./WORD格式.整理版《自動線安裝調試綜合實訓》項目技術報告姓名：學號：班級：課程名稱：自動線安裝調試綜合實訓指導老師：提交日期：.WORD格式.整理版概要亞龍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送料、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、變頻器驅動和步進〔伺服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RS485串行通訊實現互連的分布式控制方式。目錄TOC\o"1-3"\h\u20603概要17354第一章YL-335B的系統介紹 3179301.1YL-335B的組成 3111081.2YL-335B的電氣控制 4299881.2.1YL-335B工作單元的結構特點 444611.2.2YL-335B的控制系統 4第二章供料單元控制系統6233342.1供料單元的氣動系統 6165582.1.1氣動元件 647002.1.2氣動控制回路 6270102.2傳感器 7245982.3供料單元的PLC控制系統 913621第三章加工單元控制系統 12175233.1加工單元的氣動系統 12326023.2加工單元的PLC控制系統 126002第四章裝配單元控制系統 14114424.1示燈、傳感器 14277864.2裝配單元的氣動系統 1696424.3裝配單元的PLC控制系統 1627131第五章分揀單元控制系統 182335.1旋轉編碼器、超聲波傳感器 18274255.2變頻器的選用 19108055.3分揀單元的氣動系統 2132414第六章輸送單元控制系統 22129686.1伺服電機及伺服放大器 2241406.2S7-200PLC的脈沖輸出功能及位控編程 2388086.3輸送單元的氣動系統 2425674第七章LY-335B安裝與調試2525847.1安裝工具2558217.2系統安裝調試故障分析 2530032個人總結 264101致謝 274296參考文獻 2832586附錄 28.第一章YL-335B的系統介紹1.1YL-335B的組成亞龍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送料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元5個單元組成。如圖1-1示。圖1-1YL-335B外觀圖每一工作單元既可自成一個獨立的系統,同時又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,輸送單元的機械手裝置整體運動則采取步進電機驅動、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交流異步電動機的傳動裝置。位置控制和變頻器技術是現代工業應用最為廣泛的電氣控制技術。本設計中YL-335B應用傳感器來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裝備應用技術中的關鍵技術之一,也是現代工業實現高度自動化的前提之一。在控制方面,YL-335B采用基于RS485串行通信的PLC網絡控制方案,每一工作單元由一臺PLC承擔其控制任務,各PLC之間通過RS485串行通信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PLC型號及其所支持的RS485通信模式,組建成一個小型的PLC網絡。小型PLC網絡以其結構簡單,價格低廉的特點在小型自動生產線上有著廣泛的應用,在現代工業網絡通信中占據相當的份額。1.2YL-335B的電氣控制1.2.1YL-335B工作單元的結構特點YL-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。圖1-2裝置側接線端口 圖1-3PLC側接線端口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PLC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PLC裝置之間的信息交換是一個關鍵的問題。YL-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。圖1-2和圖1-3分別是裝置側的接線端口和PLC側的接線端口。1.2.2YL-335B的控制系統YL-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。模塊上的指示燈和按鈕的端腳全部引到端子排上。模塊盒上器件包括：⑴指示燈〔24VDC：黃色〔HL1、綠色〔HL2、紅色〔HL3各一個。