《国家标准》FMS[gbk]实训教学指导书

1、实训教学指导书机电一体化柔性装配系统PLC控制天津市龙洲科技仪器有限公司机电一体化柔性实训教学系统目 录机电一体化柔性装配系统概述 1第一单元 上料单元5一、单元简介 5二、实训目的7三、实训设备7四、实训内容与步骤 8五、控制要求9六、I/O编号分配表14第二单元 下料单元16七、单元简介16八、实训目的18九、实训设备18十、实训内容与步骤 184一、 控制要求19十二、I/O编号分配表 22第三单元 加盖单元24一、单元简介24二、实训目的25三、实训设备25四、实训内容与步骤 26五、控制要求27六、I/O编号分配表 29第四单元 穿销单元31一、单元简介31二、实训目的32三、实训设

2、备 32四、实训内容与步骤 32五、控制要求34六、I/O编号分配表 36第五单元 模拟单元38一、单元简介38二、实训目的39三、实训设备 39四、实训内容与步骤 39五、控制要求40六、I/O编号分配表 42第六单元 图像识别单元44一、单元简介44二、实训目的45三、实训设备45四、实训内容与步骤 45五、控制要求46六、I/O编号分配表 48第七单元 伸缩换向单元50一、单元简介 50二、实训目的52三、实训设备 52四、实训内容与步骤 52五、控制要求53六、I/O编号分配表 56第八单元 检测单元58一、单元简介 58二、实训目的59三、实训设备 59四、实训内容与步骤 59五、控

3、制要求60六、I/O编号分配表 62第九单元 液压单元64一、单元简介 64二、实训目的65三、实训设备65四、实训内容与步骤 65五、控制要求66六、I/O编号分配表 69第十单元 分拣单元71一、单元简介71二、实训目的72三、实训设备 72四、实训内容与步骤 72五、控制要求 73六、I/O编号分配表77第十一单元 升降梯立体仓库单元 79一、单元简介79二、实训目的83三、实训设备 83四、实训内容与步骤 83五、控制要求 85六、I/O编号分配表91第十二单元 悬挂式高空搬运单元 93一、单元简介93二、实训目的95三、实训设备 95四、实训内容与步骤 96五、控制要求 97六、I/

4、O编号分配表101第十三单元 传送单元103一、转角单元 103二、直线单元104第十四单元 装配生产线全程连续控制 105一、实训目的105二、实训设备105三、实训内容与步骤 105四、控制要求108五、系统全程控制中需注意的问题 109六、I/O编号分配表109七、主站控制变量传送分配表 109附 录111附录1:上料单元电源系统图 111附录2:上料单元气动原理图 112附录3:上料单元PLC控制接线图 113附录4:下料单元电源系统图 114附录5:下料单元 PLC控制接线图 115附录6:加盖单元电源系统图 116附录7:加盖单元PLC控制接线图 117附录8:穿销单元电源系统图

5、118附录9:穿销单元气动原理图 119附录10:穿销单元 PLC控制接线图 120附录11:模拟单元电源系统图 121附录12:模拟单元气动原理图 122附录13:模拟单元PLC控制接线图 123附录14:图像识别单元电源系统图 124附录15:图像识别单元 PLC控制接线图 125附录16:伸缩换向单元电源系统图 126附录17:伸缩换向单元气动原理图 127附录18:伸缩换向单元 PLC控制接线图 128附录19:检测单元电源系统图 129附录20:检测单元PLC控制接线图130附录21:液压单元电源系统图 131附录22:液压单元油路原理图 132附录23:液压单元 PLC控制接线图

6、133附录24:分拣单元电源系统图 134附录25:分拣单元气动原理图 135附录26:分拣单元PLC控制接线图136附录27:升降梯立体仓库单元电源系统图 137附录28:升降梯立体仓库单元气动原理图 138附录29:升降梯立体仓库单元PLC控制接线图139附录30:悬挂式高空搬运单元电源系统图 140附录31:悬挂式高空搬运单元PLC控制接线图141附录32:电源系统总图 142附录33:电源系统用电分配图 143附录34:气路连接总图 144附录35: S7-300 PLC控制接线图 145附录36:移动配电平台用户扩展接口分配图 1463机电一体化柔性实训教学系统机电一体化柔性装配系统

7、概述Me093399型机电一体化教学系统是以工业生产中的自动化装配生产线为原型开发的教学、实验、实训综合应用平台。本装置采用铝合金结构件搭建各分站主体设备，选取多种机械传动方式 实现站间串联，整条生产线充分展现了实际工业生产中的典型部分。系统控制过程中除涵盖多种 基本控制方法外，还凸现组态控制、工业总线、电脑视觉、实时监控等先进技术，为培养现代化 应用型人才创设了完整、灵活、模块化、易扩展的理想工业场景。为便于协调整个生产线的全程控制，系统设置了一个主站总控制台，主站总控制台是整个装 配生产线连续运行的指挥调度中心，其主要功能是实现全程运行的总体控制，完成全系统的通讯 连接等。装配生产线示意图

