理工典型生產(chǎn)線原理、安裝與調(diào)試第五章

1、第五章 檢測單元的結(jié)構(gòu)與控制5.1 檢測單元的結(jié)構(gòu)5.2 檢測單元的PLC控制及編程5.3 實驗操作訓(xùn)練5.1 檢測單元的結(jié)構(gòu)5.1.1 檢測單元的功能檢測單元的主要任務(wù)有兩個，即識別工件材料和檢測工件的尺寸。在MPS系統(tǒng)中，它的任務(wù)是將供料單元提供的工件進(jìn)行材料識別及尺寸檢測，并根據(jù)要求將滿足條件的工件通過滑槽送到下一個工作單元，對于不符合要求的工件在本單元中予以剔除。該單元模擬了實際生產(chǎn)中對原材料的檢測情況。5.1.2 檢測單元的結(jié)構(gòu)組成檢測單元主要組成為：I/O接線端口、識別模塊、測量模塊、升降模塊、滑槽模塊等。1. 識別模塊下一頁返回5.1 檢測單元的結(jié)構(gòu)識別模塊主要由3個傳感器組成，

2、即電感傳感器、電容傳感器和漫射式光電傳感器，用于識別工件的材質(zhì)及顏色。該模塊可以識別金屬與非金屬的材質(zhì)，可以將金屬、白、黑三種工件區(qū)分開。識別模塊中的電感傳感器、電容傳感器及漫射式光電傳感器都屬于接近開關(guān)類傳感器，它們分別在以下情況下動作： 電感傳感器在有金屬物質(zhì)接近它時動作； 電容傳感器在任何物質(zhì)接近它時都動作； 漫射式光電傳感器在接近它的物體反射回來的光線達(dá)到一定強(qiáng)度時動作。識別模塊對不同材質(zhì)和顏色的輸出結(jié)果如表5-1所示。2. 測量模塊測量模塊的作用是測量工件的高度。它由一個模擬量傳感器和傳感器支架構(gòu)成。該模擬量傳感器實際上是一個由電位器構(gòu)成的分壓器。上一頁下一頁返回5.1 檢測單元的結(jié)

3、構(gòu)該傳感器與變送器一起構(gòu)成一個測量工件高度尺寸的傳感系統(tǒng)，由電阻式傳感器將測量桿的位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娢黄麟娮柚档淖兓浚俳?jīng)變送器轉(zhuǎn)換為010 V的直流電壓信號輸出。輸出的電壓值與測量桿位移量之間呈正比例關(guān)系。測量模塊由一個精密滑臺氣缸驅(qū)動，以實現(xiàn)高度測量動作。3. 升降模塊升降模塊的作用是將工件由下方運送到上方，以準(zhǔn)備檢測和分流。它主要由一個無桿氣缸、一個雙作用直線氣缸和一個工作平臺組成。4. 滑槽模塊滑槽模塊提供了兩個物流方向。上滑槽可以將工件（合格工件）分流到下一個工作單元，下滑槽可以用于模擬不合格工件的流向（即從本單元剔除）。5.1.3 氣動控制回路上一頁下一頁返回5.1 檢測單元的結(jié)構(gòu)檢

4、測單元的氣動控制原理圖如圖5-1所示。1A為無桿缸；1B1和1B2為磁感應(yīng)式接近開關(guān)；2A為驅(qū)動高度測量模塊的精密滑臺缸；2B1、2B2為磁感應(yīng)式接近開關(guān)；3A為雙作用推料氣缸；3B1為磁感應(yīng)式接近開關(guān)；1Y1、1Y2為控制無桿氣缸的電磁閥的兩個控制信號；2Y1為控制滑臺缸的兩個電磁控制信號；3Y1為控制推料缸的電磁閥的電磁控制信號。上一頁返回5.2 檢測單元的PLC控制及編程5.2.1 PLC的I/O接線MPS中的每個部件上的輸入、輸出信號與PLC之間的通信電路的連接是通過I/O接線端口實現(xiàn)的。各接口地址已經(jīng)固定。各單元中需要與PLC進(jìn)行通信連接的線路（包括各個傳感器的線路、各個電磁閥的控制

