機電一體化柔制造及裝配系統(tǒng)

1、.機電一體化柔性制造及裝配系統(tǒng)*;5目 錄機電一體化柔性制造及裝配系統(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

2、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6

3、0六、 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9

4、7六、 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)

5、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

6、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(kuò)展接口分配圖147機電一體化柔性制造及裝配系統(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

7、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(jìn)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(kuò)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。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

8、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)角裝配生產(chǎn)線示意圖如圖1所示。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(jìn)行自動卡緊和銑削加工。機械手上料單元（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。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

9、至托盤后經(jīng)傳送帶向下站運行。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。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。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(jìn)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。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(jìn)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(jìn)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。伸縮換向單

10、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。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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行分類，合格產(chǎn)品隨托盤進(jìn)入下一站入庫；不合格產(chǎn)品進(jìn)入廢

11、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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)電機的控制。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

12、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（S7300系列PLC）和12個從站（S7200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(jìn)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。觀察生產(chǎn)線整體運行及各分

13、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?qū)⒊绦蛳螺d至PLC進(jìn)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(fù)載運行圖3 單站控制的完成步驟在完成項目時應(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(kuò)展為系統(tǒng)的全程控制，進(jìn)而完成PROFIBUS現(xiàn)場總線控制和對整個模擬生產(chǎn)線的實時監(jiān)控。主站 CPU單元6ES7 315-2AG10-0A

14、B0+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

15、 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 22

16、6 +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(kuò)展模塊圖2 控制系統(tǒng)組成框圖第一單元 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。圖1-1 工件主體上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

17、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。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

18、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(jìn)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。SQ1揚臂下行檢測SQ2揚臂上行檢測SQ3順轉(zhuǎn)檢測SQ490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(jìn)電機M2直線電機M3直線電機YM直流電磁吸鐵C直動氣

19、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

20、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 能安裝位置檢 測 元 件1SQ1微動開關(guān)確定揚臂下行位置兩支撐側(cè)板頂部型材2SQ2微動開關(guān)確定揚臂上行位置兩支撐側(cè)板頂部型材3SQ3微動開關(guān)確定揚臂順轉(zhuǎn)位置圓盤4SQ4微動開關(guān)確定揚臂90旋轉(zhuǎn)位

21、置圓盤5SQ5微動開關(guān)確定揚臂逆轉(zhuǎn)位置圓盤6SQ6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7SQ7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8SQ8微動開關(guān)工件吸持檢測電磁鐵上9S1磁性接近開關(guān)確定氣缸初始位置氣缸10S2磁性接近開關(guān)確定氣缸伸出位置氣缸11S3光電傳感器檢測工件槽工件工件槽側(cè)面執(zhí) 行 機 構(gòu) 等1M5直流電機驅(qū)動揚臂旋轉(zhuǎn)圓盤2M4步進(jìn)電機驅(qū)動揚臂升降兩支撐側(cè)板中間3M1直流電機驅(qū)動上料單元行進(jìn)滑軌支撐板4M2直流電機驅(qū)動直線I 傳送帶直線單元5M3直流電機驅(qū)動直線II傳送帶升降梯旁直線單元6YM直流電磁吸鐵控制揚臂電磁鐵吸放工件揚臂7C直動氣缸驅(qū)動揚臂頂

22、端電磁鐵升降揚臂8HL工作指示燈顯示工作狀態(tài)兩支撐側(cè)板頂部型材9HA1蜂鳴器事故報警控制板10HA2蜂鳴器事故報警控制板控制元件等1KM1繼電器揚臂左行控制直線單元內(nèi)側(cè)2KM2繼電器揚臂右行控制直線單元內(nèi)側(cè)3KM3繼電器控制步進(jìn)電機得電失電直線單元內(nèi)側(cè)4KM4繼電器揚臂順時旋轉(zhuǎn)控制直線單元內(nèi)側(cè)5KM5繼電器揚臂逆時旋轉(zhuǎn)控制直線單元內(nèi)側(cè)6YV電磁閥直動氣缸伸縮控制兩支撐側(cè)板中間5 編制和調(diào)試PLC自動控制程序。 反復(fù)觀察分站運行演示，深刻理解控制要求 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 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(jìn)行調(diào)試 將程序下載至PLC進(jìn)行試運行（斷開負(fù)

23、載電源） 根據(jù)I/O編號逐個核對PLC與輸入輸出設(shè)備的連接 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)PLC帶分站負(fù)載運行（接通負(fù)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(jìn)、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

24、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s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

25、元反向右行。5. 上料單元右行到位后，步進(jìn)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(jìn)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(zhǔn)下料口釋放工件，s 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(jìn)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)。10. 氣缸回縮且揚臂逆轉(zhuǎn)180度回到初始位置后，步進(jìn)電機切換繼電器再次得電，揚臂

26、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動作順序輸 入 信 號輸 出 信 號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(jìn)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電機直線電機蜂鳴報警器0123(3s)/-45678(2s)/9(2s)/ 1011注：1此工作狀態(tài)表表示吸持工件動作

