机电一体化设备调试与程序设计课件03工件分拣装置的调试与程序设计

工件分拣装置的调试与程序设计项目三

1234目录学习目标任务描述知识链接任务实施5知识拓展01章节PART知识目标能力目标学习目标工件分拣装置的调试与程序设计1、掌握气动工作原理及正确识读气动原理图。2、掌握电磁阀的工作原理及应用。3、掌握三菱3U系列PLC外部接线规则及方法。4、熟练掌握三菱PLC的编程指令和SFC的编程方法。5、熟练掌握程序调试和故障排除。1、能够读懂各种气动原理图，熟悉相关规范标准。2、能够读懂各种电磁阀的应用，熟悉相关规范标准。3、能够根据控制方案，编写程序流程图。4、能够熟练调整机械装置、气动装置、传感器、变频器等器件。5、能够制定程序设计的工作计划和检查表。6、能够通过网络、期刊、专业书籍、技术手册等获取相应信息。一、学习目标知识目标能力目标02章节PART任务描述工件分拣装置的调试与程序设计二、任务描述某生产线加工金属、白色塑料和黑色塑料三种工件，在该生产线的终端有一个分拣装置，将这三种工件分别送达不同的地方。如图1所示。工件分拣装置的调试与程序设计二、任务描述接通电源，按下启动按钮SB4，设备启动，开始工件的分拣工作。皮带输送机以10HZ的频率正转运行，指示灯HL4以2Hz的频率闪烁，指示正在等待放入工件。当皮带输送机进料口检测到有工件时，指示灯HL4变为常亮，同时输送带以25HZ的频率正转运行。AB工件分拣装置的调试与程序设计二、任务描述如果放在输送带的是金属工件，皮带输送机停，则气缸1推入出料槽1；如果物料时白色塑料工件，皮带输送机停，则由导料气缸推入出料槽2；如果物料时黑色塑料工件，则直接进入料槽3。在工件被推入出料槽、气缸活塞杆缩回后，皮带输送机以10HZ的频率正转运行，同时指示灯HL4以2Hz的频率闪烁，等待下一个工件到来。按下停止按钮SB5，设备在分拣完皮带输送机上的工件后才停止工作。CD03章节PART知识链接安全须知气动基本知识三、知识链接（一）安全须知1、实验室的着装要求工件分拣装置的调试与程序设计穿着学校规定的实习工作服进入教室，注意把衣扣扣好。（1）穿符号要求的平底鞋，不得穿拖鞋进入教室。（2）女生的长发最好能够扎好。（3）TextTextTextText2、实验室中的电闸、仪表、工具的使用规范和操作技巧工件分拣装置的调试与程序设计教室中的电闸是给学生实操课题通电运行用的，学生不得私自操作，一定要得到老师的允许，在监护人的监护下，严格遵守各种安全操作规程和规定。(1)教室中的仪表学生不得私自使用，必须严格服从老师的指挥安排，使用后必须检查并放入柜中，教师做好相应的使用登记。(2)教室中的工具的使用，学生不得私自使用，必须严格服从老师的指挥安排，必须严格遵守各种安全操作规程和规定，使用后必须检查并放入柜中，教师做好相应的使用登记。(3)三、知识链接（一）安全须知工件分拣装置的调试与程序设计3、操作时注意事项：三、知识链接（一）安全须知当通电或变频器正在运行时,请不要打开前盖板,否则会发生触电。(1)在前盖板拆下时请不要运行变频器,否则可能会接触到高电压端子和充电部分而造成触电事故。(2)即使电源处于断开时，除布线，定期检查外，请不要拆下前盖板。否则，由于接触变频器充电回路可能造成触电事故。(3)工件分拣装置的调试与程序设计3、操作时注意事项：三、知识链接（一）安全须知布线或检查，请在断开电源，经过10分钟以后，用万用表等检测剩余电压消失以后进行。(4)

请不要用湿手操作开关，以防止触电。(5)对于电缆,请不要损伤它，对它加上过重的应力，使它承载重物或对它钳压。否则会导致触电。(6)工件分拣装置的调试与程序设计3、操作时注意事项：三、知识链接（一）安全须知(7)请勿在通电中进行通风扇的更换,否则会发生危险。(8)实验期间严禁触摸旋转电机，带强电端子。(9)若实验过程中设备出现故障，请报告老师，检查前断开电源，10分钟以后，用万用表等检测剩余电压消失后方可进行。工件分拣装置的调试与程序设计3、操作时注意事项：三、知识链接（一）安全须知(10)不要随便将物品放在实验仪器上。(11)不要频繁启/停变频器。(12)频率设置不要超过60Hz。三、知识链接1、空气压缩机（二）气动基本知识工件分拣装置的调试与程序设计空气压缩机的类型:一般为容积式空压机，按结构分：可分为往复式和旋转式；往复式主要有活塞式空压机和膜片式空压机两种；旋转式主要有叶片式和螺杆式两种。(1)空气压缩机的工作原理：工作原理：当活塞下移时，气缸内体积增加，其气压小于大气压，空气便从进气阀进入气缸内；活塞上移上时，排气阀被打开，输出压缩空气进入储气罐。单级空压机输出空气压力一般为0.3~0.6MPa，当系统所需气压大于0.6MPa时，必须采用两级空压机。(2)三、知识链接1、空气压缩机（二）气动基本知识工件分拣装置的调试与程序设计空气压缩机的使用

