1、YL-335B 型自動生產線裝備實踐指導書實踐指導書（三菱（三菱 PLCPLC 版本）版本）華南理工大學自動化實驗教學中心 2前 言現代化的自動生產設備（自動生產線）的最大特點是它的綜合性和系統性，在這里，機械技術、微電子技術、電工電子技術、傳感測試技術、接口技術、信息變換技術、網絡通信技術等多種技術有機地結合，并綜合應用到生產設備中；而系統性指的是，生產線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執行與驅動等機構在微處理單元的控制下協調有序地工作，有機地融合在一起?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）以其高抗干擾能力、高可靠性、高性能價格比且編程簡單而廣泛地應用在現代化的自動生產設備中，擔負著生產線的大腦微處理單元

2、的角色。因此，培養掌握機電一體化技術，掌握 PLC 技術及 PLC 網絡技術的技術人材是當務之急。亞龍 YL-335B 型自動生產線實訓考核裝備在鋁合金導軌式實訓臺上安裝供料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元，構成一個典型的自動生產線的機械平臺，系統各機構的采用了氣動驅動、變頻器驅動和伺服（步進）電機位置控制等技術。系統的控制方式采用每一工作單元由一臺 PLC 承擔其控制任務，各 PLC 之間通過 CC-LINK網絡通訊實現互連的分布式控制方式。因此，YL-335BYL-335B 綜合應用了多種技術知識，如氣動控制技術、機械技術（機械傳動、機械連接等） 、傳感器應用技術、PLCPLC 控制和組

3、網、伺服電機位置控制和變頻器技術等。利用 YL-335BYL-335B，可以模擬一個與實際生產情況十分接近的控制過程，使學習者得到一個非常接近于實際的教學設備環境，從而縮短了理論教學與實際應用之間的距離。YL-335BYL-335B 采用模塊組合式的結構，各工作單元是相對獨立的模塊，并采用了標準結構和抽屜式模塊放置架，具有較強的互換性。可根據實訓需要或工作任務的不同進行不同的組合、安裝和調試，達到模擬生產性功能和整合學習功能的目標，十分適合教學實訓考核或技能競賽的需要。本實訓指導書主要闡述亞龍 YL-335BYL-335B 型自動生產線實訓考核裝備的基本結構、工作原理和工作過程。實訓指導書力求

4、采用項目教學的方法介紹本裝備所涉及的技術，使學生在知識的學習和綜合應用，PLCPLC 的編程和組網能力，設備的安裝與調試等方面能收到較好的效果。鑒于時間倉促和限于編者水平，書中難免有錯誤及不當之處，懇請讀者批評指正。 3目 錄項目一項目一 了解了解 YL-335B 自動生產線實訓考核裝備自動生產線實訓考核裝備.11.1 YL-335B 的基本組成.11.2 YL-335B 的基本功能.21.3 YL-335B 的電氣控制.51.3.1 YL-335B 工作單元的結構特點.51.3.2 YL-335B 的控制系統.61.4 供電電源.71.5 氣源處理裝置.8項目二項目二 供料單元控制系統實訓供

5、料單元控制系統實訓.102.1 了解供料單元的結構和工作過程.102.2 相關知識點.112.2.1 供料單元的氣動元件.112.2.2 認知有關傳感器（接近開關）.152.3 供料單元安裝技能訓練.192.4 供料單元的 PLC 控制系統.212.4.1 工作任務.212.4.2 PLC 的 I/O 接線.222.4.3 供料單元單站控制的編程思路.232.4.4 調試與運行.25項目三項目三 加工單元控制系統實訓加工單元控制系統實訓.263.1 加工單元的結構和工作過程.263.2 相關的知識點.283.2.1 了解直線導軌.283.2.2 加工單元的氣動元件.293.3 加工單元的安裝技

6、能訓練.303.4 加工單元 PLC 控制系統設計.323.4.1 工作任務.323.4.2 PLC 的 I/O 分配及系統安裝接線.333.4.3 編寫和調試 PLC 控制程序.35項目四項目四 裝配單元控制系統實訓裝配單元控制系統實訓.374.1 裝配單元的結構與工作過程.374.2 相關的知識點.404.2.1 裝配單元的氣動元件.40 44.2.2 認知光纖傳感器.435.3 裝配單元的安裝技能訓練.444.4 裝配單元 PLC 控制系統設計.464.4.1 工作任務.464.4.2 PLC 的 I/O 分配及系統安裝接線.464.4.3 編寫和調試 PLC 控制程序.48項目五項目五

7、 分揀單元控制系統實訓分揀單元控制系統實訓.515.1 分揀單元的結構和工作過程.515.2 分揀單元安裝技能訓練.535.2 相關知識點.555.2.1 旋轉編碼器概述.555.2.2 三菱 FR-A740 變頻器簡介.575.2.2.1 FR-A740 變頻器的安裝和接線.575.2.2.2 變頻器的操作面板的操作訓練.615.2.2.3 常用參數設置訓練.655.3 分揀單元的 PLC 控制及編程.695.3.1 工作任務.695.3.2 PLC 的 I/O 接線.705.3.3 分揀單元的編程要點.725.3.3.1 高速計數器的編程.725.3.3.2 程序結構.76項目六項目六 認

8、識人機界面認識人機界面.776.1 認知 GT1055-QSBD-C 人機界面.776.1.1 GT1055-QSBD-C 人機界面的硬件連接.776.2.2 變頻器輸出的模擬量控制.81項目七項目七 輸送單元控制系統實訓輸送單元控制系統實訓.867.1 輸送單元的結構與工作過程.867.2 輸送單元安裝技能訓練.907.3 相關的知識點.927.3.1 認知伺服電機及伺服放大器.927.3.1.1 永磁交流伺服系統概述.927.3.1.2 三菱 MR-J3 系列 AC 伺服電機驅動器.947.3.2 QD75P1 定位模塊的使用與編程.987.4 輸送單元的 PLC 控制與編程.1017.4

