YL-235A設(shè)備安裝調(diào)試的技術(shù)運用

1、YL-235A設(shè)備安裝調(diào)試的技術(shù)運用一、有關(guān)傳感器（接近開關(guān)）YL-235A各工作單元所使用的傳感器都是接近傳感器，它利用傳感器對所接近的物體具有的敏感特性來識別物體的接近，并輸出相應(yīng)開關(guān)信號，因此，接近傳感器通常也稱為接近開關(guān)。接近傳感器有多種檢測方式，包括利用電磁感應(yīng)引起的檢測對象的金屬體中產(chǎn)生的渦電流的方式、捕捉檢測體的接近引起的電氣信號的容量變化的方式、利用磁石和引導開關(guān)的方式、利用光電效應(yīng)和光電轉(zhuǎn)換器件作為檢測元件等等。YL-235A所使用的是磁感應(yīng)式接近開關(guān)、電感式接近開關(guān)、漫反射光電開關(guān)和光纖型光電傳感器等。下面只介紹簡介它們的基本工作原理和安裝調(diào)試方法。1.1 磁感應(yīng)式接近開關(guān)

2、磁感應(yīng)式接近開關(guān)又稱磁性開關(guān)，是氣動系統(tǒng)最常用的檢測位置的傳感器。圖1-1是安裝在一個直線氣缸上的兩個磁性開關(guān)。圖1-1 安裝上直線氣缸的磁性開關(guān)從圖1-1可以看到，氣缸兩端分別有縮回限位和伸出限位兩個極限位置，自動控制中往往需要這兩個位置的信息，以便實現(xiàn)控制功能。獲取信息的方法是在這兩個極限位置都分別裝有一個磁感應(yīng)接近開關(guān)。當磁性物質(zhì)接近傳感器時，傳感器便會動作，并輸出傳感器信號。若在氣缸的活塞（或活塞桿）上安裝上磁性物質(zhì)，在氣缸缸筒外面的兩端位置各安裝一個磁感應(yīng)式接近開關(guān)，就可以用這兩個傳感器分別標識氣缸運動的兩個極限位置。當氣缸的活塞桿運動到哪一端時，哪一端的磁感應(yīng)式接近開關(guān)就動作并發(fā)出

3、電信號。在PLC的自動控制中，可以利用該信號判斷推料及頂料缸的運動狀態(tài)或所處的位置，以確定工件是否被推出或氣缸是否返回。在磁性開關(guān)上設(shè)置有LED顯示用于顯示其信號狀態(tài)，供調(diào)試時使用。磁性開關(guān)動作時，輸出信號“1”，LED亮；磁性開關(guān)不動作時，輸出信號“0”，LED不亮。磁性開關(guān)的安裝位置可以調(diào)整，調(diào)整方法是松開它的緊定螺栓，讓磁性開關(guān)順著氣缸滑動，到達指定位置后，再旋緊緊定螺栓。磁性開關(guān)有藍色和棕色2根引出線，使用時藍色引出線應(yīng)連接到PLC輸入公共端，棕色引出線應(yīng)連接到PLC輸入端。磁性開關(guān)的內(nèi)部電路如圖1-2中虛線框內(nèi)所示，為了防止實訓時錯誤接線損壞磁性開關(guān)，YL-235A上所有磁性開關(guān)的棕

4、色引出線都串聯(lián)了電阻。圖1-1 磁性開關(guān)內(nèi)部電路1.2 電感式接近開關(guān)電感式接近開關(guān)是利用電渦流效應(yīng)制造的傳感器。電渦流效應(yīng)是指，當金屬物體處于一個交變的磁場中，在金屬內(nèi)部會產(chǎn)生交變的電渦流，該渦流又會反作用于產(chǎn)生它的磁場這樣一種物理效應(yīng)。如果這個交變的磁場是由一個電感線圈產(chǎn)生的，則這個電感線圈中的電流就會發(fā)生變化，用于平衡渦流產(chǎn)生的磁場。利用這一原理，以高頻振蕩器（LC振蕩器）中的電感線圈作為檢測元件，當被測金屬物體接近電感線圈時產(chǎn)生了渦流效應(yīng)，引起振蕩器振幅或頻率的變化，由傳感器的信號調(diào)理電路（包括檢波、放大、整形、輸出等電路）將該變化轉(zhuǎn)換成開關(guān)量輸出，從而達到檢測目的。電感式接近傳感器工

