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自动化生产线
苏州市职业大学
实习(实训)报告
名称 工业生产线组建与调试
2013年2月25日至2013年5月20日共10周
院 系机电工程系
班级机电一体化(3)班
姓名薛亚军
系 主 任陶亦亦
教研室主任陆春元
指导教师金芬
1自动生产线简介
1.1了解自动生产线及其应用
1.1.1了解自动生产线
1、自动化生产线是现代工业的生命线,机械制造、电子信息、石油化工、轻工纺织、食品制药、汽车生产以及军工业等现代化工业的发展都离不开自动化生产线的主导和支撑作用,其对整个工业及其他领域也有着重要的地位和作用。
自动化生产线是在流水线和自动化专机的功能基础上逐渐发展形成的自动工作的机电一体化的装置系统。
2、通过自动化输送及其他辅助装置,按照特定的生产流程,将各种自动化专机连接成一体,并通过气动、液压、电机、传感器和电气控制系统使各部分的动作联系起来,使整个系统按照规定的程序自动的工作,连续、稳定的生产出符合技术要求的特定产品。
1.1.2自动化生产线应用
1、拥有全球最先进、世界顶级的冲压、焊装、树脂、涂装及总装等整车制造总成的自动化生产线系统,其功能:
(1)可实现汽车制造中高效率、高精度、低能耗冲压加工;
(2)借助生产线上配备的267个自动化机器人可实现车身更精密、柔性化的焊接。
2、包括丝印、贴装、固化、回流焊接、清洗、检测等工序单元,其功能:
(1)生产线上每个工作单元都有相应独立的控制与执行等功能;
(2)通过工业网络技术将生产线构成一个完整的工业网络系统,确保整条生产线高效有序运行,实现大规模的自动化生产控制与管理。
3、该生产线引入了工业网络,由其连接制丝生产、卷烟生产,包装成品等一体化的全过程自动化系统。
通过采用先进的计算机技术、控制技术、自动化技术、信息技术,集成工厂自动化设备,对卷烟生产全过程实施控制、调度、监控。
同时该生产线充分应用工控机、变频器、人机界面、PLC、智能机器人等自动化产品。
4、主要完成自动上料、灌装、封口、检测、打标、包装、码垛等多个生产过程,其作用:
(1)极大地提高了生产的效率;
(2)降低企业成本;
(3)保证产品的质量;
(4)实现集约化大规模生产的要求,增强企业的竞争能力。
1.2本自动生产线的介绍
1.2.1自动生产线的组成
本自动生产线由上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站、分类站6个不同的模块单元组成。
如图1.2所示。
图1.26个模块单元
1.2.2自动生产线的主要特征
1、采用开放式模块结构(结构固定)。
2、每一工作单元运行执行功能、各个工作单元之间的运行配合关系、以及整个自动化生产线的运行流程和运行模式,都可以模拟实际生产现场状况进行灵活地配置。
3、每个工作单元都具有自动化专机的基本功能,学习掌握每一工作单元的基本功能,将为进一步学习整条自动化生产线的联网通信控制技术和整机配合运作技术等打下良好的基础。
1.2.3生产线各工作单元组成与功能
1、供料检测站
(1)组成部分:
送料模块、转运模块、报警装置、识别模块、升降模块、测量模块、滑槽模块、电气控制板、操作面板、I/O转接端口模块、CP阀岛、过滤减压阀等。
(2)基本功能:
实现工件从送料模块的井式料仓中自动推出,借助转运模块的摆动气缸与真空吸盘的配合使用将送料模块推出的工件自动转送到下一个工作单元。
识别模块在接收到新的待处理工件后,实现待处理工件颜色和材质的检测,并通过升降模块和测量模块完成工件高度的测量,根据检测与测量结果信息通过滑槽模块完成向下一工作单元传送到或直接剔除工件
2、搬运站
(1)组成部分:
提取模块、滑动模块、电气控制板、操作面板、I/O转接端口模块、CP阀岛、过滤减压阀等。