(3)启动工作停止观察空压机的运转声音，观察压力和震动是否异常观察运转指标是否正常，如震动、噪音、排气量等切断电源，空压机停止运转，观察压力表。工件分拣装置的调试与程序设计空气压缩机的常见故障及排除方法(4)三、知识链接1、空气压缩机（二）气动基本知识启动不良主要原因：排气阀损坏、压力开关失灵、电动机单转运行等；

排除方法：更换排气阀、压力开关，检查维修电动机。声音异常主要原因：阀损坏、带打滑、轴承磨损等；

排除方法：更换阀，调整带的张力，更换轴承。压力不足主要原因：阀失灵、气缸磨损、吸气过滤器阻塞等；

排除方法：检查更换阀和气缸，清洗或更换吸气过滤器。三、知识链接2、气源净化装置与调节装置（二）气动基本知识工件分拣装置的调试与程序设计

从空气压缩机输出的压缩空气中含有大量的水分、油污和灰尘等杂质，若不经处理直接进入气动体统会造成污染、腐蚀气动元件、管路阻塞、磨损元件、降低设备使用寿命等不良后果，因此，必须使用气源净化装置对压缩后的气体进行过滤和干燥等处理才能使用。工件分拣装置的调试与程序设计后冷却器:后冷却器的作用是将空压机排出的高温压缩气体（经压缩后的空气温度一般在140—170℃之间）冷却到40℃左右，使气体中的水气和油雾凝成水滴和油滴，以便清除。(1)油水分离器:油水分离器又称为除油器，主要用于分离压缩空气中所含有的油分和水分，使压缩气体得到初步的净化，一般安装在后冷却器和储气罐之间。(2)三、知识链接2、气源净化装置与调节装置（二）气动基本知识工件分拣装置的调试与程序设计空气过滤器的作用：滤除压缩空气中的水分、灰尘、油污等杂质，使压缩空气达到系统要求的净化程度，是空压机输出端的二次过滤器。(3)三、知识链接2、气源净化装置与调节装置（二）气动基本知识工件分拣装置的调试与程序设计油雾器：一种特殊的注油设备，它以压缩空气为动力，将润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，并随气流进入需要润滑的部件，达到润滑的目的。(4)三、知识链接2、气源净化装置与调节装置（二）气动基本知识教学视频油雾器工件分拣装置的调试与程序设计消声器：气压传动装置的噪音一般比较大，当压缩空气直接从气缸或换向阀排向大气时，较高的气压使气体体积急剧膨胀，产生涡流，引起气体振动，发出强烈的噪音。为消除这种应安装消声器。(5)三、知识链接2、气源净化装置与调节装置（二）气动基本知识工件分拣装置的调试与程序设计减压阀:空压机输出的压缩空气的压力通常高于气动元件和气动装置所需要的工作压力，而且压力的波动也比较大，因此必须设置减压阀来减压和调压，减压阀属于压力控制阀的一种。减压阀的作用是降低压缩空气的压力，以适合气动设备的需要，并使气体压力保持稳定。其工作原理是：当顺时针旋转调压手柄时，调压弹簧被压缩，推动膜片和阀杆下移，进气阀芯打开，在输出口有气压输出，同时，输出气压经阻尼孔作用在膜片上产生向上的推力，该推力总是减少阀的开口，降低输出压力，该推力与调压弹簧力平衡时，阀的输出压力便稳定。(6)三、知识链接2、气源净化装置与调节装置（二）气动基本知识教学视频减压阀工件分拣装置的调试与程序设计气动二联件与气动三联件:在很多气动系统中，气源调节装置很多情况下以联件的方式出现，常见的有气动二联见和气动三联件。(7)三、知识链接2、气源净化装置与调节装置（二）气动基本知识（1）管道