9、.1 工作任務.1017.4.2 PLC 的選型和 I/O 接線.104項目八項目八 YL-335B 的整體控制的整體控制.1068.1 認知三菱 PLC CC-LINK 通信.106 58.1.1 認識 QJ61BT11N 與 FX2N-32CCL.1068.1.2 CC-LINK 通信線纜連接.1078.1.3 組建 CC-LINK 通信網絡.1088.2 系統整體控制實訓的工作任務描述.1108.3 工作任務的實現.1188.3.1 設備的安裝和調整.1188.3.2 有關參數的設置和測試.1198.3.3 人機界面組態.1208.3.3.1 工程分析和創建.1208.3.3.2 歡迎畫

10、面組態.1208.3.3.3 主畫面組態.1238.3.4 編寫和調試 PLC 控制程序.1298.3.4.1 規劃通信數據.1298.3.4.2 從站單元控制程序的編制.1318.3.4.3 主站單元控制程序的編制.133 1項目一項目一 了解了解 YL-335BYL-335B 自動生產線實訓考核裝備自動生產線實訓考核裝備1.11.1 YL-335BYL-335B 的基本組成的基本組成亞龍 YL-335B 型自動生產線實訓考核裝備由安裝在鋁合金導軌式實訓臺上的供料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元 5 個單元組成。其外觀如圖 1-1所示。其中，每一工作單元都可自成一個獨立的系統，同

11、時也都是一個機電一體化的系統。各個單元的執行機構基本上以氣動執行機構為主，但輸送單元的機械手裝置整體運動則采取伺服電機驅動、精密定位的位置控制，該驅動系統具有長行程、多定位點的特點，是一個典型的一維位置控制系統。分揀單元的傳送帶驅動則采用了通用變頻器驅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是現代工業企業應用最為廣泛的電氣控制技術。在 YL-335BYL-335B 設備上應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、物體的顏色及材質等。傳感器技術是機電一體化技術中的關鍵技術之一，是現代工業實現高度自動化的前提之一。在控制方面，YL-335BYL-335B 采用

12、了基于 CC-LINKCC-LINK 網絡通信的 PLCPLC 網絡控制方案，即每圖圖 1-1 YL-335B 外觀外觀圖圖 2一工作單元由一臺 PLC 承擔其控制任務，各 PLC 之間通過 CC-LINK 網絡通訊實現互連的分布式控制方式。用戶可根據需要選擇不同廠家的 PLCPLC 及其所支持的 CC-LINK 網絡通信模式，組建成一個小型的 PLCPLC 網絡。小型 PLCPLC 網絡以其結構簡單，價格低廉的特點在小型自動生產線仍然有著廣泛的應用，在現代工業網絡通信中仍占據相當的份額。另一方面，掌握基于 CC-LINK 網絡通信的 PLCPLC 網絡技術，將為學習三菱系列現場總線技術、工業

13、以太網技術等打下了良好的基礎。1.21.2 YL-335BYL-335B 的基本功能的基本功能YL-335BYL-335B 各工作單元在實訓臺上的分布如圖 1-2 的俯視圖所示。圖圖 1-21-2 YL-335BYL-335B 俯視圖俯視圖各個單元的基本功能如下：1、供料單元的基本功能：供料單元是 YL-335BYL-335B 中的起始單元，在整個系統中，起著向系統中的其他單元提供原料的作用。具體的功能是：按照需要將放置在料倉中待加工工件（原料）自動地推出到物料臺上，以便輸送單元的機械手將其抓取，輸送到其他單元上。如圖 1-3 所示為供料單元實物的全貌。 3圖圖 1-31-3 供料單元實物的全

14、貌供料單元實物的全貌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）送到沖壓機構下面，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。如圖 1-4 所示為加工單元實物的全貌。圖圖 1-41-4 加工單元實物的全貌加工單元實物的全貌3、裝配單元的基本功能：完成將該單元料倉內的黑色或白色小圓柱工件嵌入到已 4加工的工件中的裝配過程。裝配單元總裝實物圖如 1-5。圖圖 1-51-5 裝配單元總裝實物圖裝配單元總裝實物圖4、分揀單元的基本功能：完成將上一單元送來的已加工、裝配的工件進行分揀，使不同顏色的工件從不同的料槽分流的功能。如圖 1

15、-6 所示分揀單元實物的全貌。圖圖 1-61-6 分揀單元實物的全貌分揀單元實物的全貌 55、輸送單元的基本功能：該單元通過直線運動傳動機構驅動抓取機械手裝置到指定單元的物料臺上精確定位，并在該物料臺上抓取工件，把抓取到的工件輸送到指定地點然后放下，實現傳送工件的功能。輸送單元的外觀如圖 1-7 所示。圖圖 1-71-7 輸送單元外觀圖輸送單元外觀圖 直線運動傳動機構的驅動器可采用伺服電機或步進電機，視實訓目的而定。YL-YL-335B335B 的標準配置為伺服電機。1.31.3 YL-335BYL-335B 的電氣控制的電氣控制1.3.11.3.1 YL-335BYL-335B 工作單元的結

16、構特點工作單元的結構特點YL-335BYL-335B 設備中的各工作單元的結構特點是機械裝置和電氣控制部分的相對分離。每一工作單元機械裝置整體安裝在底板上，而控制工作單元生產過程的 PLCPLC 裝置則安裝在工作臺兩側的抽屜板上。因此，工作單元機械裝置與 PLCPLC 裝置之間的信息交換是一個關鍵的問題。YL-335BYL-335B 的解決方案是：機械裝置上的各電磁閥和傳感器的引線均連接到裝置側的接線端口上。PLCPLC 的 I/OI/O 引出線則連接到 PLC 側的接線端口上。兩個接線端口間通過多芯信號電纜互連。圖 1-8 和圖 1-9 分別是裝置側的接線端口和 PLC側的接線端口。圖圖 1

