控制基础及技术应用 3

项目七PLC控制与电气装调综合案例PLC控制与电气装调不仅是全国职业技能大赛机电一体化赛项、全国智能制造应用技术技能大赛等多个赛项的重要考核内容，也是国家电工证（高级，三级）等多个证书的考试内容，是针对机电一体化岗位培养高素质技术技能型人才的学习重点。“工欲善其事，必先利其器”本案例来源于企业的工业生产的控制任务中的实战案例，所涉及到的落料和分拣装置，在各行各业的自动化生产线中都有着广泛的应用。汽车、化工、食品等行业，通过滑仓、升降台、滚轮等不同类型的装置实现落料，确保物料在生产线上的连续供应。制药、快递等行业，通过分类装置和分拣格口等类似的分拣机构，实现了商品的筛选和分拣。知识7.1

根据任务编写工作步骤工艺表任务目标编写工艺流程图是一个系统化地展示生产过程中各个步骤和它们之间关系的过程。不同的生产工艺有不同的流程，但大体上可以遵循类似的步骤来创建流程图知识7.1

根据任务编写工作步骤工艺表序号节点任务子任务1明确目标和范围确定流程图的目的（如产品制造、服务提供等）定义流程图将涵盖哪些生产或服务的步骤2收集信息详细列出所有相关的步骤、决策点、输入和输出理解每一步的先决条件和结果3设计流程图布局决定使用哪种类型的流程图（如顺序图、泳道图、数据流程图等）设定起始点和结束点4绘制流程图使用流程图软件（如Visio、Lucidchart、Draw.io等）或手绘工具将步骤、决策点、输入/输出作为图形元素添加到流程图中使用箭头连接这些元素，以显示它们的逻辑顺序和流向5审核和修订检查流程图是否准确反映了生产过程验证是否包含了所有关键步骤和决策点根据需要修订和优化流程图6文档化编写流程图的说明文档，解释每个步骤和决策点的细节将流程图作为项目文档的一部分进行保存和分享知识7.1

根据任务编写工作步骤工艺表知识7.2

机电组成和核心技术认知7.2.1机械结构和功能特点认知本案例中落料机构，或称之为上料机构，可以通过重力滑道、井式料仓、机械手、皮带输送、螺旋上料、振动盘上料、真空吸盘上料等多种结构形式实现将物料运输到上料位，每种形式都有其结构特点，这里主要讨论前4种结构形式的功能和特点。重力滑道井式料仓机械手皮带输送知识7.2

机电组成和核心技术认知7.2.1机械结构和功能特点认知本案例中分拣机构，主要根据实际需求实现物料材质、颜色、大小、是否合格的分拣，可以通过推杆式分拣机构、滑块式分拣机构、摆轮分拣机构、交叉带式分拣机构、滚筒式分拣机构、翻板式分拣机构、机器人分拣机构等实现，每种形式都有其结构特点，这里主要讨论前4种结构形式的功能和特点。推杆式分拣机构滑块式分拣机构摆轮分拣机构皮带式分拣机构知识7.2

机电组成和核心技术认知7.2.2电气组成和核心技术认知实现上料和分拣的自动化系统需要多种电气部件的协同工作，包括传感器、执行器、控制器以及辅助模块。于感知外部信息，用于检测，并且把相应的信号输入给常见的传感器有：压电传感器、磁电传感器（磁感器（光电开关、光纤传感等。生产线中传感器用位置、颜色等信息PLC。控开关等）、光电传器等）、气敏传感器传感器认知磁控接近开关­实物和符号磁控开关是一种非接触式位置检测开关，不会磨损和损伤被测对象，响应速度比较快。磁控接近开关­干簧管结构磁控接近开关工作原理：当有磁性物质接近磁控开关时，磁控开关被磁化而使得接点吸合在一起，从而使回路接通。磁控接近开关应用

磁控开关用于测量气缸位置可以利用该信号判断气缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回磁性开关磁石磁性开关磁石气缸活塞气缸与磁性开关示意图磁控接近开关应用

磁控开关用于测量气缸位置通过手动锁定按钮，PUSH后使气缸推出或缩回，磁性开关分别安装在伸出或缩回位置磁控接近开关内部接线图

磁性开关的内部电路如下，采用共阴接法，棕色线接PLC输入端，蓝色线接公共端0V。

串联二极管保证在电源极性接反时保护内部电路；串联电阻限制电流大小，保护接点不被烧毁；光纤式光电接近开关光纤式光电接近开关光纤检测头和放大器是分离的两个部分。传光型光纤传感器是把由被测对象所调制的光信号输入光纤，通过输出端进行光信号处理而进行测量的，一个是发光端、一个是光的接收端，分别连接到光纤放大器。光纤传感器安装光纤放大器根据需要来放置。比如有些生产过程中烟火、

