摘要：费斯托自动装配生产线是一个教学培训系统。共有8个独立的站组成，它还是一个柔性系统，可以任意组成一个小型系统实现一个小工艺流程。本设计中采用费斯托的供料站，检测站，加工站组成一个对工件进行供料、检测、加工的模拟系统。它采用西门子公司的S7-300PLC作为控制器，采用机电气一体化的设计方案。其中还用到工业常用的传感器。系统采用空气压缩机压缩空气作为动力来源。 使用Step7编程软件对PLC进行编程和调试。本设计主要介绍了自动化模块化加工系统中机械设计、组装方法以及一些常用传感器和西门子s7系列PLC在顺序控制中的一些应用，通过Step7对PLC编程、调试、故障处理等，实现了装配生产线基本工艺。 关键字：PLC；气动；传感器； Step7第一章 系统概述 一.1 系统组成 对于本系统（如图2.2），首先应该把工件从仓库挪出，在此使用一推杆的来回运动实现把圆柱型料仓里的工件挪出。工件从仓库挪出后，接着应该把工件送往检测站，在此使用的是一旋转气缸推动的杠杆的旋转运动结合杠杆尽端的吸（吹）气气缸的吸气运动将工件送往检测站。在工件到达检测站后，首先应该把黑色的工件踢开，尔后把非黑的工件进行高度检测。在此使用传感区分颜色，使用升降气缸将工件送高度检测。高度检测使用一线性电压比较器。合格工件用推杆推出到空气缓冲滑块上，用空气缓冲滑块的吹气动作将工件送往加工站。加工站的加工工序有两道：打孔和打磨。加上两个缓冲小站：进站缓冲和出站缓冲。在此使用旋台将工件先后送往打孔和打磨。旋台使用一直流电动机驱动。打孔使用电磁驱动装置驱动动作。打磨使用一直流电动机驱动钻头完成。在出站口也用一电磁驱动装置驱动动作将工件拨出。整个系统的动作先后控制流程由可编程控制器PLC控制。本文档由文档同学网(www.lunwentongxue.com)整理，更多文档，请点毕业文档范文查看 图2.2系统组成 一.2 系统设计目标及技术要求 本设计在工艺上应该能在仓库有工件的情况下，全自动地按工艺流程把工件从供料站送检测站检测，而后再送加工站加工。对于单独的每个站能独立工作不受其它站点的影响，对于站与站之间能实现简单的“通信”。 对于供料站，在检测站空闲状态下且接收到了检测站索求工件的信号的情况下，能自动地把工件送到检测站，并且不能与检测站的动作发生冲突。在仓库没工件的情况下，在等待数秒钟后，自动停机，相当于一个工作流程的“结束”并等待着设备的“检修”。由于供料站的旋转气缸抓工件的方式为气吸的方式，因此，在抓工件的情况下不允许断电故障的产生，因此整个站应该一直工作在不断电的状态下，更应该保证吸气动作的可靠性，避免应吸气不稳造成工件掉落砸坏设备。所以，此站最好有个不间断电源来处理断电故障。 对于检测站，再接受到工件后能正确保证工件的正常检测的工艺的前提下，能配合好供料站送料，不能产生在送料旋转气缸的杠杆还未离开的情况下动作而产生冲突，并且能保证工件都在检测传感器的检测范围内。对于检测站能实现断电故障的处理，如若在正常工作的情况下，产生了断电，还应该保证重新上电后将工件送回进站口重新进行检测。更重要的是在加工站的旋台旋转时不要将工件传送给加工站。 对于加工站，在工艺上首先应该能单独完成一个工件的完整加工过程。其次，在进站位为空的情况下应该还允许进来新的检测合格的工件，并向检测站发索要工件的信号。对于加工站的各个小站更应该让在有工件的情况下才启动设备的动作，在没有工件的情况下不启动设备的动作。更为重要的是由于提取站的进站点只有容许一个工件的空间，所以只有在提取站发信号证明进站点为空的情况下才能启动“拨工件”动作，将工件拨到提取站。拨工件小站有工件，打磨机工作，打孔机工作，进站工件停稳时旋台才能旋转。对于加工站应该能处理断电故障：如若正常工作时，非正常断电，则在下次上电时，接着断电时的工序继续加工，使工件的加工不受断电的影响。