自動(dòng)線裝配與調(diào)試任務(wù)書

1、題3：自動(dòng)線裝配與調(diào)試任務(wù)書1、 競賽設(shè)備及工藝過程描述 yl-335b自動(dòng)生長線由供料、加工、裝配、分揀和輸送等5個(gè)工作站組成，各工作站均設(shè)置一臺s7-200系列的plc承擔(dān)其控制任務(wù)，個(gè)plc之間通過ppi通信方式實(shí)現(xiàn)互連，構(gòu)成分布式的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主令工作信號由連接到輸送站plc的觸摸屏人機(jī)界面提供，整個(gè)系統(tǒng)的主要工作狀態(tài)除了在人機(jī)界面上顯示之外，尚需由安裝在裝配單元的警示燈顯示上點(diǎn)復(fù)位、啟動(dòng)、停止、報(bào)警燈狀態(tài)。自動(dòng)生產(chǎn)線的工作目標(biāo)是：（1）如果是非金屬工件，則將供料單元料倉內(nèi)的工件送往加工單元的物料臺，完成加工操作后，把加工好的工件送往裝配單元的裝配臺，然后把裝配單元料倉內(nèi)的白色和黑色

2、兩種不同顏色的小圓柱零件嵌入到裝配臺上的工件中，完成裝配后的成品送往分揀單元分揀輸出。（2）如果是金屬工件，則直接將供料單元料倉內(nèi)的工件送往裝配單元的物料臺，把裝配單元料倉內(nèi)的白色和黑色兩種不同顏色的小圓柱零件嵌入到裝配臺上的工件中，完成裝配后的成品送往加工站物料臺，加工站進(jìn)行沖壓之后，再送往分揀單元分揀輸出。已完成加工和裝配工作的工件如圖1所示。2、 需完成的工作任務(wù) （一）自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)備部件安裝 完成yl-335b自動(dòng)生產(chǎn)線的供料、加工、裝配、分揀單元和輸送單元的部分裝配工作，并把這些工作單元安裝在yl-335b工作桌面上。1、 yl-335b自動(dòng)生長線各作單元裝置部分的安裝位置如圖所示。

3、圖中，長度單位為毫米 2、各工作單元裝置部分的裝置要求如下： （1）供料、加工和裝配等工作單元裝置部分的裝置工作已經(jīng)完成。 （2）分揀單元的傳送帶支撐座已經(jīng)安裝在底板上，尚須繼續(xù)完成其余部件的安裝和調(diào)試。分揀單元裝置部分總裝配圖如圖所示。（3）輸送單元的直線導(dǎo)軌和底板組件已裝配好，須將該組件安裝在工作臺上，并完成其余部件的裝配，直至完成整個(gè)工作單元的機(jī)械安裝和調(diào)試。輸送單元傳動(dòng)組件和機(jī)械手裝置的正視和俯視示意圖如圖3所示，圖4給出抓取機(jī)械手裝置的裝配圖。（2） 氣路連接及調(diào)整1、 按照圖5和圖6所示的分揀單元、輸送單元?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)圖完成兩工作單元的氣路連接。 2、接通氣源后檢查供料、加工和裝配單元

4、各氣缸初始位置是否符合下列要求，如不符合請適當(dāng)調(diào)整。供料單元的推料氣缸和頂料氣缸均處于縮回狀態(tài)。料倉內(nèi)已經(jīng)有足夠物料。加工站的滑動(dòng)工件臺的伸縮氣缸處于伸出狀態(tài)；用于夾緊工件的氣動(dòng)手指處于張開狀態(tài)；沖壓氣缸處于縮回位置。裝配站的擋料氣缸處于伸出狀態(tài)，頂料氣缸處于縮回狀態(tài)。料倉上已經(jīng)有足夠物料。裝配機(jī)械手的升降氣缸處于提升狀態(tài)，伸縮氣缸處于縮回狀態(tài)，氣爪處于松開狀態(tài)。3、 完成氣路調(diào)整，確保各氣缸運(yùn)行順暢和平穩(wěn)。（3） 電路設(shè)計(jì)和電路連接根據(jù)生長線的運(yùn)行要求完成電路設(shè)計(jì)和電路連接。1、 根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)輸送單元的電氣控制電路，包括plc的i/o端子分配、伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器控制電路。2、 設(shè)計(jì)分揀

