苏ICP备112451047180号-6
基于PLC技术的汽车组装专机设计
摘要：随着科学技术的进步，自动化程度要求越来越高，原有的汽车装配工艺已远远不能满足当前发展需求，因此我们需要一条自动化装配线。汽车组装专机是基于PLC的一种自动化装配设计，它能很好的实现生产装配的高精度化、数字化和自动化，也能缓解大部分工厂普通工人不足等问题。汽车组装专机良好的工作性能能有效的保证工作效率，且安全可靠、控制精准、维护方便。该设计利用触摸屏输入信号并下载到PLC内部寄存器，触摸屏运行界面实时显现工作状态，控制单元使用PLC和传感器为核心部件，以实现汽车的自动装配组合。本设计论文主要由三部分构成，第一部分介绍汽车组装专机国内外的现况以及发展方向。第二部分描述汽车组装专机的总体结构和软硬件设计。第三部分为PLC和触摸屏的程序编写以及联机调试系统。
关键词：组装专机；PLC；触摸屏；传感器
目录
摘要 1
第一章 引言 2
1.1 课题来源及研究意义 2
1.2 国内外汽车组装装机技术发展与研究概况 2
1.2.1 国外汽车组装专机技术发展与现状 2
1.2.2 国内组装专机技术发展与现状 3
1.3本课题的主要研究内容 3
第二章 基于PLC技术的汽车组装专机总体结构 4
2.1 汽车组装专机概述及技术特点 4
2.2 汽车组装专机总体结构组成 4
2.3 汽车组装专机各单元结构设计及功能 5
2.4 传感检测机构 6
2.4.1 传感器简介 6
2.4.2 传感器分布 7
2.5 气动机构 8
2.5.1 气缸和电磁阀简介 8
2.6 伺服系统 8
2.6.1 伺服系统的结构与特点 9
2.6.2 IS620N伺服驱动器 9
2.6.3 伺服电机 9
2.6.4伺服电缸的控制电路 10
第三章 汽车组装专机控制系统硬件设计 11
3.1 PLC简介 11
3.2 汇川AM600中型PLC 11
3.2.1 PLC模块型号选择 12
3.3 触摸屏简介 12
3.4 InoTouch HMI 12
3.5 电源分配 13
3.6 汇川AM600连接端口 14
3.7 PLC的I/O接口分配 14
3.8 AM600接线图 17
第四章 汽车组装专机软件程序设计 18
4.1 汽车组装专机系统控制思想 18
4.2 组装专机系统程序流程图 18
4.3 PLC软件简介 19
4.4 PLC网络配置 19
4.5 伺服电机参数设置 20
4.6 PLC程序编写 21
4.7 PLC程序下载 30
4.8 触摸屏画面设计 30
4.9 系统运行调试 33
结论 34
致谢 35
参考文献 36
附录 37
第一章 引言
1.1 课题来源及研究意义
汽车组装专机是软件和机械设备的完美配合，PLC程序精准控制执行机构设备的运行，以满足汽车零件的装配要求。汽车组装专机的传导方式可以选择强制式的，也可以用柔性式的，但根据系统设计要求，实现汽车轮胎的自动装配，我们最好选用柔性的。组装专机在汽车的模块化生产中不可或缺，它的出现和改进直接决定着汽车的生产效率，因此得到了国内外众多汽车公司的青睐。随着各种各样的汽车遍及全球，汽车组装专机技术迫切需要得到改善，国内汽车市场的蓬勃发展也进一步促进了组装专机的迅猛发展。汽车组装专机一般是由取料设备和组装设备构成的有机整体，充分体现了设备的灵活性，已被广泛采纳应用.。汽车组装专机具有高精度、数字化和自动化等众多优点，因此汽车组装专机的研究设计是社会工业发展的需要，随着科学技术的不断进步，人和机器的有效结合是工业生产的必然趋势。
1.2 国内外汽车组装装机技术发展与研究概况
本课题设计的汽车组装专机属于汽车装配，汽车装配需要人和机器的相互配合，人起到的作用是控制运行和发现排除故障。它将分选送料机构、加工输送机构和装配组装机构有机的融合在一起，以达到满足汽车零件的组装要求的目的。随着汽车数量需求的迅猛增长以及社会技术的不断发展，汽车组装专机技术水平也提高了很多，组装出来的汽车性能和外观也得到了较大的改善。近几年随着技术的不断更新换代，汽车组装专机也发展了很多新技术，主要表现在装配生产模块化、自动化和管理信息化这几个方面。
1.2.1 国外汽车组装专机技术发展与现状