8、如图 1所示。连续生产线示意图图1以装配、检验、分拣、整个系统主要由12个从站点组成，每个从站单元完成特定的工作任务， 入库的方式顺序完成各种装配操作和物流处理过程。各单元的主要功能如下所述：1 .铳床单元（站点1）:本站有工件时，进行自动卡紧和铳削加工。2 .上料单元（站点2）:根据工件的位置情况，从料槽中抓取装配主体送入数控铳床单元或 将铳床单元加工后的产品转送下料单元。3 .下料单元（站点3）:将前站送入本单元下料仓的工件主体，通过直流电机驱动间歇 机构带动同步齿型带使之下落，工件主体下落至托盘后经传送带向下站运行。4 .加盖单元（站点 4）:通过直流电机带动蜗轮蜗杆，经减速电机驱动摆臂

9、将上盖装配至工 件主体，完成装配后工件随托盘向下站传送。5 .穿销单元（站点5）:通过旋转推筒推送销钉的方法，完成工件主体与上盖的实体连接装 配，完成装配后的工件随托盘向下站传送。6 .模拟单元（站点 6）:本站增加了模拟量控制的PLC特殊功能模块，以实现对完成装配的工件进行模拟喷漆和烘干，完成喷漆烘干后的工件随托盘向下站传送。7 .图像识别单元（站点 7）:运用电脑识别技术将前站传送来的工件进行数字化处理（通过 图形摄取装置采集工件的当前画面与原设置结果进行比较），并将其判定结果输出。经检验处理后工件随托盘向下站传送。8 .伸缩换向单元（站点 8）:将前站传送过来的托盘及组装好的工件经换向、

10、提升、旋转、 下落后伸送至传送带向下站传送。9 .检测单元（站点9）:运用各类检测传感装置对装配好的工件成品进行全面检测（包括上 盖、销钉的装配情况，销钉材质、标签有无等），并将检测结果送至 PLC进行处理，以此作为后续站控制方式选择的依据（如分拣站依标签有无判别正、次品；仓库站依销钉材质确定库位）。10 .液压单元（站点 10）:通过液压换向回路实现对工件的盖章操作，完成对托盘进件、出 件后再经90。旋转换向送至下一单元。11 .分拣单元（站点 11）:根据检测单元的检测结果（标签有无），采用气动机械手对工件进行分类，合格产品随托盘进入下一站入库；不合格产品进入废品线，空托盘向下站传送。12

11、 .升降梯立体仓库（站点 12）:本站由升降梯与立体仓库两部分组成，可进行两个不同生 产线的入库和出库。在本装配生产线中可根据检测单元对销钉材质的检测结果将工件进行分类入 库（金属销钉和尼龙销钉分别入不同的仓库）。若传送至本单元的为分拣后的空托盘，则将其放行。综上所述，站点1、2、3、4、5主要完成顺序逻辑控制；站点6实现对模拟量的控制；站点7引入了先进的图像识别技术；站点9综汇了激光发射器、电感式、电容式、色彩标志等多种传感器的应用，站点10为液压传动控制、 站点11突出体现了气动机械手的控制，站点12则实现步进电机的控制。在装配生产线运行中 各个站点既可以自成体系，彼此又有一定的关联。为此

12、，采用了#机电一体化柔性实训教学系统PROFIBUS现场总线技术，通过1个主站（S7 300系列PLC）和12个从站（S7 200系列PLC）组成系统，实现主从站之间的通信联系，控制系统组成框图如图2所示。在主站总控制台的上位计算机上安装有Wincc组态监控软件， Wincc所创建的监控功能可通过动画组件对各单元的工作情况进行实时模拟，为操作人员提供系统运行的相关信息，实现装配 生产线的全程监控。完成本实训项目涉及到现场所需的诸多综合技术应用，如：机械传动技术、电气控制技术、气动与液压技术、传感器的应用、PLC控制技术、过程控制技术和现代化生产中的组态控制、工业总线、电脑视觉、实时监控等。在完

