自动化生产线安装与调试样题YL335B

1、2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目1竞赛题自动线装配与调试2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目2任务书工位号：_一、竞赛设备及工艺过程描述YL-335B 自动生产线由供料、输送、装配、加工和分拣等 5 个工作单元组成， 其中，供料与输送、装配、加工以及分拣单元等分别构成工作站，均设置一台 PLC 承担其控制任务，各 PLC 之间通过 RS485 串行通信的方式实现互连，构成分 布式的控制系统。系统主令工作信号由连接到供料-输送站 PLC 的触摸屏人机界面提供，主站与 各从站2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目3之间通过网络交换信息，

2、各从站应具备在网络故障时进行单站操作的后备 功能。整个系统的主要工作状态除了在人机界面上显示外，尚须由安装在装配单元的警示灯显示启动、停止、报警等状态。自动生产线的主要工作过程如下： 将供料单元料仓金属或白色塑料的待装配工件送往装配单元的装配台进 行装配。 装配工作如下：把装配单元料仓的白色或黑色的小园柱零件嵌入到装配台 的待装配工件中，完成装配后的成品（嵌入白色零件的金属工件简称白芯金属工 件，嵌入黑色零件的金属工件简称黑芯金属工件； 嵌入白色零件的白色塑料工件 简称白芯塑料工件，嵌入黑色零件的白色塑料工件简称黑芯塑料工件；）送往加工站。 在加工单元完成对工件的一次压紧加工，然后送往分拣单元

3、。已装配和加 工的成品工件如图 1 所示。2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目4图6 YL-335B自动生产线设备俯视图白）金属（尉奉料-伯）雀料偶）图1已完成加工和装配工作的工件 通过分拣机构，从 1 号槽和 2 号槽分别输出满足一定套件关系的工件， 不 满足套件关系的工件从 3 号槽输出作为散件。 从 1 号滑槽或 2 号滑槽输出的总套件数达到指定数量时， 一批生产任务完 成，系统停止工作。二、需要完成的工作任务（一）自动生产线设备部件安装完成 YL-335B 自动生产线的供料、 装配、 加工、 分拣单元和输送单元的部分 装配工作，并把这些工作单元安装在 YL-335B

4、 的工作桌面上。1、各工作单元装置侧部分的装配要求如下： 供料、装配和加工单元装置侧部分的机械部件安装、气路连接工作已完成，选手须进一步按工作任务要求完成该单元在工作桌面上的定位，并进行必要的装 配检查和调整工作。完成输送单元装置侧部件的安装和调整以及工作单元在工作台面上定 位。2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目5（二）气路连接及调整1、按照图 7 和图 8 所示的输送和分拣单元气动系统图完成该二个工作单元的气 路连接，并调整气路，确保各气缸运行顺畅和平稳。2、供料、装配和加工单元的气路连接已经完成，但仍须进一步调整气路， 确保各气缸运行顺畅和平稳。（三）电路设计和电路连

5、接1、装配、加工工作站的电气接线已经完成，请根据实际接线确定 PLC 的 I/O 分配，作为程序编制的依据。2、供料和输送单元合用一台 PLC 主机作为系统中的主站。其中，采用西门子 S7-200 系列时，PLC CPU 模块为 S7-200-226 DC/DC/DC 型;采用三菱 FX 系列时，PLC CPU 模块为 FX1 n-40MT 供料-输送站的电气接线要求如下： 供料单元装置侧各传感器及电磁阀引出线均已连接到该单元底板上的接 线端口上，接线端口信号端子的分配如表1 所示。表1供料单元装置侧的接线端口信号端子的分配输入端口中间层输出端口中间层信号线设备付号1信号线端子号设备付号端子号

6、21B1顶料到位21Y顶料电磁阀31B2顶料复位32Y推料电磁阀42B1推料到位52B2推料复位6BG1出料台物料检测7BG2物料不足检测8BG3物料有无检测9#17#端子没有连接4#14#端子没有连接 输送单元装置侧的接线端口信号包括该单元各传感器、气动元件驱动信 号，以及伺服驱动器 I/O 控制信号。所使用的松下 A5 伺服驱动器 X4 连接器（I/O 控制信号端口）2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目6的部分引脚信号如图 9 所示。请自行分配端子，完成装置侧的接2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目7图9伺服驱动器X4连接器部分引脚信号功能8 -1

