电子课件《自动化生产线设备装调诊断技术》B020608自动线.ppt

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1、武 汉 职 院 机电工程学院,模块三 装配单元的安装、调试与编程,任务1 装配单元结构与功能的认知,知识点装配单元的结构与功能装配单元中机械手的认知装配单元中特殊气动元件的认知,武 汉 职 院 机电工程学院,任务提出装配单元是自动生产线中的第三个单元，可以模拟两个物料的装配过程，并通过旋转工作台模拟物流传送过程，相当于实际生产线中的工件装配系统。本任务是认知YL335自动化生产线装配单元的结构与功能。任务分析要完成本任务，需要学习装配单元的工作过程。很多和供料单元类似的传感器和气动元件的认知可以参阅模块一中内容。任务实施,武 汉 职 院 机电工程学院,一、装配单元的结构和功能装配单元装配单元是

2、将该生产线中分散的两个物料进行装配的过程，即完成把本单元料仓中的小圆柱工件（黑、白两种颜色）装入物料台上的半成品工件中心孔的过程。装配单元的总体装配图如图312所示。该单元的基本工作过程是：料仓中的物料在重力作用下自由下落到底层，顶料和挡料两直线气缸对底层相邻两物料夹紧和松开，对连续下落的物料进行分配，最底层的物料按指定的路径落入料盘，气动摆台完成180位置变换后，由伸缩气缸、升降气缸、气动手指所组成的机械手夹持并移动，再插入到已定位在装配台上的半成品工件中，完成一次工件的装配过程。,武 汉 职 院 机电工程学院,武 汉 职 院 机电工程学院,图312 装配单元全貌图,武 汉 职 院 机电工程

3、学院,装配单元的结构组成包括：简易料仓，供料机构，回转物料台，机械手，半成品工件的定位机构，气动系统及其阀组，信号采集及其自动控制系统，以及用于电器连接的端子排组件，整条生产线状态指示的信号灯和用于其他机构安装的铝型材支架及底板，传感器安装支架等其他附件。1.简易料仓（在料仓的外部安装漫反射光电传感器）2.供料机构：动作过程是由上下位置安装，水平动作的两直线气缸在PLC的控制下完成的。3.回转物料台：由气动摆台和料盘构成，气动摆台驱动料盘旋转180度，并将摆动到位信号通过磁性开关传送给PLC，在PLC的控制下，实现有序，往复循环动作。4.装配机械手：装配机械手装置是一个三维运动的机构，它由水平

4、方向移动和竖直方向移动的 2个导杆气缸和气动手指组成。5.半成品工件的定位机构（物料台）6.警示灯,武 汉 职 院 机电工程学院,二、装配单元中的装配机械手 机械手的组成：机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。机械手的种类：按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式等机械手。机械手的应用,武 汉 职 院 机电工程学院,三、装配单元中的气动元件1导杆气缸导杆（向）气缸是指具有导向功能的气缸。一般为标准气缸和导向装置的集合体。导向气缸具有导向精度高，抗扭转力矩、承载能力强、工作平稳等特点。装配单元用于驱动装配机械手水平方向移动的导向气缸外形如下图所示。,武 汉 职 院 机电工程学院

5、,2气动摆台 气动摆台又叫摆动气缸，也是气缸的一种。摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运动的气动执行元件。用于物体的转位、翻转、分类、夹紧、阀门的开闭以及机器人的手臂动作等。摆动气缸有齿轮齿条式和叶片式两大类。齿轮齿条式的运动原理是：气压力推动活塞8带动齿条1作直线运动，齿条1推动齿轮9作回转运动，由齿轮输出力矩并带动负载摆动。装配单元中采用的气动摆台是由直线汽缸驱动齿轮齿条实现回转运动。叶片式摆动气缸用内部止动块来改变其摆动角度。止动块与缸体固定在一起，叶片与转轴连在一起。气压左右在叶片上，带动转轴回转，并输出力矩。单叶片式摆动气缸的结构原理如图3114所示。它是由叶