17、-81-8 裝置側接線端口裝置側接線端口圖圖 1-91-9 PLCPLC 側接線端口側接線端口 6裝置側的接線端口的接線端子采用三層端子結構，上層端子用以連接 DC24V 電源的+24V 端，底層端子用以連接 DC24V 電源的 0V 端，中間層端子用以連接各信號線。PLCPLC 側的接線端口的接線端子采用兩層端子結構，上層端子用以連接各信號線,其端子號與裝置側的接線端口的接線端子相對應。底層端子用以連接 DC24V 電源的+24V端和 0V 端。裝置側的接線端口和 PLCPLC 側的接線端口之間通過專用電纜連結。其中 25 針接頭電纜連接 PLC 的輸入信號，15 針接頭電纜連接 PLC 的

18、輸出信號。1.3.21.3.2 YL-335BYL-335B 的控制系統的控制系統YL-335BYL-335B 的每一工作單元都可自成一個獨立的系統，同時也可以通過網絡互連構成一個分布式的控制系統。1、當工作單元自成一個獨立的系統時，其設備運行的主令信號以及運行過程中的狀態顯示信號，來源于該工作單元按鈕指示燈模塊。按鈕指示燈模塊如圖 1-10 所示。模塊上的指示燈和按鈕的端腳全部引到端子排上。圖圖 1-101-10 按鈕指示燈模塊按鈕指示燈模塊模塊盒上器件包括：指示燈（24VDC）：黃色（HL1） 、綠色（HL2） 、紅色（HL3）各一只。主令器件：綠色常開按鈕 SB1 一只紅色常開按鈕 SB

19、2 一只選擇開關 SA（一對轉換觸點）急停按鈕 QS（一個常閉觸點）2、當各工作單元通過網絡互連構成一個分布式的控制系統時，對于主站采用三菱 Q 系列 PLC，從站采用三菱 FX 系列 PLC 的設備，YL-335BYL-335B 的配置是采用了 CC-LINK 網絡通信方式。設備出廠的控制方案如圖 1-11 所示。 7圖圖 1-111-11 YL-335BYL-335B 的通信網絡的通信網絡各工作站 PLCPLC 配置如下：1 輸送單元：Q02HCPU 主單元，QX41 DC 輸入模塊共 32 點輸入，QY41P 晶體管輸出模塊共 32 點晶體管輸出。2 供料單元：FX3U-32M 主單元，

20、共 16 點輸入，16 點繼電器輸出。3 加工單元：FX3U-32M 主單元，共 16 點輸入，16 點繼電器輸出。4 裝配單元：FX3U-48M 主單元，共 24 點輸入，24 點繼電器輸出。分揀單元：FX3U-32M 主單元，共 16 點輸入，16 點繼電器輸出。3、人機界面系統運行的主令信號（復位、啟動、停止等）通過觸模屏人機界面給出。同時，人機界面上也顯示系統運行的各種狀態信息。人機界面是在操作人員和機器設備之間做雙向溝通的橋梁。使用人機界面能夠明確指示并告知操作員機器設備目前的狀況，使操作變的簡單生動，并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個機器設備。使用人機界面還

21、可以使機器的配線標準化、簡單化，同時也能減少 PLC 控制器所需的 I/O 點數，降低生產的成本，同時由于面板控制的小型化及高性能，相對的提高了整套設備的附加價值。YL-335BYL-335B 采用了三菱 GT1055-QSBD-C 觸摸屏作為它的人機界面。GT1055-QSBD-C是一款集顯示、運算、通訊三位一體的高速應對工控機。該產品設計采用了 5.7 英寸高亮度 TFT 液晶顯示屏（分辨率 800480） ，可顯示世界各國的語言，GT1055-QSBD-C觸摸屏的使用、人機界面的組態方法，將在項目六（分揀單元控制系統實訓）中介紹。1.41.4 供電電源供電電源外部供電電源為三相五線制 A

22、C 380V/220V，圖 1-12 為供電電源模塊一次回路原 8理圖。圖中，總電源開關選用 DZ47LE-32/C32 型三相四線漏電開關。系統各主要負載通過自動開關單獨供電。其中，變頻器電源通過 DZ47C16/3P 三相自動開關供電；各工作站 PLCPLC 均采用 DZ47C5/2P 單相自動開關供電。此外，系統配置 4 臺 DC24V6A 開關穩壓電源分別用作供料加工、裝配、分揀及輸送單元的直流電源。圖圖 1-121-12 供電電源模塊一次回路原理圖供電電源模塊一次回路原理圖圖圖 1-131-13 配電箱設備安裝圖配電箱設備安裝圖 91.51.5 氣源處理裝置氣源處理裝置YL-335B

23、YL-335B 的氣源處理組件及其回路原理圖分別如圖 1-14 所示。氣源處理組件是氣動控制系統中的基本組成器件，它的作用是除去壓縮空氣中所含的雜質及凝結水，調節并保持恒定的工作壓力。在使用時，應注意經常檢查過濾器中凝結水的水位，在超過最高標線以前，必須排放，以免被重新吸入。氣源處理組件的氣路入口處安裝一個快速氣路開關，用于啟/閉氣源，當把氣路開關向左拔出時，氣路接通氣源，反之把氣路開關向右推入時氣路關閉。圖圖 1-141-14 氣源處理組件氣源處理組件氣源處理組件輸入氣源來自空氣壓縮機，所提供的壓力為 0.61.0MPa, 輸出壓力為 00.8MPa 可調。輸出的壓縮空氣通過快速三通接頭和氣

