工业自动化生产线的设计.doc

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）1.1 概述随着社会的进步，经济的发展，科技日新月异。自动化技术在社会的各行各业被广泛的应用，其中又以自动化生产线应用最为广泛。自动化生产线具有效率高，应用灵活，工作精度高，运行平稳等特点，并且节省了人力物力，大大提高了生产率。目前，自动化生产线在我国工业生产领域及其他诸多领域应用广泛并且有着十分广阔的应用前景。生产线即产品生产过程所经过的路线，即从原料进入生产现场开始，经过加工、运送、装配、检验等一系列生产活动所构成的路线。狭义的生产线是按对象原则组织起来的，完成产品工艺过程的一种生产组织形式，即按产品专业化原则，配备生产某种产品（零、部件）所需要的各种设备和各工种的工人，负责完成某种产品（零、部件）的全部制造工作，对相同的劳动对象进行不同工艺的加工。 生产线的种类，按范围大小分为产品生产线和零部件生产线，按节奏快慢分为流水生产线和非流水生产线，按自动化程度，分为自动化生产线和非自动化生产线。 生产线的主要产品或多数产品的工艺路线和工序劳动量比例，决定了一条生产线上拥有为完成某几种产品的加工任务所必需的机器设备，机器设备的排列和工作地的布置等。生产线具有较大的灵活性，能适应多品种生产的需要；在不能采用流水生产的条件下，组织生产线是一种比较先进的生产组织形式；在产品品种规格较为复杂，零部件数目较多，每种产品产量不多，机器设备不足的企业里，采用生产线能取得良好的经济效益。1.PLCPLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLCPLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。国际电工委员会(IEC)在其标准中将PLC定义为:可程式逻辑控制器是一种数位运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可程式逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块，应用非常广泛。2.PLC的国内外状况在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable ,是世界上公认的第一台PLC.限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。3. PLC未来展望21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。1.2 目 录第一章 THJDAL-1型模块式工业自动化生产线实训系统产品简介2一、产品图片2二、产品概述2三、产品特点2四、技术性能2五、实训内容3六、系统配置4第二章 THJDAL-1型模块式工业自动化生产线实训系统 组成、工作原理、控制要求及机构功能7一、系统要求7二、工作流程7三、控制要求7四、供料机构9五、输送机构10六、加工与检测机构11七、装配搬运机构12八、成品分拣机构13第三章 THJDAL-1型模块式工业自动化生产线实训系统电气、气动控制及运行操作15一、电气控制电路组成15二、气动原理及气动回路原理图15三、自动化生产线实训系统使用说明西门子19四、自动化生产线实训系统使用说明松下30五、自动化生产线实训系统使用说明三菱42附录一：THJDAL-1型模块式工业自动化生产线实训系统机构图和设备总装图541.3 第一章 THJDAL-1型模块式工业自动化生产线实训系统产品简介一、 产品图片二、 产品概述本系统是一种最为典型的机电与自动化产品，是为职业院校、职业教育培训机构而研制的，它适合机电一体化、电气自动化等相关专业的教学和培训。它在接近工业生产制造现场基础上又针对教学及实训目的进行了专门设计，强化了自动化生产线的安装与调试能力。该系统由五部分组成，分别为：供料机构、输送机构、加工与检测机构、成品分拣机构、装配搬运机构，完成工件上料、检测、搬运、输送、加工、装配、分拣等功能。涵盖了自动化类中机电一体化和电气自动化专业中所涉及的PLC控制、变频调速、传感检测、气动、步进电机驱动与调速、机械结构安装与系统调试等内容。