13、成项目时应由易到难，逐步深入，可从单站控制入手。 完成单站控制的步骤如图 3所示:图3单站控制的完成步骤在每一站点单元控制的基础上可以再扩展为系统的全程控制，进而完成PROFIBU觊场总线控制和对整个模拟生产线的实时监控。3机电一体化柔性实训教学系统PC+WINCC组态监控软件从 站2”PU226从 站1ET20em277u从站3 中央处理单元甥226 所模块EMSUCP) 模块从站4 中央处理单元RdFS坪226M E主站 CPU 单元 6ES7 315-2AG10-0AB0+6SE7 307-1BA00-0AA0 电池+40 针前连接器 6ES7 392-1AM00-0AA0+ 存储卡 6

14、SE7 953-8LF00-0AA0+I/O 数字模块（16） 6SE7323-1BL00-0AA0+ 背 板 6ES7 390-1AE80-0AA0+STEP7 V5.2 编程软件PROFIBUS 总线Hu u从站6 中央处理单一假cpu> 锣2264-P模块EM+模拟量输入模块+模拟量输出魏SU叩 u U 6 从站5中央处理单一/cp> 稣22用模块EMS从站8 中央处理单一P DSUIB从站7 中央处理单元出谕S模块C ) 模块我226M Eu U 6cp>cp226图2控制系统组成框图+PR OFI ”PU em277u 226从站10中央处理单元甥226从站11中央

15、处理单元甥226 刖模块EMS+变频器+变频器DP BO% S DP 口 板从站11变频器主机从 站12+俞r 装 ; 夬中 央 处 理单+PR OFI模 块CPU）EM27PU226BUS DP机电一体化柔性实训教学系统第一单元上料单元一、单元简介上料单元是整个装配生产线的起点， 该单元的主要功能是根据不同的控制要求从料槽中抓取装配主 体送入数控铳床单元或将铳床单元加工后的产品转送下料单元。本单元的主体结构组成如图1-1所示，包括扬臂同步带传动机构，旋转行星齿轮传动机构、水平移动支架及其齿轮齿条传动机构、托盘直线传送单元、托盘转向从动单元、轨道等。5图1-1工件主体上料单元本单元在结构设计中

16、涉及到行星齿轮系、1-2所示:理、机械零件知识，行星齿轮系的结构图如图图1-2行星齿轮系结构图螺纹微调机构、齿轮齿条机构、张紧机构等相关的机械原机构名称：行星齿轮系工作特性：降速比大，增加扭矩齿轮。和电机安装在一起，齿轮 A与齿轮 O济目啮合。本机应用目的：齿轮 A带动旋转盘（齿轮 B）取、送 件。机电一体化柔性实训教学系统螺纹微调机构结构图如图1-3所示:r匚二粗螺纹细螺纹双端螺纹管长双端螺纹管短双端螺纹管机构名称：螺纹微调机构工作特性：调动螺母，利用螺距差实现微调本机应用目的：调节平行四边形的精度通过旋转此处进行微动调节粗螺纹|细螺纹匚二二-七二二' 长双端螺纹管双端螺纹管短双端螺

17、纹管图1-3螺纹微调机构结构图齿轮齿条机构Z构图如图1-4所示：直流电机| 2455 /,13图1-4齿轮齿条机构结构图机构名称：齿轮齿条机构工作特性：降速比大，增加水平推动力齿轮5口电机安装在一起,与齿轮 A相 啮合。齿轮四齿轮A同轴，与齿条相啮合， 将旋转运动转为直线运动本机应用目的：电机带动齿轮齿条行走。为实现本单元的控制功能，在主体结构的相应位置装设了光电传感器、磁性接近开关、微动开关等 检测与传感装置，并配备了步进电机、直流电机、直动气缸、电磁铁等执行机构和电磁阀、继电器等控 制元件。详见图1-5所示。CYMM1M2SQ5-逆转检测S2一气缸降检测M2-直线I电机HLSQ1扬臂下行检

18、测SQ6-左行检测S3一工件检测M3-直线口电机SQ2-扬臂上行检测SQJ右行检测MK扬臂升降电机YMH直流电磁吸铁SQ3-顺转检测SQ8-工件吸持检测M5-旋转电机C-直动气缸SQ90°旋转检测S1一气缸升检测M1一行进电机HL一指示灯图1-5上料单元检测元件、控制机构安装位置示意图二、实训目的1, 了解上料单元的机械主体结构、熟悉齿轮齿条等传动过程2,通过系统运行过程理解传感检测元件和执行机构的作用3,读懂工程图纸，学会照图完成安装接线，掌握检查方法4 .学习根据控制要求编制和调试 PLC程序的方法5 .学习系统调试和分析、查找、排除故障的方法三、实训设备1 .工件主体上料单元2

