自动化生产线实验指导书Word格式文档下载.docx
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学员在该设备上可学习电路原理图分析、PLC各I/O地址查对和设备电路连线方法。
5.机械系统调试实验
柔性自动化实验系统上的六个工作单元相对独立,在进行联机调试时,学员需调整单元与单元之间的协调关系,至系统可正常、可靠地运行。
这对提高在校学生动手能力有极大帮助。
6.工业网络通信
任务1:
组态监控软件的运行使用及与PLC的通信
任务2:
触摸屏工程的编写
任务3:
GX编程软件使用
任务4:
CC-LINK模块的学习与使用
任务5:
CC-LINK通讯协议的学习与使用
任务6:
CC-LINK主站与从站之间的通讯
7.系统维护和故障检测技术实验
设备日常维护的内容和方法,以及系统常见故障分析、排除的方法。
(二)工作任务
1.柔性自动生产线单元的安装与调试
提供的设备功能部件和元器件装配柔性自动生产线:
(1)上料检测单元的安装与调试
(2)搬运单元的安装与调试
(3)加工单元的安装与调试
(4)安装搬运单元的安装与调试
(5)安装单元的安装与调试
(6)分类单元的安装与调试
(7)柔性自动生产线实验装置安装与调试
2.气动系统的安装与调试
通过配置的气缸、电磁阀和磁性开关等气动控制元件,可完成下列气动技术的工作任务:
(1)气动方向控制回路的安装与调试
(2)气动速度控制回路的安装与调试
(3)摆动控制回路的安装与调试
(4)气动顺序控制回路的安装与调试
(5)气动机械手装置的安装与调试
(6)气动系统安装与调试
3.电气控制电路的安装和PLC编程
通过配置的PLC、步进电机、指令开关和传感器等,可完成下列PLC应用技术工作任务:
(1)电动机控制电路的连接与控制程序编写
(2)步进电机驱动电路的连接与控制程序编写
(3)气动方向控制程序编写
(4)气动顺序动作控制程序编写
(5)气动机械手控制程序编写
(6)柔性自动生产线控制程序编写
4.柔性自动控制系统的安装与调试
通过调整的供料单元、搬运单元、加工与检测单元、搬运单元、安装搬运单元、安装单元、分类单元,可完成柔性自动生产线的安装、调试。
5.通过培训、考核,可考察的职业能力
(1)柔性自动生产线的组成、结构与连接
(2)控制系统及应用
(3)气动原理与控制技术应用
(4)PLC与编程方法
(5)运动控制技术应用
(6)安转、连接、故障诊断与调试
五、系统配置
该系统由型材桌、上料检测单元、搬运单元、加工与检测单元、搬运分拣单元、分类单元、通信接口板、电气网孔板、按钮控制板、各种传感器、警示灯、电磁阀和I/O接口板等组成,完成工件的上料、搬运、加工、分拣、分类等功能。
基本配置表
序号
站名
主机
规格
备注
1
上料检测单元
FX2N-48MR+FX2N-32CCL
24路数字量输入/24路继电器输出
2
搬运单元
3
加工与检测单元
FX2N-48MT+FX2N-32CCL
24路数字量输入/24路晶体管输出
晶体管型
4
安装单元
FX2N-48MR+FX2N-32CCL
5
安装搬运单元
6
分类单元
FX2N-48MT+FX2N-32CCL
7
主控单元
Q01CPU+Q61P+Q33B+QJ61BT11N
+QX40+QY10+GT1275-VNBA-C
16路数字量输入/16路继电器输出
总线结构采用三菱CC-LINK现场总线网络通信,使各站之间的控制信息和状态数据能够实时相互交换。
每站均配编程电缆一根。
第二章实验系统各单元功能和组成、工作原理、控制要求及实验项目
一、控制技术
1.该自动化生产线实验系统每一单元都由一套独立的控制系统。
因此,该系统可拆分开来学习,以保证初学者容易入门和足够的学习空间,在将各单元联机组成自动化生产线系统后,能为学员提供一个复杂和大型控制系统的学习平台。
2.各单元都通过一块控制面板来控制PLC使各单元按要求进行工作,一个控制面板上有5个按钮开关,2个选择开关和1个急停开关。
(1)各开关的控制功能定义:
项目
说明
按钮,绿色
开始
两位旋钮,黑色
单站/联网
按钮,黄色
复位
按钮,红色
停止
调试按钮
上电
手动/自动
8
急停按钮,红色
急停
(2)转接端子图功能定义:
3.THWSPX-2型模块式自动生产线控制实验系统采用CC-LINK现场总线通信方式,实现各单元的网络控制。
为保证系统各单元能联网运行,必须将各单元的PLC连接在一起使独立的各单元件能交换信息。
