自动加工单元之卸垛机的设计

南通科技职业学院 毕业论文（设计）课题名称自动加工单元之卸垛机的设计专业及班级机电一体化3132学号1362301205姓名胡 明 铭指导老师金 美 琴 2016年4月20日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；PLCDestacking Automatic production Line and Control SystemAbstractMore 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12卸垛自动生产线总体设计方案22.1概述22.2系统组成22.3系统功能32.4本章小结33卸垛自动生产线机械系统及电气系统设计43.1概述43.2设备电气配置53.2.1 减速机设置53.2.2光电开关、接近开关设置：63.2.3控制气缸的阀及磁性开关：93.3电气控制要求：113.4安全要求：153.5、走线要求：164气动及真空系统174.1气动系统的组成184.2气动回路设计184.3本章小结195卸垛自动生产线PLC205.1控制系统概述205.1.1PLC的基本结构205.1.2PLC的分类225.1.3PLC程序的表达方式225.1.4PLC的工作原理23全文结论26致谢27参考文献28南通科技职业学院学生毕业论文正文第 26 页 共 28 页 胡明铭：自动加工生产线之卸垛机的设计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21 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。22 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。24 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31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。32 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=59r/min P=0.55Kw 随动装置驱动 M10 SF37DT71D4/BMG/A/270 n=69r/min P=0.37Kw 拨瓶出瓶驱动 M11 R97DV112M4/BMG/2WE/M1/0 n=22r/min P=4Kw 主提升驱动 M12 S47DT90S4/BMG/M1/B/0 n=85r/min P=1.1Kw 隔板吸头提升驱动 M13 SA57DT71D4/BMG/M5/A/0 n=11r/min P=0.37Kw隔板吸头旋转驱动 M14 SA57DT90S4/BMG/M2/B/270 n=60r/min P=1.1Kw移动框架驱动 M15 FA37DT80N4/BMG/M3/270 n=67r/min P=0.75Kw移动夹头驱动（2）其中M4、M8、M10、M11、M12、M13、 M14、M15需要变频调速。（3）其中M1、M2、M3、M4、M11、M12、M13、M14、M15减速机要求正反转，防护等级要符合安全防护要求（IP55）,绝缘等级F。（4）以上减速机中除M1、M2、M6、M8外，全部有制动装置。其中M11、M12、M14、M15要求快速制动。（5）本机分为手动和自动两种状态，各减速机要求能单独控制运转。（6）本机工作电压为 AC380V、3PH、 50Hz，辅助电压为 DC24V。3.2.2. 