管道是用来输送压缩空气的，起连接各元件的重要作用。常见的管道有金属管和非金属管，其特点及应用场合如下：工件分拣装置的调试与程序设计金属管道：种类有镀锌钢管、不锈钢管、纯铜管等；特点是防锈性能好，但价钱较高；主要应用于气源主干道、大型的气动装置、高温高压场合等。油水分离器:油水分离器又称为除油器，主要用于分离压缩空气中所含有的油分和水分，使压缩气体得到初步的净化，一般安装在后冷却器和储气罐之间。三、知识链接3、认识管件（二）气动基本知识（2）管接头管接头是把气动控制元件、执行元件以及辅助元件等连接成气动系统不能缺少的重要附件，是连接和固定管道所必须的元件，主要有卡套式管接头、扩口式管接头、卡箍式管接头、插入式管接头、快换式管接头等形式。工件分拣装置的调试与程序设计三、知识链接3、认识管件（二）气动基本知识工件分拣装置的调试与程序设计后冷却器:后冷却器的作用是将空压机排出的高温压缩气体（经压缩后的空气温度一般在140—170℃之间）冷却到40℃左右，使气体中的水气和油雾凝成水滴和油滴，以便清除。(1)油水分离器:油水分离器又称为除油器，主要用于分离压缩空气中所含有的油分和水分，使压缩气体得到初步的净化，一般安装在后冷却器和储气罐之间。(2)三、知识链接4、装调气源和回路管道（二）气动基本知识工件分拣装置的调试与程序设计装调气源与空气过滤器、减压阀、油雾器等元件组成的回路。装调气源与气动二联件、三联件的回路。三、知识链接4、装调气源和回路管道（二）气动基本知识工件分拣装置的调试与程序设计装调气源与各辅助元件组成的回路三、知识链接4、装调气源和回路管道（二）气动基本知识工件分拣装置的调试与程序设计压力控制阀(1)

压力控制阀是用来控制气动系统中压缩空气的压力，以满足系统中各种压力的需要。压力控制阀有三类：

一类是起减压作用的减压阀；

一类是起限压安全保护的安全阀，如溢流阀；

一类是根据气路压力不同进行某种控制的顺序阀。

5、压力控制阀和流量控制阀

三、知识链接（二）气动基本知识工件分拣装置的调试与程序设计

在气动系统中，经常要求控制气动执行元件的运行速度，用来控制气体流量的阀称为流量控制阀。它是靠改变阀的通流截面积来实现流量控制的元件，包括节流阀、单向节流阀、排气节流阀等。节流阀是将空气的流通截面缩小以增加气体的流通阻力，从而降低气体的压力和流量。工作原理：阀体上有一个调节螺丝，通过调节螺丝，即可调节气体的通流截面，起到调节气体流量的目的。

流量控制阀(2)

5、压力控制阀和流量控制阀

三、知识链接（二）气动基本知识教学视频流量控制阀工件分拣装置的调试与程序设计单向阀

6、方向控制阀和阀岛三、知识链接电磁控制方向阀手动控制方向阀气压控制方向阀机动控制方向阀阀岛（二）气动基本知识工件分拣装置的调试与程序设计单向阀(1)

单向阀用来控制气流只能一个方向流动而不能反向流动。如图19所示单向阀的结构示意图和图形符号，气流只能从P口入A口出，而无法从A口入P口出。三、知识链接教学视频液控单向阀工件分拣装置的调试与程序设计电磁控制方向阀(2)

阀芯的切换工作位置简称为“位”，有几个切换位置就称为几位阀，如有两个通口的二位阀简称为二位二通阀，有五个通口三位阀简称为三位五通阀，以次类推。三、知识链接二位五通双控电磁阀初态时，阀芯处于右位，1口与4口接通，2口与5口接通；当电磁线圈Y1得电时，阀芯左移，2口与4口接通，3口和5口接通；当电磁线圈Y2得电，则阀芯移至右位。二位三通电磁阀当电磁线圈处于断电状态时，1口与2口断开，2口与3口接通，当线圈得电时，1口与2口接通，2口与3口断开。三、知识链接工件分拣装置的调试与程序设计手动控制方向阀(3)

手动控制方向阀是利用人工控制的方式来实现方向阀阀芯的切换，其阀芯的动作原理与电磁控制阀基本相同。

气压控制方向阀(4)气控方向阀利用气体压力使阀芯运动而使气流改变流向三、知识链接工件分拣装置的调试与程序设计机动控制方向阀(5)机控方向阀利用机械外力推动阀芯运动而使气流改变流向，多用于行程程序控制系统中。阀岛(6)

阀岛是将多个阀及相应的气控信号接口、电控信号接口等集成在一起的一种集合体，通常是一个气动单元，常见的阀岛是紧凑型阀岛，又称为CP阀岛，它的体积小、流量大等优点。三、知识链接工件分拣装置的调试与程序设计

