智能生产线调试与维护 教案 曾照香 5-7 立体库站调试-智能生产线维护

《智能生产线调试与维护》课程单元教学设计方案教师：序号：5授课时间授课班级上课地点教学单元名称立体库站调试课时数教学目标专业能力能够根据工艺要求编写设备的PLC程序及HMI触摸屏组态。能够熟练应用工控类产品：传感器、变频器、低压器件、按钮指示灯等。方法能力知识获取、归纳，操作能力社会能力合作能力、交往能力思政教育培养学生坚忍不拔、自强不息、锐意进取的精神目标群体1、具备基本知识获取能力；2、具备机械、电气、气动、自控相关方面知识与实践能力。重点、难点PLC的编程与调试教学环境智能制造生产线实训室教学方法讲授、小组讨论时间安排教学过程设计30min6.5H30min30min8H1H1.情境引入：（谈话教学）（1）播放智能制造生产线运行视频（公司宣传用视频）（2）介绍订单。2.信息收集（1）认识5#立体库站结构及工艺认识教学方法：（个人工作）5#立体库站工艺流程教学方法：个人工作5#立体库站的工艺元器件认识教学方法：（小组讨论、陈列黑板统计）统计自己掌握得技术统计自己缺失得技术思考通过何种方式获取未掌握得技术站点安全学习教学内容：（小组工作，把结果贴在展板中，总结补充）熟悉供料站工艺找出设备中有可能涉及到的人身安全、设备安全及调试过程中可能存在的危险因素，并记录！找出设备联锁点，理清联锁关系，并在编程中写入设备的控制程序中。（2）电气及气动图纸识别电气图纸完善教学方法：（个人工作）掌握电气符号、电气原理图能够利用EPLAN制图工具根据设备电气控制系统画出电气原理图画出PLC执行元件的电气原理图气动原理图并统计气缸类型及数量教学方法：（个人工作）掌握气缸的类型、工作方式及功能熟悉气缸的标识符根据工艺画出气动原理图画出气动原理图，并统计气缸的类型及数量，明确功能（3）关键技术应用平行抓手技术参数5.立体库及步进电机应用1）识别X、Z轴2）请根据设备中步进电机得设备，查阅相关资料完成下列表格内的数据：3）下图为设备中Z轴驱动器，根据驱动器的拨码信息回答下面问题：4）下图为CL57驱动器端子接线图，请根据相关资料完成表格中端子的定义及功能。7）MC运动控制指令回顾：用线连接正确的指令块名称。6.西门子视觉传感器应用1）视觉传感器的组成查找资料页，在智能制造生产线中，采用的西门视觉传感器型号为：（MV440）。并根据下图，在传感器相应位置，标注各部件名称。a.镜头保护壳b.镜头c,阅读器d.内置环形光源e.内六角安装固定螺钉2）通过web功能，查看MV440的信息。MV440可以通过WEB功能直接打开其组态界面，查看修改相关的参数。打开方式：登录192.168.0.54打开SIMATICMV440HRWEB主页。需要记录的信息：读码器产品版本：5；主机名称：MV440；IP地址：192.168.0.54。3）请根据下面的组态演示，建立一个西门子视觉项目，组态MV440设备，编写采集程序，实现PLC与视觉传感器的通讯及数据的读取，并记录组态过程。P182–p186（4）统计关键元器件清单教学方法：（小组工作）根据图纸统计供料站所用到的关键的元器件清单，熟悉供料站的机械、电气、气动系统。把器件名称、型号、数量、供货商填写在工作页（5）编制工具、辅助工具及检具清单（教材中表格使用）教学方法：（小组工作）根据订单思考工作中所需要的工具、辅具、检具清单3.计划：根据订单每个成员制定自己得工作计划（教材中表格使用）教学方法：（个人工作）根据订单要求，小组内每个成员制定自己的工作计划和步骤。包括：完成计划所需的时间。把工作计划写在工作页：教材中4.决策：小组讨论各成员得工作计划，从合理性、环保、效率、可操作性分析出最优计划。教学方法：（小组讨论）根据工作步骤3，小组讨论每个成员的计划。讨论应从：可实施性、效率、合理性、安全环保等因素综合考量，选出最优的计划，并付诸实施。5.实施：学时：7H教学方法：（小组任务分配，个人工作+小组工作）（1）编制输入\输出地址分配表以上表格内容仅作参考，地址命名可自定义。