5、作原理框圖如圖1-3所示。圖1-3 電感式傳感器原理框圖在接近開關(guān)的選用和安裝中，必須認真考慮檢測距離、設(shè)定距離，保證生產(chǎn)線上的傳感器可靠動作。安裝距離注意說明如圖1-4所示。圖1-4 安裝距離注意說明1.3 漫射式光電接近開關(guān)（1）光電式接近開關(guān)“光電傳感器” 是利用光的各種性質(zhì)，檢測物體的有無和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。其中輸出形式為開關(guān)量的傳感器為光電式接近開關(guān)。光電式接近開關(guān)主要由光發(fā)射器和光接收器構(gòu)成。如果光發(fā)射器發(fā)射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射，到達光接收器的量將會發(fā)生變化。光接收器的敏感元件將檢測出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號，進行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、

6、藍色來判斷顏色）和紅外光。按照接收器接收光的方式的不同，光電式接近開關(guān)可分為對射式、反射式和漫射式3種，如圖1-5所示。圖1-5 光電式接近開關(guān)(2) 漫射式光電開關(guān)漫射式光電開關(guān)是利用光照射到被測物體上后反射回來的光線而工作的，由于物體反射的光線為漫射光，故稱為漫射式光電接近開關(guān)。它的光發(fā)射器與光接收器處于同一側(cè)位置，且為一體化結(jié)構(gòu)。在工作時，光發(fā)射器始終發(fā)射檢測光，若接近開關(guān)前方一定距離內(nèi)沒有物體，則沒有光被反射到接收器，接近開關(guān)處于常態(tài)而不動作；反之若接近開關(guān)的前方一定距離內(nèi)出現(xiàn)物體，只要反射回來的光強度足夠，則接收器接收到足夠的漫射光就會使接近開關(guān)動作而改變輸出的狀態(tài)。供料單元中，用來

7、檢測工件不足或工件有無的漫射式光電接近開關(guān)選用OMRON公司的E3Z-L61型放大器內(nèi)置型光電開關(guān)（細小光束型，NPN型晶體管集電極開路輸出），。該光電開關(guān)的外形和頂端面上的調(diào)節(jié)旋鈕和顯示燈如圖1-6所示。圖1-7給出該光電開關(guān)的內(nèi)部電路原理框圖。圖1-6 E3Z-L光電開關(guān)的外形和調(diào)節(jié)旋鈕、顯示燈圖1-7 E3Z-L61光電開關(guān)電路原理圖從電路原理圖可以看到，E3Z-L光電開關(guān)電路具有極性保護，電路連接時如果極性接反，不會損壞器件，但光電開關(guān)不能正常工作。切勿把光電開關(guān)的信號輸出線直接連接到+24V電源端，這樣會造成器件的損壞。用來檢測物料臺上有無物料的光電開關(guān)是一個園柱形漫射式光電接近開關(guān)

8、，工作時向上發(fā)出光線，從而透過小孔檢測是否有工件存在，該光電開關(guān)選用OTS41 型，OTS41沒有電源極性保護，使用時要小心。1.4 光纖傳感器光纖型傳感器也是一種光電傳感器，光纖型傳感器由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光纖檢測頭是分離的兩個部分，光纖檢測頭的尾端部分分成兩條光纖，使用時分別插入放大器的兩個光纖孔。光纖傳感器組件如圖1-8所示。圖1-9是放大器的安裝示意圖。 圖1-8 光纖傳感器組件圖1-9 光纖傳感器組件外形及放大器的安裝示意光纖傳感器也是光電傳感器的一種。光纖傳感器具有下述優(yōu)點：抗電磁干擾、可工作于惡劣環(huán)境，傳輸距離遠，使用壽命長，此外，由于光纖頭具有較小的體積

