自动线装配与调试

1、2008全国职业院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目样题自动线装配与调试任务书一、竞赛设备及工艺过程描述YL-335A自动生产线由供料、加工、装配、分拣和搬运等5个工作站组成，各工作站均设置一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通信实现互连，构成分布式的控制系统。自动生产线的工作目标是：将供料单元料仓内的工件送往加工单元的物料台，完成加工操作后，把加工好的工件送往装配单元的物料台，然后把装配单元料仓内的白色和黑色两种不同颜色的小园柱工件嵌入到物料台上的工件中，完成装配后的成品送往分拣单元分拣输出。二、需要完成的工作任务1.设备安装完成YL-335A自动生产线的供料、加工、装配

2、、分拣单元和输送单元的部分器件装配工作，并把这些工作单元安装在YL-335A的工作桌面上。2. 气路连接根据生产线工作任务对气动元件的动作要求和控制要求、连接气路。3. 电路设计和电路连接根据控制要求，设计输送单元的电气控制电路，并根据所设计的电路图连接电路。按照给定的I/O分配表，连接供料、加工和装配单元控制电路。对于分拣单元，按照给定I/O分配表预留给变频器的I/O端子，设计和连接变频器主电路和控制电路，并连接分拣单元的控制电路。根据该生产线的网络控制要求，连接通信网络。4. 程序编制和程序调试根据该生产线正常生产的动作要求和特殊情况下的动作要求，编写PLC的控制程序和设置步进电机驱动器参

3、数及变频器参数。调试机械部件、气动元件、检测元件的位置和编写的PLC控制程序，满足设备的生产和控制要求。三、具体的工作要求1、自动生产线设备部件安装(1）YL-335A自动生产线各工作单元的安装位置如图1所示。图中，长度单位为毫米；抽屉中各种模块的放置请自行确定。23图1YL-335A自动生产线设备俯视图（2）供料单元装配要求供料支撑架、PLC和接线端口已经安装在底板上。其余器件已装配为组件，由选手进一步自行装配。图2是装配完成的供料单元装配图。图2 供料单元装配图图中仅给出采用西门子S7-200系列PLC时的装配图，采用其他系列PLC时安装位置类推。(3）加工单元装配要求由导轨、导轨滑块、直

4、线气缸及安装立板、气动手指及连接座所构成的滑动工件台组件，以及PLC和接线端口已经安装在底板上。其余器件已装配为组件，由选手进一步自行装配。图3是已完成装配的加工单元主要部分装配图，图中尚未画出PLC和接线端口等组件。图3 加工单元装配图(4）装配单元的装配、接线、气路连接等工作已完成，选手只须完成把该单元安装在工作桌面上的工作。装配单元主要部分如图4所示，图中尚未画出PLC和接线端口等组件。图4 装配单元装配图(5）分拣单元装配要求PLC和接线端口已经安装在底板上，传送带机构已装配为组件，但不包括其上的推料气缸和光纤传感器。其余器件应自行装配。图5是装配完成并安装在工作桌面上的分拣单元装配图

5、。图5 分拣单元装配图图中仅给出采用西门子S7-200系列PLC时的装配图，采用其他系列PLC时安装位置类推。(6）输送单元装配要求如下：桌面上已安装好直线导轨、步进电机及同步带传动装置、左右极限开关和原点开关，其余器件自行装配。输送单元传动组件和机械手装置的正视和俯视示意图如图6所示，图7给出抓取机械手装置的装配图。图6 输送单元传动组件和机械手装置的正视和俯视示意图图7 抓取机械手装置的装配图2、气路连接及调整请按照下述各工作单元的的初始位置要求连接气路：供料单元的推料气缸和顶料气缸均处于缩回状态。加工站的滑动工件台的伸缩气缸处于伸出状态；用于夹紧工件的气动手指处于张开状态；冲压气缸处于缩

