生产管理知识-某公司模块化生产制造系统实验指导书(doc 96页)

实验指导书 第 1 页 共 98 页1 KNT-M601KNT-M601 MPSMPS 模块化生产制造系统模块化生产制造系统 实验指导书实验指导书 实验指导书 第 2 页 共 98 页2 目目 录录 第一章第一章KNT-M601KNT-M601 MPSMPS模块化生产制造系统模块化生产制造系统概述概述66 1.1KNT-M601 MPS模块化生产制造系统的基本组成.6 1.2 KNT-M601 MPS模块化生产制造的基本功能7 1.3KNT-M601 MPS模块化生产制造的特点和实训项目.8 1.4KNT-MT601 MPS模块化生产制造系统的技术参数.10 第二章第二章 供料单元的结构与控制供料单元的结构与控制.11.11 2.1 供料传输单元的结构.11 2.1.1 供料传输单元的功能.11 2.1.2 供料传输单元的结构组成.11 2.1.3 供料传输单元气动控制回路.14 2.2 供料传输单元的PLC控制及编程调试15 第三章第三章 机械手单元的结构与控制机械手单元的结构与控制.21.21 3.1 机械手单元的结构.21 3.1.1 机械手单元的功能.21 3.1.2 机械手单元的结构组成.21 3.1.3 机械手单元气动控制回路.23 3.2 机械手单元的PLC控制及编程调试23 第四章第四章 加工单元的结构与控制加工单元的结构与控制.28.28 4.1 加工单元的结构.28 4.1.1 加工单元的功能.28 4.1.2 加工单元的结构组成.28 4.1.3 加工单元的气动控制回路.29 4.2 加工单元的PLC控制及编程调试30 第五章第五章 搬运单元的结构与控制搬运单元的结构与控制.35.35 5.1 搬运单元的结构.35 5.1.1 搬运单元的功能.35 5.1.2 搬运单元的结构组成.35 5.1.3 搬运单元的气动控制回路.36 实验指导书 第 3 页 共 98 页3 5.2 搬运单元的PLC控制及编程调试37 5.3 搬运单元的步进电机的使用.42 第六章第六章 装配单元的结构与控制装配单元的结构与控制.50.50 6.1 装配单元的结构.50 6.1.1 装配单元的功能.50 6.1.2 装配单元的结构组成.50 6.1.3 装配单元的气动控制回路.51 6.2 装配单元的PLC控制及编程调试52 第七章第七章 检测分拣单元的结构与控制检测分拣单元的结构与控制.57.57 7.1 检测分拣单元的结构.57 7.1.1 检测分拣单元的功能.57 7.1.2 检测分拣单元的结构组成.57 7.1.3 检测分拣单元的气动控制回路.58 7.2 检测分拣单元的PLC控制及编程调试59 第八章第八章 教学项目教学项目.64.64 8.1 教学项目一 供料传输站电气控制.64 8.2 教学项目二 机械手站电气控制.64 8.3 教学项目三 加工站电气控制.64 8.4 教学项目四 搬运站电气控制.65 8.5 教学项目五 装配站电气控制.65 8.6 教学项目六 检测分拣站电气控制.66 8.7 西门子PLC编程软件的使用.66 第九章第九章 综合实训项目综合实训项目.91.91 实验指导书 第 4 页 共 98 页4 前前 言言 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PLC单元的 控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。 可编程序控制器（PLCPLC）以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编 程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑微 处理单元的角色。因此，培养掌握机电一体化技术，掌握PLCPLC 技术及PLCPLC 网络 技术的技术人材是当务之急。 康尼 KNT-M601 MPS 模块化生产制造系统该系统由供料传输单元、搬运单元、 加工单元、装配搬运单元、装配单元、分拣单元等组成，综合运用了 PLC 控制 、气动驱动技术，多种传感器，构成一个典型的自动生产线的机械平台。利用 KNT-M601 MPS 模块化生产制造系统，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的 控制过程，使学习者得到一个非常接近于实际的教学设备环境，从而缩短了理 论教学与实际应用之间的距离。 KNT-M601 MPS从选材、造型及功能等多方面力求贴合实际工业生产，着重 体现真实工业现场的技术应用。是为职业院校、职业教育培训机构专门研制的 一种典型的机电一体化实训设备。尤其适合机电一体化、自动化等相关专业的 教学和培训。同时本设备的各个模块可分别逐次运行，使学生可以由浅入深、 渐进全面的掌握各项自动控制及相关技术，并可以通过拆装、调试进一步提高 学生的动手能力。本设备主要技术及程序均向用户开放，也提供给院校一个二 次开发的良好平台。 本实训指导书主要阐述康尼KNT-M601 MPS模块化生产系统实训考核装备的 基本结构、工作原理和工作过程。实训指导书力求采用项目教学的方法介绍本 装备所涉及的技术，使学生在知识的学习和综合应用，PLC 的编程，设备的安 装与调试等方面能收到较好的效果。 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 实验指导书 第 5 页 共 98 页5 评指正。 