通过基于该实训系统的使用、训练和培训，能充分锻炼操作者团队协作能力、计划组织能力、自动线安装与调试能力、工程实施能力、职业素养、交流沟通能力、效率、成本和安全意识，引导高职院校自动控制类专业教学改革发展方向，促进工学结合人才培养模式改革与创新，培养可持续发展的满足企业需求的自动化控制高技能人才。三、 产品特点1. 该装置融机械部件安装与调试、气动系统的安装与调试、电气控制电路的安装和PLC编程、机电设备安装与调试、自动控制系统安装与调试于一体，满足实训教学、工程培训及职业竞赛的需要；2. 该实训考核装置PLC模块I/O端子、变频器接线端子、各常用模块接线端子，均采用安全型插座，使用带安全插头的导线进行电路连接；各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路通过端子排进行连接。插拔线连接电路与端子排连接电路相结合，既保证学生基本技能的训练、形成和巩固，又保证电路连接的快速、安全和可靠。四、 技术性能1. 输入电源：三相四线（或三相五线）380V10% 50Hz2. 工作环境：温度-1040 相对湿度85%（25）海拔4000m3. 装置容量：1.5kVA4. 外形尺寸：240cm120cm130cm5. 安全保护：具有漏电压、漏电流保护，安全符合国家标准五、 实训内容(一) 实训项目1. 传感器应用技术实训该系统所使用的传感器数量达四十多个，有电容式的、电感式的、光电式以及电磁式的，每一个都有着各自的特性、发挥着不同的作用，使系统得以可靠工作。学员可通过了解工作中各类传感器的工作特性来加强对这些传感器的感性认识，再结合拆装式技能实训，可使学员快速掌握所学知识。2. 气动应用技术实训该装置上使用了大量的SMC气动元件，包括多种电控气动阀、多种气动缸、气动夹爪、真空吸盘、真空发生器、过滤减速阀等。在学习这些气动元件时，我们不但可以单独学习每一种分离元件，而且还可以在学习时了解各种气动元件之间以及气动元件与其它元件之间是如何配合起来进行协调工作的。3. PLC 编程实训自动线中五个机构由两套PLC控制器单独控制，这使得自动化生产教学系统可以分成若干完全独立的工作机构，使十几个学生可以同时进行学习，而且每个学员都有动手的机会。在该设备上学员不但可以学习PLC的各种技术，而且可以学习综合科技环境下PLC的多种应用。为灵活学习和掌握PLC的各方面知识提供了条件。4. 电气控制电路实训自动化教学培训系统五个工作机构其电控部分全部按照工业标准和习惯进行设计，并且以附件方式提供全部设计图纸和说明书。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. 机械系统安装与调试实训自动化生产教学系统上的五个工作机构可让各组学员将机械部分全部的或部分的拆去，再按要求将其重新组装，并且调试至系统可正常、可靠地工作。这对提高在校学生动手能力有极大帮助。6. 系统维护和故障检测技术实训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. 自动线机构安装提供的设备功能部件和元器件装配工业自动生产线； 供料机构的安装与调整 输送机构安装与调整 加工机构安装与调整 成品分拣机构安装与调整 装配机构安装与调整 自动生产线设备系统安装与调整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； 气动方向控制回路的安装 气动速度控制回路的安装 摆动控制回路的安装 气动顺序控制回路的安装 气动机械手装置的安装 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、变频器、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； 电动机正反转控制电路的连接与程序编写 电动机变频调速控制电路的连接与控制程序编写 步进电机驱动电路的连接与程序编写 气动方向控制程序编写 气动顺序动作控制程序编写 气动机械手控制程序编写连接 自动生产线控制程序编写4. 