6、片轴转子（即输出轴）、定子、缸体和前后端盖等部分组成。定子和缸体固定在一起，叶片和转子连在一起。在定子上有两条气路，当左路进气时，右路排气，压缩空气推动叶片带动转子顺时针摆动。反之，作逆时针摆动。,武 汉 职 院 机电工程学院,3电磁阀组装配单元的阀组由6个二位五通单电控电磁换向阀组成，如图3115所示。这些阀分别对物料分配，位置变换和装配动作气路进行控制，以改变各自的动作状态。各个部件可以参考前面章节电磁阀组结构图。这六个阀分别对挡料气缸、顶料气缸、气动摆台、气动手指、手爪下降气缸和手爪伸出气缸的气路进行控制，以改变各自的动作状态。电磁阀所带手控开关有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2种位

7、置。在进行设备调试时，使手控开关处于开启位置，可以使用手控开关对阀进行控制，从而实现对相应气路的控制，从而实现对相应气路的控制，以改变冲压缸等执行机构的控制，达到调试的目的。,电磁阀组,任务2 装配单元的机械安装,技能点 机械装配和操作技能 常用装配工具、检测工具的使用知识点 装配单元的机械结构组成 装配单元机械安装的安装步骤和方法,武 汉 职 院 机电工程学院,武 汉 职 院 机电工程学院,任务提出 装配单元的机械结构按照功能可以主要分为小工件供料组件、装配回转台组件、装配机械手组件、小工件料仓组件等几个部分。除了机械部件之外，还有一些配合机械动作的气动元件和传感器，以及整个生产线的指示灯组

8、件。本任务要求在底板上完成YL335自动生产线装配单元各机械机构的安装，同时要求将本单元电气控制中所使用的电磁阀组、PLC、接线端子排也固定安装在底板上。任务分析 要完成本任务，需要具备机械安装的基础知识，具备常用装配工具包括内六角扳手、螺钉旋具组件、呆扳手等的使用技能以及常用检测工具如条式水平仪和铸铁直角铁的使用技能（具体常用工具的使用参加模块一中相应内容）以及各部件的安装顺序。,武 汉 职 院 机电工程学院,任务实施一、准备工作 在进行安装之前，应在教师指导下，通过先导任务的学习，熟悉本单元功能和动作过程，熟悉本单元各组成结构，初步建立整体安装思路。二、机械安装 按照“零件组件组装”的思路

9、，首先将各个零件安装成组件，然后进行组装。所组合成的组件包括小工件供料组件、装配回转台组件、装配机械手组件、小工件料仓组件、左支撑组件、右支撑组件。1.小工件供料组件的安装2.装配回转台组件的安装3.装配机械手组件的组装4.小工件料仓组件的安装5.左、右支撑架组件的组装 6.装配单元的总体组装 7.传感器的安装 8.警示灯、电磁阀组、PLC、接线端子排的固定安装,任务3 装配单元气动控制回路的连接与调试,技能点装配单元气动控制回路的连接装配单元气动控制回路的调试知识点 装配单元气动控制回路的工作原理装配单元气动控制回路的设计,武 汉 职 院 机电工程学院,任务提出,气动控制回路是本工作单元的执

10、行机构。装配单元气动执行元件较多，包括顶料气缸和挡料气缸，由PLC控制电磁阀，进而由电磁阀来控制顶料和挡料气缸的运动，实现小工件的供料，这一种控制方式和供料单元中的大工件的供料比较类似；两个导杆气缸，分别用来控制手爪的垂直方向和水平方向的伸出和缩回；气动手指，采用和加工单元一样的平行型气动手指，来实现手爪对工件的夹紧和放松；气动摆台，在0180内旋转运动，实现小工件的循环往复送料。,武 汉 职 院 机电工程学院,任务分析要完成本任务，需要熟悉装配单元顶料和挡料、导杆气缸运动、气动手指夹紧和松开、气动摆台的摆动等动作过程，确定各气动执行元件初始位置，在理解工作原理的前提下读懂气动系统回路原理图，