开发背景开发背景 越来越多现代企业已跨入自动化生产线的行列。上图为机械制造生产线， 还有冶金、钢铁、化工、造纸、饮料等。为学生将来快速适应企业岗位要求， 学校引进先进教学设备，模拟现场控制。利用KNT-M601 MPS模块化生产制造系 统，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，使学习者得到一个非 常接近于实际的教学设备环境，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。 使学生可以由浅入深、渐进全面的掌握各项自动控制及相关技术，并可以通过 拆装、调试进一步提高学生的动手能力。本设备主要技术及程序均向用户开放， 也提供给院校一个二次开发的良好平台。 实验指导书 第 6 页 共 98 页6 第一章第一章KNT-M601KNT-M601 MPSMPS模块化生产制造系统模块化生产制造系统概述概述 1.1 KNT-M601KNT-M601 MPSMPS模块化生产制造系统的基本组成模块化生产制造系统的基本组成 康尼KNT-M601模块化生产系统装备由供料传输单元、机械手单元、加工单 元、搬运单元、装配单元、检测分拣单元等组成。系统图如图1-1所示。 图图 1-11-1 KNT-M601KNT-M601 系统图系统图 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。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，但输送单元的机 械手装置整体运动则采取步进电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具 有长行程、多定位点的特点，是一个典型的一维位置控制系统。 在KNT-M601模块化生产系统设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判 断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色等。传感器技术是机电一体 化技术中的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提之一。 在控制方面，每个单元单独使用西门子CPU226 AC/DC/继电器PLC进行控制， 每一工作单元由一台PLC 承担其控制任务，每台PLC点对点硬连接联网（各PLC 之间可以通过PPI总线通讯实现互连的分布式控制方式或点对点硬连接或其他） 系统特征 1.各工作站采用模块化形式，各模块易于搭建、拆卸和维护，各工作站之 实验指导书 第 7 页 共 98 页7 间可随意组合，连接方便、快捷。 2.系统中采用国际知名公司（如德国费斯托、日本SMC、韩国Autonics等） 工业元件，质量可靠、性能稳定，故障率低，从而保证学校教学的顺利进行很 高的兼容和扩展性。 3.通过本系统的学习，学生可以获得气动、工程控制、传感器、可编程控 制器等工业现场综合技术和专业知识。 4. 本系统具有很高的兼容和扩展性，随着工业现场技术的快速发展，本系 统可以紧跟现场技术升级扩展，深入地满足教学的需要。 5. 本系统可以锻炼学习者创造性的思维和动手能力，学习者可以利用本系 统从机械组装、综合布线、PLC编程与调试、现场总线等方面入手逐一的进行工 程实训；也可以在本系统基础之上进行二次开发与研究。 6. 可根据客户要求提供解决方案 1.21.2 KNT-M601KNT-M601 MPSMPS模块化生产制造系统各单元的基本功能模块化生产制造系统各单元的基本功能 1、供料检测单元的基本功能：供料检测单元的主要作用是提供毛坯件。在 管状料仓中可存放多个毛坯件。供料过程中，推料气缸从料仓中将毛坯件逐一 推出至传输带的起始端，对工件进行属性区分并记录，传输带启动将工件移动 至传输带末端停止。 2、机械手单元的基本功能：在机械手单元，升降气缸下降将工件升起后， 气缸移动到加工侧第一个工位处放下。 3、加工单元的基本功能：上单元之合格工件通过滑道进入四工位转台机构； 分别设置为一号待料工位、二号钻孔工位、三号深度检测工位、四号卸料工位， 分别间隔 90转角。当检测分拣单元的工件通过滑道落入待料工位后，转台机 构逐次旋转 90，钻孔机构模拟钻孔，深度检测机构检测孔深。当工件转至第 四工位时通知下一单元的机械手实施卸料工作。 4、搬运单元的基本功能：首先判断加工零件的合格与否，将不合工件从卸 料工位直接提取到废料槽；而将合格的加工工件则输送至装配单元，当装配完 成后再将装配好的总成送到分拣单元。 5、装配搬运单元的基本功能：首先载有工件的装配平台旋转 90 度后，定 位气缸推出并使工件贴紧装配件料仓，推料缸将圆柱销推出装配到工件的柱型 实验指导书 第 8 页 共 98 页8 孔中，装配平台恢复到平行状态，完成装配过程 6 、分拣单元的基本功能：进入分拣单元的加工工件被分别放置在二根不 同的滑槽上。当加工好的工件被送到检测机构上来，直流电机带动皮带转动通 过分拣机构判断高低、黑白件，导向气缸根据记录的工件属性分别动作，完成 分拣入槽。 所有单元具体操作如下：所有单元在上电后需要复位，硬件复位把手/自动 选择手动，然后按下复位键，则复位开始；软件复位，先把硬件的联机选择联 机位，在触摸屏上把联机选择在联机位，手/自动选择手动，然后在触摸屏或上 位机上按下复位键，则复位开始，复位完成后启动绿灯闪烁。