24、管輸送到各工作單元。 10項目項目二二 供料單元控制系統實訓供料單元控制系統實訓2.12.1 了解供料單元的結構和工作過程了解供料單元的結構和工作過程供料單元的主要結構組成為：工件裝料管，工件推出裝置，支撐架，閥組，端子排組件，PLCPLC，急停按鈕和啟動/停止按鈕，走線槽、底板等。其中，機械部分結構組成如圖 2-1 所示。其中，管形料倉和工件推出裝置用于儲存工件原料，并在需要時將料倉中最下層的工件推出到出料臺上。它主要由管形料倉、推料氣缸、頂料氣缸、磁感應接近開關、漫射式光電傳感器組成。該部分的工作原理是：工件垂直疊放在料倉中，推料缸處于料倉的底層并且其活塞桿可從料倉的底部通過。當活塞桿在退

25、回位置時，它與最下層工件處于同一水平位置，而頂料氣缸則與次下層工件處于同一水平位置。在需要將工件推出到物料臺上時，首先使夾緊氣缸的活塞桿推出，壓住次下層工件；然后使推料氣缸活塞桿推出，從而把最下層工件推到物料臺上。在推料氣缸返回并從料倉底部抽出后，再使夾緊氣缸返回，松開次下層工件。這樣，料倉中的工件在重力的作用下，就自動向下移動一個工圖圖 2-12-1 供料單元的主要結構組成供料單元的主要結構組成 11件，為下一次推出工件做好準備。 在底座和管形料倉第 4 層工件位置，分別安裝一個漫射式光電開關。它們的功能是檢測料倉中有無儲料或儲料是否足夠。若該部分機構內沒有工件，則處于底層和第 4 層位置的

26、兩個漫射式光電接近開關均處于常態；若僅在底層起有3 個工件，則底層處光電接近開關動作而第 4 層處光電接近開關常態，表明工件已經快用完了。這樣，料倉中有無儲料或儲料是否足夠，就可用這兩個光電接近開關的信號狀態反映出來。推料缸把工件推出到出料臺上。出料臺面開有小孔，出料臺下面設有一個圓柱形漫射式光電接近開關，工作時向上發出光線，從而透過小孔檢測是否有工件存在，以便向系統提供本單元出料臺有無工件的信號。在輸送單元的控制程序中，就可以利用該信號狀態來判斷是否需要驅動機械手裝置來抓取此工件。2.22.2 相關知識點相關知識點2.2.12.2.1 供料單元的氣動元件供料單元的氣動元件1、標準雙作用直線氣

27、缸標準氣缸是指氣缸的功能和規格是普遍使用的、結構容易制造的、制造廠通常作為通用產品供應市場的氣缸。雙作用氣缸是指活塞的往復運動均由壓縮空氣來推動。圖 2-3 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有進排氣通口，從無桿側端蓋氣口進氣時，推動活塞向前運動；反之，從桿側端蓋氣口進氣時，推動活塞向后運動。雙作用氣缸具有結構簡單，輸出力穩定，行程可根據需要選擇的優點，但由于是利用壓縮空氣交替作用于活塞上實現伸縮運動的，回縮時壓縮空氣的有效作用面積較小，所以產生的力要小于伸出時產生的推力。圖圖 2-22-2 供料操作示意圖供料操作示意圖 12為了使氣缸的動作平穩可靠，應對氣缸的運動速度

28、加以控制，常用的方法是使用單向節流閥來實現。單向節流閥是由單向閥和節流閥并聯而成的流量控制閥，常用于控制氣缸的運動速度，所以也稱為速度控制閥。圖 2-4 給出了在雙作用氣缸裝上兩個單向節流閥的連接示意圖，這種連接方式稱為排氣節流方式。即，當壓縮空氣從 A 端進氣、從 B 端排氣時，單向節流閥 A 的單向閥開啟，向氣缸無桿腔快速充氣；由于單向節流閥 B 的單向閥關閉，有桿腔的氣體只能經節流閥排氣，調節節流閥 B 的開度，便可改變氣缸伸出時的運動速度。反之，調節節流閥 A 的開度則可改變氣缸縮回時的運動速度。這種控制方式，活塞運行穩定，是最常用的方式。圖圖 2-42-4 節流閥連接和調整原理示意圖

29、節流閥連接和調整原理示意圖節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一插就可以將管連接好了，使用時十分方便。圖 2-5 是安裝了帶快速接頭的限出型氣缸節流閥的氣缸外觀。圖圖 2-32-3 雙作用氣缸工作示意圖雙作用氣缸工作示意圖圖圖 2-52-5 安裝上氣缸節流閥的氣缸安裝上氣缸節流閥的氣缸 132、單電控電磁換向閥、電磁閥組如前所述，頂料或推料氣缸，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方向控制，稱為

30、電磁換向閥。電磁換向閥是利用其電磁線圈通電時，靜鐵芯對動鐵芯產生電磁吸力使閥芯切換，達到改變氣流方向的目的。圖 2-6 所示是一個單電控二位三通電磁換向閥的工作原理示意。圖圖 2-62-6 單電控電磁換向閥的工作原理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?！巴ā钡暮x則指換向閥與系統相連的通口，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 2-7 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

31、不相通。圖圖 2-72-7 部分單電控電磁換向閥的圖形符號部分單電控電磁換向閥的圖形符號YL-335BYL-335B 所有工作單元的執行氣缸都是雙作用氣缸，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。 14供料單元用了兩個二位五通的單電控電磁閥。這兩個電磁閥帶有手動換向和加鎖鈕，有鎖定（LOCKLOCK）和開啟（PUSHPUSH）2 個位置。用小螺絲刀把加鎖鈕旋到在 LOCKLOCK 位置時，手控開關向下凹進去，不能進行手控操作。只有在 PUSHPUSH 位置，可用工具向下按，信號為“1” ，等同于該側的電磁信號為“1” ；常態時，手控

