基于PLC的DVD盒自動定型輸送線設(shè)計-優(yōu)秀機械畢業(yè)論文

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需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載分類號密級‘寧寧波大紅鷹學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )基于 PLC 的 DVD 盒自動定型輸送線設(shè)計所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指 導(dǎo) 老 師年 月 日誠信承諾我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《基于 PLC 的 DVD 盒自動定型輸送線設(shè)計》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔(dān)。承諾人（簽名）：年月日I摘 要DVD 盒自動生產(chǎn)線主要有取盒，翻折、堆放、冷卻、傳輸?shù)葞椎乐匾ば?。剛由注塑機注塑成型的一個 DVD 盒塑料制品形狀扁平，經(jīng)過 DVD 盒氣動折疊合蓋裝置的自動折疊合蓋，并由搬運將 DVD 盒子轉(zhuǎn)移到輸送帶上，并同時在輸送帶上完成冷卻定型過程。本課題即要求完成對該 DVD 盒自動定型輸送線的設(shè)計。使用自動化設(shè)備實現(xiàn)生產(chǎn)自動化一方面可以大大減輕工人勞動負(fù)擔(dān)，另一方面使得整個工作過程可控性更強，產(chǎn)品品質(zhì)更一致。介紹了 DVD 盒的手工生產(chǎn)流程,利用 PLC 和觸摸屏進行軟硬件設(shè)計,實現(xiàn) DVD 盒自動化生產(chǎn),給出 DVD 盒自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的部分觸摸屏界面,工作時序圖和流程圖。實踐證明,系統(tǒng)運行穩(wěn)定,操作簡便,滿足設(shè)計的要求,值得推廣應(yīng)用。關(guān)鍵詞：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目錄摘 要 .........................................................................................................................................IAbstract ......................................................................................................................................II目錄 ...........................................................................................................................................III第 1 章 緒論...............................................................................................................................11.1 課題介紹 .......................................................................................................................11.2 PLC 介紹 ......................................................................................................................21.2.1 PLC 的基本概念 ...............................................................................................21.2.2 構(gòu)成 ...................................................................................................................21.2.3 PLC 的工作原理 ...............................................................................................31.2.4 PLC 的技術(shù)原理 ...............................................................................................51.3 本章小結(jié) ......................................................................................................................5第 2 章 方案論證.......................................................................................................................62.1 自動化輸送線定義 .......................................................................................................62.2 自動化輸送線生產(chǎn)的基本原理 ...................................................................................62.4 自動化輸送線的特征及優(yōu)缺點 ...................................................................................62.5 本章小結(jié) .......................................................................................................................7第 