基于PLC的DVD盒自动定型输送线设计-优秀机械毕业论文

需要 CAD 图纸，咨询 Q：414951605优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载分类号密级宁宁波大红鹰学院毕 业 设 计 (论 文 )基于 PLC 的 DVD 盒自动定型输送线设计所 在 学 院专 业班 级姓 名学 号指 导 老 师年 月 日诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文基于 PLC 的 DVD 盒自动定型输送线设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。承诺人（签名）：年月日I摘 要DVD 盒自动生产线主要有取盒，翻折、堆放、冷却、传输等几道重要工序。刚由注塑机注塑成型的一个 DVD 盒塑料制品形状扁平，经过 DVD 盒气动折叠合盖装置的自动折叠合盖，并由搬运将 DVD 盒子转移到输送带上，并同时在输送带上完成冷却定型过程。本课题即要求完成对该 DVD 盒自动定型输送线的设计。使用自动化设备实现生产自动化一方面可以大大减轻工人劳动负担，另一方面使得整个工作过程可控性更强，产品品质更一致。介绍了 DVD 盒的手工生产流程,利用 PLC 和触摸屏进行软硬件设计,实现 DVD 盒自动化生产,给出 DVD 盒自动化生产线控制系统的部分触摸屏界面,工作时序图和流程图。实践证明,系统运行稳定,操作简便,满足设计的要求,值得推广应用。关键词：DVD 盒，PLC ，IIAbstractAutomaticDVDboxproductionaremainlyfromtheboxline,folding,stacking,cooling,transmissionofseveralimportantprocedures.JustbyaDVDboxplasticinjectionmoldingmachine,flatshape,afterautomaticfoldinglidofDVDboxpneumaticfoldingliddevice,andtheconveyingmanipulatorDVDboxtotheconveyorbelt,andatthesametimetocompletecoolingprocessontheconveyorbelt.ThisprojectisrequiredtocompletetheautomaticdesignoftransmissionlineontheDVDbox.Theuseofautomationequipmenttoachieveproductionautomationcangreatlyreducethelaborburden,ontheotherhand,makesthewholeprocessmorecontrollable,moreconsistentproductquality.IntroducedtheDVDboxmanualproductionprocess,theuseofPLCandtouchscreendesignofhardwareandsoftwareimplementationofDVDbox,automaticproduction,partoftouchscreeninterfaceisthecontrolsystemoftheDVDboxofautomaticproductionline,theworksequencediagramandflowchart.Practicehasproved,stableoperation,simpleoperation,meetthedesignrequirements,itisworthyofpopularizationandapplication.KeyWords: DVDbox, PLC, mechanicalhandIII目录摘 要 .IAbstract .II目录 .III第 1 章 绪论.11.1 课题介绍 .11.2 PLC 介绍 .21.2.1 PLC 的基本概念 .21.2.2 构成 .21.2.3 PLC 的工作原理 .31.2.4 PLC 的技术原理 .51.3 本章小结 .5第 2 章 方案论证.62.1 自动化输送线定义 .62.2 自动化输送线生产的基本原理 .62.4 自动化输送线的特征及优缺点 .62.5 本章小结 .7第 3 章 DVD 盒自动定型输送线结构设计 .93.1 传送带的设计 .93.2 同步带的概述 .93.2.1 同步带介绍 .93.2.2 同步带的特点 .103.2.5 同步带分类 .113.3 同步带传动计算 .113.3.1 同步带计算选型 .113.3.2 同步带的主要参数（结构部分） .143.3.3 同步带的设计 .163.3.4 同步带轮的设计 .16IV3.4 电机的选择 .173.4.1 电机的分类 .173.4.2 步进电机的选择 .183.5 气缸的选择 .193.6 初步确定气缸参数 .21第 4 章 DVD 盒自动定型输送线 PLC 控制系统的设计 .234.1 I/O 点数分配 .264.2 PLC 外部接线图 .274.3 控制原理 .274.4 PLC 程序设计 .294.4.1 总体程序框图 .294.4.2 初始化及报警程序 .314.4.3 手动控制程序 .324.4.4 自动控制程序 .33总结.36致谢.37参考文献.38宁波大红鹰学院毕业设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 课题介绍制造业历来是国民经济的重要组成部分为了提高制造业的技术水平，制造业在其发展历程中一直在进行着不同水平、不同类型的自动化。