小型非标加工装配生产线的控制系统设计

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1、http://www.yuyinsh.com小型非标加工装配生产线的控制系统设计　　为了更好地满足现场技术人员对非标自动化设备控制系统和通信网络设计的需求，以一套基于RS485总线N:N网络的小型非标加工、装配自动化生产线为对象，系统阐述了非标自动化设备控制系统的设计和调试方法，包括电气、气动、通信、上位机监控和触摸屏画面等部分，设计思想和技术要点可以为相关研究人员提供有益的参考。　　根据客户需求定制的非标自动化生产线因操作灵活，适应性强，在汽车、电子、物流、食品等领域得到广泛应用。因为非标自动化设备要根据具体使用场所、行业特征

2、及用途自主设计，使得控制系统和通信网络的设计成为难点。为了满足现场需求，本文对设计的一套由上料、搬运、加工、安装、搬运和仓储等6个工作站组成，完成加工、装配、仓储任务的小型非标生产线控制系统的设计过程和要点进行了阐述和分析。　　1、控制方案确定　　(1)工作流程图1工作流程图　　基本工作流程如图1所示。启动后，上料站料仓中的工件被推送到传送带上，传送带带动工件运动，经检测颜色(用于分类装配和仓储)后送至搬运点。搬运站的机械手将工件送至加工站平台，完成钻孔和检测孔深的任务，然后由安装搬运站机械手运至安装站进行装配，完成后再搬运至仓

3、储站平台，由堆垛机构放置到指定的仓储位置。　　(2)控制方案http://www.yuyinsh.com图2自动化生产线控制系统框图　　由于各部分功能相对独立且存在一定距离，为每个工作站配备1台PLC，完成该站的控制任务；用1台触摸屏作为人机界面，控制生产线的运转；采用1台安装上位机监控程序的PC机(或IPC)用于运行状态监控。建立起图2所示的小型分布式控制系统网络。各工作站PLC间的网络连接采用基于RS485总线的N：N网络，与全局I／O、计算机链接、CC—link总线等其它PLC组网方式相比，N：N通信具有结构简单、实现方便

4、、投资成本低、通信速度较快等优点。主站PLC与触摸屏间用编程口相连，与上位机问利用触摸屏的透过功能间接连接，这样既实现了控制要求，又节省了专用通讯板的费用。据此制定了控制要求：　　①各站均可进行手动控制、自动控制和上位机监控；　　②手动控制是利用各站控制面板上的按钮对主要执行部件进行点动控制；自动控制完成各站的单站运行和联网运行；远程监控是利用上位机程序对各站运行情况进行监控；　　③自动控制方式下，设备运行前需要首先复位，工作过程中如按下停止按钮，设备完成当前工作站的工作流程后停止：　　④急停时拍下紧停按钮，设备立即停止，再次运

5、行前要重新上电、复位。　　2、硬件设计　　控制系统硬件设计部分包括气动部分设计、电气部分设计和各通信硬件的配置等　　(1)气动回路设计http://www.yuyinsh.com图3上料站气动回路图　　设计的上料站气动回路如图3所示(其它站类似)。该站需要控制推料、阻挡两个气缸动作，完成推出工件、阻挡工件的任务。采用2个带手控开关的两位五通电磁阀控制气缸杆动作方向，用单向节流阀回气节流方式调节伸缩速度。气源组件为静音活塞泵和气源三联件。气动元件中电磁阀选用亚德客4V120—06型电磁阀组，线圈为DC24V、2．5W。选用SMC的

6、自由安装标准气缸CDU20—50D和CDU20—15D，缸径dp20mm，行程为50和15ram，带磁性开关，最高气压0．7MPa。气管选8ram工业胶管。　　(2)电气部分设计　　考虑输入输出情况和执行机构特点，仓储站PLC选择三菱FX2n一48MT，晶体管输出，其余各站选择继电器输出型的FX2n一48MR，总点数均为48个。分配输入输出端子。绘制上料站PLC的接线图如图4所示。http://www.yuyinsh.com图4上料站PLC接线原理图　　主电路设计需要完成上电紧停回路、执行机构回路、电源配线电路等。紧停的实现方式

7、通常有三种：切断总电源、切断信号系统和切断执行机构电源。本设计采用第3种紧停方式，当紧停按钮按下时，通过继电器常开触点切断执行机构输出回路。用PLC的Y16,Y17端口分别控制紧停回路中两个继电器线圈，实现用监控软件实现上电、紧停的目的。直流电机、报警灯、蜂鸣器等执行机构用中间继电器控制。　　根据原理图，布置元器件、分配接线，绘制控制柜布置图、面板布置图等，完成控制柜和面板设计。　　(3)通信硬件配置图5N：N网络配线示例　　N：N网络配线示例如图5所示。是FX系列PLC借助通信模块实现的一种数据通信系统，所连接总站点数最大为8

8、个，采用半双工串行通信，传输标准符合RS485，波特率为38400bps，采用FXzc-485BD通讯板连接时最远通信距离为50m，其它通讯规格固定。可按图5所示的方式组建N：N网络，在每台PLC基本单元通信口插入通讯板，用屏蔽双绞线相连(也可自制端子板方便连接