)位置。 Q21、Q22 換向輸送臺(tái)移動(dòng)氣缸 YV12A、YV12B 控制Q21、Q22氣缸上升或下降，CK21A、CK21B、CK22A、CK22B分別檢測(cè)氣缸Q21、Q22的兩個(gè)位置。 Q23 壓瓶氣缸 YV13A、YV13B 控制Q23氣缸上升或下降，CK23A、CK23B分別檢測(cè)氣缸Q23的兩個(gè)位置。 Q24 撥瓶分瓶氣缸 YV14A、YV14B 控制Q24氣缸前進(jìn)或后退，CK24A、CK24B分別檢測(cè)氣缸Q24的兩個(gè)位置。 Q25、Q26、Q27、Q28 垛板收集小氣缸 YV15A、YV15B 控制Q25、Q26、Q27、Q28氣缸前進(jìn)或后退，CK25A、CK25B、CK26A、CK26B、CK27A、CK27B、CK28A、CK28B分別檢測(cè)氣缸Q25、Q26、Q27、Q28的兩個(gè)位置。 Q29 垛板收集升降大氣缸 YV16A、YV16B 控制Q29氣缸上升或下降或中位 ，CK29A、CK29B、CK29C分別檢測(cè)氣缸Q29的三個(gè)位置。 壓力開(kāi)關(guān)： 欠壓保護(hù) QY 真空發(fā)生器： YVZX1A、YVZX1B分別控制吸盤(pán)的吸氣和吹氣 真空度檢測(cè)： 真空壓力 ZKD 注： （1）JK1-JK12用方型接近開(kāi)關(guān). （2）JK13-JK24, JK27-JK31選用φ30感應(yīng)距離在15mm左右的接近開(kāi)關(guān)。 （3）JK25-JK26選用φ12感應(yīng)距離在10mm左右的接近開(kāi)關(guān)。 （4）GK21、GK22選擇品質(zhì)高的光電開(kāi)關(guān)，防抖動(dòng)，防反光等功能。 3.3 電氣控制要求 （1） 整機(jī)運(yùn)行程序，有如下要求： ①本機(jī)共有2套程序，優(yōu)化程序使運(yùn)行機(jī)器運(yùn)行平穩(wěn) ②配有按鍵式顯示屏控制系統(tǒng),須有故障顯示分頁(yè) ③配置操作站，力求操作簡(jiǎn)單，電柜與操作站分開(kāi)設(shè)置，電柜及操作站位置見(jiàn)平面圖。如操作站不用手動(dòng)旋鈕，則須選用大屏幕，保證須同時(shí)動(dòng)作的減速機(jī)能在同一分頁(yè)上。 ④注意分線盒的合理布置。 ⑤垛板收集裝置配有單獨(dú)控制操作站。 ⑥配備警示燈 ⑦應(yīng)具有計(jì)數(shù)功能，設(shè)備自帶漏電保護(hù)器。應(yīng)具有急停解除后，能夠自動(dòng)回復(fù)到急停前狀態(tài)的功能。 ⑧機(jī)器自動(dòng)運(yùn)行，各系統(tǒng)裝置按運(yùn)動(dòng)順序電氣互鎖。 ⑨操作界面為中文簡(jiǎn)體，工作狀態(tài)一目了然；多種參數(shù)設(shè)定均可在界面完成。具有累計(jì)班產(chǎn)、故障報(bào)警顯示、工作狀態(tài)顯示等功能。 （1） 移動(dòng)夾頭： Q1、Q2 處于縮回位置，CK1B、CK2B觸發(fā)。 Q3、Q4 處于縮回位置，CK3B、CK4B觸發(fā)。 Q5 處于縮回位置， CK5B觸發(fā)。 Q6 處于縮回位置， CK6B觸發(fā)。 JK17 移動(dòng)夾頭夾位定位檢測(cè)觸發(fā)。 移動(dòng)框架： JK21 移動(dòng)框架夾位定位檢測(cè)觸發(fā)。 提升移動(dòng)框架： JK5 提升移動(dòng)框架上限位檢測(cè)觸發(fā)。 隔板吸頭提升： JK10 隔板吸頭提升吸隔板上限位檢測(cè)觸發(fā)。 吸頭旋轉(zhuǎn)： JK13 吸頭旋轉(zhuǎn)吸位定位檢測(cè)觸發(fā)。 隨動(dòng)桿： JK27 隨動(dòng)桿鏈條基準(zhǔn)位檢測(cè)觸發(fā)。 JK29 ,JK30 隨動(dòng)桿運(yùn)行到位左,右邊檢測(cè)觸發(fā)。 垛板收集裝置：Q25、Q26、Q27、Q28 處于縮回位置 CK25B、 CK26B、CK27B、CK28B觸發(fā)。 Q29 處于縮回位置 CK29C觸發(fā)。 輔助夾瓶：Q7、Q8處于伸出位置，CK7A、CK8A觸發(fā)。 Q9、Q10處于伸出位置，CK9A、CK10A觸發(fā)。 Q11、Q12處于伸出位置，CK11A、CK12A觸發(fā)。 Q13、Q14 處于伸出位置，CK13A、CK14A觸發(fā)。 夾鉗移動(dòng)：Q15、Q16處于縮回位置， CK15B、CK16B觸發(fā)。 氣爪：Q17、Q18氣爪打開(kāi)CK17A、CK18A觸發(fā)。 過(guò)渡平臺(tái)：Q19、Q20處于縮回位置，CK19B、CK20B觸發(fā)。 壓瓶：Q23處于縮回位置降， CK23B觸發(fā)。 撥瓶分瓶：Q24 處于伸出位置， CK24A觸發(fā)。 JK31 撥桿運(yùn)行基準(zhǔn)位檢測(cè)觸發(fā)。 其它部件處于待機(jī)狀態(tài) （1）以上后面任意一處檢測(cè)到有垛則前面須停止等待。 （2）叉車垛板上、下料延時(shí)15秒鐘（可調(diào)）后滾道鏈條電機(jī)才能動(dòng)作。 叉車上垛后GK1、GK2檢測(cè)到垛，GK03檢測(cè)無(wú)垛，M1、M2電機(jī)啟動(dòng)垛向前運(yùn)行，垛運(yùn)行到GK03擋光時(shí)M2停止。