进人 8 十年代后，随着微电子技术和通信技术的吃速发展，制造业自动化进人到一个新的姗代一基于计算机的集成制造时代，并且正在向基于人工智能，人机协调，人自然协调的生态工厂时代迈进。促使制造业自动化发展的 3 个技术因素是:自动化单元技术 :自动化的方法学或哲理; 与制造业自动化有关的基础技术。工业自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的综合性高技术，包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业自动化技术作为 20 世纪现代制造领域中最重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。无论高速大批量制造企业还是追求灵活、柔性和定制化企业，都必须依靠自动化技术的应用。自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程起着明显的提升作用：（1）提高生产过程的安全性；（2）提高生产效率；（3）提高产品质量；（4）减少生产过程的原材料、能源损耗。据国际权威咨询机构统计，对自动化系统投入和企业效益方面提升产出比约 1：4至 1：6 之间。特别在资金密集型企业中，自动化系统占设备总投资 10%以下，起到“四两拨千金”的作用。传统的工业自动化系统即机电一体化系统主要是对设备和生产过程的控制，即由机械本体、动力部分、测试传感部分、执行机构、驱动部分、控制及信号处理单元、接口等硬件元素，在软件程序和电子电路逻辑的有目的的信息流引导下，相互协调、有机融合和集成，形成物质和能量的有序规则运动，从而组成工业自动化系统或产品。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）2在工业自动化领域，传统的控制系统经历了继基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统和集散式控制系统 DCS 的发展历程。近年来，随着控制技术、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交互沟通的领域正迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理各个层次。工业控制机系统一般是指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制的自动化技术工具(包括自动测量仪表、控制装置)的总称。今天，对自动化最简单的理解也转变为：用广义的机器（包括计算机）来部分代替或完全取代或超越人的体力。1.2 PLC 介绍1.2.1 PLC 的基本概念早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制（Programmable Logic Controller, PLC） ，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称 PLC,PLC 自 1969 年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。1.2.2 构成a、电源PLC 的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%）范围内，可以不采取其它措施而将 PLC 直接连接到交流电网上去b.中央处理单元（CPU)中央处理单元（CPU）是 PLC 的控制中枢。它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当 PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O宁波大红鹰学院毕业设计（论文）3映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将 I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高 PLC 的可靠性，近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗余系统，或采用三 CPU 的表决式系统。这样，即使某个 CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。c、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。