自动化生产线安装与调试概论

自动化生产线安装与调试自动控制系2012年9月1、YL-335A自动生生产线概概述1.1YL--335A的基基本组成成

亚龙YL-335A型型自动生生产线实实训考核核装备由由安装在在铝合金金导轨式式实训台台上的送送料单元元、加工工单元、、装配单单元、输输送单元元和分拣拣单元组组成。其其外观如如图所示示。YL-335A外观观1、YL-335A自动生生产线概概述1.1YL--335A的基基本组成成其中，每每一工作作单元都都可自成成一个独独立的系系统，同同时也都都是一个个机电一一体化的的系统。。各个单单元的执执行机构构基本上上以气动动执行机机构为主主，但输输送单元元的机械械手装置置整体运运动则采采取步进进电机驱驱动、精精密定位位的位置置控制，，该驱动动系统具具有长行行程、多多定位点点的特点点，是一一个典型型的一维维位置控控制系统统。分拣拣单元的的传送带带驱动则则采用了了通用变变频器驱驱动三相相异步电电动机的的交流传传动装置置。位置置控制和和变频器器技术是是现代工工业企业业应用最最为广泛泛的电气气控制技技术。1、YL-335A自动生生产线概概述1.1YL--335A的基基本组成成在YL--335A设备备上应用用了多种种类型的的传感器器，分别别用于判判断物体体的运动动位置、、物体通通过的状状态、物物体的颜颜色及材材质等。。传感器器技术是是机电一一体化技技术中的的关键技技术之一一，是现现代工业业实现高高度自动动化的前前提之一一。1、YL-335A自动生生产线概概述1.1YL--335A的基基本组成成在控制方方面，YL-335A采用了了基于RS485串行行通信的的PLC网络控控制方案案，即每每一工作作单元由由一台PLC承承担其控控制任务务，各PLC之之间通过过RS485串串行通讯讯实现互互连的分分布式控控制方式式。用户户可根据据需要选选择不同同厂家的的PLC及其所所支持的的RS485通通信模式式，组建建成一个个小型的的PLC网络。。1、YL-335A自动生生产线概概述1.2YL--335A的基基本功能能1、供料料单元的的基本功功能：按按照需要要将放置置在料仓仓中待加加工的工工件自动动送出到到物料台台上，以以便输送送单元的的抓取机机械手装装置将工工件抓取取送往其其他工作作单元。。2、加工工单元的的基本功功能：把把该单元元物料台台上的工工件（工工件由输输送单元元的抓取取机械手手装置送送来）送送到冲压压机构下下面，完完成一次次冲压加加工动作作，然后后再送回回到物料料台上，，待输送送单元的的抓取机机械手装装置取出出。3、装配配单元的的基本功功能：完完成将该该单元料料仓内的的黑色或或白色小小圆柱工工件嵌入入到已加加工的工工件中的的装配过过程。4、分拣拣单元的的基本功功能：完完成将上上一单元元送来的的已加工工、装配配的工件件进行分分拣，使使不同颜颜色的工工件从不不同的料料槽分流流的功能能。5、输送送单元的的基本功功能：该该单元具具有精确确定位到到指定单单元的物物料台，，在物料料台上抓抓取工件件，把抓抓取到的的工件输输送到指指定地点点然后放放下的功功能。