5、單元的電氣控制電路，并根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路圖連接電路。電路圖應(yīng)包括plc的i/o端子分配和變頻器主電路及控制電路。3、 按照給定的裝置側(cè)的接口信號分配表，設(shè)計(jì)供料、加工和裝配單元的電氣控制電路，然后連接電路。 供料單元、加工單元、裝配單元裝置側(cè)接線端口中間層信號分配表如表1、表2和表3所示，接線端口中輸入端上層為傳感器電源+24v端，下層為0v端。輸出端口下層包括dc24v穩(wěn)壓電源+24v端和0v端。由相應(yīng)端子處標(biāo)示牌標(biāo)識。表1 供料單元裝置側(cè)的接線端子口信號端子的分配輸入端口中間層輸出端口中間層端子號設(shè)備符號信號線端子號設(shè)備符號信號線21b1頂料到位21y頂料電磁閥31b2頂料復(fù)位32y推料電磁

6、閥42b1推料到位52b2推料復(fù)位6sc1出料臺物料檢測7sc2物料不足檢測8sc3物料有無檢測9sc4金屬材料檢測10#17#端子沒有連接4#14#端子沒有連接表2 加工單元裝置側(cè)的接線端口信號端子的分配輸入端口中間層輸出端口中間層端子號設(shè)備符號信號線端子號設(shè)備符號信號線2sc1加工臺物料檢測23y夾緊電磁閥33b2工件加緊檢測342b2加工臺伸出到位42y伸縮電磁閥52b1加工臺縮回到位51y沖壓電磁閥61b1加工壓頭上限71b2加工壓頭下限8#17#端子沒有連接6#14#端子沒有連接表3 裝配單元裝置側(cè)的接線端口信號端子分配輸入端口中間層輸出端口中間層端子號設(shè)備符號信號線端子號設(shè)備符號信

7、號線2sc1零件不足檢測21y擋料電磁閥3sc2零件有無檢測32y頂料電磁閥4sc3左料盤零件檢測43y回轉(zhuǎn)電磁閥5sc4右料盤零件檢測54y手抓夾緊電磁閥6sc5出料臺物料檢測65y手抓下降電磁閥71b1頂料到位檢測76y手臂伸出電磁閥81b2頂料復(fù)位檢測8al1紅色警示燈92b1擋料狀態(tài)檢測9al2橙色警示燈102b2落料狀態(tài)檢測10al3綠色警示燈115b1擺動(dòng)汽缸左限檢測125b2擺動(dòng)汽缸右限檢測136b2手抓夾緊檢測144b2手抓下降到位檢測154b1手抓上升到位檢測163b1手臂縮回到位檢測173b2手臂伸出到位檢測（四）各站plc網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)的控制方式應(yīng)采用ppi協(xié)議通信的分布式

8、網(wǎng)絡(luò)控制，并制定輸送單元作為系統(tǒng)主站。系統(tǒng)主令工作信號有觸摸屏人機(jī)界面提供，但系統(tǒng)緊急停止信號有輸送單元的按鈕/指示燈模塊的急停按鈕提供。安裝在工作桌面上的警示燈應(yīng)能顯示整個(gè)系統(tǒng)的主要工作狀態(tài)，例如：復(fù)位、啟動(dòng)、停止、報(bào)警等。（5） 連接觸摸屏并組態(tài)用戶界面 觸摸屏應(yīng)連接到系統(tǒng)中主站的plc編程口。組態(tài)用戶界面應(yīng)具有下列功能： 1、編輯一歡迎界面，點(diǎn)擊后進(jìn)入操作界面。 2、提供系統(tǒng)工作方式（單站/全線）選擇信號和系統(tǒng)復(fù)位、啟動(dòng)和停止信號。 3、 在人機(jī)界面上動(dòng)態(tài)顯示輸送單元機(jī)械手裝置當(dāng)前位置（以原點(diǎn)位置為參考點(diǎn)，度量單位為毫米）。4、指示網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)（正常、故障）。5、指示各個(gè)工作單元的運(yùn)行