自动控制系统安装与调试通过配置的供料机构、输送机构、加工机构、成品分拣机构、装配机构，可进行机构重组，完成自动生产线的安装、接线、编程、调试；5. 通过考核或技能竞赛，可考察的职业能力 自动线组成、结构与连接 控制系统及应用 气动原理与控制技术应用 PLC与编程方法 变频器控制技术应用 运动控制技术应用 安转、连接、故障诊断与调试六、 系统配置该系统由型材实训台、供料机构、输送机构、加工与检测机构、装配搬运机构、成品分拣机构、电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器模块、各种传感器、警示灯、电磁阀和I/O接口板等组成，完成工件上料、检测、搬运、输送、加工、装配、分拣等功能。整体结构采用开放式和拆装式设计，学生可以对各零件、部件、单元、直至整体机构进行零部件拆装、调试、运行。表1：基本配置表序号名称规格数量单位备注1工作台1200mm800mm2张2PLC模块西门子2台三种品牌选配，详见表23变频器模块西门子1台4电源模块三相电源总开关（带漏电和短路保护）1个、熔断器3只、单相三极电源插座2个、安全插座5只。1块5按钮模块开关电源（24V/6A、12V/5A）各1组、转换开关2只、复位按钮红、黄、绿各1只、自锁按钮红、黄、绿各1只、24V指示灯红黄绿各2只、急停按钮1只、蜂鸣器1只。1块6供料机构井式工件库1只、工件锁紧定位装置、工件推出直线气缸1只、调压过滤器1只、电磁阀1只、磁性开关2只、光电传感器1个、安装支架1个。1套工件库、工件推出装置7输送机构输送带底座1只、直线移动带1条、输送轮2只、光电传感器1只、步进电机及驱动器各一只（三相/5A）、机械手安装基架1只、工件取送机械手1只、摆台（旋转气缸）1只、双导杆气缸（薄型气缸）1只、单出杆气缸1只、气动手指1只、调压过滤器1只、缓冲器2只、行程开关2只、磁性开关7只、电磁阀4只。1套直线移动装置、工件取送装置8加工与检测机构导轨1套、直流减速电机1台、搬运装置1台、双导杆气缸（薄型气缸）1只、单出杆直线气缸1只、工件夹紧气缸1只、调压过滤器1只、电感式传感器1只、颜色传感器1只、磁性开关6只、安装支架1只。1套工件搬运装置、成品分拣装置9成品分拣机构输送带底座1只、皮带输送线1条、输送轮2只、光电传感器3只、电感式传感器1只、电容式传感器1只、三相异步电动机1台、成品分拣料槽2只单出杆气缸2只、调压过滤器1只、磁性开关4只。1套皮带输送线、成品分拣装置10接线端子排接线端子排及安全型插座1套11工件32白色工件（空心）15只1232黑色工件（空心）15只1318白色工件15只1418黑色工件15只1532白色工件（实心）15只1632黑色工件（实心）15只1732金属工件（实心）15只18物料盒蓝色物料盒2只19电源线单相三芯电源线4根20安全型导线3#安全型导线250根214#安全型导线12根22导线架滑轮式，可自由移动1个23PU气管6、橙色10米244、橙色5米254、黑色5米26PLC编程电缆松下、西门子、三菱1根27PLC编程软件松下、西门子、三菱1套DEMO版28配套工具工具箱：十字长柄螺丝刀，大、中、小号一字螺丝刀，中、小号十字螺丝刀，钟表螺丝刀，剥线钳，尖嘴钳，剪刀，电烙铁，验电笔，镊子，活动扳手，内六角扳手（8把）1套29配套光盘使用手册、程序等1套30型材电脑桌天煌1台31计算机主流品牌机1台学校自备32空气压缩机WY5.2-双头、功率：300W、0.61.2MPa1台静音33气动接头气动快插式三通接头EPE65只表2：PLC及变频器选配表（三选一）序号名称型号及规格数量备注1松下PLC主机FP-X L60R(AC/DC/继电器)1台FP-X C60T(AC/DC/晶体管)1台松下变频器BFV00074，三相AC380V输入,0.75KW1台2西门子PLC主机CPU226CN(AC/DC/继电器)+EM222CN1台CPU226CN(DC/DC/晶体管)+EM222CN1台西门子变频器MM420,三相AC380V输入,0.75KW1台3三菱PLC主机FX2N-48MR(AC/DC/继电器)1台FX2N-48MT(AC/DC/晶体管)1台三菱变频器FR-E740，三相AC380V输入,0.75KW1台1.4 第二章 THJDAL-1型模块式工业自动化生产线实训系统组成、工作原理、控制要求及机构功能一、 系统要求模块式柔性自动化生产线实训系统由型材实训台、供料机构、输送机构、加工与检测机构、装配搬运机构、成品分拣机构、电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器模块、步进电机、警示灯、各种传感器、气动电磁阀、I/O接口板、大小工件和气动系统等组成。