自动生产线培训资料836.pdf

自动生产线培训资料 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 2 页 共 89 页 自动生产线培训资料 广东交通职业技术学院内部使用 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 3 页 共 89 页 自动化实训室 编制 机电系办公室 2010 年 3 月 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 4 页 共 89 页 前言 现代化的自动生产设备（自动生产线）的最大特点是它的综合性和系统性，在这里，机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。本书主要讲述自动生产线系统，以 PLC 为主，触摸屏、变频器，电机为辅。讲述自动生产线系统的主要内容。本书是编者在学习自动生产线过程中把平时学到的内容归类在一起而编成，为机电系学生培训和学习自动生产线使用。希望读者在学习过程中加以总结，使其变得更加完善。如需了解自动生产线的更多内容或最新动态，请登陆网址： 了解详情。鉴于时间仓促和限于编者水平，书中难免有错误及不当之处，恳请读者批评指正。编者 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 5 页 共 89 页 第一部分PLC程序控制 7 1.1 自动生产线的基本组成和功能控制.7 1.2 供料站.15 1.2.1 供料单元的工作任务.15 1.2.2 PLC 的 I/O 信号分配.16 1.2.3 供料单元的控制编程.18 1.3 加工站.22 1.3.1 加工单元的工作任务.22 1.3.2 PLC 的 I/O 信号分配.22 1.3.3 加工单元的控制编程.24 1.4 装配站.29 1.4.1 装配单元的工作任务.29 1.4.2 PLC 的 I/O 信号分配.29 1.4.3 装配单元的控制编程.33 1.5 分拣站.39 1.5.1 分拣站的基本要求。.39 1.5.2 分拣单元的工作任务.41 1.5.3 PLC 的 I/O 信号分配.42 1.5.3 分拣单元的控制编程.44 1.6 输送站.48 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 6 页 共 89 页 1.6.1 加工单元的工作任务.48 1.6.2 PLC 的 I/O 信号分配.50 1.6.3 输送单元的控制编程.53 第二部分触摸屏和参数设定 64 1.触摸屏 64 1.4 各界面范例如下：.74 2.伺服驱动器和变频器 76 第三部分样题 79 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 7 页 共 89 页 第一部分 PLC 程序控制 1.1 自动生产线的基本组成和功能控制 亚龙 YL-335B 型自动生产线实训考核装备由供料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元 5 个单元组成。其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。生产线的实物结构在这里不作详细阐述。各个单元的基本功能如下：供料单元的基本功能：供料单元是 YL-335B 中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。加工单元的基本功能：把该单元物料台上的工件（工件由输送单元的抓取机械手装置送来）送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上，待输送单元的抓取机械手装置取出。装配单元的基本功能：完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配过程。分拣单元的基本功能：完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。输送单元的基本功能：该单元通过直线运动传动机构驱动抓取机械手装置到指定单元的物料台上精确定位，并在该物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下，实现传送工件的功能。各工作单元能独立完成其功能任务，同时也可以通过网络互连构成一个分布式的控制系统时，对于采用三菱 FX 系列 PLC 的设备，YL-335B 的标准配置是采用了基于 RS485 串行通信的 N：N 通信方式。设备出厂的控制方案如图 1-1 所示。