（2）编制工艺流程图根据5#立体库站的视频演示及案例程序的动作执行，请把自动操作的动作描述出来，并进行详细的步骤分解，以指导PLC的编程工作。循环：5#立体库站占位信号=1视觉传感器采集瓶盖二维码信息立体库动作开始执行入库程序X、Z轴移动至占位上方X、Z轴移动至物料瓶3/4位置夹取气缸夹取物料瓶X、Z轴移动至仓库号位置上方取料气缸伸出Z轴移动至仓库号位置夹爪松开取料气缸缩回X、Z轴回原点循环结束结束（3）PLC程序编写。程序框架编写2.工艺程序编写3.安全联锁关系4.报警（4）HMI触摸屏组态方案及组态触摸屏框架：起始页、流程页、参数设置页、手动页、报警页参数变量确定（5）填写安全指导证明（6）检查测量（目测、上电前绝缘性及导通性、上电后的安全测量）（7）根据上面（1）-（6）工作内容，对设备进行调试。6.检查及评估教学方法：（培训师谈话、学员操作演示、学员讲述）功能检查作业教学反馈《智能生产线调试与维护》课程单元教学设计方案教师：序号：6授课时间授课班级上课地点教学单元名称智能生产线综合调试课时数教学目标专业能力能够根据工艺要求编写设备的PLC程序及HMI触摸屏组态。能够熟练应用工控类产品：传感器、变频器、低压器件、按钮指示灯等。方法能力知识获取、归纳，操作能力社会能力合作能力、交往能力思政教育培养学生吃苦耐劳、持之以恒的精神目标群体1、具备基本知识获取能力；2、具备机械、电气、气动、自控相关方面知识与实践能力。重点、难点PLC的编程与调试教学环境智能制造生产线实训室教学方法讲授、小组讨论时间安排教学过程设计0.5H6.5H30min30min7H1H1.情境引入：（谈话教学）（1）播放智能制造生产线运行视频（公司宣传用视频）（2）介绍订单。2.信息收集（1）智能生产线总体工艺描述教学方法：（个人工作）观看智能制造生产线演示视频，写出整线的工艺流程。（2）基于PROFINET的智能IO网络建立1）2）设备网络组建根据PROFINET网络的特点组建智能制造生产线的PLC、HMI、WLAN的网络。并用线代表PROFINET网线连接各个节点。3.西门子RFID射频识别应用4）智能制造产线用到的RFID有三部分组成，请在下列三幅图片中标出产线中用到的产品，并查阅相关资料完成表格内容的填写。序号 部件名称 型号 关键参数描述通讯模块阅读器发送应答器5）RFID状态显示阅读器的运行状态通过LED显示。LED可显示绿色、红色或黄色，具有熄灭、点亮和闪烁状态，请查找相关的资料，完成LED状态的说明：6）动手做一做：请根据下面步骤，实现RFID在智能制造生产线中的应用。根据教材内容组态RFID与S7-1500间的IOPN通讯。7）根据TIAF1帮助功能，查找指令块的用法。4.各站点启动初始状态站点初始状态描述1#供料站无占位，料仓有料，2#翻转站3#灌装站4#机器人站5#立库站5.控制系统要求（1）系统启动时需要让每个站点处于初始状态。（2）每个站点需要独立的启动信号，以确定是否处于初始位置。（3）当站点处于空闲状态时，处于接货状态；当站点处于工作状态禁止接货。（4）每个站点的控制面板只能控制本站点，而对其它站点没有影响。6.自动化设备调试规范对复杂的设备进行系统调试，需要遵循一定的步骤。特别对出初学者来说，可以规避很多现场调试的雷区。遵循这些步骤可以让调试人员少走弯路，更高效，更安全的完成工作。（1）设备调试的内容及步骤：对站点内的单个元件进行调试。调试内容包括：元件的安装位置，相应的传感器安装位置；气缸的运动行程、缓冲及运动是否顺畅；按照技术要求，逐项核对设备的各个性能进行确认。例如电机的正反转、气缸的伸缩方向、限位开关位置及可靠性等；检查设备是否符合安全规范。例如：设备的防护栏、防护罩、防护盖、等安全装置是否安装齐全和牢固。设备的安全指示是否连接良好，联锁功能是否可靠等；设备调试步骤：设备调试步骤应该按照先实现和确认设备整体的点动功能，再进行系统的单流程联动调试，再进行生产线的整机联动调试，最后实现生产线整机持续连续运行调试。（2）设备调试技巧初次上电调试在初次通电调试之前，要把智能生产线设备中的过滤减压阀调小压力(机构能动为止），以免未调好位置的机构在点动时，大压力冲击，撞坏未调好的机构。