整体结构采用开放式和拆装式设计，学生可以组装、接线、编程和调试由供料机构、输送机构、加工与检测机构、装配机构和成品分拣机构组成的自动化生产线实训设备。二、 工作流程三、 控制要求1. 供料机构当光电传感器A检测到井式工件库中有工件时，按动“启动”按钮SB5，延时0.5秒单杆气缸A动作将工件推出，磁性传感器1-1输出到位信号后，单杆气缸退回；若光电传感器A检测工件库中没有工件时，报警装置发出告警声音，放入工件后告警声音自动停止。2. 输送机构输送机构由直线移动装置和气动机械手组成，当工件被推到输送带（台）上，单杆气缸A退回，磁性传感器1-2输出到位信号后，步进电机驱动器接收PLC的脉冲控制信号，驱动三相步进电机运行，带动输送带（台），传输工件至收料装置，光电传感器B检测工件到位后，延时0.5秒输送带（台）停止传动。当工件到位后，双导杆气缸前伸，磁性传感器2-1检测到位后，前臂单杆气缸B下降，磁性传感器2-3检测到位后，延时0.5秒气动手指A抓取工件, 磁性传感器2-5检测到夹紧信号后；前臂单杆气缸B上升，磁性传感器2-4检测到位后，双导杆气缸缩回，磁性传感器2-2检测到位后；气动机械手摆台向右摆动，行程开关A检测摆台到位后，双导杆气缸前伸，磁性传感器2-1检测到位后，前臂单杆气缸B下降，磁性传感器2-3检测到位后，气动手指A将工件放入待料位，前臂单杆气缸B上升，磁性传感器2-4检测到位后，双导杆气缸缩回，磁性传感器2-2检测到位后，气动机械手摆台向左摆动，行程开关B检测摆台到位后，等待下一个工件到位，重复上面的动作。3. 加工与检测机构（设有待料工位、加工工位、检测工位、中转工位）系统启动后，工件搬运装置开始转动，当电感传感器A检测到有工位时，工件搬运装置停止、等待工件，输送机构气动手指A将工件放入待料工位后，工件搬运装置开始转动，将工件搬运至加工工位，当电感传感器A检测到下一工位时，工件搬运装置停止；工件夹紧装置（单杆气缸C）夹紧工件，磁性传感器3-1检测到位后，薄型双导杆气缸下移带动主轴电机对工件进行钻孔，磁性传感器3-3检测到位后，工件钻孔完成；薄型双导杆气缸上移带动主轴电机M1回位，磁性传感器3-4检测到位后，工件夹紧装置（单杆气缸C）松开，磁性传感器3-2检测到位后，工件加工完成；在工件夹紧装置（单杆气缸C）夹紧工件同时，检测工位单杆气缸D下降，检测钻孔深度，磁性传感器3-5检测到位后，单杆气缸D上升，磁性传感器3-6检测到位后，工件检测完成；中转工位装有颜色传感器，将检测到的工件颜色信号传送给下一个PLC控制系统。4. 启动、暂停、复位、警示(1) 点动“启动”按钮SB5后系统自动复位，警示绿灯亮、放入工件后自动线开始运行，不得人为干预执行机构，以免影响设备正常运行。(2) 按“暂停”按钮SB6，所有部件均暂停运行，同时暂停红灯亮。(3) 自动线在运行过程中，若出现异常情况，点动“复位”按钮SB4，这时系统全部回到初始位置，同时要把自动线上各工位的工件取出后，再重新启动。5. 突然断电的处理突然断电，设备停止工作。电源恢复后，将自动线上的工件取出后，再重新启动。四、 供料机构1. 主要组成与功能由井式工件库、单杆气缸、光电传感器、工作定位装置、工件、工件锁紧装置、工件推出装置、磁性传感器、调压过滤器、电控阀、安装支架等组成。主要完成将工件依次送至直线移动装置上，没有工件时，报警装置发出告警声音，放入工件后告警声音自动停止。(1) 光电传感器A：物料检测为光电漫反射型传感器，工件库中有物料时为PLC提供一个输入信号。(2) 磁性传感器：用于气缸的位置检测。当检测到气缸准确到位后将给PLC发出一个到位信号。（磁性传感器接线时注意蓝色接“-”，棕色接“PLC输入端”）。(3) 单杆气缸A：由单向气动电控阀控制。