11、然后按照实训要求一步步进行气动回路的连接。气动回路连接完毕以后，对节流阀和电磁阀组进行手动调试，进而完成气动回路的调试。相关知识 图中最上层执行元件从左到右依次分别为顶料气缸、挡料气缸、手爪伸出气缸（导杆气缸）、手爪提升气缸（导杆气缸）、气动摆台、物料夹紧气缸（气动手指）。1B1和1B2为安装在顶料气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，安装距离较近；2B1和2B2为安装在挡料气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，由图中可以挡料气缸初始位置是在伸出位置；3B1和3B2为安装在手爪伸出气缸的两个极限位置的磁感应接近开关；4B1和4B2为安装在手爪提升气缸的两个极限位置的磁感应接近开关；5B1和

12、5B2为安装在气动摆台的两个极限位置的磁感应接近开关，分别安装在0位置和180位置；6B2为安装在气动手指夹紧位置的磁感应接近开关，只用一个磁性开关来检测气动手指的状态，该磁性开关置位时手爪为夹紧状态，复位时手爪为松开状态。1Y1、2Y1、3Y1、4Y1、5Y1、6Y1分别为控制上述各个气缸的单控电磁阀的电磁控制端。系统电气连接与PLC程序编写完成后，这几个磁感应接近开关的安装位置分别决定了这六个气缸的伸出和回缩行程、旋转的角度范围以及手指夹紧工件的位置。第二层控制元件为安装了带快速接头的限出型气缸节流阀，调节节流阀可以控制气缸活塞杆的伸出、缩回运动的速度以及旋转和夹紧的速度。第三层控制元件为

13、六三个二位五通的带手控开关的单控电磁阀，六个控制阀集中安装在带有消声器的汇流板上，这六个阀分别对上述各个气缸的气路进行控制，以改变各自的动作状态。最下层为气源系统。,任务实施 一、气动回路的连接 1连接 2连接注意事项回路连接要完全满足装配单元气动控制原理图中各执行元件动作的关系 二、气动回路的调试 在装配单元控制气路连接完成后，为了确保执行元件能满足工作需要而良好运行，需要对气动回路进行调试，具体的调试步骤如下。,武 汉 职 院 机电工程学院,武 汉 职 院 机电工程学院,1.接通气源前，先用手轻轻拉拔各快速接头处的气管，确认各管路中不存在气管未插好的情况。同时，将调节各执行元件速度的节流阀

14、开度调到最小，避免气源接通后各执行元件突然动作产生较大冲击，导致设备或人员伤害事故发生。2.打开气泵，接通气源，将过滤减压阀的压力调节手柄向上提起，顺时针或逆时针慢慢转动压力调节手柄，观察压力表，待压力表气压指在0.5 MPa左右时，压下压力调节手柄锁紧。切忌过度转动压力调节手柄，以防其损坏和压力突然升高。3.检查气动回路的气密性，观察气路中是否存在漏气，若有漏气的情况，则要根据响声判断找出漏气的位置及原因。若是气管破损或气动元件损坏导致漏气的，则需更换气管或气动元件；若是没有插好气管导致漏气的，则需重新插好气管。4.用电磁阀上的手动换向加锁钮检验顶料气缸、挡料气缸、手爪伸出气缸、手爪提升气缸

15、、气动手指和气动摆台的初始位置和动作位置是否符合工作要求。,武 汉 职 院 机电工程学院,5.调整气缸节流阀来进行气缸活塞杆的伸出和缩回运动速度的调试、气动手指夹紧和松开速度的调试以及气动摆台旋转180速度的调试。轻轻转动其节流阀上的调节螺钉，逐渐打开节流阀的开度，确保输出气流能使气缸的活塞杆滑块平稳滑动，气动手指加紧和松开速度均匀，气动摆台旋转速度均匀无阻滞，各个气缸的活塞杆运行无冲击、无卡滞为宜，最后再锁紧节流阀的调节螺母。6.按照图332来连接线路进行电磁阀的动作调试，来模拟PLC对电磁阀的控制。,任务4 装配单元电气控制回路的连接与调试,技能点装配单元电气控制回路的连接装配单元电气控制