7、lr餐薑磊一iigss i.舊i一一O2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目8请自行设计供料-输送站 PLC 的 I/O 分配，完成该站的电气接线 根据工作任务的要求，设置松下 A5 伺服驱动器的参数。4、 在附页 01 图框设计分拣单元的电气控制电路，并根据所设计的电路图连 接电路。电路图应包括 PLC 的 I/O 端子分配和变频器主电路及控制电路。电路连接完成后应根据运行要求设定变频器有关参数（其中要求斜坡下降时 间或减速时间参数不小于 1S）,变频器有关参数应以表格形式记录在所提供的电 路图上。所设计的图纸的图形符号和文字符号应符合国标GB T 6988.1-2008

8、或机标 JB/2740-2008、JB/2739-2008 的规定。附图 02 给出了配电箱的电气原理图。5、说明：1所有连接到接线端口的导线应套上标号管，标号的编制自行确定。2PLC 侧所有端子接线必须采用压接方式。（四）各站 PLC 网络连接本系统的 PLC 网络指定供料-输送站作为系统主站。对不同厂家 PLC 的系统，所指定的网络通信方式如下：（1）米用西门子 S7-200 系列时，指定为 PPI 方式。采用三菱 FX 系列时，均指定为 N:N 方式。（五）连接触摸屏并组态用户界面触摸屏应连接到系统中主站 PLC 的相应接口。在 TPC7062KS机界面上组态 画面，要求用户窗口包括欢迎

9、界面、安装测试界面和运行界面三个窗口。1、为生产安全起见，系统应设置操作员和负责人两个用户组别，并且要设 置相应的用户密码。操作员权限可进入欢迎界面和主界面，不能进入测试画面， 负责人权限可以进入任何界面。2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目92、欢迎界面是启动界面，触摸屏上电后运行，欢迎界面屏幕上方的标题文字向右循环移动， 循环周期约 14 秒。 在欢迎界面可实现用户登录或退出， 用“测 试模式”、“运行模式”按钮能分别切换到安装测试界面和运行界面。欢迎界面如 图 10 所示，其中的位图文件存放在个人计算机的“桌面技术文档”文件夹中。图10欢迎界面3、安装测试界面用以测试

10、生产线设备在安装完成后各工作单元的精确位置, 应按照下列功能要求自行设计：本机界面上应提供能切换到欢迎界面和运行界面的按钮，以及能清除各 工作单元的安装位置的数据和“测试完成”信号的清零按钮。 本界面上应设置复位按钮以及初始状态指示灯。当PLC 上电后，需要进行初始状态检查和复位工作时，触摸复位按钮，PLC 执行复位程序，使抓取机2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目10械手各气缸处于初始位置，然后使装置返回到直线运动机构的参考点位置，此位置称为机构参考点，位于原点开关的中心线处。复位完成后，初始状态指示灯被 点亮。 仅当复位完成，装置返回初始状态后才能进行装配、加工、分拣等

11、工作 单元安装位置的精确测试。 本界面上应设置适当的选择和操作开关，选择开关用 于选定相应工作单元，点亮输送单元的按钮 /指示灯模块上相应指示灯，以提示 操作人员对该单元进行测试。如果复位过程尚未完成，初始状态指示灯尚在熄灭 状态而触摸选择开关，则动作不予响应并且弹出相应的提示框。 操作开关用于在 低速搜索测试单元的位置时，控制机械手臂伸出/缩回、左转/右转以进行精确寻 找定位点。 界面中应设置装配、加工、分拣等工作单元安装位置数据的显示构件、显示以脉冲数表示的的绝对坐标数据（以机构参考点为坐标原点）；此外尚应设置显示抓取机械手当前位置和当前速度的显示构件供调试用。（当前速度的显示单位为每秒毫