电火花等可能引起爆炸和火灾，而光能不会成为火源，不会引起爆炸和火灾，所以可将光纤检测头设置在危险场所，将放大器单元设置在非危险场所进行使用，安装示意图如图所示。光纤传感器调整常见材料

反射率材料反射率白画纸90%不透明黑色塑料14%报纸55%不透明白色塑料87%在分拣单元的传送带上方分别装有两个光纤式光电开关，当光纤传感器灵敏度调的较小时，对于反射性较差的黑色工件，光纤放大器无信号，从而可以通过调节光纤光电开关的灵敏度来判别黑白两种颜色的工件。光纤传感器内部接线图﹢﹣信号PNNPLC输入点电感式接近开关­开关内部有一个线圈，其通有一定频率电流，从而产生磁场。利用导电物体在接近接近开关的电磁场时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。电感式接近开关所能检测的物体必须是导电体。左右移动开关安装前后移动接线方式电感式接线开关接线方式为：棕色线接输入电源24V，蓝色线接电源输入0V，黑色线为信号线，接PLC信号接入点。知识7.2

机电组成和核心技术认知7.2.2气动元件认知双作用气缸是指活塞的往复运动均由压缩空气来推动。如图所示是标准双作用直线气缸的半剖面图。图中气缸的两个端盖上都设有进排气通口，从无杆侧端盖气口进气时，推动活塞向前运动；反之，从杆侧端盖气口进气时，推动活塞向后运动。

双作用气缸具有结构简单，输出力稳定，行程可根据需要选择的优点，但由于是利用压缩空气交替作用于活塞上实现伸缩运动的，回缩时压缩空气的有效作用面积较小，所以产生的力要小于伸出时产生的推力。气动控制阀为了使气缸的动作平稳可靠，应对气缸的运动速度加以控制，常用的方法是使用单向节阀来实现。单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的流量控制阀，常用于控制气缸的运动速度，所以也称为速度控制阀。图2-4所示给出了在双作用气缸装上两个单向节流阀的连接示意图，这种连接方式称为排气节流方式。即当压缩空气从A端进气、从B端排气时，单向节流阀A的单向阀开启，向气缸无杆腔快速充气；由于单向节流阀B的单向阀关闭，有杆腔的气体只能经节流阀排气，调节节流阀B的开度，便可改变气缸伸出时的运动速度。反之，调节节流阀A的开度则可改变气缸缩回时的运动速度。这种控制方式，活塞运行稳定，是最常用的方式。

节流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。图2-5所示是安装了带快速接头的限出型气缸节流阀的气缸外观。气动控制阀电磁换向阀单电控电磁换向阀的工作原理用来改变气流流动方向或通断的控制阀，通常使用的是电磁阀。电磁阀是利用其电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸力使阀芯切换，达到改变气流方向的目的。所谓“位”指的是为了改变气体方向，阀芯相对于阀体所具有的不同的工作位置。“通”的含义则指换向阀与系统相连的通口，有几个通口即为几通。只有两个工作位置，具有供气口P、工作口A和排气口R，故为二位三通阀。如图所示分别给出二位三通、二位四通和二位五通单控电磁换向阀的图形符号，图形中有几个方格就是几位，方格中的“┯”和“┷”符号表示各接口互不相通。电磁换向阀知识7.3

根据任务进行电气装调7.3.1编写设备调试点检表知识7.3

根据任务进行电气装调7.3.1编写设备调试点检表知识7.3

根据任务进行电气装调7.3.2编写设备移交功能测试表知识7.3

根据任务进行电气装调7.3.2编写设备移交功能测试表知识7.3

根据任务进行电气装调7.3.2编写设备移交功能测试表知识7.3

根据任务进行电气装调7.3.2编写设备移交功能测试表知识7.3

根据任务进行电气装调7.3.3编写用户使用指导1.产品概述本综合案例是一个落料分拣机构，通过滑道自然落料并检测出物料的材质，将物料放入不同的收件盒中。当用户使用本机构前，需要注意机械安装和电气操作的注意事项，并按照产品使用说明来操作。

2.机械安装注意事项1．井式供料盒需垂直安装于底座上，保证推料平稳。2．光纤式接近开关安装后正好与供料板平齐，保证能准确检测到物料有无，而且不影响上料。3．滑道与供料台连接平缓可靠，保证落料平稳。4．电感式接近开关中心安装后正好与物料台下底板平齐，保证能准确检测到物料材质，而且不影响落料。5．挡板安装后需与滑道垂直，保证分拣落料平稳。6．收件盒与滑道连接平缓可靠，保证物料平稳落在收件盒中。知识7.3