光电开关、接近开关设置 （1）各开关功用 光电开关：GK1 输送台1上垛检测GK2 输送台1上垛到位检测GK3 输送台2垛板到位检测GK4 输送台3垛板到位检测GK5 输送台4垛板到位减速检测GK6 输送台4垛板定位检测GK7 换向输送台5垛板到位检测GK8 换向输送台5垛板到位齐平检测GK9 移动夹头安全放瓶储瓶台空检测GK10 随动杆安全下降整层瓶到后位位置检测GK11 随动杆安全下降整层瓶到前位位置检测GK12 随动杆安全上升时储瓶台停止运动位检测GK13 安全拨瓶出瓶位置检测GK14 安全防护网1保护检测GK15 安全防护网2保护检测GK16 安全防护网3保护检测GK17 垛板收集满检测GK18 垛板收集输送台6垛板定位检测GK19 隔板收集满位置检测GK20 隔板收集框有垛板检测GK21 提升移动框架下降定位检测GK22 提升移动框架下降减速检测GK23 备用接近开关 JK1 提升移动框架下限位检测 JK2 提升移动框架下降最后一层定位检测 JK3 提升移动框架与储瓶台定位检测 JK4 提升移动框架上升减速位检测 JK5 提升移动框架上限位检测 JK6 隔板吸头提升吸隔板下限位检测 JK7 隔板吸头提升放隔板下限位检测 JK8 隔板吸头提升放隔板下降减速定位检测 JK9 隔板吸头提升吸隔板上升减速位检测 JK10 隔板吸头提升吸隔板上限位检测 JK11 隔板吸头提升吸隔板下降减速位检测 JK12 隔板吸头提升吸隔板下降定位检测 JK13 吸头旋转吸位定位检测 JK14 吸头旋转吸位减速定位检测 JK15 吸头旋转放位减速定位检测 JK16 吸头旋转放位定位检测 JK17 移动夹头夹位定位检测 JK18 移动夹头夹位减速定位检测 JK19 移动夹头放位减速定位检测 JK20 移动夹头放位定位检测 JK21 移动框架夹位定位检测 JK22 移动框架夹位减速定位检测 JK23 移动框架放位减速定位检测 JK24 移动框架放位定位检测 JK25 主提升链条右断裂保护检测 JK26 主提升链条左断裂保护检测 JK27 随动杆链条基准位检测 JK28 随动杆链条等待位检测 JK29 随动杆运行到位左边检测 JK30 随动杆运行到位右边检测 JK31 拨杆运行基准位检测 JK32 进瓶到位检测 JK33 备用行程开关 XK1 提升移动框架下限保护 XK2 提升移动框架上限保护 XK3 隔板吸头提升下限保护 XK4 隔板吸头提升上限保护3.2.3 控制气缸的阀及磁性开关Q1、Q2 移动夹头后夹紧气缸 YV1A、YV1B控制Q1 、Q1气缸前进或后退，CK1A、CK1B 、CK2A、CK2B分别检测气缸Q1 、Q2的两个位置。Q3、Q4 移动夹头前夹紧气缸 YV2A、YV2B 控制Q3、Q4气缸前进或后退，CK3A、CK3B 、CK4A、CK4B分别检测气缸Q3、Q4的两个位置。Q5 移动夹头右夹紧气缸 YV3A、YV3B 控制Q5气缸前进或后退，CK5A、CK5B分别检测气缸Q5的两个位置。Q6 移动夹头左夹紧气缸 YV4A、YV4B 控制Q6气缸前进或后退，CK6A、CK6B分别检测气缸Q6的两个位置。Q7、Q8 辅助夹瓶前气缸 YV5A、YV5B 控制Q7、Q8气缸前进或后退，CK7A、CK7B、CK8A、CK8B分别检测气缸Q7、Q8的两个位置。Q9、Q10 辅助夹瓶后气缸 YV6A、YV6B 控制Q9、Q10气缸前进或后退，CK9A、CK9B、CK10A、CK10B分别检测气缸Q9、Q10的两个位置。Q11、Q12 辅助夹瓶右气缸 YV7A、YV7B 控制Q11、Q12气缸前进或后退，CK11A、CK11B、CK12A、CK12B分别检测气缸Q11、Q12的两个位置。Q13、Q14 辅助夹瓶左气缸 YV8A、YV8B 控制Q13、Q14气缸前进或后退，CK13A、CK13B、CK14A、CK14B分别检测气缸Q13、Q14的两个位置。Q15、Q16 夹钳移动气缸 YV9A、YV9B 控制Q15、Q16气缸前进或后退，CK15A、CK15B、CK16A、CK16B分别检测气缸Q15、Q16的两个位置。Q17、Q18 气爪 YV10A、YV10B 控制Q17、Q18气爪打开或关闭，CK17A、CK17B、CK18A、CK18B分别检测气爪Q17、Q18的两个位置。Q19、Q20 过渡平台移动气缸 YV11A、YV11B 控制Q19、Q20气缸前进或后退，CK19A、CK19B、CK20A、CK20B分别检测气缸Q19、Q20的两个位置。Q21、Q22 换向输送台移动气缸 YV12A、YV12B 控制Q21、Q22气缸上升或下降，CK21A、CK21B、CK22A、CK22B分别检测气缸Q21、Q22的两个位置。