19、 . PC 机3 .可编程序控制器及通讯电缆4 .万用表5 .其它工具四、实训内容与步骤1 .熟悉上料单元的机械主体结构，了解机械装配方法，重点观察行星齿轮系、齿轮齿条机构的传动过程和理解螺纹微调机构、张紧机构的作用。2 .对照电源系统图（见附录1）和气动原理图（见附录2）学习本单元电源系统和气动系统的设计与连接调试方法。3 .对照图1-5查找本单元各类检测元件、控制元件和执行机构的安装位置，并依据上料单元PLC控制接线图（见附录3）熟悉其安装接线方法。4 .根据表1-1理解本单元各检测元件、 执行机构及控制元件的功能，熟悉基本调试方法（必要时可根据系统运行情况适当调整相应位置）。表1-1上料

20、单元检测元件、执行机构、控制元件一览表类别序号编号名称功 能安装位置检 测 元 件1SQ1微动开关确定扬臂下行位置两支撑侧板顶部型材2SQ2微动开关确定扬臂上行位置两支撑侧板顶部型材3SQ3微动开关确定扬臂顺转位置圆盘4SQ4微动开关确定扬臂90°旋转位置圆盘5SQ5微动开关确定扬臂逆转位置圆盘6SQ6微动开关确定扬臂左行位置（铳床方向）圆盘左面支撑型材7SQ7微动开关确定扬臂右行位置（下料方向）圆盘右面支撑型材8SQ8微动开关工件吸持检测电磁铁上9S1磁性接近开关确定气缸初始位置气缸10S2磁性接近开关确定气缸伸出位置气缸11S3光电传感器检测工件槽工件工件槽侧面执 行 机 构 等

21、1M5直流电机驱动扬臂旋转圆盘2M4步进电机驱动扬臂升降两支撑侧板中间3M1直流电机驱动上料单元行进滑轨支撑板4M2直流电机驱动直线I传送带直线单元5M3直流电机驱动直线II传送带升降梯旁直线单元6YM直流电磁吸铁控制扬臂电磁铁吸放工件扬臂7C直动气缸驱动扬臂顶端电磁铁升降扬臂8HL工作指示灯显示工作状态两支撑侧板顶部型材9HA1蜂鸣器事故报警控制板10HA2蜂鸣器事故报警控制板控制元件等1KM1继电器扬臂左行控制直线单元内侧2KM2继电器扬臂右行控制直线单元内侧3KM3继电器控制步进电机得电失电直线单元内侧4KM4继电器扬臂顺时旋转控制直线单元内侧5KM5继电器扬臂逆时旋转控制直线单元内侧6

22、YV电磁阀直动气缸伸缩控制两支撑侧板中间5 .编制和调试PLC自动控制程序。反复观察分站运行演示，深刻理解控制要求 根据控制要求描述及工作状态表自行绘制自动控制功能图设置I/O编号，并将功能图转换为梯形图输入计算机进行调试将程序下载至PLC进行试运行（断开负载电源） 根据I/O编号逐个核对PLC与输入输出设备的连接进行系统调t实现 PLC带分站负载运行（接通负载电源）6 .在自动控制程序的基础上增加启动、停止、急停、复位控制和工作方式选择控制。7 .学习分析、查找、排除故障的基本方法。五、控制要求（一）自动控制过程说明及工作状态表初始状态：升降、行进、旋转电机及直动气缸处于原位，扬臂呈静止状态

23、；吸持工件电磁吸铁释 放；工作指示灯熄灭。在系统全程运行时二直线电机驱动传送带始终保持运行状态（系统启动即开始运转）；分单元运行时可选用PLC的特殊继电器（与 PLC运行/停止同状态的继电器）保持其运行状态。系统运行期间，需根据铳床单元的工作状态选择A B两种不同的控制过程。A.若铳床正在铳削工件则待加工完毕后向上料单元发出转运信号：1 .当上料单元接收到铳削完毕信号后，工作指示灯发光，直流电机驱动齿轮齿条动作，上料单元左行至铳床方向。2 .上料单元左行到位后，气动回路的电磁换向阀动作，气缸活塞杆伸出，带动电磁铁下降。3 . 气缸活塞杆伸出到位后，电磁吸铁得电，通过主体工件上安装的金属条吸取工

24、件主体。吸持工件3s后，气动回路电磁换向阀复位，气缸活塞杆收回，电磁铁持工件回缩（若一次吸合未果，即安装在电磁吸铁上的微动开关未发出信号，蜂鸣器发出音响报警信号）。4 .安装在电磁吸铁上的微动开关发出信号表示完成吸合且气缸回缩归位后，直流电机驱动齿轮齿条动作，上料单元反向右行。5 .上料单元右行到位后，步进电机切换继电器得电，发出升降脉冲信号。同步带驱动扬臂持工件上行。6 .扬臂上行到位后，步进电机切换继电器失电，此时直流电机带动行星齿轮动作，使扬臂持工件顺向旋车专180度，将工件送至下料单元入口处。7 .扬臂旋转到位后，气动回路的电磁换向阀动作，气缸活塞杆伸出，带动电磁铁持工件下降。8 .

