柔性制造系统各单元控制系统设计

1、 摘要柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统（FlexibleManufacturingSystem）,英文缩写为FMS。它是一种技术复杂、高度自动化的系统，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。柔性制造系统的发展趋势大致有两个方面。一方面是与计算机辅助设计扣辅助制造系统相结合，利用原有产品系列的典型工艺资料，组合设计不同模块，构成各种不同形式的具有物料流和信息流的模块化柔性系统。另一方面是实现从产品决策、产品设计、生产到销售的整个生产过程自动化，特

2、别是管理层次自动化的计算机集成制造系统。在这个大系统中，柔性制造系统只是它的一个组成部分。自动生产线的最大特点是它的综合性和系统性，综合性主要涉及机械技术、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。本系统完成一个工件的拆卸、分拣工作，模拟一个生产流水线的生产过程。首先由供料站提供原料，运输站将其送至加工站加工，然后送至装配站进行安装，最后由分拣站进行分拣。设计以送料、加工、装配、输送、分拣等工作单

3、元作为自动生产线的整体设计，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。所以，本设计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。目录第一章概述5第二章总体介绍6一自动化生产线的基本组成6第三章上料单元7一上料单元的基本功能7二上料单元的组成7三接线端子及主令部件8四上料单元PLC运行程序10五上料单元的PLC地址分配15

4、第四章冲压单元16一冲压单元的组成原理16二面板接线说明18三冲压单元PLC运行程序20四冲压单元PLC地址分配26第五单元落料单元27一落料单元的组成原理27二面板接线及说明28三落料单元的运行程序30四落料单元PLC地址分配35总结36致谢37参考文献37第一章概述二十世纪以来，为了实现自动化，人们研究和制造了成千上万种自动控制系统，极大地推动了生产劳动、社会服务、军事工程和科学研究等活动。随着自动化技术的发展，这是机械化、电气化和自动控制相结合的结果，处理的对象是离散工件。早期的机械制造自动化是采用机械或电气部件的单机自动化或是简单的自动生产线。20世纪60年代以后，由于电子计算机的应用

5、，出现了数控机床、加工中心、机器人、计算机辅助设计、计算机辅助制造、自动化仓库等。研制出适应多品种、小批量生产型式的柔性制造系统（FMS）。以柔性制造系统为基础的自动化车间，加上信息管理、生产设备自动化，出现了采用计算机集成制造系统（CIMS）的工厂自动化（FA）。现代生产和科学技术的发展，对自动化技术提出越来越高的要求，同时也为自动化技术的革新提供了必要条件。70年代以来，自动化开始向复杂的系统控制和高级的智能控制发展，并广泛地应用到国防、科学研究和经济等各个领域，实现更大规模的自动化，例如大型企业的综合自动化系统、全国铁路自动调度系统、国家电力网自动调度系统、空中交通管制系统、城市交通控制

6、系统、自动化指挥系统、国民经济管理系统等。自动化的应用正从工程领域向非工程领域扩展，如医疗自动化、人口控制、经济管理自动化等。自动化将在更大程度上模仿人的智能，机器人已在工业生产、海洋开发和宇宙探测等领域得到应用，专家系统在医疗诊断、地质勘探等方面取得显著效果。工厂自动化、办公自动化、家庭自动化和农业自动化将成为新技术革命的重要内容，并得到迅速发展。本系统模拟一个生产流水线的生产过程，完成一个工件的拆卸、分拣工作。首先由供料站提供原料，运输站将其送至加工站加工，然后送至装配站进行安装，最后由分拣站进行分拣。整个过程要充分考虑生产过程中所出现的情况，对各种生产要求进行处理，系统分成五个操作站：供

7、料站、安装站、加工站、运输站、分拣站。整个系统基于三菱PLC的N：N网络，包括变频控制、伺服控制等，是各种电气控制的综合应用。主要负责机械部分的安装、电气原理图和气路的设计和连接、变频器和伺服放大器的参数设置。第二章总体介绍一.自动生产线基本组成自动生产线由安装在铝合金导轨式台面上的上料单元、冲压单元、落料单元、输送单元、喷涂单元，等。其外观如图2-1所示。图2-1自动生产线外观其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，但输送单元的机械手装置整体运动则采取步进电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，位置控制和变频器技术是现