d、输入输出接口电路 1现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是 PLC 与现场控制的接口界面的输入通道。2现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用 PLC 通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。e、功能模块如计数、定位等功能模块。f、通信模块如以太网、RS485、Profibus-DP 通讯模块等。1.2.3 PLC 的工作原理一.扫描技术当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。（一）输入采样阶段在输入采样阶段，PLC 以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。(二）用户程序执行阶段，在用户程序执行阶段，PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发宁波大红鹰学院毕业设计（论文）4生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即 I/O 指令则可以直接存取 I/O 点。即使用 I/O 指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从 I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。（三）输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC 就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU 按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是 PLC 的真正输出。4、PLC 内部运作方式虽然 PLC 所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器、计时器与计数器等名称，但PLC 内部并非实体上具有这些硬件，而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑，并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制。因此能大大减少控制器所需之硬件空间。实际上 PLC 执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU 中并最后执行控制运作。在整个的扫描过程包括三大步骤， “输入状态检查”、 “程式执行”、 “输出状态更新”说明如下：步骤一“输入状态检查 ”：PLC 首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态（1 或 0 代表开或关） ，并将其状态写入内存中对应之位置 Xn。步骤二“ 程式执行” ：将阶梯图程式逐行取入 CPU 中运算，若程式执行中需要输入接点状态，CPU 直接自内存中查询取出。输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置，暂不反应至输出端 Yn。步骤三“输出状态更新”：将步骤二中之输出状态更新至 PLC 输出部接点，并且重回步骤一。此三步骤称为 PLC 之扫描周期，而完成所需的时间称为 PLC 之反应时间，PLC 输入讯号之时间若小于此反应时间，则有误读的可能性。每次程式执行后与下一次程式执行前，输出与输入状态会被更新一次，因此称此种运作方式为输出输入端“程式结束再生” 。5、PLC 的特点plc 具有以下鲜明的特点。 （1）系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的 PID 回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC 和宁波大红鹰学院毕业设计（论文）5DCS 等，实现生产过程的综合自动化。 （2）使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 （3）能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。6、PLC 目前的主要品牌美国 AB，比利时 ABB，松下，西门子，汇川，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷创研等。1.2.4 PLC 的技术原理PLC 利用1.6M 到30M 频带范围传输信号。在发送时，利用 GMSK 或 OFDM 调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M45M 之间。PLC 设备分局端和调制解调器，局端负责与内部 PLC 调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的 Internet。