(2)基本功能:
提取模块执行工件的拾取与放置动作,滑动模块执行拾取后工件的水平移动搬运任务,自动地实现工件从上一工作单元拾取搬运到下一工作单元功能。
3、加工站
(1)组成部分:
旋转工作台模块、钻孔模块、钻孔检测模块、电气控制板、操作面板、I/O转接端口模块、CP阀岛、过滤减压阀等。
(2)基本功能:
旋转工作台接收到新工件后,旋转工作台模块启动工作,分步实现其上待加工工件的模拟钻孔加工,并对加工质量进行模拟检测等功能。
4、安装站
(1)组成部分:
传送带模块、提取安装模块、滑槽模块、工件阻挡模块、电气控制板、操作面板、I/O转接端口模块、CP阀岛、过滤减压阀等。
(2)基本功能:
检测到有新工件到位信息之后,通过传送带模块将工件输送到阻挡模块位置,提取安装模块将滑槽上小工件装配到传送带工件上,随后阻挡模块放行装配后的工件组,继续由传送带模块输送到指定位置。
5、安装搬运站
(1)组成部分:
提取模块、转动模块、电气控制板、操作面板、I/O转接端口模块、CP阀岛、过滤减压阀等。
(2)基本功能:
提取模块执行工件的拾取与放置动作,转动模块执行拾取后工件的水平转动搬运任务,自动地实现工件从上一工作单元拾取搬运到下一工作单元功能。
6、分类站
(1)组成部分:
步进驱动模块、丝杆驱动模块、工件推出装置、立体仓库、电气控制板、操作面板、I/O转接端口模块、CP阀岛、过滤减压阀等。
(2)基本功能:
接收到新工件后,在步进驱动模块的驱动下带动X、Y两丝杆运动,依据接收到的工件的材质、颜色等信息,自动运送至相应指定的仓位口,并将工件推入立体仓库完成工件的存储功能。
2FESTO中文版气动教学软件的介绍与使用
2.1FESTO中文版液压与气动教学软件的介绍
FESTO实训系统分为两大部分:
FluidSIM仿真设计软件和FESTO液压气动实训台。
其中我们主要用到FluidSIM仿真设计软件,FluidSIM仿真设计软件所以重点介绍。
FluidSIM是由festo公司和paderborn大学联合开发,专门用于液压、气动及电液压、电气动回路设计及仿真的软件。
它包括fluidsim-H和fluidsim-P两个软件。
该软件有内置的丰富元件库和气液电一体化的仿真功能,另外软件配备了丰富的教学资源,包括图片、剖视图、练习、以及动画和教学影片,可以进行直观的多媒体教学。
该软件主要特征有:
1、可将CAD功能和仿真功能紧密的联系在一起;2、系统学习的概念;3、可设计和液压气动回路相配套的电气控制回路。
该软件的一个重要功能是用于液压与气动的设计与仿真。
当该软件工作于编辑模式和仿真模式时,或当保存回路时,将会出现电气错误、绘图错误、操作错误等信息;该软件的CAD功能是专门针对流体而特殊设计的,例如在绘图过程中,该软件将检查各元件之间的连接是否可行。
若回路设计无错误,即可进行仿真,并有元件的状态图显示。
2.2纯气动基本回路图
2.2.1 电—气控制回路
图2.2.1电—气控制回路
动作过程:
1V1左位得电时,气体由气源经过二联件,在经过二位二通手动换向阀的左位,由气缸的左位进入,有杆腔左移,1V1右位得电时,,气体由气源经过二联件,在经过二位二通手动换向阀的右位,由气缸的右位进入,有杆腔右移卸气。
2.2.2双气阀气动回路
图2.2.2双气阀气动回路
动作过程:
1Y1得电时,气体由气源经过二联件,在经过二位四通手动换向阀的左位,由气缸的左位进入,有杆腔左移,1Y1右位得电时,,气体由气源经过二联件,在经过二位四通手动换向阀的右位,由气缸的右位进入,有杆腔右移,气体经过单向节流阀,进入二位四通手动换向阀的右位卸气。
2.3双气缸步进控制电、气动回路
图2.3双气缸步进控制电、气动回路
动作流程:
1V2、2V2左位得电时,气源供气,气体经过二联件,在经过1V2、2V2二位三通手动换向阀的左位,从1A1、1A2双气缸的左位进入,1A1、1A2气缸伸出。
1V2、2V2右位得电时,气源供气,气体经过三联件,在经过1V2、2V2二位三通手动换向阀的右位,经过1V1、2V1的调速阀和单向阀,从1A1、1A2双气缸的右位进入,再由左位卸气,1A1、1A2气缸缩回。
3搬运站装置电、气动控制系统设计
3.1搬运站装置的组成与控制
3.1.1搬运站的组成
搬运站的示意图如图3.1所示,工作台与控制柜的结构分别如图3.2和图3.3所示。
它由以下几个部分组成:
图3.1搬运站的示意图
图3.2工作台结构图
图3.3控制柜的结构图
1、机械部分
(1)小型气动机械手;
(2)气动伸缩横臂;
(3)直流伺服定位单元;
(4)气动夹爪上下抓取单元。
2、控制部件
(1)可编程序控制器CPUFX2N-48MR:
PLC程序的控制与功能实现。
(2)FX2N-485BD模块及通讯电缆:
完成整个MPS系统联机工作。
(3)带短路保护的DC24V开关电源:
提供工作电源与保护。
(4)按钮控制面板
3.1.2控制要求
系统上电后上电按钮指示灯亮,复位指示灯闪烁-(按复位按钮)-电机运转到系统自动复位至初始位置(机械手回转到位,横臂缩回到位,夹抓松开,升降缸上升到位)-开始灯闪-(按开始按钮)-电机运转到起始位-(3S)-伸出手臂-(伸出到位)-手臂下降-(下降到位)-抓物料-(1S)-手臂上升-(上升到位)-手臂收回-(收回到位)-电机逆时针旋转到位-(8S收回)-伸出手臂-(伸出到位)-手臂下降-(下降到位)-放物料-(0.5S)-手臂上升-(上升到位)-手臂收回-(收回到位)-顺时针转到起始位;完成一个循环;返回。
3.2搬运站装置的气动回路设计
3.2.1气动回路设计
搬运站有三个双作用缸,其中水平缸A和夹抓缸B由双电控电磁阀控制,双电控电磁阀有记忆功能;升降缸C由单电控电磁阀控制,单电控电磁阀线圈断电,在弹簧的作用下,自动复位;三缸的伸出与缩回均可调速,所有电磁阀均有手动控制,可单独手动调试气动回路
1、气动回路原理图
图3.4气动回路原理图
气动回路原理如图3.4所示。
工作原理:
1YA1得电,水平气缸伸出,1YA2得电,水平气缸缩回;2YA1得电,气爪抓紧,2YA2得电,气爪放松;3YA得电,垂直气缸下降,失电复位,垂直气缸上升。
2、电磁铁动作顺序表
表3.1电磁铁动作顺序表
1YA1
1YA2
2YA1
2YA2
3YA
A+
+
-
-
-
-
A-
-
+
-
-
-
B+
-
-
+
-
-
B-
-
-
-
+
-
C+
-
-
-
-
+
3.3搬运站装置电气控制系统的设计
3.3.1地址分配
1.搬运站中控制面板的按钮均为控制器件,工作台中检测气缸工作是否到位的传感器信号均为现场发出的信号,作为PLC的输入信号;而电机、阀、按钮指示灯等均为被控器件,执行PLC运算后发出的命令,作为PLC的输出信号。
2.PLC的选型:
因为是高频的场合,所以选用晶体管输出类型(MT)。
因为输入端口有传感器位置检测信号和按钮信号共12个,输出端口有电机,阀和指示灯共9个,I/O端口共21个,考虑15%余量,所以选用FX2N-48MT的PLC可以满足要求。
3.I/O元件地址分配,见表3.2。
表3.2搬运站的I/O分配
输入
作用
输出
作用
X0
前极限SQ1,伸出到位
Y0
电机STEP
X1
后极限SQ2,缩回到位
Y1
缩回1YA2
X3
下极限SQ3,下降到位
Y2
伸出1YA1
X4
上极限SQ4,上升到位
Y3
放松2YA2
X5
参考点SQ5
Y4
夹紧2YA1
X10
开始
Y5
得电向下3YA
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