当一个工件打孔完并向检测站发信号且得不到工件的情况下，旋台应该在一定条件下继续加工刚打孔完的工件，检测站的新要加工的工件可以随时在旋台没旋转的时进加工站。加工站的加工工序应有条不紊的进行，在没有工件且设备正常时，应等待检测站的工件的到来，不做任何动作，且向检测站发信号索求工件。 对于此简易模拟系统，在实现如上工艺和要求的情况下应该对工业控制器，执行器，传感器，控制方法，设计流程有初步的了解，一个实际的工程系统，远比此复杂，但通过此简易系统的设计和实现应该了解一个自动控制系统的基本构成和实现一个自动控制系统的一般步骤和关键点。 一.3 分析动作条件 如果用梯形图来完成流程图所示的流程，那么分析每个输出线圈和中间继电器的输出条件是至关重要。从供料站开始，根据供料站的工艺，它要求在检测站工作时，供料站不能将旋转气缸右摆，只有在检测站要求送工件时，供料站开始送工件。由于供料站旋转气缸的初始位置为左置，所以在传送之前须先将旋转气缸旋到右置，而后推动推杆运动使工件被送到旋转气缸的位置。综上，供料站在接到检测站给的信号后，先将旋转气缸右置，当右置到位后，推动推杆运动，使工件从仓库被推到旋转气缸吸工件的位置（由于机械原因，旋转气缸每次左摆右摆的时间都不尽相同，所以必须使用传感器或限位开关来指导每次的动作）。在推杆将工件已推出后，旋转气缸左摆，左摆到位后开始吸气，直到吸住工件为止，已吸住后旋转气缸右摆，直到右摆到位停顿一会，再开始吹气使工件被顺利送到检测站。在这期间，检测站的平台不能上下运动，须等待供料站工作的完成，所以使用一个时间继电器来检测工件是否真的到站，如果两次重复检测到工件，则可以断定有工件到站。时间继电器的时间由调试得到。在确认工件到站后，检测站先通过漫射式传感器检测工件的颜色是否是黑色，如果是黑色则推动推杆将工件推到废料槽，如果判断结果为非黑色，则启动升降气缸上升运动，上升到后停顿一定时间，在这停顿的一定时间里，如果持续检测到工件高度合格，则将工件推到空气缓冲滑块，并吹气使工件滑到加工站。如果结果为高度不合格，则暂时不启动推杆动作，待平台下移到初始状态后，再启动推杆将高度不合格的工件推到废料槽。加工站接到工件后须启动旋台旋转，由于在旋台旋转时，旋台对各小站的传感器也是有作用的，所以需要在每个小站设一个时间继电器来确定检测到的“工件”是真的工件还是旋台作用的结果。在按顺序使各个小站动作完成加工站的工艺。经过分析整个系统的各个动作的动作条件如下： 首先对于各个站的独立关系及“通信”关系可知，当加工站加工完所有工件并将 四个小站都放着工件时，检测提取站是否给了信号，如果提取站给了索求工件的信号，则旋台旋转，转后将工件拨走。当加工站的进站口是空的时并且旋台并没有转，给检测站发信号让检测站给加工送工件。检测站在接收加工站的工件索求时并且检测站有检测完的工件时，才给加工站送工件。当检测站工作完成并归位后，才给供料站发信号并耐心等待供料站给检测站送工件，不启动任何动作。供料站在接收到检测站的信号后，才启动供料的整个动作。可是当仓库没有存储的工件时，供料站应该停止工作，直到仓库在被送来工件为止。 在主程序里，启停复位的关系是：启动按钮按下去后，自锁一个辅助继电器线圈输出（供后面正常工作时区别停止与复位，在程序里将启动的辅助继电器线圈串在母线边即可）。当按下停止按钮后，自锁一个辅助继电器线圈，并将此此线圈的常开（停止按钮是通“断电”形式）触点串到启动辅助继电器线圈前，起停止对启动的单方面的互锁。当按下复位按钮后，用常闭点断开停止辅助线圈，并自锁一个辅助线圈，供程序最后的清零的驱动用。在启动时在将复位辅助线圈断开。附带把各个线圈的指示等带在辅助线圈边。 在供料站，推杆的动作是由旋转气缸的第一右摆驱动的，它意味着检测站给它发了信号并且旋转气缸没有吸住工件右摆给推杆腾一个位置来推工件。推杆推出一定时间后自动缩回，此采用时间继电器驱动使推断开，从而推杆自动缩回。旋转气缸在接收到检测站的信号后，右摆动作第一次，直到右限位开关点亮。