模块化生产加工单元实训

.2.4气动部件的简要分析1）加工检测站单元的结构及工作过程开始—→检测有无物料传感器，检测有—→旋转工作台电机工作台—→位置检测传感器检测到位—→加工机组气缸伸出同时M1动作—→加工完成—→加工机组气缸收回——→M1停止—→旋转工作台电机工作—→位置检测传感器检测到位—→检测气缸下降、上升—→旋转工作台电机工作—→位置检测传感器检测到位—→等待第五站取工件—→循环开始2）加工检测站单元气动元件种类及结构符号a、导向气缸导向气缸的外形、结构及符号如图所示，导向气缸的应用如图所示。双作用双活塞式气缸，行程长度250mm，用于机械手单元X轴的左右伸缩，双活塞气缸是由两个活塞进行驱动的，因此在相同高度的情况下能产生2倍于标准气缸的推力。双作用双活塞式气缸，行程长度80mm，用于机械手单元Y轴的上下伸缩，其特点是该气缸结构简单，将导轨和气缸做于一体。图3.5导向气缸的外形、结构及符号导向气缸导向气缸图图3.6导向气缸在系统中的应用3、控制设计（1）上电时要求先点亮允许复位指示灯，按复位按钮，个工作部位应回到初始状态（电磁夹紧装置释放、孔深检测电磁装置复位、电磁拨叉复位、钻磨电机控制继电器释放、工作台电机控制继电器释放、钻磨装置下降控制继电器释放、钻孔装置上升控制继电器并设置本站忙标志）。（2）按复位按钮工作部件回到初始位置后应点亮允许启动指示灯，按启动按钮工作单元开始工作。（3）工作单元开始工作后，如果下游站处于空闲状态且本站工作输入位置有工件，则旋转工作台转动。旋转工作台转动过程中，如果定位传感器动作。则旋转工作台停止准备进行孔深检测机钻磨。（4）如果孔深检测工位有工件，则执行孔深检测；钻磨工位有工件，则执行钻磨；输出位置有工件，则由电磁拨叉将工件送到下游站。如果3个工位都有工件，则同时执行孔深检测、钻磨及输出操作，同时结束本次工作循环。在输出位置如果又合格工件，则点亮允许复位指灯。第四章、技术设计1、气动元件选型气动元件选择

自动化模块化生产线—加工站所使用的气动执行包括普通气缸和三轴气缸两种，三轴气缸选择的是SMC气缸MGPL25-50薄型带导杆三轴气缸，三轴气缸在精度以及安全上都要好于普通气缸。气缸工作时比较电磁阀安装在工作台导轨上，方便接线、接管调试。本设备使用到的气动控制元件包括两位五通单电控电磁阀、两位五通双电控电磁阀。提升气缸夹紧气缸检测气缸气动回路图2、电气元件选型直流电机（directcurrentmachine）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时直流发电机，将机械能转换为电能。减速机在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。按照传动级数不同可分为单级和多级减速机；按照齿厂轮形状可分为圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机和圆锥－圆柱齿引轮减速机；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同进轴式减速机。减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置。在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。3、重要部件描述可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业控制技术。目前已被广泛应用于各个领域。可编程控制器是计算机家族中的一员，是为工业控制而设计制造的，早期的可编程控制器被称为可编程逻辑控制器。后来的可编程控制器以微处理器为核心，功能不仅限于逻辑控制，所以又将其称为ProgrammableController，简称PLC。PLC的应用广泛、功能强大，是现代工业自动化的主要设备之一。PLC在现代工业中使用十分广泛，随着科技的不断发展，其功能也越来越多，不仅仅用于逻辑控制。越来越多的生产厂家生产出性能优越的PLC。PLC已经应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，PLC在其他领域，例如在家庭自动化的应用也得到了迅速的发展。所以MPS05模块化自动化生产线选择PLC来实现控制功能。本设备三站选用西门子可编程控制器S7-200型PLC，CPU型号为214C。PLC自带两路模拟量输入，集成PROFINET接口[11]，使得编程、调试过程以及控制器和人机界面的通信可以全面地使用工业以太网技术；同时集成高级功能，如脉冲输出、高速计数、运动控制等。它的设计具备可扩展性和灵活性，使其能够精确完成自动化任务对控制器的复杂要求。CPU本体可以通过嵌入输入/输出信号板完成灵活扩展，信号板嵌入在CPU模块的前端，可以提供两个数字量输入/数字量输出接口或者一个模拟量输出。第五章、硬件设计1、I/O地址表名称地址功能按钮开关I1.0启动按钮按钮开关I1.1停止按钮转换开关I1.2自动/手动转换按钮开关I1.3复位按钮电容传感器I0.0第一工位物料检测电感传感器I0.1转台转动检测磁感应式接近开关I0.2夹紧气缸前位检测磁感应式接近开关I0.3夹紧气缸后位检测磁感应式接近开关I0.4升降缸上位检测磁感应式接近开关I0.5升降缸下位检测磁感应式接近开关I0.6检测气缸上位检测磁感应式接近开关I0.7检测气缸下位检测继电器Q0.0钻孔电机启动继电器Q0.1旋转台电机启动电磁阀3Y1Q0.2控制升降气缸上升电磁阀3Y2Q0.3控制升降气缸下降电磁阀3Y4Q0.4夹紧气缸工作电磁阀3Y3Q0.5检测气缸工作分支电动机Q0.6工件传送到下一站光电式传感器Q0.7向上一站发送信号指示灯Q1.0启动指示灯指示灯Q1.1复位指示灯2、电源主电路采用AC220V，控制电路采用DC24V。第六章、软件设计1、顺序功能图第三站程序流程图如图1所示，按下上电按钮，上电灯亮，设备可以工作。按下复位按钮，分度转盘旋转，当定位检测传感器检测有信号，分度转盘停止。放置工件，按下开始按钮，开始灯亮，左检测传感器检测到有信号，气动分度盘转动，当定位检测传感器再次检测到信号存在，分度转盘停止旋转，夹紧气缸伸出固定工件，夹紧气缸伸出后将信号传递给三轴气缸，三轴气缸伸出，电动螺丝刀模拟加工，当扭矩达到标定值时，电机停止加工，三轴气缸缩回。夹紧气缸与三轴气缸都缩回时，将信号传递给分度转盘，分度转盘旋转，当定位传感器再次检测到信号存在，分度转盘停止旋转，右位置检测传感器检测是否有信号存在，如果有发信息给下一站前来取料，如果没有信号，工位停止不动。待下一工位将工件搬运走后，重复以上所述动作。