8、代工业企业应用最为广泛的电气控制技术。设计中应用了多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等。第三章上料单元一上料单元的基本功能：供料单元是本次设计中的起始单元，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）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。如图2-3所示为供料单元实物的全貌。G12-3C3NAG12-3C3NA1.PLC上料单元包括两部分。第一部分为上料部分，分为料库、原料推送、工件传送三部分如图2-3所示。2.第二部分为托盘输送部分，通过传送带将托盘从输入端

9、送至输出端,如2-4所示图2-42f科-(oQpjrit/fjlocL0.jr_j(QU利MHfl利IK1I1柚tKJImil灿(11卜1U-IUlIMU-lUJ凡需24V直流电源供电的，请将其连接至电源模块24V区，需接地的请连接至电源模块GND区。连接时24V连接使用红色线，GND连接使用黑色线，输入点（I）连接使用黄色线，输出点（Q）连接使用绿色线。具体连接请参见表1-2-1。表1-2-1上料单元面板接线说明模块被连接点连接点连接点所属模块备注上料单元接线区10.4I0.4可编程控制器（输入部分）10.5I0.5可编程控制器（输入部分）10.6I0.6可编程控制器（输入部分）10.7I0

10、.7可编程控制器（输入部分）Q1.0Q1.0可编程控制器（输出部分）Q1.1Q1.1可编程控制器（输出部分）Q1.2Q1.2可编程控制器（输出部分）V+24V电源模块24V区V-GND电源模块GND区I0.0SB1-1按钮、指示灯模块STARTA制10.1SB2-1按钮、指示灯模块STOPI0.2SB3-1按钮、指示灯模块RESET10.3SB7-3按钮、指示灯模块CEMGI0.4I0.4上料单元接线区重复I0.5I0.5上料单元接线区重复I0.6I0.6上料单元接线区重复I0.7I0.7上料单元接线区重复I1.0SA1-2按钮、指示灯模块M/AI1.1SB5-1按钮、指示灯模块1M24V电源

11、模块24V区2M24V电源模块24V区Q0.4HL1-1按钮、指示灯模块STARTA制Q0.5HL2-1按钮、指示灯模块STOPQ0.6HL3-1按钮、指示灯模块RESETQ0.7HL4-1按钮、指示灯模块CEMGQ1.0Q1.0上料单元接线区块(输出部分)Q1.1Q1.1上料单元接线区Q1.2Q1.2上料单元接线区L+24V电源模块24V区MGND电源模块GND区按钮、指一TK灯模块SB1-1I0.0可编程控制器（输入部分）重复SB1-2GND电源模块GND区SB2-1I0.1可编程控制器（输入部分）重复SB2-2GND电源模块GND区SB3-1I0.2可编程控制器（输入部分）重复模块被连接

12、点连接点连接点所属模块备注SB3-2GND电源模块GND区SB5-111.1可编程控制器（输入部分）重复SB5-2GND电源模块GND区SB7-310.3可编程控制器（输入部分）重复SB7-1GND电源模块GND区SA1-1GND电源模块GND区SA1-2I1.0可编程控制器（输入部分）重复HL1-1Q0.4可编程控制器（输出部分）重复HL1-2GND电源模块GND区HL2-1Q0.5可编程控制器（输出部分）重复HL2-2GND电源模块GND区HL3-1Q0.6可编程控制器（输出部分）重复HL3-2GND电源模块GND区HL4-1Q0.7可编程控制器（输出部分）重复HL4-2GND电源模块GN

13、D区四上料单元PLC运行程序|网绪1系统初贻化I停止灯壳苴它灯灭苴它输庇SM0.1V110.4H卩V110.6T;）V110.5INTONPT100msV1111(H)1V111.0(2)1V111.2(o1网第15有料送入检测ii.&I0.6V100.2V100.27102.()网貉IB输出端起测到花盖，延时1蓿止桂送带运厅丽TONPT1CCnsT103I$V111.2(町1网络18V100.2VI00.1V100.0V110.5z11z11z!1丿网络19急停:IO:3-V1107Z1k)网貉17托盘到位，诸求输出T103单联机:门停止:心1单机毘位:心2急停:ID.M托盘输出:V101.