32、開關的信號為“0” 。在進行設備調試時，可以使用手控開關對閥進行控制，從而實現對相應氣路的控制，以改變推料缸等執行機構的控制，達到調試的目的。兩個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。這種將多個閥與消聲器、匯流板等集中在一起構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。 ，閥組的結構如圖 2-8 所示。3、氣動控制回路氣動控制回路是本工作單元的執行機構，該執行機構的控制邏輯控制功能是由PLCPLC 實現的。氣動控制回路的工作原理如圖 2-9 所示。圖中 1A 和 2A 分別為推料氣缸和頂料氣缸。1B1

33、和 1B2 為安裝在推料缸的兩個極限工作位置的磁感應接近開關，2B1和 2B2 為安裝在頂料缸的兩個極限工作位置的磁感應接近開關。1Y1 和 2Y1 分別為控制推料缸和頂料缸的電磁閥的電磁控制端。通常，這兩個氣缸的初始位置均設定在縮回狀態。圖圖 2-82-8 電磁閥組電磁閥組 15圖圖 2-92-9 供料單元氣動控制回路工作原理圖供料單元氣動控制回路工作原理圖2.2.22.2.2 認知有關傳感器（接近開關）認知有關傳感器（接近開關）YL-335BYL-335B 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，并輸出相應開關信號，因此，接近傳感器

34、通常也稱為接近開關。接近傳感器有多種檢測方式，包括利用電磁感應引起的檢測對象的金屬體中產生的渦電流的方式、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的方式、利用光電效應和光電轉換器件作為檢測元件等等。YL-335BYL-335B 所使用的是磁感應式接近開關（或稱磁性開關） 、電感式接近開關、漫反射光電開關和光纖型光電傳感器等。這里只介紹磁性開關、電感式接近開關和漫反射光電開關，光纖型光電傳感器留待在裝配單元實訓項目中介紹。1 1、磁性開關、磁性開關YL-335BYL-335B 所使用的氣缸都是帶磁性開關的氣缸。這些氣缸的缸筒采用導磁性弱、隔磁性強的材料，如硬鋁、不銹鋼等

35、。在非磁性體的活塞上安裝一個永久磁鐵的磁環，這樣就提供了一個反映氣缸活塞位置的磁場。而安裝在氣缸外側的磁性開關則是用來檢測氣缸活塞位置，即檢測活塞的運動行程的。有觸點式的磁性開關用舌簧開關作磁場檢測元件。舌簧開關成型于合成樹脂塊內，并且一般還有動作指示燈、過電壓保護電路也塑封在內。圖 2-10 是帶磁性開關氣缸的工作原理圖。當氣缸中隨活塞移動的磁環靠近開關時，舌簧開關的兩根簧片被磁化而相互吸引，觸點閉合；當磁環移開開關后，簧片失磁，觸點斷開。觸點閉合或斷開時發出電控信號，在 PLCPLC 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 16態或所處的位置，以確定工件是否被推出或氣缸是否返

36、回。圖圖 2-102-10 帶磁性開關氣缸的工作原理圖帶磁性開關氣缸的工作原理圖在磁性開關上設置的 LED 顯示用于顯示其信號狀態，供調試時使用。磁性開關動作時，輸出信號“1” ，LED 亮；磁性開關不動作時，輸出信號“0” ，LED 不亮。磁性開關的安裝位置可以調整，調整方法是松開它的緊定螺栓，讓磁性開關順著氣缸滑動，到達指定位置后，再旋緊緊定螺栓。磁性開關有藍色和棕色 2 根引出線，使用時藍色引出線應連接到 PLCPLC 輸入公共端，棕色引出線應連接到 PLCPLC 輸入端。磁性開關的內部電路如圖 2-11 中虛線框內所示。2 2、電感式接近開關、電感式接近開關電感式接近開關是利用電渦流效

37、應制造的傳感器。電渦流效應是指，當金屬物體處于一個交變的磁場中，在金屬內部會產生交變的電渦流，該渦流又會反作用于產生它的磁場這樣一種物理效應。如果這個交變的磁場是由一個電感線圈產生的，則這個電感線圈中的電流就會發生變化，用于平衡渦流產生的磁場。利用這一原理，以高頻振蕩器（LCLC 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生了渦流效應，引起振蕩器振幅或頻率的變化，由傳感器的信號調理電路（包括檢波、放大、整形、輸出等電路）將該變化轉換成開關量輸出，從而達到檢測目的。電感式接近傳感器工作原理框圖如圖 2-12 所示。供料單元中，為了檢測待加工工件是否金屬材料，在供料管底座側面

38、安裝了一個電感式傳感器，如圖 2-13 所示圖圖 2-112-11 磁性開關內部電路磁性開關內部電路 17在接近開關的選用和安裝中，必須認真考慮檢測距離、設定距離，保證生產線上的傳感器可靠動作。安裝距離注意說明如圖 2-14 所示。圖圖 2-142-14 安裝距離注意說明安裝距離注意說明3 3、漫射式光電接近開關、漫射式光電接近開關（1）光電式接近開關“光電傳感器” 是利用光的各種性質，檢測物體的有無和表面狀態的變化等的傳感器。其中輸出形式為開關量的傳感器為光電式接近開關。光電式接近開關主要由光發射器和光接收器構成。如果光發射器發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生變

39、化。光接收器的敏感元件將檢測出這種變化，并轉換為電氣信號，進行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、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，光電式接近開關可分為對射式、反射式和漫射式 3 種，如圖 2-15 所示。圖圖 2-122-12 電感式傳感器原理框圖電感式傳感器原理框圖圖圖 2-132-13 供料單元上的電感式傳感器供料單元上的電感式傳感器 18圖圖 2-152-15 光電式接近開關光電式接近開關(2) 漫射式光電開關漫射式光電開關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。它的光發射器與光接收器處于同一

