《自动化生产线安装与调试》（黄丽燕） 04-项目四 安装与调试装配单元

自动化生产线安装与调试项目四安装与调试装配单元目录项目一认识自动化生产线项目二安装与调试供料单元项目三安装与调试加工单元项目四安装与调试装配单元目录项目五安装与调试分拣单元项目六安装与调试输送单元项目七自动化生产线联机调试项目八认识触摸屏技术安装与调试装配单元项目四4.1装配单元的结构及工作过程4.2

装配单元的应用技术4.3

装配单元的安装与调试4.4

装配单元的编程与调试第6页装配单元主要通过安装机械手，将物料台上料盘内的小物料嵌入到安装台上的圆柱形台阶大物料内，使物料之间完成紧密配合。本项目的主要工作任务是对装配单元实施机械安装、电气安装、编程调试及运行等操作，其目的是锻炼学生识图、安装、布线、编程和装调的综合能力。第7页（1）掌握装配单元的结构及工作过程（2）掌握装配单元的应用技术（3）会分析装配单元的工作过程（4）能编写装配单元的PLC程序第8页（1）能识别装配单元的零部件并熟悉其工作原理（2）能正确对装配单元进行机械结构安装与调试（3）能正确对装配单元进行电气安装与调试（4）能根据任务要求设计装配单元流程图第9页（1）养成勇于创新、不断进步的奋斗精神（2）养成坚持不懈、刻苦钻研的职业作风（3）树立技能成才、技能报国的人生理想4.1装配单元的结构及工作过程第11页4.1.1装配单元的结构1底板2摆动气缸3料盘4光电传感器5料仓底座6警示灯第12页4.1.1装配单元的结构7工件库8光电传感器9升降气缸10手指气缸11气动手指12安装台第13页4.1.1装配单元的结构13接线端口14伸缩气缸15伸缩导杆16顶料气缸17挡料气缸18支架第14页4.1.1装配单元的结构1.落料机构工件库工件库由塑料圆管和中空底座构成。塑料圆管顶端放置加强金属环，以防止破损，其内用来竖直盛放物料。第15页4.1.1装配单元的结构1.落料机构工件库底座背面安装两个笔形气缸。上面的气缸作为顶料气缸，下面的气缸作为挡料气缸。通气后，顶料气缸的初始位置为缩回状态，挡料气缸的初始位置为伸出状态。第16页4.1.1装配单元的结构1.落料机构顶料气缸首先伸出，把次下层的物料顶住；然后挡料气缸缩回，最下层物料落到物料台的料盘中；最后挡料气缸伸出，顶料气缸缩回，次下层物料落到挡料气缸活塞杆终端挡块上，为再一次落料做准备。落料操作第17页4.1.1装配单元的结构2.物料台物料台由摆动气缸和两个料盘组成，摆动气缸能驱动料盘旋转180°，从而把从供料单元落下到料盘的物料移动到安装机械手正下方。第18页4.1.1装配单元的结构3.安装机械手安装机械手是整个装配单元的核心。当物料移至安装机械手正下方时，安装机械手从初始状态开始执行安装操作。安装机械手是一个可以多向运动的机构，它分别由沿水平方向和竖直方向移动的2个双杆气缸和手指气缸组成。第19页4.1.1装配单元的结构4.安装台安装台可将输送单元输送来的待安装物料直接放置在该机构的料斗定位孔中，通过定位孔与物料之间较小的间隙配合实现定位，从而完成准确的安装动作。第20页4.1.1装配单元的结构5.警示灯警示灯有五根引线：地线为绿红交叉线；黄色灯控制线为黄色线；绿色灯控制线为绿色线；红色灯控制线为红色线；信号灯公共控制线为黑色线。装配单元安装有黄、绿、红三色警示灯，用来进行整个系统的警示，其接线原理图如图所示。第21页4.1.2装配单元的工作过程（1）输送单元将供料单元的圆柱台阶大物料输送至装配单元的安装台。（2）落料机构工件库的传感器检测到物料后，顶料气缸伸出顶住倒数第二个物料，挡料气缸缩回，这时，工件库中最底层的小物料落到旋转物料台上的料盘上。（3）挡料气缸伸出到位，顶料气缸缩回，工件库中所有物料整体掉落一层至最底层。装配单元的具体工作过程如下：第22页4.1.2装配单元的工作过程（4）物料台顺时针旋转180°，将物料旋转到安装机械手下方，安装机械手的升降气缸驱动气动手指向下移动，到位后，手指气缸驱动气动手指夹紧小物料。（5）升降气缸复位，被夹紧的小物料随手指气缸一并提起，离开物料台的料盘，并提升到最高位。装配单元的具体工作过程如下：第23页4.1.2装配单元的工作过程（6）安装机械手伸缩气缸在换向阀的驱动下伸出活塞杆，移动到气缸前端位置。（7）升降气缸再次被驱动下移到最下端，气动手指松开，小物料落入大物料孔内。（8）升降、伸缩气缸缩回，安装机械手恢复初始状态，为下一安装循环做好准备。装配单元的具体工作过程如下：第24页装配单元的结构装配单元的工作过程4.2装配单元的应用技术第26页装配单元所应用到的技术有气动技术、传感技术和PLC技术三种。气动技术传感技术PLC技术装配单元所应用到的技术第27页名称外观数量笔形气缸2装配单元的主要设备清单如表所示。名称外观数量手指气缸1第28页名称外观数量双电控二位五通电磁换向阀1装配单元的主要设备清单如表所示。名称外观数量电磁阀组1第29页名称外观数量双杆气缸2装配单元的主要设备清单如表所示。名称外观数量磁性传感器11第30页名称外观数量摆动气缸1装配单元的主要设备清单如表所示。名称外观数量漫射式光电传感器2第31页名称外观数量单向节流阀12装配单元的主要设备清单如表所示。名称外观数量可编程控制器1第32页名称外观数量单电控二位五通电磁换向阀5装配单元的主要设备清单如表所示。第33页4.2.1气动技术在装配单元中的应用1.气动元件THJDAL-2B自动化生产线中物料台的执行元件是摆动气缸，它通过直线气缸驱动齿轮齿条实现旋转凸台的旋转运动，旋转角度为0°～180°。在摆动气缸上安装磁性传感器，可以检测旋转到位信号。第34页4.2.1气动技术在装配单元中的应用1.气动元件（a）实物图