3 章 DVD 盒自動定型輸送線結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..............................................................................93.1 傳送帶的設(shè)計 ...............................................................................................................93.2 同步帶的概述 ...............................................................................................................93.2.1 同步帶介紹 ........................................................................................................93.2.2 同步帶的特點 ..................................................................................................103.2.5 同步帶分類 ......................................................................................................113.3 同步帶傳動計算 .........................................................................................................113.3.1 同步帶計算選型 ..............................................................................................113.3.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） ..................................................................143.3.3 同步帶的設(shè)計 ..................................................................................................163.3.4 同步帶輪的設(shè)計 ..............................................................................................16IV3.4 電機的選擇 .................................................................................................................173.4.1 電機的分類 ......................................................................................................173.4.2 步進電機的選擇 ..............................................................................................183.5 氣缸的選擇 .................................................................................................................193.6 初步確定氣缸參數(shù) .....................................................................................................21第 4 章 DVD 盒自動定型輸送線 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 .....................................................234.1 I/O 點數(shù)分配 ..............................................................................................................264.2 PLC 外部接線圖 ........................................................................................................274.3 控制原理 .....................................................................................................................274.4 PLC 程序設(shè)計 ............................................................................................................294.4.1 總體程序框圖 ..................................................................................................294.4.2 初始化及報警程序 ..........................................................................................314.4.3 手動控制程序 ..................................................................................................324.4.4 自動控制程序 ..................................................................................................33總結(jié)...........................................................................................................................................36致謝...........................................................................................................................................37參考文獻...................................................................................................................................38寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）1第 1 章 緒論1.1 課題介紹制造業(yè)歷來是國民經(jīng)濟的重要組成部分為了提高制造業(yè)的技術(shù)水平，制造業(yè)在其發(fā)展歷程中一直在進行著不同水平、不同類型的自動化。進人 8 十年代后，隨著微電子技術(shù)和通信技術(shù)的吃速發(fā)展，制造業(yè)自動化進人到一個新的姍代一基于計算機的集成制造時代，并且正在向基于人工智能，人—機協(xié)調(diào)，人—自然協(xié)調(diào)的生態(tài)工廠時代邁進。促使制造業(yè)自動化發(fā)展的 3 個技術(shù)因素是:自動化單元技術(shù) :自動化的方法學(xué)或哲理; 與制造業(yè)自動化有關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)。工業(yè)自動化技術(shù)是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的綜合性高技術(shù)，包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。工業(yè)自動化技術(shù)作為 20 世紀(jì)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題。無論高速大批量制造企業(yè)還是追求靈活、柔性和定制化企業(yè)，都必須依靠自動化技術(shù)的應(yīng)用。自動化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對企業(yè)生產(chǎn)過程起著明顯的提升作用：（1）提高生產(chǎn)過程的安全性；（2）提高生產(chǎn)效率；（3）提高產(chǎn)品質(zhì)量；（4）減少生產(chǎn)過程的原材料、能源損耗。據(jù)國際權(quán)威咨詢機構(gòu)統(tǒng)計，對自動化系統(tǒng)投入和企業(yè)效益方面提升產(chǎn)出比約 1：4至 1：6 之間。特別在資金密集型企業(yè)中，自動化系統(tǒng)占設(shè)備總投資 10%以下，起到“四兩撥千金”的作用。傳統(tǒng)的工業(yè)自動化系統(tǒng)即機電一體化系統(tǒng)主要是對設(shè)備和生產(chǎn)過程的控制，即由機械本體、動力部分、測試傳感部分、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動部分、控制及信號處理單元、接口等硬件元素，在軟件程序和電子電路邏輯的有目的的信息流引導(dǎo)下，相互協(xié)調(diào)、有機融合和集成，形成物質(zhì)和能量的有序規(guī)則運動，從而組成工業(yè)自動化系統(tǒng)或產(chǎn)品。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）2在工業(yè)自動化領(lǐng)域，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)經(jīng)歷了繼基地式氣動儀表控制系統(tǒng)、電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)和集散式控制系統(tǒng) DCS 的發(fā)展歷程。近年來，隨著控制技術(shù)、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，信息交互溝通的領(lǐng)域正迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場設(shè)備層到控制、管理各個層次。工業(yè)控制機系統(tǒng)一般是指對工業(yè)生產(chǎn)過程及其機電設(shè)備、工藝裝備進行測量與控制的自動化技術(shù)工具(包括自動測量儀表、控制裝置)的總稱。今天，對自動化最簡單的理解也轉(zhuǎn)變?yōu)椋河脧V義的機器（包括計算機）來部分代替或完全取代或超越人的體力。1.2 PLC 介紹1.2.1 PLC 的基本概念早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制（Programmable Logic Controller, PLC） ，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計算機技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱 PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱 PLC,PLC 自 1969 年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國，日本，德國的可編程序控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強大。1.2.2 構(gòu)成a、電源PLC 的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%）范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去b.中央處理單元（CPU)中央處理單元（CPU）是 PLC 的控制中樞。