5、線路及電源線路）都已事先連接到了各自的I/O接線端口上，在與PLC連接時，只需使用一根專用電纜即可實現(xiàn)快速連接。檢測單元I/O設(shè)備編號與說明見表5-2。5.2.2 檢測單元的編程要點1. 控制任務(wù)當(dāng)設(shè)備接通電源與氣源、PLC運行后，首先執(zhí)行復(fù)位動作，無桿缸驅(qū)動的工件托盤下降縮回到位，檢測頭縮回到位，工件托盤上無工件。下一頁返回5.2 檢測單元的PLC控制及編程然后進(jìn)入工作運行模式，放入一個工件，按啟動按鈕時，檢測單元首先對工件的顏色及材質(zhì)進(jìn)行識別，并將識別的結(jié)果儲存起來；然后將工作平臺升至上端，根據(jù)信號將工件從滑槽中推出去；最后各執(zhí)行機(jī)構(gòu)都返回到初始位置。2. 編寫程序檢測單元的控制程序框圖如

6、圖5-2所示，按此框圖編寫PLC程序。圖中讀取工件高度值的部分先不作要求。3. 下載調(diào)試將編輯好的程序下載到PLC中運行，調(diào)試通過，完成控制任務(wù)。5.2.3 氣動控制回路分析及仿真1. 氣動控制回路分析在圖5-1中，電磁線圈1Y1通電，工件平臺下降，等待工件，檢測到工件后，1Y2通電，工件平臺上升，到達(dá)極限位置，上一頁下一頁返回5.2 檢測單元的PLC控制及編程IB2輸出，氣缸停止；此時給電磁線圈2Y1通電，2號氣缸動作使檢測桿下降，測量高度完成后，使2Y1斷電；在彈簧復(fù)位下，2號氣缸活塞桿縮回直到2B1有信號輸出；然后使3Y1通電，3號氣缸活塞桿伸出，推出工件，延時后，3Y1斷電，活塞桿縮回

7、，3B1有信號輸出后，使1Y1通電，1號氣缸動作使工作臺下降，完成本次動作。2. 氣動控制回路仿真用FluidSIM-P軟件設(shè)計制作氣動控制和仿真模擬。通過該軟件，學(xué)生在計算機(jī)上分別畫出氣動回路圖5-1和根據(jù)圖5-2設(shè)計電氣控制回路，然后進(jìn)行測試和模擬仿真。通過仿真的實時顯示與軟件連接的實際控制回路的動作，逐步解決控制回路中的問題，直到最后實現(xiàn)圖5-2要求的控制過程。5.2.4 檢測單元的參考本地控制程序 上一頁下一頁返回5.2 檢測單元的PLC控制及編程上一頁下一頁返回5.2 檢測單元的PLC控制及編程上一頁下一頁返回5.2 檢測單元的PLC控制及編程上一頁下一頁返回5.2 檢測單元的PLC

8、控制及編程上一頁下一頁返回5.2 檢測單元的PLC控制及編程上一頁下一頁返回5.2 檢測單元的PLC控制及編程上一頁下一頁返回5.2 檢測單元的PLC控制及編程上一頁下一頁返回5.2 檢測單元的PLC控制及編程上一頁下一頁返回5.2 檢測單元的PLC控制及編程上一頁返回5.3 實驗操作訓(xùn)練1. 控制任務(wù)當(dāng)設(shè)備接通電源與氣源、PLC運行后，首先執(zhí)行復(fù)位動作，無桿缸驅(qū)動的工件托盤下降縮回到位，檢測頭縮回到位，工件托盤上無工件。然后進(jìn)入工作運行模式，放入一個工件，按啟動按鈕時，檢測單元首先對工件的顏色及材質(zhì)進(jìn)行識別，并將識別的結(jié)果儲存起來；然后將工作平臺升至上端進(jìn)行工件高度的測量，根據(jù)測量結(jié)果對工件

9、進(jìn)行分流。設(shè)定滿足某一個尺寸范圍的工件（合格品）從上滑槽分流出去，將不滿足要求的工件（不合格品）從下滑槽分流出去；最后各執(zhí)行機(jī)構(gòu)都返回到初始位置。當(dāng)輸入的工件為白色尼龍工件時，L1燈亮；當(dāng)輸入的工件為黑色尼龍工件時，L2燈亮；當(dāng)輸入的工件為銀色金屬工件時，L1、L2燈亮；當(dāng)工件被推入滑道后，L1、L2燈滅。2. 編制程序框圖下一頁返回5.3 實驗操作訓(xùn)練在理解上述控制任務(wù)后，寫出程序控制流程圖。3. 編寫程序按編寫的程序框圖編寫PLC程序。4. 下載調(diào)試將編輯好的程序下載到PLC中運行，調(diào)試通過，完成控制任務(wù)。實驗操作技能訓(xùn)練測試記錄如表5-3所示。5. 注意（1）高度尺寸上、下限（Hmax、