25、气缸活塞杆伸出到位后，电磁吸铁失电，对准下料口释放工件，2 s后气动回路电磁换向阀复位，气缸活塞杆收回。9 .气缸回缩到位后，进行 2秒延时，启动旋转直流电机带动行星齿轮动作，使扬臂逆向旋转。10 .气缸回缩且扬臂逆转180度回到初始位置后， 步进电机切换继电器再次得电，扬臂升降方向为“ 十 ：（选中下行），且发出升降脉冲信号。此时同步带驱动扬臂下行。11 .扬臂下行到位后，工作指示灯熄灭，系统回复初始状态。与上述描述对应的工作状态表如表1-2所示：表1-2 工作状态表A动 作 顺 序输入信号输出信号扬臂下行原位扬臂上行到位扬臂逆转原位扬臂90到位扬臂顺转到位扬臂右行原位扬臂左行到位气缸初始原

26、位气缸下降至位工件吸持检测料槽工件检测铳削完毕信号扬臂升降脉冲扬臂升降方向扬臂顺时旋转扬臂逆时旋转步进电机切换扬臂左行扬臂右行直动气缸扬臂电磁吸铁工作指示灯直线I电机直线口电机蜂鸣报警器0十一十一一十一十一一一一一一一一一一一一一一十十一1十一十一一十一十一一一十一一一一一十一一一十十十一2十一十一一一十十一一一一一一一一一一一十一十十十一3十一十一一一十一十一一一一一一一一一一十(3s)/-十十十十一4十一十一一一十十一十一一一一一一一一十一十十十十一5十一十一一十一十一十一一十一一一十一一一十十十十一6一十十一一十一十一十一一一一十一一一一一十十十十一7一十一一十十一十一十一一一一一一一一

27、一十十十十十一8一十一一十十一一十十一一一一一一一一一+ (2s)/ -一十十十一9一十一一十十一十一一一一一一一(2s)/ 一一一一一一十十十一10一十十一一十一十一一一一十十一一十一一一一十十十一11十一十一一十一十一一一一一一一一一一一一一一十十一注：1.此工作状态表表示吸持工件动作一次完成的控制过程。2.当步进电机切换信号为“十”时表示选择升降电机驱动器得电，准备运行。3.当扬臂升降方向信号为“一”，同时脉冲信号为“十”时，表示执行上行动作； 当扬臂升降方向信号为“十”，同时脉冲信号为“十”时，表示执行下行动作。8 .若铳床无工件则向上料单元发出加送信号：1 .当有工件放入工件槽时，工

28、件传感器发出检测信号，工作指示灯发光，控制扬臂顺时旋转的直流电机带动行星齿轮动作，使扬臂顺向旋转90度，对准工件槽。2 .扬臂旋转到位后，气动回路的电磁换向阀动作，气缸活塞杆伸出，带动扬臂终端电磁铁下降。3 . 气缸活塞杆伸出到位后，电磁吸铁得电，通过主体工件上安装的金属条吸取工件主体。吸持工件2s后，气动回路电磁换向阀复位，气缸活塞杆收回，电磁铁持工件回缩（若一次吸合未果，即安装在电磁吸铁上的微动开关未发出信号，蜂鸣器发出音响报警信号）。4 .安装在扬臂终端电磁吸铁上的微动开关发出信号表示完成吸合且气缸回缩归位后，启动扬臂逆时旋转，带动行星齿轮动作，使扬臂逆向旋转。5 .扬臂逆转90度回到初

29、始位置后，直流电机驱动齿轮齿条动作，上料单元左行。6 .上料单元左行到位后，气动回路的电磁换向阀再次动作，气缸活塞杆伸出，带动扬臂终端电磁铁持 工件下降。7 . 气缸活塞杆伸出到位后，电磁吸铁失电，将工件放下；2s后气动回路电磁换向阀复位，气缸活塞杆收回，扬臂终端电磁铁回缩。8 .气缸回缩归位后，直流电机驱动齿轮齿条动作，上料单元右行。9 .上料单元右行回位后，工作指示灯熄灭，系统回复初始状态。与上述描述对应的工作状态表如表1-3所示：表1-3工作状态表B动 作 顺 序输入信号输出信号扬臂下行原位扬臂上行到位扬臂逆转原位扬臂90到位扬臂顺转到位扬臂右行原位扬臂左行到位气缸初始原位气缸下降至位工

