自動化生產(chǎn)線安裝及調(diào)試

1、自動控制系2012年9月1、YL-335A自動生產(chǎn)線概述 1.1 YL-335A的基本組成 亞龍YL-335A型自動生產(chǎn)線實訓(xùn)考核裝備由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式實訓(xùn)臺上的送料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元組成。其外觀如圖所示。YL-335A 外觀1、YL-335A自動生產(chǎn)線概述 1.1 YL-335A的基本組成 其中，每一工作單元都可自成一個獨立的系統(tǒng)，同時也都是一個機電一體化的系統(tǒng)。各個單元的執(zhí)行機構(gòu)基本上以氣動執(zhí)行機構(gòu)為主，但輸送單元的機械手裝置整體運動則采取步進(jìn)電機驅(qū)動、精密定位的位置控制，該驅(qū)動系統(tǒng)具有長行程、多定位點的特點，是一個典型的一維位置控制系統(tǒng)。分揀單元的傳送帶驅(qū)動則

2、采用了通用變頻器驅(qū)動三相異步電動機的交流傳動裝置。位置控制和變頻器技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)應(yīng)用最為廣泛的電氣控制技術(shù)。1、YL-335A自動生產(chǎn)線概述 1.1 YL-335A的基本組成 在YL-335A設(shè)備上應(yīng)用了多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運動位置、物體通過的狀態(tài)、物體的顏色及材質(zhì)等。傳感器技術(shù)是機電一體化技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是現(xiàn)代工業(yè)實現(xiàn)高度自動化的前提之一。1、YL-335A自動生產(chǎn)線概述 1.1 YL-335A的基本組成 在控制方面，YL-335A采用了基于RS485串行通信的PLC網(wǎng)絡(luò)控制方案，即每一工作單元由一臺PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間通過RS485串行通訊實現(xiàn)互連的

3、分布式控制方式。用戶可根據(jù)需要選擇不同廠家的PLC及其所支持的RS485通信模式，組建成一個小型的PLC網(wǎng)絡(luò)。1、YL-335A自動生產(chǎn)線概述 1.2 YL-335A的基本功能1、供料單元的基本功能：按照需要將放置在料倉中待加工的工件自動送出到物料臺上，以便輸送單元的抓取機械手裝置將工件抓取送往其他工作單元。2、加工單元的基本功能：把該單元物料臺上的工件（工件由輸送單元的抓取機械手裝置送來）送到?jīng)_壓機構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動作，然后再送回到物料臺上，待輸送單元的抓取機械手裝置取出。3、裝配單元的基本功能：完成將該單元料倉內(nèi)的黑色或白色小圓柱工件嵌入到已加工的工件中的裝配過程。4、分揀單元的基

4、本功能：完成將上一單元送來的已加工、裝配的工件進(jìn)行分揀，使不同顏色的工件從不同的料槽分流的功能。5、輸送單元的基本功能：該單元具有精確定位到指定單元的物料臺，在物料臺上抓取工件，把抓取到的工件輸送到指定地點然后放下的功能。YL-335A 俯視圖 按照需要將放置在料倉中待加工的工件自動送按照需要將放置在料倉中待加工的工件自動送出到物料臺上，以便輸送單元的抓取機械手裝出到物料臺上，以便輸送單元的抓取機械手裝置將工件抓取送往其他工作單元置將工件抓取送往其他工作單元 供料單元的基本功能 把該單元物料臺上的工件（工件由輸送單元的把該單元物料臺上的工件（工件由輸送單元的抓取機械手裝置送來）送到?jīng)_壓機構(gòu)下面

5、，完抓取機械手裝置送來）送到?jīng)_壓機構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動作，然后再送回到物料臺上，成一次沖壓加工動作，然后再送回到物料臺上，待輸送單元的抓取機械手裝置取出待輸送單元的抓取機械手裝置取出 加工單元的基本功能 完成將該單元料倉內(nèi)的黑色或白色小圓柱工件嵌入到已加工的工件中的裝配過程 裝配單元的基本功能 完成將上一單元送來的已加工、裝配的工件進(jìn)完成將上一單元送來的已加工、裝配的工件進(jìn)行分揀，使不同顏色的工件從不同的滑槽分流行分揀，使不同顏色的工件從不同的滑槽分流的功能的功能 分揀單元的基本功能 該單元具有精確定位到指定單元的物料臺，在物料臺上抓取工件，把抓取到的工件輸送到指定地點然后放下的功能 輸