9、，所以可以安裝在很小空間的地方。光纖式光電接近開關(guān)的放大器的靈敏度調(diào)節(jié)范圍較大。當光纖傳感器靈敏度調(diào)得較小時，反射性較差的黑色物體，光電探測器無法接收到反射信號；而反射性較好的白色物體，光電探測器就可以接收到反射信號。反之，若調(diào)高光纖傳感器靈敏度，則即使對反射性較差的黑色物體，光電探測器也可以接收到反射信號。圖1-10給出了放大器單元的俯視圖，調(diào)節(jié)其中部的8旋轉(zhuǎn)靈敏度高速旋鈕就能進行放大器靈敏度調(diào)節(jié)（順時針旋轉(zhuǎn)靈敏度增大）。調(diào)節(jié)時，會看到“入光量顯示燈”發(fā)光的變化。當探測器檢測到物料時，“動作顯示燈”會亮，提示檢測到物料。圖1-10 光纖傳感器放大器單元的俯視圖E3Z-NA11型光纖傳感器電路

10、框圖如圖1-11所示，接線時請注意根據(jù)導線顏色判斷電源極性和信號輸出線，切勿把信號輸出線直接連接到電源+24V端。圖1-11 E3X-NA11型光纖傳感器電路框圖1.5 接近開關(guān)的圖形符號部分接近開關(guān)的圖形符號如圖1-12所示。圖中(a)(b)(c)三種情況均使用NPN型三極管集電極開路輸出。如果是使用PNP型的，正負極性應(yīng)反過來。圖1-12 接近開關(guān)的圖形符號二、YL-235A的氣動元件2.1 標準雙作用直線氣缸YL-235A傳送帶上的推料氣缸和升降臺的升降氣缸都是標準雙作用直線氣缸。標準氣缸是指氣缸的功能和規(guī)格是普遍使用的、結(jié)構(gòu)容易制造的、制造廠通常作為通用產(chǎn)品供應(yīng)市場的氣缸。雙作用氣缸是

11、指活塞的往復運動均由壓縮空氣來推動。圖2-1是標準雙作用直線氣缸的半剖面圖。圖中，氣缸的兩個端蓋上都設(shè)有進排氣通口，從無桿側(cè)端蓋氣口進氣時，推動活塞向前運動；反之，從桿側(cè)端蓋氣口進氣時，推動活塞向后運動。雙作用氣缸具有結(jié)構(gòu)簡單，輸出力穩(wěn)定，行程可根據(jù)需要選擇的優(yōu)點，但由于是利用壓縮空氣交替作用于活塞上實現(xiàn)伸縮運動的，回縮時壓縮空氣的有效作用面積較小，所以產(chǎn)生的力要小于伸出時產(chǎn)生的推力。圖2-1 標準雙作用直線氣缸為了使氣缸的動作平穩(wěn)可靠，氣缸的作用氣口都安裝了限出型氣缸節(jié)流閥。氣缸節(jié)流閥是一種流量控制閥，它的作用是調(diào)節(jié)氣缸的動作速度。節(jié)流閥上帶有氣管的快速接頭，只要將合適外徑的氣管往快速接頭上

12、一插就可以將管連接好了，使用時十分方便。圖2-2是安裝了帶快速接頭的限出型氣缸節(jié)流閥的氣缸外觀。圖2-2 安裝上氣缸節(jié)流閥的氣缸圖2-3是一個雙作用氣缸裝有兩個限出型氣缸節(jié)流閥的連接和調(diào)節(jié)原理示意圖，當調(diào)節(jié)節(jié)流閥A時，是調(diào)整氣缸的伸出速度，而當調(diào)節(jié)節(jié)流閥B時，是調(diào)整氣缸的縮回速度。AB圖2-3 節(jié)流閥連接和調(diào)整原理示意2.2 氣動手指（氣爪）氣爪用于抓取、夾緊工件。氣爪通常有滑動導軌型、支點開閉型和回轉(zhuǎn)驅(qū)動型等工作方式。YL-235A所使用的是滑動導軌型氣動手指，如圖2-4(a)所示。其工作原理可從其中剖面圖(b)和(c)看出。圖2-4 氣動手指實物和工作原理2.3 導向氣缸導向氣缸是指具有導

