第6章 自动化生产线的安装与维修

1、第6章 自动化生产线的安装与维修第二节 生产线的组成第三节 自动化生产线的安装与调试第四节 生产线的检查、维修与保养第一节 概述返回章目录第一节 概述一、 自动化生产线的基本概念 自动化生产线是在流水线的基础上逐渐发展起来的。它不仅要求线体上各种机械加工装置能自动地完成预定的各道工序及工艺过程，使产品成为合格的制品，而且要求在装卸工件、定位夹紧、工件在工序间的输送、工件的分拣甚至包装等都能自动地进行。使其按照规定的程序自动地进行工作。人们把这种自动工作的机械电气一体化装置系统称为自动生产线（简称自动线）。 返回节目录第一节 概述图6-1 生产线图6-2 自动生产线第一节 概述 二、生产线的发展

2、趋势 1继续向大型化发展。 2扩大输送机的使用范围。 3使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求。 4降低能量消耗以节约能源，已成为输送技术领域内科研工作的一个重要方面。 5减少各种输送机在作业时所产生的粉尘、噪声和排放的废气。第二节 生产线的组成 生产线的组成包括输入、主机和输出部分 。 一、输入 生产线中常用到的传感器有，光敏传感器、温度传感器、位移传感器、压力传感器、超声波测距传感器、压阻式传感器、电阻式传感器、电阻应变式传感器、热电阻传感器等。 1传感器 传感器就是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，如图6-4所示。或者说是接受物理或化学变

3、量(输入变量)形式的信息，并按一定规律将其转换成同种或别种性质的输出信号的装置。 第二节 生产线的组成 2开关 是用来接通和断开电路的元件。开关应用在各种电子设备，家用电器中。 （1）光电开关 1）概述 光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得到应用。 第二节 生产线的组成 2）光电开关分类 按检测方式：常用光电开关的分类方法：按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。 按结构分类：光电开关按结构可分为放大器分离型、放大器内藏型和电源内藏型三类。 3

4、）光电开关工作原理图6-5 光电开关工作原理第二节 生产线的组成 4）光电开关的特点 MGK系列光电开关是现代微电子技术发展的产物，是HGK系列红外光电开关升级换代产品。具有显著的特点： 具有自诊断稳定工作区指示功能，可及时告知工作状态是否可靠； 对射式、反射式、镜面反射式光电开关都有防止相互干扰功能，安装方便； 对ES外同步（外诊断）控制端的进行设置可在运行前预检光电开关是否正常工作； 响应速度快； 具有很高的可靠性； 体积小、重量轻，安装调试简单。第二节 生产线的组成 （2）接近开关 1）接近开关原理 接近开关又称无触点接近开关，是理想的电子开关量传感器。当金属检测体接近开关的感应区域，开

5、关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的。 第二节 生产线的组成 2）接近开关的主要功能 检验距离 尺寸控制 检测物体存在 转速与速度控制 计数及控制 检测异常 计量控制 识别对象 信息传送第二节 生产线的组成 3）接近开关分类及结构 按工作原理可以分为以下几种类型： 高频振荡型：用以检测各种金属体 电容型：用以检测各种导电或不导电的液体或固体 光电型：用以检测所有不透光物质 超声波型：用以检测不透过超声波的物质 电磁感应型：用以

6、检测导磁或不导磁金属 按其外型形状可分为园柱型、方型、沟型、穿孔（贯通）型和分离型。 接近开关按供电方式可分为；直流型和交流型，按输出型式又可分为直流两线制、直流三线制、直流四线制、交流两线制和交流三线制。第二节 生产线的组成 二、主机 在自动化生产线中大都使用PLC 、IPC。 PLC（Programmable logic Controller）可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 第二节

