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自动生产线概述1.1YL-335A的基本组成

亚龙YL-335A型自动生产线实训考核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。其外观如图所示。YL-335A外观1、YL-335A自动生产线概述1.1YL-335A的基本组成

其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，但输送单元的机械手装置整体运动则采取步进电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是一个典型的一维位置控制系统。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置。位置控制和变频器技术是现代工业企业应用最为广泛的电气控制技术。1、YL-335A自动生产线概述1.1YL-335A的基本组成

在YL-335A设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提之一。1、YL-335A自动生产线概述1.1YL-335A的基本组成在控制方面，YL-335A采用了基于RS485串行通信的PLC网络控制方案，即每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。用户可根据需要选择不同厂家的PLC及其所支持的RS485通信模式，组建成一个小型的PLC网络。1、YL-335A自动生产线概述1.2YL-335A的基本功能1、供料单元的基本功能：按照需要将放置在料仓中待加工的工件自动送出到物料台上，以便输送单元的抓取机械手装置将工件抓取送往其他工作单元。2、加工单元的基本功能：把该单元物料台上的工件（工件由输送单元的抓取机械手装置送来）送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上，待输送单元的抓取机械手装置取出。3、装配单元的基本功能：完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配过程。4、分拣单元的基本功能：完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。5、输送单元的基本功能：该单元具有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。YL-335A俯视图按照需要将放置在料仓中待加工的工件自动送出到物料台上，以便输送单元的抓取机械手装置将工件抓取送往其他工作单元

供料单元的基本功能

把该单元物料台上的工件（工件由输送单元的抓取机械手装置送来）送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上，待输送单元的抓取机械手装置取出