6、回位置。装配站的挡料气缸处于伸出状态，顶料气缸处于缩回状态。料仓上已经有足够物料。装配机械手的升降气缸处于提升状态，伸缩气缸处于缩回状态，气爪处于松开状态。分拣单元的两个推料气缸均处于缩回状态。输送单元抓取机械手升降气缸处于下降位置；伸缩气缸处于缩回状态；气爪处于松开状态。3、设计输送单元的电气控制电路图包括PLC的I/O端子分配、步进电机及其驱动器控制电路，变频器主电路和控制电路。其中，步进电机驱动器控制电路必须设置抓取机械手装置运动的限位保护。4、按工艺要求连接电路供料单元、加工单元、装配单元、分拣单元的PLC和接线端口已经安装在单元底板上。供料、加工、装配和分拣单元PLC与接线端口的接线

7、已经完成，请按照表1表3给定的I/O分配表，完成工作单元的各传感器、执行机构与接线端口的接线。不同PLC机型的PLC的I/O分配和端子接线表分别如表1、表2和表3所示，表中的端子号是接线端口从左边计起的下层或上层端子编号，+24V是接线端口中直流电源经熔断器后的输出线。表1 “西门子”机型的I/O分配及端子接线表表1(a)供料单元PLC(S7-222-AC/DC/RLY)的I/O分配及端子接线表端子号输 入端子号输 出1(下层)物料台物料检测I0.414(下层)顶料电磁阀Q0.0 2(下层)物料不足检测I0.515(下层)推料电磁阀Q0.13(下层)物料没有检测I0.68(下层)顶料到位I0.

8、09(下层)顶料复位I0.11,2(上层)输出公共端（+24V）1L10(下层)推料到位I0.211(下层)推料复位I0.3上层416 端子0V端子12(下层)启动/停止按钮I0.7+24V端输入公共端1M、2M表1(b) 加工单元PLC (S7-222-AC/DC/RLY)的I/O分配及端子接线表端子号输 入端子号输 出1(下层)物料台物料检测I0.011(下层)夹紧电磁阀Q0.0 4(下层)物料台夹紧检测I0.112(下层)料台伸缩Q0.15(下层)物料台伸出到位I0.213(下层)加工压头Q0.26(下层)物料台缩回到位I0.37(下层)加工压头上限I0.48(下层)加工压头下限I0.5

9、9(下层)急停按钮I0.610(下层)启动/停止按钮I0.71(上层)（+24V）输出公共端1L,2L上层413端子0V端子+24V端输入公共端1M、2M表1(c)装配单元PLC (S7-226-AC/DC/RLY)的I/O分配表端子号输 入端子号输 出1(下层)物料不足检测I0.025(下层)挡料电磁阀Q0.0 2(下层)物料没有检测I0.126(下层)顶料电磁阀Q0.13(下层)物料左检测I0.227(下层)回转电磁阀Q0.24(下层)物料右检测I0.328(下层)手爪夹紧电磁阀Q0.3 5(下层)放料台物料检测I0.429(下层)手爪升降电磁阀Q0.411(下层)顶料到位I0.530(下

10、层)手爪伸缩电磁阀Q0.512(下层)顶料复位I0.632(下层)红色警示灯Q0.6 13(下层)挡料状态I0.733(下层)黄色警示灯Q0.714(下层)落料状态I1.034(下层)绿色警示灯Q1.015(下层)转缸左旋到位I1.116(下层)转缸右旋到位I1.217(下层)手爪夹紧到位I1.318(下层)手爪下降到位I1.419(下层)手爪上升到位I1.520(下层)手爪缩回到位I1.62(上层)输出公共端（+24V）1L,2L21(下层)手爪伸出到位I1.722(下层)急停按钮I2.0上层634 端子0V端子23(下层)启动/停止按钮I2.1+24V端输入公共端1M、2M表1(d)分拣单

11、元PLC(S7-222-AC/DC/RLY)的I/O分配及端子接线表端子号输 入端子号输 出1(下层)光纤传感器SC1I0.313(下层)推杆1电磁阀Q0.0 2(下层)光纤传感器SC2I0.214(下层)推杆2电磁阀Q0.13(下层)放料口物料检测I0.415(下层)预留给变频器控制端子Q0.47(下层)推杆1到位I0.016(下层)Q0.58(下层)推杆2到位I0.117(下层)2L10(下层)急停按钮I0.52(上层)输出公共端（+24V）1L11(下层)启动/停止按钮I0.6上层414 端子0V端子+24V端输入公共端1M、2M表2 “松下”机型的I/O分配及端子接线表表2(a)供料单

