亞龍YL-335B實訓項目書

1、亞龍YL-335B 型自動生產線實訓考核裝備實訓指導書前 言現代化的自動生產設備（自動生產線）的最大特點是它的綜合性和系統性，在這里，機械技術、微電子技術、電工電子技術、傳感測試技術、接口技術、信息變換技術、網絡通信技術等多種技術有機地結合，并綜合應用到生產設備中；而系統性指的是，生產線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅動等機構在微處理單元的控制下協調有序地工作，有機地融合在一起。可編程序控制器（PLC）以其高抗干擾能力、高可靠性、高性能價格比且編程簡單而廣泛地應用在現代化的自動生產設備中，擔負著生產線的大腦微處理單元的角色。因此，培養(yǎng)掌握機電一體化技術，掌握PLC 技術及PLC 網絡技術

2、的技術人材是當務之急。亞龍YL-335B 型自動生產線實訓考核裝備在鋁合金導軌式實訓臺上安裝送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元，構成一個典型的自動生產線的機械平臺，系統各機構的采用了氣動驅動、變頻器驅動和步進（伺服）電機位置控制等技術。系統的控制方式采用每一工作單元由一臺PLC 承擔其控制任務，各PLC 之間通過RS485 串行通訊實現互連的分布式控制方式。因此，YL-335B 綜合應用了多種技術知識，如氣動控制技術、機械技術（機械傳動、機械連接等）、傳感器應用技術、PLC 控制和組網、步進電機位置控制和變頻器技術等。利用YL-335B，可以模擬一個與實際生產情況十分接近的控制過程，使學習

3、者得到一個非常接近于實際的教學設備環(huán)境，從而縮短了理論教學與實際應用之間的距離。 YL-335B 采用模塊組合式的結構，各工作單元是相對獨立的模塊，并采用了標準結構和抽屜式模塊放置架，具有較強的互換性?？筛鶕嵱栃枰蚬ぷ魅蝿盏牟煌M行不同的組合、安裝和調試，達到模擬生產性功能和整合學習功能的目標，十分適合教學實訓考核或技能競賽的需要。本實訓指導書主要闡述亞龍YL-335B 型自動生產線實訓考核裝備的基本結構、工作原理和工作過程。實訓指導書力求采用項目教學的方法介紹本裝備所涉及的技術，使學生在知識的學習和綜合應用，PLC 的編程和組網能力，設備的安裝與調試等方面能收到較好的效果。 鑒于時間倉促

4、和限于編者水平，書中難免有錯誤及不當之處，懇請讀者批評指正。目 錄項目一了解YL-335B 自動生產線實訓考核設備.61.1 YL-335B的基本組成.61.2 YL-335B的基本功能.71.3 YL-335B的電氣控制.111.3.1 YL-335B 工作單元的結構特點.111.3.2 YL-335B的控制系統.111.4 供電電源.131.5 氣源處理裝置.14項目二供料單元控制系統實訓.162.1 了解供料單元的結構和工作過程.162.2 相關知識點.172.2.1 供料單元的氣動元件.172.2.2 認知有關傳感器（接近開關）.202.3 供料單元安裝技能訓練.252.4 供料單元的

5、PLC控制系統.272.4.1 工作任務.272.4.2 PLC的I/O 接線.282.4.3 供料單元單站控制的編程思路.292.4.4 調試與運行.31項目三加工單元控制系統實訓.323.1 加工單元的結構和工作過程.323.2 相關的知識點.343.2.1 了解直線導軌.343.2.2 加工單元的氣動元件.353.3 加工單元的安裝技能訓練.363.4 加工單元PLC控制系統設計.383.4.1 工作任務.383.4.2 PLC的I/O分配及系統安裝接線.393.4.3 編寫和調試PLC控制程序.41項目四裝配單元控制系統實訓.434.1 裝配單元的結構與工作過程.434.2 相關的知識

6、點.464.2.1 裝配單元的氣動元件.464.2.2 認知光纖傳感器.495.3 裝配單元的安裝技能訓練.504.4 裝配單元PLC控制系統設計.524.4.1 工作任務.524.4.2 PLC的I/O分配及系統安裝接線.524.4.3 編寫和調試PLC控制程序.54項目五分揀單元控制系統實訓.575.1 分揀單元的結構和工作過程.575.2 分揀單元安裝技能訓練.595.2 相關知識點.615.2.1 旋轉編碼器概述.615.2.2 西門子MM420 變頻器簡介.6 MM420 變頻器的安裝和接線. 6 MM420 變頻器的BOP操作面板.6