9、、故障狀態(tài)。其中故障狀態(tài)包括： （1）供料單元的供料不足狀態(tài)和缺料狀態(tài)。 （2）裝配單元的供料不足狀態(tài)和缺料狀態(tài)。 （3）輸送單元抓取機(jī)械手裝置越程故障（左和右極限開關(guān)動(dòng)作）。6、指示全線運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的緊急停止?fàn)顟B(tài)。(六)程序編制及調(diào)試系統(tǒng)的工作模式分揀為單站工作和全線運(yùn)行模式。從單站工作模式切換到全線運(yùn)行方式的條件是：各工作站均處于停止?fàn)顟B(tài)，各站的按鈕/指示燈模塊上的工作方式選擇開關(guān)置于全線模式，此時(shí)若人機(jī)界面中選擇開關(guān)切換到全線運(yùn)行模式，系統(tǒng)進(jìn)入全線運(yùn)行狀態(tài)。要從全線運(yùn)行方式切換到單站工作模式，僅限當(dāng)前工作周期完成后人機(jī)界面中選擇開關(guān)切換到單站運(yùn)行模式才有效。在全線運(yùn)行方式下，各工作站僅通過

10、網(wǎng)絡(luò)接受來自人機(jī)界面的主令信號，除主站急停按鈕外，所有本站主令信號無效。1、 單站運(yùn)行模式測試 單站運(yùn)行模式下，各單元工作的主令信號和工作狀態(tài)顯示信號來自其plc旁邊的按鈕/指示燈模塊，并且，按鈕/指示燈模塊上的工作方式選擇開關(guān)sa應(yīng)置于“單站方式”位置。各站的具體控制要求為： （1）供料站單元運(yùn)行工作要求1 設(shè)備上電和氣源接通后，若工作單元的兩個(gè)氣缸滿足初始位置要求，且料倉內(nèi)有足夠的待加工工件，則“正常工作”指示燈hl1常亮，表示設(shè)備準(zhǔn)備好。否則，該指示燈以1hz頻率閃爍。2 若設(shè)備準(zhǔn)備好，按下啟動(dòng)按鈕，工作單元啟動(dòng)，“設(shè)備運(yùn)行”指示燈hl2常亮。啟動(dòng)后，若出料臺上沒有物料則應(yīng)把工件推到出料

11、臺上。出料臺上的工件被人工取走后，若沒有停止信號，則進(jìn)行下一次推出工件操作。3 若在運(yùn)行中按下停止按鈕，則；在完成本工作周期任務(wù)后，各工作單元停止工作，hl2指示燈熄滅。4 若在運(yùn)行中料倉內(nèi)工件不足，則工作單元繼續(xù)工作，但“正常工作”指示燈hl1以1hz的頻率閃爍，“設(shè)備運(yùn)行”指示燈hl2保持常亮。若料倉內(nèi)沒有工件，則hl1指示燈和hl2指示燈均已2hz頻率閃爍。工作站在完成本周期任務(wù)后停止。除非向料倉補(bǔ)充足夠的工件，否者工作站不能在啟動(dòng)。 （2）加工站單站運(yùn)行工作要求1 設(shè)備上電和氣源接通后，若工作單元的兩個(gè)氣缸滿足初始位置要求，則“正常工作”指示燈hl1常亮，表示設(shè)備準(zhǔn)備好。否則，該指示燈