30、件吸持检测料槽工件检测铳削完毕信号扬臂升降脉冲扬臂升降方向扬臂顺时旋转扬臂逆时旋转步进电机切换扬臂左行扬臂右行直动气缸扬臂电磁吸铁工作指示灯直线I电机直线口电机蜂鸣报警器0十一十一一十一十一一一一一一一一一一一一一一十十一1十一十一一十一十一一十一一一十一一一一一一十十十一2十一一十一十一十一一十一一一一一一一一十一十十十一3十一一十一十一一十一一一一一一一一一一十(2s)/-十十十十一4十一一十一十一十一十一一一一十十一一一一十十十十一5十一十一一十一十一十一一一一一一一十一一十十十十一6十一十一一一十十一十十十十十十一7十一十一一一十一十十一一一一一一一一一十(2s)/-一十十十一8十一十

31、一一一十十一一一一一一一一一一十一一十十十一9十一十一一十一十一一一一一一一一一一一一一一十十一注：内容同表1-2注（2） 自动控制程序流程图图1-6为在自动控制工作方式下选择不同控制过程的的程序框图.控制过程选择控制过程A控制过程B图1-6控制过程选择的程序框图图1-7为选择控制过程A的程序流程图：机电一体化柔性实训教学系统初始状态图1-7控制过程A程序流程图15右行电机（Q0.3）否停止右行电机（Q0.3）,输出升降电机脉冲（Q0.1） 步进切换（Q1.4）停止升降电机（Q0.1）;停止步进切换（Q1.4） , 一输出顺时旋转电机（Q0.0）否停止顺转电机（Q0.0）;输出气缸（Q0.6）

32、4否I二二气缸降检测（I0.6）二二二 I是停止电磁铁（Q0.7）,延时2秒（T39）2秒后，停止气缸（Q0.6）十否I气缸升检测（I0.5） ,A是延时2秒后（T40）输出逆时旋转电机（Q0.4）停止逆转电机（Q0.4）下行电机脉冲、方向（Q0.1、Q0.5）、步进切换 0- （Q1.4）否二二降臂检测（I。.。）二- 是停止下行电机脉冲、方向（Q0.1、Q0.5）、步进切换（Q1.4）机电一体化柔性实训教学系统图1-8为选择控制过程B的程序流程图：初始状态V-一 L-一 -v.料池工件检测（。4）二图1-8控制过程B程序流程图17顺时旋转电机（Q0.0）否V二90度旋转检测（I1.1 ）

33、*停止逆时旋转电机（Q0.4）左行电机（Q0.2）停止顺时旋转电机 （Q0.0）,输出气缸（Q0.6）气缸降检测（I0.6）否V左行检测（I0.7）电磁铁（Q0.7）,延时2秒（T37）停止左行电机（Q0.2）;输出气缸（Q0.6）气缸降检测（I0.6）一一停止气缸（Q0.6）(I1.1)否-X气缸升检测：（I0.5）、吸件检测停止电磁吸铁（Q0.7）,气缸（Q0.6）»气缸升检测逆时旋转电机（Q0.4）延时2秒（T41）后 右行电机（Q0.3）v二逆转检测（I0.3）,二二否二,右行检测（Q1.0）二二停止右行电机（Q0.3）机电一体化柔性实训教学系统（3） 控制方式说明上料单元独

34、立运行时具有自动、手动两种控制方式。当选择自动方式时本单元呈连续运行工作状态；当选择手动方式时则相当于步进工作状态，即每按动一次启动按钮系统按设计步骤依次运行一步的运行 方式。在系统运行期间若按下停止按钮，执行动作立即停止； 再按下启动按钮，将在上一停顿状态继续运行。当发生突发事故时，应立即拍下急停按钮，系统将切断PLC负载供电即刻停止运行（此时所有其它按钮都不起作用）。排除故障后需旋起急停按钮， 并按下复位按钮，待各机构回复初始状态后按下启动 按钮，本单元方可重新开始运行。六、I/O编号分配表表1-4为上料单元控制板上PLC的I/O编号设置：表1-4上料单元I/O分配表形式序号名称PLC地址

35、编号地址设置输入1扬臂下行检测（复位）I0.0SQ1EM277总线模块设置的站号为：10与总站通讯的地址为：16172扬臂上行检测I0.1SQ23顺转检测I0.2SQ34逆转检测（复位）I0.3SQ55工件检测I0.4S36气缸升检测（复位）I0.5S17气缸降检测I0.6S28左行检测（铳床方向）I0.7SQ69右行才测（下料方向）I1.0SQ710工件吸持检测I1.1SQ81190度旋转检测I1.2SQ412手动/自动按钮I2.0SA13启动按钮I2.1SB114停止按钮I2.2SB215急停按钮I2.3SB316复位按钮I2.4SB4输出1顺时旋转（至位）Q0.0KM42上行电机（至位）

