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實 訓(xùn) 教 學(xué) 指 導(dǎo) 書 機電一體化柔性裝配系統(tǒng) PLC 控制 天津市龍洲科技儀器有限公司 1 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 目 錄 機電一體化柔性裝配系統(tǒng)概述 .1 第一單元 上料單元 .5 一、 單元簡介 .5 二、 實訓(xùn)目的 .7 三、 實訓(xùn)設(shè)備 .7 四、 實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 .8 五、 控制要求 .9 六、 I/O 編號分配表 .14 第二單元 下料單元 .16 七、 單元簡介 .16 八、 實訓(xùn)目的 .18 九、 實訓(xùn)設(shè)備 .18 十、 實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 .18 十一、 控制要求 .19 十二、 I/O 編號分配表 .22 第三單元 加蓋單元 .24 一、 單元簡介 .24 二、 實訓(xùn)目的 .25 三、 實訓(xùn)設(shè)備 .25 四、 實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 .26 五、 控制要求 .27 六、 I/O 編號分配表 .29 第四單元 穿銷單元 .31 一、 單元簡介 .31 二、 實訓(xùn)目的 .32 三、 實訓(xùn)設(shè)備 .32 四、 實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 .32 五、 控制要求 .34 六、 I/O 編號分配表 .36 第五單元 模擬單元 .38 一、 單元簡介 .38 二、 實訓(xùn)目的 .39 三、 實訓(xùn)設(shè)備 .39 四、 實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 .39 五、 控制要求 .40 六、 I/O 編號分配表 .42 第六單元 圖像識別單元 .44 2 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 一、 單元簡介 .44 二、 實訓(xùn)目的 .45 三、 實訓(xùn)設(shè)備 .45 四、 實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 .45 五、 控制要求 .46 六、 I/O 編號分配表 .48 第七單元 伸縮換向單元 .50 一、 單元簡介 .50 二、 實訓(xùn)目的 .52 三、 實訓(xùn)設(shè)備 .52 四、 實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 .52 五、 控制要求 .53 六、 I/O 編號分配表 .56 第八單元 檢測單元 .58 一、 單元簡介 .58 二、 實訓(xùn)目的 .59 三、 實訓(xùn)設(shè)備 .59 四、 實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 .59 五、 控制要求 .60 六、 I/O 編號分配表 .62 第九單元 液壓單元 .64 一、 單元簡介 .64 二、 實訓(xùn)目的 .65 三、 實訓(xùn)設(shè)備 .65 四、 實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 .65 五、 控制要求 .66 六、 I/O 編號分配表 .69 第十單元 分揀單元 .71 一、 單元簡介 .71 二、 實訓(xùn)目的 .72 三、 實訓(xùn)設(shè)備 .72 四、 實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 .72 五、 控制要求 .73 六、 I/O 編號分配表 .77 第十一單元 升降梯立體倉庫單元 .79 一、 單元簡介 .79 二、 實訓(xùn)目的 .83 三、 實訓(xùn)設(shè)備 .83 四、 實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 .83 3 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 五、 控制要求 .85 六、 I/O 編號分配表 .91 第十二單元 懸掛式高空搬運單元 .93 一、 單元簡介 .93 二、 實訓(xùn)目的 .95 三、 實訓(xùn)設(shè)備 .95 四、 實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 .96 五、 控制要求 .97 六、 I/O 編號分配表 .101 第十三單元 傳送單元 .103 一、 轉(zhuǎn)角單元 .103 二、 直線單元 .104 第十四單元 裝配生產(chǎn)線全程連續(xù)控制 .105 一、 實訓(xùn)目的 .105 二、 實訓(xùn)設(shè)備 .105 三、 實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 .105 四、 控制要求 .108 五、 系統(tǒng)全程控制中需注意的問題 .109 六、 I/O 編號分配表 .109 七、 主站控制變量傳送分配表 .109 附 錄 .111 附錄 1：上料單元電源系統(tǒng)圖 111 附錄 2：上料單元氣動原理圖 112 附錄 3：上料單元 PLC 控制接線圖 113 附錄 4：下料單元電源系統(tǒng)圖 114 附錄 5：下料單元 PLC 控制接線圖 115 附錄 6：加蓋單元電源系統(tǒng)圖 116 附錄 7：加蓋單元 PLC 控制接線圖 117 附錄 8：穿銷單元電源系統(tǒng)圖 118 附錄 9：穿銷單元氣動原理圖 119 附錄 10：穿銷單元 PLC 控制接線圖 120 附錄 11：模擬單元電源系統(tǒng)圖 121 附錄 12：模擬單元氣動原理圖 122 附錄 13：模擬單元 PLC 控制接線圖 123 附錄 14：圖像識別單元電源系統(tǒng)圖 124 附錄 15：圖像識別單元 PLC 控制接線圖 125 附錄 16：伸縮換向單元電源系統(tǒng)圖 126 附錄 17：伸縮換向單元氣動原理圖 127 附錄 18：伸縮換向單元 PLC 控制接線圖 .128 4 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 附錄 19：檢測單元電源系統(tǒng)圖 129 附錄 20：檢測單元 PLC 控制接線圖 .130 附錄 21：液壓單元電源系統(tǒng)圖 131 附錄 22：液壓單元油路原理圖 132 附錄 23：液壓單元 PLC 控制接線圖 .133 附錄 24：分揀單元電源系統(tǒng)圖 134 附錄 25：分揀單元氣動原理圖 135 附錄 26：分揀單元 PLC 控制接線圖 .136 附錄 27：升降梯立體倉庫單元電源系統(tǒng)圖 137 附錄 28：升降梯立體倉庫單元氣動原理圖 138 附錄 29：升降梯立體倉庫單元 PLC 控制接線圖 .139 附錄 30：懸掛式高空搬運單元電源系統(tǒng)圖 140 附錄 31：懸掛式高空搬運單元 PLC 控制接線圖 .141 附錄 32：電源系統(tǒng)總圖 143 附錄 33：電源系統(tǒng)用電分配圖 144 附錄 34：氣路連接總圖 145 附錄 35：S7-300 PLC 控制接線圖 .146 附錄 36：移動配電平臺用戶擴展接口分配圖 147 1 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 機電一體化柔性裝配系統(tǒng)概述 Me093399 型機電一體化教學(xué)系統(tǒng)是以工業(yè)生產(chǎn)中的自動化裝配生產(chǎn)線為原型開發(fā)的教學(xué)、 實驗、實訓(xùn)綜合應(yīng)用平臺。