YL-335A俯视视图按照需要要将放置置在料仓仓中待加加工的工工件自动动送出到到物料台台上，以以便输送送单元的的抓取机机械手装装置将工工件抓取取送往其其他工作作单元供料单元元的基本本功能把该单元元物料台台上的工工件（工工件由输输送单元元的抓取取机械手手装置送送来）送送到冲压压机构下下面，完完成一次次冲压加加工动作作，然后后再送回回到物料料台上，，待输送送单元的的抓取机机械手装装置取出出加工单元元的基本本功能完成将该该单元料料仓内的的黑色或或白色小小圆柱工工件嵌入入到已加加工的工工件中的的装配过过程装配单元元的基本本功能完成将上上一单元元送来的的已加工工、装配配的工件件进行分分拣，使使不同颜颜色的工工件从不不同的滑滑槽分流流的功能能分拣单元元的基本本功能该单元具具有精确确定位到到指定单单元的物物料台，，在物料料台上抓抓取工件件，把抓抓取到的的工件输输送到指指定地点点然后放放下的功功能输送单元元的基本本功能1、YL-335A自动生生产线概概述1.3YL-335A的的特点和和实训项项目特点：YL-335A综合应应用了多多种技术术知识，，如气动动控制技技术、机机械技术术（机械械传动、、机械连连接等））、传感感器应用用技术、、PLC控制和和组网、、步进电电机位置置控制和和变频器器技术等等。利用用该系统统，可以以模拟一一个与实实际生产产情况十十分接近近的控制制过程，，使学习习者得到到一个非非常接近近于实际际的教学学设备环环境，从从而缩短短了理论论教学与与实际应应用之间间的距离离。1、YL-335A自动生生产线概概述1.3YL-335A的的特点和和实训项项目实训项目目：自动检测测技术使使用实训训气气动动技术应应用实训训可编程控控制器编编程实训训PLC网络络组建实实训电气控制制电路实实训变变频器器应用实实训步进电机机驱动和和位置控控制实训训自自动动控制技技术教学学与实训训机械系统统安装和和调试实实训系系统维维护与故故障检测测实训1、YL-335A自动生生产线概概述1.3YL-335A的的特点和和实训项项目特点：YL-335A综合应应用了多多种技术术知识，，如气动动控制技技术、机机械技术术（机械械传动、、机械连连接等））、传感感器应用用技术、、PLC控制和和组网、、步进电电机位置置控制和和变频器器技术等等。利用用该系统统，可以以模拟一一个与实实际生产产情况十十分接近近的控制制过程，，使学习习者得到到一个非非常接近近于实际际的教学学设备环环境，从从而缩短短了理论论教学与与实际应应用之间间的距离离。1、YL-335A自动生生产线概概述1.4技技术术参数1、交流流电源：：三相五五线制，，AC380V//220V±10%50Hz；2、温度度：-10℃~~40℃℃；环境境湿度：：≤90%（25℃））；3、实训训桌外形形尺寸：：长×宽宽×高==1920mm×960mm×840mm；4、整机机消耗：：≤1..5kVA；5、气源源工作压压力：最最小0..6Mbar，，最大0.8Mbar。6、安全全保护措措施：具具有接地地保护、、漏电保保护功能能，安全全性符合合相关的的国家标标准。采采用高绝绝缘的安安全型插插座及带带绝缘护护套的高高强度安安全型实实验导线线。2、自动动线核心心技术应应用2.1自自动线中中的步进进电动机机及其控控制输送单元元所选用用的步进进电机是是Kinco三三相步进进电机3S57Q-04056，与与之配套套的驱动动器为Kinco3M458三相相步进电电机驱动动器。2.1..1步步进电机机3S57Q-04056部分分技术参参数如下下：步进电机机和驱动动器2.1自自动线中中的步进进电动机机及其控控制2.1..1步步进电机机3S57Q-04056的三三个相绕绕组必须须连接成成三角形形，接线线图如图图所示。。3S57Q-04056的接接线2.1自自动线中中的步进进电动机机及其控控制2.1..2步步进电机机驱动器器Kinco3M458三相相步进电电机驱动动器主要要电气参参数如下下：供电电压压：直流流24V～40V输出相电电流：3.0A～5..8A控制信号号输入电电流：6～20mA冷却方式式：自然然风冷2.1自自动线中中的步进进电动机机及其控控制2.1..2步步进电机机驱动器器该驱动器器具有如如下特点点；①采用交交流伺服服驱动原原理，具具备交流流伺服运运转特性性，三相相正弦电电流输出出。