现代电气控制系统安装与调试赛题A题.docx
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现代电气控制系统安装与调试赛题A题
2016年现代电气控制系统安装与调试”赛题A题
2016年全国职业院校技能大赛
现代电气控制系统安装与调试(A题)
工
作
任
务
书
(总时间:
240分钟)
场次号工位号
注意事项
一、本任务书共14页,如出现缺页、字迹不清等问题,请及时向裁判示意,进行任务书的更换。
二、在完成工作任务的全过程中,严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。
电气安装中,低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范(GB50254-96)》验收。
三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路,若现场设备安装调试有疑问,须经设计人员(赛场评委)同意后方可修改。
四、竞赛过程中,参赛选手认定竞赛设备的器件有故障,可提出更换,器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时,每次扣参赛队3分;若因人为操作损坏器件,酌情扣5-10分;后果严重者(如导致PLC、变频器、伺服等烧坏),本次竞赛成绩计0分。
五、所编PLC、触摸屏等程序必须保存到计算机的“D:
\场次号-工位号”文件夹下,场次号和工位号以现场抽签为准。
六、参赛选手在完成工作任务的过程中,不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。
七、比赛结束后,参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交,不得带离考场。
相异步电动机(不带速度继电器)由变频器控制,要求变频器速度由PLC输出模拟量电压进行给定,已知进料速度v与变频器的运行频率f之间的关系为:
v=0.2×f,进料速度需要从触摸屏设定,M1从0mm/s加速到5mm/s需要用时1秒,从5mm/s减速到0mm/s需要用时0.1秒】。
滑台由电机M2驱动【M2为伺服电机,要求伺服电机能进行正反转,且伺服电机参数设置如下:
伺服电机旋转一周需要1000个脉冲,已知直线导轨的螺距为4mm】。
锯片电动机由M3控制【M3为双速电机,要求能△-YY自动切换运行,切换时间为3s,并且需要考虑过载保护,低速时热继电器的整定电流为0.25A,高速时热继电器的整定电流为0.3A】。
正品传送带由电机M4控制【M4为三相异步电机(带速度继电器),只进行单向正转运行】。
压紧气缸YV1、切割气缸YV2、次品分拣汽缸YV3分别由PLC数字量输出点控制,置位则推出,复位则返回。
系统输入应包含以下各点:
滑台电动机M2初始位置检测传感器SQ2、左右限位(软限位)保护传感器SQ3和SQ1、左右极限位(硬限位、直接接到伺服驱动器上)保护传感器SQ5和SQ4;编码器(双相计数),调试启动按钮SB4、调试停止按钮SB1,自动切料启动按钮SB5、自动切料停止按钮SB2和急停按钮(由SA2模拟)。
工料检测传感器(由SA1模拟);由铂电阻模拟电机M1的温度,由温控器显示温度,温控器输出接点给PLC。
所有的按钮和开关请使用控制柜正面元件。
系统的输出指示灯应该包含:
系统停止指示灯(红灯HL1)、系统调试指示灯(红灯HL2)、系统运行指示灯(绿灯HL4)。
所有的指示灯请使用控制柜正面元件。
二、控制系统设计要求
1、本系统使用三台PLC,网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站,2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200为从站,分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。
具体配置见表1。
2、MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上(三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口;西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口,不允许连接到交换机)。
3、电机控制、部分I/O、HMI与PLC组合分配方案见表1,其余自行定义。
表1PLC、HMI及I/O配置方案
三菱Q+FX3U系列方案
西门子S7-300+S7-200Smart方案