本裝置采用鋁合金結(jié)構(gòu)件搭建各分站主體設(shè)備，選取多種機械傳動方 式實現(xiàn)站間串聯(lián)，整條生產(chǎn)線充分展現(xiàn)了實際工業(yè)生產(chǎn)中的典型部分。系統(tǒng)控制過程中除涵蓋多 種基本控制方法外，還凸現(xiàn)組態(tài)控制、工業(yè)總線、電腦視覺、實時監(jiān)控等先進技術(shù)，為培養(yǎng)現(xiàn)代 化應(yīng)用型人才創(chuàng)設(shè)了完整、靈活、模塊化、易擴展的理想工業(yè)場景。 為便于協(xié)調(diào)整個生產(chǎn)線的全程控制，系統(tǒng)設(shè)置了一個主站總控制臺，主站總控制臺是整個裝 配生產(chǎn)線連續(xù)運行的指揮調(diào)度中心，其主要功能是實現(xiàn)全程運行的總體控制，完成全系統(tǒng)的通訊 連接等。 裝配生產(chǎn)線示意圖如圖 1 所示。 圖 1 連續(xù)生產(chǎn)線示意圖 升降梯立體倉庫 站點 12 分揀單元 站點 11 檢測單元 站點 9 模擬單元 站點 6 穿銷單元 站點 5 加蓋單元 站點 4 廢品道 上料單元 站點 2 下料單元 站點 3 液壓單元 站點 10 伸縮換向單元 站點 8 銑床單元 站點 1 圖像識別單元 站點 7 滾筒 轉(zhuǎn)角 2 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 整個系統(tǒng)主要由 12 個從站點組成，每個從站單元完成特定的工作任務(wù)，以裝配、檢驗、分 揀、入庫的方式順序完成各種裝配操作和物流處理過程。各單元的主要功能如下所述： 1． 銑床單元（站點 1）：本站有工件時，進行自動卡緊和銑削加工。 ２．上料單元（站點 2）：根據(jù)工件的位置情況，從料槽中抓取裝配主體送入數(shù)控銑床單元 或?qū)姶矄卧庸ず蟮漠a(chǎn)品轉(zhuǎn)送下料單元。 ３．下料單元（站點 3）：將前站送入本單元下料倉的工件主體，通過直流電機驅(qū)動間 歇機構(gòu)帶動同步齒型帶使之下落，工件主體下落至托盤后經(jīng)傳送帶向下站運行。 ４．加蓋單元（站點 4）：通過直流電機帶動蝸輪蝸桿，經(jīng)減速電機驅(qū)動擺臂將上蓋裝配至 工件主體，完成裝配后工件隨托盤向下站傳送。 ５．穿銷單元（站點 5）：通過旋轉(zhuǎn)推筒推送銷釘?shù)姆椒?，完成工件主體與上蓋的實體連接 裝配，完成裝配后的工件隨托盤向下站傳送。 ６．模擬單元（站點 6）：本站增加了模擬量控制的 PLC 特殊功能模塊，以實現(xiàn)對完成裝 配的工件進行模擬噴漆和烘干，完成噴漆烘干后的工件隨托盤向下站傳送。 ７．圖像識別單元（站點 7）：運用電腦識別技術(shù)將前站傳送來的工件進行數(shù)字化處理（通 過圖形攝取裝置采集工件的當(dāng)前畫面與原設(shè)置結(jié)果進行比較） ，并將其判定結(jié)果輸出。經(jīng)檢驗處 理后工件隨托盤向下站傳送。 ８．伸縮換向單元（站點 8）：將前站傳送過來的托盤及組裝好的工件經(jīng)換向、提升、旋轉(zhuǎn)、 下落后伸送至傳送帶向下站傳送。 ９．檢測單元（站點 9）：運用各類檢測傳感裝置對裝配好的工件成品進行全面檢測（包括 上蓋、銷釘?shù)难b配情況，銷釘材質(zhì)、標(biāo)簽有無等） ，并將檢測結(jié)果送至 PLC 進行處理，以此作為 后續(xù)站控制方式選擇的依據(jù)（如分揀站依標(biāo)簽有無判別正、次品；倉庫站依銷釘材質(zhì)確定庫位） 。 10．液壓單元（站點 10）：通過液壓換向回路實現(xiàn)對工件的蓋章操作，完成對托盤進件、 出件后再經(jīng) 90°旋轉(zhuǎn)換向送至下一單元。 11．分揀單元（站點 11）：根據(jù)檢測單元的檢測結(jié)果（標(biāo)簽有無） ，采用氣動機械手對工件 進行分類，合格產(chǎn)品隨托盤進入下一站入庫；不合格產(chǎn)品進入廢品線，空托盤向下站傳送。 12．升降梯立體倉庫（站點 12）：本站由升降梯與立體倉庫兩部分組成，可進行兩個不同 生產(chǎn)線的入庫和出庫。在本裝配生產(chǎn)線中可根據(jù)檢測單元對銷釘材質(zhì)的檢測結(jié)果將工件進行分類 入庫（金屬銷釘和尼龍銷釘分別入不同的倉庫） 。若傳送至本單元的為分揀后的空托盤，則將其 放行。 綜上所述，站點 1、2、3、4、5 主要完成順序邏輯控制；站點 6 實現(xiàn)對模擬量的控制；站點 7 引入了先進的圖像識別技術(shù)；站點 9 綜匯了激光發(fā)射器、電感式、電容式、色彩標(biāo)志等多種傳 感器的應(yīng)用，站點 10 為液壓傳動控制、站點 11 突出體現(xiàn)了氣動機械手的控制，站點 12 則實現(xiàn) 步進電機的控制。 3 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 在裝配生產(chǎn)線運行中各個站點既可以自成體系，彼此又有一定的關(guān)聯(lián)。為此，采用了 PROFIBUS 現(xiàn)場總線技術(shù)，通過 1 個主站（S7—300 系列 PLC）和 12 個從站（S7—200 系列 PLC）組成系統(tǒng)，實現(xiàn)主從站之間的通信聯(lián)系，控制系統(tǒng)組成框圖如圖 2 所示。 在主站總控制臺的上位計算機上安裝有 Wincc 組態(tài)監(jiān)控軟件， Wincc 所創(chuàng)建的監(jiān)控功能可 通過動畫組件對各單元的工作情況進行實時模擬，為操作人員提供系統(tǒng)運行的相關(guān)信息，實現(xiàn)裝 配生產(chǎn)線的全程監(jiān)控。 完成本實訓(xùn)項目涉及到現(xiàn)場所需的諸多綜合技術(shù)應(yīng)用，如：機械傳動技術(shù)、電氣控制技術(shù)、 氣動與液壓技術(shù)、傳感器的應(yīng)用、PLC 控制技術(shù)、過程控制技術(shù)和現(xiàn)代化生產(chǎn)中的組態(tài)控制、工 業(yè)總線、電腦視覺、實時監(jiān)控等。 在完成項目時應(yīng)由易到難，逐步深入，可從單站控制入手。完成單站控制的步驟如圖 3 所示： 在每一站點單元控制的基礎(chǔ)上可以再擴展為系統(tǒng)的全程控制，進而完成 PROFIBUS 現(xiàn)場總線控制 觀察生產(chǎn)線整體運行及各分站動作 了解分站的機械結(jié)構(gòu)及傳動方式 熟悉分站的供電和供氣方式 熟悉輸入輸出設(shè)備的功能、安裝位置和調(diào)試方法 根據(jù)分站運行演示理解控制要求 設(shè)置 I/O 編號 將功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖 將梯形圖輸入計算機并調(diào)試程序 將程序下載至 PLC 進行試運行 根據(jù)工作狀態(tài)圖繪制功能圖 通過接口板及扁平電纜將 PLC 與分站輸入輸出設(shè)備連接并核對 PLC 帶分站負載運行 圖 3 單站控制的完成步驟 4 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 和對整個模擬生產(chǎn)線的實時監(jiān)控。 