12、米，用正负号指示运动的方向）接收到 PLC 发送的测试完成信号后，本界面的测试完成指示灯被点亮， 同时弹出提示框，提示“各单元安装位置数据测试完毕！”触摸提示框“确定” 按钮，提示框消失。如果系统本次运行并非设备安装后的首次运行，则PLC 的掉电保持存储器中已保存了装配、加工、分拣等单元的安装数据和“测试完成”信号的置位状 态。人机界面应读取上述安装数据并显示在触摸屏上。即使测试完成，点动移动 机械手装置的操作仍可进行，触摸屏上也应显示机械手当前位置的绝对坐标，然而安装数据不能再存储刷新。除非使用清零按钮清除安装数据和“测试完成”信 号，才可以再次进行安装数据的测试存储。4、运行界面窗口组态应

13、按下列功能自行设计：2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目11 在人机界面上可设定计划生产套件总数，并生产过程中显示尚须完成的 套件总数。 在人机界面上设定分拣单元变频器的运行频率（15Hz30Hz）。实时显示电机转速（单位：转速/分钟）。提供系统启动信号。 提供能切换到欢迎界面和测试界面的按钮，只有系统停止中，切换按钮 才有效。指示网络中各从站的通信状况（正常、故障）。 指示各工作单元的运行、故障状态。其中故障状态包括：1供料单元的供料不足状态和缺料状态。2装配单元的供料不足状态和缺料状态。3输送单元抓取机械手装置越程故障（左或右极限开关动作），以及工作单 元运行中的紧急停

14、止状态。发生上述故障时，有关的报警指示灯以闪烁方式报警。当计划生产任务完成，系统将停止全线运行，触摸屏应自动返回到欢迎 界面。（六）程序编制及调试系统的工作模式分为安装数据测试模式和运行模式。 设备每次上电前应人工 清除各工作单元工作台上剩余的工件。1、安装数据测试模式安装数据测试模式包括检查设备上电后供料-输送站各气动装置是否处于初 始位置和进行抓取机械手装置的复位操作，测试装配、加工、分拣等工作单元的 安装数据。1初始位置检查和复位操作的主令信号来自HMI 界面，其功能是执行使抓取机械手的摆动气缸和气动手指置于初始位置的操作，然后使装置返回到机构参考点位置。触摸安装测试界面上的复位按钮后，

15、开始复位操作，返回机构参考点 的速度可2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目12自行设定。 复位过程中， 输送单元按钮 /指示灯模块中指示灯 HL1 以每 秒 1 次的频率闪烁，复位完成后 HL1 保持常亮，直到进入安装数据测试操作或进 入运行模式。2安装数据测试操作用于设备安装完成后的首次运行，精确测定各工作单元绝对坐标数据（用脉冲数表示），测试结果存于 PLC 的掉电保持单元，并显示 在人机界面上。进行安装数据测试操作时，人机界面发出测试操作开始信号，并依次指定待 测试单元为装配单元、加工单元、分拣单元。当待测试单元指定为装配单元时， 指示灯 HL3 点亮；指定为加工单元

16、时，指示灯 HL2 点亮；指定为分拣单元时，指 示灯 HL2 和 HL3 同时以2HZ 频率闪烁。操作者应根据人机界面指定的待测试单元，通过按钮/指示灯模块的按钮SB1 SB2 和开关 SA 选择一定的速度点动驱动抓取机械手装置沿直线导轨运动， 精确寻找待测试单元的位置。其中，按钮 SB1 实现正向点动运转功能，按钮 SB2 实现反向点动运转功能；选 择开关 SA1 指定 2 档速度选择，第 1 档速度要求为 50mm/s,第 2 档速度要求为 200mm/s在按下 SB1 或 SB2 实现点动运转时，应允许切换 SA1,改变当前运转速度。（注：在低速搜索测试单元的位置时，可通过人机界面上的相