12、以1hz頻率閃爍。2 若設(shè)備準(zhǔn)備好，按下啟動(dòng)按鈕，工作單元啟動(dòng)，“設(shè)備運(yùn)行”指示燈hl2常亮。當(dāng)待加工工件送到加工臺上并被檢測到后，設(shè)備執(zhí)行將工件夾緊，送往加工區(qū)域沖壓，完成沖壓動(dòng)作后返回待料位置的工件加工工序。如果沒有停止信號輸入，當(dāng)再有待加工工件送到加工臺上時(shí)，加工單元有開始下一周期工作。3 在工作過程中，若按下停止按鈕，加工單元在完成本周期的動(dòng)作后停止工作。hl2指示燈熄滅。 (3)裝配站單站運(yùn)行工作要求1 設(shè)備上電和氣源接通后，若工作單元的兩個(gè)氣缸滿足初始位置要求，料倉上已經(jīng)由足夠的小圓柱零件；工件裝配臺上沒有待裝配工件。則“正常工作”指示燈hl1常亮，表示設(shè)備準(zhǔn)備好。否則，該指示燈以

13、1hz頻率閃爍。2 若設(shè)備準(zhǔn)備好，按下啟動(dòng)按鈕，裝配單元啟動(dòng)，“設(shè)備運(yùn)行”指示燈hl2常亮。如果回轉(zhuǎn)臺上的左料盤內(nèi)沒有小圓柱零件，就執(zhí)行下料操作；如果左料盤內(nèi)有零件，而右料盤內(nèi)沒有零件，執(zhí)行回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)操作。3 如果回轉(zhuǎn)臺上的右料盤內(nèi)有小圓柱零件且裝配臺上有待裝配的工件，執(zhí)行裝配機(jī)械手抓取小圓柱零件，放入待裝配工件中的控制。4 完成裝配任務(wù)后，裝配機(jī)械手應(yīng)返回初始位置，等待下一次裝配。5 若在運(yùn)行過程中按下停止按鈕，則小圓柱零件供料機(jī)構(gòu)應(yīng)立即停止供料，在裝配條件滿足情況下，裝配單元在完成本次裝配后停止工作。6 在運(yùn)行中發(fā)生“零件不足”報(bào)警時(shí)，指示燈hl3以1hz的頻率閃爍，hl1和hl2燈常亮；

14、在運(yùn)行中發(fā)生“零件沒有”報(bào)警時(shí)，指示燈hl3以亮1秒，滅0.5秒的方式閃爍，hl2熄滅，hl1常亮。 （4）分揀站單元運(yùn)行工作要求1 設(shè)備上電和接通氣源后，若工作單元三個(gè)氣缸滿足初始位子要求，則“正常工作”指示燈hl1常亮，表示設(shè)備準(zhǔn)備好。否則，該指示燈以1hz頻率閃爍。2 若設(shè)備準(zhǔn)備好，按下啟動(dòng)按鈕，裝配單元啟動(dòng)，“設(shè)備運(yùn)行”指示燈hl2常亮。當(dāng)傳送帶入料口人工放下已裝配的工件時(shí)，變頻器既啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)電機(jī)以頻率為30hz的速度，把工件帶到分揀區(qū)。3 如果金屬工件上的小圓柱工件為白色，則該工件對應(yīng)到達(dá)1號滑槽中間，傳送帶停止，工件對應(yīng)被推到1號槽中；如果塑料工件上的小圓柱工件為白色，則該工件

15、到達(dá)2號滑槽中間，傳送帶停止，工件對應(yīng)被推到2號滑槽中間，傳送帶停止，工件對應(yīng)被推到2號槽中；如果工件上的小圓柱工件為黑色，則該工件對應(yīng)到達(dá)3號滑槽中間，傳送帶停止，工件對應(yīng)得被推到3號槽中。工件被推入滑槽后，該工作單位的一個(gè)工作周期結(jié)束。僅當(dāng)工件被推入滑槽后，才能再次向傳送帶下料。 如果在運(yùn)行期間按下停止按鈕，該工作單元在本周期結(jié)束后停止運(yùn)行。（5）輸送站單站運(yùn)行工作要求 單站運(yùn)行的目標(biāo)是測試設(shè)備傳送工件的功能。要求其他各工作單元已經(jīng)到位，并且在供料單元的出料臺上放置一個(gè)工件。具體測試過程要求如下：1 輸送單元在通電后，按下復(fù)位按鈕sb1，執(zhí)行復(fù)位操作，使抓取機(jī)械手裝置回到原點(diǎn)位置。在復(fù)位過

