电机碳刷卡簧快速装配装置控制系统设计
本次设计的目的是为了提高生产碳刷卡簧的产量和质量，该系统是通过上料、旋转、定位、固定、下料的五个动作来实现电机碳刷卡簧快速装配。该系统设计结合PLC实现了自动控制，大大的提高了生产碳刷卡簧的质量和产量。另外，该装置体积小，便于安放和搬运。本次毕业设计一共分成四个部分，主要介绍了自动化装配的发展趋势和未来前景、控制系统的总体设计以及电气元件的选型、布置以及安装接线、说明PLC选型、程序流程顺序和编程原理以及对PLC进行编程、制作三维造型。
目录
1.绪论 1
1.1自动化装配的现状和发展趋势 1
1.2 PLC 的现状 1
1．3 系统设计的目的和意义 2
2.系统总体方案设计 3
2.1系统方案选择 3
2.2电机碳刷卡簧快速装配装置动作要求 4
2.3系统整体设计步骤 5
2.4系统电气元件的选择 6
2.4.1光电传感器的选择 6
2.4.2电机的选型 8
2.4.3 气缸的选择 8
2.4.4 电磁换向阀的选型 11
2.5系统气动回路的设计和分析 12
2.6系统电器元件的布置与安装接线 13
3.PLC程序设计 18
3.1 PLC以及编程软件的选用 18
3.1.1 PLC的选用 18
3.1.2 PLC编程软件的选择 18
3.2 I/O接口的分配以及连接 19
3.3 PLC梯形图的设计 21
3.3.1梯形图设计总体过程 21
3.3.2 PLC顺序流程图 21
4. 电气柜三维实体造型 38
4.1 三维造型软件的选择 38
4.2 SolidWorks绘制3D模型 38
结束语 41
参考文献 42
致谢 43
附件1 44
1.绪论
1.1自动化装配的现状和发展趋势
在工业生产中，人工手动已经跟不上生产的节奏和速度了，那自动化必然是未来的发展趋势。然而机械制造自动化的最后阶段那
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
必然是装配自动化。各种零件（其中包含自制、外购以及外协）必须通过严谨的装配，才可以成为最终的产品。但是因为现在加工技术超前装配技术好多年了，装配工艺成为了现代自动化最为薄弱的环节。根据有关部门调查结果，有些普遍的产品装配时间能够占到总生产时间的53%左右，然而面前的自动化在产品装配只占10%到15%，从而可知自动化装配是工业自动化中需要解决的关键问题。
自动化装配有很多的优点：能够提高生产效率、降低成本；提高机械产品的装配质量，而且可以避免人工装配带来的质量缺陷，以便减轻人工装配的工作量，或者是在特殊条件下取代人工装配，这样一来降低劳动强度，二来保证操作安全。
装配自动化至今为止大概可以分为三个阶段：
第一个阶段是由传统的机械开环控制来实现自动化装配的。
第二个阶段是半柔性控制的机械自动化装配。
第三个阶段是柔性控制的机械自动化装配。
自动化装配今后的发展趋势，应该向下面两个方面发展：
与现代的技术相结合，以便提高自动化装配装置的性能。
提高装配柔性。
1.2 PLC 的现状
PLC又名可编程控制器，最早期主要是用于计数、定时和开关量的逻辑控制。20世纪60年代末，美国通用公司以为汽车型号的不断翻新，需要一种控制设备，对这个设备有以下几个要求：
需要设计周期短，容易修改，接线方便简单，低成本。
能够把计算机和继电控制系统结合起来，但是编程要比计算机简单容易学习，操作必须方便。
系统的兼容性强。
1969年，由美国数字设备公司研制出了世界上第一台可编程控制器，并且在美国通用公司生产线上使用成功，并且效果很好，因为这样可编程控制器就诞生了。
现在，随着大规模和超大规模集成电路等技术的发展，PLC已经从原来的一位机演变到现在的以16和32微处理器构成的集成化PC，能够实现多数据多功能处理。现今PLC的技术已经相当成熟了，不仅能耗低，体积小，控制功能强大，而且成本也变低，可靠性得到了很大的提升，编程方便并且故障检查使得操作更为简单。由于这些优点，使得它成为了工业自动化里面的必要存在。
目前世间上有200多家PLC的生产厂家，多达400多种PLC。按照地区可以分为美国、欧洲和日本等三个派别，每个国家生产出来的PLC各有特点。其中美国是最大的生产地，有超过100家PLC生产厂家，比较著名的有AB公司、通用电气公司、莫迪康公司。在欧洲主要生产PLC的是西门子公司、AEG公司和TE公司。在日本也同样有很多PLC制作厂家，比如三菱、欧姆龙、松下、富士康，在韩国有三星和LG。