设备调试原则调试时在注意整体与局部，先调整体，再调局部。如果整体没法调，则与整体有关的局部不要花太多的时间和精力，否则很可能是白费劲。如不存在整体与局部关系的，则要从1#站点开始，一个模块一个模块地从前往后调，调好一个模块再调下一模块，调好一台机，再调下一台机。设备元件不齐全时调试的注意事项机构的位置、运动行程、缓冲调试，一般要在有装配产品、部件齐全的情况下调试。在不齐全的情况下，不要去调试，否则浪费时间，很可能要重调。HMI触摸屏按键开关无反应a.当触摸屏上按键点动无反应时，是程序有问题，要电气工程师解决。b.触摸屏上点动按键，无反应动作时，首先检查PLC的指示灯有无一闪一闪反应，如无，则PLC接线有问题。如有，再检查电磁阀的灯有无发亮，如无，则PLC与电磁阀间接线有问题或电磁阀坏，如有灯亮，则检查电磁阀有无被手动开关锁住、电磁阀是否有气压、气缸单向调节阀是否锁住等。c.触摸屏上点动按键，有时反应，有时点动动不了，则要考虑PLC程序有关联保护，要先动其他动作，才能点动，以保护要点动的机构不被撞坏。传感器故障处理若感应器异常(坏了或被拆、没动作去感应等),影响设备正常运转，可以用触摸屏找出相应感应器对ＰＬＣ的输入点（点触摸屏，ＰＬＣ相应的输入点会闪亮），然后用线把它短路（相当于感应器被感应导通），则无需修改程序，机器就能运行。不需调试的地方不要浪费时间去空转。带有节拍的设备调试调节拍（或周期），要首先调PLC程序（减少延时），其次调整气缸、油缸的缓冲（带缓冲的油缸调缓冲阀，气缸调两端的出气速度）。设备基准点的调试（机器人调试）装机、调机、联机时要细心、耐心、观察、多思考，甚至多问，才能找出问题点。只有找出问题点，才能有正确的调试,要选好调试基准。调试时，非不得已，不能动基准，否则很多地方要重调。3.计划：根据订单每个成员制定自己得工作计划（教材中表格使用）教学方法：（个人工作）根据订单要求，小组内每个成员制定自己的工作计划和步骤。包括：完成计划所需的时间。把工作计划写在工作页中4.决策：小组讨论各成员得工作计划，从合理性、环保、效率、可操作性分析出最优计划。教学方法：（小组讨论）根据工作步骤3，小组讨论每个成员的计划。讨论应从：可实施性、效率、合理性、安全环保等因素综合考量，选出最优的计划，并付诸实施。5.实施：教学方法：（小组任务分配，个人工作+小组工作）（1）生产线的调试流程下图是对于复杂的生产线调试过程中，应该遵循的最基本的调试步骤。（2）工艺流程图循环：6.检查及评估教学方法：（培训师谈话、学员操作演示、学员讲述）功能检查作业教学反馈《智能生产线调试与维护》课程单元教学设计方案教师：序号：7授课时间授课班级上课地点教学单元名称智能生产线维护课时数教学目标专业能力能够根据工艺要求编写设备的PLC程序及HMI触摸屏组态。能够熟练应用工控类产品：传感器、变频器、低压器件、按钮指示灯等。方法能力知识获取、归纳，操作能力社会能力合作能力、交往能力思政教育培养学生乐于奉献、爱岗敬业、为建设社会主义贡献自己的力量目标群体1、具备基本知识获取能力；2、具备机械、电气、气动、自控相关方面知识与实践能力。重点、难点PLC的编程与调试教学环境智能制造生产线实训室教学方法讲授、小组讨论时间安排教学过程设计30min30min1H2H2H2H2H2H2H2H1.情境引入：（谈话教学）智能生产线已经交付客户使用，在使用过程中出现了故障，造成车间停产。智能生产线的操作工已经通知设备服务部。你作为服务部的工程师需要去现场找出问题，解决设备故障恢复正常生产。并制定设备的维护表格，对设备进行定期维护，以确保设备能够正常运行。2.工作过程（1）设备维护的重要性2.设备维护的措施及目标设备清扫。不仅是表面，而且要将犄角旮旯清扫干净，让设备、工装的磨损、噪音、松动、变形、渗漏等缺陷暴露出来，及时排除；设备润滑。应定时、定量、定质、及时对设备进行加油、加脂；少油、缺脂造成润滑不良，使设备运转不正常，部分零件过度磨损、温度过高造成硬度、耐磨性减低、甚至形成热疲劳和晶粒粗大的损坏；设备紧固。