16、程中，“正常工作”指示燈hl1以1hz的頻率閃爍。 當(dāng)抓取機(jī)械手裝置回到原點(diǎn)位置，且輸送單元各個(gè)氣缸滿足初始位置的要求，則復(fù)位完成，“正常工作”指示燈hl1常亮。按下啟動(dòng)按鈕sb2，設(shè)備啟動(dòng)，“設(shè)備運(yùn)行”指示燈hl2也常亮，開始功能測試過程。2 抓取機(jī)械手裝置從供料站出料臺抓取工件，抓取的順序是：手臂伸出手爪加緊抓取工件提升臺上升手臂縮回。3 抓取動(dòng)作完成后，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手裝置向加工站移動(dòng)，移動(dòng)速度不小于300mm/s。4 機(jī)械手裝置移動(dòng)到加工站物料臺的正前方后，既把工件放到加工站物料臺上。抓取機(jī)械手裝置在加工站放下工件的順序是:手臂伸出提升臺下降手爪松開放下工件手臂縮回。5 放下工件動(dòng)作

17、完成2秒后，抓取機(jī)械手裝置執(zhí)行抓取加工站工件的操作。抓取的順序與供料站抓取工件的順序相同。6 抓取動(dòng)作完成后，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手裝置移動(dòng)到裝配站物料臺的正前方。然后把工件放到裝配站物料臺上。期動(dòng)作順序與加工站放下工件的順序相同。7 放下工件動(dòng)作完成2秒后，抓取機(jī)械手裝置執(zhí)行抓取裝配站工件操作。抓取的順序與供料站抓取工件的順序相同。8 機(jī)械手手臂縮回后，擺臺逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手裝置從裝配站向分揀站運(yùn)送工件，到達(dá)分揀站傳送帶上方入料口后罷工件放下，運(yùn)動(dòng)順序與加工站放下工件的順序相同。9 放下工件動(dòng)作完成后，機(jī)械手手臂縮回，然后執(zhí)行返回原點(diǎn)的操作。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手裝置以500mm/s

18、的速度返回，返回900mm后，擺臺順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90，然后以100mm/s的速度低速返回原點(diǎn)停止。當(dāng)抓取機(jī)械手裝置返回原點(diǎn)后，一個(gè)測試周期結(jié)束。當(dāng)供料單元的出料臺上放置了工件時(shí)，再按一次啟動(dòng)按鈕sb2，開始新的一輪的測試。2、 系統(tǒng)正常的全線運(yùn)行模式測試全線運(yùn)行模式下個(gè)工作站部件的工作順序以及對輸送站機(jī)械手裝置運(yùn)行速度的要求，與單站運(yùn)行模式一致。全線運(yùn)行步驟如下： （1）系統(tǒng)在上電，ppi網(wǎng)絡(luò)正常后開始工作。觸摸人機(jī)界面上的復(fù)位按鈕，執(zhí)行復(fù)位操作，在復(fù)位過程中，綠色警示燈以2hz的頻率閃爍。紅色和黃色燈均熄滅。 復(fù)位過程包括：使輸送站機(jī)械手裝置回到原點(diǎn)位置和檢查各工作站是否處于初始狀態(tài)。個(gè)工作站的

19、初始狀態(tài)時(shí)指：1 各工作單元?dú)鈩?dòng)執(zhí)行元件均處于初始位置。2 供料單元料倉內(nèi)有足夠的的待加工工件。3 裝配單元料倉內(nèi)有足夠的小圓柱零件。4 輸送站的緊急停止按鈕按下。當(dāng)輸送站機(jī)械手裝置回到原點(diǎn)位置，且各工作站均處于初始狀態(tài)，則復(fù)位完成，綠燈警示燈常亮，表示允許氣動(dòng)系統(tǒng)。這時(shí)若觸摸屏人機(jī)界面上的啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)，綠燈和黃燈警示燈均常亮。 （2）供料站的運(yùn)行系統(tǒng)啟動(dòng)后，若供料站的出料臺上沒有工件，則應(yīng)把工件推到出料臺上，并向系統(tǒng)發(fā)出出料臺上有工件信號。若供料站的料倉內(nèi)沒有工件或工件不足，則向系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警或預(yù)警信號。出料臺上的工件被輸送站機(jī)械手取出后，若系統(tǒng)仍然需要推出工件進(jìn)行加工，則進(jìn)行下一次推出