7、 MM420 變頻器的參數. 6 MM420 變頻器的參數訪問. 6 常用參數設置舉例. 695.3 分揀單元的PLC控制及編程.735.3.1 工作任務.735.3.2 PLC的I/O 接線.745.3.3 分揀單元的編程要點.7 高速計數器的編程. 7 程序結構80 項目六用人機界面控制分揀單元的運行.826.1 認知TPC7062KS人機界面.826.1.1 TPC7062KS人機界面的硬件連接.826.1.2 觸摸屏設備組態(tài).836.2 采用人機界面的工作任務.866.2.1 人機界面組態(tài).876.2.2 變頻器輸出的模擬

8、量控制.97項目七輸送單元控制系統實訓.1007.1 輸送單元的結構與工作過程.1007.2 輸送單元安裝技能訓練.1047.3 相關的知識點.1067.3.1 認知步進電機及驅動器.1067.3.2 認知伺服電機及伺服放大器.1 永磁交流伺服系統概述.1 松下MINAS A4系列AC伺服電機.驅動器.1147.3.3 S7-200 PLC的脈沖輸出功能及位控編程.118 開環(huán)位控用于步進電機或伺服電機的基本信息.1 使用位控向導編程步驟. 1 使用位控向導生成的項目組件. 1247.4 輸送單元的PLC控

9、制與編程.1287.4.1 工作任務.1287.4.2 PLC的選型和I/O 接線.1317.4.3 編寫和調試PLC控制程序.133項目八 YL-335B 的整體控制.1398.1 西門子PPI通信概述.1398.2 實現PPI通信的步驟.1398.3 系統整體控制實訓的工作任務描述.1468.4 工作任務的實現.1548.4.1 設備的安裝和調整.1548.4.2 有關參數的設置和測試.1558.4.3 人機界面組態(tài).15 工程分析和創(chuàng)建. 15 歡迎畫面組態(tài). 15 主畫面組態(tài). 1598.4.4 編寫和調試PLC控制程序.1668.4.4

10、.1 規(guī)劃通信數據. 16 從站單元控制程序的編制. 16 主站單元控制程序的編制. 169項目一 了解YL-335B 自動生產線實訓考核設備1.1 YL-335B 的基本組成 亞龍YL-335B 型自動生產線實訓考核裝備由安裝在鋁合金導軌式實訓臺上的送料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元5 個單元組成。其外觀如圖1-1 所示。 圖1-1 YL-335B 外觀圖其中，每一工作單元都可自成一個獨立的系統，同時也都是一個機電一體化的系統。各個單元的執(zhí)行機構基本上以氣動執(zhí)行機構為主，但輸送單元的機械手裝置整體運動則采取步進電機驅動、精密定位的位置控制，該驅動

11、系統具有長行程、多定位點的特點，是一個典型的一維位置控制系統。分揀單元的傳送帶驅動則采用了通用變頻器驅動三相異步電動機的交流傳動裝置。位置控制和變頻器技術是現代工業(yè)企業(yè)應用最為廣泛的電氣控制技術。 在YL-335B 設備上應用了多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運動位置、物體通過的狀態(tài)、物體的顏色及材質等。傳感器技術是機電一體化技術中的關鍵技術之一，是現代工業(yè)實現高度自動化的前提之一。 在控制方面，YL-335B 采用了基于RS485 串行通信的PLC 網絡控制方案，即每一工作單元由一臺PLC 承擔其控制任務，各PLC 之間通過RS485 串行通訊實現互連的分布式控制方式。用戶可根據需要選擇

12、不同廠家的PLC 及其所支持的RS485 通信模式，組建成一個小型的PLC 網絡。小型PLC 網絡以其結構簡單，價格低廉的特點在小型自動生產線仍然有著廣泛的應用，在現代工業(yè)網絡通信中仍占據相當的份額。另一方面，掌握基于RS485 串行通信的PLC 網絡技術，將為進一步學習現場總線技術、工業(yè)以太網技術等打下了良好的基礎。 1.2 YL-335B 的基本功能 YL-335B 各工作單元在實訓臺上的分布如圖1-2 的俯視圖所示。 圖1-2 YL-335B 俯視圖各個單元的基本功能如下： 1、供料單元的基本功能：供料單元是YL-335B 中的起始單元，在整個系統中，起著向系統中的其他單元提供原料的作用