Q23 压瓶气缸 YV13A、YV13B 控制Q23气缸上升或下降，CK23A、CK23B分别检测气缸Q23的两个位置。Q24 拨瓶分瓶气缸 YV14A、YV14B 控制Q24气缸前进或后退，CK24A、CK24B分别检测气缸Q24的两个位置。Q25、Q26、Q27、Q28 垛板收集小气缸 YV15A、YV15B 控制Q25、Q26、Q27、Q28气缸前进或后退，CK25A、CK25B、CK26A、CK26B、CK27A、CK27B、CK28A、CK28B分别检测气缸Q25、Q26、Q27、Q28的两个位置。Q29 垛板收集升降大气缸 YV16A、YV16B 控制Q29气缸上升或下降或中位 ，CK29A、CK29B、CK29C分别检测气缸Q29的三个位置。压力开关： 欠压保护 QY真空发生器： YVZX1A、YVZX1B分别控制吸盘的吸气和吹气真空度检测： 真空压力 ZKD注： （1）JK1-JK12用方型接近开关.（2）JK13-JK24, JK27-JK31选用30感应距离在15mm左右的接近开关。（3）JK25-JK26选用12感应距离在10mm左右的接近开关。（4）GK21、GK22选择品质高的光电开关，防抖动，防反光等功能。 3.3 电气控制要求（1） 整机运行程序，有如下要求：本机共有2套程序，优化程序使运行机器运行平稳配有按键式显示屏控制系统,须有故障显示分页配置操作站，力求操作简单，电柜与操作站分开设置，电柜及操作站位置见平面图。如操作站不用手动旋钮，则须选用大屏幕，保证须同时动作的减速机能在同一分页上。注意分线盒的合理布置。垛板收集装置配有单独控制操作站。配备警示灯应具有计数功能，设备自带漏电保护器。应具有急停解除后，能够自动回复到急停前状态的功能。机器自动运行，各系统装置按运动顺序电气互锁。操作界面为中文简体，工作状态一目了然；多种参数设定均可在界面完成。具有累计班产、故障报警显示、工作状态显示等功能。（1） 移动夹头： Q1、Q2 处于缩回位置，CK1B、CK2B触发。 Q3、Q4 处于缩回位置，CK3B、CK4B触发。 Q5 处于缩回位置， CK5B触发。 Q6 处于缩回位置， CK6B触发。 JK17 移动夹头夹位定位检测触发。移动框架： JK21 移动框架夹位定位检测触发。提升移动框架： JK5 提升移动框架上限位检测触发。隔板吸头提升： JK10 隔板吸头提升吸隔板上限位检测触发。吸头旋转： JK13 吸头旋转吸位定位检测触发。随动杆： JK27 随动杆链条基准位检测触发。 JK29 ,JK30 随动杆运行到位左,右边检测触发。垛板收集装置：Q25、Q26、Q27、Q28 处于缩回位置 CK25B、 CK26B、CK27B、CK28B触发。 Q29 处于缩回位置 CK29C触发。辅助夹瓶：Q7、Q8处于伸出位置，CK7A、CK8A触发。 Q9、Q10处于伸出位置，CK9A、CK10A触发。 Q11、Q12处于伸出位置，CK11A、CK12A触发。 Q13、Q14 处于伸出位置，CK13A、CK14A触发。夹钳移动：Q15、Q16处于缩回位置， CK15B、CK16B触发。气爪：Q17、Q18气爪打开CK17A、CK18A触发。过渡平台：Q19、Q20处于缩回位置，CK19B、CK20B触发。压瓶：Q23处于缩回位置降， CK23B触发。拨瓶分瓶：Q24 处于伸出位置， CK24A触发。 JK31 拨杆运行基准位检测触发。其它部件处于待机状态（1）以上后面任意一处检测到有垛则前面须停止等待。（2）叉车垛板上、下料延时15秒钟（可调）后滚道链条电机才能动作。叉车上垛后GK1、GK2检测到垛，GK03检测无垛，M1、M2电机启动垛向前运行，垛运行到GK03挡光时M2停止。当按下拆包确认按钮后，垛才可继续下面工序。输送台3的GK4 检测无垛，则M2，M3启动进垛，垛运行到GK4挡光则M3电机停止。进垛：GK4检测有垛，输送台4的GK5，GK6 检测无垛且JK5检测到主提升在上限位时，则M3，M4启动进垛，垛运行到GK5挡光， M4减速至GK6挡光则M4电机停止，垛实现定位;如JK5检测到主提升不在上限位，则M3电机停止在原位等待。