《自动化设备与技术应用实践教程》教学课件07涂装烘干单元的安装与调试

第七章涂装烘干单元的安装与调试自动化设备及生产线的应用与维护目录7.1单元简介7.2任务一：设备选型7.3任务二：硬件安装与调试7.4任务三：软件编程与调试27.1单元简介涂装烘干单元是YL-221柔性生产线的第二个站，该站通过对输送机和烘干加热系统的温度过程控制，利用限位装置和相应的传感器等检测装置，实现了对托盘的定位控制和工件的涂装烘干过程的控制，并通过延时启动输送机将工件涂装后的送料托盘作为原料输送给下一个站，同时启动系统实现周而复始的反复工作。37.1单元简介传送带将托盘及工件送入喷涂室后，首先对喷涂室的温度和湿度进行检测，低于某一个温度和高于某一个湿度时是不允许进行涂装的。此时我们认为湿度条件达到要求而只对温度进行检测。当温度条件达到要求时，首先通过控制电磁阀，对工件进行喷漆；喷漆后，喷涂室的温度上升，对喷漆工件进行加热烘干控制，要求应对温度范围进行限制，一般采用恒温加热控制；工件烘干后，喷涂室两侧风扇对室内空气还要进行换气处理，防止湿度和温度较高影响下一批的工件喷涂，同时喷涂后的工件为防止体型膨胀也需要降温处理，这是由于生产线的装配过程是在常温条件下，温度不同装配精度受影响；降温后的工件随托盘通往加盖单元。47.1单元简介落料单元是由S7-200PLC控制部分、输送机部分、落料传动装置部分及整体框架平台部分等组成。控制部分实现对输送机部分和落料传动装置部分的闭环控制；输送机主要实现对托盘的输送和定位停止；落料传动装置主要根据托盘的到位状况实现对工件的下落。落料传动装置部分是由电机驱动转臂轮带动槽轮并通过四个传动齿轮实现双侧齿形带同步带动工件向下运行。其传动过程包括齿轮传动、槽轮传动、皮带传动等形式及连续传动和间歇传动等过程。57.1单元简介涂装烘干单元是由S7-200PLC控制部分、输送机部分、喷涂（加热）室部分及整体框架平台部分等组成。控制部分实现对输送机部分和喷涂加热部分的闭环控制；输送机主要实现对托盘的输送和定位停止；喷涂加热部分主要根据托盘的到位状况实现对工件的喷涂室的温度检测及恒温控制、喷涂、定时烘干、排湿和降温处理的控制过程。涂装烘干室是由具有保温层的壳体部分、进出物料保温门、热电阻温度检测部分、电热丝加热部分、排湿和换热风机部分及室温现场显示部分等组成。67.1单元简介7.1.1结构传动原理喷涂单元传动结构，传送带将托盘输送到气缸限位装置定位点，托盘底部的金属板使托盘检测传感器动作后，使输送机停止；同时热电阻实现喷涂室温度检测，当温度低于15℃时必须加热至高于此温度时才能进行涂装，喷涂后温度应加热至30℃并保持5分钟后人为完成涂装过程；涂装完成后需对工件通过排风扇进行降温处理，将至常温后（预设）才允许进入下一个组装工序，主要是防止由于热胀冷缩原因造成其各零部件的温度膨胀系数不同，影响其装配精度；当喷涂工序完成后，首先解除气缸限位，并经PLC延时后启动输送机电机，使托盘及工件移出涂装单元而进入下一个单元，进而该单元进入下一个工作循环过程。工件为非金属材质。77.1单元简介执行元件：输送用直流电机、加热器、喷涂嘴、限位气缸及排湿风扇。控制元件：输送机电机、加热器、排湿风扇的开关控制元件可选用三个接触器，限位气缸和喷涂嘴的控制元件可选用二位五通单控电磁阀。检测元件：托盘检测用电感式传感器，工件检测用电容传感器，限位气缸的两极限位检测用磁性传感器。主控单元：可采用PLC。动力源：单相50Hz220V交流电源，24V直流电源，0.7MPa气源。本体：平台，输送机机架，喷涂装置及框架。87.1单元简介8.1.2工作过程根据涂装装置的工作过程，其流程图为如图7-2所示。9图7-2涂装单元工作流程图7.2任务一：设备选型设备选型主要包括执行元件、控制元件、主控单元、检测元件、动力源的设备选型，其中包括主回路的设计和控制回路的设计。设备的选型，应从设备的安装、调试、培训、维护、采购、储备、成本等各方面全面衡量，使系统各单元的执行元件、控制元件、检测元件、主控单元等设备元件，以可互换性、通用型、采购批量性、备件种类尽量少、设备元件与备件的功能应尽量单一性和模块性及组装性以避免一体化的综合功能结构而造成维修成本过高的问题，这也是选型的基本原则。107.2任务一：设备选型7.2.1主回路的设计11图7-3涂装单元电气主回路7.2任务一：设备选型7.2.1主回路的设计12图7-4涂装单元气动主回路7.2任务一：设备选型7.2.2控制回路的设计（1）I/O分配表13表7-1I/O分配表输入输出I0.0停止按钮SB1Q0.0接触器KM1输送机电机I0.1启动按钮SB2Q0.1接触器KM2风扇电机1I0.2急停按钮SB3Q0.2接触器KM3风扇电机2I0.3托盘检测Q0.3接触器KM4加热器RI0.4工件检测Q0.4二位五通单控电磁阀YV1，控制限位气缸