1.3 本章小结本章主要对机械自动化输送线等知识的相关内容进行介绍，然后介绍了一些 PLC的相关知识。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）6第 2 章 方案论证2.1 自动化输送线定义自动化输送线生产是生产组织的一种形式。把生产过程划分为在时间上相等或成倍比的若干工序，并将其分别固定于按工艺过程顺序排列的各工作地，劳动对象按一定的节拍或速度，顺次流过各工作地进行加工。对不能或不便移动的操作对象（如建筑物，大型船舶，大型机器及其部件） ，也可由执行各工序的工人，按规定速度在劳动对象上顺序连续进行各工序加工。诞生于第二次工业革命时期。亨利.福特(Henry Ford)于 1913 年在密歇根州的 Highland Park，建立的生产系统。输送线生产通过一系列的生产方法，包括使用通用的设备，使生产线上的每项任务都有稳定的周期时间，并按照加工工序的顺序，使产品能够迅速、平稳的由一个工位“流动”到下一个工位。经由生产控制系统，使产品的生产率与最终装配线上的使用率相符合。输送线生产进一步加大了工人的劳动强度，它要求工人进行高强度，高密度作业，因此它刚诞生时饱受争议。但时间证明，它是一种极其有效的生产组织。由于劳动单位不用移动，输送线生产有极高的效率，它使大规模批量化生产成为可能。同时，因为生产单位只用对劳动对象进行一部分操作，而无须像以前对劳动对象整体负责，因此使工人技术进一步专业化。2.2 自动化输送线生产的基本原理生产输送线的基本原理是把一个生产重复的过程分解为若干个子过程，前一个子过程为下一个子过程创造执行条件，每一个过程可以与其它子过程同时进行。简而言之，就是“功能分解，空间上顺序依次进行，时间上重叠并行” 。2.4 自动化输送线的特征及优缺点生产输送线的特征是每一道工序都有特定的人去完成，一步一步地加工每个人做一个特定的工作宁波大红鹰学院毕业设计（论文）7图 1-1 生产输送线优点是这样生产起来会比较快，因为每个人只需要做一样事，对自己所做的事都非常熟悉缺点是工作的人会很觉得很乏味常用的生产输送线可分为以下几种：1）板链式装配输送线特点：承载的产品比较重，和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡；生产的节拍不是很快；以链板面作为承载，可以实现产品的平稳输送。2）滚筒式输送线特点：承载的产品类型广泛，所受限制少；与阻挡器配合使用，可以实现产品的连续、节拍运行以及积放的功能；采用顶升平移装置，可以实现产品的离线返修或检测而不影响整个输送线的运行。3）皮带式输送线特点：承载的产品比较轻，形状限制少；和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡转向；以皮带作为载体和输送，可以实现产品的平稳输送，噪音小；可以实现轻型物料或产品较长距离的输送。4）差速输送输送线特点：差速输送输送线采用倍速链牵引，工装板可以自由传送，采用阻挡器定位使工件自由运动或停止，工件在两端可以自动顶升，横移过渡。还可以在线可设旋转、专机、检测设备、等。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）82.5 本章小结本章主要对几种进行比较和分析,最终我们选取目前切实可行的一种方案.我们将在今后的篇幅当中重点介绍。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）9第 3 章 DVD 盒自动定型输送线结构设计3.1 传送带的设计排队机构将 DVD 盒推到传送带上后，传送带转动将 DVD 盒送至平台上，等待夹持。传送带由如图 4-1 所示部件组成。传送带(6)采用高强低伸化纤材料，具有强度大、伸缩性小、耐弱酸弱碱、易于加工的特点。张紧装置(8)由螺柱、紧固螺丝和折板组成，螺柱首先穿到滚动轴承的螺纹孔内，再穿过折板上的光孔，折板固定在工作台上，当旋转螺柱上折板外侧的螺丝时，与滚动轴承固定在一起的支架向外移动，将传送带拉紧。为防止培养瓶向左右倾倒，在传送带两侧加装了上下挡板。传送带宽度应稍大于DVD 盒直径，太宽 DVD 盒容易倾斜，这里取传送带.图 3-1 传送带实物图1.电机支架 2.步进电机 3.传送带支撑架4 一卜挡板 5.上挡板.6 传送带 7 滚动轴承 8.张紧装置3.2 同步带的概述3.2.1 同步带介绍同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、宁波大红鹰学院毕业设计（论文）10伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。同步带传动（见图 3-1）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-2080，v50工作压力/MPa 0.81 1.52 2.53 34 45 5表 2-2 各种机械常用的系统工作压力 1机床机械类型 磨床 组合机床龙门刨床拉床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械工作压力/MPa 0.82 35 28 810 1018 2032由表 2-1 和表 2-2 可知，组合机床液压系统的最大负载约为 13777N，初选气缸的设计压力P1=3MPa，为了满足工作台快速进退速度相等，并减小液压泵的流量，这里的气缸课选用单杆式的，并在快进时差动连接，则气缸无杆腔与有杆腔的等效面积 A1 与 A2 应满足 A1=2A2（即气缸内径 D和活塞杆直径 d 应满足：d=0.707D。