7、生产线的组成 （1）PLC 内部结构 程式输入装置：负责提供操作者输入、修改、监视程式用作的功能； 中央处理单元(CPU)：负责PLC管理、执行、运算、控制等功能； 程式记忆体：负责储存使用者设计的顺序程式参数及注解等； 资料记忆体：负责储存输入、输出装置的状态及顺序程式的转换资料； 系统记忆体：储存PLC执行顺序控制所需的系统程式； 输入回路：负责接收外部输入元件信号； 输出回路：负责接收外部输出元件信号。第二节 生产线的组成 （2）PLC的工作原理 1）输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。 2）用户程序执行阶

8、段 在扫描每一条梯形图时，按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 3）输出刷新阶段 CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。 第二节 生产线的组成 （3）PLC的应用领域 1）开关量的逻辑控制 2）模拟量控制 3）运动控制 4）过程控制 5）数据处理 6）通信及联网 第二节 生产线的组成 2工控机 （1）工控机定义 工控机即工业控制计算机，但现在，更时髦

9、的叫法是产业电脑或工业电脑，英文简称IPC，全称Industrial Personal Computer。工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机。 （2）主要结构 1）全钢机箱 2）无源底板 3）工业电源 4）CPU卡 5）其他配件 6）适用领域第二节 生产线的组成 （3）工控机特点 1）机箱采用钢结构，有较高的防磁、防尘、防冲击的能力； 2）机箱内有专用底板，底板上有PCI和ISA插槽； 3）机箱内有专门电源，电源有较强的抗干扰能力； 4）要求具有连续长时间工作能力； 5) 一般采用便于安装的标准机箱。 工控机劣势也是非常明显： 1) 配置硬盘容量小； 2) 数据安全性低； 3) 存

10、储选择性小； 4）价格较高。第二节 生产线的组成 三、输出 输送机是流水线中重要的组成部分，也是生产线中的输出机构。 1输送机分类 具有牵引件的输送机主要有带式输送机、板式输送机、小车式输送机、自动扶梯、自动人行道、刮板输送机、埋刮板输送机、斗式输送机、斗式提升机、悬挂链输送机和架空索道等。 没有牵引件的输送机有辊子输送机、螺旋输送机等。第二节 生产线的组成 2发展趋势 （1）继续向大型化发展。 （2）扩大输送机的使用范围。 （3）使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求。 （4）降低能量消耗以节约能源，已成为输送技术领域内科研工作的一个重要方面。 （5）减少各种输送机在作业时

11、所产生的粉尘、噪声和排放的废气。 第二节 生产线的组成 3滚筒输送机 （1）应用范围 滚筒式输送机适用于底部是平面的物品输送。 （2）结构形式 按布局形式分为水平输送，倾斜输送和转弯输送，从驱动形式上分为有动力、无动力、电动滚筒等。 （3）尺寸规格 滚筒输送机转弯滚线标准转弯内半径为300、600、900、1200mm等。 （4）动力方式：减速电机驱动，电动滚筒驱动等形式。 （5）调速方式：变频调速，无级变速等。 （6）传动方式：单链轮、双链轮、O型皮带、平面摩擦传动带、同步带等。 第二节 生产线的组成 4胶带输送机 胶带输送机，和皮带输送机类似，使用形式多样化，可以根据需要单台输送，也可以多

12、台组成或者与其他输送设备组成，从而达到水平输送以及倾斜输送，从而满足不同形式作业线的要求。 胶带输送机适用于堆积密度小于1.67/吨/立方米时，同时输送的物品是易于掏取的粒状或者粉状以及小块状的低磨琢性物料及袋装物料，被输送物品的温度需小于60，传动可用电滚筒，用带驱动架的驱动装置。 第三节 自动化生产线的安装与调试 一、自动生产线装备概述 1YL-335A的基本组成 YL-335A型自动生产线装备由安装在铝合金导轨式实训台上的送料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元组成。其外观如图6-6所示。 图6-6 YL-335A 外观 第三节 自动化生产线的安装与调试 2基本功能 （1）供料单