双向电磁阀双向电磁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。单向电磁阀单向电磁阀用来控制气缸单向运动，实现气缸的伸出、缩回运动。与双向电磁阀的区别在双向电磁阀初始位置是任意的，可以控制两个位置，而单向电磁阀初始位置是固定的，只能控制一个方向。010204章节PART任务实施技术资料制定皮带输送机自动调速的计划工作现场程序设计步骤检查评估工件分拣装置的调试与程序设计在编制控制程序前，应准备好编程所需的技术资料，并做好工作现场准备工作。四、任务实施（一）技术资料(1)充分了解实训模块。(2)充分理解端子接线图，找出输入输出元件分别对应端子上的多少号码。(3)读懂气路连接图。工件分拣装置的调试与程序设计计划的制定需要考虑如下问题：四、任务实施（二）制定皮带输送机自动调速的计划(1)小组讨论工件识别线的工作原理以及程序要达到的功能要求，做好分工任务。(2)根据需要，对机械装置、传感器等器件进行必要的调整。(3)输入点和输出点分配。教学视频分拣装置的程序调试教学视频分拣装置的程序调试教学视频分拣装置的程序调试教学视频分拣装置的程序调试工件分拣装置的调试与程序设计(4)绘制I/O接线图，完成PLC及其外部接线。(5)调试变频器，设定变频器的控制参数。(6)程序的编写分工：确定谁负责哪个程序模块的编写。计划的制定需要考虑如下问题：四、任务实施（二）制定皮带输送机自动调速的计划工件分拣装置的调试与程序设计(7)将编写好的程序写入PLC。(8)当程序不能实现原定功能时，如何判断问题出在哪里。(9)如何调试修改程序。计划的制定需要考虑如下问题：四、任务实施（二）制定皮带输送机自动调速的计划工件分拣装置的调试与程序设计1、列出IO分配表四、任务实施（三）工作现场

根据任务分析，可得出输入原件有10个，分别为启动按钮、停止按钮、入料口检测光电传感器、槽一电感式传感器、槽二光纤传感器、推料前限位、推料后限位、导料前限位、导料后限位、对射传感器；输出原件有4个，分别为HL4指示灯、变频器（正转高速和正转低速）、推料气缸、导料气缸。所以选择PLC的输入点数应为10个，输出点数应为6个。工件分拣装置的调试与程序设计进行电气线路连接之前，首先确保电源开关处于断开位置，然后按下列顺序依次进行：将电源警示灯、传感器和三相异步交流电动机的连线连到接线排合适的位置。注意将动力线和信号线分开。(1)按照电气控制原理图先接PLC输出回路和电源警示灯的连线，再接PLC输入回路的连线。(2)3、根据电气控制原理图安装电路四、任务实施（三）工作现场2、画出电气控制原理图工件分拣装置的调试与程序设计(3)按照电气控制原理图完成变频器和三相异步交流电动机的连线。(4)最后连接各模块电源线。(5)电路检查。请同学们按照项目一的电路检查方法进行通电前的检查和通电后的检查及调整。3、根据电气控制原理图安装电路四、任务实施（三）工作现场工件分拣装置的调试与程序设计1、分析控制要求（四）程序设计步骤根据工作过程分析，主要有三部分要求：一是皮带输送机的运行要求；二是指示灯的控制要求；三是分拣功能要求。四、任务实施工件分拣装置的调试与程序设计根据工作过程描述，分拣的控制要求如下：先通过工件识别装置判断工件的颜色。金属进入一槽，白色塑料进入二槽，黑色塑料进入三槽。此时需要注意：金属和白色都有自己的传感器进行检测，黑色没有传感器进行检测，所以非金属、非白即为黑色，当对射传感器检测到有黑色工件进入槽3时，程序即可跳转回按下开始按钮后的状态。

通过分析可以看出整个控制流程是按照设备的动作顺序完成的，所以比较适合用SFC编程。由于不同

材质的工件被送到不同的位置，所以选用选择分支SFC。1、分析控制要求（四）程序设计步骤四、任务实施工件分拣装置的调试与程序设计(1)主程序中必须包含SFC驱动条件，最好将启停程序到主程序中。(2)SFC流程图需要注意每一步的转移条件和执行步。选择分支的条件和条件汇合需要按照要求给定。2、绘制主程序和SFC的程序流程图（四）程序设计步骤四、任务实施3、编写程序工件分拣装置的调试与程序设计4、下载调试程序(1)PLC达到RUN状态，按启动按钮，查看皮带输送机频率以及HL4灯指示信息。(2)从入料口放入一个工件，查看皮带输送机频率以及HL4灯指示信息；当检测出材质后，查看皮带输送机及气缸动作，金属工件推料气缸将其推入滑槽一，白色工件导料气缸将其导入滑槽二，黑色工件直接进入滑槽三。检查电路正确无误后，将程序写入PLC。程序