②内部驱驱动直流流电压达达40V，能提提供更好好的高速速性能。。③具有电电机静态态锁紧状状态下的的自动半半流功能能，可大大大降低低电机的的发热。。④具有最最高可达达10000步步/转的的细分功功能，细细分可以以通过拨拨动开关关设定。。⑤几乎无无步进电电机常见见的共振振和爬行行区，输输出相电电流通过过拨动开开关设定定。⑥控制信信号的输输入电路路采用光光耦隔离离。⑦采用正正弦的电电流驱动动，使电电机的空空载起跳跳频率达达5kHz,((1000步//转)左左右。3M458DIP开开关功能能说明在3M458驱驱动器器的侧面面连接端端子中间间有一个个红色的的八位DIP功功能设定定开关，，可以用用来设定定驱动器器的工作作方式和和工作参参数。3M458的典典型接线线图驱动器的的典型接接线图如如图所示示，YL-335A中中，控制制信号输输入端使使用的是是DC24V电电压，图图中的限限流电阻阻R1为为2KΩΩ，此外外，FREE端端也没有有使用。。3M458步进进电机驱驱动器模模块的面面板YL-335A为3M458驱动动器提供供的外部部直流电电源为DC24V，6A输出出的开关关稳压电电源，直直流电源源和驱动动器一起起安装在在模块盒盒中，驱驱动器的的引出线线均通过过安全插插孔与其其他设备备连接。。右图是3M458步进电电机驱动动器模块块的面板板图。2.1自自动线中中的步进进电动机机及其控控制2.1..3步步进电机机传动组组件的基基本技术术数据

3S57Q-04056步进进电机步步距角为为1.8度，即即在无细细分的条条件下200个个脉冲电电机转一一圈（通通过驱动动器设置置细分精精度最高高可以达达到10000个脉冲冲电机转转一圈））。步进电机机传动组组件采用用同步轮轮和同步步带传动动。同步步轮齿距距为5mm，共共11个个齿，即即旋转一一周机械械手装置置位移55mm。YL335-A系统中中为达到到控制精精度，驱驱动器细细分设置置为10000步/转转即（每每步机械械手位移移0.0055mm）），电机机驱动电电流设为为5.2A。2.2PPI网网络YL-335A系统的的控制方方式采用用每一工工作单元元由一台台PLC承担其其控制任任务，各各PLC之间通通过RS485串行通通讯实现现互连的的分布式式控制方方式。组组建成网网络后，，系统中中每一个个工作单单元也称称作工作作站。PLC网网络的具具体通信信模式，，取决于于所选厂厂家的PLC类类型。若若PLC选用S7-200系系列，通通信方式式则采用用PPI协议通通信。2.2PPI网网络2.2..1西西门子PPI通通信概述述PPI协协议是S7-200CPU最基本本的通信信方式，，通过原原来自身身的端口口（PORT0或PORT1）就可可以实现现通信，，是S7-200默认认的通信信方式。。PPI是是一种主主—从协协议通信信，主——从站在在一个令令牌环网网中，主主站发送送要求到到从站器器件，从从站器件件响应；；从站器器件不发发信息，，只是等等待主站站的要求求并对要要求作出出响应。。如果在在用户程程序中使使能PPI主站站模式，，就可以以在主站站程序中中使用网网络读写写指令来来读写从从站信息息。而从从站程序序没有必必要使用用网络读读写指令令。2.2PPI网网络2.2..2YL-335A各工作作站PLC实实现PPI通信信实例下面以YL-335A各工作作站PLC实实现PPI通信信的操作作步骤为为例，说说明使用用PPI协议实实现通信信的步骤骤。