西门子S7-1500+S7-1200方案
HMI
Q00UCPU
CPU314C-2PN/DP
CPU1511-1PN
M3、M4
SB1~SB5
HL1~HL4
FX3U-32MR
S7-200Smart
6ES7288-1SR40-0AA0
CPU1212C
6ES7212-1BE40-0XB0
M1、M2、编码器
SA1、SA2
SQ1~SQ3
FX3U-32MT
S7-200Smart
6ES7288-1ST30-0AA0
CPU1212C
6ES7212-1AE40-0XB0
4、根据本控制要求设计电气控制原理图,根据所设计的电路图连接电路(不允许借用机床考核单元电气回路)。
把系统电气原理图、各PLC的I/O接线图在标准图纸上,并填写I/O分配表,在“设计”栏中填入选手工位号,在“制图”栏中填入PLC品牌型号。
5、本次工作任务中用到的主要器件(如各个PLC和变频器)已安装好,部分线路也已经安装好(参见实物),选手不得擅自更改设备中已有器件的位置和线路。
其余器件的安装位置请自行定义。
三、系统控制要求
定长切料系统设备具备两种工作模式,模式一:
调试模式;模式二:
运行模式。
设备上电后触摸屏首先跳出用户登录窗口。
控制柜正面的红色指示灯HL1以0.5Hz频率闪烁点亮,表示系统上电。
若连续15秒未对触摸屏进行任何操作,则触摸屏自动进入待机画面,即屏幕进入休眠状态,直到再次点击触摸屏。
1、登录画面要求
“用户登录”窗口参照图2进行设计。
登录时可以选择以操作员身份登录,也可选择工程师身份登录,操作员密码为“123”,工程师密码为“456”。
如输入有错,画面上应弹出“密码输入错误,是否重新输入”的提示框,点击提示框中的“是”,用户可重新登录,点击提示框中的“否”,用户可进入启动选择画面,但不能进行“调试模式”和“自动运行模式”选择,只能点击“用户重新登录”返回用户登录窗口重新登录。
登录成功后系统自动进入启动选择画面。
图2用户登录画面
图3启动选择画面
2、启动选择画面要求
启动选择画面参照图3进行设计。
选择进入“调试模式”或者进入“自动运行模式”,只有工程师可以进行调试模式和自动运行模式操作,而操作员只能进行自动运行模式操作。
即若之前以操作员身份登录,则画面上弹出“你没有进行该操作的权限”。
启动选择画面中有能够返回登录画面的选择按钮。
图4调试模式画面
3、调试模式
触摸屏的调试模式画面请参考图4进行设计。
触摸屏进入调试画面后,控制柜正面的红色指示灯HL1熄灭,绿色指示灯HL4保持0.5Hz频率闪烁,直到调试模式结束。
触摸屏调试模式画面可以参考图进行制作设计:
通过按下“选择调试按钮”,可依次选择需要调试的电机M1~M4,触摸屏中对应电机指示灯亮。
按下控制柜正面绿色按钮SB4,选中的电机将进行调试运行。
(1)进料电动机M1调试过程
首先在触摸屏中设置进料电动机的速度(速度v的范围4.0~6.0mm/s,精确到小数点后1位),然后按下SB4按钮,M1电动机按照所设置的速度正向点动运行;然后设置工料的长度(长度L的范围为120.0~160.0mm,精确到小数点后1位),再次按下SB4按钮,M1电动机运行时间t秒后停止(t=L/v,t单位为s,精确到小数点后1位);M1运行时随时按下红色停止按钮SB1,M1停止,再次按下SB4,M1电机继续运行剩余的时间。
M1电动机调试过程中,红灯HL2长亮。
时间t应当显示在触摸屏中。
(2)滑台电动机M2调试过程
首先M2电机在JOG模式下运行,运行速度设置为60r/min,此时直接点按伺服驱动器的上下箭头按钮,M2电机带动滑块左右移动,移动过程中检测左右硬限位SQ5和SQ4。
即滑块左移时,SQ5检测有信号,滑块停止;滑块右移时,SQ4检测有信号,滑块停止。
JOG模式下将滑台调节回原点SQ2,选择不同的工料类型,按下SB4按钮,M2电机带动滑块向右移动,移动速度v1与之前设置的进料电机速度v相同,移动距离L1=v1*t1,(t1为切一次料所需要的完整时间,t1包括压紧气缸的压紧时间t11,锯片电机的启动时间t12即△-YY切换时间,工料的切断时间t13,切割气缸的缩回时间t14,压紧气缸的缩回时间t15,t1=max(t11,t12)+t13+t14+t15)。
当选择不同的工料时,各个气缸的运行时间不同:
选择工料一时,压紧气缸的压紧时间t11和缩回时间t15分别为2s,锯片电机的启动时间t12即△-YY切换时间为3s,切割气缸的切断时间t13为4s、缩回时间t14为1s,;选择工料二时,压紧气缸的压紧时间t11和缩回时间t15分别为1s,锯片电机的启动时间t12即△-YY切换时间为3s,切割气缸的切断时间t13为5s、缩回时间t14为2s。