加工单元的基本功能

完成将该单单元料仓内内的黑色或或白色小圆圆柱工件嵌嵌入到已加加工的工件件中的装配配过程装配单元的的基本功能能完成将上一一单元送来来的已加工工、装配的的工件进行行分拣，使使不同颜色色的工件从从不同的滑滑槽分流的的功能分拣单元的的基本功能能该单元具有有精确定位位到指定单单元的物料料台，在物物料台上抓抓取工件，，把抓取到到的工件输输送到指定定地点然后后放下的功功能输送单元的的基本功能能1、YL-335A自动动生产线概概述1.3YL-335A的的特点和实实训项目特点：YL-335A综合合应用了多多种技术知知识，如气气动控制技技术、机械械技术（机机械传动、、机械连接接等）、传传感器应用用技术、PLC控制制和组网、、步进电机机位置控制制和变频器器技术等。。利用该系系统，可以以模拟一个个与实际生生产情况十十分接近的的控制过程程，使学习习者得到一一个非常接接近于实际际的教学设设备环境，，从而缩短短了理论教教学与实际际应用之间间的距离。。1、YL-335A自动动生产线概概述1.3YL-335A的的特点和实实训项目实训项目：：自动检测技技术使用实实训气气动技术术应用实训训可编程控制制器编程实实训PLC网网络组建实实训电气控制电电路实训变变频器器应用实训训步进电机驱驱动和位置置控制实训训自自动控制制技术教学学与实训机械系统安安装和调试试实训系系统维维护与故障障检测实训训1、YL-335A自动动生产线概概述1.3YL-335A的的特点和实实训项目特点：YL-335A综合合应用了多多种技术知知识，如气气动控制技技术、机械械技术（机机械传动、、机械连接接等）、传传感器应用用技术、PLC控制制和组网、、步进电机机位置控制制和变频器器技术等。。利用该系系统，可以以模拟一个个与实际生生产情况十十分接近的的控制过程程，使学习习者得到一一个非常接接近于实际际的教学设设备环境，，从而缩短短了理论教教学与实际际应用之间间的距离。。1、YL-335A自动动生产线概概述1.4技技术参数数1、交流电电源：三相相五线制，，AC380V/220V±10%50Hz；2、温度：：-10℃℃~40℃℃；环境湿湿度：≤90%（25℃）；；3、实训桌桌外形尺寸寸：长×宽宽×高=1920mm×960mm××840mm；4、整机消消耗：≤1.5kVA；5、气源工工作压力：：最小0.6Mbar，最大大0.8Mbar。。6、安全保保护措施：：具有接地地保护、漏漏电保护功功能，安全全性符合相相关的国家家标准。采采用高绝缘缘的安全型型插座及带带绝缘护套套的高强度度安全型实实验导线。。2、自动线线核心技术术应用2.1自动动线中的步步进电动机机及其控制制输送单元所所选用的步步进电机是是Kinco三相步步进电机3S57Q-04056，与与之配套的的驱动器为为Kinco3M458三三相步进电电机驱动器器。2.1.1步进电电机3S57Q-04056部分分技术参数数如下：步进电机和和驱动器2.1自动动线中的步步进电动机机及其控制制步步进进电电机机3S57Q-04056的的三三个个相相绕绕组组必必须须连连接接成成三三角角形形，，接接线线图图如如图图所所示示。。3S57Q-04056的的接接线线2.1自自动动线线中中的的步步进进电电动动机机及及其其控控制制步步进进电电机机驱驱动动器器Kinco3M458三三相相步步进进电电机机驱驱动动器器主主要要电电气气参参数数如如下下：：供电电电电压压：：直直流流24V～～40V输出出相相电电流流：：3.0A～～5.8A控制制信信号号输输入入电电流流：：6～～20mA冷却却方方式式：：自自然然风风冷冷2.1自自动动线线中中的的步步进进电电动动机机及及其其控控制制步步进进电电机机驱驱动动器器该驱驱动动器器具具有有如如下下特特点点；；①采采用用交交流流伺伺服服驱驱动动原原理理，，具具备备交交流流伺伺服服运运转转特特性性，，三三相相正正弦弦电电流流输输出出。。②内内部部驱驱动动直直流流电电压压达达40V，，能能提提供供更更好好的的高高速速性性能能。。③具具有有电电机机静静态态锁锁紧紧状状态态下下的的自自动动半半流流功功能能，，可可大大大大降降低低电电机机的的发发热热。。④具具有有最最高高可可达达10000步步/转转的的细细分分功功能能，，细细分分可可以以通通过过拨拨动动开开关关设设定定。。⑤几几乎乎无无步步进进电电机机常常见见的的共共振振和和爬爬行行区区，，输输出出相相电电流流通通过过拨拨动动开开关关设设定定。。⑥控控制制信信号号的的输输入入电电路路采采用用光光耦耦隔隔离离。。⑦采采用用正正弦弦的的电电流流驱驱动动，，使使电电机机的的空空载载起起跳跳频频率率达达5kHz,(1000步步/转转)左左右右。。3M458DIP开开关关功功能能说说明明在3M458驱驱动动器器的的侧侧面面连连接接端端子子中中间间有有一一个个红红色色的的八八位位DIP功功能能设设定定开开关关，，可可以以用用来来设设定定驱驱动动器器的的工工作作方方式式和和工工作作参参数数。。