6、送單元的基本功能 1、YL-335A自動生產(chǎn)線概述 1.3 YL-335A的特點和實訓(xùn)項目 特點：YL-335A綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識，如氣動控制技術(shù)、機械技術(shù)（機械傳動、機械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機位置控制和變頻器技術(shù)等。利用該系統(tǒng)，可以模擬一個與實際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使學(xué)習(xí)者得到一個非常接近于實際的教學(xué)設(shè)備環(huán)境，從而縮短了理論教學(xué)與實際應(yīng)用之間的距離。1、YL-335A自動生產(chǎn)線概述 1.3 YL-335A的特點和實訓(xùn)項目 實訓(xùn)項目： 自動檢測技術(shù)使用實訓(xùn) 氣動技術(shù)應(yīng)用實訓(xùn) 可編程控制器編程實訓(xùn) PLC網(wǎng)絡(luò)組建實訓(xùn) 電氣控制電路實訓(xùn) 變頻器應(yīng)用實訓(xùn) 步

7、進(jìn)電機驅(qū)動和位置控制實訓(xùn) 自動控制技術(shù)教學(xué)與實訓(xùn) 機械系統(tǒng)安裝和調(diào)試實訓(xùn) 系統(tǒng)維護(hù)與故障檢測實訓(xùn)1、YL-335A自動生產(chǎn)線概述 1.3 YL-335A的特點和實訓(xùn)項目 特點：YL-335A綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識，如氣動控制技術(shù)、機械技術(shù)（機械傳動、機械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機位置控制和變頻器技術(shù)等。利用該系統(tǒng)，可以模擬一個與實際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使學(xué)習(xí)者得到一個非常接近于實際的教學(xué)設(shè)備環(huán)境，從而縮短了理論教學(xué)與實際應(yīng)用之間的距離。1、YL-335A自動生產(chǎn)線概述 1.4 技術(shù)參數(shù)1、交流電源：三相五線制， AC 380V/220V10% 50 Hz；2、

8、溫度：-1040；環(huán)境濕度：90%（25）；3、實訓(xùn)桌外形尺寸：長寬高=1920mm960mm840mm；4、整機消耗：1.5kVA；5、氣源工作壓力：最小0.6Mbar，最大0.8Mbar。6、安全保護(hù)措施：具有接地保護(hù)、漏電保護(hù)功能，安全性符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護(hù)套的高強度安全型實驗導(dǎo)線。2、自動線核心技術(shù)應(yīng)用 2.1自動線中的步進(jìn)電動機及其控制 輸送單元所選用的步進(jìn)電機是Kinco三相步進(jìn)電機3S57Q-04056，與之配套的驅(qū)動器為Kinco 3M458三相步進(jìn)電機驅(qū)動器。 2.1.1 步進(jìn)電機 3S57Q-04056部分技術(shù)參數(shù)如下：步進(jìn)電機和驅(qū)動器2.1

9、自動線中的步進(jìn)電動機及其控制 2.1.1 步進(jìn)電機 3S57Q-04056的三個相繞組必須連接成三角形，接線圖如圖所示。 3S57Q-04056的接線2.1自動線中的步進(jìn)電動機及其控制 2.1.2 步進(jìn)電機驅(qū)動器 Kinco 3M458三相步進(jìn)電機驅(qū)動器主要電氣參數(shù)如下： 供電電壓：直流24V40V 輸出相電流：3.0A5.8A 控制信號輸入電流：620mA 冷卻方式：自然風(fēng)冷2.1自動線中的步進(jìn)電動機及其控制 2.1.2 步進(jìn)電機驅(qū)動器 該驅(qū)動器具有如下特點；采用交流伺服驅(qū)動原理，具備交流伺服運轉(zhuǎn)特性，三相正弦電流輸出。內(nèi)部驅(qū)動直流電壓達(dá)40V，能提供更好的高速性能。具有電機靜態(tài)鎖緊狀態(tài)下的

10、自動半流功能，可大大降低電機的發(fā)熱。具有最高可達(dá)10000步/轉(zhuǎn)的細(xì)分功能，細(xì)分可以通過撥動開關(guān)設(shè)定。幾乎無步進(jìn)電機常見的共振和爬行區(qū)，輸出相電流通過撥動開關(guān)設(shè)定?？刂菩盘柕妮斎腚娐凡捎霉怦罡綦x。采用正弦的電流驅(qū)動，使電機的空載起跳頻率達(dá)5kHz,(1000步/轉(zhuǎn))左右。3M458 DIP開關(guān)功能說明 在3M458 驅(qū)動器的側(cè)面連接端子中間有一個紅色的八位DIP功能設(shè)定開關(guān)，可以用來設(shè)定驅(qū)動器的工作方式和工作參數(shù)。3M458的典型接線圖 驅(qū)動器的典型接線圖如圖所示，YL-335A中，控制信號輸入端使用的是DC24V電壓，圖中的限流電阻R1為2K，此外，F(xiàn)REE端也沒有使用。3M458步進(jìn)電機驅(qū)