13、元的基本功能 （2）加工单元的基本功能 （3）装配单元的基本功能 （4）分拣单元的基本功能 （5）输送单元的基本功能 3特点 YL-335A自动化生产线是一套半开放式的设备，用户在一定程度上可根据自己的需要选择设备组成单元的数量、类型，最多可由5个单元组成，最少时一个单元即可自成一个独立的控制系统。 第三节 自动化生产线的安装与调试 二、供料单元的结构与控制 1供料单元的结构 （1）供料单元的功能 按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。 （2）供料单元的结构组成 供料单元的主要结构组成为：工件推出与支撑，工件漏斗，阀组，端

14、子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。第三节 自动化生产线的安装与调试 1）工件推出与支撑及漏斗部分 用于储存工件原料，并在需要时将料仓中最下层的工件推出到物料台上。它主要由大工件装料管、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。 图6-8 进料模块和物料台 第三节 自动化生产线的安装与调试 2）电磁阀组 阀组，就是将多个阀集中在一起构成的一组阀，而每个阀的功能是彼此独立的。 3）接线端口 接线端口采用双层接线端子排，用于集中连接本工作单元所有电磁阀、传感器等器件的电气连接线、PLC的I/O端口及直流电源。 图6-13 电磁阀组 图6-14 供料单元接线端

15、口图第三节 自动化生产线的安装与调试 （3）气动控制回路 气动控制回路是本工作单元的执行机构，该执行机构的逻辑控制功能是由PLC实现的。气动控制回路的工作原理如图6-15所示。图中1A和2A分别为推料气缸和顶料气缸。1B1和1B2为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，2B1和2B2为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1和2Y1分别为控制推料缸和顶料缸的电磁阀的电磁控制端。图6-15 供料单元气动控制回路工作原理图第三节 自动化生产线的安装与调试 （1）PLC的I/O 接线 本单元中，传感器信号占用7个输入点，留出1个点提供给启/停按钮作本地主令信号，则所需的PLC

16、 I/O点数为8点输入/2点输出。 （2）供料单元的本地控制和网络控制 1）本地控制 2）网络控制图6-16 用一个按钮产生启动/停止信号程序 第三节 自动化生产线的安装与调试 3供料单元安装和调试 （1）供料单元机械部分安装步骤 1）观察了解本单元结构，在实际观察结构时，不要用力扯导线、气管；不要拆卸元器件和其他装置。 2）开始安装时，首先把传感器支架安装在落料支撑板下方，把底座装在支撑板上，然后安装两个传感器支架，把以上整体装在落料支撑架上。 3）先后在气缸支撑板上安装两个气缸，装节流阀和推料头，最后把支撑板固定在落料板支架上。 4）把以上整体安装到底板上，将底板固定于工作台上，在工作台第

17、四道，第十道草寇安装螺钉固定。 5）安装大工件装料箱（俗称料筒或料仓）。 6）安装3个传感器和4个磁性开关。第三节 自动化生产线的安装与调试 （2）供料单元机械部分调试注意 推料位置要通过手动调整推料气缸或者挡料板位置，调整后再固定螺栓。否则，位置不到位将引起工件推偏。 磁性开关的安装位置可以调整，调整方法是松开磁性开关的紧定螺栓，让它延着气缸滑动。 底座及装料管安装光电开关，若该部分机构没有工件，充电开关上的指示灯不亮；若在底层起有3个工件，底层处光电开关亮，而第4层处光电开关不亮；若在底层起有4个工件或者以上，2个光电开关都亮。否则，须调整光电开关位置或者光强度。 物料台面开有小孔，注意所

18、用工件中心也有个小孔，在调整传感器位置时，防止传感器发出光线透过工件中心小孔而没有反射，引起误动作。在在这种情况下，须将传感器位置调偏中心。 所采用的电磁阀，带手动换向、加锁钮，有锁定（LOCK）和开启（PUSH）两个位置。第三节 自动化生产线的安装与调试 三、加工单元的结构与控制 1加工单元的结构 （1）加工单元的功能 加工单元的功能是完成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过程。 （2）加工单元的结构组成 加工单元主要结构组成为：物料台及滑动机构，加工（冲压）机构，电磁阀组，接线端口，PLC模块，急停按钮和启动/停止按