所以右摆的动作由得到检测站的信号并且供料站没有其它的动作时和吸工件吸住后第二次右摆。两次右摆以一个并联的形式驱动右摆线圈。在工件被推杆推出后，旋转气缸左摆，且工件被送到检测站后，旋转气缸左摆。所以左摆由推杆推出到位和吹气驱动。 在检测站，首先是对工件的存在的检测，使用电容式传感器并结合“采样”的原理，在检测到“有工件”时，开始延时一定时间，时间到后再检测是否有工件，采用“时间到”和“有工件”两个信号来确定工件确实存在。检测站推杆有三种情况：第一是检测到工件是黑色的工件送废料槽；第二是检测的工件是非黑色且高度合格送下站；第三是检测的工件是非黑色而高度不合格送废料槽。所以检测站的推杆由是黑色，平台上到位且检验合格时和平台下到位且检验不和格时，因此工件的合格性使用辅助线圈“记忆”它。在推杆缩回时断开这次“记忆”。平台的升降有上下限位开关的信号控制。高度检测是通“断电”的形式，所以在平台停留在上限位检测的这一断时间内，前后两次检测到合格信号则“记忆”它。在推杆上到位，且工件合格，推杆推出后气动吹气，并用时间继电器自动断开吹气。 在加工站，加工站使用子程序的形式，将旋台旋转和准确停做成一个旋转的子程序，将检测各小站进站是否有工件做成一个检测工件的子程序，将打孔站的整个动作做成一个打孔子程序，将打磨站的整个打磨动作做成一个子程序，将拨工件做成一个子程序，将发信号做成一个子程序。在主程序里，除了启动停止复位外，将检测做成一个网络，只由启动驱动。接着是打孔和打磨程序，它们的驱动由“有工件”信号驱动（互锁信号在子程序里已串入），打磨子程序有个参数输出：辅助继电器“记忆”住已打磨完一个工件，标志着如果再转后须启动拨工件。接着是拨工件，有打磨的“记忆”驱动。再接着是发信号，它由第一站没工件信号串上打孔打磨站都没工件和第一站没工件串上打孔完再串上打磨站没工件和第一站和打孔站没工件串上打磨完信号驱动。对于旋转更是由类似于发信号的驱动，还由，如果等来5秒后，工件还不被送来则旋转，先加工再等工件。
摘要：费斯托自动装配生产线是一个教学培训系统。共有8个独立的站组成，它还是一个柔性系统，可以任意组成一个小型系统实现一个小工艺流程。本设计中采用费斯托的供料站，检测站，加工站组成一个对工件进行供料、检测、加工的模拟系统。它采用西门子公司的S7-300PLC作为控制器，采用机电气一体化的设计方案。其中还用到工业常用的传感器。系统采用空气压缩机压缩空气作为动力来源。 使用Step7编程软件对PLC进行编程和调试。本设计主要介绍了自动化模块化加工系统中机械设计、组装方法以及一些常用传感器和西门子s7系列PLC在顺序控制中的一些应用，通过Step7对PLC编程、调试、故障处理等，实现了装配生产线基本工艺。
关键字：PLC；气动；传感器； Step7
第一章 系统概述
对于本系统（如图2.2），首先应该把工件从仓库挪出，在此使用一推杆的来回运动实现把圆柱型料仓里的工件挪出。工件从仓库挪出后，接着应该把工件送往检测站，在此使用的是一旋转气缸推动的杠杆的旋转运动结合杠杆尽端的吸（吹）气气缸的吸气运动将工件送往检测站。在工件到达检测站后，首先应该把黑色的工件踢开，尔后把非黑的工件进行高度检测。在此使用传感区分颜色，使用升降气缸将工件送高度检测。高度检测使用一线性电压比较器。合格工件用推杆推出到空气缓冲滑块上，用空气缓冲滑块的吹气动作将工件送往加工站。加工站的加工工序有两道：打孔和打磨。加上两个缓冲小站：进站缓冲和出站缓冲。在此使用旋台将工件先后送往打孔和打磨。旋台使用一直流电动机驱动。打孔使用电磁驱动装置驱动动作。打磨使用一直流电动机驱动钻头完成。在出站口也用一电磁驱动装置驱动动作将工件拨出。整个系统的动作先后控制流程由可编程控制器PLC控制。本文档由文档同学网(www.lunwentongxue.com)整理，更多文档，请点毕业文档范文查看
图2.2系统组成