⑵主令器件：綠色常開按鈕SB1一個、紅色常開按鈕SB2一個、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,對于采用西門子S7-200系列PLC的設備,YL-335B的標準配置是采用PPI協議的通信方式。YL-335B的控制方案如圖1-4所示。圖1-4各工作站PLC配置如下：表1-1單元PLC類型輸入點輸出點輸送單元S7-226DC/DC/DC2416點晶體管供料單元S7-224AC/DC/RLY1410點繼電器加工單元S7-224AC/DC/RLY1410點繼電器裝配單元S7-226AC/DC/RLY2416點繼電器分揀單元S7-224XPAC/DC/RLY1410點繼電器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。第二章供料單元控制系統2.1供料單元的氣動系統2.1.1氣動元件供料站氣動控制回路采用標準雙作用直線氣缸作為執行元件為了使氣缸的動作平穩可靠,使用單向節流閥單對氣缸的運動速度加以控制,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,也稱為速度控制閥。單電控電磁換向閥、電磁閥組。YL-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。供料單元用了兩個二位五通的單電控電磁閥。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。2.1.2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與控制功能是由PLC實現的。氣動控制回路的工作原理如圖2-1所示。圖中1A和2A分別為推料氣缸和頂料氣缸。1B1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為安裝在推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2-1供料單元氣動控制回路工作原理圖2.2傳感器YL-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。1、磁性開關YL-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。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。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固定位螺栓,讓磁性開關著氣缸滑動,到達指定位置后,再旋緊固定螺栓。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PLC輸入公共端,棕色引出線應連接到PLC輸入端。磁性開關的內部電路如圖2-1中虛線框內所示。圖2-1磁性開關內部電路圖2、漫射式光電接近開關漫射式光電接近開關供料單元中,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〔OMRON公司的CX-441〔E3Z-L61型放大器內置型光電開關〔細小光束型,NPN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鈕與顯示燈如圖2-2所示。CX-441〔E3Z-L61光電開關的外形和調節旋鈕、顯示燈。圖2-2漫射式光電接近開關圖2-3給出該光電開關的內部電路原理框圖。圖2-3CX-441〔E3Z-L61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SICK公司產品MHT15-N2317型,其外形如圖2-4所示。圖2-4MHT15-N2317光電開關外形2.3供料單元的PLC控制系統PLC的I/O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S7-224AC/DC/RLY主單元,共14點輸入和10點繼電器輸出。PLC的I/O信號分配如表2-2所示,接線原理圖則見圖2-5。表2-1供料單元裝置側的接線端口信號端子的分配表2-2供料單元PLC的I/O信號表圖2-5供料單元PLC的I/O接線原理圖

