自动化生产线论文

1、摘要随着社会的对高职毕业生要求的不断提高 , 技能已经逐渐成为高职院校对大学生培养 的重点目标之一。自动化生产线实训系统正是为提高学生动手能力和实践技能而设计、生 产的实用性实训设备 ,如何提高其教学效果 ,达到教学目标 ,是值得研究的课题。 本文简要介 绍了自动化生产线实训系统 , 并以安装搬运站的项目教学方法为例进行了研究。 研究表明项 目教学方法体现了学生的主体作用 , 充分地展示职业教育“以能力为本”的价值取向 ,很好 地实现了“所学”与“所用”的零距离对接 , 既达到了学校的教学培养目标 , 又适应了企业 岗位要求 , 同时还满足了社会的需求 , 从而实现了多方“共赢”。 关键词 自

2、动化生产线实训系统 PLC 安装搬运站 项目教学 方法研究、/. 前言自动化生产线实训系统是专为提高学生动手能力和实践技能而设计、生产的一套 实用性实训设备。该系统囊括了电气自动化等专业学习中所涉及的诸如机械传动、电机驱 动、气电动控制、气动控制、PLC控制、传感器等多种技术，给学生提供了一个典型的把所 学专业知识加以综合应用的操作和实现平台 , 使学生能够全面掌握和加深理解学过的知识 提高动手能力 , 以达到利用所学专业知识解决实际问题的教学培养目标目录第一章 总体设计1 功能介绍2 总体构想3 元器件的选择第二章 硬件设计（ 一） 控制元件 PLC1 三菱 FX2N-48MR PLC介绍2

3、 三菱FX2N-48MR PL技术参数3 三菱FX2N-48MR PL开发环境( 二) 检测元件磁性开关1 D-C73 型磁性开关的技术参数2 D-C73 型磁性开关的工作原理3 D-C73 型磁性开关的安装要求 ( 三 ) 气缸1 CDM2B20-45 型气缸(1) 技术参数(2) 安装要求(3) 使用环境2 CDJ2B10-60-B 气缸(1) 技术参数(2) 安装要求3 气缸的工作原理( 四 ) 电磁阀1 4V120-60 电磁阀的技术参数2 4V120-60 电磁阀的工作原理3 4V120-60 电磁阀的安装要求 第三章 软件设计1 I/O 分配表2 流程图3 梯形图第四章 电气控制图

4、第五章 总结总体设计1 功能介绍安装搬运站的功能是将该单元物料台上的工件夹紧，由传动手臂夹放到另一物料台的 工件(工件由第五站的抓取机械手装置送来)里，完成一次装配动作，然后再回到该站物 料台上，待第五站的抓取机械手装置取走装配完成的物料后，再回到原位。图 1-2 所示为 安装搬运单元的侧视图和俯视图。(a) 侧视图 (b) 俯视图图 1 安装搬运单元2 总体构想(1) 在这个站中我准备使用一部三菱 FX2N-48MR型PLC,六个D-C73型磁性开关，一 个CDJ2B10-60-B型气缸和七个4V120-60型电磁阀。设置七个按钮，分别是启动按钮，停 止按钮，急停按钮，上电按钮，复位按钮，自

5、动 / 手动按钮，单 / 联机按钮，调试按钮。(2) 首先我们按下上电按钮和启动按钮，这个站点开始工作，气缸把供料推出，推料 到位，磁性开关发亮，然后收回，机械手臂正转，正转到位，把供料吸住，然后手臂反转， 反转到位，把工件释放。在这里说明一下我们这一站有两条加料柱，当有一条柱没有了供 料的时候，另一条柱子能够及时补充，保证了工作效率。如果在工作时遇到突发事件我们 可以按下急停按钮，然后把它复位，接着，按下手动按钮，用调试按钮进行调试状态。如 果我们想要跟上一站或者是下一站通信的话，我们必须把按钮打到联机转台，然后把各站 的PLC连接起来。(3) 举例说明我们这个站与上一站的的搬运站，当上一站