40、側位置，且為一體化結構。在工作時，光發射器始終發射檢測光，若接近開關前方一定距離內沒有物體，則沒有光被反射到接收器，接近開關處于常態而不動作；反之若接近開關的前方一定距離內出現物體，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動作而改變輸出的狀態。圖 2-15(b)為漫射式光電接近開關的工作原理示意圖。供料單元中，用來檢測工件不足或工件有無的漫射式光電接近開關選用神視神視或OMRONOMRON 公司的 CX-441CX-441 或 E3Z-L61E3Z-L61 型放大器內置型光電開關（細小光束型，NPNNPN 型晶體管集電極開路輸出） 。該光電開關的外形和頂端面上的調節旋

41、鈕和顯示燈如圖 2-16 所示。圖中動作選擇開關的功能是選擇受光動作(Light) 或遮光動作 (Drag)模式。即當此開關按順時針方向充分旋轉時（L 側），則進入檢測-ON 模式；，當此開關按逆時針方向充分旋轉時（D 側），則進入檢測-OFF 模式。距離設定旋鈕是 5 回轉調節器，調整距離時注意逐步輕微旋轉，否則若充分旋轉距離調節器會空轉。調整的方法是，首先按逆時針方向將距離調節器充分旋到最小檢測距離（E3Z-L61E3Z-L61 約 20mm） ，然后根據要求距離放置檢測物體，按順時針方向逐步旋轉距離調節器，找到傳感器進入檢測條件的點；拉開檢測物體距離，按順時針方向進 19一步旋轉距離調節

42、器，找到傳感器再次進入檢測狀態，一旦進入，向后旋轉距離調節器直到傳感器回到非檢測狀態的點。兩點之間的中點為穩定檢測物體的最佳位置。圖圖 2-162-16 CX-441CX-441（E3Z-L61E3Z-L61）光電開關的外形和調節旋鈕、顯示燈）光電開關的外形和調節旋鈕、顯示燈圖 2-17 給出該光電開關的內部電路原理框圖。圖圖 2-172-17 CX-441CX-441（E3Z-L61E3Z-L61）光電開關電路原理圖）光電開關電路原理圖用來檢測物料臺上有無物料的光電開關是一個圓柱形漫射式光電接近開關，工作時向上發出光線，從而透過小孔檢測是否有工件存在，該光電開關選用 SICKSICK 公司產

43、品 MHT15-N2317 型，其外形如圖 2-18 所示。圖圖 2-182-18 MHT15-N2317光電開關外形光電開關外形4 4、接近開關的圖形符號：、接近開關的圖形符號：部分接近開關的圖形符號如圖 2-19 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，正負極性應反過來。 20圖圖 2-192-19 接近開關的圖形符號接近開關的圖形符號2.32.3 供料單元安裝技能訓練供料單元安裝技能訓練1 1、訓練目標、訓練目標將供料單元拆開成組件和零件的形式，然后再組裝成原樣，安裝內容包括機械部分的裝配、氣路的連接和調整和電氣接線。2 2、

44、安裝步驟和方法、安裝步驟和方法 機械部分安裝首先把供料站各零件組合成整體安裝時的組件，然后把組件進行組裝。所組合成的組件包括鋁合金型材支撐架組件出料臺及料倉底座組件推料機構組件。如圖2-20 所示。圖圖 2-20 供料單元組件供料單元組件各組件裝配好后，用螺栓把它們連接為總體，再用橡皮錘把裝料管敲入料倉底座。然后將連接好供料站機械部分以及電磁閥組、PLC 和接線端子排固定在底板上，最后固定底板完成供料站的安裝。安裝過程中應注意：裝配鋁合金型材支撐架時，注意調整好各條邊的平行及垂直度，鎖緊螺栓。氣缸安裝板和鋁合金型材支撐架的連接，是靠預先在特定位置的鋁型材“T”型 21槽中放置預留與之相配的螺母

45、，因此在對該部分的鋁合金型材進行連接時，一定要在相應的位置放置相應的螺母。如果沒有放置螺母或沒有放置足夠多的螺母，將造成無法安裝或安裝不可靠。 機械機構固定在底板上的時候，需要將底板移動到操作臺的邊緣，螺栓從底板的反面擰入，將底板和機械機構部分的支撐型材連接起來。氣路連接和調試連接步驟：從匯流排開始，按圖 2-8 所示的氣動控制回路原理圖連接電磁閥、氣缸。連接時注意氣管走向應按序排布，均勻美觀，不能交叉、打折；氣管要在快速接頭中插緊，不能夠有漏氣現象。氣路調試包括：用電磁閥上的手動換向加鎖鈕驗證頂料氣缸和推料氣缸的初始位置和動作位置是否正確。調整氣缸節流閥以控制活塞桿的往復運動速度，伸出速度以

46、不推倒工件為準。電氣接線電氣接線包括，在工作單元裝置側完成各傳感器、電磁閥、電源端子等引線到裝置側接線端口之間的接線；在 PLCPLC 側進行電源連接、I/O 點接線等。供料單元裝置側的接線端口上各電磁閥和傳感器的引線安排如表 2-1 所示。表表 2-1 供料單元裝置側的接線端口信號端子的分配供料單元裝置側的接線端口信號端子的分配輸入端口中間層輸出端口中間層端子號設備符號信號線端子號設備符號信號線21B1頂料到位21Y頂料電磁閥31B2頂料復位32Y推料電磁閥42B1推料到位52B2推料復位6SC1出料臺物料檢測7SC2物料不足檢測8SC3物料有無檢測9SC4金屬材料檢測10#17#端子沒有連