14、5TIH-pHI1I()托盘输出:V101.5RSS网络20停止:10.1单联机：11卫V111.0lZUhlwr按此tiiii刽自紬*im啓II圍I(37|ririrIS1-4-7按蛊.指示灯模換ffi1-6电源模块踐图1-4-8CP贺刖即可编程控制器模块图1-4-8液压单元面板点接连注备液压冲压单元接线区4aI4aI5aI5aI6aI6aI22Qo.33Qo.o1xQo1xQ1x1xQ1x1xQv+442V-G可oaI-BsAT-1-2IJJ-/痛g削器瞋央(1xaISTO2aI3aI4aI4aI复重5aI5aI复重6aI6aI复重7aIoIAM/M1x4422M4V2可22Qo.复重AT

15、-1-2JJ./痛g削器瞋央(33Qo.复重41x-1x5STO67oQoQ复重1x1xQ1x1xQ复重L+4V2MG1x-1xBsoaI复重G1xaI复重G2aI复重72JJ-7瞋央G7aI复重G按钮、指示灯模块3aI复重G-SAG模块被连接点连接点连接点所属模块备注SA1-211.0可编程控制器（输入部分）重复HL1-1Q0.4可编程控制器（输出部分）重复HL1-2GND电源模块GND区HL2-1Q0.5可编程控制器（输出部分）重复HL2-2GND电源模块GND区HL3-1Q0.6可编程控制器（输出部分）重复HL3-2GND电源模块GND区HL4-1Q0.7可编程控制器（输出部分）重复HL

16、4-2GND电源模块GND区三冲压单元PLC运行程序瞽号也址上并:V11Q2网貉G启动单机启动:心D岡貉14输出端无料心厂启动10.6PPV111.0*Rr网鈿16冋*a17V102.4单联机：11停止:心1单机复位:心2急停：心3托盅输出:V101.5HI()托盘输出5V102.3V100.2V102.4V102.4至输出端汕M停止们.曲盘诘求输出啊应诃.就盘诘求输出托盎单机启动：心7阿绪19网谿18V111.0CR)1V100.3单联机;11单机鱼位;心2V1Q0.3V10Q.3单机复位也左停止:10.1托盎输出W1D1.5：10.3话求输出后启动I0T启动信号托盘输岀响应后停止捋号地址注

17、釋单机宸位I0.2-单联机11.DF阿貉21I运行灯V110.4V111.05)V1OQ.1VI00.3VI00.3VI00.2网谿2U网络22V110.5)V110.7C)V100/3皿0启VI00.1V100.0急停:心M停止灯PN单联机;11.DV111.0TII-H；R)2上升:W1D.2YR)2停止;ID.1上升何11盟倉停心M冲压气缸苻号地址注释单联机11.0爲1命10.3上于V11Q.2停11I0.1网络25输出注释网络26输出沖压气缸下降V110.3Q0.3TIC)网菇27输出启动指示灯克I丄拆珂丁符号地址V110.3汕0丄Q0.4IIC)网络28输出V110.51IQ05(四

18、冲压单元PLC地址分配输入点信号说明输入状态ONOFF10.0START启动按钮有效无效10.1STOP停止按钮有效无效10.2RESET复位按钮有效无效10.3CEMG紧急停止开关有效无效10.4SEN1冲压工位检测开关有效无效10.5SEN2托盘传送带输入端接近开关有效无效10.6SEN3托盘传送带输出端接近开关有效无效10.7ASTART单机传送带启动按钮（备用按钮）有效无效I1.0M/A单/联机选择开关单机联机输出点信号说明输出状态ONOFFQ0.4START启动指示灯有效无效Q0.5STOP停止指示灯有效无效Q0.6RESET复位指示灯有效无效Q0.7CEMG报警指示灯有效无效Q1.