复位以后如果想 单机运行某个单元，则把该单元硬件上联机选择单机，手/自动选择自动，然后 按启动按钮，则该单元会开始动作。如果需要所有的单元联机动作，把所有单 元的联机选择联机，手/自动选择自动（包括软硬件上都需要这样操作） ，然后 再触摸屏或硬件上逐一按一下启动按钮，当每个单元的启动绿灯常亮的时候， 把工件放在供料单元的供料口处，所有的单元则开始自动联机动作。 1.31.3 KNT-M601KNT-M601 MPSMPS模块化生产制造系统的特点和实训项目模块化生产制造系统的特点和实训项目 KNT-MT601模块化生产制造系统设备是一套半开放式的设备，用户在一定程 度上可根据自己的需要选择设备组成单元的数量、类型，最多可由6个单元组成， 最少时一个单元即可自成一个独立的控制系统。由多个单元组成的系统，PLC 网络的控制方案可以体现出自动生产线的控制特点。 设备中的各工作单元均安放在实训台上，便于各个机械机构及气动部件的 拆卸和安装，控制线路的布线、气动电磁阀及气管安装。其中，各单元采用了 最为灵活的拆装式模块结构：组成该单元的按钮/指示灯模块、电源模块、PLC 模块、步进电机驱动器模块等均放置在安装支架上；模块之间、模块与实训台 上接线端子排之间的连接方式采用导线连接，最大限度地满足了综合性实训的 要求。 总的来说，KNT-MT601模块化生产制造系统综合应用了多种技术知识，如气 动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等） 、传感器应用技术、PLC控制 和组网、步进电机位置控制等。利用该系统，可以模拟一个与实际生产情况十 实验指导书 第 9 页 共 98 页9 分接近的控制过程，使学习者得到一个非常接近于实际的教学设备环境，从而 缩短了理论教学与实际应用之间的距离。 利用KNT-MT601模块化生产制造系统可以完成以下实训任务： MPSMPS 实验室相关培训项目实验室相关培训项目 一、一、PLCPLC 的设计与应用的设计与应用 （1）数据传输功能实验 （2）定时、计数、移位功能实验 （3）比较功能实验 （4）步进功能的应用实验 （5）跳转功能的应用实验 （6）子程序调用功能的应用实验 （7）中断控制功能的应用实验 （8）变频调速的 PWM 控制功能的应用实验 二、传感器技术及应用二、传感器技术及应用 （1）光电传感器的特性研究及应用 （2）电感传感器的特性研究及应用 （3）电磁传感器的特性研究及应用 （4）位置传感器的特性研究及应用 三、气动控制技术三、气动控制技术 （1）电控气动阀的工作原理及应用 （2）气动二联体的工作原理及应用 （3）各种气缸的工作原理及应用 四、运动控制系统四、运动控制系统 （1）直流电机的控制技术 （2）步进电机的控制技术 六、故障检测技术技能培训六、故障检测技术技能培训 （1）程序故障设置的排除训练 （2）参数故障设置的排除训练 （3）电气接线故障设置的排除训练 实验指导书 第 10 页 共 98 页10 （4）机械故障设置的排除训练 1.41.4 KNT-MT601KNT-MT601模块化生产制造系统的技术参数模块化生产制造系统的技术参数 1、交流电源：三相五线制， AC 380V/220V10% 50 Hz； 2、温度：-1040；环境湿度：90%（25） ； 3、整机消耗：1.5kVA； 4、气源工作压力：最小0.5Mbar，最大1Mbar。 4、安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家 标准。 采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。 实验指导书 第 11 页 共 98 页11 第二章第二章 供料传输单元的结构与控制供料传输单元的结构与控制 2.12.1 供料传输单元的结构供料传输单元的结构 2.1.12.1.1 供料传输单元的功能供料传输单元的功能 供料传输单元是KNT-MT601模块化生产制造系统中的起始单元，在整个系统 中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。如图2-1 所示为供料传输单元 实物的全貌。 组成：主要由铝合金型材基体、料仓、推料气缸、传输带、光电传感器、 磁感应开关、电磁阀及 PLC 控制系统等组成。 功能：为系统供料（提供毛坯零件） 。 工作过程描述：当供料传输单元的料仓工件有无传感器（光纤放大器）检 测到料仓内有毛坯零件时，推料气缸动作，活塞杆伸出，将毛坯零件从仓内推 到传输带上，传输带开始运行，同时推料气缸活塞杆收回，准备从仓内推出下 个毛坯零件。传输带将毛胚零件送到其末端阻挡机构，并将毛胚零件劫下，设 在挡机构处的工件有无传感器检测到有毛坯零件，发信号给机械手工作站，来 搬取毛坯零件。 2.1.22.1.2供料检测单元的结构组成供料检测单元的结构组成 1、技术指标： 项目技术参数备注 尺寸 500(W)750(D)1055(H) 重量 50kg 电源 AC 220V, 50Hz 工作电压 DC 24V, 5A 工作压力4.04.5bar 尺寸 500750825mm 工作台 材质铝型材架体、T 型槽铝板 压力范围0.50.85MPa 过滤精度 5 联结器尺寸 G1/4 空气 单元 额定流量 550 /min 带润滑器和过滤器 缸径 16mm 推料气缸 行程 50mm 带磁性传感器和流量 控制 传输带模块 带式传送，直流电机 组 件 光电传感器工作电源 DC 24V 光纤漫反射型 实验指导书 第 12 页 共 98 页12 电磁阀组二位五通单电控电磁阀一个 控制方式PLC 控制 2、供料单元操作面板 （1）操作面板：启动按钮、停止按钮、手/自动按钮、功能按钮、联机按 钮、复位按钮及急停按钮组成。 （2）各按钮安装位置如下： （3）按钮功能 启动按钮：启动供料检测单元 PLC 及外围设备工作。 停止按钮：设备完成剩余工序回到准备状态。 手/自动切换开关：设备自动运行及手动操作切换开关。 功能按钮：备用。 联机切换开关：设备单站工作与多站联网工作切换开关。 复位按钮：设备回准备工作状态。 急停按钮：系统运行出现意外，不管设备工作在何种状态，都停止。 3、传感器 （1）传感器种类：磁感应接近开关、光电传感器、数字式真空压力开关。 （2）传感器安装位置 （3）传感器作用 气缸及磁感应接近开关：为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都 安装了限出型气缸截流阀。气缸截流阀的作用是调节气缸的动作速度。截流阀 上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管 连接好了，使用时十分方便。图 2-2 是安装了带快速接头的限出型气缸截流阀 的气缸外观。 实验指导书 第 13 页 共 98 页13 图图 2-22-2 安装了带快速接头的限出型气缸截流阀的气缸安装了带快速接头的限出型气缸截流阀的气缸 图2-3是一个双动气缸装有两个限出型气缸节流阀的连接和调节原理示意图， 当调节节流阀A 时，是调整气缸的伸出速度，而当调节节流阀B 时，是调整气 缸的缩回速度。 图图2-32-3 气缸原理示意图气缸原理示意图 从图2-2上可以看到，气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置， 这两个极限位置都分别装有一个磁感应接近开关，如图2-4所示。磁感应接近开 关的基本工作原理是：当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传 感器信号。若在气缸的活塞（或活塞杆）上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面 的两端位置各安装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器分别标识气 缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式 接近开关就动作并发出电信号。在PLC的自动控制中，可以利用该信号判断推料 及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。 在传感器上设置有LED 显示用于显示传感器的信号状态，供调试时使用。传感 器动作时，输出信号“1” ，LED 亮；传感器不动作时，输出信号“0” ，LED 不 亮。传感器（也叫做磁性开关）的安装位置可以调整，调整方法是松开磁性开 实验指导书 第 14 页 共 98 页14 关的紧定螺钉，让磁性开关在气缸的滑轨里滑动，到达指定位置后，再旋紧紧 定螺钉。 图图2-42-4 磁感应接近开关磁感应接近开关 2.1.32.1.3 气动控制回路气动控制回路 1、气动回路组成：过滤减压阀、手动阀、标准气缸、电磁阀、单向节流阀 等组成。 2、气动回路动作分析：当二位五通电磁阀线圈不得电时，二位五通电磁阀 右侧气路通，气缸活塞带动阀杆退回，当二位五通电磁阀线圈得电，左侧气路 通，汽缸活塞带动阀杆推料。图 2-8 供料传输单元气动原理图。 图图 2-82-8 供料传输单元气动原理图供料传输单元气动原理图 实验指导书 第 15 页 共 98 页15 2.22.2 供料传输单元的供料传输单元的PLCPLC控制及编程控制及编程 此单元选用西门子 CPU226 AC/DC/继电器 PLC 控制。 各单元间采用 PPI 总线通讯实现联机控制。 1、编写供料传输单元控制程序（参考程序见本公司附件中的光盘） 2、绘制电气元件布置图 此站需布置的控制元件：小型断路器、开关单元、可编程控制器。 原则：各元件安装说明、安装空间大小、拆接线方便。 实验指导书 第 16 页 共 98 页16 3、PLC 的 I/O 接线 供料传输单元电气原理如图 2-9、图 2-10、图 2-11 所示。 实验指导书 第 17 页 共 98 页17 图图 2-92-9 供料传输单元电气原理图（供料传输单元电气原理图（1 1） 实验指导书 第 18 页 共 98 页18 图图 2-102-10 供料传输单元电气原理图（供料传输单元电气原理图（2 2） 实验指导书 第 19 页 共 98 页19 图图 2-112-11 供料传输单元电气原理图（供料传输单元电气原理图（3 3） 4、编写供料传输单元程序 供料传输单元的工艺过程是一个简单的顺序控制过程，这里不再赘述。 5、调试供料单元程序 实验指导书 第 20 页 共 98 页20 1）通电前设备检查 a 气路检查：检查气源是否引入装置；空气组合元件是否有作用，且压力 表调至 0.4Mpa；检查气路是否接错；手动动作电磁阀，调节流阀流量，使汽缸 动作正常。 b 传感器检查：气缸到位后，磁性开关是否动作；数字式压力开关设定值 是否正确，压力达到设定值，开关是否动作，料仓有料时，对射型光纤开关是 否动作，灵敏度调整是否合乎要求；各传感器接线是否正确。 c 按钮检查：动作按钮，触点是否动作，接线是否正确。 2）设备调试 可首先通过仿真软件，模拟设备控制过程进行调试，确定程序是否合乎工 艺要求。