36、Q0.1M4P3左行电机（至位）Q0.2KM14右行电机（复位）Q0.3KM25逆时旋转（复位）Q0.4KM56下行电机（复位）Q0.5M4:P+D7气缸电磁阀Q0.6YV8直流电磁吸铁Q0.7YM9工作指示灯Q1.0HL10直线I电机Q1.1M211直线II电机Q1.2M312步进电机切换继电器Q1.4KM313蜂鸣器报警Q1.614蜂鸣器报警Q1.7发送地址V2.0-V3.7(200PLC>300PLC)接收地址V0.0-V1.7(200PLC <- 300PLC)若运用本单元控制板上的PLC进行控制，必'须按照表1-4设置的I/O编号编制程序；若另行选用其它PLC进行

37、控制，编制程序时可以任意设置I/O编号，但在完成 PLC与接口板的连接时应特别注意PLC编号与接口板接线的对应关系。特别提示1-完成上料单元独立运行后若要参与到系统总控台控制的全程运行，需在单元控制的程序中增加如下内1 .增加总控起动、停止、急停、复位等功能，并将本单元的工作状态传送至上位机。2 .为确保后续站工件主体下料单元的运行安全，需将下料电机运行及料仓底部工件检测信号作为本 单元向下料口释放工件的闭锁条件，即在下料电机运行期间或料仓底部工件检测有信号时，本单 元不得向下料口释放工件。19机电一体化柔性实训教学系统第二单元下料单元七、单元简介下料单元的主要功能是将前站送入本单元下料仓的工

38、件主体，通过直流电机驱动间歇机 构带动同步齿型带使之下落，工件主体下落至托盘后经传送带向下站运行本单元主体结构组成如图 2-1所示，包括间歇轮、同步齿行带、同步轮、传送电机、直线单 元、工作指示灯等。图2-1下料单元25图2-2间歇机构结构图本单元在结构设计中涉及到间歇机构、同步带传动、螺杆调节结构、螺杆锁紧结构、张紧机 构等相关的机械原理、机械零件知识。间歇机构结构图如图 2-2所示：机构名称：间歇机构工作特性：O2ffi转动与停止的时间比为1 : 3。本机应用目的：控制传动模块。同步齿型带传动机构结构图如图2-3所示:1|oi_ y, j-_ -1图2-3同步齿型带传动机构结构图螺杆调节机

39、构结构图如图 2-4所示：W力勿L"3 - - H-/y/y机构名称：同步齿型带传动机构工作特性：平稳、无噪声，传动中无滑动周向位移使 W2=W1本机应用目的：竖直同步传送模块。机构名称：螺杆调节机构工作特性：结构简单、工作可靠。本机应用目的：皮带涨紧力调节，机体紧定。图2-4螺杆调节机构结构图同步机构结构图 如图2-5所示:从动轮主动轮机构名称：同步机构工作特性：由两个相同的齿轮构成，保证两个同步带下降速度的一致性。本机应用目的：使工件进入存储料仓过程中保持水平状态。图2-5同步机构结构图同步带所使用的张紧机构由弹簧和弹片构成，将同步带向内侧压紧，保证同步带夹紧工件主体，不会发生脱

40、落。以上机构协调工作，实现工件主体出/入下料单元的物流处理过程。为实现本单元的控制功能，在结构的相应位置装设了光电传感器、电感式传感器、电容式传M2感器等检测与传感装置，并配备了直流电机、电磁铁等执行机构。详见图2-6所示。S1一工件检测S2一托盘检测S3一料仓底部工件检测M1一传送电机M2-下料电机YMH直流电磁吸铁HL1红色指示灯HL2绿色指示灯图2-6下料单元检测元件、控制机构安装位置示意图八、实训目的1 , 了解下料单元的机械主体结构、熟悉间歇机构等传动过程2 .通过系统运行过程理解传感检测元件和执行机构的作用3,读懂工程图纸，学会照图完成安装接线，掌握检查方法4 .学习根据控制要求编

41、制和调试 PLC程序的方法5 .学习系统调试和分析、查找、排除故障的方法九、实训设备1,下料单元6 . PC 机7 .可编程序控制器及通讯电缆8 .万用表9 .其它工具十、实训内容与步骤1 .熟悉下料单元的机械主体结构，了解机械装配方法，重点观察间歇机构、同步带传动、 螺杆调节结构过程和理解螺杆锁紧结构、张紧机构的作用。2 .对照电源系统图（见附录 4）学习电源系统的设计与连接调试方法。3 .对照图2-6查找本单元各类检测元件、执行机构的安装位置，并依据下料单元PLC控制接线图（见附录5）熟悉其安装接线方法。4 .根据表2-1理解本单元各检测元件、执行机构的功能，熟悉基本调试方法（必要时可根据