将工件的颜色信息、状态等传送到下一站,保证整个过程的正常运行。
二、工作过程及实验
1.工作过程
工作过程示意图
2.实验性质
(1)机械设计与机械拆装实验是机械制造及自动化、机电一体化、电气工程及自动化、检测技术与控制工程专业的实践必修课程。
(2)PLC编程实验是机械制造及自动化、机电一体化、电器工程及自动化、检测技术与控制工程专业的实践必修课程。
3.实验目的
(1)利用所学的PLC指令完成各单元控制程序编写。
(2)该实验系统分为6个单元,通过熟悉各控制部件、执行部件的组成,用一些最常用的基本指令完成生产实践中的常规控制。
(3)通过熟悉上料检测单元,可学习相关电器元件安装、机械拆装、机械设计、布线工艺、PLC编程等相关内容,为6个单元联机调试作准备。
(4)培养学员的学习兴趣,将所学的知识运用与实践中,培养学员分析问题、解决问题的能力。
(5)使学员养成在学习中相互配合、团结协作的习惯。
(6)加强安全教育,使学原养成良好的安全操作习惯。
4.实验设备
(1)安装有三菱编程软件GXDeveloper的PC机
(2)PLC(三菱FX2N系列、Q系列)
(3)PLC的编程电缆(SC-90、QC30R2)
(4)THWSPX-2型MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系统
5.实验安全要求及处理预案
(1)准备好实验所需的各种工具
(2)检验元器件的质量:
在不通电的情况下,查看元器件的外观有无明显的损坏;
按要求给个元器件通电检测(磁性传感器不能直接接入电压进行检测),检测其功能是否正常;
给气动元件接通气源,视其动作是否正常。
(3)安装电器元件
①各元件的安装位置应整齐、均匀、间距合理和便于更换元件。
②熔断器熔断芯必须向上安装,接线遵循低进高出原则。
③PLC安装在工业导轨上,两端必须安装紧固器。
1)台面及网孔板布线
1布线应走线槽,尽量走距离较近的路线。
保证线路工艺横平竖直。
2导线和接线端子连接时不应压绝缘层,不反卷、不露铜,并做到容易元器件的导线应尽量走在一起。
3电气元件接线端子上的连接导线的数量不得超过两根,每节接线端子板上的连接导线一般只允许连接一根。
4布线时严禁损伤导线绝缘层和线芯。
2)在学员实验过程中,指导老师进行巡回指导时,发现问题及时指出并纠正。
①线路自检:
当实验系统接线完成后。
先进行通电前检查,用万用表进行检测,万用表应选用电阻档的合适倍率或二极管检测档,检测线路是否连接正确;
通电时,测量输入电压为220V,然后和上空气开关,再逐一测量控制电路。
②根据教学要求填写实验报告。
(一)上料检测单元
1.主要组成与功能
由回转台、导料机构、平面推力轴承、工件滑道、提升装置、检测工件和颜色识别光电开关、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板、直流减速电机、电磁阀及气缸组成,主要完成将工件从回传上料台依次送到检测工位,提升装置将工件提升并检测工件颜色。
(1)回转台:
带动物料旋转,实现物料传动。
(2)导料机构:
是物料在回转台上按设定轨迹进行传动。
(3)工件滑道:
工件通过滑道,物料滑到物料台上。
(4)直流减速电机:
用于驱动回转台转动,通过导料机构输送工件。
(5)检测工件光电传感器:
输送台上工件的颜色检测、物料检测为光电漫反射传感器,工件库中有物料时为PLC提供一个输入信号。
(6)颜色识别光电传感器:
检测到位物料颜色。
(7)磁性传感器:
用于气缸的位置检测,当气缸准确到位后输出一个信号给PLC。
(磁性传感器接线时注意蓝色接“-”,棕色接“PLC输入端”)
(8)单杠气缸:
由单向气动电控阀控制,执行物料的提升。
(9)控制按钮板:
用于系统的基本操作、单机、联机控制。
(10)电气网孔板:
主要安装PLC主机、空气开关、开关电源、I/O接口板、各种接线端子等。
(11)直流减速电机:
用于驱动输送台传动,输送工件。
2.主要技术指标
(1)控制电源:
直流24V/5A
(2)PLC控制器:
三菱
(3)电磁阀:
4V110-06-DC24V
(4)调速阀:
出气节流式
(5)磁性传感器:
D-C73L
(6)单杆气缸:
CDJ2B10-60-B
(7)光电传感器:
SB03-1K
(8)永磁直流减速电机:
ZGB60R-45SRZ/458i/8W/24V
3.使用方法
(1)气源由调压过滤器的左侧气口连接Ø
6气管,另一端接静音气泵。