13、向功能的氣缸。一般為標準氣缸和導向裝置的集合體。導向氣缸具有導向精度高，抗扭轉(zhuǎn)力矩、承載能力強、工作平穩(wěn)等特點。YL-235A機械手用于手臂水平伸出和縮回的導向氣缸如圖2-5所示。圖2-5 導向氣缸2.4 擺動氣缸擺動氣缸是利用壓縮空氣驅(qū)動輸出軸在一定角度范圍內(nèi)作往復回轉(zhuǎn)運動的氣動執(zhí)行元件。用于物體的轉(zhuǎn)位、翻轉(zhuǎn)、分類、夾緊、閥門的開閉以及機器人的手臂動作等。齒輪齒條式擺動氣缸是氣壓力推動活塞帶動齒條作直線運動，齒條推動齒輪作回轉(zhuǎn)運動，由齒輪軸輸出力矩并帶動外負載擺動。 擺動平臺是在轉(zhuǎn)軸上安裝了一個平臺，平臺可在一定角度范圍內(nèi)擺動。葉片式擺缸是用內(nèi)部止動塊或外部擋塊來改變其擺動角度。止動塊與缸體

14、固定在一起，葉片與轉(zhuǎn)軸連在一起。氣壓作用在葉片上，帶動轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，并輸出力矩。葉片式擺動氣缸有單葉片式和雙葉片式。雙葉片式的輸出力矩比單葉片式大一倍，但轉(zhuǎn)角小于180度。圖2-6和圖2-7分別給出了齒輪齒條式擺動氣缸及葉片式擺缸的外觀圖。圖2-6 齒輪齒條式擺動氣缸圖2-7 葉片式擺缸2.5 單電控電磁換向閥、電磁閥組雙作用氣缸，其活塞的運動是依靠向氣缸一端進氣，并從另一端排氣，再反過來，從另一端進氣，一端排氣來實現(xiàn)的。氣體流動方向的改變則由能改變氣體流動方向或通斷的控制閥即方向控制閥加以控制。在自動控制中，方向控制閥常采用電磁控制方式實現(xiàn)方向控制，稱為電磁換向閥。電磁換向閥是利用其電磁線圈通電

15、時，靜鐵芯對動鐵芯產(chǎn)生電磁吸力使閥芯切換，達到改變氣流方向的目的。圖2-8所示是一個單電控二位三通電磁換向閥的工作原理示意。圖2-8 單電控電磁換向閥的工作原理所謂“位”指的是為了改變氣體方向，閥芯相對于閥體所具有的不同的工作位置。“通”的含義則指換向閥與系統(tǒng)相連的通口，有幾個通口即為幾通。圖3-5中，只有兩個工作位置，具有供氣口P、工作口A和排氣口R，故為二位三通閥。圖2-9分別給出二位三通、二位四通和二位五通單控電磁換向閥的圖形符號，圖形中有幾個方格就是幾位，方格中的“”和“”符號表示各接口互不相通。圖2-9 部分單電控電磁換向閥的圖形符號YL-235A所有工作單元的執(zhí)行氣缸都是雙作用氣缸

16、，因此控制它們工作的電磁閥需要有二個工作口和二個排氣口以及一個供氣口，故使用的電磁閥均為二位五通電磁閥。傳送帶上兩個推料氣缸的運動是用兩個二位五通的單電控電磁閥來控制的。這兩個電磁閥帶有手動換向和加鎖鈕，有鎖定（LOCK）和開啟（PUSH）2個位置。用小螺絲刀把加鎖鈕旋到在LOCK位置時，手控開關(guān)向下凹進去，不能進行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按，信號為“1”，等同于該側(cè)的電磁信號為“1”；常態(tài)時，手控開關(guān)的信號為“0”。在進行設(shè)備調(diào)試時，可以使用手控開關(guān)對閥進行控制，從而實現(xiàn)對相應(yīng)氣路的控制，以改變推料缸等執(zhí)行機構(gòu)的控制，達到調(diào)試的目的。2.6 雙電控電磁換向閥用以控制機械手氣