程序流程图顺序功能图2、PLC程序第七章、调试1、测试设计1.1、首先，在电脑上运行仿真PLC程序，看看程序编写是否有错误，功能是否完整，各部分是否按预期结果运行。1.2、观察机械部分，各执行机构安装是否正确。气动部分，气管接头处是否接紧，各顶杆伸出是否会互相干扰。1.3、待以上都准确无误，将PLC程序下载到PLC中，运行程序，并观察结果。2、过程2.1、按下上电按钮，上电灯亮，表示系统可以运行。2.2、在单站情况下，按下开始按钮，系统开始运行，人工将工件放置在工位I上，工位下方的传感器检测到工件的存在，夹紧气缸自动夹紧工件，并给步进电机一个信号使分度转盘自动旋转90度到工位II。2.3、然后三轴气缸伸出，加工电机旋转并拧紧螺丝。加工完成后电机停止旋转，气缸自动缩回。然后分度转盘再次旋转90度，到达工位III，工位III下方的传感器检-测到工件的存在后夹紧气缸自动解锁，拿下工件后一个循环结束。2.4、在联网的状态下，由二站将工件传送到工位I上，加工结束，由四站的机械手将工件取走即可。3、故障3.1、如果PLC程序仿真未按预期结果运行，则程序有错误，应仔细检查程序。3.2、如果执行机构安装不合理，应该重新安装，以便确定一个合理的安装方案。3.3、如果气缸运行不稳定，可能是气压不合理，应调节气压。3.4、如果气缸活塞杆未到指定位置就动作，可能是传感器位置安装不合理，应重新确定。第八章、体会1、存在的问题此次实验基本上完成了实验要求，但存在不少问题。首先，为保证MPS整个过程的顺利、安全运行，应当设立各个工作站衔接启动的次序，本站是否启动应该受到上一站完成、下一站准备好的信号的双重作用。而此次实验未能达到要求，本站的启动只和本站工件准备好否、转盘是否在初始位置有关；其次，模拟的具体工艺有些未达到，比如在检测时，若工件合格，应设置相应的标志符，若不合格，则设置不合格标志符；并以此来判断是否进行下一步的打磨步骤，而此次实验未达到；还有，钻磨过程大大简化。实验过程中，磨难颇多。先遇到的问题是怎样将编好的程序下载至相应的PLC单元中，涉及到硬件设置中的相关参数的设定，在老师的指导下顺利的解决了这个问题；再者，程序出现的问题，未实现相应的功能，复位、开始、停止按钮对应的功能实现等等，在编程的过程中一定要牢牢树立程序顺序执行、返回执行等的结合。在调试时，应该有人守候在设备旁，时刻注意设备的运行情况，一旦发生执行机构相互冲突的事件应及时操作保护设施，如切断设备执行机构的控制信号回路、切断气源，以免造成设备的损伤。建议在调试时，先将安装在加紧气缸杆前端的夹紧装置和安装在检测气缸杆上的探测装置拆掉，以免在调试过程中由于程序错误而发生转动工作台和他们之间的冲突，从而避免设备的损坏。在程序调试完毕后，再将其恢复。2、致谢时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，这也是我们在大学期间做的最后一个实训。春梦秋云，聚散真容易，为期两周的实训也随之进入了尾声。从开始进入课题到技术报告的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！在此我向我的指导老师丁加军老师以及教过我的所有老师表示衷