再连至供料传输单元设备上进一步调试。 a 程序下载：将已编制好的程序编译后，通过 PPI 通信电缆线下载到 PLC 中去。 注意：通信参数（通信口地址及传输速率）设置正确。 b 程序运行：PLC 投到“RUN”状态，可通过开关或编程软件。 c 操作设备：设备送电、送气，手自动切换开关置于自动位置，联机切换 开关置于非联机位置，按下复位按钮，设备处于准备状态，按启动按钮，设备 运行，出现紧急情况，按下急停按钮。 d 程序监控：设备运行过程监控程序，监测各输入输出点状态是否正确， 编程逻辑是否能实现控制要求。 e 修改程序：在监控过程中，如发现控制要求不能满足，可修改程序再进 入上述的 a 步骤，直至合乎要求。 3）通电调试过程中故障分析 可能出现的故障：设备动作不到位，PLC 不能正常运行。 a 设备动作不到位：可能是机械位置配合不准确；传感器出现故障、安装 不正确或未调整好，触点不动作；气缸卡或气路不通等。 b 程序故障：程序语法不正确，编译不了；程序上传、下载错误（严重错 误） ；程序控制逻辑不正确。 c 操作错误 实验指导书 第 21 页 共 98 页21 第三章第三章 机械手单元的结构与控制机械手单元的结构与控制 3.13.1 机械手单元的结构机械手单元的结构 3.1.13.1.1 机械手单元的功能机械手单元的功能 机械手单元是KNT-MT601模块化生产制造系统中的第二单元，在整个系统中， 起着搬运原料的作用。如图3-1 所示为机械手单元实物图。 功能：将毛坯零件从供料传输单元的传输带末端搬运至加工单元指定位置。 组成：主要由铝合金型材基体、PLC控制系统等组成，气动搬运手（伸缩气 缸、转动气缸、升降气缸以及气爪构成） 。 工作过程描述：在气动机械手单元，摆臂气缸伸出到检测单元一侧，气抓 伸出并下降到工件位置并抓起，然后上升并缩回气爪，转动 180后将工件搬 运到加工单元第一个工位处。 3.1.23.1.2 搬运单元的结构组成搬运单元的结构组成 1、机械手单元技术指标 项目技术参数备注 尺寸 500(W)750(D)1216(H) 重量 45kg 电源 AC 220V, 50Hz 过载或短路保护 工作电压 DC 24V, 5A 工作压力4.04.5bar 尺寸 500750825mm 工作台 材质铝型材架体、T 型槽铝板带脚轮 压力范围0.050.85MPa 过滤精度 5 联结器尺寸 G1/4 空气单元 额定流量 550 /min 空气过滤器,润滑器、 压力调节阀、关闭阀 缸径 16 mm 升降气缸 气缸行程 40mm 电磁接近开关、流量 控制 缸径 25mm 摆动气缸 行程 180 带接近开关、流量控 制 缸径 20mm 气爪 行程 6mm 带接近开关和流量控 制 缸径 20mm 伸缩气缸 行程 200mm 带接近开关和流量控 制 组 件 电磁阀组 二位五通单控电磁阀 1 个 三位五通双控电磁阀 3 个 实验指导书 第 22 页 共 98 页22 控制方式PLC 控制 2、电磁阀组 图图3-23-2 电磁阀组电磁阀组 本单元所采用的电磁阀，带手动换向、加锁钮，有锁定（LOCK）和开启 （PUSH）2个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在LOCK位置时，手控开关向下凹进 去，不能进行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按，信号为“1” ，等 同于该侧的电磁信号为“1” ；常态时，手控开关的信号为“0” 。在进行设备调 试时，可以使用手控开关对阀进行控制，从而实现对相应气路的控制，以改变 伸缩缸等执行机构的控制，达到调试的目的。 3、接线端子排 接线端口采用标准接线端子排，用于集中连接本工作单元所有电磁阀、传 感器等器件的电气连接线、PLC 的I/O 端口及直流电源。上层端子用作连接公 共电源正、负极（Vcc 和0V） ，连接片的作用是将各分散端子片上层端子排进行 电气短接，下层端子用作信号线的连接，固定端板是将各分散的组成部分进行 横向固定，保险座内插装有2A的保险管。接线端口上的每一个端子旁都有数字 标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在底板上。 实验指导书 第 23 页 共 98 页23 图图3-33-3 机械手单元接线端口图机械手单元接线端口图 3.1.33.1.3 气动控制回路气动控制回路 1、气动回路组成：过滤减压阀、手动阀、气爪、标准气缸、伸缩气缸（紧 凑型气缸） 、摆动气缸、电磁阀、单向节流阀等组成。 2、气动回路动作分析：当双电控三位五通电磁阀的左侧线圈得电时，三 位五通电磁阀左侧进气路和右侧排气路同时接通，摆动气缸转子顺时针旋转， 左侧线圈失电后，电磁阀左右侧气路同时关闭，摆动气缸转子停止转动，并保 持状态；当双电控三位五通电磁阀的右侧线圈得电时，气路换向，三位五通电 磁阀右侧进气路和左侧排气路同时接通，摆动气缸转子逆时针旋转，右侧线圈 失电后，电磁阀左右侧气路同时关闭，摆动气缸转子停止转动，并保持状态。 当对应三个气缸的单电控二位五通电磁阀线圈得电时，二位五通电磁阀左侧进 气路和右侧排气路同时接通，标准气缸、紧凑型气缸活塞杆伸出，气爪活塞杆 缩回，标准气缸做下降动作、紧凑型气缸将摆臂伸长、气爪夹紧工件；当二位 五通电磁阀线圈失电时，气路换向，右侧进气路和左侧排气路同时接通，标准 气缸、紧凑型气缸活塞杆退回，气爪活塞杆伸出，标准气缸做上升动作、紧凑 型气缸将摆臂缩回、气爪松开工件。 