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng) PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入 I/O寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）3映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。為了進一步提高 PLC 的可靠性，近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個 CPU 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。c、存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。d、輸入輸出接口電路 1．現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是 PLC 與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。2．現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用 PLC 通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。e、功能模塊如計數(shù)、定位等功能模塊。f、通信模塊如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP 通訊模塊等。1.2.3 PLC 的工作原理一.掃描技術(shù)當(dāng) PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。（一）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(二）用戶程序執(zhí)行階段，在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）4生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 I/O 指令則可以直接存取 I/O 點。即使用 I/O 指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從 I/O 模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。（三）輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC 就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是 PLC 的真正輸出。4、PLC 內(nèi)部運作方式雖然 PLC 所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計時器與計數(shù)器等名稱，但PLC 內(nèi)部并非實體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機械裝置做實體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實際上 PLC 執(zhí)行階梯圖程式的運作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU 中并最后執(zhí)行控制運作。在整個的掃描過程包括三大步驟， “輸入狀態(tài)檢查”、 “程式執(zhí)行”、 “輸出狀態(tài)更新”說明如下：步驟一“輸入狀態(tài)檢查 ”：PLC 首先檢查輸入端元件所連接之各點開關(guān)或傳感器狀態(tài)（1 或 0 代表開或關(guān)） ，并將其狀態(tài)寫入內(nèi)存中對應(yīng)之位置 Xn。步驟二“ 程式執(zhí)行” ：將階梯圖程式逐行取入 CPU 中運算，若程式執(zhí)行中需要輸入接點狀態(tài)，CPU 直接自內(nèi)存中查詢?nèi)〕?。輸出線圈之運算結(jié)果則存入內(nèi)存中對應(yīng)之位置，暫不反應(yīng)至輸出端 Yn。步驟三“輸出狀態(tài)更新”：將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至 PLC 輸出部接點，并且重回步驟一。此三步驟稱為 PLC 之掃描周期，而完成所需的時間稱為 PLC 之反應(yīng)時間，PLC 輸入訊號之時間若小于此反應(yīng)時間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會被更新一次，因此稱此種運作方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生” 。5、PLC 的特點plc 具有以下鮮明的特點。 （1）系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進行連續(xù)過程的 PID 回路控制；并能與上位機構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如 DDC 和寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）5DCS 等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。 （2）使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。 （3）能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強，遠(yuǎn)高于其他各種機型。6、PLC 目前的主要品牌美國 AB，比利時 ABB，松下，西門子，匯川，三菱，歐姆龍，臺達，富士，施耐德，信捷創(chuàng)研等。1.2.4 PLC 的技術(shù)原理PLC 利用1.6M 到30M 頻帶范圍傳輸信號。在發(fā)送時，利用 GMSK 或 OFDM 調(diào)制技術(shù)將用戶數(shù)據(jù)進行調(diào)制，然后在電力線上進行傳輸，在接收端，先經(jīng)過濾波器將調(diào)制信號濾出，再經(jīng)過解調(diào)，就可得到原通信信號。目前可達到的通信速率依具體設(shè)備不同在4.5M~45M 之間。PLC 設(shè)備分局端和調(diào)制解調(diào)器，局端負(fù)責(zé)與內(nèi)部 PLC 調(diào)制解調(diào)器的通信和與外部網(wǎng)絡(luò)的連接。在通信時，來自用戶的數(shù)據(jù)進入調(diào)制解調(diào)器調(diào)制后，通過用戶的配電線路傳輸?shù)骄侄嗽O(shè)備，局端將信號解調(diào)出來，再轉(zhuǎn)到外部的 Internet。