文档介绍：第一章绪论
费斯托工业自动化教学培训系统是一套包含工业自动化系统中不同程度的复杂控制过程的教学培训装置。具有综合性、模块化及易扩充等特点。在现代化工业生产中,自动化技术起着非常重要的作用。从基本的气动、电气动、液压、电液压、传感器技术到可编程序控制器和总线系统,直至DCS控制系统及工业制造技术,它们都被广泛的应用。
本套模块化教学培训系统主要以气动元件为主,附加电动元件,总共由8个站组成,每个站都安装在一个可以推动的小车上,而小车正上方是一个带槽的工作台,可以插入各种模块或器件。小车内部安装PLC及工作电源,正前方用一个控制面板,用来控制整个系统运行。每站都用一个单独的PLC进行控制,PLC采用德国西门子公司的S7-300系列中的313C型。两站通讯通过传感器完成。
FESTO教学培训系统由8个站组成:第一站,供料站;第二站,检测站;第三站,加工站;第四站,提取站;第五站,缓冲站;第六站,机械手;第七站,组装站;第八站,成品分装站。
这八个站相互协调、相互制约来完成整个组装任务。各个站的功能如下:
第一站,供料站:供料工作单元的主要作用是为加工过程逐一提供加工工件。在管状料仓中最多可存放8 个工件。供料过程中,双作用气缸从料仓中逐一推出工件,接着,转换模块上的真空吸盘将工件吸起,转换模块的转臂在旋转缸的驱动下将工件移动至下一个工作站的传输位置。
第二站,检测站:检测工作单元的主要作用是检测加工工件的特性。光电式及电容式传感器完成区分工件的工作。在加工工件被无杆缸提升至检测位置之前,由向后反射式光电传感器检测该位置是否为空。模拟量传感器检测工件的高度。无杆缸将合格的工件传送至气动滑槽的上层,并将不合格的工件检出至气动滑槽的下层。
第三站,加工站:在加工工作单元,工件将在旋转平台上被检测及加工。本单元是唯一一个只使用电气驱动器的工作单元。旋转平台由直流电机驱动。平台的定位由继电器回路完成,电感式传感器检测平台的位置。工件在平台平行地完成检测及钻孔的加工。由带电感式传感器的电磁执行装置来检测工件是否被放置在正确的位置,在进行钻孔加工时,电磁执行件夹紧工件,加工完的工件通过电气分支传送到下一个工作站。
第四战,提取站:操作手工作单元配置了柔性2-自由度操作装置。漫反射式光电传感器对放置在支架上的工件进行检测。提取装置上的气抓手将工件从该位置提起,气抓手上装有光电式传感器用于区分“黑色”及“非黑色”工件,并将工件根据检测结果放置在不同的滑槽中。本工作单元可以与其他工作单元组合并定义其他的分类标准,工件可以被直接传输到下一个工作单元。
第五站,缓冲站:暂存工作单元可存放并分隔5 个加工工件。传送带起始位置的漫射传感器检测被送入的工件。分隔器上端及底部的光栅进行的加工控制是:如果传输点为空,则分隔器送入一个工件。该动作由短行程缸来完成。短行程缸终端位置由终端位置传感器检测。
第六站,机械手:机械手工作单元将通过滑槽传送至此单元的工件传送到组装平台上。气抓手上的传感器根据颜色(黑色/非黑色)区分工件。组装平台上的传感器监测工件的方位。从组装平台开始,机械手将对工件进行分类并相应放入不同的料仓或直接放到下一个工作单元。将其他工作单元与机械手工作单元组合可完成加工工件的组装。
第七站,组装站:组装工作单元需与机械手工作单元共同使用。该单元为工件的组装操作提供元件:加工工件气缸端盖由双作用气缸从端盖料仓中推出,气缸活塞放置在活塞托盘中,气缸弹簧由另一双作用气缸从一较细的料仓中推出。
第八站,成品分装站:进入成品分装工作单元的加工工件被分别放置在三根不同的滑槽上。当工件被放在传送带起始位置时受到漫射传感器的检测。制动器上方的传感器检测工件的特性(黑色、红色、金属色)。由双作用气缸通过偏针仪控制的分离器将工件分捡到正确的滑槽上
第二章硬件设计
第一节设计所用PLC选型
本套FESTO教学实验系统的电气控制部分均由可编程控制器来承担,并且通过一个手动控制面板辅助PLC的控制。考虑到各个站的控制原理基本相同,所以在选取PLC时可选用一种机型,本次设计都选用了西门子的S7-300系列的PLC。SIMATIC PLC是德国西门子公司在S5系列PLC的基础上于1995年陆续推出的性价比较高的PLC系统。其中,S7-300由于其系统的优良特性,近年来被广泛应用于专用机床、纺织机械、包装机械、通用机械应用,控制系统、机床、楼宇自动化、电器制造工业及相关产业等诸多领域。S7-300提供了多种性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块,各种功能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务,使用户完全根据实际应用选择合适的模块而且当控制任务增加对PLC进行扩展,系统扩展灵活。
S7—300具有高电磁兼容性和强抗振动、冲击性,使