自動(dòng)化生產(chǎn)線技術(shù)報(bào)告

自動(dòng)化生產(chǎn)線技術(shù)報(bào)告系別：汽車工程系專業(yè)：汽車制造與裝配班級(jí)：512343學(xué)號(hào)：123444姓名：唐建系統(tǒng)基本構(gòu)成1.硬件（1）基本單元（2）擴(kuò)展單元（3）特殊功能模塊（4）相關(guān)設(shè)備2.工業(yè)軟件工業(yè)軟件是為更好地管理和使用這些設(shè)備而開(kāi)發(fā)的與之相配套的程序、文檔及其規(guī)則的總和，它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運(yùn)行軟件和人機(jī)接口等幾大類構(gòu)成。外部設(shè)備外部設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)用戶輸出設(shè)備微處理器（CPU）運(yùn)算器控制器輸

出

部

件輸

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部

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統(tǒng)

存

儲(chǔ)

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戶

存

儲(chǔ)

器I/O

擴(kuò)

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接

口通

訊

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編

程

接

口編程設(shè)備計(jì)算機(jī)打印機(jī)等傳感器按鈕、開(kāi)關(guān)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)電磁閥中間繼電器執(zhí)行器現(xiàn)場(chǎng)用戶輸入設(shè)備擴(kuò)展設(shè)備擴(kuò)展單元通訊模塊功能模塊電源變換器～110V/220V市電PLC基本單元PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖組成CPU模塊的頂部端子蓋內(nèi)：電源及輸出端子底部端子蓋內(nèi)：輸入端子及傳感器電源中部右側(cè)前蓋內(nèi)：CPU工作方式開(kāi)關(guān)（RUN/STOP）、模擬調(diào)節(jié)電位器和擴(kuò)展I/O接口左側(cè)：狀態(tài)指示燈LED、存儲(chǔ)卡、及通訊口狀態(tài)指示燈——顯示CPU的工作方式、本機(jī)I/O的狀態(tài)、系統(tǒng)錯(cuò)誤狀態(tài)。存儲(chǔ)卡（EEPOM卡）可以存儲(chǔ)CPU程序。RS-485的串行通訊端口——PLC主機(jī)實(shí)現(xiàn)人一機(jī)對(duì)話、機(jī)—機(jī)對(duì)話的通道。實(shí)現(xiàn)PLC與上位計(jì)算機(jī)的連接，實(shí)現(xiàn)PLC與PLC、編程器、彩色圖形顯示器、打印機(jī)等外部設(shè)備的連接。擴(kuò)展接口——PLC主機(jī)與輸入、輸出擴(kuò)展模塊的接口，作擴(kuò)展系統(tǒng)之用。主機(jī)與擴(kuò)展模塊之間由導(dǎo)軌固定，并用擴(kuò)展電纜連接。STEP7-Micro/WIN32編程軟件的基本功能是創(chuàng)建、編輯、調(diào)試用戶程序、組態(tài)系統(tǒng)等。通訊電纜通訊電纜是PLC用來(lái)與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）實(shí)現(xiàn)通訊的。可以用PC/PPI電纜（RS232—RS485），也可用一個(gè)通訊處理器（CP）和多點(diǎn)接口（MP1）電纜，或者用一塊MPI卡及隨MPI卡提供的一根通訊電纜。人機(jī)界面人機(jī)界面主要指專用操作員界面，例如操作員面板、觸摸屏、文本顯示器等，這些設(shè)備可以使用戶通過(guò)友好的操作界面輕松地完成各種調(diào)整和控制的任務(wù)。文本顯示器1.構(gòu)造特點(diǎn)文本顯示區(qū)：可顯示兩行信息（每行20個(gè)字符）的液晶顯示LCD。按鍵：共有9個(gè)鍵。通信：通過(guò)TD/CPU電纜（通用RS232接口）可以提供可編程序控制器與TD200的通信，同時(shí)可以提供TD的電源，而不必再另接電源。電源：如果不用TD/CPU通信電纜，可以通過(guò)面板右側(cè)的電源接口連接外部電源。2.主要功能可以顯示從CPU主機(jī)讀出的信息（如讀取指令、數(shù)據(jù)、當(dāng)前值及狀態(tài)）；可以調(diào)整運(yùn)行中選定的程序變量；可以提供對(duì)輸入輸出點(diǎn)的強(qiáng)制功能；可以為實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)置日期和時(shí)間；支持多種語(yǔ)言形式的菜單和提示并支持中文。CPU226模塊I/O總點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn)（24/16點(diǎn)），可帶7個(gè)擴(kuò)展模塊；用戶程序存儲(chǔ)器容量為6.6K字；內(nèi)置6個(gè)高速計(jì)數(shù)器，具有PID控制的功能；有2個(gè)高速脈沖輸出端和2個(gè)RS-485通訊口；具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由口協(xié)議的通訊能力。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）極高的可靠性。2）極豐富的指令集。3）易于掌握。4）便捷的操作。5）豐富的內(nèi)置集成功能。6）實(shí)時(shí)特性。7）強(qiáng)勁的通訊能力。8）豐富的擴(kuò)展模塊。適用范圍S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。CPU單元設(shè)計(jì)集成的24V負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU221，222具有180mA輸出，CPU224，CPU224XP，CPU226分別輸出280，400mA。可用作負(fù)載電源。不同的設(shè)備類型。CPU221~226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)。CPU221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)，CPU222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，CPU224具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，CPU224XP具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，CPU226具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。本機(jī)模擬量輸入/輸出點(diǎn)。CPU224XP具有2個(gè)輸入點(diǎn)，1個(gè)輸出點(diǎn)。中斷輸入。允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。高速計(jì)數(shù)器。CPU221/2224個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz），可編程并具有復(fù)位輸入，2個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接兩個(gè)相位差為90°的A/B相增量編碼器。CPU224/224XP/226。6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。CPU222/224/224XP/226?？煞奖愕赜脭?shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件）對(duì)本機(jī)輸入信號(hào)進(jìn)行仿真，用于調(diào)試用戶程序。模擬電位器CPU221/2221個(gè)。CPU224/224XP/2262個(gè)。CPU221/222/224/224XP/226還具有。脈沖輸出2路高頻率脈沖輸出（最大20KHz），用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。1.2.5執(zhí)行部件在自動(dòng)化生產(chǎn)線上執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是氣動(dòng)系統(tǒng)或是液壓的以及電能的，但是氣動(dòng)的是最常見(jiàn)的，而且氣動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作迅速，是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量與信號(hào)的傳遞，利用空氣壓縮機(jī)將電動(dòng)機(jī)或其他原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，然后再控制元件的控制和輔助元件的配合下，通過(guò)執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，從而完成直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并對(duì)外做功。氣動(dòng)系統(tǒng)常用的執(zhí)行元件為氣缸和氣馬達(dá)，氣缸用于實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣馬達(dá)用于實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。氣缸主要由缸筒、活塞桿、前后端蓋及密封件等組成。單作用氣缸單作用氣缸有彈簧壓回型（如SMC的S型，見(jiàn)下圖12）和彈簧壓出型（如SMC的T型，見(jiàn)下圖12）。S型是A口進(jìn)氣，氣壓力驅(qū)動(dòng)活塞，克服彈簧力及摩擦力，活塞桿伸出；A口排氣，彈簧力使活塞桿收回。T型是A口進(jìn)氣，活塞桿收回；A口排氣，彈簧力使活塞桿伸出。在彈簧側(cè)設(shè)有呼吸孔R(shí)，呼吸孔上最好設(shè)置過(guò)濾片，以防污染物進(jìn)入缸內(nèi)。