广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 8 页 共 89 页 图 1-1 YL-335B 的通信网络 采用三菱 FX 系列 PLC 的 YL335B 系统选用 N：N 网络实现各工作站的数据通讯，N：N 网络建立在 RS485 传输标准上，网络中必须有一台 PLC 为主站，其他 PLC 为从站，网络中站点的总数不超过 8 个。YL-335B 系统的 N：N 链接网络，通信方式采用半双工通讯，各站点间用屏蔽双绞线相连，如图 1-2 所示，接线时须注意终端站要接终端电阻（半双工：R=110 欧姆；全双工：R=330 欧姆）。各台 PLC 间的距离在 20m 以下不用接终端电阻，没接没有很大的影响。RS485 最大支持距离为 50m。端子 SG 连接到可编程控制器主体的每个端子，而主体用 100欧姆或更小的电阻接地（本系统在内部已完成）。图 1-2 335B PLC 链接网络连接 FX 系列 PLC N:N 通信网络的组建主要是对各站点 PLC 用编程方式设置网络参数实现的。设置站号时，波特率要统一（建议为断电数据保持，要清零）。FX系列 PLC N:N 通信网络中，任何一个站都可以作主站，西门子系统的主站只能选择输送站、分拣站和装配站。FX 系列 PLC 规定了与 N：N 网络相关的标志位（特殊辅助继电器）和存储 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 9 页 共 89 页 网络参数和网络状态的特殊数据寄存器。当 PLC 为 FX1N 或 FX2N（C）时，N：N网络的相关标志（特殊辅助继电器）如表 1-1 所示，相关特殊数据寄存器如表1-2 所示。表 1-1 特殊辅助继电器 特性 辅助继电器 名称 描述 响应类型 R M8038 N：N 网络参数设置 用来设置 N：N网络参数 M，L R M8183 主站点的通信错误 当主站点产生通信错误时 ON L R M8184M8190 从站点的通信错误 当从站点产生通信错误时 ON M，L R M8191 数据通信 当与其他站点通信时 ON M，L 注：R：只读；W：只写；M：主站点；L：从站点 在 CPU 错误，程序错误或停止状态下，对每一站点处产生的通信错误数目不能计数。M8184M8190 是从站点的通信错误标 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 10 页 共 89 页 志，第1从站用M8184，第7从站用M8190。表 1-2 特殊数据寄存器 特性 数据寄存器 名称 描述 响应类型 R D8173 站点号 存储它自己的站点号 M，L R D8174 从 站 点 总数 存储从站点的总数 M，L R D8175 刷新范围 存储刷新范围 M，L W D8176 站 点 号 设置 设置它自己的站点号 M，L W D8177 从 站 点 总数设置 设置从站点总数 M W D8178 刷 新 范 围设置 设置刷新范围模式号 M W/R D8179 重 试 次 数设置 设置重试次数 M W/R D8180 通 信 超 时设置 设置通信超时 M R D8201 当 前 网 络扫描时间 存储当前网络扫描时间 M，L 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 11 页 共 89 页 R D8202 最 大 网 络扫描时间 存储最大网络扫描时间 M，L R D8203 主 站 点 通信 错 误 数目 存储主站点通信错误数目 L R D8204D8210 从 站 点 通信 错 误 数目 存储从站点通信错误数目 M，L R D8211 主 站 点 通信 错 误 代码 存储主站点通信错误代码 L R D8201D8218 从 站 点 通信 错 误 代码 存储从站点通信错误代码 M，L 注：R：只读；W：只写；M：主站点；L：从站点 在 CPU 错误，程序错误或停止状态下，对其自身站点处产生的通信错误数目不能计数。广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 12 页 共 89 页 D8204D8210 是从站点的通信错误数目，第 1 从站用 D8204，第 7 从站用 D8210。在表 8-1 中，特殊辅助继电器 M8038（N：N 网络参数设置继电器，只读）用来设置 N：N 网络参数。对于主站点，用编程方法设置网络参数，就是在程序开始的第 0 步（LD M8038），向特殊数据寄存器 D8176D8180 写入相应的参数，仅此而已。对于从站点，则更为简单，只须在第 0 步（LD M8038）向 D8176 写入站点号即可。例如，图 1-3 给出了设置输送站（主站）网络参数的程序。图 1-3 主站点网络参数设置程序 上述程序说明如下：编程时注意，必须确保把以上程序作为 N：N 网络参数设定程序从第 0步开始写入，在不属于上述程序的任何指令或设备执行时结束。这程序段不需要执行，只须把其编入此位置时，它自动变为有效。