17、缸運動的電磁閥均采用的是二位五通雙電控電磁閥，電磁閥外形如圖2-10所示。圖2-10 雙電控氣閥示意圖雙電控電磁閥與單電控電磁閥的區(qū)別在于，對于單電控電磁閥，在無電控信號時，閥芯在彈簧力的作用下會被復位，而對于雙電控電磁閥，在兩端都無電控信號時，閥芯的位置是取決于前一個電控信號。注意：雙電控電磁閥的兩個電控信號不能同時為“1”，即在控制過程中不允許兩個線圈同時得電，否則，可能會造成電磁線圈燒毀，當然，在這種情況下閥芯的位置是不確定的。2.7 電磁閥組YL-235A上所有電磁閥是集中安裝在匯流板上的。匯流板中兩個排氣口末端均連接了消聲器，消聲器的作用是減少壓縮空氣在向大氣排放時的噪聲。這種將多個

18、閥與消聲器、匯流板等集中在一起構(gòu)成的一組控制閥的集成稱為閥組，而每個閥的功能是彼此獨立的。，閥組的結(jié)構(gòu)如圖2-11所示。圖2-11 電磁閥組2.8 氣動控制回路的工作原理圖三、三菱FR-E500系列變頻器簡介在使用三菱PLC的235A設(shè)備中，變頻器選用三菱變頻器FR-E500系列中FR-E540-0.75K-CH型變頻器，該變頻器額定電壓等級為三相400V，適用電機容量0.75kW的電動機。圖3-1是變頻器的前視圖和拆掉前蓋板和輔助板后的視圖。圖3-1 FR-E540-0.75K的外觀結(jié)構(gòu)變頻器安裝在模塊盒內(nèi)，變頻器的電源端頭、電動機端頭、主要的輸入、輸出端頭都引出到模塊面板的安全導線插孔上，

19、以確保實訓接線操作時的安全。在模塊面板上還安裝了調(diào)速電位器，用來調(diào)節(jié)變頻器輸出電壓的頻率。變頻器模塊面板如圖3-2所示。圖3-2 三菱FR-E540變頻器模塊面板3.1 FR-E500變頻器的電路連接FR-E500變頻器主電路和控制電路的接線圖如圖3-3所示，表3-1列出了控制電路端子的功能說明。圖3-3 FR-E500電路接線圖表6-1 控制電路端子的功能說明進行主電路接線時，變頻器模塊面板上的L1、L2、L3插孔接三相電源，接地插孔接保護地線；三個電動機插孔U、V、W連接到三相電動機（千萬不能接錯電源，否則會損壞變頻器）。當變頻器的參數(shù)Pr79設(shè)定值=2（外部操作模式）時，就可以用PLC的

20、輸出信號去控制變頻器的啟動/停止、正反轉(zhuǎn)和改變運行頻率等。在335A設(shè)備中，限于PLC的輸出點數(shù)，最多只能提供4點輸出供變頻器的控制端子使用，在出廠時連接了STF、STR、RM、RL四個端子。3.2 FR-E500系列變頻器的操作面板使用操作面板（FR-PA02-02）可以進行運行方式、頻率的設(shè)定，運行指令監(jiān)視，參數(shù)設(shè)定，錯誤表示等。操作面板有一顯示屏，還有一可打開的操作蓋板，圖3-4和表3-2、表3-3表示了操作面板各部分的名稱和作用。圖3-4 操作面板各部分的名稱表3-2 FR-E500面板按鍵的作用表3-3 FR-E500面板上運行狀態(tài)的表示按鍵中最重要的是MODE鍵（“模式”鍵或“狀態(tài)

21、”鍵），它可以改變顯示模式（狀態(tài)）。模式共有5種：監(jiān)視、頻率設(shè)定、參數(shù)設(shè)定、PU操作以及幫助模式。連續(xù)按動MODE鍵，顯示器將循環(huán)順序顯示以上幾種模式。在每種模式下有不同的功能，如在“監(jiān)視”模式下，按SET鍵，可以顯示電動機的頻率(“Hz”燈亮)，或顯示電流(“A”燈亮)等運行信息；又如在“操作”模式下，按、鍵，可選擇“外部操作”（利用外部信號控制變頻器的運轉(zhuǎn)）、“PU操作”（利用變頻器操作單元的鍵直接控制變頻器的運轉(zhuǎn)）或“PU點動操作”等操作模式；在參數(shù)設(shè)定模式下，可根據(jù)實際需要改變變頻器的參數(shù)值等。圖3-5是用MODE鍵改變顯示模式的操作示意。圖3-5 用MODE鍵改變顯示模式的操作示意3