包括对设备紧固螺栓、螺母，避免部件松动、振动、滑动、脱落而造成的故障；设备堵漏。防止堵塞设备的润滑油脂、压缩空气、蒸汽、水、冷却介质、冷气、热量泄漏。3.复杂机械设备电气控制电路故障的一般检查和处理方法（1）向操作者了解故障发生时的情况到达现场后，首先向操作者了解故障前后的操作情况及故障现象，对处理故障具有重要意义。因为多数操作者熟悉机床的性能，他们对经常发生的故障和处理方法有很多宝贵经验。全面了解设备故障前后的情况，有利于根据电气设备的工作原理分析和处理故障，所以必须重视操作者的意见。（2）对控制系统的电气控制原理进行分析从故障现象触发，根据该设备的类别，按电气控制原理进行分析，确定故障发生的各种可能范围，再进行综合分析和判断，初步确定故障发生的大致部分。（3）进行一般性外观检责初步确定了发生故障的可能范围后，对有关元器件进行外观检查，如接线端头是否脱落，接线柱接触是否良好，导线是否被烧焦，线圈是否烧坏，触头有无粘住，保护元件是否动作等，都能明显地表明故障点。这种外观检查有时也可以延伸到其他电气柜中与此动作有关的元件，即所谓“先从全局到局部，再从局部看全局"。（4）控制电路的动作的试验检查在外部检查发现了故降和疑点后，可进一步采用检查电器元件动作的方法，也就是操作某一开关或按钮，看电路中各继电器、接触器等是否按规定的动作有序地进行动作。若依次动作至某一电器时发现其动作不正常，即说明与此电器有关的电路存在问题，再在此电路中进行深人分析和检查，一般可发现故障。在这种动作试验时，常用一段导线逐段短接该控制环节的所有条件，缩小故障范围。操作时只能短接各种开关和继电器、接触器的触头，但绝不可短接电压元件和不同电源线的触头！采用此法检查时，应特别注意人身及设备安全，尽可能切断主电路，仅试验控制电路中的动作，这样设备部件不会因为有输出动作出现意外。有时还应预先慎重考虑因局部控制动作是否会带来某种不良后果。（5）利用仪表器材进行检查根据不同的测量目标和电路类型，选择合适的测量仪器、仪表进行检查。其中应用最多的是万用表，其次为示波器、电桥等。例如，在电路通电情况下，可以用万用表的电压挡测量目标控制环节中各条件元件是否正常，比如，所有的常闭触头均应为零值，如果出现显示电源电压值，就是故障所在；也可以使用万用表的电流挡测量各种电流参数是否正常，比如，某些控制调节信号的电流值是否按照调节指令有正常的输出变化（比如4-20mA）。再如，在电路不通电的情况下，可以使用万用表的电阻挡测量某些元件的电阻参数来判断是否异常。（6）检查是否存在机械故障在许多电气设备中，电器元件的动作是由某个机械装置来推动、触发、执行的，或与机械装置有着十分密切的联系。比如，电气回路中的压力开关，其接通、断开的条件取决于液压管路内的压力是否正常。但有时压力不足，不是液压泵电动机的问题，而是液压泵本身的问题。再比如，电磁离合器的电参数和动作都正常，但传递转矩就是不足，这可能是由于其摩擦片过渡磨损或片与片之间有异物造成的，这时可与机修人员协同工作，共同排除故障和进行有关调整工作。（7）排除故障，总结经验，形成积累确定了故障原因后，对一般故障应力争在最短的时间内予以排除，恢复设备运行，这是设备维护人员应尽的义务。对于重大故障，应协同设备的操作者共同写出事故报告，分析设备故障的原因与性质，提出防范措施，经上级领导批准后再进行故障处理。排除故障的措施首先应体现复原，然后再本着先进、经济、可靠，最终要达到根本解决。每次排除故障后，应及时总结，并作好记录，留作以后维修工作时参考。4.智能生产线维护保养规程智能生产线的维护保养可以分为日常维护保养和定期维护保养，按照机械行业的习惯，前者也称为一级保养，是由生产线操作工完成的：后者称为二级保养，是由机械维修工在操作工的配合下完成的。日常维护保养日常维护保养由生产线操作工来完成，每个班次都要进行，并且要记录在案。其主要内容如下：查看上一班（上一次使用）的生产记录和产品质量记录。检查设备传动系统的工作是否正常，皮带输送装置有无松弛等内容，发现问题立即处理，恢复正常才可以继续生产。