再来说下我国吧，经过很多年的发展，国内已经有30多家在生产PLC了，但是国内市场上主要还是以国外的PLC为主。我国PLC还需要进一步的改进，争取超越国外的PLC。
1．3 系统设计的目的和意义
本次毕业设计课题的来源是某民营企业“电机碳刷卡簧快速装配装置改进项目”。本次毕业设计的目标是通过这次毕业设计，能够掌握控制系统设计的基本思路，知道PLC如何选择型号以及怎样编程。
这次毕业设计主要的任务是设计电机碳刷卡簧快速装配装置的电气控制系统，自主完成它的元器件选择和PLC的程序编写。电机碳刷卡簧的快速装配装置是来源于某民营企业，该企业原先使用的是继电器接触器控制来实现电机碳刷卡簧的快速装配，然而这样的装配存在着很多的问题。比如装配速度慢，装配不够精确等。为了提高装配速度，提高装配精度，以及提高生产效益，从而在本次毕业设计中将采用PLC来控制这套装置的运行和操作。
电机碳刷卡簧快速装配装置是现在市场上不多见的一套装置，但是它却能够淋漓尽致的表现出机械和自动化的完美结合所带来的方便和快捷。在这自动化的时代，通过本次毕业设计能够使我对PLC和自动化有更深刻的认识。
2.系统总体方案设计
2.1系统方案选择
本次设计的任务是实现电机碳刷卡簧快速装配装置控制系统设计，装置示意图如图2.1所示。
图2.1 电机碳刷卡簧快速装配装置示意图
该装置是由工作台旋转、上料、装配、固定和下料组成。第一步首先是1工位上料机械手下降，然后夹住零件，然后上升，接着电机M1带动工作台旋转，工作台旋转45°停止。第二步1工位上料机械手前进，光电传感器检测到位后2工位卡簧安装定位装置前进，当定位装置到达指定位置时，3工位卡簧固定伸缩杆前进，当伸缩杆到达指定位置后，4工位下料机械手上升，上升到指定位置然后后退，这时第二步完成。第三步是1工位上料机械手下降到指定位置，然后上料机械手松开，检测到上料机械手松开后，2工位卡簧安装装置前进，前进到指定位置时，3工位左右固定装置运动，将卡簧固定完成后，4工位下料机械手下降，到达指定位置然后在上升到指定位置，这时第三步完成。第四步是4个工位到达初始位置。
目录
1.绪论 1
1.1自动化装配的现状和发展趋势 1
1.2 PLC 的现状 1
1．3 系统设计的目的和意义 2
2.系统总体方案设计 3
2.1系统方案选择 3
2.2电机碳刷卡簧快速装配装置动作要求 4
2.3系统整体设计步骤 5
2.4系统电气元件的选择 6
2.4.1光电传感器的选择 6
2.4.2电机的选型 8
2.4.3 气缸的选择 8
2.4.4 电磁换向阀的选型 11
2.5系统气动回路的设计和分析 12
2.6系统电器元件的布置与安装接线 13
3.PLC程序设计 18
3.1 PLC以及编程软件的选用 18
3.1.1 PLC的选用 18
3.1.2 PLC编程软件的选择 18
3.2 I/O接口的分配以及连接 19
3.3 PLC梯形图的设计 21
3.3.1梯形图设计总体过程 21
3.3.2 PLC顺序流程图 21
4. 电气柜三维实体造型 38
4.1 三维造型软件的选择 38
4.2 SolidWorks绘制3D模型 38
结束语 41
参考文献 42
致谢 43
附件1 44
1.绪论
1.1自动化装配的现状和发展趋势
在工业生产中，人工手动已经跟不上生产的节奏和速度了，那自动化必然是未来的发展趋势。然而机械制造自动化的最后阶段那
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
必然是装配自动化。各种零件（其中包含自制、外购以及外协）必须通过严谨的装配，才可以成为最终的产品。但是因为现在加工技术超前装配技术好多年了，装配工艺成为了现代自动化最为薄弱的环节。根据有关部门调查结果，有些普遍的产品装配时间能够占到总生产时间的53%左右，然而面前的自动化在产品装配只占10%到15%，从而可知自动化装配是工业自动化中需要解决的关键问题。