12、元PLC(FP-X-C14R)的I/O分配表端子号输 入端子号输 出1(下层)物料台物料检测X414(下层)顶料电磁阀Y12(下层)物料不足检测X515(下层)推料电磁阀Y23(下层)物料没有检测X68(下层)顶料到位X09(下层)顶料复位X11,2(上层)输出公共端（+24V）C0,C110(下层)推料到位X211(下层)推料复位X3上层416 端子0V端子12(下层)启动/停止按钮X7+24V端输入公共端COM表2(b) 加工单元PLC (FP-X-C14R)的I/O分配及端子接线表端子号输 入端子号输 出1(下层)物料台物料检测X011(下层)夹紧电磁阀Y04(下层)物料台夹紧检测X11

13、2(下层)料台伸缩Y15(下层)物料台伸出到位X213(下层)加工压头Y26(下层)物料台缩回到位X37(下层)加工压头上限X48(下层)加工压头下限X59(下层)急停按钮X610(下层)启动/停止按钮X71(上层)输出公共端C0C5上层413 端子0V端子+24V端输入公共端COM表2(c)装配单元PLC (FP-X-C60R)的I/O分配表端子号输 入端子号输 出1(下层)物料不足检测X025(下层)挡料电磁阀Y02(下层)物料没有检测X126(下层)顶料电磁阀Y13(下层)物料左检测X227(下层)回转电磁阀Y24(下层)物料右检测X328(下层)手爪夹紧电磁阀Y35(下层)放料台物料检

14、测X429(下层)手爪升降电磁阀Y411(下层)顶料到位X530(下层)手爪伸缩电磁阀Y512(下层)顶料复位X632(下层)红色警示灯YA 13(下层)挡料状态X733(下层)黄色警示灯YB14(下层)落料状态X834(下层)绿色警示灯YC15(下层)转缸左旋到位X916(下层)转缸右旋到位XA17(下层)手爪夹紧到位XB18(下层)手爪下降到位XC19(下层)手爪上升到位XD20(下层)手爪缩回到位XE1,2(上层)输出公共端(+24V)1L,2L21(下层)手爪伸出到位XF22(下层)急停按钮X10上层634 端子0V端子23(下层)启动/停止按钮X11+24V端输入公共端COM表2(d

15、)分拣单元PLC(FP-X-C14R)的I/O分配表端子号输 入端子号输 出1(下层)光纤传感器SC1X312(下层)顶料电磁阀Y02(下层)光纤传感器SC2X213(下层)推料电磁阀Y13(下层)放料口物料检测X415(下层)预留给变频器控制端子Y27(下层)推杆1到位X016(下层)Y38(下层)推杆2到位X117(下层)Y410(下层)急停按钮X617(上层)C2,C311(下层)启动/停止按钮X71,2(上层)输出公共端（+24V）C0,C1上层414 端子0V端子+24V端输入公共端COM表3 “三菱”机型的I/O分配及端子接线表表3(a) 供料单元PLC(FX2N-16MR)的I/

16、O分配及端子接线表端子号输 入端子号输 出1(下层)物料台物料检测X00414(下层)顶料电磁阀Y0002(下层)物料不足检测X00515(下层)推料电磁阀Y0013(下层)物料没有检测X0068(下层)顶料到位X0009(下层)顶料复位X0011,2(上层)输出公共端(+24V)Y000Y00110(下层)推料到位X00211(下层)推料复位X003上层416端子0V端子12(下层)启动/停止按钮X00713(上层)输入公共端(0V)COM表3(b) 加工单元PLC (FX2N-16MR)的I/O分配及端子接线表端子号输 入端子号输 出1(下层)物料台物料检测X00011(下层)夹紧电磁阀Y