19、钮，底板等。 图6-17 加工单元实物的全貌第三节 自动化生产线的安装与调试 1）物料台及滑动机构 它主要由手爪气缸、手指、物料台伸缩气缸、线性导轨及滑块、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。 2）加工（冲压）机构 它主要由冲压气缸、冲压头、冲压台等组成。 3）电磁阀组 4）接线端口图6-18 物料台及滑动机构 图6-19 加工（冲压）机构 第三节 自动化生产线的安装与调试 2加工单元的PLC控制及编程 （1）PLC的I/O 接线 本单元中，传感器信号占用6个输入点，留出2个点提供给提供给急停按钮和启/停按钮作本地主令信号，则所需的PLC I/O点数为8点输入/3点输出，选用西门子S7-22

20、2 AC/DC/RLY主单元，共8点输入和6点继电器输出。 （2）加工单元的编程要点 1）加工单元中，提供启动/停止按钮和急停按钮各一个作为该单元的主令信号。 2）加工单元的工艺过程也是一个顺序控制：物料台的物料检测传感器检测到工件后，按照，机械手指夹紧工件物料台回到加工区域冲压气缸下方冲压气缸向下伸出冲压工件完成冲压动作后向上缩回物料台重新伸出到位后机械手指松开的顺序完成工件加工工序，并向系统发出加工完成信号。 第三节 自动化生产线的安装与调试 3加工单元安装与调试 （1）加工单元机械部分安装步骤 1）对安装好的实物进行观察，培养自己的观察能力。 2）在工作台上，先安装支架，再安装上下气缸的

21、安装板，然后安装气阀安装板。 3）将导轨固定在导轨滑板上后，再按顺序安装前后气缸、气爪、气缸支架后，整体连接到气缸滑块上，最后将传感器安装板安装到气爪气缸上。 （2）调试注意点 1）导轨一定要灵活，否则须调整导轨固定螺钉或滑板固定螺钉。 2）气缸位置要安装正确，否则进行调试。 3）传感器位置和灵敏度要调整正确，以免产生误动作。第三节 自动化生产线的安装与调试 四、装配单元的结构与控制 1装配单元的结构 （1）装配单元的功能 主要是通过对自身物料仓库的物料按生产需要进行分配，并使用机械手将其插入来自加工单元的物料中心孔的过程。 （2）装配单元的结构组成 包括：简易物料仓库，物料分配机构，被分配物

22、料位置变换机构，机械手，半成品工件的定位机构，气动系统及其阀组。 图6-23 装配单元总装实物 第三节 自动化生产线的安装与调试1）简易物料仓库 2）物料分配机构 3）物料位置变换机构 图6-24 简易物料仓库 图6-25 物料位置变换机构 第三节 自动化生产线的安装与调试4）机械手 5）半成品工件的定位机构 图6-26 机械手 图6-27 半成品工件的定位机构 第三节 自动化生产线的安装与调试（3）气动控制回路 图6-29 气动控制回路 第三节 自动化生产线的安装与调试 2装配单元的PLC控制及编程 3装配单元安装和调试 （1）装配单元机械部分安装步骤 1）仔细观察实物。 2）在工作台上，先

23、安装支架，在支架上安装小工件投料机构安装板后，安装物料仓库。 3）把3个气缸安装成一体后，整体安装到支架上。 4）把回转台安装在旋转气缸上后，整体安装到旋转气缸底板上。 5）把以上整体装在底板上。第三节 自动化生产线的安装与调试 （2）装配单元机械部分安装调试时应注意 1）铝型材要对齐。 2）导轨气缸行程要调整恰当。 3）气动摆台要调整到180，并且与回转物料台平行。 4）挡料气缸和顶料气缸位置要适当。 5）传感器位置与灵敏度调整适当。第三节 自动化生产线的安装与调试 五、分拣单元的结构与控制 1分拣单元的结构 （1）分拣单元的功能 当输送站送来工件放到传送带上并为入料口光电传感器检测到时，即