當(dāng)按下拆包確認(rèn)按鈕后，垛才可繼續(xù)下面工序。輸送臺(tái)3的GK4 檢測(cè)無(wú)垛，則M2，M3啟動(dòng)進(jìn)垛，垛運(yùn)行到GK4擋光則M3電機(jī)停止。 進(jìn)垛： GK4檢測(cè)有垛，輸送臺(tái)4的GK5，GK6 檢測(cè)無(wú)垛且JK5檢測(cè)到主提升在上限位時(shí)，則M3，M4啟動(dòng)進(jìn)垛，垛運(yùn)行到GK5擋光， M4減速至GK6擋光則M4電機(jī)停止，垛實(shí)現(xiàn)定位;如JK5檢測(cè)到主提升不在上限位，則M3電機(jī)停止在原位等待。 卸垛：（未使用編碼器） （1）提升移動(dòng)頭架下降到第一層，輔助夾瓶工作 當(dāng)垛運(yùn)行至GK6擋光時(shí)，M11啟動(dòng)中速下降，至GK22擋光轉(zhuǎn)換為低速至GK21擋光時(shí)停止。輔助夾瓶的YV5B、YV6B、YV7B、YV8B工作Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12、Q13、Q14縮回，CK7B、CK8B、CK9B、CK10B、CK11B、CK12B、CK13B、CK14B觸發(fā), YV5A、YV6A、YV7A、YV8A斷電; 夾鉗移動(dòng)： YV9A 工作Q15、Q16處于伸出位置， CK15A、CK16A觸發(fā), YV9B斷電。氣爪YV10B工作Q17、Q18關(guān)閉CK17B、CK18B觸發(fā), YV10A斷電。移動(dòng)夾頭：YV1A、YV2A、YV3A、YV4A工作，Q1、Q2、 Q3、Q4、 Q5、Q6 處于伸出位置，CK1A、CK2A、CK3A、CK4A、CK5A、CK6A觸發(fā)，YV1B、YV2B、YV3B、YV4B斷電。過(guò)渡平臺(tái)：YV11A工作 Q19、Q20處于伸出位置，CK19A、CK20A觸發(fā)， YV11B斷電。 （2）吸頭運(yùn)行吸隔板，放隔板并返回原位 同時(shí)M12 啟動(dòng)中速下降至隔板吸頭提升吸隔板下降減速位檢測(cè)JK11觸發(fā)減速，隔板吸頭提升吸隔板下降定位檢測(cè)JK12觸發(fā)M12停止，同時(shí)真空發(fā)生器：YVZX1A工作,真空發(fā)生器工作，吸取隔板，待真空度檢測(cè)ZKD觸發(fā)，M12 啟動(dòng)中速上升JK9減速至JK10觸發(fā)停止，M13啟動(dòng)中速正轉(zhuǎn)至JK15減速至JK16觸發(fā)停止。M12啟動(dòng)高速下降至JK8減速，至JK7停止，同時(shí)YVZX1B工作, YVZX1A斷電，隔板吸出放入隔板庫(kù)動(dòng)作完成。M12啟動(dòng)高速上升至JK9觸發(fā)減速至JK10停止，M13啟動(dòng)高速反轉(zhuǎn)至JK14觸發(fā)減速至JK13停止。 （3) 卸第一層瓶至移動(dòng)夾頭的過(guò)渡平臺(tái)后，輔助夾瓶工作回原位 在M13啟動(dòng)中速正轉(zhuǎn)同時(shí)，M14啟動(dòng)中速正轉(zhuǎn)至JK 23觸發(fā)減速至JK24停止，輔助夾瓶的YV5A、YV6A、YV7A、YV8A工作Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12、Q13、Q14伸出，CK7A、CK8A、CK9A、CK10A、CK11A、CK12A、CK13A、CK14A觸發(fā), YV5B、YV6B、YV7B、YV8B斷電; 氣爪YV10A工作Q17、Q18打開(kāi)CK17A、CK18A觸發(fā), YV10B斷電。夾鉗移動(dòng)：YV9B 工作Q15、Q16處于縮回位置， CK15B、CK16B觸發(fā), YV9A斷電。過(guò)渡平臺(tái)：YV11B工作 Q19、Q20處于縮回位置，CK19B、CK20B觸發(fā)， YV11A斷電。 (4)提升移動(dòng)頭架下降到儲(chǔ)瓶臺(tái)位，移動(dòng)夾頭放瓶后回原位 M11啟動(dòng)中速正轉(zhuǎn)運(yùn)行下降至JK3觸發(fā)停止，如果GK9移動(dòng)夾頭安全放瓶?jī)?chǔ)瓶臺(tái)空檢測(cè)擋光，則原位等待；如果不擋光，則M15啟動(dòng)中速正轉(zhuǎn)運(yùn)行至JK19減速至JK20停止。移動(dòng)夾頭：YV1B、YV2B、YV3B、YV4B工作，Q1、Q2、 Q3、Q4、 Q5、Q6 處于縮回位置，YV1A、YV2A、YV3A、YV4A斷電。等待約1秒鐘（待定可調(diào)），M11啟動(dòng)高速反轉(zhuǎn)運(yùn)行上升至JK4觸發(fā)減速至JK5停止.同時(shí)則M15啟動(dòng)高速反轉(zhuǎn)運(yùn)行至JK18減速至JK17停止。M11至JK5停止后，M14啟動(dòng)高速反轉(zhuǎn)至JK22觸發(fā)減速至JK21停止。 上述動(dòng)作即完成卸了第一層瓶垛，重復(fù)完成上述動(dòng)作即可卸其它層瓶子。 