22、.3 FR-E500變頻器的運行操作和參數(shù)設(shè)置1、FR-E500運行操作方式FR-E500變頻器的運行操作模式有9種，常用的6種如圖3-6所示。圖3-6 E500常用的操作模式運行操作模式是通過參數(shù)Pr.79設(shè)定的，Pr.79的出廠設(shè)定值為0，用戶可以根據(jù)實際需要修改設(shè)定值，圖3-7是設(shè)定參數(shù)Pr.79 的一個例子。圖3-7 參數(shù)Pr.79設(shè)定的例子235A系統(tǒng)中，變頻器的運行由PLC輸出控制，應(yīng)選擇Pr.79=2，即外部操作模式。但在傳送帶部件的安裝、調(diào)試過程中，也有使用PU操作模式或外部/PU組合操作模式II操作變頻器來驅(qū)動電動機試運行的。用外部/PU組合操作模式II運行時，應(yīng)在變頻器模塊

23、面板上把調(diào)速電位器引出端的“1”、“2”、“3”插孔分別與變頻器“10”、“2”、“5”號控制端子引出插孔相連接，然后按圖3-8所示步驟操作。圖3-8 外部/PU組合操作模式II運行操作的步驟2、多段速運行模式的操作變頻器在外部操作模式或組合操作模式II下, 變頻器不僅可以通過外接電位器的調(diào)整來改變運行頻率，還可以通過外接的開關(guān)器件的組合通斷改變輸入端子的狀態(tài)來實現(xiàn)。這種控制頻率的方式稱為多段速控制功能。FR-E540變頻器的速度控制端子是RH、RM和RL。通過這些開關(guān)的組合可以實現(xiàn)3段、7段、15段（要通過參數(shù)Pr.183設(shè)置為8，將RMS端子的功能轉(zhuǎn)換成多速段控制端REX）速的控制。轉(zhuǎn)速的

24、切換，由于轉(zhuǎn)速的檔次是按二進制的順序排列的，故三個輸入端可以組合成3檔至7檔（0狀態(tài)不計）轉(zhuǎn)速，故四個輸入端可以組合成15檔（0狀態(tài)不計）轉(zhuǎn)速。3段速由RH、RM、RL通斷來實現(xiàn)。7段速由RH、RM、RL通斷的組合來實現(xiàn)。15段速由RH、RM、RL和REX（由參數(shù)Pr.183設(shè)置為8，將RMS端子的功能轉(zhuǎn)換成多速段控制端REX）通斷的組合來實現(xiàn)。多段速的各自運行頻率則由參數(shù)Pr.3- Pr.5（設(shè)置前3段速的頻率）、Pr.24- Pr.27（設(shè)置第4段速至第7段速的頻率），Pr.232- Pr.239（設(shè)置第8段速至第15段速的頻率）的設(shè)置值來決定。多段速控制對應(yīng)的控制端狀態(tài)及參數(shù)關(guān)系見圖3-9.圖3-9 多段速控制對應(yīng)的控制端狀態(tài)及參數(shù)關(guān)系圖中各參數(shù)的設(shè)定步驟如下：用相應(yīng)參數(shù)設(shè)定運行頻率，設(shè)定步驟與圖3-7參數(shù)Pr.79設(shè)定的例子相同。在變頻器運行期間，每種速度(頻率)能在0400Hz范圍內(nèi)被設(shè)定。在讀出多段速度設(shè)定參數(shù)狀態(tài)下，通過按/鍵改變設(shè)定值。在此種情況下，為存儲設(shè)定頻率，在松開/鍵后，請按下 SET 鍵。頻率指令的外部端子，其優(yōu)先排列順序依次為：JOG多段速度運行4號端子2號端子。2. 多段速度設(shè)定在PU運行和外部運行中都可以設(shè)定。3. 3速設(shè)定的場合，2速以上同時被選擇時，低速信號的設(shè)定頻率優(yōu)先。4. Pr.24Pr.27和Pr.232Pr.239之間的設(shè)定沒有優(yōu)