(长时间使用,注意及时将过滤器内的水分排出)
(2)编制程序(样例程序详见配套光盘)
(3)接通电源前,先检查各模块接线。
(4)下载程序。
(5)将黑白工件放到料斗上。
(6)运行方式:
系统接通电源后,操作按钮控制板,上电、复位、调试,直流减速电机旋转,导料机构驱使工件从滑道滑到提升等待位,当检测工件光电传感器检测有物料时,提升机构升至等待位置。
4.控制面板连线端子排
5.气动回路原理图
气动控制系统是本工作单元的执行机构,该执行机构的逻辑控制功能是由PLC实现的。
气动控制回路的工作原理见下图。
(1)1B1、1B2为安装在推料气缸的两个极限工作位置的磁性传感器。
1Y1为控制推料气缸的电磁阀。
6.PLC的控制原理图
7.开机前检查项目
(1)在开机之前请务必检查:
1)电气连接
2)正确和可靠气管连接
3)机械部件状态(如:
运动时是否灵活,连接是否松动)
4)排除已发现的故障
(2)注意事项
1)电源:
各站的使用电压为220VAC,请注意安全。
2)各站工作台面上使用电压为24VDC(最大电流5A)。
(3)气动连接:
1)各站的供气由各站的过滤减压阀供给,额定的使用气压为6bar(600Kpa)。
2)当所有的电气连接和气动连接接好后,将系统接上电源,运行程序。
8.操作过程
系统上电后,将本单元“单/联”开关打到“单”、“手/自”开关打到“手”状态。
按下“上电”后“复位”按钮灯闪烁,按“复位”按钮,本单元回到初始位置,同时“开始”按钮灯闪烁;
按“开始”按钮,等待进入单站工作状态,要运行时,按下“调试”按钮即可按工作流程动作。
当出现异常,按下“急停”按钮,该单元立刻会停止运行,当排除故障后,按下“上电”按钮,该单元可接着从刚才的断点继续运行。
如工作时突然断电,来电后系统重新开始运行,按以上步骤操作。
9.工作流程
上料检测单元运行,转盘转动,工件从转盘经过滑道送入货台上,物料台检测传感器检测到有工件后物料台上升,工件在30秒内没有送到物料台上时警示黄灯亮,物料台在上升过程中卡住时(3秒内气缸没有运行到上限位)警示红灯亮。
传感器检测物料台上工件,在PLC网络中给网路完成信号。
10.实验一上料检测单元机械拆装实验
(1)实验任务:
拆装供料检测单元。
(2)实验目的
1)锻炼和培养学生的动手能力。
2)加深对各类机械部件的了解,掌握其机械的结构。
3)巩固和加强机械制图课程的理论知识,为机械设计、专业课等后续课程的学习奠定必要的基础。
4)掌握机械总成、各零部件及其相互间的连接关系、拆装方法和步骤及注意事项。
5)锻炼动手能力,学习拆装方法和正确地使用常用机、工、量具和专门工具。
6)熟悉和掌握安全操作常识,零部件拆装后的正确放置、分类及清洗方法,培养文明生产的良好习惯。
7)通过电脑制图,绘制单个零部件图。
(3)实验内容
1)识别各种工具,掌握正确使用方法。
2)拆卸、组装各机械零部件、控制部件,如:
气缸、电机、转盘、过滤器、PLC、开关电源、按钮等。
3)装配所有零部件,装配到位,密封良好,转动自如。
注:
在拆卸零件的过程中整体的零件不允许破坏性拆开,如:
气缸,丝杆副等。
(4)实验装置
1)台面:
警示灯机构、提升机构、上料机构、执行机构;
2)网孔板:
PLC控制机构、供电机构、接线转接端子;
3)各种拆装工具。
(5)实验原理
具体拆卸与组装,先外部零件后内部零件,先部件后零件,按装配工艺顺序进行,拆卸的零件按顺序摆放,进行必要的记录、擦洗和清理。
装配时按顺序进行,要一次安装到位。
每个学生都要动手。
(注意:
先拆的后装、后拆的先装)
(6)实验步骤
1)拆卸
工作台面:
①准备各种拆卸工具,熟悉工具的正确使用方法。
②了解所拆卸的机器主要结构,分析和确定主要拆卸内容。
③端盖、压盖、外壳类拆卸;
接管、支架、辅助件拆卸。
④主轴、轴承拆卸。
⑤内部辅助件及其它零部件拆卸、清洗。
⑥各零部件分类、清洗、记录等。
网孔板:
①准备各种拆卸工具,熟悉工具的正确使用方法。
②了解所拆卸的器件主要分布,分析和确定主要拆卸内容。
③主机PLC、空气开关、保险丝座、I/O转接端子、转接端子及端盖、开关电源、导轨拆卸。
⑥各元器件分类、注意元器件的分布结构、记录等。
2)组装
1理清组装顺序,先组装内部零部件,组装主轴及轴承。
2组装轴承固定环、上料底板等工作部件。
3组装内部件与壳体。
4组装压盖、接管、各辅助部件等。
5检查是否有未装零件,检查组装是否合理、正确和适度。
6具体组装、可参考总图