特殊数据寄存器 D8178 用作设置刷新范围，刷新范围指的是各站点的链接存储区。对于从站点，此设定不需要。根据网络中信息交换的数据量不同，可选择如表 1-3（模式 0），表 1-4（模式 1）和表 1-5（模式 2）三种刷新模式。在每种模式下使用的元件被 N：N 网络所有站点所占用。广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 13 页 共 89 页 表 1-3 模式 0 站号与字元件对应表 表 1-4 模式 1 站号与位、字元件对应表 站点号 元 件 站点号 元 件 位软元件(M)字软元件(D)位 软 元件(M)字软元件(D)0 点 4 点 32 点 4 点 第 0号 D0D3 第 0号 M1000M1031 D0D3 第 1号 D10 D13 第 1号 M1064M1095 D10 D13 第 2号 D20 D23 第 2号 M1128M1159 D20 D23 第 3号 D30 D33 第 3号 M1192M1223 D30 D33 第 4号 D40 D43 第 4号 M1256M1287 D40 D43 第 5号 D50 D53 第 5号 M1320M1351 D50 D53 第 6号 D60 D63 第 6号 M1384M1415 D60 D63 第 7 D70 第 7 M1448 D70 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 14 页 共 89 页 号 D73 号 M1479 D73 表 1-5 模式 2 站号与位、字元件对应表 站点号 元 件 位软元件(M)字软元件(D)64 点 4 点 第 0号 M1000M1063 D0D3 第 1号 M1064M1127 D10D13 第 2号 M1128M1191 D20D23 第 3号 M1192M1255 D30D33 第 4号 M1256M1319 D40D43 第 5号 M1320M1383 D50D53 第 6号 M1384M1447 D60D63 第 7号 M1448M1511 D70D73 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 15 页 共 89 页 在图 1-3 的程序例子里，刷新范围设定为模式 1。这时每一站点占用 328个位软元件，48 个字软元件作为链接存储区。在运行中，对于第 0 号站（主站），希望发送到网络的开关量数据应写入位软元件 M1000M1063 中，而希望发送到网络的数字量数据应写入字软元件 D0D3 中，,对其他各站点如此类推。特殊数据寄存器 D8179 设定重试次数，设定范围为 010（默认=3），对于从站点，此设定不需要。如果一个主站点试图以此重试次数（或更高）与从站通信，此站点将发生通信错误。特殊数据寄存器 D8180 设定通信超时值，设定范围为 5255（默认=5），此值乘以 10ms 就是通信超时的持续驻留时间。对于从站点，网络参数设置只需设定站点号即可，例如供料站（1 号站）的设置，如图 1-4 所示。图 1-4 从站点网络参数设置程序例 如果按上述对主站和各从站编程，完成网络连接后，再接通各 PLC 工作电源，即使在 STOP 状态下，通信也将在进行。1.2 供料站 1.2.1 供料单元的工作任务 工作开始时，按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关 SA 应正确置于“单站方式”或“全线方式”位置。单元工作的主令信号和工作状态显示信号来自 PLC旁边的按钮/指示灯模块或网络，具体的控制要求为：设备上电和气源接通后，若工作单元的两个气缸均处于缩回位置，且料仓内有足够的待加工工件，则“正常工作”指示灯 HL1 常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以 1Hz 频率闪烁。若设备准备好，按下启动按钮或接收到网络的启动信号，工作单元启动，“设备运行”指示灯 HL2 常亮。启动后，若出料台上没有工件，则应把工件推到出料台上。出料台上的工件被取出后，当为“单站方式”时，若没有停止信 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 16 页 共 89 页 号，则进行下一次推出工件操作；当为“全线试方式”时，停止等待下一次信号。若在运行中按下停止按钮，在完成本工作周期任务后，各工作单元停止工作，HL2 指示灯熄灭。若在运行中料仓内工件不足，则工作单元继续工作，但“正常工作”指示灯 HL1 以 1Hz 的频率闪烁，“设备运行”指示灯 HL2 保持常亮。若料仓内没有工件，则 HL1 指示灯和 HL2 指示灯均以 2Hz 频率闪烁。工作站在完成本周期任务后停止。除非向料仓补充足够的工件，工作站不能再启动。