13、。具體的功能是：按照需要將放置在料倉中待加工工件（原料）自動地推出到物料臺上，以便輸送單元的機械手將其抓取，輸送到其他單元上。如圖1-3 所示為供料單元實物的全貌。 圖1-3 供料單元實物的全貌2、加工單元的基本功能：把該單元物料臺上的工件（工件由輸送單元的抓取機械手裝置送來）送到沖壓機構下面，完成一次沖壓加工動作，然后再送回到物料臺上，待輸送單元的抓取機械手裝置取出。如圖1-4 所示為加工單元實物的全貌。 圖1-4 加工單元實物的全貌3、裝配單元的基本功能：完成將該單元料倉內的黑色或白色小圓柱工件嵌入到已加工的工件中的裝配過程。裝配單元總裝實物圖如4-1。 圖1-5 裝配單元總裝實物圖4、分

14、揀單元的基本功能：完成將上一單元送來的已加工、裝配的工件進行分揀，使不同顏色的工件從不同的料槽分流的功能。如圖1-6 所示分揀單元實物的全貌。 圖1-6 分揀單元實物的全貌5、輸送單元的基本功能：該單元通過直線運動傳動機構驅動抓取機械手裝置到指定單元的物料臺上精確定位，并在該物料臺上抓取工件，把抓取到的工件輸送到指定地點然后放下，實現傳送工件的功能。輸送單元的外觀如圖1-7 所示。圖1-7 輸送單元外觀圖直線運動傳動機構的驅動器可采用伺服電機或步進電機，視實訓目的而定。YL-335B 的標準配置為伺服電機。 1.3 YL-335B 的電氣控制 1.3.1 YL-335B 工作單元的結構特點 Y

15、L-335B 設備中的各工作單元的結構特點是機械裝置和電氣控制部分的相對分離。每一工作單元機械裝置整體安裝在底板上，而控制工作單元生產過程的PLC 裝置則安裝在工作臺兩側的抽屜板上。因此，工作單元機械裝置與PLC 裝置之間的信息交換是一個關鍵的問題。YL-335B的解決方案是：機械裝置上的各電磁閥和傳感器的引線均連接到裝置側的接線端口上。PLC 的I/O 引出線則連接到PLC 側的接線端口上。兩個接線端口間通過多芯信號電纜互連。圖1-9 和圖1-10 分別是裝置側的接線端口和PLC 側的接線端口。 圖1-8 裝置側接線端口圖1-9 PLC側接線端口裝置側的接線端口的接線端子采用三層端子結構，上

16、層端子用以連接DC24V 電源的+24V端，底層端子用以連接DC24V 電源的0V 端，中間層端子用以連接各信號線。PLC 側的接線端口的接線端子采用兩層端子結構，上層端子用以連接各信號線,其端子號與裝置側的接線端口的接線端子相對應。底層端子用以連接DC24V 電源的+24V端和0V 端。 裝置側的接線端口和PLC 側的接線端口之間通過專用電纜連結。其中25 針接頭電纜連接PLC 的輸入信號，15針接頭電纜連接PLC 的輸出信號。 1.3.2 YL-335B 的控制系統 YL-335B 的每一工作單元都可自成一個獨立的系統，同時也可以通過網絡互連構成一個分布式的控制系統。 1、當工作單元自成一

17、個獨立的系統時，其設備運行的主令信號以及運行過程中的狀態(tài)顯示信號，來源于該工作單元按鈕指示燈模塊。按鈕指示燈模塊如圖1-10 所示。模塊上的指示燈和按鈕的端腳全部引到端子排上。 圖1-10 按鈕指示燈模塊模塊盒上器件包括： 指示燈（24VDC）：黃色（HL1）、綠色（HL2）、紅色（HL3）各一個。 主令器件：綠色常開按鈕SB1 一個 紅色常開按鈕SB2 一個 選擇開關SA（一對轉換觸點） 急停按鈕QS（一個常閉觸點） 2、當各工作單元通過網絡互連構成一個分布式的控制系統時，對于采用西門子S7-200 系列PLC 的設備，YL-335B 的標準配置是采用PPI 協議的通信方式。設備出廠的控制方

18、案如圖1-11 所示。 圖1-11 YL-335B的PPI網絡各工作站PLC 配置如下： 輸送單元：S7-226 DC/DC/DC 主單元，共24 點輸入，16 點晶體管輸出。 供料單元：S7-224 AC/DC/RLY 主單元，共14 點輸入和10 點繼電器輸出。 加工單元：S7-224 AC/DC/RLY 主單元，共14 點輸入和10 點繼電器輸出。 裝配單元：S7-226 AC/DC/RLY 主單元，共24 點輸入，16 點繼電器輸出。 分揀單元：S7-224 XP AC/DC/RLY 主單元，共14 點輸入和10 點繼電器輸出。3、人機界面 系統運行的主令信號（復位、啟動、停止等）通過