注意： (1) 在卸最后一層時(shí)JK2工作，輔助夾瓶不工作； (2) 要求吸垛板上最后一張隔板； (3) 在這期間如發(fā)出急停等信號(hào)，動(dòng)作暫停，待檢測(cè)取消后能自動(dòng)執(zhí)行下面動(dòng)作，要有觸摸屏有畫(huà)面顯示。 換向輸送臺(tái)輸送空垛板： 當(dāng)吸完最后一張隔板后，換向輸送臺(tái)5的GK7，GK8 檢測(cè)無(wú)垛板 ,換向輸送臺(tái)移動(dòng)氣缸 YV12B 工作Q21、Q22氣缸在縮回位,CK21B、CK22B觸發(fā)。則M4,M5啟動(dòng)，到GK7,GK8都擋光時(shí)M5電機(jī)停止，同時(shí)M3電機(jī)啟動(dòng)進(jìn)垛程序。換向輸送臺(tái)移動(dòng)氣缸 YV12A 工作Q21、Q22氣缸升出位,CK21A、CK22A觸發(fā)。當(dāng)GK18檢測(cè)無(wú)垛板，M6電機(jī)啟動(dòng)出垛，進(jìn)入垛板收集輸送臺(tái)，至GK18擋光，M6電機(jī)停止，換向輸送臺(tái)移動(dòng)氣缸 YV12B 工作Q21、Q22縮回原位，否則等待。 垛板收集：垛板分送機(jī)配有單獨(dú)控制操作站（電氣設(shè)計(jì)） 動(dòng)作待定，警燈閃爍黃燈、觸摸屏提示要叉車運(yùn)走。 儲(chǔ)瓶隨動(dòng)裝置： 第一層瓶子放入儲(chǔ)瓶臺(tái)上時(shí)，儲(chǔ)瓶臺(tái)電機(jī)M8始終是運(yùn)轉(zhuǎn)的，JK27隨動(dòng)桿鏈條基準(zhǔn)位檢測(cè)觸發(fā)，JK29 ,JK30 隨動(dòng)桿運(yùn)行到位左,右邊檢測(cè)觸發(fā)。當(dāng) 第一層瓶子運(yùn)行到GK10檢測(cè)不擋光時(shí)，GK11檢測(cè)都擋光時(shí)，壓瓶 Q23處于伸出位置， CK23A觸發(fā), 儲(chǔ)瓶臺(tái)電機(jī)M8停止，M9啟動(dòng)至JK28隨動(dòng)桿鏈條等待位檢測(cè)觸發(fā)，M9停止。GK12隨動(dòng)桿安全上升時(shí)儲(chǔ)瓶臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)位檢測(cè)不擋光，M9啟動(dòng)至JK27檢測(cè)觸發(fā)，M9停止,否則停止等待。上述完成一層瓶子的輸送，重復(fù)完成上述動(dòng)作即可完成下一層瓶子隨動(dòng)輸送。 壓瓶撥瓶裝置： 儲(chǔ)瓶臺(tái)電機(jī)M8是運(yùn)轉(zhuǎn)的，撥瓶分瓶氣缸YV14B工作，Q24氣缸伸出，CK24A觸發(fā), JK31撥桿運(yùn)行基準(zhǔn)位檢測(cè)觸發(fā)。當(dāng)進(jìn)瓶到位檢測(cè)JK32觸發(fā)，壓瓶氣缸Q23處于伸出位置， CK23A觸發(fā),瓶子壓緊，撥瓶分瓶氣缸YV14A工作，Q24氣缸縮回，CK24B觸發(fā)，如GK13不擋光則M10電機(jī)啟動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)至JK31再次觸發(fā)M10電機(jī)停止，否則原位等待。 M10電機(jī)啟動(dòng)一次既撥一排瓶一次，反復(fù)循環(huán)此動(dòng)作即可多次出瓶。 3.4 安全要求 （1）整機(jī)的急停及復(fù)位不得少于4處。 （2）應(yīng)設(shè)置警示燈和蜂鳴器，本機(jī)最高處。 （3）本機(jī)設(shè)置欠壓保護(hù)裝置。 （4）本機(jī)設(shè)置安全保護(hù)檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)。 3.5 走線要求 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況定走線位置，走線依附于機(jī)體本身及坦克鏈完成，并適當(dāng)架設(shè)橋架。要求走線位置美觀不能對(duì)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。 4氣動(dòng)及真空系統(tǒng) 卸垛生產(chǎn)線各部分功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為氣缸、電磁閥、氣源處理裝置、真空系統(tǒng)等組成的氣動(dòng)系統(tǒng)。 氣動(dòng)系統(tǒng)是生產(chǎn)線的基本組成部分之一，它的性能、壽命及穩(wěn)定性直接決定著生產(chǎn)線的工作性能和質(zhì)量。氣壓式執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能的裝置。具有代表性的氣壓執(zhí)行元件有氣缸、氣壓馬達(dá)等。氣缸能提供直線運(yùn)動(dòng)并做功，而氣壓馬達(dá)是利用壓縮空氣的能量實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。 在該氣動(dòng)系統(tǒng)中，本文選用氣缸元件只是為了提供一些短行程的直線距離傳送。本文選用了典型氣缸中的膜片式氣缸。膜片式氣缸是一種用壓縮空氣推動(dòng)非金屬膜片作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸，這種氣缸的結(jié)構(gòu)緊湊、無(wú)泄露、成本低、維修方便，行程較小。