（b）剖视图1气缸缸体2旋转凸台3磁性传感器4反扣螺母5调节螺杆16调节螺杆2第35页4.2.1气动技术在装配单元中的应用2.气动控制元件THJDAL-2B自动化生产线装配单元使用的单向节流阀和二位五通电磁换向阀移栽前文介绍过。第36页4.2.1气动技术在装配单元中的应用3.典型气动控制回路装配单元的气动控制回路如图所示。装配单元的气动控制回路第37页4.2.1气动技术在装配单元中的应用3.典型气动控制回路1B1、1B2安装在安装机械手升降气缸上的2个位置检测磁性传感器2B1、2B2安装在安装机械手伸缩气缸上的2个位置检测磁性传感器5B1、5B2安装在落料机构顶料气缸上的2个位置检测磁性传感器第38页4.2.1气动技术在装配单元中的应用3.典型气动控制回路4B1、4B2安装在落料机构挡料气缸上的2个位置检测磁性传感器6B1、6B2安装在摆动气缸上的2个位置检测磁性传感器3B安装在手指气缸上的1个位置检测磁性传感器第39页4.2.1气动技术在装配单元中的应用3.典型气动控制回路汇流板用于组装电磁换向阀及附件，气源先经汇流板进入6个换向阀的进气口，再由电磁阀进入单向节流阀，控制各阀门的排气节流可实现对气动执行元件的速度调节。此外，排气口上安装的消声器可减小排气的噪声。第40页4.2.2传感技术在装配单元中的应用1.磁性传感器装配单元中使用了安装机械手的升降气缸、伸缩气缸，落料机构的顶料气缸、挡料气缸，以及摆动气缸和手指气缸共6个气缸。因此，装配单元中共有11个磁性传感器用于气动执行元件的极限位置检测。第41页4.2.2传感技术在装配单元中的应用2.漫射式光电传感器装配单元中2个方形漫射式光电传感器用于落料机构的缺料检测和物料不足的检测，其原理与项目2供料单元相同。第42页4.2.3PLC技术在装配单元中的应用1.S7-1200PLC拓展模块的结构及接口装配单元使用的PLC模块是西门子S7-1200CPU1214CDC/DC/DC，该模块共包含14个信号输入口，10个信号输出口。S7-1200PLC拓展模块的结构及接口第43页4.2.3PLC技术在装配单元中的应用1.S7-1200PLC拓展模块的结构及接口S7-1200PLC的拓展模块根据装配单元的结构和功能要求，添加了两个拓展模块，即一个信号输入模块和一个信号输出模块。信号输入模块的规格信号输出模块的规格信号输入模块的规格为SM1221DC，包含16个信号输入口信号输出模块的规格为SM1222DC，包括16个信号输出口第44页4.2.3PLC技术在装配单元中的应用2.装配单元的基本指令装配单元用到的常开与常闭指令、线圈指令、置位输出指令、复位输出指令、置位位域指令、复位位域指令、边沿检测指令和接通延时定时器指令与项目2供料单元相同，比较指令和移动指令与项目3加工单元相同。第45页气动技术在装配单元中的应用传感技术在装配单元中的应用PLC技术在装配单元中的应用4.3装配单元的安装与调试4.3.1装配单元的机械结构安装1.机械组件的安装---机械组件的组成装配单元的机械组件包括铝合金型材支撑架、物料台、小物料工件库及落料机构、安装机械手等。装配单元的整体结构除了机械组件之外，还有一些配合机械动作的气动元件和传感器。装配单元机械组件的安装4.3.1装配单元的机械结构安装1.机械组件的安装---机械组件的安装方法（1）将各组件安装好。在安装过程中应按照“安装零件—安装组件—组装”的顺序进行。序号组件名称组件外观图1铝合金型材支撑架