27、一次完成的控制過程。2當(dāng)步進(jìn)電機切換信號為“”時表示選擇升降電機驅(qū)動器得電，準(zhǔn)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。 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(zhǔn)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

28、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。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

29、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動作順序輸 入 信 號輸 出 信 號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(jìn)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電機直線電機蜂鳴報警器0123(2s)/-4567(2s)/-89注：內(nèi)容同表1-2注（二） 自動控制程序流程圖圖1-6 控制過程選擇的程序框圖圖1-6為在自動控制

30、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:圖1-7 控制過程A程序流程圖14圖1-8 控制過程B程序流程圖圖1-8為選擇控制過程B的程序流程圖:15（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(jìn)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(fù)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

31、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)置輸入1揚臂下行檢測（復(fù)位）I0.0SQ1EM277總線模塊設(shè)置的站號為：10與總站通訊的地址為：16172揚臂上行檢測I0.1SQ23順轉(zhuǎn)檢測I0.2SQ34逆轉(zhuǎn)檢測（復(fù)位）I0.3SQ55工件檢測I0.4S36氣缸升檢測（復(fù)位）I0.5S17氣缸降檢測I0.6S28左行檢測(銑床方向)I0.7SQ69右行檢測(下料方向)I1.0SQ710工件吸持檢測I1.1SQ81190度

32、旋轉(zhuǎn)檢測I1.2SQ412手動/自動按鈕I2.0SA13啟動按鈕I2.1SB114停止按鈕I2.2SB215急停按鈕I2.3SB316復(fù)位按鈕I2.4SB4輸出1順時旋轉(zhuǎn)（至位）Q0.0KM42上行電機（至位）Q0.1M4:P3左行電機（至位）Q0.2KM14右行電機（復(fù)位）Q0.3KM25逆時旋轉(zhuǎn)（復(fù)位）Q0.4KM56下行電機（復(fù)位）Q0.5M4:P+D7氣缸電磁閥Q0.6YV8直流電磁吸鐵Q0.7YM9工作指示燈Q1.0HL10直線I電機Q1.1M211直線II電機Q1.2M312步進(jìn)電機切換繼電器Q1.4KM313蜂鳴器報警Q1.614蜂鳴器報警Q1.7發(fā)送地址V2.0-V3.7(20

33、0PLC300PLC)接收地址V0.0-V1.7(200PLC300PLC)若運用本單元控制板上的PLC進(jìn)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(jìn)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

34、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。23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。圖2-1 下料單元本單元主體結(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

35、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2-3 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(jìn)入存儲料倉過程中保持水平狀態(tài)。同步帶所使用的張緊機構(gòu)由彈簧和彈片構(gòu)成，將

36、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。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

37、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。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

38、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 能安裝位置檢 測 元 件1S1電感式傳感器檢測托盤的位置直線單元上2S2光電傳感器檢測托盤上是否有工件直線單元上3S3電容式傳感器檢測料倉底部是否有工件料倉下部執(zhí)行機構(gòu)等1M1直流電機驅(qū)動直線單元傳送帶直線單元上2M2直流電機驅(qū)動間歇機構(gòu)料倉上3M3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4YM直流電磁吸鐵控制托盤位置直線單元上5HLHL1紅色指示燈顯示工作狀態(tài)直線單元側(cè)HL2綠色指示燈顯示工作狀態(tài)6HA1蜂鳴器事故報警控制板7HA2蜂鳴器事故報警控制板5 編制和調(diào)試PL

39、C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(jìn)行調(diào)試4. 將程序下載至PLC進(jìn)行試運行（斷開負(fù)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(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)PLC帶分站負(fù)載運行（接通負(fù)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

40、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(rèn)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(dá)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(rèn)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

41、秒確認(rèn)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(jìn)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)表動作順序輸 入 信 號輸 出 信 號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01(4s)/ 2(6s)/ 3(2s)/4(3s)/5(2s)/(2s)/(2s)/注：1當(dāng)本站接

42、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(dá)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(jìn)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P

43、LC負(fù)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)置輸入1工件檢測 I0.0S2EM277總線模塊設(shè)置的站號為：8與總站通訊的地址為：232托盤檢測I0.1S13料槽底層工件檢測I0.2S34手動/自動按鈕I2.0SA5啟動按鈕I2.1SB16停止按鈕I2.2SB27急停按鈕I2.3SB38復(fù)位按鈕I2.4SB4輸出1下料電機Q0.0M22綠色指示燈Q

44、0.1HL23直流電磁吸鐵Q0.2KM4傳送電機Q0.3M15轉(zhuǎn)角電機Q0.4M36紅色指示燈Q0.5HL17蜂鳴器報警Q1.6HA18蜂鳴器報警Q1.7HA2發(fā)送地址V2.0-V3.7(200PLC300PLC)接收地址V0.0-V1.7(200PLC300PLC)若運用本單元控制板上的PLC進(jìn)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(jìn)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

45、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。152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。圖3-1 加蓋單元本單元主體結(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-