卸垛：（未使用编码器）（1）提升移动头架下降到第一层，辅助夹瓶工作当垛运行至GK6挡光时，M11启动中速下降，至GK22挡光转换为低速至GK21挡光时停止。辅助夹瓶的YV5B、YV6B、YV7B、YV8B工作Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12、Q13、Q14缩回，CK7B、CK8B、CK9B、CK10B、CK11B、CK12B、CK13B、CK14B触发, YV5A、YV6A、YV7A、YV8A断电; 夹钳移动： YV9A 工作Q15、Q16处于伸出位置， CK15A、CK16A触发, YV9B断电。气爪YV10B工作Q17、Q18关闭CK17B、CK18B触发, YV10A断电。移动夹头：YV1A、YV2A、YV3A、YV4A工作，Q1、Q2、 Q3、Q4、 Q5、Q6 处于伸出位置，CK1A、CK2A、CK3A、CK4A、CK5A、CK6A触发，YV1B、YV2B、YV3B、YV4B断电。过渡平台：YV11A工作 Q19、Q20处于伸出位置，CK19A、CK20A触发， YV11B断电。（2）吸头运行吸隔板，放隔板并返回原位同时M12 启动中速下降至隔板吸头提升吸隔板下降减速位检测JK11触发减速，隔板吸头提升吸隔板下降定位检测JK12触发M12停止，同时真空发生器：YVZX1A工作,真空发生器工作，吸取隔板，待真空度检测ZKD触发，M12 启动中速上升JK9减速至JK10触发停止，M13启动中速正转至JK15减速至JK16触发停止。M12启动高速下降至JK8减速，至JK7停止，同时YVZX1B工作, YVZX1A断电，隔板吸出放入隔板库动作完成。M12启动高速上升至JK9触发减速至JK10停止，M13启动高速反转至JK14触发减速至JK13停止。 （3) 卸第一层瓶至移动夹头的过渡平台后，辅助夹瓶工作回原位 在M13启动中速正转同时，M14启动中速正转至JK 23触发减速至JK24停止，辅助夹瓶的YV5A、YV6A、YV7A、YV8A工作Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12、Q13、Q14伸出，CK7A、CK8A、CK9A、CK10A、CK11A、CK12A、CK13A、CK14A触发, YV5B、YV6B、YV7B、YV8B断电; 气爪YV10A工作Q17、Q18打开CK17A、CK18A触发, YV10B断电。夹钳移动：YV9B 工作Q15、Q16处于缩回位置， CK15B、CK16B触发, YV9A断电。过渡平台：YV11B工作 Q19、Q20处于缩回位置，CK19B、CK20B触发， YV11A断电。(4)提升移动头架下降到储瓶台位，移动夹头放瓶后回原位 M11启动中速正转运行下降至JK3触发停止，如果GK9移动夹头安全放瓶储瓶台空检测挡光，则原位等待；如果不挡光，则M15启动中速正转运行至JK19减速至JK20停止。移动夹头：YV1B、YV2B、YV3B、YV4B工作，Q1、Q2、 Q3、Q4、 Q5、Q6 处于缩回位置，YV1A、YV2A、YV3A、YV4A断电。等待约1秒钟（待定可调），M11启动高速反转运行上升至JK4触发减速至JK5停止.同时则M15启动高速反转运行至JK18减速至JK17停止。M11至JK5停止后，M14启动高速反转至JK22触发减速至JK21停止。上述动作即完成卸了第一层瓶垛，重复完成上述动作即可卸其它层瓶子。注意：(1) 在卸最后一层时JK2工作，辅助夹瓶不工作；(2) 要求吸垛板上最后一张隔板；(3) 在这期间如发出急停等信号，动作暂停，待检测取消后能自动执行下面动作，要有触摸屏有画面显示。换向输送台输送空垛板： 当吸完最后一张隔板后，换向输送台5的GK7，GK8 检测无垛板 ,换向输送台移动气缸 YV12B 工作Q21、Q22气缸在缩回位,CK21B、CK22B触发。则M4,M5启动，到GK7,GK8都挡光时M5电机停止，同时M3电机启动进垛程序。换向输送台移动气缸 YV12A 工作Q21、Q22气缸升出位,CK21A、CK22A触发。当GK18检测无垛板，M6电机启动出垛，进入垛板收集输送台，至GK18挡光，M6电机停止，换向输送台移动气缸 YV12B 工作Q21、Q22缩回原位，否则等待。