当气动电控阀得电，气缸伸出，同时将物料送至直线移动装置。(4) 调压过滤器：对输入系统的气源进行过滤，将调节旋钮提起后，通过旋转可以调节系统气压大小，顺时针旋转，气压增大。(5) 安装支架：用于安装送料气缸及井式工件库。2. 主要技术指标：(1) 控制电源：直流24V/6A(2) PLC控制器（松下或西门子或三菱）(3) 电磁阀：4V110-06-DC24V(4) 调速阀：出气节流式(5) 磁性传感器：24V、D-C73(6) 单杆气缸A：CDJ2B10-45-B(7) 光电传感器A：SB03-1K(8) 调压过滤器：AFR-2000M（配有压力表01MPa）五、 输送机构1. 主要组成与功能由输送带、步进电机及驱动模块（三相、5A）、光电传感器B、气动机械手、气动手指A、双导杆气缸、摆台、行程开关、单杆气缸、磁性传感器、缓冲器、多种类型电磁阀组成。主要完成将工件输送到收料位置；气动机械手通过手臂前伸，前臂下降，气动手指夹紧工件，前臂上升，手臂缩回，手臂摆台右摆，手臂前伸，前臂下降，手爪松开将工件放到待料工位，机械手返回原位，等待下一个工件到位，重复上面的动作。(1) 三相步进电机：用于驱动输送带转动，将物料输送到收料装置。(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（薄型气缸）：控制机械手臂伸出、缩回，由双向电控气阀控制。(4) 气动手指：完成工件的抓取动作，由双向电控阀控制，手爪夹紧时磁性传感器有信号输出，磁性开关指示灯亮。(5) 行程开关：机械手臂左摆或右摆到位后，行程开关有信号输出。（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）。(6) 缓冲器：旋转气缸高速左摆和右摆到位时，起缓冲作用。(7) 输送带：用于将工件输送到收料装置，便于气动手指夹取。2. 主要技术指标(1) 控制电源：直流24V/6A(2) PLC控制器（松下或西门子或三菱）(3) 三相步进电机：57BYG350CL-SAKSML050(4) 步进电机驱动器：3ND860(5) 电磁阀：4V110-06、4V120-06、4V130-06(6) 调速阀：出气节流式(7) 磁性传感器：D-A73、D-Y59B(8) 气缸：CDJ2KB16-45-A、CXSM15-100、CDRB1BW30-180S(9) 气动手指：MHZ2-10D(10) 电感式传感器:LE4-1K(11) 光电传感器B：SB03-1K1.4.1 六、加工与检测机构1.主要技术指标(1) 控制电源：直流24V/6A(2) PLC控制器（松下或西门子或三菱）(3) 直流减速电机：TG-3824300-900K(4) 电磁阀：4V110-06(5) 调速阀：出气节流式(6) 磁性开关：D-C73、D-Z73(7) 气缸：CDJ2B10-45-B、MGP16M-75、CDJ2B10-15-B(8) 电感传感器：LB08-1K(9) 颜色传感器：E3S-VS1E42. 主要组成与功能由工件搬运装置、导轨、直线气缸、薄型双导杆气缸、工作夹紧装置、加工电机、单杆气缸、电感传感器、磁性传感器、颜色传感器、电磁阀及安装支架组成。主要完成工位搬运，工件打孔，孔深度检测，加工检测完成，将工件搬运到中转工位，在中转工位通过颜色传感器检测，并将工件的颜色信息传送给下个PLC。(1) 单杆气缸D：单杆气缸D进行深度测量，单向电控气阀控制。当电控气阀得电，气缸升出，检测打孔深度。(2) 薄型双导杆气缸：加工电机钻头轴的上升与下降有薄型双导杆气缸控制，气缸动作由单向电控气阀控制。(3) 工件夹紧装置：由单杆气缸C推动顶杆机构，实现对工件的夹紧。(4) 电感传感器：转盘旋转到位检测，在工位到位后传感器信号输出。（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）。(5) 颜色传感器：用于检测工件的颜色信号，当工件为白色，传感器有信号输出。（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）。(6) 加工电机：采用直流电机旋转，模拟钻头轴转动，完成工件的打孔。