10、Hmin）的設(shè)置方法。在程序中，需要預(yù)先給定合格尺寸的范圍，即尺寸的上下限。該數(shù)值是一個與傳感器的安裝位置有關(guān)的相對值，它與工件的高度呈正比例關(guān)系。由于MPS只是一個模擬的生產(chǎn)設(shè)備，所提供的工件高度尺寸只有三種，而且沒有標(biāo)準(zhǔn)量塊，所以在實際操作中，我們可以這樣處理：上一頁下一頁返回5.3 實驗操作訓(xùn)練 調(diào)整高度測量傳感器的位置，確保測量探頭都能接觸到三種不同高度的工件，并且傳感器都能輸出一定量的數(shù)值； 根據(jù)測量的三個高度尺寸數(shù)值和模擬假設(shè)（如假設(shè)其中一種尺寸的工件不合格），確定出上限值Hmax和下限值Hmin。（2）避免設(shè)備損壞的調(diào)試方法建議。在調(diào)試中，可能因程序錯誤造成的執(zhí)行機(jī)構(gòu)沖突現(xiàn)象是：

11、在測量桿還在測量位置（下端）時，推料桿就推出了，從而使得傳感器的測量桿徑向受到?jīng)_擊力，導(dǎo)致測量桿的彎曲。避免方法：在運行程序前，先將傳感器的位置調(diào)高，使得測量桿的前端在測量位置高于最大工件的上表面，即使發(fā)生了上述的沖突動作，因為兩個機(jī)構(gòu)在空間上已經(jīng)直接接觸不上，所以也就不會損壞設(shè)備了。上一頁下一頁返回5.3 實驗操作訓(xùn)練當(dāng)檢測氣缸下降檢測工件時，可以人為地用手托起傳感器的探頭模擬檢測工件的情況。當(dāng)程序調(diào)試好后，再將傳感器向下調(diào)整到合適的位置。并按照上述高度尺寸上、下限（Hmax、Hmin）的設(shè)置方法重新測定、調(diào)整上/下限值。上一頁返回表5-1 識別模塊的輸出傳感器類型材質(zhì)及顏色金屬、銀白色尼龍

12、、白色尼龍、黑色電感式傳感器100光電式傳感器110電容式傳感器111返回圖5-1 檢測單元氣動控制原理圖返回表5-2 檢測單元I/O端口分配說明表序號設(shè)備符號設(shè)備名稱設(shè)備用途信號特征1B1電容式傳感器判斷托盤中是否有工件信號為1：托盤中有工件信號為0：托盤中無工件2B2漫射式光電傳感器判斷工件的顏色信號為1：白色工件信號為0：黑色工件/無工件3B3電感式傳感器判斷工件的材質(zhì)信號為1：金屬材質(zhì)工件信號為0：尼龍工件/無工件41B1磁感應(yīng)式接近開關(guān)判斷工件托盤的位置信號為1：工件托盤下降到位51B2磁感應(yīng)式接近開關(guān)判斷工件托盤的位置信號為1：工件托盤上升到位62B1磁感應(yīng)式接近開關(guān)判斷高度檢測頭

13、的位置信號為1：檢測頭縮回到位72B2磁感應(yīng)式接近開關(guān)判斷高度檢測頭的位置信號為1：檢測頭下探到位83B1磁感應(yīng)式接近開關(guān)判斷氣缸的前后位置信號為1：推料缸返回到位91Y1電磁閥控制托盤上下的動作信號為1：工件托盤下降101Y2電磁閥控制托盤上下的動作信號為1：工件托盤上升112Y1電磁閥控制檢測頭的動作信號為1：檢測頭下探檢測信號為0：檢測頭縮回123Y1電磁閥控制推料缸的動作信號為1：推料缸推出工件信號為0：推料缸返回返回圖5-2 檢測單元控制程序框圖返回表5-3 實驗操作技能訓(xùn)練測試記錄學(xué)生姓名學(xué) 號專 業(yè)班 級課 程指導(dǎo)老師下列清單為測評依據(jù)，用于判斷學(xué)生是否通過測評已經(jīng)達(dá)到所需能力標(biāo)準(zhǔn)第一階段 測量數(shù)據(jù)測 評 項 目分值得分是否遵守實驗室的各項規(guī)章制度10是否熟悉原理圖中各氣動元件的基本工作原理10是否熟悉原理圖的基本工作原理10是否正確搭建檢測單元控制實驗回路15