5 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 主站 CPU 單元 6ES7 315-2AG10-0AB0+6SE7 307-1BA00-0AA0 電池+40 針前連接器 6ES7 392-1AM00-0AA0+存儲卡 6SE7 953-8LF00-0AA0+I/O 數(shù)字模塊(16) 6SE7323-1BL00-0AA0+背 板 6ES7 390-1AE80-0AA0+STEP7 V5.2 編程軟件 PROFIBUS 總線 從站 1 ET200S 從站 4 中央處理單元（ CPU ） CPU 226 +PROFIBUS DP 模塊 EM277 從站 5 中央處理單元（ CPU ） CPU 226 +PROFIBUS DP 模塊 EM277 從站 7 中央處理單元（ CPU ） CPU 226 +PROFIBUS DP 模塊 EM277 從站 9 中央處理單元（ CPU ） CPU 226 +PROFIBUS DP 模塊 EM277 從站 10 中央處理單元（CPU ） CPU 226 +PROFIBUS DP 模塊 EM277 從站 2 中央處理單元（ CPU ） CPU 226 +PROFIBUS DP 模塊 EM277 從站 3 中央處理單元（ CPU ） CPU 226 +PROFIBUS DP 模塊 EM277 從站 6 中央處理單元（ CPU ） CPU 226 +PROFIBUS DP 模塊 EM277 +模擬量輸入模塊 +模擬量輸出模塊 從站 11 變頻器主機 +變頻器 DP 接口 +變頻器 BOP 面板 PC+WINCC 組態(tài)監(jiān)控軟件 從站 8 中央處理單元（ CPU ） CPU 226 +PROFIBUS DP 模塊 EM277 從站 11 中央處理單元（CPU ） CPU 226 +PROFIBUS DP 模塊 EM277 從站 12 中央處理單元（CPU ） CPU 226 +PROFIBUS DP 模塊 EM277 +輸入擴展模塊 圖 2 控制系統(tǒng)組成框圖 6 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 第一單元 上料單元 一、單元簡介 上料單元是整個裝配生產(chǎn)線的起點，該單元的主要功能是根據(jù)不同的控制要求從料槽中抓取裝配 主體送入數(shù)控銑床單元或?qū)姶矄卧庸ず蟮漠a(chǎn)品轉(zhuǎn)送下料單元。 本單元的主體結(jié)構(gòu)組成如圖 1-1 所示，包括揚臂同步帶傳動機構(gòu)，旋轉(zhuǎn)行星齒輪傳動機構(gòu)、水平 移動支架及其齒輪齒條傳動機構(gòu)、托盤直線傳送單元、托盤轉(zhuǎn)向從動單元、軌道等。 本單元在結(jié)構(gòu)設(shè)計中涉及到行星齒輪系、螺紋微調(diào)機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)、張緊機構(gòu)等相關(guān)的機械 原理、機械零件知識，行星齒輪系的結(jié)構(gòu)圖如圖 1-2 所示: 圖 1-2 行星齒輪系結(jié)構(gòu)圖 機構(gòu)名稱：行星齒輪系 工作特性：降速比大,增加扭矩 齒輪O和電機安裝在一起，齒輪A與齒輪 O、B相嚙合。 本機應(yīng)用目的：齒輪A帶動旋轉(zhuǎn)盤（齒輪B）取、送 件。 O圖 1-1 工件主體上料單元 7 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 螺紋微調(diào)機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如圖 1-3 所示: 圖 1-3 螺紋微調(diào)機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 機構(gòu)名稱：螺紋微調(diào)機構(gòu) 工作特性：調(diào)動螺母，利用螺距差實現(xiàn)微調(diào) 本機應(yīng)用目的：調(diào)節(jié)平行四邊形的精度 齒輪齒條機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如圖 1-4 所示: 圖 1-4 齒輪齒條機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 機構(gòu)名稱：齒輪齒條機構(gòu) 工作特性：降速比大,增加水平推動力 齒輪O和電機安裝在一起，與齒輪A相 嚙合。 齒輪B與齒輪A同軸，與齒條相嚙合， 將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)為直線運動 本機應(yīng)用目的：電機帶動齒輪齒條行走。 為實現(xiàn)本單元的控制功能，在主體結(jié)構(gòu)的相應(yīng)位置裝設(shè)了光電傳感器、磁性接近開關(guān)、微動開關(guān)等 檢測與傳感裝置，并配備了步進電機、直流電機、直動氣缸、電磁鐵等執(zhí)行機構(gòu)和電磁閥、繼電器等控 制元件。詳見圖 1-5 所示。 長 雙 端 螺 紋 管 短 雙 端 螺 紋 管通 過 旋 轉(zhuǎn) 此 處 進 行 微 動 調(diào) 節(jié)雙 端 螺 紋 管 細 螺 紋粗 螺 紋 細 螺 紋粗 螺 紋 短 雙 端 螺 紋 管長 雙 端 螺 紋 管 雙 端 螺 紋 管OAB直 流 電 機 245/ 8 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) SQ1—揚臂下行檢測 SQ2—揚臂上行檢測 SQ3—順轉(zhuǎn)檢測 SQ4—90°旋轉(zhuǎn)檢測 SQ5—逆轉(zhuǎn)檢測 SQ6—左行檢測 SQ7—右行檢測 SQ8—工件吸持檢測 S1—氣缸升檢測 S2—氣缸降檢測 S3—工件檢測 M4—揚臂升降電機 M5—旋轉(zhuǎn)電機 M1—行進電機 M2—直線Ⅰ電機 M3—直線Ⅱ電機 YM—直流電磁吸鐵 C－直動氣缸 HL—指示燈 圖 1-5 上料單元檢測元件、控制機構(gòu)安裝位置示意圖 二、實訓(xùn)目的 1． 了解上料單元的機械主體結(jié)構(gòu)、熟悉齒輪齒條等傳動過程 2． 通過系統(tǒng)運行過程理解傳感檢測元件和執(zhí)行機構(gòu)的作用 3． 讀懂工程圖紙，學(xué)會照圖完成安裝接線，掌握檢查方法 4． 學(xué)習(xí)根據(jù)控制要求編制和調(diào)試 PLC 程序的方法 5． 學(xué)習(xí)系統(tǒng)調(diào)試和分析、查找、排除故障的方法 三、實訓(xùn)設(shè)備 1． 工件主體上料單元 2． PC 機 3． 可編程序控制器及通訊電纜 4． 萬用表 5． 其它工具 SQ345SQ6SQ7左 行 右 行 HLSQ12128M4CYM S3M12下行上行 順轉(zhuǎn) 逆轉(zhuǎn) 9 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 四、實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 1． 熟悉上料單元的機械主體結(jié)構(gòu)，了解機械裝配方法，重點觀察行星齒輪系、齒輪齒條機構(gòu)的傳動 過程和理解螺紋微調(diào)機構(gòu)、張緊機構(gòu)的作用。 2． 對照電源系統(tǒng)圖（見附錄 1）和氣動原理圖（見附錄 2）學(xué)習(xí)本單元電源系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)的設(shè)計與 連接調(diào)試方法。 3． 對照圖 1-5 查找本單元各類檢測元件、控制元件和執(zhí)行機構(gòu)的安裝位置，并依據(jù)上料單元 PLC 控 制接線圖（見附錄 3）熟悉其安裝接線方法。 4． 根據(jù)表 1-1 理解本單元各檢測元件、執(zhí)行機構(gòu)及控制元件的功能，熟悉基本調(diào)試方法（必要時可根 據(jù)系統(tǒng)運行情況適當(dāng)調(diào)整相應(yīng)位置） 。 