焊接机器人转盘式自动上料装置电气设计【字数：11971】
本毕业设计是基于常熟市杜尼电子有限责任公司的“焊接机器人转盘式自动上料装置”而进行的电气设计。 随着改革开放以来中国经济的高速发展，我国制造业在改革开放前30年极度依赖的人口红利正在逐渐消失，以东南沿海的经济发达省份为先锋，劳动密集企业的用工成本越来越高，其中以江苏省经济最为发达的苏州市为甚。在这个大背景下，常熟市杜尼电子有限责任公司于2012年开始了生产线的自动化改造，在改造之初厂内有员工近700人，历时5年至2017年改造完成后，在企业生产规模进一步扩大的前提下，厂内仅剩员工300人，节约人力成本近60%。 本设计系统的整理了“焊接机器人转盘式自动上料装置”的相关电气资料，完成了相关的电气图纸的绘制。由于厂内实际使用的控制手段比较原始，本文还提出了使用西门子S7-200 PLC代替原TC55控制器的改进方案。
目录
1 绪论 1
1.1 项目背景 1
1.2 工业自动化的历史及现状 2
1.3 我国工业自动化的发展 3
2 装置硬件设计 5
2.1 装置结构 5
2.2 硬件设计特点 10
2.3 元器件介绍 11
2.3.1 运动控制器 11
2.3.2 交流伺服电机 12
2.3.3 接近开关 12
2.3.4 接触器 14
2.3.5 气缸 15
2.3.6 气缸传感器 15
2.4 元器件选型 16
2.5 电路图 16
3 装置软件设计 19
3.1 流程图 19
3.2 控制过程 20
3.3 程序编写 21
3.3.1 输入输出端口表 21
3.3.2 程序及注释 22
4 改进建议 28
4.1 I/O地址表 28
4.2 硬件接线图 29
4.3 程序编写 29
5 总结与展望 34
5.1 系统总结 34
5.2 展望 34
5.3 本系统对环境及社会可持续发展的影响 34
参考文献 36
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
致谢 37
绪论
项目背景
中国历经41年的改革开放，经济飞速发展。1978年中国GDP仅为3678.7亿元人民币，排名全球第10位，2007年超越德国，2010年超越日本，2018年中国GDP已经高达900000.03（90万）亿元人民币，位列全球第2位，仅次于美国。
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图11 中国改革开放以来GDP发展趋势
在改革开放的前30年，中国的经济发展极度依赖当时低廉的人力成本，大量的劳动力密集型企业在中国的长三角经济区、珠三角经济区、京津冀经济区等地区如雨后春笋般出现，低廉的人力成本带来的人口红利正是经济高速发展的最好推手。
东南沿海的江苏省经济排名全国前列，苏南地区的乡镇企业经济模式更是改革开放初期全国争相效仿的先进模式，苏南模式给江苏带来了全国百强县排名中前5名均名落江苏且其中4席花落苏州（分别为昆山市、江阴市、张家港市、常熟市、太仓市）的傲人成绩。
但是进入21世纪之后，中国的经济环境已经发生了很大的变化，人力成本越来越高，导致企业的用工成本相较改革开放初期已经过高。很多改革开放初期入驻苏州的外资企业已经开始了撤离苏州将厂搬迁至人力成本更低的中国中西部地区甚至是东南亚地区的步伐。
在这个背景下，既能节约人力资源又能不降低生产任务指标的最好方法就是对生产线进行自动化改造。大量使用先进的生产线机器人技术和自动化的好处不仅仅是可以代替昂贵的人工，还可以大幅提升生产、加工的精度，降低整体废品率，亦可以将工伤发生的概率降到极低。一旦发生工伤，对于企业来说也是一笔巨大的支出，甚至有的小企业就会就此倒闭。