42、系统运行情况适当调整相应位置）。表2-1下料单元检测元件、执行机构、控制元件一览表类别序号编号名称功 能安装位置检 测 元 件1S1电感式传感器检测托盘的位置直线单元上2S2光电传感器检测托盘上是否有工件直线单元上3S3电容式传感器检测料仓底部是否有工件料仓下部执 行 机 构 等1M1直流电机驱动直线单元传送带直线单元上2M2直流电机驱动间歇机构料仓上3M3直流电机驱动滚筒型转角单元下料单元旁的转角单元4YM直流电磁吸铁控制托盘位置直线单元上5HLHL1红色指示灯显示工作状态直线单元侧HL2绿色指示灯显示工作状态6HA1蜂鸣器事故报警控制板7HA2蜂鸣器事故报警控制板5 .编制和调试PLC自动

43、控制程序子.反复观察分站运行演示，深刻理解控制要求丑.根据控制要求描述及工作状态表自行绘制自动控制功能图寅.设置I/O编号，并将功能图转换为梯形图输入计算机进行调试卯.将程序下载至PLC进行试运行（断开负载电源）辰.根据I/O编号逐个核对PLC与输入输出设备的连接巳.进行系统调试，实现 PLC带分站负载运行（接通负载电源）6 .在自动控制程序的基础上增加启动、停止、急停、复位控制和工作方式选择控制7 .学习分析、查找、排除故障的基本方法卜一、控制要求（1） 自动控制过程说明及工作状态表初始状态：直线及转角二传送电机、 下料电机均处于停止状态；直流电磁吸铁竖起禁行；工 作指示灯熄灭。系统启动运行

44、后本单元红色指示灯发光；直线电机、转角电机驱动二传送带开始运转且始机电一体化柔性实训教学系统统终保持运行状态（分单元运行时可选用与PLC运行/停止同状态的特殊继电器保持二传送电机的运行状态）。系统运行期间：1 .当前站上料单元向料仓中放入工件发出信号，经过4秒时间确认后，启动下料电机执行将工件主体下落动作。2 .当工件主体下落 6秒后，若无托盘到位信号，则停止下料电机运行，将工件置于料仓中等 待。3 .当托盘到达定位口时，底层的电感式传感器发出检测信号，红色指示灯熄灭，绿色指示灯 发光；经过2秒时间确认后，启动下料电机继续执行将工件主体下落动作。4 .检测到托盘到位信号，当工件下落至托盘时，工

45、件检测传感器发出检测信号，延时3秒确认后，直流电磁铁吸合下落，放行托盘。5 .托盘放行2秒后，电磁吸铁释放处于禁止状态，绿色指示灯熄灭，红色指示灯发光，系统 回复初始状态。说明：若下料电机从料仓入口至出口动作一个行程后工件检测传感器仍无检测信号，此时报警器发出警报，提示运行人员需在料仓中装入工件（本套设备中通过延时进行控制）。与上述描述对应的工作状态表如表2-2所示：表2-2 工作状态表动作顺序工件检测入托盘检测 输信号料仓底部工件测上料单元放件下料电机绿色指示灯输出直 流 电磁 吸 铁信号传 送 电 机转角电机红色指示灯蜂鸣器报警0一一一一一一一十十十一1一一一十 (4s)/ 十一一十十十一

46、2一一一一+ (6s)/ 一一十十十一3一十一一-(2s)/ 十十一十十一一4十十一一一十(3s)/ 十十十一一5一一一一一+ (2s)/ + (2s)/ 一十十-(2s)/ 十一注：1.当本站接受到前站释放工件信号时控制过程按照工作状态表中动作顺序0、1、2、3、4、5依次执行2.若由于托盘到达本站直接引发的控制过程则按照工作状态表中动作顺序0、3、4、5依次执行（2） 自动控制过程功能图图2-7为下料单元程序流程图27机电一体化柔性实训教学系统29初始状态直线传动电机（Q0.3)转角传动电机（Q0.4)红色指示灯（Q0.5)*.否一延时4秒，输出下料电机（Q0.0）延时6秒，停止下料电机（Q0.0）延时2秒，输出下料电机（Q0.0）否一绿色指示灯亮（Q0.1）红色指示灯灭（Q0.5）V托府工件检测（I0.0jA- 是停止下料电机，延时 3秒