1、对网网络上每每一台PLC，，设置其其系统块块中的通通信端口口参数，，对用作作PPI通信的的端口（（PORT0或或PORT1）），指定定其地址址（站号号）和波波特率。。设置后后把系统统块下载载到该PLC。。具体操操作如下下：2.2..2YL-335A各工作作站PLC实实现PPI通信信实例运行个人人电脑上上的STEP7V4.0（（SP5）程序序，打开开设置端端口界面面，如图图2-1所示。。利用PPI/RS485编程程电缆单单独地把把输送单单元CPU系统统块里设设置端口口0为1号站，，波特率率为了187..5千波波特，如如图2--2所示示。同样方法法设置供供料单元元CPU端口0为2号号站，波波特率为为了187.5千波特特；加工工单元CPU端端口0为为3号站站，波特特率为了了187.5千千波特；；装配单单元CPU端口口0为4号站，，波特率率为了187..5千波波特；最最后设置置分拣单单元CPU端口口0为5号站，，波特率率为了187..5千波波特。分别把系系统块下下载到相相应的CPU中中。2.2..2YL-335A各工作作站PLC实实现PPI通信信实例图2-1打开开设置端端口画面面2.2..2YL-335A各工作作站PLC实实现PPI通信信实例图2-2设置置输送站站PLC端口0参数2.2..2YL-335A各工作作站PLC实实现PPI通信信实例2、利用网络络接头和和网络线线把各台台PLC中用作作PPI通信的的端口0连接，，所使用用的网络络接头中中，2##～5##站用的的是标准准网络连连接器，1#站站用的是是带编程程接口的的连接器器。2.2..2YL-335A各工作作站PLC实实现PPI通信信实例然后利用用STEP7V4..0软件件和PPI/RS485编程程电缆搜搜索出PPI网网络的5个站。。如图2-3所所示。2.2PPI网网络

关于PPI的具具体使用用和配置置方法在在附件文文档《PPI网网络》中中有较为为详尽的的介绍，，请同学学们参阅阅。2.3气气动技术术在自动动线中的的使用输送单元元的抓取取机械手手装置是是气动驱驱动的，，其气动动控制回回路如图图2-4所示示。作用气缸缸2.3气气动技术术在自动动线中的的使用图中，驱驱动气动动手指气气缸的电电磁阀采采用的是是二位五五通的带带手控开开关的双双侧电磁磁先导控控制阀（（简称双双电控电电磁阀）），双电电控电磁磁阀采用用两端都都用电磁磁线圈控控制的方方式。双双电控控电磁阀阀外形如如图2-5所示示。2.3气气动技术术在自动动线中的的使用双电控电电磁阀与与单电控控电磁阀阀的区别别在于，，对于单单电控电电磁阀，，在无电电控信号号时，阀阀芯在弹弹簧力的的作用下下会被复复位，而而对于双双电控电电磁阀，，在两端端都无电电控信号号时，阀阀芯的位位置是取取决于前前一个电电控信号号。注意：双电控电电磁阀的的两个电电控信号号不能同同时为““1”，，即在控控制过程程中不允允许两个个线圈同同时得电电，否则则，可能能会造成成电磁线线圈烧毁毁，当然然，在这这种情况况下阀芯芯的位置置是不确确定的。。2.3气气动技术术在自动动线中的的使用电磁阀组组阀组，就就是将多多个阀集集中在一一起构成成的一组组阀，而而每个阀阀的功能能是彼此此独立的的。供料料单元的的阀组只只使用两两个由二二位五通通的带手手控开关关的单电电控电磁磁阀，两两个阀集集中安装装在汇流流板上，，汇流板板中两个个排气口口末端均均连接了了消声器器，消声声器的作作用是减减少压缩缩空气在在向大气气排放时时的噪声声。阀组组的组装装如图2-6所示。本本单元的的两个阀阀分别对对顶料气气缸和推推料气缸缸的气路路进行控控制，以以改变各各自的动动作状态态。