(7) 搬运装置：装置上设有四个工位，分别为：待料工位、加工工位、检测工位、中转工位，工件的工位转换，由电感传感器定位，直流减速电机控制。1.5 第三章 THJDAL-1型模块式工业自动化生产线实训系统电气、气动控制及运行操作一、 电气控制电路组成本系统电气控制部分集电源控制模块、按钮模块、可编程控制器模块、变频器模块等于一体。系统采用模块式设计，各个模块均为通用模块，可以互换，扩展性强，提供的PLC实训内容全面、丰富，锻炼学生的实际动手能力，整个实训过程简单、明了、易懂、易学。在本系统上，所有电气元件均连接到接线端子排上，通过接线端子排连接到安全插孔，由安全接插孔连接到各个模块，提高实训考核装置的安全性。二、 气动原理及气动回路原理图1. 气动执行元件部分：单杆气缸、薄型气缸、气动手指、导杆气缸、双导杆气缸、旋转气缸。2. 气动控制元件部分：单控电磁阀、双控电磁阀。3. 气缸示意图注：气缸的正确运动使物料到达相应的位置，只要交换进出气的方向就能改变气缸的伸出（缩回）运动，气缸两侧的磁性开关可以识别气缸是否已经运动到位。4. 双向电磁阀示意图注：双向电控阀用来控制气缸进气和出气，从而实现气缸的伸出、缩回运动。5. 单向电磁阀示意图注：单向电控阀用来控制气缸单向运动，实现气缸的伸出、缩回运动。与双向电控阀区别在双向电控阀初始位置是任意的可以控制两个位置，而单控初始位置是固定的只能控制一个方向6. 气动手指控制示意图注：上图中手爪夹紧由单向电控气阀控制，当电控气阀得电,手爪夹紧，当电控气阀断电后，手爪张开。7. 气动回路原理图一（详见下页）图一三、 自动化生产线实训系统使用说明西门子(一) 安全须知1. 在进行安装、接线等操作时，请务必在切断电源后进行，以避免发生事故。2. 在进行配线时，请勿将配线屑或导电物落入可编程控制器或变频器内。3. 请勿将异常电压接入PLC或变频器电源输入端，以避免损坏PLC或变频器4. 请勿将AC电源接于PLC或变频器输入/输出端子上，以避免烧坏PLC或变频器，请仔细检查接线是否有误。5. 在变频器输出端子（U、V、W）处不要连接交流电源，以避免受伤及火灾，请仔细检查接线是否有误。6. 当变频器通电或正在运行时，请勿打开变频器前盖板，否则危险。7. 在插拔通信电缆时，请务必确认PLC输入电源处于断开状态。(二) 实训模块1. 电源模块：三相四线380V交流电源经三相电源总开关后给系统供电，设有保险丝，具有漏电和短路保护功能，提供单相双联暗插座，可以给外部设备、模块供电，并提供单、三相交流电源，同时配有安全连接导线。2. 按钮模块：提供红、黄、绿三种指示灯（DC24V），复位、自锁按钮，急停开关，转换开关、蜂鸣器。提供24V/6A、12V/5A直流电源，为外部设备提供直流电源。3. 变频器模块：采用西门子MM420变频器，三相380V供电，输出功率0.75KW。集成RS-485通讯接口，提供BOP操作面板；具有线性V/F控制、平方V/F控制、可编程多点设定V/F控制，磁通电流控制、直流转矩控制；集成3路数字量输入/1路继电器输出，1路模拟量输入/1路模拟量输出；具备过电压、欠电压保护；变频器、电机过热保护；短路保护等。提供调速电位器，所有接口均采用安全插连接。4. PLC模块：一站采用西门子CPU226 DC/DC/DC晶体管主机，集成数字量I/O（24路数字量输入/16路数字量输出）、两个RS-485通信口、2相高速脉冲发生器，最大脉冲频率10KHZ，+EM222（8路数字量输出）。二站采用CPU226 AC/DC/RELAY继电器（24路数字量输入/16路数字量输出）、两个RS-485通信口、+EM222（8路数字量输出），在每个PLC的输入端均有开关，PLC主机的输入/输出接口均连到面板上，方便用户使用。(三) 端子接线图1. 供料机构、输送机构、加工与检测机构端子接线图：(四) 西门子PLC电气控制原理图1. 第一站：一号西门子PLC S7-200 CPU226 （晶体管输出）(五) 西门子I/O地址分配及功能说明1. 