6、把工件夹起的那一刻时，我 们这一站有信号，气缸把供料推出，机械手臂正转，把供料吸住，延时几秒，上一站的机 械手把工件放到某一位置，然后抬起，接着我们站的机械手臂反转，把供料放进工件，最 后上一站的机械手把整个工件运走，这就是一个周期。(4) 在该站运行过程中，我想设计两种运行方式，一种是自动，一种是手动，虽然生 产线的总体运行是要全自动的，但是手动的运行也能方便调节每一步的工作顺序，两种运行方式不能同时进行，互不影响(5) 停止按钮一旦启动，本站所有机构应立即停止运行；待启动按钮按下后，则恢复 原来的工作。(6) 联机运行时，按下单/联按钮，该站不能自动启动，待第五站启动，把物料送到 加工台时

7、再通过通信把信号传给本站，请求装配，此时，本站按照预定的方式进行装配搬 运工作，装配完成后，又把信号传给第五站，提示装配完成，第五站收到信号后又开始工 作，夹走已装配完的物料送到入库站，同时复位请求装配的信号。这样一个过程便完成了 两站的联机运行，联机运行等两站各自的程序调试好后再进行，一切动作务必按生产顺序 进行，工作到位，安全生产要编写满足控制要求、满足安全要求的控制程序，首先要了解设备的基本结构，其次 要了解清楚各个执行机构之间的准确动作关系，即了解清楚生产工艺；同时还要考虑安全、 效率等的因素；最后才是通过编程实现控制功能。3元器件的选择三菱FX2N-48M型PLCQ-C73型磁性开关

8、，CDJ2B10-60-B型气缸，CDM2B20-4型气缸,4V120-60型电磁阀等硬件设计控制元件一PLC1 三菱 FX2N-48MR PLC介绍(1).灵活的配置除了具有满足特殊需求的大量特殊模块外256I/O(2).高速运算基本指令:0.08us/指令图 2 三菱 FX2N-48MR PLC应用指令:1.52至几百us/指令(3) .突出的寄存器容量FX2N系列包括8K步内置RAM寄存器,用一个寄存器盒可扩展到16RAM或 EEPROM（4）. 丰富的元件资源3072点辅助继电器 ,256 点计时器,235 点计数器,8000 数据存储器FX2N-48EF扩展24入24出继电器FX1S

9、-10MR-00住机6入4出，继电器FX2N-32ERT展16入16出继电器FX1S-30MR-主机16入14出，继电器FX2N-16EF扩展16入FX1S-20MR-主机12入18出，继电器FX2N-16EYRT展16出继电器FX1S-14MR-D主机8入6出，继电器FX2N特殊扩展模块FX1S-10MR-主机6入4出，继电器FX2N-CNV-BDFX0适配器连接用模块FX2N特殊功能单元FX2N-CNV-B（扩展电缆转换器FX2N-2DA2通道模拟量输出模块FX2N-CNV-IF扩展电缆转换器FX2N-2AD2通道模拟量输入模块FX2N-8AV-BD8!道模拟量设定模块FX2N-4DA4通

10、道模拟量输出模块FX2N-232-BDRS-232接口 1通道FX2N-4AD2通道模拟量输入模块2 三菱FX2N-48MR PL技术参数FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。除输入出 16-25 点的独立用途外， 还可以适用于在多个基本组件间的连接， 模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC系统配置既固定又灵活：在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256 点的灵活输入输出组合。备有可自由选择，丰富的品种可选用 16/32/48/64/80/128 点的主机，可以采用最小 8 点的扩展模块进行扩展。可根

11、据电源及输出形式，自由选择。令人放心的高性能程序容量： 内置800步RAM（可输入注释）可使用存储盒，最大可扩充至16K步。3 三菱FX2N-48MR PL开发环境可编程控制器的产生和发展与继电器有很大的的关系。继电器室一种用弱电信号控制 强电信号的电磁开关，虽有上百年的历史，但在复杂的继电器控制系统中，故障的查找和 排除是非常困难的，可能会花大量时间，严重地影响生产。如果公益要求发生变化，就得衷心设计线路连线安装，不利于产品的更新换代。显然，需要寻求一种新的控制装置来取 代老式的继电器控制系统，使电气控制系统的工作更可靠，更容易维护，更能适应经常变 动的工艺条件，因此在1969 年,美国数字