要求完成如下任务。1、规划 PLC 的 I/O 分配及接线端子分配。2、进行系统安装接线。3、按控制要求编制 PLC 程序。4、进行调试与运行。1.2.2 PLC 的 I/O 信号分配 根据工作单元工作任务的要求，供料单元 PLC 选用 FX2N-32MR 主单元，共 16 点输入和 16 点继电器输出。PLC 的 I/O 信号分配如表 1-6 所示。表 1-6 供料单元 PLC 的 I/O 信号表 输入信号 输出信号 序号 PLC输入点 信号名称 信号 来源 序号 PLC输出点 信号名称 信号来源 1 X0 顶 料 气 缸伸出到位 装置侧 1 Y0 顶料电磁阀 装置侧 2 X1 顶 料 气 缸2 Y1 推料电 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 17 页 共 89 页 缩回到位 磁阀 3 X2 推 料 气 缸伸出到位 3 Y2 4 X3 推 料 气 缸缩回到位 4 Y3 5 X4 出 料 台 物料检测 5 Y4 6 X5 供 料 不 足检测 6 Y5 7 X6 缺料检测 7 Y6 8 X7 金 属 工 件检 测（未用）8 9 X10 9 Y7 正常工作指示 按钮/指示灯模块 10 X11 10 Y10 运行指示 11 X12 停止按钮 按钮/指示 12 X13 启动按钮 13 X14 急停按钮（未用）14 X15 单站/全线 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 18 页 共 89 页 选择 灯模块 供料站使用辅助继电器的功能如表 1-7 所示。表 1-7 辅助继电器的功能表 M1064 初始化 M50 初态检查 M1065 联机信号 M20 准备就绪 M1066 运行信号 M10 运行信号 M1067 物料不足 M11 停止指令 M1068 物料没有 M34 联机方式 M1069 供料完成 M1070 金属物料（未用）1.2.3 供料单元的控制编程 供料单元的参考程序如下：广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 19 页 共 89 页 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 20 页 共 89 页 P 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 21 页 共 89 页 另：以上程序还未用到供料仓最下端的金属传感器（X7），读者在练习时可在供料站供料前使其获取信号使某辅助继电器置 1，从而把信号传送到分拣站，使分拣站能对将传送来的金属工件提前作分拣准备。完成分拣后应清零该辅助继电器。广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 22 页 共 89 页 1.3 加工站 1.3.1 加工单元的工作任务 工作开始时，按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关 SA 应正确置于“单站方式”或“全线方式”位置。单元工作的主令信号和工作状态显示信号来自 PLC旁边的按钮/指示灯模块或网络，具体的控制要求为：1、初始状态：设备上电和气源接通后，滑动加工台伸缩气缸处于伸出位置，加工台气动手爪松开的状态，冲压气缸处于缩回位置，急停按钮没有按下。若设备在上述初始状态，则“正常工作”指示灯 HL1 常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以 1Hz 频率闪烁。2、若设备准备好，按下启动按钮或接收到启动信号，设备启动，“设备运行”指示灯 HL2 常亮。当待加工工件送到加工台上并被检出后，设备执行将工件夹紧，送往加工区域冲压，完成冲压动作后返回待料位置的工件加工工序。当为“单站方式”运行时，如果没有停止信号输入，当再有待加工工件送到加工台上时，加工单元又开始下一周期工作；当为“全线方式”运行时，等待允许加工信号。在工作过程中，若按下停止按钮，加工单元在完成本周期的动作后停止工作。HL2 指示灯熄灭。3、在工作过程中，若按下急停按钮，加工单元立即停止工作。急停按钮复位后，从急停前的断点继续运行。（注：为了使急停发生后，系统停止工作而状态保持，以便急停复位后能从急停前的断点开始继续运行，可以用条件跳转（CJ）指令实现，也用主控指令实现，或保存断点值，复位后返回实现。）要求完成如下任务。（1）规划 PLC 的 I/O 分配及接线端子分配。（2）进行系统安装接线和气路连接。（3）编制 PLC 程序。（4）进行调试与运行。1.3.2 PLC 的 I/O 信号分配 加工单元选用 FX2N-32MR 主单元，共 16 点输入和 16 点继电器输出。PLC的 I/O 信号表如表 1-8 所示。