11、動器模塊的面板YL-335A為3M458 驅(qū)動器提供的外部直流電源為DC24V，6A輸出的開關(guān)穩(wěn)壓電源，直流電源和驅(qū)動器一起安裝在模塊盒中，驅(qū)動器的引出線均通過安全插孔與其他設(shè)備連接。右圖是3M458步進(jìn)電機驅(qū)動器模塊的面板圖。2.1自動線中的步進(jìn)電動機及其控制 2.1.3 步進(jìn)電機傳動組件的基本技術(shù)數(shù)據(jù) 3S57Q-04056步進(jìn)電機步距角為1.8度，即在無細(xì)分的條件下200個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈（通過驅(qū)動器設(shè)置細(xì)分精度最高可以達(dá)到10000個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈）。步進(jìn)電機傳動組件采用同步輪和同步帶傳動。同步輪齒距為5mm，共11個齒，即旋轉(zhuǎn)一周機械手裝置位移55mm。YL335-A系統(tǒng)中為達(dá)到控制精

12、度，驅(qū)動器細(xì)分設(shè)置為10000步/轉(zhuǎn)即（每步機械手位移0.0055mm），電機驅(qū)動電流設(shè)為5.2A。2.2PPI網(wǎng)絡(luò) YL-335A系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間通過RS485串行通訊實現(xiàn)互連的分布式控制方式。組建成網(wǎng)絡(luò)后，系統(tǒng)中每一個工作單元也稱作工作站。 PLC網(wǎng)絡(luò)的具體通信模式，取決于所選廠家的PLC類型。若PLC選用S7-200系列，通信方式則采用PPI協(xié)議通信。2.2PPI網(wǎng)絡(luò) 2.2.1 西門子PPI通信概述 PPI協(xié)議是S7-200 CPU最基本的通信方式，通過原來自身的端口（PORT0或PORT1）就可以實現(xiàn)通信，是S7-200默認(rèn)的通信

13、方式。 PPI是一種主從協(xié)議通信，主從站在一個令牌環(huán)網(wǎng)中，主站發(fā)送要求到從站器件，從站器件響應(yīng)；從站器件不發(fā)信息，只是等待主站的要求并對要求作出響應(yīng)。如果在用戶程序中使能PPI主站模式，就可以在主站程序中使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令來讀寫從站信息。而從站程序沒有必要使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令。2.2PPI網(wǎng)絡(luò) 2.2.2 YL-335A各工作站PLC 實現(xiàn)PPI通信實例 下面以YL-335A各工作站PLC 實現(xiàn)PPI通信的操作步驟為例，說明使用PPI協(xié)議實現(xiàn)通信的步驟。 1、對網(wǎng)絡(luò)上每一臺PLC，設(shè)置其系統(tǒng)塊中的通信端口參數(shù)，對用作PPI通信的端口（PORT0或PORT1），指定其地址（站號）和波特率。設(shè)置后把系統(tǒng)

14、塊下載到該PLC。具體操作如下：2.2.2 YL-335A各工作站PLC 實現(xiàn)PPI通信實例運行個人電腦上的STEP7 V4.0（SP5）程序，打開設(shè)置端口界面，如圖2-1所示。 利用PPI/RS485編程電纜單獨地把輸送單元CPU系統(tǒng)塊里設(shè)置端口0為1號站，波特率為了187.5千波特，如圖2-2所示。 同樣方法設(shè)置供料單元CPU端口0為2號站，波特率為了187.5千波特；加工單元CPU端口0為3號站，波特率為了187.5千波特；裝配單元CPU端口0為4號站，波特率為了187.5千波特；最后設(shè)置分揀單元CPU端口0為5號站，波特率為了187.5千波特。 分別把系統(tǒng)塊下載到相應(yīng)的CPU中。2.2