單作用氣缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗氣量少。剛體內(nèi)安裝了彈簧，縮短了氣缸的有效行程。彈簧的反作用力隨壓縮行程的增大而增大，故活塞桿的輸出力隨運(yùn)動(dòng)行程的增大而減小。彈簧具有吸收動(dòng)能的能力，可減小行程中斷的撞擊作用。一般用于行程短，對(duì)輸出力和運(yùn)動(dòng)速度要求不高的場(chǎng)合。如圖（12）所示。圖（圖（12）雙作用氣缸雙作用氣缸的活塞前進(jìn)或后退都能輸出力（推力或拉力）。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，行程可根據(jù)需要選擇。氣缸若不帶緩沖裝置，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到終端時(shí)，特別是行程長(zhǎng)的氣缸，活塞撞擊端蓋的力量很大，容易損壞零件。

雙作用氣缸還可以分為單活塞桿型和雙活塞桿型（見(jiàn)下圖3-7）。雙活塞桿型氣缸的活塞兩側(cè)的受壓面積相等，兩側(cè)運(yùn)動(dòng)行程和輸出力是相等的?？捎糜陂L(zhǎng)行程的工作臺(tái)的裝置上。活塞桿兩端固定，氣缸的缸筒隨工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，剛性增強(qiáng)，導(dǎo)向性好。