2012年，常熟市杜尼电子有限责任公司也开始了自动化生产线改造。在改造之初厂内有员工近700人，历时5年至2017年改造全部完成后，在企业生产规模进一步扩大的前提下，厂内仅剩员工300人，节约人力成本近60%。由于常熟市杜尼电子有限责任公司的主营业务是金属板冲压，厂内有近百台大型冲压机，每台冲压机都需要至少1名甚至2名工人操作。2017年之前，每年都会发生工人不幸被冲压机误伤导致截肢甚至死亡的工伤事件，员工的生命健康安全无法得到有效的保护。对于员工来说，每次工伤事件都代表着一个家庭的支离破碎，对企业来说，亦是每次都要付出几十万乃至上百万元的赔偿金。2017年自动化改造完成至今已2年有余，厂内还未发生一起致人残疾的工伤事件，这也节约了一大笔的费用。
工业自动化的历史及现状
西方世界很早就开始发展工业自动化技术，其技术水平一直引领全球，到现在已经发展的很完整和成熟，但亦留有很大的发展空间供例如中国等后发者进行追赶。
自动化的雏形出现于17世纪的“自动装置”，这些所谓的“自动装置”以现在的眼光来看非常的原始，更像是简单的机械设计，但不可否认的是，他们正是全世界自动化技术的启蒙。世界的时针指到了18世纪，英国率先开始了第一次工业革命，以瓦特发明的闻名全球的蒸汽机为标志，各种各样的机器被用于了生产之中，代替了原本低效的手工劳动。生产力需求永远是技术发展最好的推力，这是亘古不变的真理。在巨大的生产力需求的推动下，当时的物理学家和机械师们发明了各种各样的自动装置，并将他们投入到了实际的生产中。自动装置的快速发展也推动了自动化理论的发展。对自动化进行系统理论研究导致控制理论的萌芽研究阶段就此到来。
进入20世纪之后，除了生产力之外的另一大技术发展推力出现了，它就是战争。由于航海、航空以及之后的20世纪中叶之后出现的航天等诸多领域的需求，自动化技术得以迅速的发展，许多困扰多年的控制理论问题得到了解决。世界上第一条自动化生产线——美国福特汽车公司的流水汽车装配生产线，以及在美国军舰的控制中使用PID控制方法的实例反映了当时理论发展和技术发展的空前繁荣。
第二次世界大战大大促进了西方世界的工业发展，人类出现了新的技术需求，例如核反应技术、高速飞行技术、大型电力网技术、大型工厂技术等技术的出现带来了控制理论新的发展。经典控制理论的研究空前繁荣，时滞系统、非线性系统、时变系统分布参数系统、脉冲及采样系统等问题的研究日趋成熟，研制出了很多日后工业自动化中必不可少的基础生产工具。
目录
1 绪论 1
1.1 项目背景 1
1.2 工业自动化的历史及现状 2
1.3 我国工业自动化的发展 3
2 装置硬件设计 5
2.1 装置结构 5
2.2 硬件设计特点 10
2.3 元器件介绍 11
2.3.1 运动控制器 11
2.3.2 交流伺服电机 12
2.3.3 接近开关 12
2.3.4 接触器 14
2.3.5 气缸 15
2.3.6 气缸传感器 15
2.4 元器件选型 16
2.5 电路图 16
3 装置软件设计 19
3.1 流程图 19
3.2 控制过程 20
3.3 程序编写 21
3.3.1 输入输出端口表 21
3.3.2 程序及注释 22
4 改进建议 28
4.1 I/O地址表 28
4.2 硬件接线图 29
4.3 程序编写 29
5 总结与展望 34
5.1 系统总结 34
5.2 展望 34
5.3 本系统对环境及社会可持续发展的影响 34
参考文献 36
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
致谢 37
绪论
项目背景
中国历经41年的改革开放，经济飞速发展。1978年中国GDP仅为3678.7亿元人民币，排名全球第10位，2007年超越德国，2010年超越日本，2018年中国GDP已经高达900000.03（90万）亿元人民币，位列全球第2位，仅次于美国。
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图11 中国改革开放以来GDP发展趋势