表 1-1 上料單元檢測元件、執(zhí)行機構(gòu)、控制元件一覽表 類別 序 號 編 號 名 稱 功 能 安裝位置 1 SQ1 微動開關(guān) 確定揚臂下行位置 兩支撐側(cè)板頂部型材 2 SQ2 微動開關(guān) 確定揚臂上行位置 兩支撐側(cè)板頂部型材 3 SQ3 微動開關(guān) 確定揚臂順轉(zhuǎn)位置 圓盤 4 SQ4 微動開關(guān) 確定揚臂 90°旋轉(zhuǎn)位置 圓盤 5 SQ5 微動開關(guān) 確定揚臂逆轉(zhuǎn)位置 圓盤 6 SQ6 微動開關(guān) 確定揚臂左行位置(銑床方向) 圓盤左面支撐型材 7 SQ7 微動開關(guān) 確定揚臂右行位置(下料方向) 圓盤右面支撐型材 8 SQ8 微動開關(guān) 工件吸持檢測 電磁鐵上 9 S1 磁性接近開關(guān) 確定氣缸初始位置 氣缸 10 S2 磁性接近開關(guān) 確定氣缸伸出位置 氣缸 檢 測 元 件 11 S3 光電傳感器 檢測工件槽工件 工件槽側(cè)面 1 M5 直流電機 驅(qū)動揚臂旋轉(zhuǎn) 圓盤 2 M4 步進電機 驅(qū)動揚臂升降 兩支撐側(cè)板中間 3 M1 直流電機 驅(qū)動上料單元行進 滑軌支撐板 4 M2 直流電機 驅(qū)動直線 I 傳送帶 直線單元 5 M3 直流電機 驅(qū)動直線 II 傳送帶 升降梯旁直線單元 6 YM 直流電磁吸鐵 控制揚臂電磁鐵吸放工件 揚臂 7 C 直動氣缸 驅(qū)動揚臂頂端電磁鐵升降 揚臂 8 HL 工作指示燈 顯示工作狀態(tài) 兩支撐側(cè)板頂部型材 9 HA1 蜂鳴器 事故報警 控制板 執(zhí) 行 機 構(gòu) 等 10 HA2 蜂鳴器 事故報警 控制板 1 KM1 繼電器 揚臂左行控制 直線單元內(nèi)側(cè) 2 KM2 繼電器 揚臂右行控制 直線單元內(nèi)側(cè) 3 KM3 繼電器 控制步進電機得電失電 直線單元內(nèi)側(cè) 4 KM4 繼電器 揚臂順時旋轉(zhuǎn)控制 直線單元內(nèi)側(cè) 5 KM5 繼電器 揚臂逆時旋轉(zhuǎn)控制 直線單元內(nèi)側(cè) 控制元件等 6 YV 電磁閥 直動氣缸伸縮控制 兩支撐側(cè)板中間 10 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 5． 編制和調(diào)試 PLC 自動控制程序。 ① 反復(fù)觀察分站運行演示，深刻理解控制要求 ② 根據(jù)控制要求描述及工作狀態(tài)表自行繪制自動控制功能圖 ③ 設(shè)置 I/O 編號，并將功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖輸入計算機進行調(diào)試 ④ 將程序下載至 PLC 進行試運行（斷開負載電源） ⑤ 根據(jù) I/O 編號逐個核對 PLC 與輸入輸出設(shè)備的連接 ⑥ 進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn) PLC 帶分站負載運行（接通負載電源） 6． 在自動控制程序的基礎(chǔ)上增加啟動、停止、急停、復(fù)位控制和工作方式選擇控制。 7． 學(xué)習(xí)分析、查找、排除故障的基本方法。 五、控制要求 （一） 自動控制過程說明及工作狀態(tài)表 初始狀態(tài)：升降、行進、旋轉(zhuǎn)電機及直動氣缸處于原位，揚臂呈靜止?fàn)顟B(tài)；吸持工件電磁吸鐵釋 放；工作指示燈熄滅。 在系統(tǒng)全程運行時二直線電機驅(qū)動傳送帶始終保持運行狀態(tài)（系統(tǒng)啟動即開始運轉(zhuǎn)） ；分單元運行 時可選用 PLC 的特殊繼電器（與 PLC 運行/停止同狀態(tài)的繼電器）保持其運行狀態(tài)。 系統(tǒng)運行期間，需根據(jù)銑床單元的工作狀態(tài)選擇 A、B 兩種不同的控制過程。 A．若銑床正在銑削工件則待加工完畢后向上料單元發(fā)出轉(zhuǎn)運信號： 1. 當(dāng)上料單元接收到銑削完畢信號后，工作指示燈發(fā)光，直流電機驅(qū)動齒輪齒條動作，上料單元左行 至銑床方向。 2. 上料單元左行到位后，氣動回路的電磁換向閥動作，氣缸活塞桿伸出，帶動電磁鐵下降。 3. 氣缸活塞桿伸出到位后，電磁吸鐵得電，通過主體工件上安裝的金屬條吸取工件主體。吸持工件 ３s 后，氣動回路電磁換向閥復(fù)位，氣缸活塞桿收回，電磁鐵持工件回縮（若一次吸合未果，即安 裝在電磁吸鐵上的微動開關(guān)未發(fā)出信號，蜂鳴器發(fā)出音響報警信號） 。 4. 安裝在電磁吸鐵上的微動開關(guān)發(fā)出信號表示完成吸合且氣缸回縮歸位后，直流電機驅(qū)動齒輪齒條動 作，上料單元反向右行。 5. 上料單元右行到位后，步進電機切換繼電器得電，發(fā)出升降脈沖信號。同步帶驅(qū)動揚臂持工件上行。 6. 揚臂上行到位后，步進電機切換繼電器失電，此時直流電機帶動行星齒輪動作，使揚臂持工件順向 旋轉(zhuǎn) 180 度，將工件送至下料單元入口處。 7. 揚臂旋轉(zhuǎn)到位后，氣動回路的電磁換向閥動作，氣缸活塞桿伸出，帶動電磁鐵持工件下降。 8. 氣缸活塞桿伸出到位后，電磁吸鐵失電，對準下料口釋放工件，２s 后氣動回路電磁換向閥復(fù)位， 氣缸活塞桿收回。 9. 氣缸回縮到位后，進行 2 秒延時，啟動旋轉(zhuǎn)直流電機帶動行星齒輪動作，使揚臂逆向旋轉(zhuǎn)。 11 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 10. 氣缸回縮且揚臂逆轉(zhuǎn) 180 度回到初始位置后，步進電機切換繼電器再次得電，揚臂升降方向為 “＋” （選中下行） ，且發(fā)出升降脈沖信號。此時同步帶驅(qū)動揚臂下行。 11. 揚臂下行到位后，工作指示燈熄滅，系統(tǒng)回復(fù)初始狀態(tài)。 與上述描述對應(yīng)的工作狀態(tài)表如表 1-2 所示： 表 1-2 工作狀態(tài)表 A 輸 入 信 號 輸 出 信 號動 作 順 序 揚臂下行原位 揚臂上行到位 揚臂逆轉(zhuǎn)原位 揚臂 90 到位 揚臂順轉(zhuǎn)到位 揚臂右行原位 揚臂左行到位 氣缸初始原位 氣缸下降至位 工件吸持檢測 料槽工件檢測 銑削完畢信號 揚臂升降脈沖 揚臂升降方向 揚臂順時旋轉(zhuǎn) 揚臂逆時旋轉(zhuǎn) 步進電機切換 揚臂左行 揚臂右行 直動氣缸 揚臂電磁吸鐵 工作指示燈 直線Ⅰ電機 直線Ⅱ電機 蜂鳴報警器 0 ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － － － － － － － － － － － － － － ＋ ＋ － 1 ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － － － ＋ － － － － － ＋ － － － ＋ ＋ ＋ － 2 ＋ － ＋ － － － ＋ ＋ － － － － － － － － － － － ＋ － ＋ ＋ ＋ － 3 ＋ － ＋ － － － ＋ － ＋ － － － － － － － － － － ＋(3s)/- ＋ ＋ ＋ ＋ － 4 ＋ － ＋ － － － ＋ ＋ － ＋ － － － － － － － － ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ － 5 ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ － － ＋ － － － ＋ － － － ＋ ＋ ＋ ＋ － 6 － ＋ ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ － － － － ＋ － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ － 7 － ＋ － － ＋ ＋ － ＋ － ＋ － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － 8 － ＋ － － ＋ ＋ － － ＋ ＋ － － － － － － － － － ＋(2s)/－ － ＋ ＋ ＋ － 9 － ＋ － － ＋ ＋ － ＋ － － － － － － － －(2s)/ ＋ － － － － － ＋ ＋ ＋ － 10 － ＋ ＋ － － ＋ － ＋ － － － － ＋ ＋ － － ＋ － － － － ＋ ＋ ＋ － 11 ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － － － － － － － － － － － － － － ＋ ＋ － 注：1．