第三章加工單元控制系統3.1加工單元的氣動系統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。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。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3-1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3-1加工單元氣動控制回路工作原理圖3.2加工單元的PLC控制系統PLC的I/O分配及系統安裝接線,裝置側接線端口信號分配如表3-1所示表3-1加工單元裝置側的接線端口信號端子的分配2>加工單元選用S7-224AC/DC/RLY主單元,共14點輸入和10點繼電器輸出。PLC的I/O信號表如表3-2所示,接線原理圖如圖3-2所示。表3-2加工單元PLC的I/O信號表.圖3-2加工單元PLC接線圖第四章裝配單元控制系統4.1示燈、傳感器1、警示燈本工作單元上安裝有紅、橙、綠三色警示燈,它是作為整個系統警示用的。警示燈有五根引出線,其中黃綠雙色線：黃綠雙色線為""地線"；紅色線：紅色燈控制線；黃色線：橙色燈控制線,綠色線：綠色燈控制線；黑色線：信號燈公共控制線。接線如圖4-1所示。圖4-1警示燈及其接線2、光纖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4-2所示。圖4-3是放大器的安裝示意圖。圖4-4給出了放大器單元的俯視圖,調節其中部的8旋轉靈敏度高速旋鈕就能進行放大器靈敏度調節〔順時針旋轉靈敏度增大。調節時,會看到"量顯示燈"發光圖4-2光纖傳感器組件圖 4-3光纖傳感器組件外形的變化。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4-4光纖傳感器放大器單元的俯視圖4.2裝配單元的氣動系統圖4-6裝配單元氣動控制回路4.3裝配單元的PLC控制系統裝配單元的I/O點較多,選用S7-226AC/DC/RLY主單元,共24點輸入,16點繼電器輸出。圖4-7是PLC接線原理圖。表4-7裝配單元裝置側的接線端口信號端子的分配圖4-7裝配單元PLC接線原理

第五章分揀單元控制系統5.1旋轉編碼器1、旋轉編碼器YL-335B分揀單元使用了這種具有A、B兩相90o相位差的通用型旋轉編碼器,用于計算工件在傳送帶上的位置。編碼器直接連接到傳送帶主動軸上。該旋轉編碼器的三相脈沖采用NPN型集電極開路輸出,分辨率500線,工作電源DC12～24V。本工作單元沒有使用Z相脈沖,A、B兩相輸出端直接連接到PLC〔S7-224XPAC/DC/RLY主單元的高速計數器輸入端。計算工件在傳送帶上的位置時,需確定每兩個脈沖之間的距離即脈沖當量。分揀單元主動軸的直徑為d=43mm,則減速電機每旋轉一周,皮帶上工件移動距離L=π?d=3.14×43=136.35mm。故脈沖當量μ為μ=L/500≈0.273mm。按如圖1-6所示的安裝尺寸,當工件從下料口中心線移至傳感器中心時,旋轉編碼器約發出604個脈沖；移至第一個推桿中心點時,約發出945個脈沖；移至第二個推桿中心點時,約發出1282個脈沖；移至第二個推桿中心點時,約發出1546個脈沖。5.2變頻器的選用分揀單元輸送皮帶的速度由變頻器控制,該單元選用的變頻器型號為：西門子MM420變頻器。該變頻器額定參數為：?電源電壓：380V～480V,三相交流?額定輸出功率：0.75KW·?額定輸入電流：2.4A?額定輸出電流：2.1A?外形尺寸：A型?操作面板：基本操作板〔BOP圖5-4變頻器外形圖5-5MM420變頻器的接線端子MM420變頻器的參數：1、參數號和參數名稱參數號是指該參數的編號。參數號用0000到9999的4位數字表示。在參數號的前面冠以一個小寫字母"r"時,表示該參數是"只讀"的參數。其它所有參數號的前面都冠以一個大寫字母"P"。這些參數的設定值可以直接在標題欄的"最小值"和"最大值"范圍內進行修改。[下標]表示該參數是一個帶下標的參數,并且指定了下標的有效序號。通過下標,可以對同一參數的用途進行擴展,或對不同的控制對象,自動改變所顯示的或所設定的參數2、參數設置方法用BOP可以修改和設定系統參數,使變頻器具有期望的特性,例如,斜坡時間,最小和最大頻率等。選擇的參數號和設定的參數值在五位數字的LCD上顯示。更改參數的數值的步驟可大致歸納為①查找所選定的參數號；②進入參數值訪問級,修改參數值；③確認并存儲修改好的參數值。表5-4是對應YL-335B上選用的電動機〔型的電動機參數設置表參數號出廠值設置值說明P000311設用戶訪問級為標準級P001001快速調試P010000設置使用地區,0=歐洲,功率以KW表示,頻率為50HzP0304400380電動機額定電壓〔VP03051.900.18電動機額定電流〔AP03070.750.03電動機額定功率〔KWP03105050電動機額定頻率〔HzP031113951300電動機額定轉速〔r/min5.3分揀單元的氣動系統分揀單元的電磁閥組使用了三個由二位五通的帶手控開關的單電控電磁閥,它們安裝在匯流板上。這三個閥分別對金屬、白料和黑料推動氣缸的氣路進行控制,以改變各自的動作狀態。本單元氣動控制回路的工作原理如圖5-6所示。圖中1A、2A和3A分別為分揀一氣缸、分揀二氣缸和分揀三氣缸。1B1、2B1和3B1分別為安裝在各分揀氣缸的前極限工作位置的磁感應接近開關。1Y1、2Y1和3Y1分別為控制3個分揀氣缸電磁閥的電磁控制端。圖5-6分揀單元氣動控制回路工作原理圖