2.3气气动技术术在自动动线中的的使用电磁阀组组单向电磁阀和双向电电磁阀电磁阀是是用电压压信号来来控制的的流体流流动阀门门装置，，本系统统中只有有一只两两位五通通双控电电磁阀，，其它全全部使用用两位五五通单向向阀两位指：：电磁阀阀有两个个基本工工作位A位、、B位五通指：：电磁阀阀有五个个通气孔孔工作A口B口口、排气气孔A口口B口、、入气孔孔。2.3气气动技术术在自动动线中的的使用电磁阀组组本单元所所采用的的电磁阀阀，带手手动换向向、加锁锁钮，有有锁定（（LOCK）和和开启（（PUSH）2个位置置。用小小螺丝刀刀把加锁锁钮旋到到在LOCK位位置时，，手控开开关向下下凹进去去，不能能进行手手控操作作。只有有在PUSH位位置，可可用工具具向下按按，信号号为“1”，等等同于该该侧的电电磁信号号为“1”；常常态时，，手控开开关的信信号为““0”。。在进行行设备调调试时，，可以使使用手控控开关对对阀进行行控制，，从而实实现对相相应气路路的控制制，以改改变推料料缸等执执行机构构的控制制，达到到调试的的目的。。2.4自自动线中中传感器器的使用用1、磁性性开关气缸两端端分别有有缩回限限位和伸伸出限位位两个极极限位置置，这两两个极限限位置都都分别装装有一个个磁感应应接近开开关。磁感应接接近开关关的基本本工作原原理是：：当磁性性物质接接近传感感器时，，传感器器便会动动作，并并输出传传感器信信号。若若在气缸缸的活塞塞（或活活塞杆））上安装装上磁性性物质，，在气缸缸缸筒外外面的两两端位置置各安装装一个磁磁感应式式接近开开关，就就可以用用这两个个传感器器分别标标识气缸缸运动的的两个极极限位置置。2.4自自动线中中传感器器的使用用1、磁性性开关在PLC的自动动控制中中，可以以利用该该信号判判断推料料及顶料料缸的运运动状态态或所处处的位置置，以确确定工件件是否被被推出或或气缸是是否返回回。在传传感器上上设置有有LED显示用用于显示示传感器器的信号号状态，，供调试试时使用用。传感感器动作作时，输输出信号号“1””，LED亮；；传感器器不动作作时，输输出信号号“0””，LED不亮亮。传感感器（也也叫做磁磁性开关关）的安安装位置置可以调调整，调调整方法法是松开开磁性开开关的紧紧定螺钉钉，让磁磁性开关关在气缸缸的滑轨轨里滑动动，到达达指定位位置后，，再旋紧紧紧定螺螺钉。2.4自自动线中中传感器器的使用用2、光电电开关在供料单单元底座座和装料料管第4层工件件位置，，分别安安装一个个漫射式式光电开开关。漫漫射式光光电接近近开关是是利用光光照射到到被测物物体上后后反射回回来的光光线而工工作的，，由于物物体反射射的光线线为漫射射光，故故称为漫漫射式光光电接近近开关。。它的光光发射器器与光接接收器处处于同一一侧位置置，且为为一体化化结构。。在工作作时，光光发射器器始终发发射检测测光，若若接近开开关前方方一定距距离内没没有物体体，则没没有光被被反射到到接收器器，接近近开关处处于常态态而不动动作；反反之若接接近开关关的前方方一定距距离内出出现物体体，只要要反射回回来的光光强度足足够，则则接收器器接收到到足够的的漫射光光就会使使接近开开关动作作而改变变输出的的状态。。下图为为漫射式式光电接接近开关关的工作作原理示示意图。。2.4自自动线中中传感器器的使用用2、光电电开关由此可见见，若该该部分机机构内没没有工件件，则处处于底层层和第4层位置置的两个个漫射式式光电接接近开关关均处于于常态；；若仅在在底层起起有3个个工件，，则底层层处光电电接近开开关动作作而次底底层处光光电接近近开关常