在改革开放的前30年，中国的经济发展极度依赖当时低廉的人力成本，大量的劳动力密集型企业在中国的长三角经济区、珠三角经济区、京津冀经济区等地区如雨后春笋般出现，低廉的人力成本带来的人口红利正是经济高速发展的最好推手。
东南沿海的江苏省经济排名全国前列，苏南地区的乡镇企业经济模式更是改革开放初期全国争相效仿的先进模式，苏南模式给江苏带来了全国百强县排名中前5名均名落江苏且其中4席花落苏州（分别为昆山市、江阴市、张家港市、常熟市、太仓市）的傲人成绩。
但是进入21世纪之后，中国的经济环境已经发生了很大的变化，人力成本越来越高，导致企业的用工成本相较改革开放初期已经过高。很多改革开放初期入驻苏州的外资企业已经开始了撤离苏州将厂搬迁至人力成本更低的中国中西部地区甚至是东南亚地区的步伐。
在这个背景下，既能节约人力资源又能不降低生产任务指标的最好方法就是对生产线进行自动化改造。大量使用先进的生产线机器人技术和自动化的好处不仅仅是可以代替昂贵的人工，还可以大幅提升生产、加工的精度，降低整体废品率，亦可以将工伤发生的概率降到极低。一旦发生工伤，对于企业来说也是一笔巨大的支出，甚至有的小企业就会就此倒闭。
2012年，常熟市杜尼电子有限责任公司也开始了自动化生产线改造。在改造之初厂内有员工近700人，历时5年至2017年改造全部完成后，在企业生产规模进一步扩大的前提下，厂内仅剩员工300人，节约人力成本近60%。由于常熟市杜尼电子有限责任公司的主营业务是金属板冲压，厂内有近百台大型冲压机，每台冲压机都需要至少1名甚至2名工人操作。2017年之前，每年都会发生工人不幸被冲压机误伤导致截肢甚至死亡的工伤事件，员工的生命健康安全无法得到有效的保护。对于员工来说，每次工伤事件都代表着一个家庭的支离破碎，对企业来说，亦是每次都要付出几十万乃至上百万元的赔偿金。2017年自动化改造完成至今已2年有余，厂内还未发生一起致人残疾的工伤事件，这也节约了一大笔的费用。
工业自动化的历史及现状
西方世界很早就开始发展工业自动化技术，其技术水平一直引领全球，到现在已经发展的很完整和成熟，但亦留有很大的发展空间供例如中国等后发者进行追赶。
自动化的雏形出现于17世纪的“自动装置”，这些所谓的“自动装置”以现在的眼光来看非常的原始，更像是简单的机械设计，但不可否认的是，他们正是全世界自动化技术的启蒙。世界的时针指到了18世纪，英国率先开始了第一次工业革命，以瓦特发明的闻名全球的蒸汽机为标志，各种各样的机器被用于了生产之中，代替了原本低效的手工劳动。生产力需求永远是技术发展最好的推力，这是亘古不变的真理。在巨大的生产力需求的推动下，当时的物理学家和机械师们发明了各种各样的自动装置，并将他们投入到了实际的生产中。自动装置的快速发展也推动了自动化理论的发展。对自动化进行系统理论研究导致控制理论的萌芽研究阶段就此到来。
进入20世纪之后，除了生产力之外的另一大技术发展推力出现了，它就是战争。由于航海、航空以及之后的20世纪中叶之后出现的航天等诸多领域的需求，自动化技术得以迅速的发展，许多困扰多年的控制理论问题得到了解决。世界上第一条自动化生产线——美国福特汽车公司的流水汽车装配生产线，以及在美国军舰的控制中使用PID控制方法的实例反映了当时理论发展和技术发展的空前繁荣。
第二次世界大战大大促进了西方世界的工业发展，人类出现了新的技术需求，例如核反应技术、高速飞行技术、大型电力网技术、大型工厂技术等技术的出现带来了控制理论新的发展。经典控制理论的研究空前繁荣，时滞系统、非线性系统、时变系统分布参数系统、脉冲及采样系统等问题的研究日趋成熟，研制出了很多日后工业自动化中必不可少的基础生产工具。
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