12、设备公司根据要求研制出世界上第一台可编程控 制器。在20世纪70年代后期，随着微电子技术，计算机技术和数字控制技术的迅速发展， 人们为了与电脑区分，就把可编程控制器称为 PLC检测兀件一磁性开关磁性开关意思就是通过磁铁来感应的，这个“磁”就是磁铁，磁铁也有好几种，市场上面常用的磁铁有橡胶磁、永磁铁氧体、烧结钕铁硼等。开关就是干簧管了。干簧管是干式舌簧管的简称，是一种有触点的无源电子开关元件，具有结构简单，体积小便于控制等 优点，其外壳一般是一根密封的 玻璃管，管中装有两个铁质的弹性簧片电板，还灌有一种 叫金属铑的惰性气体。平时，玻璃管中的两个由特殊材料制成的簧片是分开的。当有磁性 物质靠近玻璃

13、管时，在 磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，簧 片就会吸合在一起，使结点所接的电路连通。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而 分开，线路也就断开了。因此， 作为一种利用磁场信号来控制 的线路开关器件，干簧管可以作 为传感器用，用于计数，限位等 等（在安防系统中主要用于门 磁、窗磁的制作），同时还被广 泛使用于各种通信设备中。在实 际运用中，通常用永久磁铁控制 这两根金属片的接通与否所以又被称为“磁控管”。图3安装在气缸两端的D-C73型磁性开关干簧管又叫磁控管，它同霍尔元件差不多，但原理性质不同，是利用磁场信号来控制 的一种开关元件，无磁断开，可以用来检测电路或机械运动

14、的状态，另一种磁性开关就是市场上所说接近开关、门磁开关、又叫感应开关，它是有干一个开好模具并且是标准尺寸塑胶外壳，将干簧管灌封在黑色外壳里面导线引出来另一半带有 磁铁的塑料外壳固定在另一端当这个磁铁靠近带有导线的开关时，发出开关信号！ 一般信 号距离为10mn接通，此产品广泛引用到防盗门、家用门、打印机、传真机、电话机、等电子仪器设备上面。特点：有PP、PVDF材质可适用于强酸碱场所；SUS 304/316金属材质适用于高温高压 桶槽。接线盒规格最齐全，有塑料、铝合金、不锈钢防爆型，防护等级IP-65以上。接点容量 50W/250VAC SPS或 30W/200VDC SPDT可做多点控制、安

15、装容易、节省成本1 D-C73型磁性开关的技术参数-品牌SMC.负载电压及电流范围DC:24V/5-40mA AC:100V/5-20Ma安装方式环带安装.类型直线型电线长度（m）0.5.指示灯LED反应时间（ms）1.2.使用温度范围（C）-10-60线制2线制有触点抗冲击性300 m/sA2保护等级IP67适用气缸型号CG1/CJ22 D-C73型磁性开关的工作原理磁力式接近开关时一种非接触式位置检测开关，这种非接触式位置检测不会磨损和损 伤检测对象物，响应速度高。它用于检测磁性物资的存在；当有磁性物质接近传感器时， 传感器动作，并输出开关信号。在实际应用中，我们在被测物体上，在汽缸的活塞

16、上安装 磁性物质，在汽缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开关，就可以用着两个传 感器分别标识汽缸运动的两个极限位置。3 D-C73型磁性开关的安装要求安装方式上有导线引出型，接插件式子，接插件中继型，根据安装场所环境的要求磁 性开关可选择屏蔽式和非屏蔽式。在接线方面，重点要考虑传感器的尺寸，位置，布线工 艺，电缆长度以及周围工作环境等因素对传感器工作的影响，将磁性开关与PLC的输入端口连接。在磁性开关上设置有 LED用于显示传感器的信号状态，供调试与运行监视时观 察。当有物体靠近时，磁性开关输出动作，LED显示；当没有物体靠近时，磁性开关输出不动作，LED灯不亮。另外，如果安装不合理会

17、使气缸动作不正确。当气缸活塞移向磁性 开关，并接近到一定距离时，磁性开关才有“感知”，开关才会动作，通常把这个距离叫检 出距离。在气缸上安装磁性开关时，先把磁性开关装在气缸上，磁性开关的安装位置根据 控制对象的要求调整，调整方法简单，只要让磁性开关到达指定位置后，用螺丝刀旋紧固 定螺丝气缸引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件。工质在发动机气缸中通过膨胀 将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。涡轮机、旋转活塞 式发动机等的壳体通常也称“气缸”。1 CDM2B20-45 型气缸(1)技术参数使用流体：空气，最高使用压力：1.0MPA最低使用压力：0.18MP(弹簧