1.3 本章小結(jié)本章主要對機械自動化輸送線等知識的相關(guān)內(nèi)容進行介紹，然后介紹了一些 PLC的相關(guān)知識。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）6第 2 章 方案論證2.1 自動化輸送線定義自動化輸送線生產(chǎn)是生產(chǎn)組織的一種形式。把生產(chǎn)過程劃分為在時間上相等或成倍比的若干工序，并將其分別固定于按工藝過程順序排列的各工作地，勞動對象按一定的節(jié)拍或速度，順次流過各工作地進行加工。對不能或不便移動的操作對象（如建筑物，大型船舶，大型機器及其部件） ，也可由執(zhí)行各工序的工人，按規(guī)定速度在勞動對象上順序連續(xù)進行各工序加工。誕生于第二次工業(yè)革命時期。亨利.福特(Henry Ford)于 1913 年在密歇根州的 Highland Park，建立的生產(chǎn)系統(tǒng)。輸送線生產(chǎn)通過一系列的生產(chǎn)方法，包括使用通用的設(shè)備，使生產(chǎn)線上的每項任務(wù)都有穩(wěn)定的周期時間，并按照加工工序的順序，使產(chǎn)品能夠迅速、平穩(wěn)的由一個工位“流動”到下一個工位。經(jīng)由生產(chǎn)控制系統(tǒng)，使產(chǎn)品的生產(chǎn)率與最終裝配線上的使用率相符合。輸送線生產(chǎn)進一步加大了工人的勞動強度，它要求工人進行高強度，高密度作業(yè)，因此它剛誕生時飽受爭議。但時間證明，它是一種極其有效的生產(chǎn)組織。由于勞動單位不用移動，輸送線生產(chǎn)有極高的效率，它使大規(guī)模批量化生產(chǎn)成為可能。同時，因為生產(chǎn)單位只用對勞動對象進行一部分操作，而無須像以前對勞動對象整體負(fù)責(zé)，因此使工人技術(shù)進一步專業(yè)化。2.2 自動化輸送線生產(chǎn)的基本原理生產(chǎn)輸送線的基本原理是把一個生產(chǎn)重復(fù)的過程分解為若干個子過程，前一個子過程為下一個子過程創(chuàng)造執(zhí)行條件，每一個過程可以與其它子過程同時進行。簡而言之，就是“功能分解，空間上順序依次進行，時間上重疊并行” 。2.4 自動化輸送線的特征及優(yōu)缺點生產(chǎn)輸送線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．每個人做一個特定的工作．寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）7圖 1-1 生產(chǎn)輸送線優(yōu)點是這樣生產(chǎn)起來會比較快，因為每個人只需要做一樣事，對自己所做的事都非常熟悉．缺點是工作的人會很覺得很乏味．常用的生產(chǎn)輸送線可分為以下幾種：1）板鏈?zhǔn)窖b配輸送線特點：承載的產(chǎn)品比較重，和生產(chǎn)線同步運行，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的爬坡；生產(chǎn)的節(jié)拍不是很快；以鏈板面作為承載，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送。2）滾筒式輸送線特點：承載的產(chǎn)品類型廣泛，所受限制少；與阻擋器配合使用，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)、節(jié)拍運行以及積放的功能；采用頂升平移裝置，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的離線返修或檢測而不影響整個輸送線的運行。3）皮帶式輸送線特點：承載的產(chǎn)品比較輕，形狀限制少；和生產(chǎn)線同步運行，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的爬坡轉(zhuǎn)向；以皮帶作為載體和輸送，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送，噪音??；可以實現(xiàn)輕型物料或產(chǎn)品較長距離的輸送。4）差速輸送輸送線特點：差速輸送輸送線采用倍速鏈牽引，工裝板可以自由傳送，采用阻擋器定位使工件自由運動或停止，工件在兩端可以自動頂升，橫移過渡。還可以在線可設(shè)旋轉(zhuǎn)、專機、檢測設(shè)備、等。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）82.5 本章小結(jié)本章主要對幾種進行比較和分析,最終我們選取目前切實可行的一種方案.我們將在今后的篇幅當(dāng)中重點介紹。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）9第 3 章 DVD 盒自動定型輸送線結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 傳送帶的設(shè)計排隊機構(gòu)將 DVD 盒推到傳送帶上后，傳送帶轉(zhuǎn)動將 DVD 盒送至平臺上，等待夾持。傳送帶由如圖 4-1 所示部件組成。傳送帶(6)采用高強低伸化纖材料，具有強度大、伸縮性小、耐弱酸弱堿、易于加工的特點。張緊裝置(8)由螺柱、緊固螺絲和折板組成，螺柱首先穿到滾動軸承的螺紋孔內(nèi)，再穿過折板上的光孔，折板固定在工作臺上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)螺柱上折板外側(cè)的螺絲時，與滾動軸承固定在一起的支架向外移動，將傳送帶拉緊。為防止培養(yǎng)瓶向左右傾倒，在傳送帶兩側(cè)加裝了上下?lián)醢?。傳送帶寬度?yīng)稍大于DVD 盒直徑，太寬 DVD 盒容易傾斜，這里取傳送帶.圖 3-1 傳送帶實物圖1.電機支架 2.步進電機 3.傳送帶支撐架4 一卜擋板 5.上擋板.6 傳送帶 7 滾動軸承 8.張緊裝置3.2 同步帶的概述3.2.1 同步帶介紹同步帶是綜合了帶傳動、鏈條傳動和齒輪傳動的優(yōu)點而發(fā)展起來的新塑傳動帶。它由帶齒形的一工作面與齒形帶輪的齒槽嚙合進行傳動，其強力層是由拉伸強度高、寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）10伸長小的纖維材料或金屬材料組成，以使同步帶在傳動過程中節(jié)線長度基本保持不變，帶與帶輪之間在傳動過程中投有滑動，從而保證主、從動輪間呈無滑差的間步傳動。