16、回路的调试知识点 装配单元输入/输出端口的分配装配单元PLC控制原理图的识读,武 汉 职 院 机电工程学院,武 汉 职 院 机电工程学院,任务提出电气控制回路是本工作单元的控制机构，传感器、电磁阀、PLC、输入按钮、指示灯等器件共同组成电气控制回路，根据装配单元动作要求完成对气动执行机构的控制，从而实现本单元的工作过程。本任务要求在深入理解YL335自动化生产线装配单元工作过程的基础上，识读装配单元PLC控制原理图，进行加工单元电气控制回路的连接，包括传感器、电磁阀、输入按钮、指示灯等与PLC的电气连接，并进行电气控制回路的调试，完成装配单元的电气控制任务。,装配单元PLC输入端接线原理图,武

17、 汉 职 院 机电工程学院,任务分析要完成本任务，需要熟悉装配单元各个气缸和气动手指的动作过程，在理解工作原理的前提下设计电气系统回路原理图，然后按照实训要求一步步进行电气回路的连接。电气回路连接完毕以后，进行模拟输入的手动调试，进而完成电气回路的调试。相关知识 装配单元的输入/输出端口的分配,武 汉 职 院 机电工程学院,任务实施一、电气回路的连接 1连接为了保证为了保证线路连接的方便，采用“工作单元装置接线端子排PLC”的接线思路，首先将工作单元装置的导线集中接到接线端子排，再从接线端子排引出相应的导线到PLC。装置侧的接线，包括各传感器、电磁阀、电源端子等引线到接线端子排端口之间的接线。

18、PLC侧的接线，包括电源接线，接线端子排端口和PLC接线端口之间的连线，PLC的I/O点与按钮指示灯模块端子之间的连线。当进行磁感应式接近开关接线时，将棕色的24 V电源线连接到I/O转接端口模块的输入端24V电源公共端口，蓝色信号引出线连接到I/O转接端口模块的对应信号输入端口。如前所述，通常在磁感应式接近开关内部封装串联了限流电阻和保护二极管，以防止磁感应式接近开关因引线极性接反而烧毁。因此在磁感应式接近开关的接线错误时，也不会使其烧坏，只是不能正常工作而已。,武 汉 职 院 机电工程学院,当进行漫反射光电传感器的接线时，棕色电源线连接到I/O转接端口模块的输入端24V电源公共端口，蓝色接

19、地线连接到接地接口，黑色信号线连接到对应信号接口即可。当进行电磁阀连接时，将红色电源控制信号线连接到I/O转接端口模块的输出端上层对应的信号输出接口上，黑色接地线连接到I/O转接端口模块输出端底层的接地公共端口上，电磁阀控制连接线的另一端插头直接插到电磁阀的插座上即可。2连接注意事项装置侧接线端口中，输入信号端子的上层端子(+24V)只能作为传感器的正电源端，切勿用于电磁阀等执行元件的负载。电磁阀等执行元件的正电源端和OV端应连接到输出信号端子的下层端子的相应端子上。装置侧接线完成后，应用扎带绑扎，力求整齐美观。PLC侧的接线注意各种颜色导线的区分，以方便线路检查。电气接线工艺应符合国家职业标

20、准的规定。例如，导线连接到端子时，采用压紧端子压接方法；连接线必须有符合规定的标号；每一端子连接的导线不超过两根等。,武 汉 职 院 机电工程学院,3接线端子排I/O转接端口模块采用双层接线端子排，用于集中连接本工作单元所有电磁阀、传感器等器件的电气连接线、PLC的I/O端口及直流电源。上层端子用作连接公共电源正、负极（Ucc和0V），连接片的作用是将各分散端子片进行电气短接，下层端子用作信号线的连接，固定端板是将各分散的组成部分进行横向固定，熔座内插装有2A的熔管。接线端口上的每一个端子旁边都有数字标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在底板上。,任务5 装配单元PLC程序的编写与调