本设计在工艺上应该能在仓库有工件的情况下，全自动地按工艺流程把工件从供料站送检测站检测，而后再送加工站加工。对于单独的每个站能独立工作不受其它站点的影响，对于站与站之间能实现简单的“通信”。
对于供料站，在检测站空闲状态下且接收到了检测站索求工件的信号的情况下，能自动地把工件送到检测站，并且不能与检测站的动作发生冲突。在仓库没工件的情况下，在等待数秒钟后，自动停机，相当于一个工作流程的“结束”并等待着设备的“检修”。由于供料站的旋转气缸抓工件的方式为气吸的方式，因此，在抓工件的情况下不允许断电故障的产生，因此整个站应该一直工作在不断电的状态下，更应该保证吸气动作的可靠性，避免应吸气不稳造成工件掉落砸坏设备。所以，此站最好有个不间断电源来处理断电故障。
对于检测站，再接受到工件后能正确保证工件的正常检测的工艺的前提下，能配合好供料站送料，不能产生在送料旋转气缸的杠杆还未离开的情况下动作而产生冲突，并且能保证工件都在检测传感器的检测范围内。对于检测站能实现断电故障的处理，如若在正常工作的情况下，产生了断电，还应该保证重新上电后将工件送回进站口重新进行检测。更重要的是在加工站的旋台旋转时不要将工件传送给加工站。
对于加工站，在工艺上首先应该能单独完成一个工件的完整加工过程。其次，在进站位为空的情况下应该还允许进来新的检测合格的工件，并向检测站发索要工件的信号。对于加工站的各个小站更应该让在有工件的情况下才启动设备的动作，在没有工件的情况下不启动设备的动作。更为重要的是由于提取站的进站点只有容许一个工件的空间，所以只有在提取站发信号证明进站点为空的情况下才能启动“拨工件”动作，将工件拨到提取站。拨工件小站有工件，打磨机工作，打孔机工作，进站工件停稳时旋台才能旋转。对于加工站应该能处理断电故障：如若正常工作时，非正常断电，则在下次上电时，接着断电时的工序继续加工，使工件的加工不受断电的影响。当一个工件打孔完并向检测站发信号且得不到工件的情况下，旋台应该在一定条件下继续加工刚打孔完的工件，检测站的新要加工的工件可以随时在旋台没旋转的时进加工站。加工站的加工工序应有条不紊的进行，在没有工件且设备正常时，应等待检测站的工件的到来，不做任何动作，且向检测站发信号索求工件。
对于此简易模拟系统，在实现如上工艺和要求的情况下应该对工业控制器，执行器，传感器，控制方法，设计流程有初步的了解，一个实际的工程系统，远比此复杂，但通过此简易系统的设计和实现应该了解一个自动控制系统的基本构成和实现一个自动控制系统的一般步骤和关键点。
如果用梯形图来完成流程图所示的流程，那么分析每个输出线圈和中间继电器的输出条件是至关重要。从供料站开始，根据供料站的工艺，它要求在检测站工作时，供料站不能将旋转气缸右摆，只有在检测站要求送工件时，供料站开始送工件。由于供料站旋转气缸的初始位置为左置，所以在传送之前须先将旋转气缸旋到右置，而后推动推杆运动使工件被送到旋转气缸的位置。综上，供料站在接到检测站给的信号后，先将旋转气缸右置，当右置到位后，推动推杆运动，使工件从仓库被推到旋转气缸吸工件的位置（由于机械原因，旋转气缸每次左摆右摆的时间都不尽相同，所以必须使用传感器或限位开关来指导每次的动作）。在推杆将工件已推出后，旋转气缸左摆，左摆到位后开始吸气，直到吸住工件为止，已吸住后旋转气缸右摆，直到右摆到位停顿一会，再开始吹气使工件被顺利送到检测站。在这期间，检测站的平台不能上下运动，须等待供料站工作的完成，所以使用一个时间继电器来检测工件是否真的到站，如果两次重复检测到工件，则可以断定有工件到站。时间继电器的时间由调试得到。在确认工件到站后，检测站先通过漫射式传感器检测工件的颜色是否是黑色，如果是黑色则推动推杆将工件推到废料槽，如果判断结果为非黑色，则启动升降气缸上升运动，上升到后停顿一定时间，在这停顿的一定时间里，如果持续检测到工件高度合格，则将工件推到空气缓冲滑块，并吹气使工件滑到加工站。如果结果为高度不合格，则暂时不启动推杆动作，待平台下移到初始状态后，再启动推杆将高度不合格的工件推到废料槽。加工站接到工件后须启动旋台旋转，由于在旋台旋转时，旋台对各小站的传感器也是有作用的，所以需要在每个小站设一个时间继电器来确定检测到的“工件”是真的工件还是旋台作用的结果。在按顺序使各个小站动作完成加工站的工艺。经过分析整个系统的各个动作的动作条件如下：