同步帶傳動（見圖 3-1）時，傳動比準(zhǔn)確，對軸作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用溫度-20℃―80℃，v50工作壓力/MPa <0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5表 2-2 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力 [1]機床機械類型 磨床 組合機床龍門刨床拉床農(nóng)業(yè)機械小型工程機械建筑機械液壓鑿巖機液壓機大中型挖掘機重型機械起重運輸機械工作壓力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32由表 2-1 和表 2-2 可知，組合機床液壓系統(tǒng)的最大負(fù)載約為 13777N，初選氣缸的設(shè)計壓力P1=3MPa，為了滿足工作臺快速進退速度相等，并減小液壓泵的流量，這里的氣缸課選用單桿式的，并在快進時差動連接，則氣缸無桿腔與有桿腔的等效面積 A1 與 A2 應(yīng)滿足 A1=2A2（即氣缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑 d 應(yīng)滿足：d=0.707D。為防止切削后工件突然前沖，氣缸需保持一定的回氣背壓，暫取背壓為 0.5MPa，并取氣缸機械效率 。則氣缸上的平衡方程9.0m??1212PAFAP??故氣缸無桿腔的有效面積： 2232551 .46106.410.210372 cmb ?????? ?氣缸直徑 cmAD8.3.46??氣缸內(nèi)徑：按 GB/T2348-1980，取標(biāo)準(zhǔn)值 D=80mm；因 A1=2A，故活塞桿直徑 d=0.707D=56mm（標(biāo)準(zhǔn)直徑）寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）22則氣缸有效面積為： 222 6.580(4)(4.521 cmdDAc?????）??2.缸體壁厚 的校核?查機械設(shè)計手冊，取壁厚為 10mm。則 1.08D?根據(jù) 時； （4-2）3.0~8. /??max3p-][.2??可算出缸體壁厚為：<10mmm3.2104-80.3p-][.2 565max ??????則氣缸的外徑 D121??式中 ————許用應(yīng)力； （Q235 鋼的抗拉強度為 375-500MPa，取][ MPa5n][b400MPa，為位安全系數(shù)取 5，即缸體的強度適中） ，P-缸筒試驗壓力。3.缸筒結(jié)構(gòu)設(shè)計缸筒兩端分別與缸蓋和缸底鏈接，構(gòu)成密封的壓力腔，因而它的結(jié)構(gòu)形式往往和缸蓋及缸底密切相關(guān) [6]。因此，在設(shè)計缸筒結(jié)構(gòu)時，應(yīng)根據(jù)實際情況，選用結(jié)構(gòu)便于裝配、拆卸和維修的鏈接形式，缸筒內(nèi)外徑應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進行圓整。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）23第 4 章 DVD 盒自動定型輸送線 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計DVD 盒自動化生產(chǎn)線有以下幾方面的要求:a.緊急停止。生產(chǎn)線在工作狀態(tài)隨時會遇到緊急情況,所以需要在設(shè)備上安裝緊急停止按鈕。一旦發(fā)生緊急情況,只需按下緊急停止按鈕,整套生產(chǎn)線立即停止工作;緊急情況解除后,按原點復(fù)歸按鈕使生產(chǎn)線各個部分回歸原位。b.運行方式。設(shè)置可以互相切換的多種運行方式,即自動方式、單步方式和手動方式。在工廠中,生產(chǎn)線一般都是工作在自動方式,單步方式和手動方式常用于設(shè)備調(diào)試和檢修。c.聯(lián)鎖和互鎖。生產(chǎn)線的各個部分相互關(guān)聯(lián),因此在工作過程中程序控制需要在各種條件下進行聯(lián)鎖。而且,由于生產(chǎn)線機構(gòu)能夠有幾種工作狀態(tài),但是不能同時工作,因此需要互鎖,如電機的正反轉(zhuǎn),自動模式和手動模式的選擇。d.故障報警。要求生產(chǎn)線在工作過程中,如果出現(xiàn)故障,報警燈自動發(fā)出故障警報。e.狀態(tài)顯示。要求在工作過程中,運行方式、系統(tǒng)操作以及 DVD 盒生產(chǎn)完成進度均在觸摸屏上顯示。3 硬件設(shè)計可編程控制器(PLC)可靠性高,編程簡單,維修方便[1]。但是,PLC 在人機對話、故障判斷和線路修改等方面有些不便。要想直觀地了解生產(chǎn)過程和監(jiān)控信號的動態(tài)變化,需選擇一個上位機來配合 PLC,才能組成優(yōu)良的自動控制系統(tǒng)。所以,設(shè)計了一套應(yīng)用觸摸屏和 PLC,共同組成 DVD 盒自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。圖 3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）24機相配的 DVD 碟盒全自動生產(chǎn)線,代替人工完成后續(xù)工作。自動化生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)和工作流程 DVD 盒加工流程如圖 1 所示。自動化生產(chǎn)線需要完成坯料的取放,盒面的折疊合蓋,成品的堆放和壓整,DVD 盒傳輸?shù)裙ば?。因?,在機構(gòu)設(shè)計上采用 4 個配合傳送帶和龍門架完成上述運動,成品由傳輸帶運輸?shù)街付ǖ攸c裝箱。把從注塑機處接盒并轉(zhuǎn)移到 DVD 盒折疊合蓋工作臺的機構(gòu)定義為 1#,DVD 盒折疊合蓋機構(gòu)定義為 2#,把 DVD 盒從折疊合蓋工作臺轉(zhuǎn)移到堆疊架的機構(gòu)定義為 3#,堆疊 DVD 盒的機構(gòu)定義為 4#,壓盒定型汽缸安裝在龍門架機構(gòu)上。手動模式中給出了生產(chǎn)線的詳細(xì)分解動作操作;原點復(fù)歸按鈕用于系統(tǒng)復(fù)位到系統(tǒng)設(shè)置狀態(tài);DVD 盒生產(chǎn)量、單次疊盒個數(shù)、托板和傳輸帶運動狀態(tài)可以根據(jù)工況調(diào)整,參數(shù)可以在觸摸屏上設(shè)置; 自動畫面上的運行按鍵用于生產(chǎn)線的自動運行,暫停按鈕用于暫停生產(chǎn)線,再次按下運行按鈕生產(chǎn)線恢復(fù)自動運行狀態(tài),當(dāng)按下停止按鈕,生產(chǎn)線在完成本次循環(huán)后停止,在生產(chǎn)線自動運行前必須先啟動系統(tǒng)復(fù)位功能鍵即原點復(fù)歸按鍵,在自動工作模式界面實時顯示工作狀況;當(dāng)運行中出現(xiàn)故障( 如 DVD盒合蓋不成功), 則在觸摸屏上彈出故障顯示界面同時控制箱中蜂鳴器報警,故障排除后按下解除故障繼續(xù)運行按鈕,界面返回到“自動運行模式”且系統(tǒng)繼續(xù)運行。