此工作狀態(tài)表表示吸持工件動作一次完成的控制過程。 2．當(dāng)步進電機切換信號為“＋”時表示選擇升降電機驅(qū)動器得電，準備運行。 3．當(dāng)揚臂升降方向信號為“－”，同時脈沖信號為“＋”時，表示執(zhí)行上行動作； 當(dāng)揚臂升降方向信號為“＋”，同時脈沖信號為“＋”時，表示執(zhí)行下行動作。 Ｂ．若銑床無工件則向上料單元發(fā)出加送信號： 1. 當(dāng)有工件放入工件槽時，工件傳感器發(fā)出檢測信號，工作指示燈發(fā)光，控制揚臂順時旋轉(zhuǎn)的直流電 機帶動行星齒輪動作，使揚臂順向旋轉(zhuǎn) 90 度，對準工件槽。 2. 揚臂旋轉(zhuǎn)到位后，氣動回路的電磁換向閥動作，氣缸活塞桿伸出，帶動揚臂終端電磁鐵下降。 3. 氣缸活塞桿伸出到位后，電磁吸鐵得電，通過主體工件上安裝的金屬條吸取工件主體。吸持工件 2s 后，氣動回路電磁換向閥復(fù)位，氣缸活塞桿收回，電磁鐵持工件回縮（若一次吸合未果，即安裝在 電磁吸鐵上的微動開關(guān)未發(fā)出信號，蜂鳴器發(fā)出音響報警信號） 。 4. 安裝在揚臂終端電磁吸鐵上的微動開關(guān)發(fā)出信號表示完成吸合且氣缸回縮歸位后，啟動揚臂逆時旋 轉(zhuǎn)，帶動行星齒輪動作，使揚臂逆向旋轉(zhuǎn)。 5. 揚臂逆轉(zhuǎn) 90 度回到初始位置后，直流電機驅(qū)動齒輪齒條動作，上料單元左行。 6. 上料單元左行到位后，氣動回路的電磁換向閥再次動作，氣缸活塞桿伸出，帶動揚臂終端電磁鐵持 工件下降。 12 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 7. 氣缸活塞桿伸出到位后，電磁吸鐵失電，將工件放下；2s 后氣動回路電磁換向閥復(fù)位，氣缸活塞桿 收回，揚臂終端電磁鐵回縮。 8. 氣缸回縮歸位后，直流電機驅(qū)動齒輪齒條動作，上料單元右行。 9. 上料單元右行回位后，工作指示燈熄滅，系統(tǒng)回復(fù)初始狀態(tài)。 與上述描述對應(yīng)的工作狀態(tài)表如表 1-3 所示： 表 1-3 工作狀態(tài)表 B 輸 入 信 號 輸 出 信 號 動 作 順 序 揚臂下行原位 揚臂上行到位 揚臂逆轉(zhuǎn)原位 揚臂 90 到位 揚臂順轉(zhuǎn)到位 揚臂右行原位 揚臂左行到位 氣缸初始原位 氣缸下降至位 工件吸持檢測 料槽工件檢測 銑削完畢信號 揚臂升降脈沖 揚臂升降方向 揚臂順時旋轉(zhuǎn) 揚臂逆時旋轉(zhuǎn) 步進電機切換 揚臂左行 揚臂右行 直動氣缸 揚臂電磁吸鐵 工作指示燈 直線Ⅰ電機 直線Ⅱ電機 蜂鳴報警器 0 ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － － － － － － － － － － － － － － ＋ ＋ － 1 ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － － ＋ － － － ＋ － － － － － － ＋ ＋ ＋ － 2 ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ － － ＋ － － － － － － － － ＋ － ＋ ＋ ＋ － 3 ＋ － － ＋ － ＋ － － ＋ － － － － － － － － － － ＋(2s)/- ＋ ＋ ＋ ＋ － 4 ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ － ＋ － － － － ＋ ＋ － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ － 5 ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ － － － － － － － ＋ － － ＋ ＋ ＋ ＋ － 6 ＋ － ＋ － － － ＋ ＋ － ＋ － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － 7 ＋ － ＋ － － － ＋ － ＋ ＋ － － － － － － － － － ＋(2s)/- － ＋ ＋ ＋ － 8 ＋ － ＋ － － － ＋ ＋ － － － － － － － － － － ＋ － － ＋ ＋ ＋ － 9 ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － － － － － － － － － － － － － － ＋ ＋ － 注：內(nèi)容同表 1-2 注 （二） 自動控制程序流程圖 圖 1-6 為在自動控制工作方式下選擇不同控制過程的的程序框圖: 圖 1-7 為選擇控制過程 A 的程序流程圖: 銑 床 上 有 銑 件 嗎 料 槽 有 工 件 嗎控 制 過 程 選 擇控 制 過 程 A 控 制 過 程 B有 有無無 圖 1-6 控制過程選擇的程序框圖 14 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 12 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 圖 1-7 控制過程 A 程序流程圖 初 始 狀 態(tài)銑 床 加 工 完 成左 行 電 機 （ Q0.2） 左 行 檢 測 （ I0.7）停 止 左 行 電 機 （ Q0.2） ；輸 出 氣 缸 電 磁 閥 （ .6）直 流 電 磁 吸 鐵 （ 0.7） ；并 延 時 3秒 （ T38） 氣 缸 升 檢 測（ I0.5） 、 吸 件 檢 測（ I1.） 否 3秒 后 ， 停 止 氣 缸 （ Q0.6） 停 止 升 降 電 機 （ Q0.1） ；停 止 步 進 切 換 （ .4） ，輸 出 順 時 旋 轉(zhuǎn) 電 機 （ 0.）順 轉(zhuǎn) 檢 測 （ I0.2） 停 止 順 轉(zhuǎn) 電 機 （ Q0.） ；輸 出 氣 缸 （ .6）氣 缸 降 檢 測 （ I0.6） 否 否 否 是 是 是 是 是 停 止 電 磁 鐵 （ Q0.7） ， 延 時2秒 （ T39） 延 時 2秒 后 （ T40） 輸 出 逆 時旋 轉(zhuǎn) 電 機 （ Q.4）逆 轉(zhuǎn) 檢 測 （ I0.3）2秒 后 ， 停 止 氣 缸 （ Q0.6） 停 止 逆 轉(zhuǎn) 電 機 （ Q0.4）下 行 電 機 脈 沖 、 方 向（ Q0.1、 0.5） 、 步 進 切 換（ Q1.4）降 臂 檢 測 （ I0.） 停 止 下 行 電 機 脈 沖 、 方 向（ Q0.1、 0.5） 、 步 進 切 換（ Q1.4） 氣 缸 升 檢 測 （ I0.5） 否否 否 是 是 是 是 右 行 電 機 （ Q0.3）右 行 檢 測 （ I1.0） 否停 止 右 行 電 機 （ Q0.3） ，輸 出 升 降 電 機 脈 沖 （ .1）步 進 切 換 （ 1.4） 上 行 檢 測 （ I0.1） 否 是 是 15 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 圖 1-8 為選擇控制過程 B 的程序流程圖:料 池 工 件 檢 測 （ I0.4） 順 時 旋 轉(zhuǎn) 電 機 （ Q0.）90度 旋 轉(zhuǎn) 檢 測 （ I1.） 