为防止切削后工件突然前冲，气缸需保持一定的回气背压，暂取背压为 0.5MPa，并取气缸机械效率 。则气缸上的平衡方程9.0m1212PAFAP故气缸无杆腔的有效面积： 2232551 .46106.410.210372 cmb 气缸直径 cmAD8.3.46气缸内径：按 GB/T2348-1980，取标准值 D=80mm；因 A1=2A，故活塞杆直径 d=0.707D=56mm（标准直径）宁波大红鹰学院毕业设计（论文）22则气缸有效面积为： 222 6.580(4)(4.521 cmdDAc）2.缸体壁厚 的校核查机械设计手册，取壁厚为 10mm。则 1.08D根据 时； （4-2）3.08. /max3p-.2可算出缸体壁厚为：10mmm3.2104-80.3p-.2 565max 则气缸的外径 D121式中 许用应力； （Q235 钢的抗拉强度为 375-500MPa，取 MPa5nb400MPa，为位安全系数取 5，即缸体的强度适中） ，P-缸筒试验压力。3.缸筒结构设计缸筒两端分别与缸盖和缸底链接，构成密封的压力腔，因而它的结构形式往往和缸盖及缸底密切相关 6。因此，在设计缸筒结构时，应根据实际情况，选用结构便于装配、拆卸和维修的链接形式，缸筒内外径应根据标准进行圆整。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）23第 4 章 DVD 盒自动定型输送线 PLC 控制系统的设计DVD 盒自动化生产线有以下几方面的要求:a.紧急停止。生产线在工作状态随时会遇到紧急情况,所以需要在设备上安装紧急停止按钮。一旦发生紧急情况,只需按下紧急停止按钮,整套生产线立即停止工作;紧急情况解除后,按原点复归按钮使生产线各个部分回归原位。b.运行方式。设置可以互相切换的多种运行方式,即自动方式、单步方式和手动方式。在工厂中,生产线一般都是工作在自动方式,单步方式和手动方式常用于设备调试和检修。c.联锁和互锁。生产线的各个部分相互关联,因此在工作过程中程序控制需要在各种条件下进行联锁。而且,由于生产线机构能够有几种工作状态,但是不能同时工作,因此需要互锁,如电机的正反转,自动模式和手动模式的选择。d.故障报警。要求生产线在工作过程中,如果出现故障,报警灯自动发出故障警报。e.状态显示。要求在工作过程中,运行方式、系统操作以及 DVD 盒生产完成进度均在触摸屏上显示。3 硬件设计可编程控制器(PLC)可靠性高,编程简单,维修方便1。但是,PLC 在人机对话、故障判断和线路修改等方面有些不便。要想直观地了解生产过程和监控信号的动态变化,需选择一个上位机来配合 PLC,才能组成优良的自动控制系统。所以,设计了一套应用触摸屏和 PLC,共同组成 DVD 盒自动生产线的控制系统。系统硬件结构如图 3 所示。图 3 系统硬件结构宁波大红鹰学院毕业设计（论文）24机相配的 DVD 碟盒全自动生产线,代替人工完成后续工作。自动化生产线结构和工作流程 DVD 盒加工流程如图 1 所示。自动化生产线需要完成坯料的取放,盒面的折叠合盖,成品的堆放和压整,DVD 盒传输等工序。因此 ,在机构设计上采用 4 个配合传送带和龙门架完成上述运动,成品由传输带运输到指定地点装箱。把从注塑机处接盒并转移到 DVD 盒折叠合盖工作台的机构定义为 1#,DVD 盒折叠合盖机构定义为 2#,把 DVD 盒从折叠合盖工作台转移到堆叠架的机构定义为 3#,堆叠 DVD 盒的机构定义为 4#,压盒定型汽缸安装在龙门架机构上。手动模式中给出了生产线的详细分解动作操作;原点复归按钮用于系统复位到系统设置状态;DVD 盒生产量、单次叠盒个数、托板和传输带运动状态可以根据工况调整,参数可以在触摸屏上设置; 自动画面上的运行按键用于生产线的自动运行,暂停按钮用于暂停生产线,再次按下运行按钮生产线恢复自动运行状态,当按下停止按钮,生产线在完成本次循环后停止,在生产线自动运行前必须先启动系统复位功能键即原点复归按键,在自动工作模式界面实时显示工作状况;当运行中出现故障( 如 DVD盒合盖不成功), 则在触摸屏上弹出故障显示界面同时控制箱中蜂鸣器报警,故障排除后按下解除故障继续运行按钮,界面返回到“自动运行模式”且系统继续运行。生产线使用注塑机完成一次 DVD 盒成型的时间是 15s,各机构运动相互关联。4#托板行程固定,DVD 盒因类型不同而厚度不同,所以把单次堆叠个数保留为可变量 n。设计各个机构完成动作的详细时序如图 5 所示。控制系统采用GXSimulatorVersion6PLC模拟调试软件,可以方便用户在编写完程序后进行模拟调试。为了使DVD盒生产线具有较大柔性,程序满足手动操作和自动运行,根据时宁波大红鹰学院毕业设计（论文）25序图,设计系统流程如图6所示。为防止DVD盒在堆叠和传输过程中,因为电时,电机设置为加减速模式,同时速度和加减速时间参数均可在线调节。