11.实验二接线原理与分析
完成供料检测单元布线
1)掌握电路的基础知识、注意事项和基本操作方法。
2)能正确使用常用接线工具,并能正确使用。
3)能正确使用常用测量(如:
万用表)工具,并能正确使用。
4)掌握电路布线技术
5)能安装和维修各个电路
6)掌握PLC外围直流控制及交流负载线路的接法及注意事项。
(3)实验设备
1)THWSPX-2型MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系统上料检测单元
(4)实验内容
1)根据原理图、气动原理图绘制接线图,可参考实验台上的接线。
2)按绘制好的接线图,研究走线方法,并进行板前明线、布线和套编码管。
3)根据绘制好的接线图、完成实验台台面、网孔板的接线
4)按图检测电路,经教师检查后,通电可。
进行下一步工作。
12.实验三编程实验
编程供料检测单元控制程序。
1)利用所学的指令完成供料检测单元程序的编制。
2)本实验是生产线中的第一单元,通过熟悉第一单元,可获得其它各单元的相关内容,为整个八单元的拼合与调试作好准备。
1)安装有WINDOWS操作系统的PC机一台(具有GXDeveloper软件)。
2)PLC(三菱FX2N系列)一台。
3)PC与PLC的通信电缆一根(SC-90)。
4)THWSPX-2型模块式柔性自动环形生产线实验系统上料检测单元
将编制好的程序送入PLC并运行。
上电后“复位”按钮灯闪烁,按“复位”按钮,气缸进行复位,若气缸复位完成,则1B2=1,此时“开始”按钮灯闪烁;
按“开始”按钮后,送料电机转,若没料(B1=0),则电机转动10秒后停止,同时报警黄灯亮;
若有料(B1=1),则气缸1上升(1Y1=1),若在3秒内没有到达气缸上限位则报警红灯亮;
按“调试”按钮,气缸下降,待1B2=1后,送料电机再次转动,循环上料过程。
(5)实验步骤
新建一个程序,根据上述控制要求,编写出相应的程序,并运行通过。
样例程序详见配套光盘
(二)搬运单元
由气动机械手、气动手指、双导杆气缸、回转台、单杆气缸、旋转气缸、磁性传感器、开光电源、可编程控制器、按钮板、I/O接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀组成。
主要完成将工件输送到加工站待料区工位。
(1)气动机械手:
完成工件的抓取动作,由双向电控阀控制,气动手指释放是磁性传感器有信号输出,磁性开关指示灯亮。
(2)摆台:
采用旋转气缸设计,由双向电控气阀控制机械的左、右摆动。
(3)双导杆气缸:
控制机械手臂伸出、缩回,由双向电控气阀控制。
(4)单杠气缸:
由单向气动电控阀控制。
当气动电磁阀带点,气缸伸出带动气动手指下降运动。
(6)开关电源:
为该单元的正常工作提供电源。
(7)控制按钮版:
用于系统的基本操作、单机控制、连接控制。
(8)电气网孔板:
主要安装PLC主机、空气开关、开关电源、I/O接口板、各种接线端子。
4V110-06、4V120-06、4V130-06
D-A73L、D-Y59BL
(6)气缸:
CDJ2KB16-45-A、CXSM15-100、MSQB20R
(7)气动手指:
MHZ2-16D
(1)气源由调压过滤器的左侧气口连接Ø
(2)编制程序(样例程序详见配套光盘)
(3)接通电源前,先检查各模块接线。
(4)下载程序。
(5)将黑白工件放到料斗上。
(6)运行方式:
系统接通电源后,操作按钮控制板,上电、复位、调试。
(1)1B1、1B2为安装在旋转气缸的两个极限工作位置的磁性传感器。
1Y1、1Y2为控制旋转气缸的电磁阀。
(2)2B1、2B2为安装在双联气缸的两个极限工作位置的磁性传感器。
2Y1、2Y2为控制双联气缸的电磁阀。
(3)3B1、为安装在气动机械手的极限工作位置的磁性传感器。
3Y1、3Y2为控制双联气缸的电磁阀。
(4)4B1、4B2为安装在气动机械手的极限工作位置的磁性传感器。
4Y1为控制双联气缸的电磁阀。
(1)在开机之前请务必检查:
1)电气连接
2)正确和可靠气管连接
3)机械部件状态(如:
4)排除已发现的故障
(2)注意事项
1)电源:
2)各站工作台面上使用电压为24VDC(最大电流5A)。
(3)气动连接:
1)各站的供气由各站的过滤减压阀供给,额定的使用气压为6bar(600Kpa)。
2)当所有的电气连接和气动
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