第一站：一号西门子PLC：CPU226（晶体管输出）+EM222序号PLC地址名称功能说明序号PLC地址名称功能说明1I0.0磁性传感器1-1供料回位限位1Q0.0步进电机驱动PUL+步进电机脉冲PUL+2I0.1磁性传感器1-2供料推出限位2Q0.1步进电机驱动DIR+步进电机方向DIR+3I0.2光电传感器A供料检测3Q0.2单杆气缸A供料气缸4I0.3光电传感器B到位检测4Q0.3摆台气缸A1机械手左摆5I0.4磁性传感器2-5机械手夹紧5Q0.4摆台气缸A2机械手右摆6I0.5磁性传感器2-4机械手上限位6Q0.5双导杆气缸A1机械手后退7I0.6磁性传感器2-3机械手下限位7Q0.6双导杆气缸A2机械手前伸8I0.7磁性传感器2-2机械手后限位8Q0.7气动手指A1机械手松开9I1.0磁性传感器2-1机械手前限位9Q1.0气动手指A2机械手夹紧10I1.1行程开关B机械手左限位10Q1.1单杆气缸B机械手下降11I1.2行程开关A机械手右限位11Q1.2双导杆气缸加工下降12I1.3磁性传感器3-2夹紧后限位12Q1.3单杆气缸C工件夹紧13I1.4磁性传感器3-1夹紧前限位13Q1.4单杆气缸D检测下降14I1.5磁性传感器3-4加工上限位14Q1.5M2搬运装置电机15I1.6磁性传感器3-3加工下限位15Q1.6M1主轴电机16I1.7磁性传感器3-6检测上限位16Q1.7警示灯A1暂停红灯17I2.0磁性传感器3-5检测下限位17Q2.0警示灯A2运行绿灯18I2.1电感传感器A转动到位18Q2.1警示灯A3报警声19I2.2颜色传感器颜色检测19Q2.220I2.3SB5启动按钮20Q2.321I2.4SB6暂停按钮21Q2.422I2.5SB4复位按钮22Q2.523I2.623Q2.6送2号 I2.6颜色信号输出24I2.7收2号 Q2.72号完成信号24Q2.7送2号 I2.71号完成信号(六)西门子变频器参数设置及操作1. 变频器操作面板说明显示/按钮功能功能的说明状态显示LCD 显示变频器当前的设定值。起动变频器按此键起动变频器。缺省值运行时此键是被封锁的。为了使此键的操应设定P0700=1。停止变频器OFF1：按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车.缺省值运行时此键被封锁；为了允许此键操作，应设定P0700=1。OFF2：按此键两次（或一次，但时间较长）电动机将在惯性作用下自由停车此功能总是“使能”的。改变电动机的转动方向按此键可以改变电动机的转动方向。电动机的反向用负号（）表示或用闪烁的小数点表示。缺省值运行时此键是被封锁的，为了使此键的操作有效，应设定P0700=1。电动机点动在变频器无输出的情况下按此键，将使电动机起动，并按预设定的点动频率运行。释放此键时，变频器停车。如果变频器/电动机正在运行，按此键将不起作用。功能变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此键并保持不动2 秒钟，将显示以下参数值（在变频器运行中，从任何一个参数开始）：1. 直一站各负载的正端与PLC的输出端相连，各负载的负端全部连接至24V直流电源的负端。用d 表示 单位：V）2. 输出电流（A）3. 输出频率（Hz）4. 输出电压（用o表示 单位：V）。5. 由P0005 选定的数值（如果P0005 选择显示上述参数中的任何一个（3 4，或5）， 这里将不再显示）。访问参数按此键即可访问参数。增加数值按此键即可增加面板上显示的参数数值。减少数值按此键即可减少面板上显示的参数数值.2. 基本操作面板功能说明下面的图表说明如何改变参数P0004 的数值。修改下标参数数值的步骤见下面列出的P0719例图。按照这个图表中说明的类似方法，可以用BOP设定任何一个参数。改变P0004-参数过滤功能3端子接线操作说明3. 端子的功能端子号端子功能相关参数1频率设定电源（+10V）2频率设定电源（0V）3模拟信号输入端AINP07004模拟信号输入端AIN-P07005多功能数字输入端DIN1P07016多功能数字输入端DIN2P07027多功能数字输入端DIN3P07038多功能数字电源24V9多功能数字电源0V10输出继电器RL1BP073111输出继电器RL1CP073112模拟输出AOUT+P077113模拟输出AOUT-P077114RS485串行链路P+P000415