Q0.5二位三通单控电磁阀YV2，控制喷漆嘴A+\A-热电阻模块I0\M0电流输出，温度显示仪表7.2任务一：设备选型7.2.2控制回路的设计（2）PLC硬件接线图14图7-5PLC硬件接线图7.2任务一：设备选型7.2.3执行元件的选型本单元的输送机电机和6.2.3相同，在此不做选型过程描述，只对风扇、加热器、限位气缸进行选型。1.散热风扇散热风扇原理和电机原理是相同的，也应当从防护等级、工作制等方面考虑其控制特性。该散热风扇防护等级应满足IP51标准，散热风扇也为频繁启动的断续工作状态，属S4工作制。该喷涂室的容积小于500×500×500=0.125(m3)的体积，其换热风量每分钟达到0.125m3×3=0.3755(m3)就能保证1min内整体换气三次，升温和降温过程也都能够迅速保证。157.2任务一：设备选型1.散热风扇型号：2410ML-05W-B40尺寸：60×60×25mm电压：24V电流：0.12A功率：3.08W转速：4500r/min风量：21.3CFN（0.56m3/min）风压：61.2Pa噪声：33DB使用环境：-20～70℃使用寿命：60000小时。167.2任务一：设备选型2.加热器类型：铁铬铝电热合金型号：Ni25Cr20电压：24V功率：10W规格：见表7-2。选线径0.15的合金丝长度为57.6/61.68=0.93（m）17线径mm0.10.150.210.310.450.50.60.70.81.0Ω/m138.861.6831.4714.446.8355.5513.8552.8322.1681.388表7-2线径与电阻率分布7.2任务一：设备选型3.限位气缸的选择要根据气缸的工作条件合理选择气缸参数。气缸的工作条件包括气缸的工作压力范围、工作介质温度、环境条件（温度等）以及润滑条件等。由于托盘重量W托约为0.2kg，皮带机线速度约为1.256m/s，则二者乘积就是产生的冲击能量约为0.2512kgf/s，限位气缸产生的压力应大于此冲击力。当气缸活塞D=25，P=（0.2～0.7）MPa=（2～7）kgf/cm2时，其F1=PA1=（9.8125～34.34375）kgf范围。因此可以看出，压力为0.2MPa时就能远远满足限位能量要求。气缸行程应比实际行程增加（10～20）mm的余量。187.2任务一：设备选型4.设备选型表19表7-3设备选型表序号名称型号规格数量备注1输送电机M270ZYT002+80JB40H1024V/50W，2.7A11000r/min2风扇2410ML-05W-B4024V/3.08W，0.12A2风量:（0.56m3/min）转速：4500r/min3加热器Ni25Cr20线径:0.1524V/10W1长：0.93（m）4气缸SC：MAL25mm×2001接头PC-65喷嘴不锈钢管内径Φ6×151自制壁厚27.2任务一：设备选型7.2.4控制元件的选型接触器和按钮可与6.2.4选型一致，只对气缸和喷嘴的方向控制阀进行选择。1.气动方向控制阀的选择由于气缸为微型气缸，其控制流量较小，可选择小型两位五通单控电磁换向阀。SMCSY5120-5LZ-C6，（配套）接管口径Φ6，气压范围:（0.15～0.7）MPa。气动控制元件首先要在流量指标满足的前提下再选择其他参数，即应按（15～25）m/s的平均速度计算阀的通径，然后再选择其他参数指标。207.2任务一：设备选型7.2.4控制元件的选型21序号名称型号规格数量备注1接触器KM1-4ZD13F-24V-5A线圈：0.9W/24V4触点：5A/250VAC/30VDC2电磁阀YV1接管口径Φ61气压范围:（0.15-0.7）MPa3电磁阀YV2SY5120-4DZ-C6-Q接管口径Φ6