47、接4#14#端子沒有連接 接線時應注意，裝置側接線端口中，輸入信號端子的上層端子（+24V）只能作為傳感器的正電源端，切勿用于電磁閥等執行元件的負載。電磁閥等執行元件的正電源端和 0V 端應連接到輸出信號端子下層端子的相應端子上。裝置側接線完成后，應用扎帶綁扎，力求整齊美觀。PLCPLC 側的接線，包括電源接線，PLC 的 I/O 點和 PLCPLC 側接線端口之間的連線，PLC 22的 I/O 點與按鈕指示燈模塊的端子之間的連線。具體接線要求與工作任務有關。電氣接線的工藝應符合國家職業標準的規定，例如，導線連接到端子時，采用壓緊端子壓接方法；連接線須有符合規定的標號；每一端子連接的導線不超過

48、 2 根等等。2.42.4 供料單元的供料單元的 PLCPLC 控制系統控制系統2.4.12.4.1 工作任務工作任務本項目只考慮供料單元作為獨立設備運行時的情況，單元工作的主令信號和工作狀態顯示信號來自 PLCPLC 旁邊的按鈕/指示燈模塊。并且，按鈕/指示燈模塊上的工作方式選擇開關 SASA 應置于“單站方式”位置。具體的控制要求為： 設備上電和氣源接通后，若工作單元的兩個氣缸均處于縮回位置，且料倉內有足夠的待加工工件，則“正常工作”指示燈 HL1HL1 常亮，表示設備準備好。否則，該指示燈以 1Hz 頻率閃爍。 若設備準備好，按下啟動按鈕，工作單元啟動， “設備運行”指示燈 HL2HL2

49、 常亮。啟動后，若出料臺上沒有工件，則應把工件推到出料臺上。出料臺上的工件被人工取出后，若沒有停止信號，則進行下一次推出工件操作。 若在運行中按下停止按鈕，則在完成本工作周期任務后，各工作單元停止工作，HL2HL2 指示燈熄滅。 若在運行中料倉內工件不足，則工作單元繼續工作，但“正常工作”指示燈HL1HL1 以 1Hz 的頻率閃爍， “設備運行”指示燈 HL2HL2 保持常亮。若料倉內沒有工件，則HL1HL1 指示燈和 HL2HL2 指示燈均以 2Hz 頻率閃爍。工作站在完成本周期任務后停止。除非向料倉補充足夠的工件，工作站不能再啟動。要求完成如下任務。1、規劃 PLC 的 I/O 分配及接線

50、端子分配。2、進行系統安裝接線。3、按控制要求編制 PLC 程序。4、進行調試與運行。2.4.22.4.2 PLCPLC 的的 I/OI/O 接線接線根據工作單元裝置的 I/O 信號分配（表 2-1）和工作任務的要求，供料單元 PLC選用 FX3U-32M 主單元，共 16 點輸入和 16 點繼電器輸出。PLC 的 I/O 信號分配如 23表 2-2 所示，接線原理圖則見圖 2-21。表表 2-2 供料單元供料單元 PLC 的的 I/O 信號表信號表輸入信號輸出信號序號PLC 輸入點信號名稱信號來源序號PLC 輸出點信號名稱信號來源1X0頂料氣缸伸出到位1Y0頂料電磁閥2X1頂料氣缸縮回到位2

51、Y1推料電磁閥裝置側3X2推料氣缸伸出到位3Y24X3推料氣缸縮回到位4Y35X4出料臺物料檢測5Y46X5供料不足檢測6Y57X6缺料檢測7Y68X7金屬工件檢測裝置側89X109Y7正常工作指示10X1110Y10運行指示11X12停止按鈕11Y11未用按鈕/指示燈模塊12X13啟動按鈕13X14急停按鈕14X15工作方式選擇按鈕/指示燈模塊 24圖圖 2-21 供料單元供料單元 PLC 的的 I/O 接線原理圖接線原理圖2.4.32.4.3 調試與運行調試與運行（1）調整氣動部分，檢查氣路是否正確，氣壓是否合理，氣缸的動作速度是否合理。（2）檢查磁性開關的安裝位置是否到位，磁性開關工作是

52、否正常。（3）檢查 I/O 接線是否正確。（4）檢查光電傳感器安裝是否合理，靈敏度是否合適，保證檢測的可靠性。（5）放入工件，運行程序看供料單元動作是否滿足任務要求。（6）調試各種可能出現的情況，比如在任何情況下都有可能加入工件，系統都要能可靠工作。（7）優化程序。3 3、問題與思考、問題與思考（1）總結檢查氣動連線、傳感器接線、I/O 檢測及故障排除方法。（2）如果在供料過程中出現意外情況如何處理。（3）思考如果采用網絡控制如何實現？（4）思考加工單元各種可能會出現的問題。 25項目三項目三 加工單元控制系統實訓加工單元控制系統實訓3.13.1 加工單元的結構加工單元的結構和工作過程和工作過

53、程加工單元的功能是完成把待加工工件從物料臺移送到加工區域沖壓氣缸的正下方；完成對工件的沖壓加工，然后把加工好的工件重新送回物料臺的過程。加工單元裝置側主要結構組成為：加工臺及滑動機構，加工（沖壓）機構，電磁閥組，接線端口，底板等。其中，該單元機械結構總成如圖 3-1 所示。圖圖 3-13-1 加工單元機械結構總成加工單元機械結構總成1 1、物料臺及滑動機構、物料臺及滑動機構加工臺及滑動機構如圖 3-2 所示。加工臺用于固定被加工件，并把工件移到加工（沖壓）機構正下方進行沖壓加工。它主要由手爪氣動、手指、加工臺伸縮氣缸、線性導軌及滑塊、磁感應接近開關、漫射式光電傳感器組成?；瑒蛹庸づ_的工作原理：