適用于氣動(dòng)夾具、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥及短行程工作場(chǎng)合。 4．1氣動(dòng)系統(tǒng)的組成 氣動(dòng)系統(tǒng)主要由以下四種裝置組成： （1）氣源裝置氣源裝置即壓縮空氣的發(fā)生裝置，其主體部分是空氣壓縮機(jī)(簡(jiǎn)稱空壓機(jī))。它將原動(dòng)機(jī)(如電動(dòng)機(jī))的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能并經(jīng)凈化設(shè)備凈化，為各類氣動(dòng)設(shè)備提供潔凈的壓縮空氣。本條生產(chǎn)線需要產(chǎn)生6-7kg的壓力，建議選用7.5kw的空壓機(jī)。 （2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是系統(tǒng)的能量輸出裝置，如氣缸和氣馬達(dá)，它們將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并輸出到工作機(jī)構(gòu)上去。此套生產(chǎn)線因要求較高，選用的氣缸型號(hào)較多主要為smc氣缸一般以5120和7120兩種型號(hào)氣缸為主。 （3）控制元件即用以控制調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量、流動(dòng)方向以及系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作程序的元件，如壓力閥、流量閥、方向閥和邏輯元件等。 （4）輔助元件系統(tǒng)中除上述三類元件外，其余元件稱輔助元件，如各種過(guò)濾器油霧器、消聲器、散熱器、傳感器、放大器及管件等。它們對(duì)保持系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定和持久地工作起著十分重要的作用。 4．2氣動(dòng)回路設(shè)計(jì) （1）氣源處理裝置該裝置由氣水分離器、減壓閥、油霧器組成。氣水分離器將壓縮空氣中的贓物和水分濾出，由減壓閥把空氣壓力降到預(yù)定壓力，然后供給電磁閥和氣缸。油霧器中的潤(rùn)滑油由壓縮空氣順空氣流動(dòng)方向帶到需潤(rùn)滑的電磁閥和氣缸。減壓閥帶有壓力表，調(diào)整空氣壓力可由壓力表直接讀出。氣源處理裝置簡(jiǎn)圖如圖4.1所示。 圖4．1氣源處理裝置簡(jiǎn)圖 （2）氣路的基本回路一個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)不管有多么復(fù)雜，它總不外是由一些基本回路組成的。所謂基本回路就是由一些氣壓元件組合起來(lái)完成特定功能的氣路結(jié)構(gòu)。氣路系統(tǒng)由基本回路構(gòu)成，基本回路由電磁閥、氣缸、管路、調(diào)速器、消音器等組成。電磁閥控制氣體通斷及執(zhí)行機(jī)構(gòu)換向。氣缸是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本元件，承擔(dān)負(fù)載、輸出力及轉(zhuǎn)矩。調(diào)速器用來(lái)調(diào)節(jié)氣缸的運(yùn)動(dòng)速度，以滿足負(fù)載的不同速度要求。消音器用來(lái)排除排氣噪聲，保護(hù)環(huán)境。 （3）隔板拿出時(shí)啟動(dòng)真空裝置，并通過(guò)真空檢測(cè)器檢測(cè)真空度。若真空度未達(dá)到設(shè)定值，則放棄吸隔板；若達(dá)到設(shè)定值，則發(fā)出投料信號(hào)。這時(shí)，真空裝置進(jìn)行工作將隔板吸出棄板有兩種情況：一是真空未達(dá)到設(shè)定值；二是吸盤(pán)不在隔板的正中央。 真空吸盤(pán)在吸住隔板的同時(shí)，探測(cè)器便發(fā)出一個(gè)的探測(cè)信號(hào)，檢測(cè)到吸板正常時(shí)，便發(fā)出投料信號(hào)。檢測(cè)未探測(cè)到隔板，要把各個(gè)功能部件返回到其原來(lái)位置。裝袋時(shí)，開(kāi)口吸袋器不再吸著袋子，返回初始位置。 （4）卸垛機(jī)的氣路系統(tǒng)比較復(fù)雜，圖4.5為氣動(dòng)部分總體平面圖。 圖4.5氣動(dòng)部分總體平面圖 4．3本章小結(jié) 卸垛生產(chǎn)線各部分功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為氣缸、電磁閥、氣源處理裝置。 真空系統(tǒng)等組成的氣動(dòng)系統(tǒng)。本章介紹了卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即氣動(dòng)系統(tǒng)和真空系統(tǒng)。主要介紹了各主要部機(jī)的氣動(dòng)回路和基本氣動(dòng)回路，給出了卸垛機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖。 5 卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線PLC 5．