自动化装配有很多的优点：能够提高生产效率、降低成本；提高机械产品的装配质量，而且可以避免人工装配带来的质量缺陷，以便减轻人工装配的工作量，或者是在特殊条件下取代人工装配，这样一来降低劳动强度，二来保证操作安全。
装配自动化至今为止大概可以分为三个阶段：
第一个阶段是由传统的机械开环控制来实现自动化装配的。
第二个阶段是半柔性控制的机械自动化装配。
第三个阶段是柔性控制的机械自动化装配。
自动化装配今后的发展趋势，应该向下面两个方面发展：
与现代的技术相结合，以便提高自动化装配装置的性能。
提高装配柔性。
1.2 PLC 的现状
PLC又名可编程控制器，最早期主要是用于计数、定时和开关量的逻辑控制。20世纪60年代末，美国通用公司以为汽车型号的不断翻新，需要一种控制设备，对这个设备有以下几个要求：
需要设计周期短，容易修改，接线方便简单，低成本。
能够把计算机和继电控制系统结合起来，但是编程要比计算机简单容易学习，操作必须方便。
系统的兼容性强。
1969年，由美国数字设备公司研制出了世界上第一台可编程控制器，并且在美国通用公司生产线上使用成功，并且效果很好，因为这样可编程控制器就诞生了。
现在，随着大规模和超大规模集成电路等技术的发展，PLC已经从原来的一位机演变到现在的以16和32微处理器构成的集成化PC，能够实现多数据多功能处理。现今PLC的技术已经相当成熟了，不仅能耗低，体积小，控制功能强大，而且成本也变低，可靠性得到了很大的提升，编程方便并且故障检查使得操作更为简单。由于这些优点，使得它成为了工业自动化里面的必要存在。
目前世间上有200多家PLC的生产厂家，多达400多种PLC。按照地区可以分为美国、欧洲和日本等三个派别，每个国家生产出来的PLC各有特点。其中美国是最大的生产地，有超过100家PLC生产厂家，比较著名的有AB公司、通用电气公司、莫迪康公司。在欧洲主要生产PLC的是西门子公司、AEG公司和TE公司。在日本也同样有很多PLC制作厂家，比如三菱、欧姆龙、松下、富士康，在韩国有三星和LG。
再来说下我国吧，经过很多年的发展，国内已经有30多家在生产PLC了，但是国内市场上主要还是以国外的PLC为主。我国PLC还需要进一步的改进，争取超越国外的PLC。
1．3 系统设计的目的和意义
本次毕业设计课题的来源是某民营企业“电机碳刷卡簧快速装配装置改进项目”。本次毕业设计的目标是通过这次毕业设计，能够掌握控制系统设计的基本思路，知道PLC如何选择型号以及怎样编程。
这次毕业设计主要的任务是设计电机碳刷卡簧快速装配装置的电气控制系统，自主完成它的元器件选择和PLC的程序编写。电机碳刷卡簧的快速装配装置是来源于某民营企业，该企业原先使用的是继电器接触器控制来实现电机碳刷卡簧的快速装配，然而这样的装配存在着很多的问题。比如装配速度慢，装配不够精确等。为了提高装配速度，提高装配精度，以及提高生产效益，从而在本次毕业设计中将采用PLC来控制这套装置的运行和操作。
电机碳刷卡簧快速装配装置是现在市场上不多见的一套装置，但是它却能够淋漓尽致的表现出机械和自动化的完美结合所带来的方便和快捷。在这自动化的时代，通过本次毕业设计能够使我对PLC和自动化有更深刻的认识。
2.系统总体方案设计
2.1系统方案选择
本次设计的任务是实现电机碳刷卡簧快速装配装置控制系统设计，装置示意图如图2.1所示。
图2.1 电机碳刷卡簧快速装配装置示意图
该装置是由工作台旋转、上料、装配、固定和下料组成。第一步首先是1工位上料机械手下降，然后夹住零件，然后上升，接着电机M1带动工作台旋转，工作台旋转45°停止。第二步1工位上料机械手前进，光电传感器检测到位后2工位卡簧安装定位装置前进，当定位装置到达指定位置时，3工位卡簧固定伸缩杆前进，当伸缩杆到达指定位置后，4工位下料机械手上升，上升到指定位置然后后退，这时第二步完成。第三步是1工位上料机械手下降到指定位置，然后上料机械手松开，检测到上料机械手松开后，2工位卡簧安装装置前进，前进到指定位置时，3工位左右固定装置运动，将卡簧固定完成后，4工位下料机械手下降，到达指定位置然后在上升到指定位置，这时第三步完成。第四步是4个工位到达初始位置。
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