15、.2 YL-335A各工作站PLC 實現(xiàn)PPI通信實例 圖2-1 打開設(shè)置端口畫面2.2.2 YL-335A各工作站PLC 實現(xiàn)PPI通信實例 圖2-2 設(shè)置輸送站PLC端口0參數(shù)2.2.2 YL-335A各工作站PLC 實現(xiàn)PPI通信實例 2、利用網(wǎng)絡(luò)接頭和網(wǎng)絡(luò)線把各臺PLC中用作PPI通信的端口0連接，所使用的網(wǎng)絡(luò)接頭中，2#5#站用的是標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)連接器，1#站用的是帶編程接口的連接器。2.2.2 YL-335A各工作站PLC 實現(xiàn)PPI通信實例 然后利用STEP7 V4.0軟件和PPI/RS485編程電纜搜索出PPI網(wǎng)絡(luò)的5個站。如圖2-3所示。2.2PPI網(wǎng)絡(luò) 關(guān)于PPI的具體使用和配置

16、方法在附件文檔PPI網(wǎng)絡(luò)中有較為詳盡的介紹，請同學(xué)們參閱。2.3氣動技術(shù)在自動線中的使用 輸送單元的抓取機械手裝置是氣動驅(qū)動的，其氣動控制回路如圖2-4所示。作用氣缸2.3氣動技術(shù)在自動線中的使用 圖中，驅(qū)動氣動手指氣缸的電磁閥采用的是二位五通的帶手控開關(guān)的雙側(cè)電磁先導(dǎo)控制閥（簡稱雙電控電磁閥），雙電控電磁閥采用兩端都用電磁線圈控制的方式。 雙電控電磁閥外形如圖2-5所示。2.3氣動技術(shù)在自動線中的使用 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(fù)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：注意：

17、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(dāng)然，在這種情況下閥芯的位置是不確定的。2.3氣動技術(shù)在自動線中的使用 電磁閥組 閥組，就是將多個閥集中在一起構(gòu)成的一組閥，而每個閥的功能是彼此獨立的。供料單元的閥組只使用兩個由二位五通的帶手控開關(guān)的單電控電磁閥，兩個閥集中安裝在匯流板上，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。閥組的組裝如圖2-6所示。本單元的兩個閥分別對頂料氣缸和推料氣缸的氣路進(jìn)行控制，以改變各自的動作狀態(tài)。2.3氣動技術(shù)在自動線中的使用 電磁閥組 單向電磁閥電磁閥和

18、雙向電磁閥電磁閥是用電壓信號來控制的流體流動閥門裝置，本系統(tǒng)中只有一只兩位五通雙控電磁閥，其它全部使用兩位五通單向閥兩位指：電磁閥有兩個基本工作位 A位、B位五通指：電磁閥有五個通氣孔工作A口B口、排氣孔A口B口、入氣孔。2.3氣動技術(shù)在自動線中的使用 電磁閥組 本單元所采用的電磁閥，帶手動換向、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(jìn)去，不能進(jìn)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(jìn)行設(shè)備調(diào)試時，可以使用手控開關(guān)對閥進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)對

19、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(dá)到調(diào)試的目的。2.4自動線中傳感器的使用 1、磁性開關(guān) 氣缸兩端分別有縮回限位和伸出限位兩個極限位置，這兩個極限位置都分別裝有一個磁感應(yīng)接近開關(guān)。 磁感應(yīng)接近開關(guān)的基本工作原理是：當(dāng)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(biāo)識氣缸運動的兩個極限位置。2.4自動線中傳感器的使用 1、磁性開關(guān) 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。在傳感器上設(shè)

20、置有LED顯示用于顯示傳感器的信號狀態(tài)，供調(diào)試時使用。傳感器動作時，輸出信號“1”，LED亮；傳感器不動作時，輸出信號“0”，LED不亮。傳感器（也叫做磁性開關(guān)）的安裝位置可以調(diào)整，調(diào)整方法是松開磁性開關(guān)的緊定螺釘，讓磁性開關(guān)在氣缸的滑軌里滑動，到達(dá)指定位置后，再旋緊緊定螺釘。2.4自動線中傳感器的使用 2、光電開關(guān) 在供料單元底座和裝料管第4層工件位置，分別安裝一個漫射式光電開關(guān)。漫射式光電接近開關(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)。下圖為漫射式光電接近開關(guān)的工作原理示意圖。2.4自動線中傳感器的使用 2、光電開關(guān) 由此可見，若該部分機構(gòu)內(nèi)沒有工件，則處于底層和第4層位置的兩個漫射式光電接近開關(guān)均處于常態(tài)；若僅