垛板收集：垛板分送机配有单独控制操作站（电气设计） 动作待定，警灯闪烁黄灯、触摸屏提示要叉车运走。储瓶随动装置： 第一层瓶子放入储瓶台上时，储瓶台电机M8始终是运转的，JK27随动杆链条基准位检测触发，JK29 ,JK30 随动杆运行到位左,右边检测触发。当 第一层瓶子运行到GK10检测不挡光时，GK11检测都挡光时，压瓶 Q23处于伸出位置， CK23A触发, 储瓶台电机M8停止，M9启动至JK28随动杆链条等待位检测触发，M9停止。GK12随动杆安全上升时储瓶台停止运动位检测不挡光，M9启动至JK27检测触发，M9停止,否则停止等待。上述完成一层瓶子的输送，重复完成上述动作即可完成下一层瓶子随动输送。压瓶拨瓶装置： 储瓶台电机M8是运转的，拨瓶分瓶气缸YV14B工作，Q24气缸伸出，CK24A触发, JK31拨杆运行基准位检测触发。当进瓶到位检测JK32触发，压瓶气缸Q23处于伸出位置， CK23A触发,瓶子压紧，拨瓶分瓶气缸YV14A工作，Q24气缸缩回，CK24B触发，如GK13不挡光则M10电机启动，运转至JK31再次触发M10电机停止，否则原位等待。 M10电机启动一次既拨一排瓶一次，反复循环此动作即可多次出瓶。 3.4 安全要求（1）整机的急停及复位不得少于4处。（2）应设置警示灯和蜂鸣器，本机最高处。（3）本机设置欠压保护装置。（4）本机设置安全保护检测光电开关。3.5 走线要求根据现场情况定走线位置，走线依附于机体本身及坦克链完成，并适当架设桥架。要求走线位置美观不能对机器的运动产生影响。4气动及真空系统卸垛生产线各部分功能的执行机构为气缸、电磁阀、气源处理装置、真空系统等组成的气动系统。气动系统是生产线的基本组成部分之一，它的性能、寿命及稳定性直接决定着生产线的工作性能和质量。气压式执行元件是将压缩空气的压力能转换成为机械能的装置。具有代表性的气压执行元件有气缸、气压马达等。气缸能提供直线运动并做功，而气压马达是利用压缩空气的能量实现旋转运动的机械。在该气动系统中，本文选用气缸元件只是为了提供一些短行程的直线距离传送。本文选用了典型气缸中的膜片式气缸。膜片式气缸是一种用压缩空气推动非金属膜片作往复运动的气缸，这种气缸的结构紧凑、无泄露、成本低、维修方便，行程较小。适用于气动夹具、自动调节阀及短行程工作场合。41气动系统的组成气动系统主要由以下四种装置组成： （1）气源装置气源装置即压缩空气的发生装置，其主体部分是空气压缩机(简称空压机)。它将原动机(如电动机)的机械能转换为空气的压力能并经净化设备净化，为各类气动设备提供洁净的压缩空气。本条生产线需要产生6-7kg的压力，建议选用7.5kw的空压机。 （2）执行机构执行机构是系统的能量输出装置，如气缸和气马达，它们将气体的压力能转换为机械能，并输出到工作机构上去。此套生产线因要求较高，选用的气缸型号较多主要为smc气缸一般以5120和7120两种型号气缸为主。 （3）控制元件即用以控制调节压缩空气的压力、流量、流动方向以及系统执行机构的工作程序的元件，如压力阀、流量阀、方向阀和逻辑元件等。 （4）辅助元件系统中除上述三类元件外，其余元件称辅助元件，如各种过滤器油雾器、消声器、散热器、传感器、放大器及管件等。它们对保持系统可靠、稳定和持久地工作起着十分重要的作用。42气动回路设计（1）气源处理装置该装置由气水分离器、减压阀、油雾器组成。气水分离器将压缩空气中的赃物和水分滤出，由减压阀把空气压力降到预定压力，然后供给电磁阀和气缸。油雾器中的润滑油由压缩空气顺空气流动方向带到需润滑的电磁阀和气缸。减压阀带有压力表，调整空气压力可由压力表直接读出。气源处理装置简图如图4.1所示。图41气源处理装置简图（2）气路的基本回路一个气动系统不管有多么复杂，它总不外是由一些基本回路组成的。所谓基本回路就是由一些气压元件组合起来完成特定功能的气路结构。气路系统由基本回路构成，基本回路由电磁阀、气缸、管路、调速器、消音器等组成。电磁阀控制气体通断及执行机构换向。气缸是执行机构的基本元件，承担负载、输出力及转矩。调速器用来调节气缸的运动速度，以满足负载的不同速度要求。消音器用来排除排气噪声，保护环境。