17、0004(下层)物料台夹紧检测X00112(下层)料台伸缩Y0015(下层)物料台伸出到位X00213(下层)加工压头Y0026(下层)物料台缩回到位X0037(下层)加工压头上限X0048(下层)加工压头下限X0059(下层)急停按钮X00610(下层)启动/停止按钮X0071(上层)(+24V)输出公共端Y000Y005上层413 端子0V端子10(上层)输入公共端(0V)COM表3(c)装配单元PLC (FX2N-48MR)的I/O分配表端子号输 入端子号输 出1(下层)物料不足检测X00025(下层)挡料电磁阀Y0002(下层)物料没有检测X00126(下层)顶料电磁阀Y0013(下层

18、)物料左检测X00227(下层)回转电磁阀Y0024(下层)物料右检测X00328(下层)手爪夹紧电磁阀Y0035(下层)放料台物料检测X00429(下层)手爪升降电磁阀Y00411(下层)顶料到位X00530(下层)手爪伸缩电磁阀Y00512(下层)顶料复位X00632(下层)红色警示灯Y01013(下层)挡料状态X00733(下层)黄色警示灯Y01114(下层)落料状态X01034(下层)绿色警示灯Y01215(下层)转缸左旋到位X01116(下层)转缸右旋到位X01217(下层)手爪夹紧到位X01318(下层)手爪下降到位X01419(下层)手爪上升到位X01520(下层)手爪缩回到位X

19、0162,3,4(上层)输出公共端(+24V)COM1,COM2,COM321(下层)手爪伸出到位X01722(下层)急停按钮X02023(下层)启动/停止按钮X021上层634端子0V端子23(上层)输入公共端(0V)COM表3(d) 分拣单元PLC(FX2N-16MR)的I/O分配及端子接线表端子号输 入端子号输 出1(下层)光纤传感器SC1X00312(下层)顶料电磁阀Y0002(下层)光纤传感器SC2X00213(下层)推料电磁阀Y0013(下层)放料口物料检测X00415(下层)预留给变频器控制端子Y0027(下层)推杆1到位X00016(下层)Y0048(下层)推杆2到位X0011

20、7(下层)Y00510(下层)急停按钮X00617(上层)Y2Y511(下层)启动/停止按钮X0071,2(上层)输出公共端(+24V)Y000Y001上层416 端子0V端子11(上层)输入公共端(0V)COM5、各站PLC网络连接系统的控制方式应采用分布式网络控制。系统主令工作信号由连接到输送站的按钮/指示灯模块提供，安装在工作桌面上的警示灯应能显示整个系统的主要工作状态，例如复位、启动、停止、报警等。并且应提供输送站的按钮/指示灯模块的2个指示灯用于指示网络的正常和故障状态。对不同厂家PLC的系统，所指定的网络通信方式如下： 采用西门子S7-200系列时，指定为PPI方式。 采用松下FP

21、-X系列时，指定为PC-Link方式。 采用三菱FX系列时，指定为N:N方式。6、系统手动工作模式测试系统的工作模式分为自动运行和手动工作模式，手动工作模式仅限于分拣站的测试。两种工作模式由输送站的按钮/指示灯模块中选择开关切换。要从自动运行方式切换到手动工作模式，仅限当前工作周期完成后切换有效。在手动工作模式下，操作人员需在分拣站侧首先把该站急停按钮按下，然后用该站的启动/停止按钮操作，单步执行指定的测试项目（测试时传送带上工件用人工放下）。急停按钮复位后，表示测试结束。要从分拣测试方式切换到自动运行方式，须待急停按钮复位且分拣站传送带上没有工件才有效。测试项目的指定如表5所示：表5 分拣测

22、试项目内容项目序号项目内容1变频器运行频率测试：空载下按低速（10Hz），中速（25Hz），高速（35Hz）顺序，各运行5秒后结束。2白色工件分拣测试：在传送带入料口放下白色工件，高速（35Hz）运行下，在滑槽1中间准确停止，由推杆1推到滑槽1中。3黑色工件分拣测试：在传送带入料口放下黑色工件，高速（35Hz）运行下，在滑槽2中间准确停止，由推杆2推到滑槽2中。注：必须在前一项测试结束后，才能按下启动/停止按钮，进入下一项操作。7、系统正常的自动运行模式测试（1）系统复位及启动系统在通电后，首先自动执行复位操作，使输送站机械手装置回到原点位置。这时，绿色警示灯以1Hz的频率闪烁。输送站机械手装