1控制系統(tǒng)概述 所謂自動(dòng)控制，就是在沒(méi)有人直接參與的情況下，使生產(chǎn)過(guò)程或被控對(duì)象的某些物理量準(zhǔn)確地按照預(yù)期規(guī)律變化。一般地說(shuō)，如何使被控制量按照給定 量的變化規(guī)律而變化，這就是控制系統(tǒng)所要解決的基本任務(wù)。研究某一控制系統(tǒng)要解決的兩個(gè)問(wèn)題：其一是分析給定控制系統(tǒng)的工作原理，原部件組成：其二是根據(jù)生產(chǎn)的需要來(lái)進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并用機(jī)、電、光、液(氣)壓元部件或設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)這一系統(tǒng)。 5．1．1 PLC的基本結(jié)構(gòu) 各種PLC的類型，但其結(jié)構(gòu)和工作原理是相似的，通常是由一個(gè)中央處理單元（主要部分cpl0，存儲(chǔ)器，輸入/輸出單元、編程和電源配置，如圖5.1所示。如果可編程控制器作為一個(gè)系統(tǒng)，外部開(kāi)關(guān)信號(hào)的輸入變量是通過(guò)輸入接口存儲(chǔ)到可編程控制器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，然后通過(guò)邏輯運(yùn)算或數(shù)據(jù)處理的形式的變量輸出到輸出接口，以控制輸出設(shè)備。 （1）中央處理單元（中央處理器）是可編程序控制器的核心部件，它與人腦類似，可根據(jù)預(yù)先編制的系統(tǒng)程序來(lái)完成各種任務(wù)。其作用是以下： ①接收、存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)輸入編程工具，可以顯示程序的內(nèi)容，并通過(guò)顯示器存儲(chǔ)地址。 ②檢查，檢查用戶程序用戶程序進(jìn)入，發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤，立即報(bào)警并停止輸入；程序運(yùn)行時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，立即報(bào)警或停止程序的執(zhí)行。 ③接收呼叫信息場(chǎng)接收的數(shù)據(jù)輸入字段保存在需要更改的數(shù)據(jù)時(shí)，它是轉(zhuǎn)移出去，并把數(shù)據(jù)的需求。 ④當(dāng)PLC執(zhí)行用戶程序在運(yùn)行，CPU按順序存儲(chǔ)的用戶程序，逐一閱讀、解釋和執(zhí)行程序，完成用戶程序規(guī)定的各種操作，以及程序執(zhí)行結(jié)果的輸出端口，PLC驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 ⑤電力故障診斷、故障診斷PLC內(nèi)部電路，根據(jù)故障或錯(cuò)誤的類型，通過(guò)顯示屏顯示提示用戶解決或及時(shí)糾正錯(cuò)誤的消息。 （2）記憶可以分為以下三種記憶： ①系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器系統(tǒng)的廠家根據(jù)自己的程序選擇CPU指令集編寫(xiě)的，這就決定了PLC的功能。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器是只讀存儲(chǔ)器，用戶不能改變它的內(nèi)容。 ②用戶應(yīng)用程序存儲(chǔ)器的控制要求下，被叫用戶程序的編寫(xiě)。不同型號(hào)的可編程控制器。用戶程序的內(nèi)存容量可能有很大的不同。根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程或工藝過(guò)程的要求，用戶經(jīng)常需要改變程序，用戶程序存儲(chǔ)器必須可讀可寫(xiě)。一般用備用電池（鋰電池）的掉電保護(hù)，防止損耗程序下降。 在工作區(qū)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的③工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器稱為工作數(shù)據(jù)區(qū)。就業(yè)數(shù)據(jù)是不斷變化的，經(jīng)常訪問(wèn)的，因此必須可讀寫(xiě)存儲(chǔ)器。 （3）輸入/輸出（PA）單元是PLC與外部設(shè)備互聯(lián)的窗口輸入單元接收信號(hào)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備PLL2提供，例如，按鈕開(kāi)關(guān)，限位開(kāi)關(guān)，繼電器，接近開(kāi)關(guān)，傾斜裝置和其他二進(jìn)制信號(hào)提供。這些信號(hào)都是輸入濾波電路、光隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理，信號(hào)處理器就可以接收和處理。