（3）隔板拿出时启动真空装置，并通过真空检测器检测真空度。若真空度未达到设定值，则放弃吸隔板；若达到设定值，则发出投料信号。这时，真空装置进行工作将隔板吸出弃板有两种情况：一是真空未达到设定值；二是吸盘不在隔板的正中央。真空吸盘在吸住隔板的同时，探测器便发出一个的探测信号，检测到吸板正常时，便发出投料信号。检测未探测到隔板，要把各个功能部件返回到其原来位置。装袋时，开口吸袋器不再吸着袋子，返回初始位置。（4）卸垛机的气路系统比较复杂，图4.5为气动部分总体平面图。 图4.5气动部分总体平面图43本章小结卸垛生产线各部分功能的执行机构为气缸、电磁阀、气源处理装置。真空系统等组成的气动系统。本章介绍了卸垛自动生产线的执行机构，即气动系统和真空系统。主要介绍了各主要部机的气动回路和基本气动回路，给出了卸垛机气动系统原理图。5 卸垛自动生产线PLC51控制系统概述所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，使生产过程或被控对象的某些物理量准确地按照预期规律变化。一般地说，如何使被控制量按照给定量的变化规律而变化，这就是控制系统所要解决的基本任务。研究某一控制系统要解决的两个问题：其一是分析给定控制系统的工作原理，原部件组成：其二是根据生产的需要来进行控制系统的设计，并用机、电、光、液(气)压元部件或设备来实现这一系统。511 PLC的基本结构各种PLC的类型，但其结构和工作原理是相似的，通常是由一个中央处理单元（主要部分cpl0，存储器，输入/输出单元、编程和电源配置，如图5.1所示。如果可编程控制器作为一个系统，外部开关信号的输入变量是通过输入接口存储到可编程控制器内部数据存储器，然后通过逻辑运算或数据处理的形式的变量输出到输出接口，以控制输出设备。（1）中央处理单元（中央处理器）是可编程序控制器的核心部件，它与人脑类似，可根据预先编制的系统程序来完成各种任务。其作用是以下：接收、存储用户程序和数据输入编程工具，可以显示程序的内容，并通过显示器存储地址。检查，检查用户程序用户程序进入，发现语法错误，立即报警并停止输入；程序运行时，如果发现错误，立即报警或停止程序的执行。接收呼叫信息场接收的数据输入字段保存在需要更改的数据时，它是转移出去，并把数据的需求。当PLC执行用户程序在运行，CPU按顺序存储的用户程序，逐一阅读、解释和执行程序，完成用户程序规定的各种操作，以及程序执行结果的输出端口，PLC驱动外部负载。电力故障诊断、故障诊断PLC内部电路，根据故障或错误的类型，通过显示屏显示提示用户解决或及时纠正错误的消息。（2）记忆可以分为以下三种记忆：系统程序存储器系统的厂家根据自己的程序选择CPU指令集编写的，这就决定了PLC的功能。系统程序存储器是只读存储器，用户不能改变它的内容。用户应用程序存储器的控制要求下，被叫用户程序的编写。不同型号的可编程控制器。用户程序的内存容量可能有很大的不同。根据生产过程或工艺过程的要求，用户经常需要改变程序，用户程序存储器必须可读可写。一般用备用电池（锂电池）的掉电保护，防止损耗程序下降。在工作区中存储数据的工作数据存储器称为工作数据区。就业数据是不断变化的，经常访问的，因此必须可读写存储器。（3）输入/输出（PA）单元是PLC与外部设备互联的窗口输入单元接收信号的现场设备PLL2提供，例如，按钮开关，限位开关，继电器，接近开关，倾斜装置和其他二进制信号提供。这些信号都是输入滤波电路、光隔离、电平转换等处理，信号处理器就可以接收和处理。一个微弱电信号输出单元CPU处理后通过光电隔离、放大等处理功率转换成电信号强的外部设备所需的驱动各个执行元件，如接触器、电磁阀、电磁阀、调速装置。（4）可编程控制器的电源部分通常配有一个开关稳压电源，以内部电路。开关电源输入电压范围大，体积小，重量轻，效率高，抗干扰性能好。一些PLC可以向外界提供24V直流电源，你可以输入或外部鸡冠传感器连接电源单元。（5）编程程序员是支持该公司提供的编程工具，由制造商提供。程序设计分为易编程和图形编程2种。简单的程序员不能直接进入梯形程序，只能输入语句列表程序。当编程简单的程序员，程序员必须连接到可编程控制器。优点简单的程序员是一个价格低，体积小，重量轻，便于携带。