19、0Ml托盘电机启动输出启动停止Q1.1YV1V+夹紧气缸电磁阀输出伸出缩回Q0.3YV2V+冲压气缸电磁阀输出（下降）有效无效Q0.2YV3V+冲压气缸电磁阀输出（上升）有效无效第五章落料单元一落料单元组成原理落料单元包括传送带、阻挡气缸、旋转落料机构三部分，如图1-7-1所示。G12-3A07NASEN1-?LR12PRW-410各部入托盘槽内;SEN1：反射开关,传送带输入端工件检测开关，用来检测传送带上是否存在托盘;使盒状工件能落SEN2:反射开关,落料工位检测开关，用来检测盒状工件是否落下;SEN3:反射开关,传送带输出端工件检测开关，用来检测托盘传送带输出端是否有工件;SEN4:反射

20、开关,料库工件检测开关,用来检测工件是否已经存在于旋转机构料库中;SEN5:光电开关,电机旋转原点信号,用来定位使直流电机每次固定旋转一周;SEN6:反射开关,托盘到位检测开关,用来检测托盘是否到位（落料孔正下方）。面板接线说明D时it.2IB!ElIIMIVtl.C1111JII00)!ffl.iM.1.IOfc4t*01?H口曲扫TOC o 1-5 h zJf1fJijflfj(jiOlJ(JVJ门IJfJ(1fjJJ(He*8s?n-rwrttrhw*urartl.4?E11.S12Q|17IIIIJI.Qilu12.I?.!OilQII01JQU叫C-1-!ffl-5Ql-TU十密片C

21、CCCCCfjCC(HfflCnQOCoCCiCCOC电酒樣块OffM图1-7-5电源模块齟.*!imHOfflSK悭ii加财！烛1Miimif)(1fj宀严尸a亠nwm*KHH4UNV|H1|叱ii4ji|l%Si|4tildoSr令帕HHdri护hH冲4hS-iiM4Hi1BMSB1脚1Of映1.J1rA】,匸鈕yijUH-：KMIMKM畔ITl.图1-7-J箔科单元按线区卩S1-7-6搜钮、指示灯模按图1-7-7CPU226E可窮程控制器蟆块凡需24V直流电源供电的，请将其连接至电源模块24V区，需接地的请连接至电源模块GND区。连接时24V连接使用红色线，GND连接使用黑色线，输入点（

22、I）连接使用黄色线，输出点（Q）连接使用绿色线。具体连接请参见表1-7-1。表1-7-1落料单元面板接线说明模块被连接点连接点连接点所属模块备注落料单元接线区10.4I0.4可编程控制器（输入部分）10.5I0.5可编程控制器（输入部分）10.6I0.6可编程控制器（输入部分）10.7I0.7可编程控制器（输入部分）11.1I1.1可编程控制器（输入部分）I1.2I1.2可编程控制器（输入部分）Q1.0Q1.0可编程控制器（输出部分）Q1.1Q1.1可编程控制器（输出部分）模块被连接点连接点连接点所属模块备注Q1.2Q1.2可编程控制器（输出部分）V+24V电源模块24V区V-GND电源模块G

23、ND区10.0SB1-1按钮、指示灯模块START10.1SB2-1按钮、指示灯模块STOP10.2SB3-1按钮、指示灯模块RESET10.3SB7-3按钮、指示灯模块CEMG生ll10.4I0.4落料单元接线区重复制10.5I0.5落料单元接线区重复10.6I0.6落料单元接线区重复10.7I0.7落料单元接线区重复I1.0SA1-2按钮、指示灯模块M/AI1.1I1.1落料单元接线区重复I1.2I1.2落料单元接线区重复1M24V电源模块24V区2M24V电源模块24V区Q0.4HL1-1按钮、指示灯模块STARTQ0.5HL2-1按钮、指示灯模块STOP制Q0.6HL3-1按钮、指示灯