气压范围:（0.15-0.7）MPa4停止按钮SB1LA19-11/红安装孔：Φ24.51触点：5A/380VAC/220VDC5启动按钮SB2LA19-11/绿安装孔：Φ24.51触点：5A/380VAC/220VDC6急停按钮SB3LA19-11J/红安装孔：Φ24.51触点：5A/380VAC/220VDC表7-4设备选型表7.2任务一：设备选型7.2.5主控单元的选型该单元PLC系统，占用了5个数字量输入单元，占用了一个模拟量输入单元，占用了6个数字量输出单元，占用了一个模拟量输出单元。从通用性和互换性的维修考虑，主控单元的CPU可以和6.2.5做相同选择，但要增加模拟量的输入输出模块。22表7-5设备选型表序号名称型号规格数量备注1PLCS7-200CPU226DC/DC/DC1I：24O：162输出模块EM232电流输出1接温度仪表3输入模块EM231热电阻型1热胆组测温7.2任务一：设备选型7.2.6检测单元的选型该单元的托盘检测和工件按检测与6.2.6相同，在此只对温度元件进行选型。温度元件包括温度检测、温度传送、温度显示等部分。1.温度检测元件的选型温度检测元件主要指热电阻和热电偶的温度检测。热电阻温度检测范围在（-200～600）℃范围，热电偶在（-269～2800℃）范围。热电偶或热电阻可以直接与PLC的热电偶或热电阻模块EM231连接。237.2任务一：设备选型7.2.6检测单元的选型2.变送器选型变送器是指将非标准电信号转换为标准电信号的仪器，可以将传感器输出的电信号或物理量如压力、液位等经放大并转换为标准电信号。传感器是把非电物理量如温度、压力、液位、物料、气体特性等转换成电信号，而当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。对于PLC而言，变送器输出的电压或电流信号可以直接与PLC模拟量输入模块EM231连接。247.2任务一：设备选型7.2.6检测单元的选型3.温度仪表的选型仪表的种类很多，温度一次仪表包括热电偶、热电阻、玻璃温度计、双金属温度计、压力式温度计等。温度二次仪表包括温度记录仪、温度巡检仪、温度显示仪、温度控制（调节）器、温度智能仪表以及温度变送器等。在不同场合需要使用对应的温度仪表，以减少误差和故障的出现。这里所说的温度仪表指的是二次仪表。为了应用的方便性，可以选择小型智能仪表。257.2任务一：设备选型7.2.6检测单元的选型4.设备选型表26序号名称型号规格数量备注1电感式接近开关Ni10-Q25-AP6XDC24V1检测距离30mm2电容式接近开关Ni15-M30-AP6X-H1141DC24V1检测距离13.5mm3热电阻Cu50（-50～150）℃1

4温控器仪表SRS11A（4～20）mA1电源DC24V5磁性开关TCK-1配紧固钢带单路输出2气缸到位检测表7-6设备选型表7.2任务一：设备选型7.2.7动力源的选型27表7-7设备选型表序号名称型号规格数量备注1稳压电源VC型号S-250-2424V，10A1

2断路器SQ1DZ47-63/2PC3C照明类（7～10），脱扣电流3A150Hz230V3断路器SQ2DZ47-63Z/2PD5D电机类（10～14），脱扣电流5A1125V4断路器SQ3DZ47-63Z/2PB2B电子类（3～5），脱扣电流2A1125V5熔断器FU1FS-101芯5A1DC24V6熔断器FU2、3、4FS-101芯1A3DC24V7熔断器FU5、6FS-101芯2A2DC24V7.3任务二：硬件安装与调试7.3.1本体结构安装与调整对涂装单元的输送机电机、限位气缸、风扇电机、加热器、喷嘴等进行手动控制模式，通过各执行元件的独立运行过程，检查其存在的问题。对平台、输送机、烘干加热装置的机架整体的平面性和直线性进行调整和紧固，防止托盘运行过程中卡死在前后设备的连接处，可通过加垫铁、铜皮、减振橡胶垫等方式进行消除连接过渡问题；在实际的系统中应检查烘干加热装置的外护板和保温层是否有腐蚀性孔、洞、漏雨等问题，并对出现的问题及时处理；检查各回转装置（包括输送机托辊）的轴承是否运动自如，如有发热、振动、噪声等现象，应对轴承更换；对各相关紧固螺丝进行松紧度检查，防止振动引起整体机架的抖动和噪声。287.3任务二：硬件安装与调试7.3.2执行原件的安装与调整对输送机电机进行调整，回转轴部位是否有振动、噪声、发热等问题，是否需要润滑或进行轴承更换；调整和紧固皮带轮，防止皮带轮与轴有不垂直、松动等问题；检查皮带轮的平面性，避免造成轨迹运动范围大和运动受力问题；调整主动皮带轮和从动皮带轮的直线性，要求两皮带轮运动在一个平面或平行平面。对加热烘干箱部分的风扇电机进行调整，检查其回转轴部位是否有振动、噪声、发热等问题，是否需要润滑或进行轴承更换；检查加热器是否损坏并