氣 缸 降 檢 測 （ I0.6）電 磁 鐵 （ Q0.7） ， 延 時 2秒（ T3）停 止 氣 缸 （ Q0.6） 逆 時 旋 轉(zhuǎn) 電 機 （ Q0.4）逆 轉(zhuǎn) 檢 測 （ I0.3） 停 止 逆 時 旋 轉(zhuǎn) 電 機 （ Q0.4）左 行 電 機 （ Q0.2）停 止 順 時 旋 轉(zhuǎn) 電 機（ Q0.） ， 輸 出 氣 缸（ 0.6） 氣 缸 升 檢 測（ I0.5） 、 吸 件 檢 測（ I1.） 左 行 檢 測 （ I0.7）氣 缸 降 檢 測 （ I0.6） 停 止 電 磁 吸 鐵 （ Q0.7） ， 氣缸 （ .6）氣 缸 升 檢 測延 時 2秒 （ T41） 后 右 行 電 機 （ Q0.3）右 行 檢 測 （ Q1.0）停 止 右 行 電 機 （ Q0.3） 停 止 左 行 電 機 （ Q0.2） ； 輸出 氣 缸 （ .6） 否否 否否 否 否 否 否 是 是 是 是 是是 是 是 初 始 狀 態(tài) 圖 1-8 控制過程 B 程序流程圖 16 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) （三） 控制方式說明 上料單元獨立運行時具有自動、手動兩種控制方式。當(dāng)選擇自動方式時本單元呈連續(xù)運行工作狀 態(tài)；當(dāng)選擇手動方式時則相當(dāng)于步進工作狀態(tài)，即每按動一次啟動按鈕系統(tǒng)按設(shè)計步驟依次運行一步的 運行方式。 在系統(tǒng)運行期間若按下停止按鈕，執(zhí)行動作立即停止；再按下啟動按鈕，將在上一停頓狀態(tài)繼續(xù) 運行。 當(dāng)發(fā)生突發(fā)事故時，應(yīng)立即拍下急停按鈕，系統(tǒng)將切斷 PLC 負載供電即刻停止運行（此時所有其 它按鈕都不起作用） 。排除故障后需旋起急停按鈕，并按下復(fù)位按鈕，待各機構(gòu)回復(fù)初始狀態(tài)后按下啟 動按鈕，本單元方可重新開始運行。 六、I/O 編號分配表 表 1-4 為上料單元控制板上 PLC 的 I/O 編號設(shè)置： 表 1-4 上料單元 I/O 分配表 形式 序號 名稱 PLC 地址 編號 地址設(shè)置 1 揚臂下行檢測（復(fù)位） I0.0 SQ1 2 揚臂上行檢測 I0.1 SQ2 3 順轉(zhuǎn)檢測 I0.2 SQ3 4 逆轉(zhuǎn)檢測（復(fù)位） I0.3 SQ5 5 工件檢測 I0.4 S3 6 氣缸升檢測（復(fù)位） I0.5 S1 7 氣缸降檢測 I0.6 S2 8 左行檢測(銑床方向) I0.7 SQ6 9 右行檢測(下料方向) I1.0 SQ7 10 工件吸持檢測 I1.1 SQ8 11 90 度旋轉(zhuǎn)檢測 I1.2 SQ4 12 手動/自動按鈕 I2.0 SA 13 啟動按鈕 I2.1 SB1 14 停止按鈕 I2.2 SB2 15 急停按鈕 I2.3 SB3 輸入 16 復(fù)位按鈕 I2.4 SB4 1 順時旋轉(zhuǎn)（至位） Q0.0 KM4 2 上行電機（至位） Q0.1 M4:P 3 左行電機（至位） Q0.2 KM1 4 右行電機（復(fù)位） Q0.3 KM2 5 逆時旋轉(zhuǎn)（復(fù)位） Q0.4 KM5 輸出 6 下行電機（復(fù)位） Q0.5 M4:P+D EM277 總線模塊 設(shè)置的站號為： 10 與總站通訊的 地址為： 16～17 17 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 7 氣缸電磁閥 Q0.6 YV 8 直流電磁吸鐵 Q0.7 YM 9 工作指示燈 Q1.0 HL 10 直線 I 電機 Q1.1 M2 11 直線 II 電機 Q1.2 M3 12 步進電機切換繼電器 Q1.4 KM3 13 蜂鳴器報警 Q1.6 14 蜂鳴器報警 Q1.7 發(fā)送地址 V2.0----V3.7(200PLC—→300PLC) 接收地址 V0.0----V1.7(200PLC←—300PLC) 若運用本單元控制板上的 PLC 進行控制，必須按照表 1-4 設(shè)置的 I/O 編號編制程序；若另行選用其它 PLC 進行控制，編制程序時可以任意設(shè)置 I/O 編號，但在完成 PLC 與接口板的連接時應(yīng)特別注意 PLC 編號 與接口板接線的對應(yīng)關(guān)系。 完成上料單元獨立運行后若要參與到系統(tǒng)總控臺控制的全程運行，需在單元控制的程序中增加如下內(nèi) 容： 1． 增加總控起動、停止、急停、復(fù)位等功能，并將本單元的工作狀態(tài)傳送至上位機。 2． 為確保后續(xù)站工件主體下料單元的運行安全，需將下料電機運行及料倉底部工件檢測信號作為本 單元向下料口釋放工件的閉鎖條件，即在下料電機運行期間或料倉底部工件檢測有信號時，本單 元不得向下料口釋放工件。 特別提示 18 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 第二單元 下料單元 七、單元簡介 下料單元的主要功能是將前站送入本單元下料倉的工件主體，通過直流電機驅(qū)動間歇 機構(gòu)帶動同步齒型帶使之下落，工件主體下落至托盤后經(jīng)傳送帶向下站運行。 本單元主體結(jié)構(gòu)組成如圖 2-1 所示，包括間歇輪、同步齒行帶、同步輪、傳送電機、直線 單元、工作指示燈等。 本單元在結(jié)構(gòu)設(shè)計中涉及到間歇機構(gòu)、同步帶傳動、螺桿調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、螺桿鎖緊結(jié)構(gòu)、張緊 機構(gòu)等相關(guān)的機械原理、機械零件知識。 間歇機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如圖 2-2 所示: 圖 2-2 間歇機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 機構(gòu)名稱：間歇機構(gòu) 工作特性：O2軸轉(zhuǎn)動與停止的時間比為1：3。 本機應(yīng)用目的：控制傳動模塊。 同步齒型帶傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如圖 2-3 所示: 圖 2-1 下料單元 19 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 圖 2-3 同步齒型帶傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 機構(gòu)名稱：同步齒型帶傳動機構(gòu) 工作特性：平穩(wěn)、無噪聲，傳動中無滑動周向位移, 使W2=W1。 本機應(yīng)用目的：豎直同步傳送模塊。 螺桿調(diào)節(jié)機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如圖 2-4 所示: 圖 2-4 螺桿調(diào)節(jié)機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 機構(gòu)名稱：螺桿調(diào)節(jié)機構(gòu) 工作特性：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。 本機應(yīng)用目的：皮帶漲緊力調(diào)節(jié)，機體緊定。 同步機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如圖 2-5 所示: 圖 2-5 同步機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 機構(gòu)名稱：同步機構(gòu) 工作特性：由兩個相同的齒輪構(gòu)成，保證兩個同步 帶下降速度的一致性。 