24、模块RESET卩Q0.7HL4-1按钮、指示灯模块CEMGQ1.0Q1.0落料单元接线区重复Q1.1Q1.1落料单元接线区重复Q1.2Q1.2落料单元接线区重复L+24V电源模块24V区MGND电源模块GND区SB1-1I0.0可编程控制器（输入部分）重复SB1-2GND电源模块GND区SB2-1I0.1可编程控制器（输入部分）重复SB2-2GND电源模块GND区SB3-1I0.2可编程控制器（输入部分）重复SB3-2GND电源模块GND区SB7-3I0.3可编程控制器（输入部分）重复SB7-1GND电源模块GND区SA1-1GND电源模块GND区SA1-2I1.0可编程控制器（输入部分）重复

25、HL1-1Q0.4可编程控制器（输出部分）重复HL1-2GND电源模块GND区HL2-1Q0.5可编程控制器（输出部分）重复HL2-2GND电源模块GND区HL3-1Q0.6可编程控制器（输出部分）重复HL3-2GND电源模块GND区模块被连接点连接点连接点所属模块备注HL4-1Q0.7可编程控制器（输出部分）重复HL4-2GND电源模块GND区三落料单元运行程序V110.4vinon料库电机：V111.2:系统初始化耳它灯灭，苴它输出复位-符号地址伎送带111.0料库电机.111.2注释冋踣4到原点位宣料库电机停止11.1V100.0料库电机V111.2-C1网络5|.3联机停止，诃庶机信号

26、八4糜机复位完成信号|11.1V100.0传送带:V111.0阻挡气缸:V111.1料库电机:V111.2单联机：11单机停止:虹1急停:虹3复位完成:V101.2II|p|1I1IpHI1IC)复位完成:V101.2网路6启动上料启动同滾机上料启动八口獗机停止沁賑机运行I0.0单联机:门单机停止:心1急停:山弓复位完成1101.2V101.4TIH-pHI，1I1I小VI00.1符号地址注释单机停止10.1单联机11.0复位完成.V101.2急停I0.3网貉1运行灯V100.1V110.4TOC o 1-5 h zTIC)网络8输出端无工件启动隹送带1符号地址注释倍送带V111.0TOC o

27、 1-5 h z网谿S检测有工件输為.I0.4V100.1V102.3TI1卩H-pHIC)V102.3：落料工位檢测到托盘后，延时1碓送带停止阻挡气缸:如11.1T)VI02.3INTONPT100msT105传送带:V111.0-(H)1符号地址注释传送帶V111.0网路12料库育工件旋转落料V100.1VI02.7i0.7VI024V100.1I十P卜VI02.4)料库电机:V111.2：T)1网络13TOC o 1-5 h z料库能转落料延时1学V102.4T1031INTON110-PT100TOC o 1-5 h z网络14料库龍转落料完成T10311.1I|1|1PS/102.5

28、传送蔽V111.DY)1怯送带:V111.0VI02.5VWOJT104INTONPT100ms符号地址注释单机复位I0.2-单机停止10.1单联机11.0急停I0.3Im27输出TOC o 1-5 h z丨料库电机料库电机:V111.2Q1.2R|)四落料单元PLC地址分配输入点信号说明输入状态ONOFF10.0START启动按钮有效无效10.1STOP停止按钮有效无效10.2RESET复位按钮有效无效10.3CEMG紧急停止开关有效无效10.4SEN1传送带工件输入检测开关有效无效10.5SEN2落料工位检测开关有效无效10.6SEN3传送带工件输出检测开关有效无效10.7SEN4料库工件

29、检测开关有效无效I1.0M/A单/联机选择开关单机联机I1.1SEN5料库电机原点开关有效无效I1.2SEN6落料工位托盘检测开关有效无效输出点信号说明输出状态ONOFFQ0.4START启动指示灯有效无效Q0.5STOP停止指示灯有效无效Q0.6RESET复位指示灯有效无效Q0.7CEMG报警指示灯有效无效Q1.0M1传送带电机启动输出启动停止Q1.1YV1V+阻挡气缸电磁阀输出伸出缩回Q1.2M2料库旋转电机启动输出启动停止通过本次的学习让我的学习能力有了很大的提高，在任务设计中让我对自动化生产线有所了解。一方面自动化生产线包括诸多方面的知识如：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；另一方面对于模拟的一个自动化生产线的