一個(gè)微弱電信號(hào)輸出單元CPU處理后通過(guò)光電隔離、放大等處理功率轉(zhuǎn)換成電信號(hào)強(qiáng)的外部設(shè)備所需的驅(qū)動(dòng)各個(gè)執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、電磁閥、調(diào)速裝置。 （4）可編程控制器的電源部分通常配有一個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，以內(nèi)部電路。開(kāi)關(guān)電源輸入電壓范圍大，體積小，重量輕，效率高，抗干擾性能好。一些PLC可以向外界提供24V直流電源，你可以輸入或外部雞冠傳感器連接電源單元。 （5）編程程序員是支持該公司提供的編程工具，由制造商提供。程序設(shè)計(jì)分為易編程和圖形編程2種。簡(jiǎn)單的程序員不能直接進(jìn)入梯形程序，只能輸入語(yǔ)句列表程序。當(dāng)編程簡(jiǎn)單的程序員，程序員必須連接到可編程控制器。優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單的程序員是一個(gè)價(jià)格低，體積小，重量輕，便于攜帶。圖形化編程，可直接輸入梯形圖程序。圖形分段手持式和桌面。桌面程序的程序有一個(gè)用戶存儲(chǔ)器，它可以由用戶輸入的程序存儲(chǔ)在其內(nèi)存中，用戶也可以將程序下載到可編程控制器中。圖形化編程的優(yōu)點(diǎn)是大屏幕顯示功能強(qiáng)，但其價(jià)格人。 5．1．2 PLC的分類 目前，可編程控制器廣泛使用，國(guó)內(nèi)外許多廠家，生產(chǎn)的可編程控制器產(chǎn)品種類繁多，其型號(hào)、規(guī)格和性能也不同。一般而言，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)和功能的不同，可以大致分類。 （1）根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)，可編程控制器可分為單片式和模塊式。前者具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)，易于安裝在工業(yè)設(shè)備中，一般適用于單機(jī)工作。通常小型和超小型可編程控制器采用這種結(jié)構(gòu)，如日本的三菱系列可編程控制器。后者靈活配置，便于裝載和維護(hù)，易于擴(kuò)展功能，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，成本更高。通常大，中型的可編程控制器使用這種結(jié)構(gòu)，如日本的三菱系列。 （2）根據(jù)功能、分功能、輸入、輸出點(diǎn)和不同的存儲(chǔ)容量，可分為小、中、大類。小的可編程控制器，也被稱為中低端。這種小規(guī)模的可編程控制器，其輸入和輸出點(diǎn)一般從20點(diǎn)到128點(diǎn)。中型PLC L，O點(diǎn)通常是120點(diǎn)到512點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)器容量大小。8KB。大型PLC，也被稱為高端PLC，I/O點(diǎn)數(shù)在512點(diǎn)以上，其中I/O點(diǎn)數(shù)超過(guò)8192點(diǎn)，也被稱為超大型PLC，超過(guò)8KB用戶程序存儲(chǔ)器容量。 5．1．3 PLC程序的表達(dá)方式 與計(jì)算機(jī)的工作原理一樣，PLC的操作是按其程序要求進(jìn)行的，而程序是用程序語(yǔ)言表達(dá)的。表達(dá)方式有多種多樣，不同的PLC生產(chǎn)廠家，不同的機(jī)種，采用的表達(dá)方式也不相同。但基本上可歸納為字符表達(dá)方式(即用文字符號(hào)表達(dá)程序，如語(yǔ)句表程序表達(dá)方式)和圖形符號(hào)表達(dá)方式(即用圖形符號(hào)表示程序，如梯形圖程序表達(dá)方式)這兩大類“?。也有將這兩種方式結(jié)合起來(lái)表示PLC程序。 （1）梯形圖PLC的梯形圖編程語(yǔ)言與傳統(tǒng)的“繼電、接觸”控制原理圖十分相似，它形象、直觀、實(shí)用，為廣大電氣技術(shù)人員所熟知。這種編程語(yǔ)言繼承了傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出形式，使得程序直觀易讀。當(dāng)今世界上各國(guó)的PLC制造廠家所生產(chǎn)的PLC大都采用梯形圖語(yǔ)言編程。 （2）語(yǔ)句表用語(yǔ)句表所描述的編程方式是一種與計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言類似的助記符編程方式。由于不同型號(hào)的PLC的標(biāo)識(shí)符和參數(shù)表示方法不一，所以無(wú)干篇一律的格式。 （3）邏輯符號(hào)圖采用邏輯符號(hào)圖表示控制邏輯時(shí)，首先定義某些邏輯符號(hào)的功能和變量函數(shù)，它類似于“與”、“或”、“非”邏輯電路結(jié)構(gòu)的編程方式。一般說(shuō)來(lái)， 用這三種邏輯能夠表達(dá)所有的控制邏輯。