广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 23 页 共 89 页 表 1-8 加工单元 PLC 的 I/O 信号表 输入信号 输出信号 序号 PLC输入点 信号名称 信号来源 序号 PLC输出点 信号名称 信号来源 1 X000 加 工 台物 料 检测 装置侧 1 Y000 夹紧电磁阀 装置侧 2 X001 工 件 夹紧检测 2 Y001 3 X002 加 工 台伸 出 到位 3 Y002 料台伸缩电磁阀 4 X003 加 工 台缩 回 到位 4 Y003 加工压头电磁阀 5 X004 加 工 压头上限 5 Y004 6 X005 加 工 压头下限 6 Y005 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 24 页 共 89 页 7 X006 7 Y006 8 X007 8 Y007 正 常 工作指示 按钮/指示灯模块 9 X010 9 Y010 运 行 指示 10 X011 10 Y011 11 X012 停 止 按钮 按钮/指示灯模块 12 X013 启 动 按钮 13 X014 急 停 按钮 14 X015 单站/全线选择 加工站使用辅助继电器的功能如表 1-9 所示。表 1-9 辅助继电器的功能表 M1128 初始化 M50 初态检查 M1129 联机信号 M20 准备就绪 M1130 运行信号 M10 运行信号 M1131 加工完成 M11 停止指令 M1132 急停处理 M34 联机方式 1.3.3 加工单元的控制编程 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 25 页 共 89 页 供料单元的参考程序如下：广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 26 页 共 89 页 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 27 页 共 89 页 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 28 页 共 89 页 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 29 页 共 89 页 1.4 装配站 1.4.1 装配单元的工作任务 工作开始时，按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关 SA 应正确置于“单站方式”或“全线方式”位置。单元工作的主令信号和工作状态显示信号来自PLC 旁边的按钮/指示灯模块或网络，具体的控制要求为：1、装配单元各气缸的初始位置为：挡料气缸处于伸出状态，顶料气缸处于缩回状态，料仓上已经有足够的小圆柱零件；装配机械手的升降气缸处于提升状态，伸缩气缸处于缩回状态，气爪处于松开状态。设备上电和气源接通后，若各气缸满足初始位置要求，且料仓上已经有足够的小圆柱零件；工件装配台上没有待装配工件。则“正常工作”指示灯 HL1常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以 1Hz 频率闪烁。2、若设备准备好，按下启动按钮，装配单元启动，“设备运行”指示灯 HL2常亮。如果回转台上的左料盘内没有小圆柱零件，就执行下料操作；如果左料盘内有零件，而右料盘内没有零件，执行回转台回转操作。3、如果回转台上的右料盘内有小圆柱零件且装配台上有待装配工件，执行装配机械手抓取小圆柱零件，放入待装配工件中的操作。4、完成装配任务后，装配机械手应返回初始位置，等待下一次装配。5、若在运行过程中按下停止按钮，则供料机构应立即停止供料，在装配条件满足的情况下，装配单元在完成本次装配后停止工作。6、在运行中发生“零件不足”报警时，指示灯 HL3 以 1Hz 的频率闪烁，HL1和 HL2 灯常亮；在运行中发生“零件没有”报警时，指示灯 HL3 以亮 1 秒，灭0.5 秒的方式闪烁，HL2 熄灭，HL1 常亮。1.4.2 PLC 的 I/O 信号分配 装配单元的 I/O 点较多，选用三菱 FX2N-48MR 主单元，共 24 点输入，24点继电器输出。PLC 的 I/O 分配如表 1-10 所示。