3M458的的典典型型接接线线图图驱动动器器的的典典型型接接线线图图如如图图所所示示，，YL-335A中中，，控控制制信信号号输输入入端端使使用用的的是是DC24V电电压压，，图图中中的的限限流流电电阻阻R1为为2KΩΩ，，此此外外，，FREE端端也也没没有有使使用用。。3M458步步进进电电机机驱驱动动器器模模块块的的面面板板YL-335A为为3M458驱驱动动器器提提供供的的外外部部直直流流电电源源为为DC24V，，6A输输出出的的开开关关稳稳压压电电源源，，直直流流电电源源和和驱驱动动器器一一起起安安装装在在模模块块盒盒中中，，驱驱动动器器的的引引出出线线均均通通过过安安全全插插孔孔与与其其他他设设备备连连接接。。右图是是3M458步步进进电电机机驱驱动动器器模模块块的的面面板板图图。。2.1自自动动线线中中的的步步进进电电动动机机及及其其控控制制步步进电机传传动组件的基基本技术数据据3S57Q-04056步进电机步步距角为1.8度，即在在无细分的条条件下200个脉冲电机机转一圈（通通过驱动器设设置细分精度度最高可以达达到10000个脉冲电电机转一圈））。步进电机传动动组件采用同同步轮和同步步带传动。同同步轮齿距为为5mm，共共11个齿，，即旋转一周周机械手装置置位移55mm。YL335-A系统中为为达到控制精精度，驱动器器细分设置为为10000步/转即（（每步机械手手位移0.0055mm），电机驱驱动电流设为为5.2A。。2.2PPI网络YL-335A系统的控控制方式采用用每一工作单单元由一台PLC承担其其控制任务，，各PLC之之间通过RS485串行行通讯实现互互连的分布式式控制方式。。组建成网络络后，系统中中每一个工作作单元也称作作工作站。PLC网络的的具体通信模模式，取决于于所选厂家的的PLC类型型。若PLC选用S7-200系列列，通信方式式则采用PPI协议通信信。2.2PPI网络西西门子PPI通信概述述PPI协议是是S7-200CPU最基本的通通信方式，通通过原来自身身的端口（PORT0或或PORT1）就可以实实现通信，是是S7-200默认的通通信方式。PPI是一种种主—从协议议通信，主——从站在一个个令牌环网中中，主站发送送要求到从站站器件，从站站器件响应；；从站器件不不发信息，只只是等待主站站的要求并对对要求作出响响应。如果在在用户程序中中使能PPI主站模式，，就可以在主主站程序中使使用网络读写写指令来读写写从站信息。。而从站程序序没有必要使使用网络读写写指令。2.2PPI网络2.2.2YL-335A各工作作站PLC实实现PPI通信实例下面以YL-335A各各工作站PLC实现PPI通信的的操作步骤为为例，说明使使用PPI协协议实现通信信的步骤。1、对网络上上每一台PLC，设置其其系统块中的的通信端口参参数，对用作作PPI通信信的端口（PORT0或或PORT1），指定其其地址（站号号）和波特率率。设置后把把系统块下载载到该PLC。具体操作作如下：2.2.2YL-335A各工作作站PLC实实现PPI通信实例运行个人电脑脑上的STEP7V4.0（SP5）程序，，打开设置端端口界面，如如图2-1所所示。利用PPI/RS485编程电缆单单独地把输送送单元CPU系统块里设设置端口0为为1号站，波波特率为了187.5千千波特，如图图2-2所示示。同样方法设置置供料单元CPU端口0为2号站，，波特率为了了187.5千波特；加加工单元CPU端口0为为3号站，波波特率为了187.5千千波特；装配配单元CPU端口0为4号站，波特特率为了187.5千波波特；最后设设置分拣单元元CPU端口口0为5号站站，波特率为为了187.5千波特。。分别把系统块块下载到相应应的CPU中中。2.2.2YL-335A各工作作站PLC实实现PPI通信实例图2-1打打开设置端口口画面2.2.2YL-335A各工作作站PLC实实现PPI通信实例图2-2设设置输送站PLC端口0参数2.2.2YL-335A各工作作站PLC实实现PPI通信实例2、利用网络接头头和网络线把把各台PLC中用作PPI通信的端端口0连接，，所使用的网网络接头中，，2#～5#站用的是标标准网络连接接器，1#站用的的是带编程接接口的连接器器。2.2.2YL-335A各工作作站PLC实实现PPI通信实例然后利用STEP7V4.0软件件和PPI/RS485编程电缆搜搜索出PPI网络的5个个站。如图2-3所示。。2.2PPI网络关于PPI的的具体使用和和配置方法在在附件文档《《PPI网络络》中有较为为详尽的介绍绍，请同学们们参阅。2.3气动技技术在自动线线中的使用输送单元的抓抓取机械手装装置是气动驱驱动的，其气气动控制回路路如图2-4所示。作用气缸2.3气动技技术在自动线线中的使用图中，驱动气气动手指气缸缸的电磁阀采采用的是二位位五通的带手手控开关的双双侧电磁先导导控制阀（简简称双电控电电磁阀），双双电控电磁阀阀采用两端都都用电磁线圈圈控制的方式式。双电控控电磁阀外形形如图2-5所示。