第六章輸送單元控制系統6.1伺服電機及伺服放大器YL-335B所使用的松下MINASA4系列AC伺服電機?驅動器,電機編碼器反饋脈沖為2500pulse/rev。缺省情況下,驅動器反饋脈沖電子齒輪分-倍頻值為4倍頻。如果希望指令脈沖為6000pulse/rev,那末就應把指令脈沖電子齒輪的分-倍頻值設置為10000/6000。從而實現PLC每輸出6000個脈沖,伺服電機旋轉一周,驅動機械手恰好移動60mm的整數倍關系。松下MINASA4系列AC伺服電機?驅動器在YL-335B的輸送單元上中,采用了松下MHMD022P1U永磁同步交流伺服電機,及MADDT1207003全數字交流永磁同步伺服驅動裝置作為運輸機械手的運動控制裝置。MADDT1207003伺服驅動器面板上有多個接線端口,其中：X1：電源輸入接口,AC220V電源連接到L1、L3主電源端子,同時連接到控制電源端子L1C、L2C上。X2：電機接口和外置再生放電電阻器接口。U、V、W端子用于連接電機。必須注意,電源電壓務必按照驅動器銘牌上的指示,電機接線端子〔U、V、W不可以接地或短路,交流伺服電機的旋轉方向不象感應電動機可以通過交換三相相序來改變,必須保證驅動器上的U、V、W、E接線端子與電機主回路接線端子按規定的次序一一對應,否則可能造成驅動器的損壞。電機的接線端子和驅動器的接地端子以及濾波器的接地端子必須保證可靠的連接到同一個接地點上。機身也必須接地。RB1、RB2、RB3端子是外接放電電阻,MADDT1207003的規格為100?/10W,YL-335B沒有使用外接放電電阻。X6：連接到電機編碼器信號接口,連接電纜應選用帶有屏蔽層的雙絞電纜,屏蔽層應接到電機側的接地端子上,并且應確保將編碼器電纜屏蔽層連接到插頭的外殼〔FG上。X5：I/O控制信號端口,其部分引腳信號定義與選擇的控制模式有關,不同模式下的接線請參考《松下A系列伺服電機手冊》。YL-335B輸送單元中,伺服電機用于定位控制,選用位置控制模式。所采用的是簡化接線方式,如圖6-1所示。伺服驅動器的參數設置與調整松下的伺服驅動器有七種控制運行方式,即位置控制、速度控制、轉矩控制、位置/速度控制、位置/轉矩、速度/轉矩、全閉環控制。位置方式就是輸入脈沖串來使電機定位運行,電機轉速與脈沖串頻率相關,電機轉動的角度與脈沖個數相關；速度方式有兩種,一是通過輸入直流-10V至—+10V指令電壓調速,二是選用驅動器內設置的內部速度來調速；轉矩方式是通過輸入直流-10V至—+10V指令電壓調節電機的輸出轉矩,這種方式下運行必須要進行速度限制,有如下兩種方法：1設置驅動器內的參數來限制,2輸入模擬量電壓限速。6.2S7-200PLC的脈沖輸出功能及位控編程S7-200有兩個內置PTO/PWM發生器,用以建立高速脈沖串〔PTO或脈寬調節〔PWM信號波形。一個發生器指定給數字輸出點Q0.0,另一個發生器指定給數字輸出點Q0.1。當組態一個輸出為PTO操作時,生成一個50%占空比脈沖串用于步進電機或伺服電機的速度和位置的開環控制。內置PTO功能提供了脈沖串輸出,脈沖周期和數量可由用戶控制。但應用程序必須通過PLC內置I/O提供方向和限位控制。為了簡化用戶應用程序中位控功能的使用,STEP7--Micro/WIN提供的位控向導可以幫助用戶在很短的時間內全部完成PWM、PTO或位控模塊的組態。向導可以生成位置指令,用戶可以用這些指令在其應用程序中為速度和位置提供動態控制。運動包絡組態完成后,向導會為所選的配置生成四個項目組件〔子程序,分別是：PTOx_CTRL子程序〔控制、PTOx_RUN子程序〔運行包絡,PTOx_LDPOS和PTOx_MAN子程序〔手動模式子程序。一個由向導產生的子程序就可以在程序中調用。6.3輸送單元的氣動系統輸送單元的氣動系統由：氣動手爪、伸縮氣缸、回轉氣缸、提升氣缸、2個二位五通雙向控閥、2個二位五通單向電控閥電組成。輸送單元的抓取機械手裝置上的所有氣缸連接的氣管沿拖鏈敷設,插接到電磁閥組上,其氣動控制回路如圖6-1所示。圖6-1輸送單元氣動控制回路原理圖LY-335B安裝與調試7.1安裝工具序號工具描述規格數量1T型內六角扳手4〔5/6/8/10CRVMo12萬用表MF4713活洛扳手150×1914開口扳手M10,M1245套扳46壓線鉗BS-6202B17剝線鉗BS-D220618十字起子19一字起子17.2系統安裝調試故障分析序號出現的問題原因分析解決方法1機械手無法動將對應的傳感接錯了將傳感器一一對應的接起來2機械手無法旋轉光電式接近開關壞掉更換了一個3機械手無法動兩個子程序同時