当M2电机移动至L1距离后,立即返回原点SQ2,即返回距离L2=L1,返回时间t2=t-t1,则返回速度v2=L2/t2。
M2运行时随时按下红色停止按钮SB1,M2停止,再次按下SB4,M2电机继续运行;同时,SQ3检测有信号,则M2电机停止,SQ3恢复,M2继续左行,SQ1检测有信号,则M2电机无法右行,SQ1恢复,M2电机继续右行。
M2电机调试过程中,红灯HL2以1Hz闪烁。
时间t1、t2,速度v2应当显示在触摸屏中。
图5滑台电动机结构示意图
(3)锯片电动机M3调试过程
按下SB4按钮,电机M3实现△-YY切换运行,切换时间为3s。
切换完成后电机的运行时间为t3(t3=t13+t14+t15),M3运行t3后自行停止。
但若电机M3运行过程中按下停止按钮SB1,则电机M3停止,电机M3调试中止。
再次按下SB4,电机M3重新(不是从中断位置)开始调试。
电机M3在低速运行时,指示灯HL2以2Hz闪烁点亮,电机M3在高速运行时,指示灯HL2长亮,电机M3停止时,指示灯HL2熄灭。
时间t3应当显示在触摸屏中。
(4)正品传送带电动机M4调试过程
按下SB4按钮,电机M4正向启动(从电机轴一侧来看,顺时针为正向旋转,逆时针为反旋转向),3秒后M4停止,再3秒后又自动启动,按此周期反复运行,可随时按下SB1使M4停止。
M4电机调试过程中,HL2以5Hz闪烁。
所有电机(M1~M4)调试完成后触摸屏画面将返回至启动选择画面。
调试模式下,单台电机可以反复调试。
4、自动运行模式
系统进入到自动运行模式后,触摸屏出现“自动运行模式”字样,画面自行设计,触摸屏画面要求:
由设置参数对话框(工料类型选择、设置进料速度、切料长度等),有各个电机的工作状态指示灯,气缸的运行状态指示;当前工料长度显示、误差值显示,滑台当前位置(由编码器测定)和当前速度显示等。
所有长度和速度的显示值均应精确到小数点后一位。
自动运行模式画面可参考图6。
图6自动运行模式画面
切料机启动前,首先需要在触摸屏上选择工料类型、设定进料速度v(4.0 切断分拣工艺流程与控制要求: (1)系统初始化状态 滑台电动机M2、切断压板8、分拣推板12均位于初始位置,锯片10在原位。 (2)定长切料工作流程 ①触摸屏设定完成后,系统位于初始化状态,按下控制柜正面绿色启动按钮SB5,系统开始进入自动运行模式,进料电机M1启动,速度为v,工件连续送出; ②当工料检测传感器SA1检测到有物料时,t0开始计时; ③当t0=L/v时,即工料已达到切料长度,滑台电动机M2立即启动,速度v1=v,带动滑台向右跟随工料同步运行,同时压紧气缸开始伸出将工料压紧,锯片电动机M3带动锯片开始启动(压紧气缸与锯片均固定在滑台上); ④当锯片电机完成△-YY切换后,切割气缸伸出开始切料;工料被切断后,切割气缸首先缩回,然后压紧气缸缩回,同时触摸屏中显示所切工料长度与设定工料长度的误差值(工料长度由控制柜正面的0~10V电压给定,并在触摸屏中实时显示,工料长度与电压的关系如图7所示)。 若误差值小于5.0mm,则说明所切的工料长度符合要求,则启动正品传送带电机,5s后将正品工料运出;否则说明所切料不符合要求,则启动次品分拣气缸将次品推出侧面(气缸的推出和缩回各需要2s);同时在触摸屏中记录正品和次品的累积数量; 图7工料长度与电压的关系图 ⑤当切割气缸和压紧气缸缩回到位后,锯片电动机停止,滑台电动机带动滑台(滑台电机返回原点的速度v2自己根据之前的公式算出)向左回到原点SQ2。 至此一次切料完成。 当滑台电动机回到原点的同时,工料再次达到切料长度,滑台再次同步向右运行完成下一次切料、分拣等动作; ⑥直到工料检测传感器检测不到物料,系统完成一个动作周期后停止运行。 (3)停止操作 a)按下控制柜正面红色停止按钮SB2,系统完成一个动作周期后停止运行。 且当系统停止后再次启动运行时,系统保持上次运行的记录。 b)系统发生急停事件按下急停按钮时(用SA2模拟实现,即SA2被切断),系统立即停止。 急停恢复后(SA2被接通),再次按下SB5,系统自动从急停之前状态启动运行。 (4)系统状态显示 系统运行时控制柜正面绿灯HL4长亮,系统停止时红灯HL1长亮,系统发生急停、故障时红灯HL1闪(频率为2Hz)。 5、非正常情况处理 在自动运行模式下,若连续出现三个次品,则在触摸屏自动弹出报警画面,报警画面显示“连续出现三个次品,请检查设备”。 触摸报警画面任意位置,系统退出报警画面。 同时,在自动运行模式下,实时监测电机M1的温度,检测温度超过30℃,则自动弹出报警画面“电机过热,系统即将停止”,5s后系统停止。 温度降至30℃以下后,系统退出报警画面。 按下SB5,系统自动从之前状态启动运行。
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