23、置回到原点位置后，复位完成。如果供料站和装配站的料仓均有工件，则绿色警示灯常亮，表示允许启动系统。按下启动按钮，系统启动，绿色和黄色警示灯均常亮。（2）供料站的运行系统启动后，若供料站的物料台上没有工件，则应把工件推到物料台上，并向系统发出物料台上有工件信号。若供料站的料仓内没有工件或工件不足，则向系统发出报警或预警信号。物料台上的工件被输送站机械手取出后，若系统启动信号仍然为ON，则进行下一次推出工件操作。供料站各部件的具体工作顺序，请自行设计，但应保证推料过程的可靠性。（3）输送站运行1当工件推到供料站物料台后，输送站抓取机械手装置应执行抓取供料站工件的操作。抓取工件的具体操作顺序，请自行

24、设计。抓取动作完成后，步进电机驱动机械手装置移动到加工站物料台的正前方。然后把工件放到加工站物料台上。其动作顺序请自行设计。（4）加工站运行加工站物料台的物料检测传感器检测到工件后，执行把待加工工件从物料台移送到加工区域冲压气缸的正下方；完成对工件的冲压加工，然后把加工好的工件重新送回物料台的工件加工工序。操作结束，向系统发出加工完成信号。（5）输送站运行2系统接收到加工完成信号后，输送站机械手应执行抓取已加工工件的操作。抓取动作完成后，步进电机驱动机械手装置移动到装配站物料台的正前方。然后把工件放到装配站物料台上。其动作顺序请自行设计。（6）装配站运行装配站物料台的传感器检测到工件到来后，应

25、首先执行把该站料仓的小园柱工件转移到装配机械手下方的操作，然后由装配机械手执行把小园柱工件装入大工件中的操作。装入动作完成后，向系统发出装配完成信号。装配动作顺序请自行设计。如果装配站的料仓或料槽内没有小园柱工件或工件不足，应向系统发出报警或预警信号。（7）输送站运行3系统接收到装配完成信号后，输送站机械手应执行抓取已装配的工件对的操作。然后该机械手装置逆时针旋转90°，步进电机驱动机械手装置从装配站向分拣站运送工件对，到达分拣站传送带上方入料口后把工件对放下，然后执行返回原点的操作。返回到原点的操作顺序，请自行设计。（8）分拣站运行输送站机械手装置放下工件、缩回到位后，分拣站的变频

26、器即启动，驱动传动电动机以频率为35Hz的速度，把工件带入分拣区。如果工件对上的小园柱工件为白色，则该工件对到达1号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到1号槽中；如果为黑色，则该工件对到达2号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到2号槽中。当分拣气缸活塞杆推出工件对并返回后，应向系统发出分拣完成信号。如果是废品工件，则该工件到达2号光纤传感器时，传动电动机改为低速运行，运行频率为10Hz。把工件带到传送带末端，工件跌落末端的废品收集箱后，变频器停止运行，并向系统发出分拣完成信号。说明一仅当分拣站分拣工作完成，并且输送站机械手装置回到原点，系统的一个工作周期才认为结束。如果在工作周期没有按下过停止按钮，系统在延时1秒后开始下一周期工作。如果在工作周期曾经按下过停止按钮，系统工作结束，警示灯中黄色灯熄灭，绿色灯仍保持常亮。系统工作结束后若再按下启动按钮，则系统又重新工作。说明二为保证生产线的工作效率和工作精度，要求每一工作周期不超过30秒钟，步进电机每转的驱动步数为10000步。8、异常工作状态测试（1）工件供给状态的信号警示如果发生来自供料站或装配站的“工件不足够”的预报警信号或“工件没有”的报警信号，则系统动作如下：如果发生“工件不足够”的预报警信号警示灯中红色灯以1Hz的频率闪烁，绿色和黄色灯保持常亮。系统继续工作。如果发生“工件没有”的报警信号