24、启动变频器，工件开始送入分拣区进行分拣。 （2）分拣单元的结构组成 分拣单元的主要结构组成为：传送和分拣机构，传动机构，变频器模块，电磁阀组，接线端口，PLC模块，底板等。图6-32 分拣单元实物的全貌 第三节 自动化生产线的安装与调试 1）传送和分拣机构 传送已经加工、装配好的工件，在光纤传感器检测到并进行分拣。它主要由传送带、料抖、物料槽、推料（分拣）气缸、漫射式光电传感器、光纤传感器、磁感应接近式传感器组成。 2）传动机构 它主要由电机支架、电动机、联轴器等组成。图6-33 传送和分拣机构 图6-35 传动机构 第三节 自动化生产线的安装与调试（3）气动控制回路图6-37 分拣单元气动控

25、制回路工作原理图 第三节 自动化生产线的安装与调试 2分拣单元的PLC控制及编程 （1）分拣单元的PLC控制 本单元中，传感器信号占用5个输入点，留出2个点提供给急停按钮和启/停按钮作本地主令信号，共需7点输入；输出点数为4个，其中2个输出点提供给变频器使用。 （2）分拣单元的编程要点 1）加工单元中，提供启动/停止按钮和急停按钮各一个作为该单元的主令信号。 2）现有的PLC的输出端子接线中，分配Q0.4和Q0.5给变频器的5、6号控制端子。 3）分拣单元需要完成在传送带上把不同颜色的工件从不同的滑槽分流的功能。 第三节 自动化生产线的安装与调试 3分拣单元安装和调试 （1）分拣单元机械部分安

26、装步骤 1）仔细观察实物，培养自己的观察能力。 2）在工作台上，先把支架、传送带定位安装后，再整体安装到底板上。 3）安装传感器支架、气缸。 4）安装物料槽，同时根据气缸位置调整到与物料槽支架两边的平衡。 5）安装电动机。 6）调试位置，将2个气缸调整到物料槽中间。第三节 自动化生产线的安装与调试（2）分拣单元的PLC的I/O地址分配表6-6 分拣单元的PLC的I/O地址分配第三节 自动化生产线的安装与调试 六、输送单元的结构与控制 1输送单元的功能和结构 该单元主要完成驱动它的抓取机械手装置精确定位到指定单元的物料台，在物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下的功能。 输送单元

27、如图6-38所示由抓取机械手装置、步进电机传动组件、PLC模块、按钮/指示灯模块和接线端子排等部件组成。图6-38 输送单元实物 第三节 自动化生产线的安装与调试（1）抓取机械手装置 （2）步进电机传动组件步进电机传动组件用以拖动抓取机械手装置作往复直线运动，完成精确定位的功能。 图6-39 抓取机械手装置 图6-41 安装好的步进电机传动组件和抓取机械手装置 第三节 自动化生产线的安装与调试（3）气动控制回路图6-43 气动控制回路原理图 第三节 自动化生产线的安装与调试 2输送单元的PLC控制与编程 （1）PLC的选型和I/O 接线 由于需要输出驱动步进电机的高速脉冲，PLC应采用晶体管输

28、出型。基于上述考虑，选用西门子S7-226 AC/DC/DC型PLC，共24点输入，16点晶体管输出。 （2）输送单元的控制要求 如前所述。输送单元是YL-335A系统中最为重要同时也是承担任务最为繁重的工作单元，可以把该单元所需完成的工作任务归纳为如下三方面： 1）网络控制； 2）抓取机械手装置控制； 3）步进电机定位控制。第三节 自动化生产线的安装与调试 3输送单元安装和调试 （1）输送单元机械安装过程 1）在工作台上，将安装支架、运输定位完成后，把该整体安装到底板上。 2）安装传感器支架和气缸支架。 3）安装2个气缸。 4）安装料槽，并调整气缸位置，使物料槽支架两边平衡。 5）安装电动机，调整气缸到物料槽中间。第三节 自动化生产线的安装与调试（2）输送单元的PLC的I/O地址分配表6-13 输送单元的PLC的I/O地址分配第三节 自动化生产线