為了吸收行程終端氣缸運(yùn)動(dòng)件的撞擊能，在活塞兩側(cè)設(shè)有緩沖墊，以保護(hù)氣缸不受損傷，如圖13所示。圖（圖（13）氣動(dòng)的四部分氣源裝置由以下四部分組成，分別是氣壓發(fā)生裝置——空氣壓縮機(jī)、凈化儲(chǔ)存壓縮空氣的裝置和設(shè)備、管道系統(tǒng)、氣動(dòng)三大件。如圖（14）所示。圖（14）圖（14）氣壓發(fā)生裝置空氣壓縮機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，供氣動(dòng)機(jī)械使用。空氣壓縮機(jī)分容積型和速度型?？諝鈮嚎s機(jī)的選用原則：依據(jù)是氣動(dòng)系統(tǒng)所需要的工作壓力和流量?jī)蓚€(gè)參數(shù)。凈化裝置和設(shè)備氣動(dòng)系統(tǒng)對(duì)壓縮空氣質(zhì)量的要求：壓縮空氣要具有一定壓力和足夠的流量，具有一定的凈化程度。不同的氣動(dòng)元件對(duì)雜質(zhì)顆粒的大小有具體的要求?；烊雺嚎s空氣中的油分、水分、灰塵等雜質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不良影響，必須要設(shè)置除油、除水、除塵，并使壓縮空氣干燥的提高壓縮空氣質(zhì)量、進(jìn)行氣源凈化處理的輔助設(shè)備。一般包括后冷卻器、油水分離器、儲(chǔ)氣罐、干燥器。管道系統(tǒng)和氣動(dòng)三大件氣動(dòng)三大件：分水過(guò)濾器是除去空氣重的灰塵、雜質(zhì)，并將空氣中的水分分離出來(lái)。原理：回轉(zhuǎn)離心、撞擊。性能指標(biāo)：過(guò)濾度、水分離率、濾灰效率、流量特性。油霧器特殊的注油裝置原理當(dāng)壓縮空氣流過(guò)時(shí)，它將潤(rùn)滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣流入需要的潤(rùn)滑部件，達(dá)到潤(rùn)滑的目的。減壓閥起減壓和穩(wěn)壓的作用。1.2.6驅(qū)動(dòng)元件伺服電機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用做執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。交流伺服電機(jī)是無(wú)刷電機(jī)，分為同步和異步電機(jī)，目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī)，它的功率范圍大，可以做到很大的功率，慣量大，因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。交流伺服電機(jī)的工作原理：伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度。其結(jié)構(gòu)如圖（2-33）所示。注意，伺服電機(jī)最容易損壞的是電機(jī)的編碼器，因?yàn)槠渲杏泻芫艿牟ＡЧ獗P(pán)和光電元件，因此電機(jī)應(yīng)避免強(qiáng)烈的震動(dòng)，不得敲擊電機(jī)的端部和編碼器部分。交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)器主要由伺服控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、通信接口單元、伺服電動(dòng)機(jī)及相應(yīng)的反饋檢測(cè)器件組成，其控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如（2-34）所示，其中伺服控制步進(jìn)電機(jī)單元包括位置控制器、速度控制器、轉(zhuǎn)矩和電流控制器等。步進(jìn)系統(tǒng)是由步進(jìn)控制器、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)這三部分組成。步進(jìn)電機(jī)控制器是步進(jìn)系統(tǒng)的指揮中心,通過(guò)脈沖頻率和脈沖數(shù)量來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和角度,通過(guò)高低電平來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向或者脫機(jī)。步進(jìn)電機(jī)控制器的好壞主要看界面和操作是否方便、程序指令和邏輯是否正確合理、步進(jìn)電機(jī)加減速控制的優(yōu)化、抗干擾能力、電路的設(shè)計(jì)和硬件的品質(zhì)。在界面和操作上，單片機(jī)的控制器是無(wú)法和人機(jī)界面比較的，PLC指令更豐富，抗干擾能力更強(qiáng)。但是在通用的單片機(jī)的控制器里，抗干擾能力就有很大差異了，一個(gè)優(yōu)秀的電路設(shè)計(jì)是杰出的工程師和豐富的經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合，其優(yōu)秀之處在于許多細(xì)節(jié)的處理可以提高抗干擾的能力。而在加減速曲線上的差異，不同控制器廠家的實(shí)力就顯而易見(jiàn)了，同一套測(cè)試系統(tǒng)，換不同的控制器，可以實(shí)現(xiàn)的最高速度可以相差50%以上。導(dǎo)致這一差別的因素有電路設(shè)計(jì)的因素，有器件的因素，最主要的是程序設(shè)計(jì)的因素，這一因素，也是PLC步進(jìn)控制無(wú)法達(dá)到的效果，單片機(jī)或者DSP步進(jìn)控制對(duì)加減速的設(shè)計(jì)可以為S曲線設(shè)計(jì)，比起PLC的斜率，最高速度更高，運(yùn)行更平穩(wěn)，對(duì)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、機(jī)械設(shè)備的使用壽命都是非常有利的。

步進(jìn)控制器可以是單片機(jī),也可以是DSP,PLC,運(yùn)動(dòng)控制卡,工控機(jī),甚至編碼器,手脈,只要能發(fā)出符合要求的脈沖信號(hào)就可以作為步進(jìn)控制器來(lái)使用.1.2.7個(gè)人對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線的認(rèn)識(shí)：1）無(wú)論是設(shè)備的主體部分，傳感器部分；還是控制部分，執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分，動(dòng)力源部分都是為生產(chǎn)服務(wù)得；因此自動(dòng)化生產(chǎn)線是每部分既有相對(duì)獨(dú)立性又有密切聯(lián)系的統(tǒng)一體。2）上訴不是簡(jiǎn)單的羅列內(nèi)容，而是力求闡述一種統(tǒng)一的思想。幾年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)證明上訴內(nèi)容包含了本生產(chǎn)線幾乎所有的故障現(xiàn)象。牛頓的運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律能夠解釋太陽(yáng)系中所有宏觀物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；是因?yàn)樗軌驅(qū)⒈姸嗫茖W(xué)