表 1-10 装配单元 PLC 的 I/O 信号表 输入信号 输出信号 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 30 页 共 89 页 序号 PLC输入点 信号名称 信号来源 序号 PLC输出点 信号名称 信号来源 1 X000 零 件 不足检测 装置侧 1 Y000 挡 料 电磁阀 装置侧 2 X001 零 件 有无检测 2 Y001 顶 料 电磁阀 3 X002 左 料 盘零 件 检测 3 Y002 回 转 电磁阀 4 X003 右 料 盘零 件 检测 4 Y003 手 爪 夹紧 电 磁阀 5 X004 装 配 台工 件 检测 5 Y004 手 爪 下降 电 磁阀 6 X005 顶 料 到位检测 6 Y005 手 臂 伸出 电 磁阀 7 X006 顶 料 复7 Y006 红 色 警 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 31 页 共 89 页 位检测 示灯 8 X007 挡 料 状态检测 8 Y007 橙 色 警示灯 9 X010 落 料 状态检测 9 Y010 绿 色 警示灯 10 X011 摆 动 气缸 左 限检测 10 Y011 11 X012 摆 动 气缸 右 限检测 11 Y012 12 X013 手 爪 夹紧检测 12 Y013 13 X014 手 爪 下降 到 位检测 13 Y014 14 X015 手 爪 上升 到 位检测 14 Y015 HL1 按钮/指示灯15 X016 手 臂 缩回 到 位15 Y016 HL2 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 32 页 共 89 页 检测 模块 16 X017 手 臂 伸出 到 位检测 16 Y017 HL3 17 X020 18 X021 19 X022 20 X023 21 X024 停 止 按钮 按钮/指示灯模块 22 X025 启 动 按钮 23 X026 急 停 按钮 24 X027 单机/联机 装配站使用辅助继电器的功能如表 1-11 所示。表 1-11 辅助继电器的功能表 M1192 初始化 M50 初态检查 M51 供料初位 M1193 联机信号 M20 准备就绪 M52 装配初位 M1194 运行信号 M10 运行信号 M30 物台检测 M1195 装配完成 M11 停止指令 M100 物料不足 M1196 急停处理 M34 联机方式 M101 物料没有 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 33 页 共 89 页 M1197 零件完全没有 1.4.3 装配单元的控制编程 装配单元的参考程序如下：广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 34 页 共 89 页 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 35 页 共 89 页 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 36 页 共 89 页 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 37 页 共 89 页 P 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 38 页 共 89 页 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 39 页 共 89 页 1.5 分拣站 1.5.1 分拣站的基本要求。分拣单元是 YL-335B 中的最末单元，完成对上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣。使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。无论从考核方面，还是从学习方面讲，分拣单元是整个系统中最灵活的单元。其能从不同的角度考核学生掌握 PLC 的功能指令程度。同时，要完成本单元的任务，还需要掌握变频器的使用，包括其参数设定和正确接线（训练时要引起足够的重视，错误操作会损坏变频器），变频器的相关内容在第二部分会作详细介绍。了解旋转编码器的工作原理，并正确计算推杆中心点的距离，定位工件在传送带上的位置时，需确定每两个脉冲之间的距离即脉冲当量。分拣单元主动轴的直径为 d=43 mm,则减速电机每旋转一周，皮带上工件移动距离 L=d=3.1443=136.35 mm。故脉冲当量为=L/5000.273 mm。按如图 1-5 所示的安装尺寸，当工件从下料口中心线移至传感器中心时，旋转编码器约发出 430 个脉冲；移至第一个推杆中心点时，约发出 614 个脉冲；移至第二个推杆中心点时，约发出 963 个脉冲；移至第二个推杆中心点时，约发出 1284 个脉冲。图 1-5 传送带位置计算用图 应该指出的是，上述脉冲当量的计算只是理论上的。实际上各种误差因素不可避免，其误差与传送带主动轴直径（包括皮带厚度）的测量误差，传送带的安装偏差、张紧度，分拣单元整体在工作台面上定位偏差等等相关，因而在 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 40 页 共 89 页 分拣单元安装调试时，除了要仔细调整尽量减少安装偏差外，尚须现场测试脉冲当量值。