汽车组装专机是一门继自动加工技术之后发展起来的新技术,在国外,己有3o多年的历史。 由于自动组装专机可以解放大量的手工装配劳动力,将极大地减少产品成本,增加市场竞争优势。因此,自动装配己受到许多国家的重视,有的国家成立了自动装配专门组织,自动组装专机的产量增加很快,投入工业使用的数量不断扩增,已经成为目前社会发展的重要组成部分。
近几年来发达国家随着技术水平的不断提高，人们开始追求多种多样的产品，产品质量问题也成为客户重要的参考指标,因此自动组装专机技术水平得到了迅速的提高。 从全球来看,汽车组装专机产业是以美国和日本等国处于主导位置，其它发展组装专机的国家,比如联邦德国、法国、英国、捷克、瑞士等也处于高速发展中。现在市面上具有代表性的厂家主要是以发达国家为首，比如美国Cross公司、日本的东芝机械与三协精机等。根据前几年的数据显示,在1983年美国本土就已经生产使用自动组装专机将近五十万台,是美国当年机床设备总量的8%，这个数据也从侧面说明了美国工业的强大和发展的迅速。日本现役组装专机也在二万台以上，远远高于国内的总量。
1.2.2 国内组装专机技术发展与现状
我国组装专机发展历程较短，主要设备长期依赖进口。但随着社会技术进步和工业水平提高，国家一直在不断加大自动组装专机这一块的研究，经过对从国外买来的设备和技术研究学习，部分厂家已经有能力独立构建和制造用于不同场合的自动组装专机，并投入工业生产应用中。但国产自动组装专机与美国等发达国家的设备相比还有很多的缺陷，遇到的最难以解决的问题是精确度过低，这就容易导致许多精密产品的质量得不到有效控制。
由于企业管理者理念滞后，在组装专机这方面关注度较低，投入资金过少。随着科技不断进步，部分企业也加大了对自动装配线的投入，但仅限于输送功能，而核心工艺并未得到提升。因此，国内的自动装配线组装出的产品质量无法和国外产品相比，制约着企业的发展，这值得我们的反思。而且，传统组装汽车所采用的逐步装配零件的生产方式有很多不合理的地方，比如工序杂乱不清，容易导致工人组装零件时手忙脚乱，这就极大的增加了安全隐患。在全球各个公司加紧寻求合作的背景下，国内汽车公司开始提高自动组装专机的技术水平，应用最成功的典型就是上海大众汽车公司的Passat轿车。
1.3本课题的主要研究内容
本课题是以无锡职业技术学院组装专机项目为基础模拟设计汽车自动组装专机。该组装专机将机械技术、电工电子技术、传感检测技术和网络通信技术完美的融合到一起，发挥着各自的功能和特性，并将之运用到组装设备中。根据项目需求，该组装专机主要实现以汇川PLC为核心控制设备机构完成零件的输送和装配。
根据该组装专机的设计要求，本文主要内容概括分为4个方面：
1．汽车组装专机的总体结构设计；
2．汽车组装专机硬件配置和电路设计；
3．汽车组装专机控制系统的设计与程序编写；
4．汽车组装专机性能的调试与优化。
参考文献
[1] 郭琼.PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2] 孔凡才.自动控制原理与系统.第2版.北京：机械工业出版社，1999.
[3] 周国珍.PLC分析与设计应用[M].北京：电子工业出版社，2004.
[4] 刘存.现代检测技术[M].北京：机械工业出版社，2005.
[5] 张益.现场总线技术与实训[M].北京：北京理工大学出版社，2008.
[6] 张昇.输纱器壳体自动装配线控制系统的研究.[D]：华中科技大学，2012.
[7] 杨山满.汽车总装配工艺设备选型.[J].城市建设理论研究（电子版）,2013年13期.
[8] 李进卫.现代微特电机的关键技术市场迎来新契机.[J].电工文摘，2013年6期.
[9] 崔鹏.简易半自动装箱机的研究.[D]：天津科技大学，2013.
[10] 毋秋弘.伺服电机在注塑机行业的应用分析.[C]。2013-11-01.
[11] 李明明.整车制造企业运用数据精益匹配架构的必要性研究.[J].数字化用户，2010年24期.
[12] 于晓红.伺服电机日常维护与保养.[J].时代农机，2015年11期.
[13] 张卫华 葛东旭.光电传感器实验模块设计.[J].电子制作，2014年17期.
[14] 王亮.高速电磁阀性能分析与仿真研究.[D]：电子科技大学，2012
[15] 刘永辉 王卫 朱晓波.汽车装配工艺现状及发展趋势.[J].客车技术与研究，2007年2期
[16] 戴俊.基于PLC控制的物料自动检测与分拣系统设计.[D]：大连理工大学，2015