本機應(yīng)用目的：使工件進入存儲料倉過程中保持水 平狀態(tài)。 W從 動 輪 主 動 輪 20 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 同步帶所使用的張緊機構(gòu)由彈簧和彈片構(gòu)成，將同步帶向內(nèi)側(cè)壓緊，保證同步帶夾緊工件 主體，不會發(fā)生脫落。以上機構(gòu)協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)工件主體出/入下料單元的物流處理過程。 為實現(xiàn)本單元的控制功能，在結(jié)構(gòu)的相應(yīng)位置裝設(shè)了光電傳感器、電感式傳感器、電容式 傳感器等檢測與傳感裝置，并配備了直流電機、電磁鐵等執(zhí)行機構(gòu)。詳見圖 2-6 所示。 八、實訓(xùn)目的 1． 了解下料單元的機械主體結(jié)構(gòu)、熟悉間歇機構(gòu)等傳動過程 2． 通過系統(tǒng)運行過程理解傳感檢測元件和執(zhí)行機構(gòu)的作用 3． 讀懂工程圖紙，學(xué)會照圖完成安裝接線，掌握檢查方法 4． 學(xué)習(xí)根據(jù)控制要求編制和調(diào)試 PLC 程序的方法 5． 學(xué)習(xí)系統(tǒng)調(diào)試和分析、查找、排除故障的方法 九、實訓(xùn)設(shè)備 1． 下料單元 2． PC 機 3． 可編程序控制器及通訊電纜 4． 萬用表 5． 其它工具 十、實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 1． 熟悉下料單元的機械主體結(jié)構(gòu)，了解機械裝配方法，重點觀察間歇機構(gòu)、同步帶傳動、 螺桿調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)過程和理解螺桿鎖緊結(jié)構(gòu)、張緊機構(gòu)的作用。 2． 對照電源系統(tǒng)圖（見附錄 4）學(xué)習(xí)電源系統(tǒng)的設(shè)計與連接調(diào)試方法。 S1—工件檢測 S2—托盤檢測 S3—料倉底部工件檢測 M1—傳送電機 M2—下料電機 YM—直流電磁吸鐵 HL1—紅色指示燈 HL2—綠色指示燈 圖 2-6 下料單元檢測元件、控制機構(gòu)安裝位置示意圖 HL21MYS321 21 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 3． 對照圖 2-6 查找本單元各類檢測元件、執(zhí)行機構(gòu)的安裝位置，并依據(jù)下料單元 PLC 控制 接線圖（見附錄 5）熟悉其安裝接線方法。 4． 根據(jù)表 2-1 理解本單元各檢測元件、執(zhí)行機構(gòu)的功能，熟悉基本調(diào)試方法（必要時可根 據(jù)系統(tǒng)運行情況適當(dāng)調(diào)整相應(yīng)位置） 。 表 2-1 下料單元檢測元件、執(zhí)行機構(gòu)、控制元件一覽表 類別 序 號 編 號 名 稱 功 能 安裝位置 1 S1 電感式傳感器 檢測托盤的位置 直線單元上 2 S2 光電傳感器 檢測托盤上是否有工件 直線單元上 檢 測 元 件 3 S3 電容式傳感器 檢測料倉底部是否有工件 料倉下部 1 M1 直流電機 驅(qū)動直線單元傳送帶 直線單元上 2 M2 直流電機 驅(qū)動間歇機構(gòu) 料倉上 3 M3 直流電機 驅(qū)動滾筒型轉(zhuǎn)角單元 下料單元旁的轉(zhuǎn)角單元 4 YM 直流電磁吸鐵 控制托盤位置 直線單元上 HL1 紅色指示燈 顯示工作狀態(tài) 5 HL HL2 綠色指示燈 顯示工作狀態(tài) 直線單元側(cè) 6 HA1 蜂鳴器 事故報警 控制板 執(zhí) 行 機 構(gòu) 等 7 HA2 蜂鳴器 事故報警 控制板 5． 編制和調(diào)試 PLC 自動控制程序 1. 反復(fù)觀察分站運行演示，深刻理解控制要求 2. 根據(jù)控制要求描述及工作狀態(tài)表自行繪制自動控制功能圖 3. 設(shè)置 I/O 編號，并將功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖輸入計算機進行調(diào)試 4. 將程序下載至 PLC 進行試運行（斷開負載電源） 5. 根據(jù) I/O 編號逐個核對 PLC 與輸入輸出設(shè)備的連接 6. 進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn) PLC 帶分站負載運行（接通負載電源） 6． 在自動控制程序的基礎(chǔ)上增加啟動、停止、急停、復(fù)位控制和工作方式選擇控制 7． 學(xué)習(xí)分析、查找、排除故障的基本方法 十一、控制要求 （一） 自動控制過程說明及工作狀態(tài)表 初始狀態(tài)：直線及轉(zhuǎn)角二傳送電機、下料電機均處于停止?fàn)顟B(tài)；直流電磁吸鐵豎起禁行； 工作指示燈熄滅。 系統(tǒng)啟動運行后本單元紅色指示燈發(fā)光；直線電機、轉(zhuǎn)角電機驅(qū)動二傳送帶開始運轉(zhuǎn)且始 22 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 終保持運行狀態(tài)（分單元運行時可選用與 PLC 運行/停止同狀態(tài)的特殊繼電器保持二傳送電機的 運行狀態(tài)） 。 系統(tǒng)運行期間： 1． 當(dāng)前站上料單元向料倉中放入工件發(fā)出信號，經(jīng)過 4 秒時間確認后，啟動下料電機執(zhí)行將 工件主體下落動作。 2． 當(dāng)工件主體下落 6 秒后，若無托盤到位信號，則停止下料電機運行，將工件置于料倉中等 待。 3． 當(dāng)托盤到達定位口時，底層的電感式傳感器發(fā)出檢測信號，紅色指示燈熄滅，綠色指示燈 發(fā)光；經(jīng)過 2 秒時間確認后，啟動下料電機繼續(xù)執(zhí)行將工件主體下落動作。 4． 檢測到托盤到位信號，當(dāng)工件下落至托盤時，工件檢測傳感器發(fā)出檢測信號，延時 3 秒確 認后，直流電磁鐵吸合下落，放行托盤。 5． 托盤放行 2 秒后，電磁吸鐵釋放處于禁止?fàn)顟B(tài)，綠色指示燈熄滅，紅色指示燈發(fā)光，系統(tǒng) 回復(fù)初始狀態(tài)。 說明：若下料電機從料倉入口至出口動作一個行程后工件檢測傳感器仍無檢測信號，此 時報警器發(fā)出警報，提示運行人員需在料倉中裝入工件（本套設(shè)備中通過延時進行控制） 。 與上述描述對應(yīng)的工作狀態(tài)表如表 2-2 所示： 表 2-2 工作狀態(tài)表 輸 入 信 號 輸 出 信 號 動作順序 工件檢測 托盤檢測 料倉底部工件檢測 上料單元放件 下料電機 綠色指示燈 直流電磁吸鐵 傳送電機 轉(zhuǎn)角電機 紅色指示燈 蜂鳴器報警 0 － － － － － － － ＋ ＋ ＋ － 1 － － － ＋ －(4s)/＋ － － ＋ ＋ ＋ － 2 － － － － ＋(6s)/－ － － ＋ ＋ ＋ － 3 － ＋ － － －(2s)/＋ ＋ － ＋ ＋ － － 4 ＋ ＋ － － － ＋ －(3s)/＋ ＋ ＋ － － 5 － － － － － ＋(2s)/－ ＋(2s)/－ ＋ ＋ －(2s)/＋ － 注：1．當(dāng)本站接受到前站釋放工件信號時控制過程按照工作狀態(tài)表中動作順序0、1、2、3、4、5依次執(zhí)行。 2．若由于托盤到達本站直接引發(fā)的控制過程則按照工作狀態(tài)表中動作順序0、3、4、5依次執(zhí)行。 （二） 自動控制過程功能圖 圖 2-7 為下料單元程序流程圖 23 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 圖 2-7 下料單元程序流程圖 （三） 控制方式說明 下料單元獨立運行時具有自動、手動兩種控制方式。