编程时还要考虑到变频器的减速时间（11.5S）。根据脉冲当量计算值=工件移动距离/高速计数脉冲数，测量到相应值填写到表 1-12 的相应栏目中。进行三次测试后，求出脉冲当量平均值为：=（1+2+3）/3=0.2576。表 1-12 脉冲当量现场测试数据 内容 序号 工 件 移动距离（测 量值）高速计数脉冲数（测试值）脉冲当量（计算值）第 一次 357.8 1391 0.2571 第 二次 358 1392 0.2571 第 三次 360.5 1394 0.2586 测试脉冲当量值的参考程序如下（图 1-6）：广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 41 页 共 89 页 图 1-6 脉冲当量现场测试程序 1.5.2 分拣单元的工作任务 工作开始时，按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关 SA 应正确置于“单站方式”或“全线方式”位置。单元工作的主令信号和工作状态显示信号来自 PLC旁边的按钮/指示灯模块或网络，具体的控制要求为：1、设备的工作目标是完成对白色芯金属工件、白色芯塑料工件和黑色芯的金属或塑料工件进行分拣。为了在分拣时准确推出工件，要求使用旋转编码器作定位检测。并且工件材料和芯体颜色属性应在推料气缸前的适应位置被检测出来。2、设备上电和气源接通后，若工作单元的三个气缸均处于缩回位置，则“正常工作”指示灯 HL1 常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以 1Hz 频率闪烁。3、若设备准备好，按下启动按钮，系统启动，“设备运行”指示灯 HL2 常亮。当传送带入料口人工放下已装配的工件时，变频器即启动，驱动传动电动机以频率固定为 30Hz 的速度，把工件带往分拣区。如果工件为白色芯金属件，则该工件对到达 1 号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到 1 号槽中；如果工件为白色芯塑料，则该工件对到达 2 号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到 2 号槽中；如果工件为黑色芯，则该工件对到达 3号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到 3 号槽中。工件被推出滑槽后，该工 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 42 页 共 89 页 作单元的一个工作周期结束。仅当工件被推出滑槽后，才能再次向传送带下料。如果在运行期间按下停止按钮，该工作单元在本工作周期结束后停止运行。1.5.3 PLC 的 I/O 信号分配 分拣单元 PLC 选用三菱 FX2N-32MR 主单元，共 16 点输入和 16 点继电器输出。PLC 的 I/O 信号表如表 1-13 所示。表 1-13 分拣单元 PLC 的 I/O 信号表 输入信号 输出信号 序号 PLC输入点 信号名称 信号来源 序号 PLC输出点 信号名称 信号输出目标 1 X000 旋 转 编码 器B相 装置侧 1 Y000 STF 变频器 2 X001 旋 转 编码 器A相 2 Y001 RH 变频器 3 X002 旋 转 编码 器Z相 3 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 43 页 共 89 页 4 X003 进 料 口工 件 检测 4 5 X004 电 感 式传感器 5 6 X005 光 纤 传感器 2 6 Y004 推杆 1电磁阀 7 X006 光 纤 传感器 1 7 Y005 推杆 2电磁阀 8 X007 推 杆1推 出 到位 8 Y006 推杆 3电磁阀 9 X010 推 杆2推 出 到位 9 Y007 HL1 按钮/指示灯模块 10 X011 推 杆3推 出 到位 10 Y010 HL2 11 X012 启 动 按钮 按钮/指11 Y011 HL3 12 X013 停 止 按 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 44 页 共 89 页 钮 示灯模块 13 X014 急 停 按钮 14 X015 单站/全线 分拣站使用辅助继电器的功能如表 1-14 所示。表 1-14 辅助继电器的功能表 M1256 初始化 M50 初态检查 M3 黑色工件 M1257 联机信号 M20 准备就绪 M4 金属工件 M1258 运行信号 M10 运行信号 M5 白色小零件 M1259 分拣完成 M11 停止指令 M34 联机方式 1.5.3 分拣单元的控制编程 供料单元的参考程序如下：（说明：下面的参考程序只能实现最简单的分拣功能，存放在特殊数据寄存器的参数应根据脉冲当量值和实际的距离进行设定。