3.23.2 机械手单元的机械手单元的PLCPLC控制及编程控制及编程 此单元选用西门子 CPU226 AC/DC/继电器 PLC 控制。 各单元间采用 PPI 总线通讯实现联机控制。 1、编写机械手单元控制程序（参考程序见本公司附件中的光盘） 2、绘制电气元件布置图（与供料传输单元基本相同）不做介绍。 3、PLC的I/O接线 机械手单元电气原理如图 3-5、图 3-6、图 3-7 所示。 实验指导书 第 24 页 共 98 页24 图图 3-53-5 机械手单元电气原理图（机械手单元电气原理图（1 1） 实验指导书 第 25 页 共 98 页25 图图 3-63-6 机械手单元电气原理图（机械手单元电气原理图（2 2） 实验指导书 第 26 页 共 98 页26 图图 3-73-7 机械手单元电气原理图（机械手单元电气原理图（3 3） 4、编写机械手单元程序 机械手单元的工艺过程这里不再赘述。 5、调试机械手单元程序 实验指导书 第 27 页 共 98 页27 1）通电前设备检查 a 气路检查：检查气源是否引入装置；空气组合元件是否有作用，且压力 表调至 0.4Mpa；检查气路是否接错；手动动作电磁阀，调节流阀流量，使汽缸 动作正常。 b 传感器检查：气缸到位后，磁性开关是否动作；数字式压力开关设定值 是否正确，压力达到设定值，开关是否动作，料仓有料时，对射型光纤开关是 否动作，灵敏度调整是否合乎要求；各传感器接线是否正确。 c 按钮检查：动作按钮，触点是否动作，接线是否正确。 2）设备调试 可首先通过仿真软件，模拟设备控制过程进行调试，确定程序是否合乎工 艺要求。再连至机械手单元设备上进一步调试。 a 程序下载：将已编制好的程序编译后，通过 PPI 通信电缆线下载到 PLC 中去。 注意：通信参数（通信口地址及传输速率）设置正确。 b 程序运行：PLC 投到“RUN”状态，可通过开关或编程软件。 c 操作设备：设备送电、送气，手自动切换开关置于自动位置，联机切换 开关置于非联机位置，按下复位按钮，设备处于准备状态，按启动按钮，设备 运行，出现紧急情况，按下急停按钮。 d 程序监控：设备运行过程监控程序，监测各输入输出点状态是否正确， 编程逻辑是否能实现控制要求。 e 修改程序：在监控过程中，如发现控制要求不能满足，可修改程序再进 入上述的 a 步骤，直至合乎要求。 3）通电调试过程中故障分析 可能出现的故障：设备动作不到位，PLC 不能正常运行。 a 设备动作不到位：可能是机械位置配合不准确；传感器出现故障、安装 不正确或未调整好，触点不动作；气缸卡或气路不通等。 b 程序故障：程序语法不正确，编译不了；程序上传、下载错误（严重错 误） ；程序控制逻辑不正确。 c 操作错误 实验指导书 第 28 页 共 98 页28 第四章第四章 加工单元加工单元的结构与控制的结构与控制 4.14.1 加工单元的结构加工单元的结构 4.1.14.1.1 加工单元的功能加工单元的功能 组成：主要由铝合金型材基体、模拟钻台、升降气缸、夹紧气缸、检测气 缸、四工位转台、光电传感器、电感式传感器、磁感应开关、电磁阀及 PLC 控 制系统等组成。加工单元组成结构如图 4-1。 功能：主要完成对毛坯件的模拟钻削加工，然后进行孔深度检测。 工作过程描述：毛坯件通过机械手搬入四工位转台机构；四工位转分别设 置为一号待料工位、二号钻孔工位、三号深度检测工位、四号卸料工位，分别 间隔 90转角。当毛坯件被机械手搬进检测待料工位后，转台机构逐次旋转 90，钻孔机构模拟钻孔，深度检测机构检测孔深。当工件转至第四工位时通 知下搬运单元的机械手实施卸料工作。 4.1.24.1.2 加工单元的结构组成加工单元的结构组成 1、加工单元技术指标 项目技术参数备注 尺寸 500(W)X750(D)X1216(H) 重量 50kg 电源 AC 220V, 50Hz 过载或短路保护 工作电压 DC 24V, 5A 工作压力4.04.5bar 尺寸 500750825mm 工作台 材质铝型材架体、T 型槽铝板带脚轮 压力范围0.050.85MPa 过滤精度 5 联结器尺寸 G1/4 空气单 元 额定流量 550 /min 空气过滤器,润滑 器、压力调节阀、 关闭阀 行程 50 mm 升降 气缸 缸径 16 mm 钻孔模 块 模拟电机 DC 24V 电磁接近开关流量 控制旋钮 直径 10mm 夹紧气 缸行程 15mm 带接近开关 直径 10mm 组 件 检测气 缸行程 45mm 带接近开关和流量 控制 实验指导书 第 29 页 共 98 页29 工作电源 DC 24V 带电机 旋转台旋转速度 10RPM 工作电源 DC 24V 尺寸 M18 光电传 感器 感应距离 8mm 工作电源 DC 24V 尺寸 M8 电感传 感器 感应距离 1.4mm 电磁阀组 二位五通单控电磁阀 2 个 三位五通双控电磁阀 1 个 控制方式PLC 控制 2、电磁阀组：本单元所采用的电磁阀，带手动换向、加锁钮，有锁定 （LOCK）和开启（PUSH）2个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在LOCK位置时，手 控开关向下凹进去，不能进行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按， 信号为“1” ，等同于该侧的电磁信号为“1” ；常态时，手控开关的信号为“0” 。 在进行设备调试时，可以使用手控开关对阀进行控制，从而实现对相应气路的 控制，达到调试的目的。 