17、应开关，单步控制 机械手夹紧工件、手臂提升/降低、手臂伸出/缩回、手臂左转/右转以便进行精 确寻找）每当寻找一个待测试单元位置的操作完成时，可同时按下SB1 SB2 2 秒时间加以确认，测试结果应存入相应的掉电保持存储器，同时发送到人机界面显示 该单元的安装数据。3当各工作单元的安装数据测试完成，可再次同时按下 SB1 SB22 秒时间 加以确认，抓取机械手装置应以合适的速度返回参考点停止，然后置位“测试完 成信号”并传送到人2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目13机界面。2、系统正常的运行模式步骤如下： 人机界面切换到运行界面窗口后， 供料-输送站 PLC 程序应首先检查

18、各工 作站是否处于初始状态。初始状态是指：1各工作单元气动执行元件均处于初始位置。2供料单元料仓有足够的待加工工件。3装配单元料仓有足够的小园柱芯件。4各工作单元和主站通讯正常。5“测试完成”信号置 1。6抓取机械手装置已返回参考点停止。若上述条件中任一条件不满足，则安装在装配站上的绿色警示灯以 0.5Hz 的 频率闪烁。红色和黄色灯均熄灭。这时系统不能启动。如果上述各工作站均处于初始状态，绿色警示灯常亮。若人机界面中设定的 计划生产套件总数大于零，则允许启动系统。这时若触摸人机界面上的启动按钮， 系统启动。绿色和黄色警示灯均常亮，并且供料 -输送站、装配、加工站和分拣 站的指示灯 HL3 常

19、亮，表示系统在全线方式下运行。计划生产套件总数的设定只能在系统未启动或处于停止状态时进行，套件数量一旦指定且系统进入运行状态后，在该批工作完成前，修改套件数量无效。 若系统本次启动是上电后第一次进行全线运行， 则系统应检查装配或加 工单元的工作台上有无工件，如有则作废品处理，处理过程如下：1输送单元抓取机械手应快速前进到有残留工件的工作单元处执行抓取工 件的操作，前进速度自行确定。2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目142抓取动作完成后，机械手臂逆时针旋转90 ,伺服电机驱动机械手装置移动以 400mm/s 的速度运送工件，在传送带进料口上方把工件放下。3机械手装置完成放下

20、工件的操作并缩回到位后，然后以400mm/s 的速度返回参机构考点位置，在返回的过程中手臂应顺时针旋转90。4机械手臂缩回到位后，分拣站的变频器即启动，输出35Hz 频率驱动传动电动机运行，把废品工件送往 3 号滑槽处推出。若装配或加工单元的工作台上没有工件，则进入正常启动过程，供料单元开始供料过程。 供料单元的工作流程为：如果其出料台上没有工件，即进行把工件推到 出料台上的操作，直到计划生产任务完成。 装配单元的工作流程：1启动后，如果回转台上的左料盘没有芯件，就执行下料操作；如果左料 盘有芯件，而右料盘没有芯件，执行回转台回转操作。2如果回转台上的右料盘有芯件且装配台上有待装配工件，开始执

21、行装配 过程。执行装配机械手抓取芯件，放入待装配工件中的操作。装入动作完成后， 向系统发出装配完成信号。3完成装配任务后，装配机械手应返回初始位置，等待下一次装配。4若计划生产任务已经完成，本站收到来自系统的停止运行指令时，则芯料供料机构应立即停止供料；尚未进行装配时停止装配，但正在进行装配工作的 情况下，装配单元在完成本次装配后停止工作，而装配完成信号应予保留。5如果装配站的料仓或料槽没有芯件或芯件不足，应向系统发出报警或预 警信号。2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目15 加工单元的工作流程：启动后，当加工台上有工件且被检出后，设备执 行将工件夹紧，送往加工区域冲压，完

22、成冲压动作后返回待料位置的工件加工工 序。冲压动作完成且加工台返回待料位置后，向系统发出加工完成信号。当收到来自系统的停止运行指令时，若有待加工工件送到加工台上，不再进 行加工工作；但在接收到停止运行指令时，正在进行加工工作的情况下，加工单 元在完成本次加工后停止工作，而加工完成信号应予保留。输送单元的工作流程1当装配单元装配台、加工单元加工台、分拣单元传送带没有工件，则各 单元须向主站发出来料请求，主站根据具体情况立即响应或滞后响应。2当装配单元有来料请求，且供料单元出料台上有工件时，输送站抓取机械手装置正在搬运中，则要完成当前工件的搬运工作，若空闲等待中应立即去机 构参考点执行抓取供料站工