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）264.1 I/O 点数分配根据动作流程分析及 I/O 点数确定，可以确定电气控制系统的 I/O 点分配，如表 4.1、表 4.2 所示：表 4.1 控制输入点分配表输入设备 输入点号 输入设备 输入点号启动按钮 SB1 X000 手动下降按钮 SB6 X016停止按钮 SB2 X001 手动左旋按钮 SB7 X017急停按钮 SB3 X002 手动右旋按钮 SB8 X020左旋极限传感器 ST2 X003 手动伸出按钮 SB9 X021右旋极限传感器 ST3 X004 手动缩回按钮 SB10 X022上升限位传感器 ST4 X005 手动吸气按钮 SB11 X023下降限位传感器 ST5 X006 手动放气按钮 SB12 X024手臂缩回限位传感器 ST6 X007 超上升限位传感器 ST8 X025手臂伸出限位传感器 ST7 X010 超下降限位传感器 ST9 X026工件检测传感器 PS1 X011 超左旋限位传感器 ST10 X027手动 X012 超右旋限位传感器 ST11 X030自动SAX013 超伸出限位传感器 ST12 X031复位按钮 SB4 X014 超缩回限位传感器 ST13 X032手动上升按钮 SB5 X015表 4.2 控制输出点分配表输出设备 输出点号 输出设备 输出点号左旋电磁阀 6YA Y000 吸气电磁阀 7YA Y006右旋电磁阀 5YA Y001 放气电磁阀 8YA Y007缩回电磁阀 2YA Y002 报警指示灯 L11 Y010伸出电磁阀 1YA Y003 手动指示灯 L12 Y011上升电磁阀 4YA Y004 自动指示灯 L13 Y012下降电磁阀 3YA Y005 原位指示灯 L14 Y013宁波大红鹰学院毕业设计（论文）274.2 PLC 外部接线图根据表 4.1、4.2 分配输入/输出信号与 PLC 输入/输出接口分配情况及所选定的 PLC，得到 PLC 的外部接线图如图 4.1：图 4.1PLC 外部接线图4.3 控制原理在 PLC 的控制下，执行机构可实现手动、自动等多种工作方式。手动：利用按钮对每一动作手动进行控制，可实现上升、下降、前伸、缩回、正转、反转、吸物、放物等操作；自动：按下循环按钮后从原点位置开始连续不断的执行分拣物料的各步。按下启动按钮 SB1，系统初始化 摆动气缸右旋 水平手臂伸出垂直手臂下降宁波大红鹰学院毕业设计（论文）28吸物垂直手臂上升水平手臂缩回摆动气缸左旋垂直手臂下降放物垂直手臂的上升回初始位置。(1)系统程序的初始化按下启动按钮 SB1，对控制系统进行功能检测，检测正确后，进入控制系统的软件，开始运行程序。(2)摆动气缸右旋初始化程序正常运行后，PLC 的输入端 X000 接通输入，输出端 Y001 输出，右旋按钮SB8 接通，使三位四通电磁换向阀 12 的 5YA 得电，摆动气缸会执行右旋的命令。(3)水平手臂的伸出摆动气缸右旋到指定位置时（90 度） ，PLC 输入端 X004 接通输入，输出端 Y003 输出，手臂前伸按钮 SB9 接通，使三位四通电磁换向阀 10 的 1YA 得电，执行手臂前伸动作。(4)垂直手臂的下降手臂前伸到指定位置，PLC 输入端 X010 接通输入，输出端 Y005 输出，小臂下降按钮SB6 接通，使三位四通电磁换向阀 11 的 3YA 得电，执行垂直手臂的下降动作。(5)吸物小臂下降到指定位置，PLC 输入端 X006 接通输入，输出端 Y006 输出，吸盘吸气按钮SB11 接通，二位二通电磁阀 13 的 7YA 得电，真空发生器 22 开始动作，真空吸盘 26将物料吸起。(6)垂直手臂的上升经滑觉传感器检测到物料已经被吸起时，输出端 Y004 输出，小臂上升按钮 SB5 接通，使三位四通电磁阀 11 的电磁铁 4YA 得电，执行垂直手臂的上升动作。(7)水平手臂的回缩小臂上升到指定位置，PLC 输入端 X005 接通输入，输出端 Y002 输出，水平缩回按钮SB10 接通，使三位四通电磁换向阀 10 的电磁铁 2YA 得电，执行水平手臂回缩动作。(8)摆动气缸左旋水平手臂回缩到指定的位置，PLC 输入端 X007 接通输入，输出端 Y000 输出，左旋按钮 SB7 接通，三位四通电磁阀 12 的电磁铁 6YA 得电，执行摆动气缸的向左旋转。(9)垂直手臂的下降宁波大红鹰学院毕业设计（论文）29摆动气缸向左旋转到指定位置（90 度） ，PLC 输入端 X003 接通输入，输出端 Y005 输出，垂直手臂下降按钮 SB6 接通，使三位四通电磁阀 11 的电磁铁 3YA 得电，执行小臂的下降运动。(10)放物小臂下降到指定位置，PLC 输入端 X006 接通输入，输出端 Y007 输出，吸盘放气按钮SB12 接通，真空发生器停止工作，真空消失，压缩空气进入真空吸盘，将物料与吸盘吹开。(11)小臂上升经滑觉传感器检测到物料已经放开，输出端 Y004 输出，小臂上升按钮 SB5 接通，使三位四通电磁换向阀 10 的电磁铁 2YA 得电，执行小臂上升动作。(12)回到初始位置小臂上升到指定位置，PLC 输入端 X005 接通输入，自动重复以上动作。