若要在触摸屏上显示各槽的工件数，应用到加一指令 INC，使相应的特殊数据寄存器的数据传送给触摸屏；若要进行快速分拣，应用到先进先出指令 FIFO）。广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 45 页 共 89 页 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 46 页 共 89 页 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 47 页 共 89 页 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 48 页 共 89 页 1.6 输送站 1.6.1 加工单元的工作任务 输送单元工艺功能是：驱动其抓取机械手装置精确定位到指定单元的物料台，在物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下的功能。广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 49 页 共 89 页 具体测试要求如下：1、输送单元在通电后，按下复位按钮 SB1，执行复位操作，使抓取机械手装置回到原点位置。在复位过程中，“正常工作”指示灯 HL1 以 1Hz 的频率闪烁。当抓取机械手装置回到原点位置，且输送单元各个气缸满足初始位置的要求，则复位完成，“正常工作”指示灯 HL1 常亮。按下起动按钮 SB2，设备启动，“设备运行”指示灯 HL2 也常亮，开始功能测试过程。2、正常功能测试 抓取机械手装置从供料站出料台抓取工件，抓取的顺序是：手臂伸出手爪夹紧抓取工件提升台上升手臂缩回。抓取动作完成后，伺服电机驱动机械手装置向加工站移动，移动速度不小于 300mm/s。机械手装置移动到加工站物料台的正前方后，即把工件放到加工站物料台上。抓取机械手装置在加工站放下工件的顺序是：手臂伸出提升台下降手爪松开放下工件手臂缩回。放下工件动作完成 2 秒后，抓取机械手装置执行抓取加工站工件的操作。抓取的顺序与供料站抓取工件的顺序相同。抓取动作完成后，伺服电机驱动机械手装置移动到装配站物料台的正前方。然后把工件放到装配站物料台上。其动作顺序与加工站放下工件的顺序相同。放下工件动作完成 2 秒后，抓取机械手装置执行抓取装配站工件的操作。抓取的顺序与供料站抓取工件的顺序相同。机械手手臂缩回后，摆台逆时针旋转 90，伺服电机驱动机械手装置从装配站向分拣站运送工件，到达分拣站传送带上方入料口后把工件放下，动作顺序与加工站放下工件的顺序相同。放下工件动作完成后，机械手手臂缩回，然后执行返回原点的操作。伺服电机驱动机械手装置以 400mm/s 的速度返回，返回 900mm 后，摆台顺时针旋转 90，然后以 100mm/s 的速度低速返回原点停止。当抓取机械手装置返回原点后，一个测试周期结束。当供料单元的出料台上放置了工件时，再按一次启动按钮 SB2，开始新一轮的测试。广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 50 页 共 89 页 3、非正常运行的功能测试 若在工作过程中按下急停按钮 QS，则系统立即停止运行。在急停复位后，应从急停前的断点开始继续运行。但是若急停按钮按下时，输送站机械手装置正在向某一目标点移动，则急停复位后输送站机械手装置应首先返回原点位置，然后再向原目标点运动。在急停状态，绿色指示灯 HL2 以 1Hz 的频率闪烁，直到急停复位后恢复正常运行时，HL2 恢复常亮。1.6.2 PLC 的 I/O 信号分配 输送单元需要使用输出驱动伺服电机的高速脉冲，PLC 应采用晶体管输出型。输送单元所需的 I/O 点较多，并且使用各种定位指令，所以选用三菱FX1N-48MT PLC，共 24 点输入，24 点晶体管输出。表 1-15 给出了 PLC 的 I/O信号表。表 1-15 输送单元 PLC 的 I/O 信号表 输入信号 输出信号 序号 PLC输入点 信号名称 信号来源 序号 PLC输出点 信号名称 信号来源 1 X000 原点传感器检测 装置侧 1 Y000 脉冲 装置侧 2 X001 右限位保护 2 Y001 方向 3 X002 左限位保护 3 Y002 广东交通职业技术学院自动生产线培训资料 海事与港航学院 第 51 页 共 89 页 4 X003 机械手抬升下限检测 4 Y003 抬升台上升电磁阀 5 X004 机械手抬升上限检测 装置侧 5 Y004 回转气缸左旋电磁阀 6 X005 机械手旋转左限检测 6 Y005 回转气缸右旋电磁阀 7 X006 机械手旋转右限检测 7