首先对于各个站的独立关系及“通信”关系可知，当加工站加工完所有工件并将 四个小站都放着工件时，检测提取站是否给了信号，如果提取站给了索求工件的信号，则旋台旋转，转后将工件拨走。当加工站的进站口是空的时并且旋台并没有转，给检测站发信号让检测站给加工送工件。检测站在接收加工站的工件索求时并且检测站有检测完的工件时，才给加工站送工件。当检测站工作完成并归位后，才给供料站发信号并耐心等待供料站给检测站送工件，不启动任何动作。供料站在接收到检测站的信号后，才启动供料的整个动作。可是当仓库没有存储的工件时，供料站应该停止工作，直到仓库在被送来工件为止。
在主程序里，启停复位的关系是：启动按钮按下去后，自锁一个辅助继电器线圈输出（供后面正常工作时区别停止与复位，在程序里将启动的辅助继电器线圈串在母线边即可）。当按下停止按钮后，自锁一个辅助继电器线圈，并将此此线圈的常开（停止按钮是通“断电”形式）触点串到启动辅助继电器线圈前，起停止对启动的单方面的互锁。当按下复位按钮后，用常闭点断开停止辅助线圈，并自锁一个辅助线圈，供程序最后的清零的驱动用。在启动时在将复位辅助线圈断开。附带把各个线圈的指示等带在辅助线圈边。
在供料站，推杆的动作是由旋转气缸的第一右摆驱动的，它意味着检测站给它发了信号并且旋转气缸没有吸住工件右摆给推杆腾一个位置来推工件。推杆推出一定时间后自动缩回，此采用时间继电器驱动使推断开，从而推杆自动缩回。旋转气缸在接收到检测站的信号后，右摆动作第一次，直到右限位开关点亮。所以右摆的动作由得到检测站的信号并且供料站没有其它的动作时和吸工件吸住后第二次右摆。两次右摆以一个并联的形式驱动右摆线圈。在工件被推杆推出后，旋转气缸左摆，且工件被送到检测站后，旋转气缸左摆。所以左摆由推杆推出到位和吹气驱动。
在检测站，首先是对工件的存在的检测，使用电容式传感器并结合“采样”的原理，在检测到“有工件”时，开始延时一定时间，时间到后再检测是否有工件，采用“时间到”和“有工件”两个信号来确定工件确实存在。检测站推杆有三种情况：第一是检测到工件是黑色的工件送废料槽；第二是检测的工件是非黑色且高度合格送下站；第三是检测的工件是非黑色而高度不合格送废料槽。所以检测站的推杆由是黑色，平台上到位且检验合格时和平台下到位且检验不和格时，因此工件的合格性使用辅助线圈“记忆”它。在推杆缩回时断开这次“记忆”。平台的升降有上下限位开关的信号控制。高度检测是通“断电”的形式，所以在平台停留在上限位检测的这一断时间内，前后两次检测到合格信号则“记忆”它。在推杆上到位，且工件合格，推杆推出后气动吹气，并用时间继电器自动断开吹气。
在加工站，加工站使用子程序的形式，将旋台旋转和准确停做成一个旋转的子程序，将检测各小站进站是否有工件做成一个检测工件的子程序，将打孔站的整个动作做成一个打孔子程序，将打磨站的整个打磨动作做成一个子程序，将拨工件做成一个子程序，将发信号做成一个子程序。在主程序里，除了启动停止复位外，将检测做成一个网络，只由启动驱动。接着是打孔和打磨程序，它们的驱动由“有工件”信号驱动（互锁信号在子程序里已串入），打磨子程序有个参数输出：辅助继电器“记忆”住已打磨完一个工件，标志着如果再转后须启动拨工件。接着是拨工件，有打磨的“记忆”驱动。再接着是发信号，它由第一站没工件信号串上打孔打磨站都没工件和第一站没工件串上打孔完再串上打磨站没工件和第一站和打孔站没工件串上打磨完信号驱动。对于旋转更是由类似于发信号的驱动，还由，如果等来5秒后，工件还不被送来则旋转，先加工再等工件。