這是國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)頒布的PLC編程語(yǔ)言之一。 （4）高級(jí)編程語(yǔ)言隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)推出的PLC，尤其是大型PLC，已開(kāi)始用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程。許多PLC采用類似PASCAL語(yǔ)言的專用語(yǔ)言，系統(tǒng)軟件具有這種專用語(yǔ)言編程的自動(dòng)編譯程序。采用高級(jí)語(yǔ)言編程后，用戶可以像使用普通微形計(jì)算機(jī)一樣操作PLC。除了完成邏輯控制功能外，還可以進(jìn)行PID調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)采集和處理以及計(jì)算機(jī)通信等。 5．1．4 PLC的工作原理 可編程控制器是一種工作過(guò)程，工作過(guò)程循環(huán)掃描。通過(guò)編程或其他輸入設(shè)備的用戶程序存儲(chǔ)在用戶存儲(chǔ)器中的可編程控制器。當(dāng)圖片開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，處理器根據(jù)監(jiān)控程序的順序，通過(guò)掃描完成狀態(tài)的每個(gè)輸入點(diǎn)采集或輸入數(shù)據(jù)采集，用戶程序執(zhí)行，更新各輸出點(diǎn)狀態(tài)、程序員類型的響應(yīng)和顯示更新和中央處理器自檢功能?？筛鶕?jù)用戶程序的變量，對(duì)可編程控制器進(jìn)行固定的掃描。這不僅是因?yàn)橐恍┏绦虿恍枰看螔呙?，一旦?zhí)行，也因?yàn)樵谝粋€(gè)大的控制系統(tǒng)中，我需要處理0個(gè)點(diǎn)。通過(guò)安排不同的組織模塊，使用時(shí)間批掃描執(zhí)行方法可以縮短周期時(shí)間，提高相應(yīng)的控制實(shí)時(shí)掃描。 可編程控制器集中采樣、集中輸出工作，減少外部干擾的影響。將可編程控制器的工作過(guò)程分為三個(gè)階段，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新周期。如圖5.2所示。 輸入端子 輸入鎖存器 輸出狀態(tài)寄存器 程序執(zhí)行 輸入狀態(tài)寄存器 輸出鎖存器 輸出端子 讀 讀 寫(xiě) 一個(gè)掃描周期 輸入采樣 程序執(zhí)行 輸出刷新 圖5.2 PLC的掃描工作過(guò)程 （1）在輸入采樣期可編程輸入采樣階段，第一次掃描所有的輸入端子，每一個(gè)輸入都存儲(chǔ)在每個(gè)相應(yīng)的輸入圖像寄存器中。在這種情況下，輸入圖像寄存器被刷新。然后輸入的程序執(zhí)行階段或輸出階段的輸入圖像寄存器與外界，無(wú)論怎樣的信號(hào)改變其內(nèi)容保持不變，直到下一個(gè)輸入采樣階段的掃描周期，只有重新寫(xiě)新的內(nèi)容輸入。 （2）掃描程序的執(zhí)行階段原理可編程控制器梯形圖程序，可編程控制器根據(jù)第一左和右，第一次聲明后的步驟序列是先前公布的掃描。但當(dāng)程序分時(shí)，根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件來(lái)決定程序跳轉(zhuǎn)地址。當(dāng)涉及到指令輸入和輸出狀態(tài)時(shí)，可編程控制器從輸入圖像寄存器中的“讀”進(jìn)入到相應(yīng)的輸入端狀態(tài)，輸出從圖像寄存器的“讀”對(duì)應(yīng)于當(dāng)前狀態(tài)的輸出圖像寄存器。然后，相應(yīng)的操作，將運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)在圖像元素寄存器中。對(duì)于元素映像寄存器，每個(gè)元素（軟狀態(tài)中繼輸出）將隨程序的執(zhí)行而不同。 （3）在所有輸出刷新階段指令執(zhí)行完畢后，將輸出圖像寄存器輸出的所有輸出繼電器（開(kāi)/關(guān)）存儲(chǔ)在輸出刷新階段到輸出鎖存器寄存器，通過(guò)一定方式輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 本章介紹了卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，首先介紹了PLC基本結(jié)構(gòu)、分類、編程語(yǔ)言及工作方式。接著對(duì)卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的控制邏輯作了詳細(xì)的介紹，對(duì)卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件及軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，給出了I／0配置圖、控制系統(tǒng)流程圖，并給出了部分梯形圖。最后介紹了包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線PLC上位連接系統(tǒng)。 