23、件的操作。动作完成后，伺服电机驱动机械手装置以 不小于 400mm/s的速度移动到装配站装配台的正前方，把工件放到装配站的装 配台上。3当加工单元有来料请求，且接收到装配完成信号后，输送站抓取机械手 装置正在搬运中，则要完成当前工件的搬运工作，若空闲等待中应立即去装配单 元装配台正前方抓取已装配的工件，然后从装配站向加工站运送工件，到达加工 站的加工台正前方，把工件放到加工台上。机械手装置的运动速度要求与相同。4当分拣分拣单元有来料请求，且接收到加工完成信号后，输送站抓取机 械手装置正在搬运中，则要完成当前工件的搬运工作，若空闲等待中应立即去加 工单元加工台正前方执行抓取已压紧工件的操作。抓取

24、动作完成后，机械手臂逆时针旋转 90,然后伺服电机驱动机械手装置移动以 400mm/s 的速度到分拣站 进料口。 执2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目16行在传送带进料口上方把工件放下的操作。机械手装置完成放下工件的操作并缩回到位后，然后以 300mm/s 的速度返回到装配站装配台正前方位置，等待下次来料请求。在返回的过程中手臂应顺时针旋转90。说明：装配单元、加工单元、分拣单元的来料请求优先满足条件者先处理。 分拣站的工作流程：分拣站接收到系统发来的启动信号时，即进入运行状态。当输送站机械手装 置放下工件、缩回到位后，分拣站的变频器即启动，驱动传动电动机以70%人机界面

25、所指定的变频器运行频率的速度， 把工件带入分拣区进行分拣，工件分拣原 则如下：满足第一种套件关系的工件 （每个黑芯金属工件和一个黑芯塑料工件搭 配组合成一组套件，不考虑排列顺序）到达 1 号滑槽中间时，传送带停止，推料 气缸 1 动作把工件推出；满足第二种套件关系的工件（每个白芯金属工件和一个 白芯塑料工件搭配排列成一组套件， 按白芯金属工件在前、白芯塑料工件在后顺 序排列）到达 2 号滑槽中间时，传送带停止，推料气缸 2 动作把工件推出。 不满 足上述套件关系的工件到达 3 号滑槽中间时， 传送带停止，推料气缸 3 动作把工 件推出。当分拣气缸活塞杆推出工件并返回后，向系统发出分拣完成信号。

26、说明：假设每当一套套件在分拣单元被分拣推出到相应的出料槽后，即被后 序的打包工艺设备取出，打包工艺设备不属于本生产线控制。系统的正常停止从分拣站 1 号滑槽和 2 号滑槽输出的总套件数达到指定数量时，一批生产任 务完成，系统发出停止运行指令。停止运行指令发出后的处理要求如下：2012年江苏省高职院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目171若输送站抓取机械手装置正在夹持工件向装配站或加工站运动，则达到目 标站后，抓取机械手装置应执行在目标站放下工件的操作，然后以 300mm/s 的 速度返回机构参考点。2若输送站抓取机械手装置正在夹持工件向分拣站运动， 则达到分拣站后，抓取机械手装置应执行在分拣站进料口放下工件的操作，手臂缩回后，然后以 350mm/s 的速度返回机构参考点，在返回过程中顺时针旋转 90 。此时，在分拣 站进料口放下的工件直接送往 3 号槽。上述操作完成后，警示灯中黄色灯熄灭，绿色灯仍保持常亮，系统处于停止 状态。触摸屏的界面自动返回安装测试界面。停止后的再启动为再次启动系统，应首先触摸欢迎界面的“运行模式”按钮切换到运行窗口 界面（操作者至少具有操作员权限的用户）。然后再触摸启动按钮，系统又重新 进入运行状态。再次投入运行后，系统应根据前次运行结束时，供料单元的出料台，装配、 加工站的装配台或加工台上，分