21、试,技能点装配单元PLC程序的编写装配单元PLC程序的调试知识点西门子S7-200系列主子程序控制装配单元本地控制程序的编写,本任务为完成YL335自动化生产线装配单元作为独立设备单独运行的本地控制程序的编写与调试，要求采用启/停按钮来控制装配单元的启动和停止，根据控制要求来实现装配单元的加工动作。控制要求如下：采用本地控制方式，利用一个按钮产生启动/停止信号；下料控制程序，实现把小料仓内小圆柱工件送到装配机械手下面；抓料控制程序，实现装配机械手抓取小圆柱工件，放入大工件中；指示灯控制程序，在装配单元上安装的红、黄、绿三色警示灯，动作取决于输送单元发送到网络上的系统状态信号。,武 汉 职 院

22、机电工程学院,任务分析装配单元的工艺过程相对较为复杂，既有完成辅助功能的启动停止程序和指示灯控制程序，还有实现本单元主要动作功能的下料控制程序和抓料控制程序，因此要完成本任务，需要学习西门子S7200系列PLC编程中的主子程序调用指令和编程思路（本任务着重介绍下料控制程序和抓料控制程序的编写，有关指示灯控制的程序参见本书后续章节的介绍）。相关知识一、西门子S7200系列PLC子程序指令 子程序调用指令（CALL）将程序控制权交给子程序SBR_N，调用子程序时可以带参数也可以不带参数。子程序执行完成后，控制权返回到调用子程序的指令的下一条指令。子程序条件返回指令（CRET）根据它前面的逻辑决定是

23、否终止子程序。在主程序中，可以嵌套调用子程序(在子程序中调用子程序)，最多嵌套8层。在中断服务程序中，不能嵌套调用子程序。在被中断服务程序调用的子程序中不能再出现子程序调用。不禁止递归调用（子程序调用自己），但是当使用带子程序的递归调用时应慎重。如果用语句表编程，CALL指令的格式是：CALL子程序号，参数1，参数2，参数16。,武 汉 职 院 机电工程学院,任务实施一、PLC控制程序的编写1.主程序,2.启动停止子程序,3.指示灯控制程序,4.下料控制和抓料控制子程序,先来看看装配单元的详细动作过程。一开始装配单元各气缸的初始位置为：挡料气缸处于伸出状态，顶料气缸处于缩回状态，料仓上已经有足

24、够的小圆柱零件；装配机械手的升降气缸处于提升状态，伸缩气缸处于缩回状态，气爪处于松开状态。设备上电和气源接通后，若各气缸满足初始位置要求，且料仓上已经有足够的小圆柱零件；工件装配台上有待装配大工件。此时为设备准备好状态，按下启动按钮，装配单元启动，如果回转台上的左料盘内没有小圆柱零件，就执行下料操作；如果左料盘内有零件，而右料盘内没有零件，执行回转台回转操作。如果回转台上的右料盘内有小园柱零件且装配台上有待装配工件，执行装配机械手抓取小园柱零件，放入待装配工件中的操作。完成装配任务后，装配机械手应返回初始位置，等待下一次装配。,武 汉 职 院 机电工程学院,二、PLC控制程序的调试和运行 1.再次调整气动部分，检查气路是否正确，气压是否合理，气缸的动作速度是否合理；磁感应接近开关的安装位置是否到位，磁感应接近开关工作是否正常；I/O接线是否正确；光敏式接近开关安装是否合理，灵敏度是否合适，可靠性是否良好。2.仿真调试程序。3.确保以上检查无误，放入工件，运行程序并观察加工单元动作是否满足任务要求。4.调试各种可能出现的情况，例如在任何情况下都有可能加入工件，系统都要能可靠工作。5.优化程序。,