序号组件名称组件外观图2物料台

4.3.1装配单元的机械结构安装1.机械组件的安装---机械组件的安装方法序号组件名称组件外观图3小物料工件库及落料机构

序号组件名称组件外观图4安装机械手

（1）将各组件安装好4.3.1装配单元的机械结构安装1.机械组件的安装---机械组件的安装方法序号组件名称组件外观图3小物料工件库及落料机构

序号组件名称组件外观图4安装机械手

（1）将各组件安装好4.3.1装配单元的机械结构安装1.机械组件的安装---机械组件的安装方法（2）用紧固件把安装好的组件连接为整体，安装顺序为：铝合金型材支撑架→物料台→小物料工件库及落料机构→安装机械手。（3）将以上整体固定于工作台，安装螺钉固定。4.3.1装配单元的机械结构安装2.气动元件的连接装配单元气动元件连接和气动元件连接注意事项请参考项目2供料单元的相关内容。4.3.2装配单元的电气安装1.传感器的安装磁性传感器的安装光电传感器的安装装配单元中共有11个磁性传感器，其安装和接线方法与项目2供料单元中磁性传感器的安装和接线方法相同在装配单元中，落料机构的缺料和物料不足由2个方形漫射式光电传感器负责检测，其安装和接线方法与项目2供料单元中光电传感器的安装和接线方法相同。4.3.2装配单元的电气安装2.

PLC的安装与接线装配单元电气原理图4.3.2装配单元的电气安装2.

PLC的安装与接线---装配单元的电气接线机械装置侧接线一是把装配单元各传感器信号线、电源线、0V线按规定接至机械装置侧右边较宽的接线端子排。二是把装配单元电磁阀的信号线接至机械装置侧左边较窄的端子排。机械装置侧接线主要包括两方面工作：4.3.2装配单元的电气安装2.