54、滑動加工臺在系統正常工作后的初始狀態為伸縮氣缸伸出，加工臺氣動手指張開的狀態，當輸送機構把物料送到料臺上，物料檢測傳感器檢測到工件后，PLCPLC 控制程序驅動氣動手指將工件夾緊加工臺回到加工區域沖壓氣缸下方沖壓氣缸活塞桿向下伸出沖壓工件完成沖壓動作后向上縮回加工臺重新伸出到位后氣動手指松開的順序完成工件加工工序，并向系統發出加工完成信號。為下一次工件到來加工做準備。 26圖圖 3-23-2 加工臺及滑動機構加工臺及滑動機構在移動料臺上安裝一個漫射式光電開關。若加工臺上沒有工件，則漫射式光電開關均處于常態；若加工臺上有工件，則光電接近開關動作，表明加工臺上已有工件。該光電傳感器的輸出信號送到加

55、工單元 PLCPLC 的輸入端，用以判別加工臺上是否有工件需進行加工；當加工過程結束，加工臺伸出到初始位置。同時，PLCPLC 通過通信網絡，把加工完成信號回饋給系統，以協調控制。移動料臺上安裝的漫射式光電開關仍選用 E3Z-L61E3Z-L61 型放大器內置型光電開關（細小光束型） ，該光電開關的原理和結構以及調試方法在前面已經介紹過了。移動料臺伸出和返回到位的位置是通過調整伸縮氣缸上兩個磁性開關位置來定位的。要求縮回位置位于加工沖頭正下方；伸出位置應與輸送單元的抓取機械手裝置配合，確保輸送單元的抓取機械手能順利地把待加工工件放到料臺上。2 2、加工（沖壓）機構、加工（沖壓）機構加工（沖壓）

56、機構如圖 3-3 所示。加工機構用于對工件進行沖壓加工。它主要由沖壓氣缸、沖壓頭、安裝板等組成。沖壓臺的工作原理是：當工件到達沖壓位置既伸縮氣缸活塞桿縮回到位，沖壓缸伸出對工件進行加工，完成加工動作后沖壓缸縮回，為下一次沖壓做準備。 沖頭根據工件的要求對工件進行沖壓加工，沖頭安裝在沖壓缸頭部。安裝板用于安裝沖壓缸，對沖壓缸進行固定。 27圖圖 3-33-3 加工（沖壓）機構加工（沖壓）機構3.23.2 相關的知識點相關的知識點3.2.13.2.1 了解直線導軌了解直線導軌直線導軌是一種滾動導引，它由鋼珠在滑塊與導軌之間作無限滾動循環，使得負載平臺能沿著導軌以高精度作線性運動，其摩擦系數可降至傳

57、統滑動導引的 1/50，使之能地達到很高的定位精度。在直線傳動領域中，直線導軌副一直是關鍵性的產品，目前已成為各種機床、數控加工中心、精密電子機械中不可缺少的重要功能部件。 直線導軌副通常按照滾珠在導軌和滑塊之間的接觸牙型進行分類，主要有兩列式和四列式兩種。YL-335BYL-335B 上均選用普通級精度的兩列式直線導軌副，其接觸角在運動中能保持不變，剛性也比較穩定。圖 3-4（a）給出導軌副的截面示意圖，圖（b）裝配好的直線導軌副。圖圖 3-43-4 兩列式直線導軌副兩列式直線導軌副安裝直線導軌副時應注意：要小心輕拿輕放，避免磕碰以影響導軌副的直線精度。不要將滑塊拆離導軌或超過行程又推回去。

58、加工單元移動料臺滑動機構由兩個直線導軌副和導軌安裝構成，安裝滑動機構時要注意調整兩直線導軌的平行。移動料臺及滑動機構組件的安裝方法將在后面“加工單元的安裝技能訓練”任務中討論。 283.2.23.2.2 加工單元的氣動元件加工單元的氣動元件加工單元所使用氣動執行元件包括標準直線氣缸、薄型氣缸和氣動手指，下面只介紹前面尚未提及的薄型氣缸和氣動手指。1、薄型氣缸、薄型氣缸薄型氣缸屬于省空間氣缸類，即氣缸的軸向或徑向尺寸比標準氣缸有較大減小的氣缸。具有結構緊湊、重量輕、占用空間小等優點。圖 3-5 是薄型氣缸的一些實例圖。圖圖 3-5 薄型氣缸的實例圖薄型氣缸的實例圖薄型氣缸的特點是：缸筒與無桿側端

59、蓋壓鑄成一體，桿蓋用彈性擋圈固定，缸體為方形。這種氣缸通常用于固定夾具和搬運中固定工件等。在 YL-335B 的加工單元中，薄型氣缸用于沖壓，這主要是考慮該氣缸行程短的特點。2、氣動手指（氣爪）、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、支點開閉型和回轉驅動型等工作方式。YL-335B 的加工單元所使用的是滑動導軌型氣動手指，如圖 3-6 (a)所示。其工作原理可從其中剖面圖(b)和(c)看出。 29圖圖 3-6 氣動手指實物和工作原理氣動手指實物和工作原理3 3、氣動控制回路、氣動控制回路加工單元的氣動控制元件均采用二位五通單電控電磁換向閥，各電磁閥均帶有手動換向和加鎖鈕

60、。它們集中安裝成閥組固定在沖壓支撐架后面。氣動控制回路的工作原理如圖 3-7 所示。1B1 和 1B2 為安裝在沖壓氣缸的兩個極限工作位置的磁感應接近開關，2B1 和 2B2 為安裝在加工臺伸縮氣缸的兩個極限工作位置的磁感應接近開關，3B1 為安裝在手爪氣缸工作位置的磁感應接近開關。1Y1、2Y1 和 3Y1 分別為控制沖壓氣缸、加工臺伸縮氣缸和手爪氣缸的電磁閥的電磁控制端。圖圖 3-73-7 加工單元氣動控制回路工作原理圖加工單元氣動控制回路工作原理圖3.33.3 加工單元的安裝技能訓練加工單元的安裝技能訓練1 1、訓練目標、訓練目標將加工單元的機械部分拆開成組件和零件的形式，然后再組裝成原