根据任务进行电气装调7.3.3编写用户使用指导3.电气操作注意事项1．不能同时按下S6和S7按钮，否则推料气缸会停止动作。2．不能同时按下S8和S9按钮，否则挡料气缸会停止动作。3．当出现紧急情况，按下急停开关。4．气缸运动速度要通过节流阀调节合适。5．电感式接近开关要根据感应距离调节到合适的位置。6．光纤式接近开关要根据感应强度调节光纤放大器的灵敏度。任务1

落料平台的自动控制控制要求当顶料气缸缩回和挡料气缸伸出，两个气缸都在初始状态，且料仓有料时，可以进入自动运行状态，当按下停止按钮或者缺料时，完成一个周期然后停止运行。进入落料自动控制程序，当料仓有料且料盘无料，延时1S后转换至下一步。顶料，延时0.3S，落料，落料到位，转换到下一步。落料和顶料气缸复位，延时0.3S后回到子程序入口，当物料被取走时，进行下一个工件。任务1

落料平台的自动控制IO分配表任务1

落料平台的自动控制IO接线图任务1

落料平台的自动控制工作原理YL335B型自动化生产线的井式落料系统工作原理如下：料仓底座的背面安装了两个直线气缸。上面的气缸称为顶料气缸，下面的气缸称为挡料气缸。系统气源接通后，顶料气缸的初始位置处在缩回状态，挡料气缸的初始位置处在伸出状态。这样，当从料仓上面放下工件时，工件将被挡料气缸活塞杆终端的挡块阻挡而不能落下。需要进行落料操作时，首先使顶料气缸伸出，把次下层的工件夹紧，然后挡料气缸缩回，工件掉入廻转物料台的料盘中。之后挡料气缸复位伸出，顶料气缸缩回，次下层工件跌落到挡料气缸终端挡块上，为再一次供料作准备。任务1

落料平台的自动控制编程任务1

落料平台的自动控制编程任务2

分拣平台的自动控制控制要求通过机械手将部件放在输送带上，按下启动按钮，在识别到部件之后，输送带启动运行，通过光纤传感器识别物料颜色，物料为合格件，则传送至输送带末端，由下个工位的机械手拿走，若为不合格件，则到达废料位时，汽缸会将部件推入废料盒中。IO分配表任务2

分拣平台的自动控制IO接线图任务2

分拣平台的自动控制工作原理任务2

分拣平台的自动控制物料分拣系统工作示意图，通过机械手将部件放在输送带上，在识别到部件之后，输送带启动运行，通过光纤传感器识别物料颜色，物料为合格件，则传送至输送带末端，由下个工位的机械手拿走，若为不合格件，则到达废料位时，输送带停止，汽缸伸出将部件推入废料盒中。一个部件分拣完毕之后，可立即将下一个部件送上输送带。合格件满10个，结束自动循环。编程任务2

分拣平台的自动控制编程任务2

分拣平台的自动控制编程任务2

分拣平台的自动控制编程任务2

分拣平台的自动控制编程任务2

分拣平台的自动控制项目实施参考

滑仓落料分拣系统控制要求落料分拣的生产流程描述如下：1. 设备加电后，如果工作单元的顶料气缸处于缩回位置且挡料气缸处于伸出位置，且料仓内有足够的待加工工件，表示设备已准备好。2. 若设备准备好，按下启动按钮，工作单元启动，启动后若料台位没有工件，则应把工件推到料台位上。当物料为塑料时工件被人工取出，当物料为金属时，落到出料台上，若没有停止信号，且则进行下一次推出工件的操作。3. 若在运行中按下停止按钮，则在完成本工作周期任务后，各工作单元停止工作。4. 若料仓内没有工件，则工作站在完成本工作周期任务后停止。除非向料仓补充足够的工件，工作站不能再启动。项目实施参考

滑仓落料分拣系统IO分配表项目实施参考

滑仓落料分拣系统IO接线图项目实施参考

滑仓落料分拣系统顺序功能图项目实施参考

滑仓落料分拣系统顺序功能图项目实施参考

滑仓落料分拣系统指示灯状态综合训练

自动化分拣系统的手自动循环控制控制要求在类似YL335B自动化分拣系统中，用S7-300PLC控制电机带动皮带运转，当工件放到传送带上并被入料口漫射式光电传感器检测到时，将信号传输给PLC，通过PLC的程序启动变频器，电机运转驱动传送带工作，把工件带进分拣区，如果进入分拣区工件为白色，则检测白色物料的光纤传感器动作，作为1号槽推料气缸启动信号，将白色料推到1号槽里；如果进入分拣区工件为黑色，检测黑色的光纤传感器作为2号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到2号槽里，如果是金属工件被金属传感器检测到将其推到3号槽里。综合训练

自动化分拣系统的手自动循环控制训练要求1.分析主电路与控制电路的逻辑关系，明确控制任务。2.做好该任务需要准备的条件，如需要哪些器件？对现场进行分析。2.