18、压回)，0.23MPA(弹簧压回)(2)安装要求根据工作要求和条件，正确选择气缸的类型。要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声应选择缓冲气缸；要求重量轻，应选轻型缸；要 求安装空间窄且行程短，可选薄型缸；有横向负载，可选带导杆气缸；要求制动精度高， 应选锁紧气缸；不允许活塞杆旋转，可选具有杆不回转功能气缸；高温环境下需选用耐热 缸；在有腐蚀环境下，需选用耐腐蚀气缸。在有灰尘等恶劣环境下，需要活塞杆伸出端安 装防尘罩。要求无污染时需要选用无给油或无油润滑气。图4CDM2B20-4型 气缸(3) 使用环境一般情况下，对不带磁性开关的气缸，其环境温度和介质温度570摄氏度；对磁性开关气缸，其环境温

19、度和介质温度为 560摄氏度。缸内密封材料在高温下会软化，低温下会硬化脆裂，都会影响密封性能。虽然气源经 冷却式干燥器清除了水分，但温度太低，空气中仍会有少量水蒸气冷凝成水造成结冰，导 致缸、阀动作不良，故对温度必须有所限制。2 CDJ2B10-60-B 气缸(1)技术参数SMC标准型气缸CDJ2B10-60-B缸径(mm): 10使用流体：空气 动作方式：双作用 最 高使用压力MPa 0.7使用最低压力MPa 0.06环境和流体温度：无磁性开关：-1070带运动速磁性开关:-1060缓冲：橡胶缓冲活塞 度：50-750mm/s 接管口径：M5*0.8 型CDJ2B10-60-B 型号内置磁环

20、： 内置磁 号安装形式： 基本型型号缸径：10 行程：60 型号缓冲：橡胶缓冲CDJ2B10-60-B 型气缸(2)安装要求气缸安装前，应经空载试运转及在 1.5倍最咼工作压力下试压，运转正常和无漏气现象后放可使用。汽缸接入管道前，必须清楚管道内赃物，防止杂物进入汽缸内。在行程中 载荷有变化时，应使用输出力充裕的气缸，并附加缓冲装置。缓冲气缸在开始运行前，先 把缓冲节流阀拧在节流两较小的位置，然后逐渐开大，直到调到没，满意的缓冲效果不使用满行程，特别是当活塞杆伸出时，要使用活塞杆与缸盖相碰。否则，容易引起活塞杆和 外部连接处的载荷集中。3气缸的工作原理根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和

21、拉力。由此来选择气缸时应使气缸的 输出力稍有余量。若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作；但缸径过大，不仅使 设备笨重、成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。在夹具设计时，应尽量采用增力机 构，以减少气缸的尺寸。电磁阀电磁阀是用电磁控制的工业设备，用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度主要的控 同的电路 够保证。同位置发 阀、速度图 6和其他的参数。电磁阀是用电磁的效应进行控制, 制方式由继电器控制。这样，电磁阀可以配合不 来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能 电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不 挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制 调节阀等4V120-60电磁阀

22、1 4V120-60电磁阀的技术参数接口： ISO228/1 标准 G1/4环境温度：-20 C+60（防爆型-15 C+50C）介质温度：-20 C+80C （防爆型-15 C+50E ）材质：阀体和内部零件：阳极电镀铝合金、铜。加固端盖：塑料密封圈：丁苯橡胶（NBR和聚亚安酯（AU。安装：符合NAMU标准和VDI/VDE3845的双孔。2 4V120-60电磁阀的工作原理电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀, 两面是两块 电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来 挡住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通 过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。这样通过控 制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。3 4V120-60电磁阀的安装要求切断气源，用螺丝刀拆卸下已经损坏的电磁阀，然后用螺丝刀将新的电磁阀装上，将 电气控制接头插入电磁阀上，再将气路管插入电磁阀上的快速接头，最后接通的起源，用 手控开关进行调试，检查气缸动作情况。软件设计1 I/O分配表名称输入端子号名称输出气缸右限到位