4.4 PLC 程序设计4.4.1 总体程序框图设备有“手动/自动”两种工作方式，其控制程序可分为自动控制程序和手动控制程序两个模块，各模块程序分开编写，结构清晰，便于调试和修改。在进行编程前，应先绘制出整个控制程序的结构框图，如图 4.2 所示。在该结构图中，当操作方式选择开关置于“手动”时，输入点 X012 接通，执行手动程序；当操作方式选择开关置于“自动”时，输入点 X013 接通，执行自动程序。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）30图 4.2 控制程序的结构框图宁波大红鹰学院毕业设计（论文）314.4.2 初始化及报警程序初始化及报警程序如图 4.4 所示图 4.4 初始化及报警程序宁波大红鹰学院毕业设计（论文）324.4.3 手动控制程序手动控制程序用于实现升降、伸缩、左右旋转、吸气/放气及复位的运动。在自动工作过程中，若将“手动/自动”转换开关打到“手动”位置时，输入 X012 接通系统进入手动控制方式状态。此时，按下相应的受动按钮可实现手动上升、下降、左旋、右旋、伸出、缩回、吸气、放气及复位动作，手动操作程序如图 4.5 所示。图 4.5 手动操作程序宁波大红鹰学院毕业设计（论文）334.4.4 自动控制程序分析知，在“自动”工作方式下，本的运动是以开关量作为转移信号，按所设计的工艺流程一步一步地进行工作，其控制过程为顺序循环控制。当完成一次物料的吸放任务后返回原位为下一个任务做好准备。自动控制的状态转移图如图 4.6 所示。图 4.6 自动控制状态转移图根据自动控制的状态转移图就可设计出自动控制的步进梯形图如图 4.7 所示。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）34图 4.7 自动控制步进梯形图宁波大红鹰学院毕业设计（论文）35图 4.7 自动控制步进梯形图(序)宁波大红鹰学院毕业设计（论文）36总结通过对专业知识的接触和深入学习，以及对相关信息的获取，我深切地认识到，就目前的发展而言，我国的工业还比较落后，与发达国家相比还存在很大的差距。尽管我们不断地在努力，但想在很短的时间内改变这种现状是很难的，尤其是对于我们这样一个国情的大国。所以，我们应该拥有的是一种民族意识，不断的追求创新。本次毕业设计中，我做的是设计部分，通过本次毕业设计，不仅锻炼了自己查阅资料的能力，而且能够熟练运用国家标准、机械类手册和图册等工具进行设计计算分析。这次毕业设计还让我体会到团体的力量，提高自己的团队意识，遇到问题时和小组成员进行讨论和分析或是请教明老师，直到得到满意的结果。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）37致谢我要感谢我的指导教师 XX 老师。老师虽身负教学、科研重任，仍抽出时间，不时召集我和同门以督责课业，从初稿到定稿，不厌其烦，一审再审，大到篇章布局的偏颇，小到语句格式的瑕疵，都一一予以指出。是他传授给我方方面面的知识，拓宽了我的知识面，培养了我的功底，对论文的完成不无裨益。我还要感谢学院所有教过我的老师，是你们让我成熟成长；感谢学院的各位工作人员，他细致的工作使我和同学们的学习和生活井然有序。谨向我的父母和家人表示诚挚的谢意。他们是我生命中永远的依靠和支持，他们无微不至的关怀，是我前进的动力；他们的殷殷希望，激发我不断前行。没有他们就没有我，我的点滴成就都来自他们。让我依依不舍的还有各位学友、同门和室友。在我需要帮助的时候他们伸出温暖的双手，鼎立襄助。能和他们相遇、相交、相知是人生的一大幸事。本论文的完成远非终点，文中的不足和浅显之处则是我新的征程上一个个新的起点。我将继续前行！宁波大红鹰学院毕业设计（论文）38参考文献1张建民等著：机电一体化系统设计 ，高等教育出版社，2001 年 8 月第 1 版.版社，2005 年 10 月第 1 版.2冯开平，左宗义主编：画法几何与机械制图 ，华南理工大学出版社，2005 年3顾崇衔等编著：机械制造工艺学 ，陕西科学技术出版社，1999 年 11 月第 3版.4哈尔滨工业大学理论力学教研室编：理论力学 ，高等教育出版社，2002 年 8月第 6 版.14.杨文生，沈兆奎，王宝中，等.液压与气压传动M.北京：电子工业出版社，2007.224264.15.常晓玲.电气控制系统与可编程控制器M.北京：机械工业出版社，2004.170226.16.章文浩.可编程控制器原理及实验M.北京：国防工业出版社，2003.5690.17.张建明.机电一体化系统设计M.北京:高等教育出版社，2001.96140.18.陈宇，段鑫.可编程控制器基础及编程技巧M.广州：华南理工大学出版社，2002.8510.19.杨存智.PLC 在自动化生产中的应用M.机床电器.2006.33（1）：3840.20.程子华.PLC 原理与编程实例分析M.北京:国防工业出版社,2007.219291.21.李超.通用上下料的研究与开发D.西安:陕西科技大学,199322.齐进凯.的结构设计、分析及控制的研究D.上海:东华大学,200623.万理想,丁保华,徐军,滕孝来,胡明.PLC 在控制中的应用J.徐州:中国矿业大学,2007