PLC的安装与接线---装配单元的电气接线机械装置侧接线装配单元机械装置侧端子号与设备分配表如表输入端口中间层端子号设备符号设备名称175B1顶料气缸复位检测传感器185B2顶料气缸到位检测传感器194B1挡料气缸到位检测传感器204B2挡料气缸复位检测传感器216B2摆动气缸复位检测传感器226B1摆动气缸到位检测传感器输入端口中间层端子号设备符号设备名称231B1升降气缸复位检测传感器241B2升降气缸到位检测传感器252B1伸缩气缸复位检测传感器262B2伸缩气缸到位检测传感器273B手指气缸夹紧到位检测传感器28SC1物料有无检测传感器29SC2物料不足检测传感器4.3.2装配单元的电气安装2.

PLC的安装与接线---装配单元的电气接线机械装置侧接线装配单元机械装置侧端子号与设备分配表如表输出端口中间层端子号设备符号设备名称141YA摆动气缸左旋电磁阀152YA摆动气缸右旋电磁阀163YA升降气缸推出电磁阀176YA顶料气缸推出电磁阀输出端口中间层端子号设备符号设备名称185YA挡料气缸缩回电磁阀197YA手指气缸夹紧电磁阀204YA伸缩气缸推出电磁阀4.3.2装配单元的电气安装2.

PLC的安装与接线---装配单元的电气接线PLC装置侧接线包括电源接线、PLC输入/输出端子接线、按钮模块接线3个部分。PLC装置侧接线端子排为双层两列端子。两列中的下层分别接24V电源端子和0V端子。PLC装置侧接线4.3.2装配单元的电气安装2.