仔细监听、检查螺杆转动（料仓处）和其他转动部位（电动机、水泵、空压机、ABB机器人等）有无异常噪声和异常振动；触摸和检查电机外壳的温度是否正常，发现有不正常的情况，应及时通知机械维修工来修理，待不正常情况消除后，方可继续使用。检查显示温度、压力、流量计、重量等传感器，确认HMI所显示数据是否正确、稳定。发现问题立即调整处理，如果处理有困难，通知电工进行修理。检查水、压缩空气各接口有无泄漏，发现问题立即处理。擦拭平台，清除灰尘和油污，清扫工作场所。做好接班记录，特别是修理的记录。具体操作流程可按照《设备日常保养点检表》要求操作。检擦设备的安全装置功能是否可靠。定期维护保养定期维护保养一般每年进行两次（或每开机3000h）可以利用生产间隙或者节假日进行。其主要内容如下：电控柜保养；清扫、擦拭生产线各部位的灰尘和油污，拧紧松动的螺铨。检查皮带机输送装置有无异常噪声。检查出料系统滚珠丝杠滑动情况，添加丝杠的润滑油脂。检查空压机的运行情况，更换空压机油。检查3#灌装站的水箱是否有渗漏，清洗水箱并更换水箱内的水。对ABB机器人进行维护（详见ABB机器人维护保养手册）5#立体库站回零点校准、极限位测试。4#机器人站点的称重传感器零点。查看并校准温度、电压、流量计等传感器；检查各个加热元件加热情况，更换损坏的加热和传感元件，提出备件计划。检查气缸的夹紧情况，检修气缸，更换损坏的压缩空气软管和气路元件。智能制造生产线教学设备，如果在小长假如（长约5天以上），或者寒暑假期期间，设备要定期开关机试机操作，防止由于长时间不使用，造成设备的发轴、缺油、潮湿等现象，进而损坏电子设备。备件智能生产线投入运行后，应该预先准备易损件的备件。日常维护备件有。气缸磁性开关电磁阀铂热电阻压力变送器24v中继电器S7-1512PLC按钮指示灯经过较长时间的运转，智能生产线已经开始出现明显磨损，则需要增加准备以下备件。传动轴承输送皮带易损气缸推力轴承和减速箱的全部滚珠轴承。电动机轴上的皮带轮。电控柜维护内容控制设备的日常维护序号维护内容方式结果1电气柜本体观察、擦拭、清理、吹扫电气柜门、锁及门框周边的密封垫良好，密封严密。柜内清洁，没有水滴、油污和金属屑等，以免损坏电气造成事故。2操作面板操纵按钮、信号灯、HMI触摸屏都应保持清洁完好。3接触器、继电器维护观察、紧固触点系统吸合良好，无噪声、卡住或迟滞现象。4线路与端子紧固线路接头与端子板的连接是否牢靠，各部件之间的连接导线、电缆不能被油污腐蚀，接头处不得产生脱落或散头现象。5电气柜散热与照明散热良好，照明完好。6电控柜内接地电控柜、底板、门、需接地部件、端子等接地牢固可靠。电机的维护内容电动机的日常维护与保养序号维护内容方式结果1电动机表面清洁吹扫，擦拭无水滴、油污、金属屑等异物2电动机负载电流钳形电流表三相平衡，任一相不允许超过三相平均值的10%3电机绝缘电阻测量绝缘电阻表绝缘阻值>0.5MΩ4电动机接地装置视觉、万用表牢固可靠5电动机温升测温枪温度正常，无过热现象。6电动机振动、噪声无异味、冒烟、气动困难现象。7电动机接线端子绝缘良好，连接可靠。练习制作其余站点的点检表。5.智能生产线常见故障及故障排除方法在现代化的工业生产中，设备的稳定性关乎工厂能否稳定生产的重要因素。当正常生产的设备出现故障时，要迅速对设备的故障作出判断，并采取有效的手段对设备进行维修和修复，以免减少因设备停止运行造成的生产损失。对设备故障的判断和对故障解决的速度及质量取决于对设备的熟悉程度和维修经验的积累。在本工作中，将列举智能生产线可能出现的典型故障。你们作为专业的维护人员要对这些故障进行分析，并提供解决故障的方法，并记录下来，作为将来再次出现同种故障的解决手段，这也是获取维修经验的主要手段。下面是五个典型的智能生产线的排故案例，请按照正常的方法启动智能产线，在运行过程中会因为设备的某个故障，造成设备无法正常生产。请你们利用前面实践项目的知识和经验找出故障点、分析故障原因、并提供解决方案。排出故障1智能生产线维修单故障点：1#供料站维修人员：维修日期：故障