3、接线端子排：接线端口采用标准接线端子排，用于集中连接本工作单元 所有电磁阀、传感器等器件的电气连接线、PLC 的I/O 端口及直流电源。上层 端子用作连接公共电源正、负极（Vcc 和0V） ，连接片的作用是将各分散端子片 上层端子排进行电气短接，下层端子用作信号线的连接，固定端板是将各分散 的组成部分进行横向固定，保险座内插装有2A的保险管。接线端口上的每一个 端子旁都有数字标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在底板上。 4.1.34.1.3 气动控制回路气动控制回路 1、气动回路组成：过滤减压阀、减压阀、手动阀、升降气缸（新薄型导杆 气缸） 、检测气缸（标准气缸） 、夹紧气缸（标准气缸） 、电磁阀、单向节流阀等 组成。 实验指导书 第 30 页 共 98 页30 2、气动回路动作分析：当双电控三位五通电磁阀的左侧线圈得电时，三位 五通电磁阀左侧进气路和右侧排气路同时接通，升降气缸活塞杆伸出，钻台降 下，左侧线圈失电后，电磁阀左右侧气路同时关闭，升降气缸活塞杆停止运动， 并保持状态；当双电控三位五通电磁阀的右侧线圈得电时，气路换向，三位五 通电磁阀右侧进气路和左侧排气路同时接通，升降气缸活塞杆退回，钻台上升， 右侧线圈失电后，电磁阀左右侧气路同时关闭，升降气缸活塞杆停止运动，并 保持状态。 图图 4-24-2 加工单元气动原理图加工单元气动原理图 当对应二个气缸的单电控二位五通电磁阀的线圈得电时，夹紧气缸、检测气缸 活塞杆伸出，夹紧气缸将毛坯工件夹紧，以便于钻削加工，检测气缸对钻控深 度进行检测，当二位五通电磁阀的线圈失电后，夹紧气缸、检测气缸活塞杆退 回，夹紧气缸松开工件、检测气缸回到原位。加工单元气动原理如图 4-2 所示。 4.24.2 加工单元的加工单元的 PLCPLC 控制及编程控制及编程 此单元选用西门子 CPU226 AC/DC/继电器 PLC 控制。 各单元间采用 PPI 总线通讯实现联机控制。 1、编写加工单元控制程序（参考程序见本公司附件中的光盘） 2、绘制电气元件布置图（与供料传输单元基本相同）不做介绍。 3、PLC的I/O接线 实验指导书 第 31 页 共 98 页31 加工单元电气原理如图 4-3、图 4-4、图 4-5 所示。 图图 4-34-3 加工单元电气原理图加工单元电气原理图(1)(1) 实验指导书 第 32 页 共 98 页32 图图 4-44-4 加工单元电气原理图（加工单元电气原理图（2 2） 实验指导书 第 33 页 共 98 页33 图图 4-54-5 加工单元电气原理图（加工单元电气原理图（3 3） 4、编写加工单元程序 加工单元的工艺过程这里不再赘述。 5、调试加工单元程序 实验指导书 第 34 页 共 98 页34 1）通电前设备检查 a 气路检查：检查气源是否引入装置；空气组合元件是否有作用，且压力 表调至 0.4Mpa；检查气路是否接错；手动动作电磁阀，调节流阀流量，使汽缸 动作正常。 b 传感器检查：气缸到位后，磁性开关是否动作；数字式压力开关设定值 是否正确，压力达到设定值，开关是否动作，料仓有料时，对射型光纤开关是 否动作，灵敏度调整是否合乎要求；各传感器接线是否正确。 c 按钮检查：动作按钮，触点是否动作，接线是否正确。 2）设备调试 可首先通过仿真软件，模拟设备控制过程进行调试，确定程序是否合乎工 艺要求。再连至加工单元设备上进一步调试。 a 程序下载：将已编制好的程序编译后，通过 PPI 通信电缆线下载到 PLC 中去。 注意：通信参数（通信口地址及传输速率）设置正确。 b 程序运行：PLC 投到“RUN”状态，可通过开关或编程软件。 c 操作设备：设备送电、送气，手自动切换开关置于自动位置，联机切换 开关置于非联机位置，按下复位按钮，设备处于准备状态，按启动按钮，设备 运行，出现紧急情况，按下急停按钮。 d 程序监控：设备运行过程监控程序，监测各输入输出点状态是否正确， 编程逻辑是否能实现控制要求。 e 修改程序：在监控过程中，如发现控制要求不能满足，可修改程序再进 入上述的 a 步骤，直至合乎要求。 3）通电调试过程中故障分析 可能出现的故障：设备动作不到位，PLC 不能正常运行。 a 设备动作不到位：可能是机械位置配合不准确；传感器出现故障、安装 不正确或未调整好，触点不动作；气缸卡或气路不通等。 b 程序故障：程序语法不正确，编译不了；程序上传、下载错误（严重错 误） ；程序控制逻辑不正确。 c 操作错误 实验指导书 第 35 页 共 98 页35 第五章第五章 搬运单元搬运单元的结构与控制的结构与控制 5.15.1 搬运单元的结构搬运单元的结构 5.1.15.1.1 搬运单元的功能搬运单元的功能 功能：将加工不合格品剔除。将加工合格的工件送至装配单元，并将装配 完毕的工件送到检测分拣单元。搬运单元组成结构如图5-1所示。 组成：主要由铝合金型材基体、步进驱动系统、伸缩缸、升降缸、气爪机 构、PLC控制系统等组成。 工作过程描述：首先判断加工零件的合格与否，将不合工件从卸料工位直 接提取到废料槽；而合格的加工工件则输送至装配单元，当装配完成后再将装 配好的总成品送到分拣单元。 