生產(chǎn)線使用注塑機完成一次 DVD 盒成型的時間是 15s,各機構(gòu)運動相互關(guān)聯(lián)。4#托板行程固定,DVD 盒因類型不同而厚度不同,所以把單次堆疊個數(shù)保留為可變量 n。設(shè)計各個機構(gòu)完成動作的詳細(xì)時序如圖 5 所示?？刂葡到y(tǒng)采用GXSimulatorVersion6PLC模擬調(diào)試軟件,可以方便用戶在編寫完程序后進行模擬調(diào)試。為了使DVD盒生產(chǎn)線具有較大柔性,程序滿足手動操作和自動運行,根據(jù)時寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）25序圖,設(shè)計系統(tǒng)流程如圖6所示。為防止DVD盒在堆疊和傳輸過程中,因為電時,電機設(shè)置為加減速模式,同時速度和加減速時間參數(shù)均可在線調(diào)節(jié)。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）264.1 I/O 點數(shù)分配根據(jù)動作流程分析及 I/O 點數(shù)確定，可以確定電氣控制系統(tǒng)的 I/O 點分配，如表 4.1、表 4.2 所示：表 4.1 控制輸入點分配表輸入設(shè)備 輸入點號 輸入設(shè)備 輸入點號啟動按鈕 SB1 X000 手動下降按鈕 SB6 X016停止按鈕 SB2 X001 手動左旋按鈕 SB7 X017急停按鈕 SB3 X002 手動右旋按鈕 SB8 X020左旋極限傳感器 ST2 X003 手動伸出按鈕 SB9 X021右旋極限傳感器 ST3 X004 手動縮回按鈕 SB10 X022上升限位傳感器 ST4 X005 手動吸氣按鈕 SB11 X023下降限位傳感器 ST5 X006 手動放氣按鈕 SB12 X024手臂縮回限位傳感器 ST6 X007 超上升限位傳感器 ST8 X025手臂伸出限位傳感器 ST7 X010 超下降限位傳感器 ST9 X026工件檢測傳感器 PS1 X011 超左旋限位傳感器 ST10 X027手動 X012 超右旋限位傳感器 ST11 X030自動SAX013 超伸出限位傳感器 ST12 X031復(fù)位按鈕 SB4 X014 超縮回限位傳感器 ST13 X032手動上升按鈕 SB5 X015表 4.2 控制輸出點分配表輸出設(shè)備 輸出點號 輸出設(shè)備 輸出點號左旋電磁閥 6YA Y000 吸氣電磁閥 7YA Y006右旋電磁閥 5YA Y001 放氣電磁閥 8YA Y007縮回電磁閥 2YA Y002 報警指示燈 L11 Y010伸出電磁閥 1YA Y003 手動指示燈 L12 Y011上升電磁閥 4YA Y004 自動指示燈 L13 Y012下降電磁閥 3YA Y005 原位指示燈 L14 Y013寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）274.2 PLC 外部接線圖根據(jù)表 4.1、4.2 分配輸入/輸出信號與 PLC 輸入/輸出接口分配情況及所選定的 PLC，得到 PLC 的外部接線圖如圖 4.1：圖 4.1PLC 外部接線圖4.3 控制原理在 PLC 的控制下，執(zhí)行機構(gòu)可實現(xiàn)手動、自動等多種工作方式。手動：利用按鈕對每一動作手動進行控制，可實現(xiàn)上升、下降、前伸、縮回、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、吸物、放物等操作；自動：按下循環(huán)按鈕后從原點位置開始連續(xù)不斷的執(zhí)行分揀物料的各步。按下啟動按鈕 SB1，系統(tǒng)初始化 →擺動氣缸右旋→ 水平手臂伸出→垂直手臂下降寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）28→吸物→垂直手臂上升→水平手臂縮回→擺動氣缸左旋→垂直手臂下降→放物→垂直手臂的上升→回初始位置。(1)系統(tǒng)程序的初始化按下啟動按鈕 SB1，對控制系統(tǒng)進行功能檢測，檢測正確后，進入控制系統(tǒng)的軟件，開始運行程序。(2)擺動氣缸右旋初始化程序正常運行后，PLC 的輸入端 X000 接通輸入，輸出端 Y001 輸出，右旋按鈕SB8 接通，使三位四通電磁換向閥 12 的 5YA 得電，擺動氣缸會執(zhí)行右旋的命令。(3)水平手臂的伸出擺動氣缸右旋到指定位置時（90 度） ，PLC 輸入端 X004 接通輸入，輸出端 Y003 輸出，手臂前伸按鈕 SB9 接通，使三位四通電磁換向閥 10 的 1YA 得電，執(zhí)行手臂前伸動作。(4)垂直手臂的下降手臂前伸到指定位置，PLC 輸入端 X010 接通輸入，輸出端 Y005 輸出，小臂下降按鈕SB6 接通，使三位四通電磁換向閥 11 的 3YA 得電，執(zhí)行垂直手臂的下降動作。(5)吸物小臂下降到指定位置，PLC 輸入端 X006 接通輸入，輸出端 Y006 輸出，吸盤吸氣按鈕SB11 接通，二位二通電磁閥 13 的 7YA 得電，真空發(fā)生器 22 開始動作，真空吸盤 26將物料吸起。(6)垂直手臂的上升經(jīng)滑覺傳感器檢測到物料已經(jīng)被吸起時，輸出端 Y004 輸出，小臂上升按鈕 SB5 接通，使三位四通電磁閥 11 的電磁鐵 4YA 得電，執(zhí)行垂直手臂的上升動作。(7)水平手臂的回縮小臂上升到指定位置，PLC 輸入端 X005 接通輸入，輸出端 Y002 輸出，水平縮回按鈕SB10 接通，使三位四通電磁換向閥 10 的電磁鐵 2YA 得電，執(zhí)行水平手臂回縮動作。(8)擺動氣缸左旋水平手臂回縮到指定的位置，PLC 輸入端 X007 接通輸入，輸出端 Y000 輸出，左旋按鈕 SB7 接通，三位四通電磁閥 12 的電磁鐵 6YA 得電，執(zhí)行擺動氣缸的向左旋轉(zhuǎn)。(9)垂直手臂的下降寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）29擺動氣缸向左旋轉(zhuǎn)到指定位置（90 度） ，PLC 輸入端 X003 接通輸入，輸出端 Y005 輸出，垂直手臂下降按鈕 SB6 接通，使三位四通電磁閥 11 的電磁鐵 3YA 得電，執(zhí)行小臂的下降運動。(10)放物小臂下降到指定位置，PLC 輸入端 X006 接通輸入，輸出端 Y007 輸出，吸盤放氣按鈕SB12 接通，真空發(fā)生器停止工作，真空消失，壓縮空氣進入真空吸盤，將物料與吸盤吹開。