图形化编程，可直接输入梯形图程序。图形分段手持式和桌面。桌面程序的程序有一个用户存储器，它可以由用户输入的程序存储在其内存中，用户也可以将程序下载到可编程控制器中。图形化编程的优点是大屏幕显示功能强，但其价格人。512 PLC的分类目前，可编程控制器广泛使用，国内外许多厂家，生产的可编程控制器产品种类繁多，其型号、规格和性能也不同。一般而言，根据不同结构和功能的不同，可以大致分类。（1）根据结构的不同结构，可编程控制器可分为单片式和模块式。前者具有结构紧凑、体积小、重量轻、成本低的优点，易于安装在工业设备中，一般适用于单机工作。通常小型和超小型可编程控制器采用这种结构，如日本的三菱系列可编程控制器。后者灵活配置，便于装载和维护，易于扩展功能，缺点是结构更复杂，成本更高。通常大，中型的可编程控制器使用这种结构，如日本的三菱系列。（2）根据功能、分功能、输入、输出点和不同的存储容量，可分为小、中、大类。小的可编程控制器，也被称为中低端。这种小规模的可编程控制器，其输入和输出点一般从20点到128点。中型PLC L，O点通常是120点到512点之间，用户程序存储器容量大小。8KB。大型PLC，也被称为高端PLC，I/O点数在512点以上，其中I/O点数超过8192点，也被称为超大型PLC，超过8KB用户程序存储器容量。513 PLC程序的表达方式与计算机的工作原理一样，PLC的操作是按其程序要求进行的，而程序是用程序语言表达的。表达方式有多种多样，不同的PLC生产厂家，不同的机种，采用的表达方式也不相同。但基本上可归纳为字符表达方式(即用文字符号表达程序，如语句表程序表达方式)和图形符号表达方式(即用图形符号表示程序，如梯形图程序表达方式)这两大类“。也有将这两种方式结合起来表示PLC程序。（1）梯形图PLC的梯形图编程语言与传统的“继电、接触”控制原理图十分相似，它形象、直观、实用，为广大电气技术人员所熟知。这种编程语言继承了传统的继电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式，使得程序直观易读。当今世界上各国的PLC制造厂家所生产的PLC大都采用梯形图语言编程。（2）语句表用语句表所描述的编程方式是一种与计算机汇编语言类似的助记符编程方式。由于不同型号的PLC的标识符和参数表示方法不一，所以无干篇一律的格式。（3）逻辑符号图采用逻辑符号图表示控制逻辑时，首先定义某些逻辑符号的功能和变量函数，它类似于“与”、“或”、“非”逻辑电路结构的编程方式。一般说来， 用这三种逻辑能够表达所有的控制逻辑。这是国际电工委员会(IEC)颁布的PLC编程语言之一。（4）高级编程语言随着软件技术的发展，近年来推出的PLC，尤其是大型PLC，已开始用高级语言进行编程。许多PLC采用类似PASCAL语言的专用语言，系统软件具有这种专用语言编程的自动编译程序。采用高级语言编程后，用户可以像使用普通微形计算机一样操作PLC。除了完成逻辑控制功能外，还可以进行PID调节、数据采集和处理以及计算机通信等。514 PLC的工作原理可编程控制器是一种工作过程，工作过程循环扫描。通过编程或其他输入设备的用户程序存储在用户存储器中的可编程控制器。当图片开始运行时，处理器根据监控程序的顺序，通过扫描完成状态的每个输入点采集或输入数据采集，用户程序执行，更新各输出点状态、程序员类型的响应和显示更新和中央处理器自检功能。可根据用户程序的变量，对可编程控制器进行固定的扫描。这不仅是因为一些程序不需要每次扫描，一旦执行，也因为在一个大的控制系统中，我需要处理0个点。通过安排不同的组织模块，使用时间批扫描执行方法可以缩短周期时间，提高相应的控制实时扫描。可编程控制器集中采样、集中输出工作，减少外部干扰的影响。将可编程控制器的工作过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新周期。如图5.2所示。输入端子输入锁存器输出状态寄存器程序执行输入状态寄存器输出锁存器输出端子读读写一个扫描周期输入采样程序执行输出刷新图5.2 PLC的扫描工作过程（1）在输入采样期可编程输入采样阶段，第一次扫描所有的输入端子，每一个输入都存储在每个相应的输入图像寄存器中。