5.1.25.1.2 搬运单元的结构组成搬运单元的结构组成 1、搬运单元技术指标 项目技术参数备注 尺寸 500(W)750(D)985(H) 重量 50kg 电源 AC 220V, 50Hz 过载或短路保护 工作电压 DC 24V, 5A 工作压力44.5bar 尺寸 500x750x825mm 工作台 材质铝型材框架、T 型槽铝板 压力范围0.050.85MPa 过滤精度 5 联结器尺 寸 G1/4 空气单 元 额定流量 550 /min 带润滑器和过滤 器 直径 20 mm 伸缩气 缸行程 200 mm 带磁性传感器和 流量控制 直径 16 mm 升降气 缸行程 40 mm 带磁性传感器和 流量控制 直径 20 mm 气爪 行程 6 mm 带磁性传感器和 流量控制 步进电 机 保持扭矩 12 Kg/cm 组 件 废料滑 道 尺寸 40 x 300mm 实验指导书 第 36 页 共 98 页36 电磁阀组 二位五通单控电磁阀 3 个 控制方式PLC 控制 2、电磁阀组：本单元所采用的电磁阀，带手动换向、加锁钮，有锁定 （LOCK）和开启（PUSH）2个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在LOCK位置时，手 控开关向下凹进去，不能进行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按， 信号为“1” ，等同于该侧的电磁信号为“1” ；常态时，手控开关的信号为“0” 。 在进行设备调试时，可以使用手控开关对阀进行控制，从而实现对相应气路的 控制，以改变伸缩缸等执行机构的控制，达到调试的目的。 3、接线端子排：接线端口采用标准接线端子排，用于集中连接本工作单元所有 电磁阀、传感器等器件的电气连接线、PLC 的 I/O 端口及直流电源。上层端子 用作连接公共电源正、负极（Vcc 和 0V） ，连接片的作用是将各分散端子片上 层端子排进行电气短接，下层端子用作信号线的连接，固定端板是将各分散的 组成部分进行横向固定，保险座内插装有 2A 的保险管。接线端口上的每一个端 子旁都有数字标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在底板上。 5.1.35.1.3 气动控制回路气动控制回路 1、气动回路组成：过滤减压阀、手动阀、升降气缸（标准气缸） 、伸缩气 缸（紧凑型气缸） 、气爪、电磁阀、单向节流阀等组成。 2、气动回路动作分析：当三个气缸对应的单电控二位五通电磁阀线圈得电 时，二位五通电磁阀左侧进气路与右侧排气路接通，升降气缸、气爪、伸缩气 缸动作，升降气缸活塞杆伸出，做下降动作，气爪活塞杆退回、做夹紧工件动 作，伸缩气缸活塞杆伸出，做摆动臂伸长动作，当线圈失电后，气路换向，二 位五通电磁阀右侧进气路与左侧排气路接通，升降气缸、气爪、伸缩气缸活塞 杆动作反向，分别做上升、松开工件、摆动臂缩回动作。其原理如图 5-2 所示。 实验指导书 第 37 页 共 98 页37 图图 5-25-2 搬运单元气动原理图搬运单元气动原理图 5.25.2 搬运单元的搬运单元的 PLCPLC 控制及编程控制及编程 此单元选用西门子 CPU226 AC/DC/继电器 PLC 控制。 各单元间采用 PPI 总线通讯实现联机控制。 1、编写搬运单元控制程序（参考程序见本公司附件中的光盘） 2、绘制电气元件布置图（与供料传输单元基本相同）不做介绍。 3、PLC的I/O接线 搬运单元电气原理如图 5-3、图 5-4、图 5-5 所示。 实验指导书 第 38 页 共 98 页38 图图 5-35-3 搬运单元电气原理图（搬运单元电气原理图（1 1） 实验指导书 第 39 页 共 98 页39 图图 5-45-4 搬运单元电气原理图（搬运单元电气原理图（2 2） 实验指导书 第 40 页 共 98 页40 图图 5-55-5 搬运单元电气原理图（搬运单元电气原理图（3 3） 4、编写搬运单元程序 搬运单元的工艺过程这里不再赘述。 实验指导书 第 41 页 共 98 页41 5、调试搬运单元程序 1）通电前设备检查 a 气路检查：检查气源是否引入装置；空气组合元件是否有作用，且压力 表调至 0.4Mpa；检查气路是否接错；手动动作电磁阀，调节流阀流量，使汽缸 动作正常。 b 传感器检查：气缸到位后，磁性开关是否动作；数字式压力开关设定值 是否正确，压力达到设定值，开关是否动作，料仓有料时，对射型光纤开关是 否动作，灵敏度调整是否合乎要求；各传感器接线是否正确。 c 按钮检查：动作按钮，触点是否动作，接线是否正确。 2）设备调试 可首先通过仿真软件，模拟设备控制过程进行调试，确定程序是否合乎工 艺要求。再连至搬运单元设备上进一步调试。 a 程序下载：将已编制好的程序编译后，通过 PPI 通信电缆线下载到 PLC 中去。 注意：通信参数（通信口地址及传输速率）设置正确。 b 程序运行：PLC 投到“RUN”状态，可通过开关或编程软件。 c 操作设备：设备送电、送气，手自动切换开关置于自动位置，联机切换 开关置于非联机位置，按下复位按钮，设备处于准备状态，按启动按钮，设备 运行，出现紧急情况，按下急停按钮。 d 程序监控：设备运行过程监控程序，监测各输入输出点状态是否正确， 编程逻辑是否能实现控制要求。 e 修改程序：在监控过程中，如发现控制要求不能满足，可修改程序再进 入上述的 a 步骤，直至合乎要求。 3）通电调试过程中故障分析 可能出现的故障：设备动作不到位，PLC 不能正常运行。 a 设备动作不到位：可能是机械位置配合不准确；传感器出现故障、安装 不正确或未调整好，触点不动作；气缸卡或气路不通等。 b 程序故障：程序语法不正确，编译不了；程序上传、下载错误（严重错 误） ；程序控制逻辑不正确。 实验指导书 第 42 页 共 98 页42 c 操作错误 5.35.3 装配搬运单元步进电机的使用装配搬运单元步进电机的使用 SWT-