20、工件操作。（3） 輸送站運(yùn)行1 當(dāng)工件推到供料站出料太后，輸送站抓取機(jī)械手裝置應(yīng)執(zhí)行抓取供料站工件的操作。動(dòng)作完成后，根據(jù)工件材質(zhì)不同，分為以下兩種輸送方式：1 若是非金屬工件，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置移動(dòng)到加工站物料臺正前方，把工件放到加工站的加工臺上。2 若是金屬工件，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置移動(dòng)到裝配站物料臺正前方，把工件放到裝配站的加工臺上。 （4）加工站運(yùn)行加工站加工臺的工件被檢出后，執(zhí)行加工過程。當(dāng)加工好的工件重新送回待料位置時(shí)，向系統(tǒng)發(fā)出沖壓加工完成信號。（5） 輸送站運(yùn)行2 系統(tǒng)接收到加工完成信號后，輸送站機(jī)械手應(yīng)執(zhí)行抓取以加工工件的操作。抓取動(dòng)作完成后，根據(jù)工件材質(zhì)不同，分為以下兩種

21、輸送方式：1 若是非金屬工件，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手裝置移動(dòng)到裝配站物料臺的正前方，然后把工件放到裝配站物料臺上。2 若是金屬工件，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手裝置移動(dòng)到分揀站物料臺的正前方，到達(dá)分揀站傳送帶上方入料口后把工件放下。（6）裝配站運(yùn)行 裝配站物料臺的傳感器檢測到工件到來后，開始執(zhí)行裝配過程。裝入動(dòng)作完成后，向系統(tǒng)發(fā)出裝配完成信號。如果裝配站的料倉或料槽內(nèi)沒有小圓柱工件或工件不足，應(yīng)向系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警或預(yù)警信號。（7） 輸送站運(yùn)行3 系統(tǒng)接收到裝配完成的信號后，根據(jù)工件材質(zhì)不同，分為以下兩種輸送方式：1 若是非金屬工件，輸送站機(jī)械手應(yīng)抓取已裝配的工件，然后從裝配站向分揀站運(yùn)送工件，到達(dá)分揀站傳送帶上

22、方入料口后把工件放下，然后執(zhí)行返回原點(diǎn)操作。2 若是金屬工件，輸送站機(jī)械手應(yīng)抓取已安裝的工件，然后從裝配站向加工站輸送工件，到達(dá)加工站傳送帶上方入料口后把工件放下。（8）分揀站運(yùn)行 輸送站機(jī)械手裝置放下工作、縮回到位后，分揀站的變頻器即啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)傳東電機(jī)以80%最高運(yùn)行頻率（由人機(jī)界面制定）的速度，把工件帶入分揀區(qū)進(jìn)行分揀，工件分揀原則與單站運(yùn)行相同。當(dāng)分揀氣缸活塞桿推出工件并返回后，應(yīng)向系統(tǒng)發(fā)出分揀完成信號。（9） 僅當(dāng)分揀站分揀工作完成，并且輸送站機(jī)械手裝置回到原點(diǎn)，系統(tǒng)的一個(gè)工作周期才認(rèn)為結(jié)束。如果在工作周期期間沒有觸摸過停止按鈕，系統(tǒng)工作結(jié)束，警示燈中的黃色燈熄滅，綠色燈仍保持常亮。系統(tǒng)工作結(jié)束后若再按下啟動(dòng)按鈕，則系統(tǒng)又重新工作。三、異常工作狀態(tài)測試 （1）工件供給狀態(tài)的信號警示如果發(fā)生來自供料站或裝配站的“工件