全 文 結(jié) 論 卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線包括機(jī)械、電控、氣動(dòng)、真空等系統(tǒng)，雖然設(shè)備復(fù)雜，但操作卻很簡(jiǎn)單。設(shè)有多個(gè)操作盤(pán)或觸摸屏，可進(jìn)行自動(dòng)／手動(dòng)操作切換，在手動(dòng)操作時(shí)可對(duì)單一部機(jī)或動(dòng)作進(jìn)行控制。操作盤(pán)面上均有多個(gè)狀態(tài)顯示窗口和故障顯示窗口，以便于操作人員了解設(shè)備所處的狀態(tài)。 論文在深入研究PLC控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，完成了以下幾方面的工作： （1）系統(tǒng)分析了卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求，完成了基于PLC控制的卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用使用較多的結(jié)構(gòu)形式，做到結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間小，相對(duì)成本低。 （2）對(duì)氣動(dòng)及真空系統(tǒng)進(jìn)行了闡述，完成了卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線氣動(dòng)及真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)具有成本低、控制簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。氣動(dòng)系統(tǒng)是生產(chǎn)線的基本組成部分之一，它的性能、壽命及穩(wěn)定性直接決定著生產(chǎn)線的工作性能和質(zhì)量。 （3）控制器是控制系統(tǒng)的核心部分，在全面分析了可編程控制器的基礎(chǔ)上確定采用PLC作為本課題的控制器，使系統(tǒng)的開(kāi)放性和通用性大大加強(qiáng)。 （4）對(duì)控制系統(tǒng)工藝流程進(jìn)行了細(xì)化，優(yōu)化了系統(tǒng)控制邏輯；設(shè)計(jì)了PLC控制系統(tǒng)軟件和硬件。 （5）由于PLC網(wǎng)絡(luò)功能的加強(qiáng)，許多PLC產(chǎn)品都支持TCP／IP協(xié)議，在本課題中介紹了控制系統(tǒng)與上位機(jī)的通訊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的網(wǎng)絡(luò)控制。本課題的研究雖然取得了一些成績(jī)，但由于時(shí)間倉(cāng)促、能力有限，有如下方面還需進(jìn)一步加以研究： ①高速化是提高卸垛生產(chǎn)線生產(chǎn)效率的主要途徑，為此，不斷提高卸垛速度已成為總的發(fā)展趨勢(shì)。 ②本課題通過(guò)數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線與上位機(jī)的通訊，基于因特網(wǎng)的廣泛使用，若采用因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)卸垛自動(dòng)生產(chǎn)線的控制，還需進(jìn)一步研究?？茖W(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)力水平的不斷提高，人們對(duì)降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善工作環(huán)境日益重視。 致 謝 本文的選題、課題的研究及撰寫(xiě)工作是在畢業(yè)指導(dǎo)教師夏建成及課外指導(dǎo)老師劉德興的直接關(guān)懷和悉心的指導(dǎo)下完成的。在我本人實(shí)習(xí)期間，金美琴老師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神、淵博的知識(shí)、敏銳的思維使我受益匪淺。在此謹(jǐn)向兩位老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。同時(shí)，也向其他給予作者大力支持和幫助的各位老師和同學(xué)們表示深深的感謝！ 參 考 文 獻(xiàn) [1] 胡學(xué)林．可編程控制器教程[M]．電子工業(yè)出版社，2003 [2] 徐元昌．工業(yè)機(jī)器人[M]．中國(guó)輕工業(yè)出版社，1999 [3] 蔡鶴皋．機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [4] 馬克承．化學(xué)工程手冊(cè)[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，1992 [5] 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