摘 要

在自然界中存在许多能源，其中电能具有特殊的地位。与其它的能源相比，电能具有清洁干净、输送安全、使用经济、应用广泛等优点。因此，用于运输和使用电能的电机在现代社会中扮演着越来越重要的角色。而采用自动化装配生产线生产电机，能够大幅度提高电机的质量和生产效率，并且能够降低生产成本以及确保生产的安全性。综上所述，研究电机的自动组装线对于我们的生产生活具有重要意义。

本文介绍了一种基于虚拟仿真技术的马达电机自动组装线的设计方案，以PLC为载体编写一套程序驱动机械手等相关器件进行设计好的操作，在自动组装线上实现自动抓取、装配等动作。通过PLC的控制，使马达电机自动组装线完成线圈组装单元，加工单元，总装配单元三个部分动作，从而达到生产电机的目的。本文首先介绍了研究的目的和意义，分析了课题的研究现状；然后给出了系统的工艺过程和控制要求以及总体设计方案，通过PLC和触摸屏来控制机械手和立体仓库，并通过不同的方式来实现各个模块之间的数据通讯；接着介绍了硬件电路设计，硬件结构包括人机界面、可编程逻辑控制器、PLC、工作台、机械手、数模转换模块和检测装置等；之后介绍了软件设计，用软件编程实现系统的全部功能；另外，本文对系统进行了仿真调试，本文在IRAI虚拟仿真平台建立了虚拟系统的三维立体模型，通过PLC的控制，模拟了马达电机自动组装线的整个生产流程，对系统的实际运行效果进行了验证，同时，也发现了系统的不足，并在虚拟仿真平台上加以改进；最后对本次毕业设计进行了总结，本文完成了设计要求，并对未来提出了展望。

关键词：电能；电机；自动组装线；PLC；IRAI

Abstract

There are many energy sources in nature, of which electrical energy has a special status. Compared with other energy sources, electric energy has the advantages of being clean, safe, economical and easy to use. Therefore, motors for transporting and using electric energy are playing an increasingly important role in modern society. The use of an automated assembly line to produce motors can significantly improve motor quality and production efficiency, as well as reduce production costs and ensure production safety. In summary, the study of the motor's automatic assembly line is of great significance to our production and life.

This article introduced a design scheme of motor motor automatic assembly line based on virtual simulation technology, programmed a set of program-driven manipulators and other related devices to perform the designed operation with PLC as the carrier, and achieved automatic grabbing and assembly on the automatic assembly line. action. Through the control of the PLC, the motor motor assembly line completes the three parts of the coil assembly unit, the processing unit, and the total assembly unit, thereby achieving the purpose of producing a motor. This article first introduced the purpose and significance of the research, analyzed the research status of the project, and then gave the system's process and control requirements and overall design plan, through the PLC and touch screen to control the robot and stereo warehouse, and through different ways Realize the data communication between each module; Then introduced the hardware circuit design, the hardware structure includes man-machine interface, programmable logic controller, PLC, workbench, robot, digital-analog conversion module and detection device; later introduced the software design Software programming is used to realize the full functionality of the system. In addition, the simulation and debugging of the system is performed in this paper. This article has established a three-dimensional virtual model of the virtual system on the IRAI virtual simulation platform. Through PLC control, the entire production of the motor motor assembly line was simulated. The process has verified the actual operation effect of the system. At the same time, it has also discovered the insufficiency of the system and improved it on the virtual simulation platform. At last, this graduation design was summarized. The design requirements were fulfilled and proposed for the future. The outlook.

Key Words：Electric Energy; Motor; Automatic Assembly Line; PLC; IR

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究的目的及意义 1

1.2 课题的研究现状 2

1.3 论文的主要内容及章节安排 3

第2章 系统的工艺过程和控制要求 5

2.1 系统的工艺过程 5

2.2 系统的控制要求 6

2.3 相关器件的功能要求 8

第3章 系统的总体设计方案 9

3.1 电动机的组成结构 9

3.2 系统的主控方案 9

3.2.1 被控对象 9

3.2.2 主控方案 10

3.3 系统的总体设计方案 10

3.3.1 系统的组成部分 10

3.3.2 系统的总体设计 10

第4章 系统的硬件设计 12

4.1 系统的硬件设计 12

4.1.1 系统硬件的总体设计 12

4.1.2 系统硬件的总体接线图 13

4.2 PLC的设计 13

4.2.1 PLC选型 13

4.2.2 PLC的接线图 14

4.2.3 I/O接口的分配 17

4.3 触摸屏的选型 18

4.4 相关器件选型原则 19

第5章 系统的软件设计 21

5.1 操作流程与编程思路 21

5.1.1 操作流程 21

5.1.2 编程思路 21

5.2 系统的流程图 22

5.3 PLC的初始化 24

5.4 系统的程序设计 25

第6章 系统调试 29

6.1 仿真调试过程 29

6.2 调试结果分析 31

第7章 总结与展望 33

7.1 全文总结 33

7.2 展望 33

致谢 34

参考文献 35

第1章 绪论

在应用于人类生产生活中的多种能源中，电能具有生产安全高效、输送成本低廉、对其控制能够实现自动化等非常明显的优点。近代以来，电能对科学的发展与时代的进步起到了非常重要的作用。与之对应的是，用于运输和使用电能的电机在现代社会中扮演着越来越重要的角色，影响着人类生产与生活中的方方面面。

1.1 研究的目的及意义

随着时代的发展与科技的进步，电动机的应用正受到各个行业越来越多的关注，其应用领域也十分广泛。伺服电动机广泛应用于各类控制系统中；步进电动机主要应用在数控机床制造领域；交流力矩电动机经常应用在纺织工业；异步电动机在家用电器中应用比较多，例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等；同步电动机主要用于大型机械。而马达电机自动组装线的出现不仅有效的减少了人力的使用，能够使工人的生产活动更加易于进行，而且极大的提高了生产的安全性，通过实现生产过程的自动化，能够有效提高产品的一致性，从而提高产品的品质和生产产品的效率，同时能提升原材料的利用率以及辅助加工的效率，提高了生产的自动化、智能化、工业化程度，最终降低产品制造成本，达到提高企业的竞争实力的目的。在马达电机自动组装线中，人所发挥的作用是对整个生产过程进行总体设计、对整个组装线进行实现、控制生产过程以确保产品的质量和生产效率，能够有效地控制应用于马达电机自动组装线中的设备和装置。作为设备的控制者，我们不需要直接对相关装置进行操作，从而在很大程度上确保了人身安全。

可编程逻辑控制器（PLC）在自动化生产领域中得到了广泛的应用，很多大学都设有开放式PLC实验平台，但现在国内大学PLC实验室的主要问题是：（１）大学实验室内设备的数量以及质量受到限制，不能满足全体学生的实验要求；（２）实验过程中PLC不可避免的会出现失误，这会造成实验过程中的安全隐患。而经过虚拟仿真平台和ＰＬＣ之间的通信，在虚拟仿真平台建立虚拟系统的三维立体模型，实现ＰＬＣ对于虚拟对象的控制，模拟整个系统的运行过程，找出失误并加以改正。运用虚拟仿真技术在很大程度上弥补了实验室中设备不足的问题，并在极大程度上确保了实验人员的安全性。

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