(11)小臂上升經(jīng)滑覺傳感器檢測到物料已經(jīng)放開，輸出端 Y004 輸出，小臂上升按鈕 SB5 接通，使三位四通電磁換向閥 10 的電磁鐵 2YA 得電，執(zhí)行小臂上升動作。(12)回到初始位置小臂上升到指定位置，PLC 輸入端 X005 接通輸入，自動重復(fù)以上動作。4.4 PLC 程序設(shè)計4.4.1 總體程序框圖設(shè)備有“手動/自動”兩種工作方式，其控制程序可分為自動控制程序和手動控制程序兩個模塊，各模塊程序分開編寫，結(jié)構(gòu)清晰，便于調(diào)試和修改。在進行編程前，應(yīng)先繪制出整個控制程序的結(jié)構(gòu)框圖，如圖 4.2 所示。在該結(jié)構(gòu)圖中，當(dāng)操作方式選擇開關(guān)置于“手動”時，輸入點 X012 接通，執(zhí)行手動程序；當(dāng)操作方式選擇開關(guān)置于“自動”時，輸入點 X013 接通，執(zhí)行自動程序。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）30圖 4.2 控制程序的結(jié)構(gòu)框圖寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）314.4.2 初始化及報警程序初始化及報警程序如圖 4.4 所示圖 4.4 初始化及報警程序?qū)幉ù蠹t鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）324.4.3 手動控制程序手動控制程序用于實現(xiàn)升降、伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、吸氣/放氣及復(fù)位的運動。在自動工作過程中，若將“手動/自動”轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“手動”位置時，輸入 X012 接通系統(tǒng)進入手動控制方式狀態(tài)。此時，按下相應(yīng)的受動按鈕可實現(xiàn)手動上升、下降、左旋、右旋、伸出、縮回、吸氣、放氣及復(fù)位動作，手動操作程序如圖 4.5 所示。圖 4.5 手動操作程序?qū)幉ù蠹t鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）334.4.4 自動控制程序分析知，在“自動”工作方式下，本的運動是以開關(guān)量作為轉(zhuǎn)移信號，按所設(shè)計的工藝流程一步一步地進行工作，其控制過程為順序循環(huán)控制。當(dāng)完成一次物料的吸放任務(wù)后返回原位為下一個任務(wù)做好準(zhǔn)備。自動控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖 4.6 所示。圖 4.6 自動控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖根據(jù)自動控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖就可設(shè)計出自動控制的步進梯形圖如圖 4.7 所示。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）34圖 4.7 自動控制步進梯形圖寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）35圖 4.7 自動控制步進梯形圖(序)寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）36總結(jié)通過對專業(yè)知識的接觸和深入學(xué)習(xí)，以及對相關(guān)信息的獲取，我深切地認(rèn)識到，就目前的發(fā)展而言，我國的工業(yè)還比較落后，與發(fā)達國家相比還存在很大的差距。盡管我們不斷地在努力，但想在很短的時間內(nèi)改變這種現(xiàn)狀是很難的，尤其是對于我們這樣一個國情的大國。所以，我們應(yīng)該擁有的是一種民族意識，不斷的追求創(chuàng)新。本次畢業(yè)設(shè)計中，我做的是設(shè)計部分，通過本次畢業(yè)設(shè)計，不僅鍛煉了自己查閱資料的能力，而且能夠熟練運用國家標(biāo)準(zhǔn)、機械類手冊和圖冊等工具進行設(shè)計計算分析。這次畢業(yè)設(shè)計還讓我體會到團體的力量，提高自己的團隊意識，遇到問題時和小組成員進行討論和分析或是請教明老師，直到得到滿意的結(jié)果。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）37致謝我要感謝我的指導(dǎo)教師 XX 老師。老師雖身負(fù)教學(xué)、科研重任，仍抽出時間，不時召集我和同門以督責(zé)課業(yè)，從初稿到定稿，不厭其煩，一審再審，大到篇章布局的偏頗，小到語句格式的瑕疵，都一一予以指出。是他傳授給我方方面面的知識，拓寬了我的知識面，培養(yǎng)了我的功底，對論文的完成不無裨益。我還要感謝學(xué)院所有教過我的老師，是你們讓我成熟成長；感謝學(xué)院的各位工作人員，他細(xì)致的工作使我和同學(xué)們的學(xué)習(xí)和生活井然有序。謹(jǐn)向我的父母和家人表示誠摯的謝意。他們是我生命中永遠(yuǎn)的依靠和支持，他們無微不至的關(guān)懷，是我前進的動力；他們的殷殷希望，激發(fā)我不斷前行。沒有他們就沒有我，我的點滴成就都來自他們。讓我依依不舍的還有各位學(xué)友、同門和室友。在我需要幫助的時候他們伸出溫暖的雙手，鼎立襄助。能和他們相遇、相交、相知是人生的一大幸事。本論文的完成遠(yuǎn)非終點，文中的不足和淺顯之處則是我新的征程上一個個新的起點。我將繼續(xù)前行！寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）38參考文獻[1]張建民等著：《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》 ，高等教育出版社，2001 年 8 月第 1 版.版社，2005 年 10 月第 1 版.[2]馮開平，左宗義主編：《畫法幾何與機械制圖》 ，華南理工大學(xué)出版社，2005 年[3]顧崇銜等編著：《機械制造工藝學(xué)》 ，陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1999 年 11 月第 3版.[4]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編：《理論力學(xué)》 ，高等教育出版社，2002 年 8月第 6 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