當(dāng)選擇自動方式時本單元呈連續(xù)運行 工作狀態(tài)；當(dāng)選擇手動方式時則相當(dāng)于步進工作狀態(tài)，即每按動一次啟動按鈕系統(tǒng)按設(shè)計步驟依 次運行一步的運行方式。 直 線 傳 動 電 機 （ Q0.3）轉(zhuǎn) 角 傳 動 電 機 （ .4）紅 色 指 示 燈 （ 0.5）托 盤 檢 測 （ I0.1） 托 盤 工 件 檢 測 （ I0.）延 時 2秒 ， 輸 出 下 料 電 機（ Q0.） 停 止 下 料 電 機 ， 延 時 3秒（ T39） 延 時 2秒停 止 止 動 電 磁 鐵 （ Q0.2）紅 色 指 示 燈 亮 （ .5）綠 色 指 示 燈 滅 （ 0.1） 延 時 4秒 ， 輸 出 下 料 電 機（ Q0.）延 時 6秒 ，停 止 下 料 電 機 （ Q0.）是否 3秒 后 ， 止 動 電 磁 鐵（ Q0.2） 綠 色 指 示 燈 亮 （ Q0.1）紅 色 指 示 燈 滅 （ .5） 初 始 狀 態(tài) 托 盤 檢 測 （ I0.1）否 否上 料 單 元 放 件 是 否 是 是 24 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 在系統(tǒng)運行期間若按下停止按鈕，執(zhí)行動作立即停止；再按下啟動按鈕，將在上一停頓狀 態(tài)繼續(xù)運行。 當(dāng)發(fā)生突發(fā)事故時，應(yīng)立即拍下急停按鈕，系統(tǒng)將切斷 PLC 負載供電即刻停止運行（此時 所有其它按鈕都不起作用） 。排除故障后需旋起急停按鈕，并按下復(fù)位按鈕，待各機構(gòu)回復(fù)初始 狀態(tài)后按下啟動按鈕，本單元方可重新開始運行。 十二、I/O 編號分配表 表 2-3 為下料單元控制板上 PLC 的 I/O 編號設(shè)置： 表 2-3 下料單元 I/O 分配表 形式 序號 名稱 PLC 地址 編號 地址設(shè)置 1 工件檢測 I0.0 S2 2 托盤檢測 I0.1 S1 3 料槽底層工件檢測 I0.2 S3 4 手動/自動按鈕 I2.0 SA 5 啟動按鈕 I2.1 SB1 6 停止按鈕 I2.2 SB2 7 急停按鈕 I2.3 SB3 輸入 8 復(fù)位按鈕 I2.4 SB4 1 下料電機 Q0.0 M2 2 綠色指示燈 Q0.1 HL2 3 直流電磁吸鐵 Q0.2 KM 4 傳送電機 Q0.3 M1 5 轉(zhuǎn)角電機 Q0.4 M3 6 紅色指示燈 Q0.5 HL1 7 蜂鳴器報警 Q1.6 HA1 輸出 8 蜂鳴器報警 Q1.7 HA2 EM277 總線模 塊設(shè)置的站 號為：8 與總站通訊 的地址為： 2～3 發(fā)送地址 V2.0----V3.7(200PLC—→300PLC) 接收地址 V0.0----V1.7(200PLC←—300PLC) 若運用本單元控制板上的 PLC 進行控制，必須按照表 2-3 設(shè)置的 I/O 編號編制程序；若另行 選用其它 PLC 進行控制，編制程序時可以任意設(shè)置 I/O 編號，但在完成 PLC 與接口板的連接時應(yīng) 特別注意 PLC 編號與接口板接線的對應(yīng)關(guān)系。 特別提示 25 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 完成下料單元獨立運行后若要參與到系統(tǒng)總控臺控制的全程運行，需在單元控制的程序中增加 如下內(nèi)容： 1． 增加總控起動、停止、急停、復(fù)位等功能，并將本單元的工作狀態(tài)傳送至上位機。 2． 為實現(xiàn)本單元的連續(xù)運行功能，需將上料單元放件動作完成后的檢測信號作為本單元啟動 下料電機的條件之一。 3． 為確保后續(xù)站加蓋單元的運行安全，需將加蓋單元的托盤檢測信號作為本站托盤放行的閉 鎖條件，即在加蓋單元工作時本站不放行。 26 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 第三單元 加蓋單元 一、單元簡介 加蓋單元的主要功能是通過直流電機帶動蝸輪蝸桿，經(jīng)減速電機驅(qū)動擺臂將上蓋裝配至工件 主體，完成裝配后工件隨托盤向下站傳送。 本單元主體結(jié)構(gòu)組成如圖 3-1 所示，包括蝸輪蝸桿減速機構(gòu)、傳送電機、料槽、擺臂、直 線單元、工作指示燈等。 本單元在結(jié)構(gòu)設(shè)計中涉及到蝸輪蝸桿減速機構(gòu)、拔軸式聯(lián)軸器等相關(guān)的機械原理、機械零件知 識。蝸輪蝸桿減速機構(gòu)如圖 3-2 所示: 圖 3-2 蝸輪蝸桿減速機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 機構(gòu)名稱：蝸輪蝸桿減速機構(gòu) 工作特性：蝸輪蝸桿一般用于軸線垂直交叉的傳動， 其結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，但傳動效率較 低。蝸輪軸可以得到低轉(zhuǎn)速大扭矩動力 輸出。 本機應(yīng)用目的：往復(fù)的擺動。 拔軸式聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)圖如圖 3-3 所示: 圖 3-1 加蓋單元 27 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 圖 3-3 拔軸式聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)圖 機構(gòu)名稱：拔軸式聯(lián)軸器 工作特性：可以補償由于制造及安裝造成的Q1，Q2 的位置偏差，使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 本機應(yīng)用目的：電動機軸與蝸桿軸的同軸聯(lián)接。 為實現(xiàn)本單元的控制功能，在結(jié)構(gòu)的相應(yīng)位置裝設(shè)了電感式傳感器、電容式傳感器、微動 開關(guān)等檢測與傳感裝置，并配備了直流電機、電磁鐵等執(zhí)行機構(gòu)和繼電器等控制元件。詳見圖 3-4 所示。 S1M M22YMHL12SQ1K~ S1—托盤檢測 S2—上蓋檢測 SQ1—取件限位 SQ2—放件限位 M1—傳送電機 M2—加蓋電機 KM1—電機取件繼電器 KM2—電機放件繼電器 YM—直流電磁吸鐵 HL1—紅色指示燈 HL2—綠色指示燈 圖 3-4 加蓋單元檢測元件、控制機構(gòu)安裝位置示意圖 二、實訓(xùn)目的 1． 了解加蓋單元的機械主體結(jié)構(gòu)、熟悉蝸輪蝸桿減速機構(gòu)等傳動過程 2． 通過系統(tǒng)運行過程理解傳感檢測元件和執(zhí)行機構(gòu)的作用 3． 讀懂工程圖紙，學(xué)會照圖完成安裝接線，掌握檢查方法 4． 學(xué)習(xí)根據(jù)控制要求編制和調(diào)試 PLC 程序的方法 5． 學(xué)習(xí)系統(tǒng)調(diào)試和分析、查找、排除故障的方法 三、實訓(xùn)設(shè)備 1． 加蓋單元 2． PC 機 3． 可編程序控制器及通訊電纜 28 機 電 一體化柔性 實訓(xùn) 教學(xué)系 統(tǒng) 4． 萬用表 5． 其它工具 四、實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 1． 了解自動上蓋單元的機械裝配方法；熟悉翻轉(zhuǎn)定位裝置、連桿機構(gòu)及連軸器的工作原理； 觀察蝸輪蝸桿減速機的運動過程。 2． 對照電源系統(tǒng)圖（見附錄 6）學(xué)習(xí)本單元電源系統(tǒng)的設(shè)計與連接調(diào)試方法。 3． 對照圖 3-4 查找本單元各類檢測元件、執(zhí)行機構(gòu)的安裝位置，并依據(jù)加蓋單元 PLC