PLC的安装与接线---装配单元的电气接线左列上层为PLC的输出信号端子，右列上层为PLC的输入信号端子。装配单元PLC装置侧的接线与项目2供料单元相同。PLC装置侧接线4.3.3装配单元的功能测试1.气动元件的功能测试机械手升降气缸电磁阀的功能测试流程为装配单元通电、通气，进入TIA博途，利用强制功能，分别强制PLC的Q0.5接通/断开一次，观察Q0.5的指示灯是否亮起，升降气缸是否执行伸出/缩回动作；若不执行，则应检查顶料气缸、升降气缸电磁阀的气路连接部分及升降气缸电磁阀的电气接线。4.3.3装配单元的功能测试1.气动元件的功能测试1机械手伸缩气缸电磁阀强制PLC的Q0.6通电（伸出）2手指气缸电磁阀强制PLC的Q2.5通电（夹紧）3顶料气缸电磁阀强制PLC的Q2.4通电（推出）4挡料气缸电磁阀强制PLC的Q2.3通电（缩回）5摆动气缸电磁阀强制PLC的Q0.3通电（左旋）6PLC的Q0.4通电（右旋）4.3.3装配单元的功能测试2.传感器的功能测试使装配单元通电、通气；用手动控制1A、2A、3A、4A、5A、6A，实现机械手升降气缸、机械手伸缩气缸、手指气缸、挡料气缸、顶料气缸、摆动气缸的动作和复原，观察PLC的I0.6、I0.7、I1.0、I1.1、I1.2、I2.4、I2.5、I2.6、I2.7、I3.0、I3.1的指示灯是否亮起；若未亮起，则应检查磁性传感器及其连接线。磁性传感器的功能测试流程4.3.3装配单元的功能测试2.传感器的功能测试使装配单元通电、通气；模拟没有物料、物料不足等现象，观察PLC的I1.3、I1.4的指示灯是否亮起，若未亮起，则应检查光电开关及其连接线。光电传感器的功能测试流程4.3.3装配单元的功能测试3.按钮/指示灯的功能测试按钮的功能测试流程使装配单元通电、通气；用手按动停止按钮、复位按钮、启动按钮、急停按钮、选择开关1、选择开关2，观察PLC的I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5的指示灯是否亮起；若未亮起，则应检查对应按钮及其连接线。4.3.3装配单元的功能测试3.按钮/指示灯的功能测试指示灯功能测试流程使装配单元通电、通气；用手按动指示灯红灯按钮、指示灯黄灯按钮、指示灯绿灯按钮、警示灯黄灯按钮、警示灯绿灯按钮、警示灯红灯按钮，观察PLC的Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q3.5、Q3.6、Q3.7的指示灯是否亮起；若未亮起，则应检查对应按钮及其连接线。4.3.3装配单元的功能测试4.PLC的功能测试PLC的功能测试主要是对装配单元测试程序（编写任意一部分）进行上传、下载及监控功能的调试。第67页装配单元的机械结构安装装配单元的电气安装装配单元的功能测4.4装配单元的编程与调试4.4.1装配单元PLC程序设计思路1.装配单元PLC的I/O信号分配表输入端口中间层序号PLC输入点信号名称信号来源1I0.0停止按钮PLC装置侧2I0.1复位按钮3I0.2启动按钮4I0.3急停按钮5I0.4选择开关16I0.5选择开关24.4.1装配单元PLC程序设计思路1.装配单元PLC的I/O信号分配表输入端口中间层序号PLC输入点信号名称信号来源7I0.6升降气缸复位机械装置侧8I0.7升降气缸到位9I1.0伸缩气缸复位10I1.1伸缩气缸到位11I1.2手指气缸夹紧到位12I1.3物料有无4.4.1装配单元PLC程序设计思路1.装配单元PLC的I/O信号分配表输入端口中间层序号PLC输入点信号名称信号来源13I1.4物料不足机械装置侧14I2.4挡料气缸到位15I2.5挡料气缸复位16I2.6顶料气缸复位17I2.7顶料气缸到位18I3.0摆动气缸到位19I3.1摆动气缸复位4.4.1装配单元PLC程序设计思路1.装配单元PLC的I/O信号分配表输出端口中间层序号PLC输入点信号名称信号来源1Q0.0指示灯红灯机械装置侧2Q0.1指示灯黄灯3Q0.2指示灯绿灯4Q3.5警示灯黄灯5Q3.6警示灯绿灯6Q3.7警示灯红灯4.4.1装配单元PLC程序设计思路1.装配单元PLC的I/O信号分配表输出端口中间层序号PLC输入点信号名称信号来源7Q0.3摆动气缸左旋机械装置侧8Q0.4摆动气缸右旋9Q0.5升降气缸推出10Q0.6伸缩气缸推出11Q2.3挡料气缸缩回12Q2.4顶料气缸推出13Q2.5手指气缸夹紧4.4.1装配单元PLC程序设计思路2.装配单元控制程序顺序控制功能图配单元主程序是一个周期循环扫描的程序，通电后先进行初态检查，即检查顶料气缸是否处于复位状态，挡料气缸是否处于复位状态，工件库内的物料是否充足。装配单元主程序顺序功能图如图所示。4.4.1装配单元PLC程序设计思路2.装配单元控制程序顺序控制功能图这三个条件中的任一条件不满足，初态均不能通过，即不能启动装配单元。如果初态检查通过，则说明设备准备就绪，允许启动。启动后，系统便处于运行状态，此时主程序在每个扫描周期均会调用落料机构子程序和抓料机构子程序。4.4.1装配单元PLC程序设计思路2.装配单元控制程序顺序控制功能图落料机构子程序顺序控制功能如图所示。落料机构子程序是一个步进程序，可以采用置位、复位方法来编程，也可以用顺序继电器指令（SCR指令）来编程。如果工件库有料且启动键被按下，则依次执行顶料气缸推出、挡料气缸缩回、挡料气缸复位、顶料气缸复位、摆动气缸右旋操作。4.4.1装配单元PLC程序设计思路2.装配单元控制程序顺序控制功能图抓料机构子程序顺序控制功能图。抓料机构子程序也是一个步进程序，可以采用置位、复位方法来编程，也可以用顺序继电器指令（SCR指令）来编程。如果摆动气缸旋转到位，则依次执行升降气缸推出、手指气缸夹紧、升降气缸复位、伸缩气缸推出、升降气缸推出、手指气缸松开、升降气缸推出复位、伸缩气缸推出复位操作。4.4.2装配单元P