2.3气动技技术在自动线线中的使用双电控电磁阀阀与单电控电电磁阀的区别别在于，对于于单电控电磁磁阀，在无电电控信号时，，阀芯在弹簧簧力的作用下下会被复位，，而对于双电电控电磁阀，，在两端都无无电控信号时时，阀芯的位位置是取决于于前一个电控控信号。注意：双电控电磁阀阀的两个电控控信号不能同同时为“1””，即在控制制过程中不允允许两个线圈圈同时得电，，否则，可能能会造成电磁磁线圈烧毁，，当然，在这这种情况下阀阀芯的位置是是不确定的。。2.3气动技技术在自动线线中的使用电磁阀组阀组，就是将将多个阀集中中在一起构成成的一组阀，，而每个阀的的功能是彼此此独立的。供供料单元的阀阀组只使用两两个由二位五五通的带手控控开关的单电电控电磁阀，，两个阀集中中安装在汇流流板上，汇流流板中两个排排气口末端均均连接了消声声器，消声器器的作用是减减少压缩空气气在向大气排排放时的噪声声。阀组的组组装如图2-6所示。。本单单元的的两个个阀分分别对对顶料料气缸缸和推推料气气缸的的气路路进行行控制制，以以改变变各自自的动动作状状态。。2.3气动动技术术在自自动线线中的的使用用电磁阀阀组单向电磁阀阀和双向向电磁磁阀电磁阀阀是用用电压压信号号来控控制的的流体体流动动阀门门装置置，本本系统统中只只有一一只两两位五五通双双控电电磁阀阀，其其它全全部使使用两两位五五通单单向阀阀两位指指：电电磁阀阀有两两个基基本工工作位位A位、、B位位五通指指：电电磁阀阀有五五个通通气孔孔工作作A口口B口口、排排气孔孔A口口B口口、入入气孔孔。2.3气动动技术术在自自动线线中的的使用用电磁阀阀组本单元元所采采用的的电磁磁阀，，带手手动换换向、、加锁锁钮，，有锁锁定（（LOCK）和和开启启（PUSH））2个个位置置。用用小螺螺丝刀刀把加加锁钮钮旋到到在LOCK位位置时时，手手控开开关向向下凹凹进去去，不不能进进行手手控操操作。。只有有在PUSH位位置，，可用用工具具向下下按，，信号号为““1””，等等同于于该侧侧的电电磁信信号为为“1”；；常态态时，，手控控开关关的信信号为为“0”。。在进进行设设备调调试时时，可可以使使用手手控开开关对对阀进进行控控制，，从而而实现现对相相应气气路的的控制制，以以改变变推料料缸等等执行行机构构的控控制，，达到到调试试的目目的。。2.4自动动线中中传感感器的的使用用1、磁磁性开开关气缸两两端分分别有有缩回回限位位和伸伸出限限位两两个极极限位位置，，这两两个极极限位位置都都分别别装有有一个个磁感感应接接近开开关。。磁感应应接近近开关关的基基本工工作原原理是是：当当磁性性物质质接近近传感感器时时，传传感器器便会会动作作，并并输出出传感感器信信号。。若在在气缸缸的活活塞（（或活活塞杆杆）上上安装装上磁磁性物物质，，在气气缸缸缸筒外外面的的两端端位置置各安安装一一个磁磁感应应式接接近开开关，，就可可以用用这两两个传传感器器分别别标识识气缸缸运动动的两两个极极限位位置。。2.4自动动线中中传感感器的的使用用1、磁磁性开开关在PLC的的自动动控制制中，，可以以利用用该信信号判判断推推料及及顶料料缸的的运动动状态态或所所处的的位置置，以以确定定工件件是否否被推推出或或气缸缸是否否返回回。在在传感感器上上设置置有LED显示示用于于显示示传感感器的的信号号状态态，供供调试试时使使用。。传感感器动动作时时，输输出信信号““1””，LED亮；；传感感器不不动作作时，，输出出信号号“0”，，LED不不亮。。传感感器（（也叫叫做磁磁性开开关））的安安装位位置可可以调调整，，调整整方法法是松松开磁磁性开开关的的紧定定螺钉钉，让让磁性性开关关在气气缸的的滑轨轨里滑滑动，，到达达指定定位置置后，，再旋旋紧紧紧定螺螺钉。。2.4自动动线中中传感感器的的使用用2、光光电开开关在供料料单元元底座座和装装料管管第4层工工件位位置，，分别别安装装一个个漫射射式光光电开开关。。漫射射式光光电接接近开开关是是利用用光照照射到到被测测物体体上后后反射射回来来的光光线而而工作作的，，由于于物体体反射射的光光线为为漫射射光，，故称称为漫漫射式式光电电接近近开关关。它它的光光发射射器与与光接接收器器处于于同一一侧位位置，，且为为一体体化结结构。。在工工作时时，光光发射射器始始终发发射检检测光光，若若接近近开关关前方方一定定距离离内没没有物物体，，则没没有光光被反反射到到接收收器，，接近近开关关处于于常态态而不不动作作；反反之若若接近近开关关的前前方一一定距距离内内出现现物体体，只只要反反射回回来的的光强强度足足够，，则接接收器器接收收到足足够的的漫射射光就就会使使接近近开关关动作作而改改变输输出的的状态态。下下图为为漫射射式光光电接接近开开关的的工作作原理理示意意图。。2.4自动动线中中传感感器的的使用用2、光光电开开关由此可可见，，若该该部分分机构构内没没有工工件，，则处处于底底层和和第4层位位置的的两个个漫射射式光光电接接近开开关均均处于于常态态；若若仅在在底层层起有有3个个工件件，则则底层层处光光电接接近开开关动动