在这种情况下，输入图像寄存器被刷新。然后输入的程序执行阶段或输出阶段的输入图像寄存器与外界，无论怎样的信号改变其内容保持不变，直到下一个输入采样阶段的扫描周期，只有重新写新的内容输入。（2）扫描程序的执行阶段原理可编程控制器梯形图程序，可编程控制器根据第一左和右，第一次声明后的步骤序列是先前公布的扫描。但当程序分时，根据跳转条件来决定程序跳转地址。当涉及到指令输入和输出状态时，可编程控制器从输入图像寄存器中的“读”进入到相应的输入端状态，输出从图像寄存器的“读”对应于当前状态的输出图像寄存器。然后，相应的操作，将运算结果存储在图像元素寄存器中。对于元素映像寄存器，每个元素（软状态中继输出）将随程序的执行而不同。（3）在所有输出刷新阶段指令执行完毕后，将输出图像寄存器输出的所有输出继电器（开/关）存储在输出刷新阶段到输出锁存器寄存器，通过一定方式输出来驱动外部负载。本章介绍了卸垛自动生产线控制系统，首先介绍了PLC基本结构、分类、编程语言及工作方式。接着对卸垛自动生产线控制系统的控制逻辑作了详细的介绍，对卸垛自动生产线控制系统硬件及软件进行了设计，给出了I0配置图、控制系统流程图，并给出了部分梯形图。最后介绍了包装码垛自动生产线PLC上位连接系统。全 文 结 论卸垛自动生产线包括机械、电控、气动、真空等系统，虽然设备复杂，但操作却很简单。设有多个操作盘或触摸屏，可进行自动手动操作切换，在手动操作时可对单一部机或动作进行控制。操作盘面上均有多个状态显示窗口和故障显示窗口，以便于操作人员了解设备所处的状态。论文在深入研究PLC控制技术的基础上，完成了以下几方面的工作：（1）系统分析了卸垛自动生产线的结构和设计要求，完成了基于PLC控制的卸垛自动生产线机械结构设计。在结构设计时采用使用较多的结构形式，做到结构紧凑，所占空间小，相对成本低。（2）对气动及真空系统进行了阐述，完成了卸垛自动生产线气动及真空系统设计。气动驱动具有成本低、控制简单的特点。气动系统是生产线的基本组成部分之一，它的性能、寿命及稳定性直接决定着生产线的工作性能和质量。（3）控制器是控制系统的核心部分，在全面分析了可编程控制器的基础上确定采用PLC作为本课题的控制器，使系统的开放性和通用性大大加强。（4）对控制系统工艺流程进行了细化，优化了系统控制逻辑；设计了PLC控制系统软件和硬件。（5）由于PLC网络功能的加强，许多PLC产品都支持TCPIP协议，在本课题中介绍了控制系统与上位机的通讯，从而实现对生产线的网络控制。本课题的研究虽然取得了一些成绩，但由于时间仓促、能力有限，有如下方面还需进一步加以研究：高速化是提高卸垛生产线生产效率的主要途径，为此，不断提高卸垛速度已成为总的发展趋势。本课题通过数据总线实现生产线与上位机的通讯，基于因特网的广泛使用，若采用因特网实现对卸垛自动生产线的控制，还需进一步研究。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、改善工作环境日益重视。致 谢本文的选题、课题的研究及撰写工作是在毕业指导教师夏建成及课外指导老师刘德兴的直接关怀和悉心的指导下完成的。在我本人实习期间，金美琴老师严谨治学的精神、渊博的知识、敏锐的思维使我受益匪浅。在此谨向两位老师致以崇高的敬意和衷心的感谢。同时，也向其他给予作者大力支持和帮助的各位老师和同学们表示深深的感谢！参 考 文 献 1 胡学林可编程控制器教程M电子工业出版社，20032 徐元昌工业机器人M中国轻工业出版社，19993 蔡鹤皋机电一体化技术手册M机械工业出版社，19984 马克承化学工程手册M化学工业出版社，19925 阳宪惠现场总线技术及应用M清华大学出版社，19996 姜培刚.盖玉先机电一体化系统设计M机械工业出版社，20037 杨公源机电控制技术及应用M电子工业出版社，20058 李全利可编程序控制器及其网络系统的综合应用技术M机械工业出版社，20059 吴宗泽机械结构设计M机械工业出版社，198810 郑志峰链传动M机械工业出版社，198411 龟冈纥一，施昌彦现代称重技术最新质量计测技术M中国计量出版社，200012 吴卫荣气动技术M中国轻工业出版社，