19、觸模屏人機界面給出。同時，人機界面上也顯示系統運行的各種狀態(tài)信息。 人機界面是在操作人員和機器設備之間做雙向溝通的橋梁。使用人機界面能夠明確指示并告知操作員機器設備目前的狀況，使操作變的簡單生動，并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個機器設備。使用人機界面還可以使機器的配線標準化、簡單化，同時也能減少PLC 控制器所需的I/O 點數，降低生產的成本，同時由于面板控制的小型化及高性能，相對的提高了整套設備的附加價值。 YL-335B 采用了昆侖通態(tài)（MCGS）TPC7062KS觸摸屏作為它的人機界面。TPC7062KS 是一款以嵌入式低功耗CPU 為核心（主頻400MHz）的

20、高性能嵌入式一體化工控機。該產品設計采用了7 英寸高亮度TFT 液晶顯示屏（分辨率800×480），四線電阻式觸摸屏（分辨率4096×4096），同時還預裝了微軟嵌入式實時多任務操作系統WinCE.NET（中文版）和MCGS 嵌入式組態(tài)軟件（運行版）。TPC7062KS 觸摸屏的使用、人機界面的組態(tài)方法，將在項目五（分揀單元控制系統實訓）中介紹。 1.4 供電電源 外部供電電源為三相五線制AC 380V/220V，圖1-12 為供電電源模塊一次回路原理圖。圖中，總電源開關選用DZ47LE-32/C32 型三相四線漏電開關。系統各主要負載通過自動開關單獨供電。其中，變頻器電源

21、通過DZ47C16/3P 三相自動開關供電；各工作站PLC 均采用DZ47C5/2P 單相自動開關供電。此外，系統配置4 臺DC24V6A 開關穩(wěn)壓電源分別用作供料、加工和分揀單元，及輸送單元的直流電源。 圖1-12 供電電源模塊一次回路原理圖圖1-13 配電箱設備安裝圖1.5 氣源處理裝置 YL-335B 的氣源處理組件及其回路原理圖分別如圖1-14 所示。氣源處理組件是氣動控制系統中的基本組成器件，它的作用是除去壓縮空氣中所含的雜質及凝結水，調節(jié)并保持恒定的工作壓力。在使用時，應注意經常檢查過濾器中凝結水的水位，在超過最高標線以前，必須排放，以免被重新吸入。氣源處理組件的氣路入口處安裝一個

22、快速氣路開關，用于啟/閉氣源，當把氣路開關向左拔出時，氣路接通氣源，反之把氣路開關向右推入時氣路關閉。 圖1-14 氣源處理組件氣源處理組件輸入氣源來自空氣壓縮機，所提供的壓力為0.61.0MPa, 輸出壓力為00.8MPa 可調。輸出的壓縮空氣通過快速三通接頭和氣管輸送到各工作單元。 項目二 供料單元控制系統實訓 2.1 了解供料單元的結構和工作過程 供料單元的主要結構組成為：工件裝料管，工件推出裝置，支撐架，閥組，端子排組件，PLC，急停按鈕和啟動/停止按鈕，走線槽、底板等。其中，機械部分結構組成如圖2-1 所示。 圖2-1 供料單元的主要結構組成其中，管形料倉和工件推出裝置用于儲存工件原

23、料，并在需要時將料倉中最下層的工件推出到出料臺上。它主要由管形料倉、推料氣缸、頂料氣缸、磁感應接近開關、漫射式光電傳感器組成。 該部分的工作原理是：工件垂直疊放在料倉中，推料缸處于料倉的底層并且其活塞桿可從料倉的底部通過。當活塞桿在退回位置時，它與最下層工件處于同一水平位置，而夾緊氣缸則與次下層工件處于同一水平位置。在需要將工件推出到物料臺上時，首先使夾緊氣缸的活塞桿推出，壓住次下層工件；然后使推料氣缸活塞桿推出，從而把最下層工件推到物料臺上。在推料氣缸返回并從料倉底部抽出后，再使夾緊氣缸返回，松開次下層工件。這樣，料倉中的工件在重力的作用下，就自動向下移動一個工件，為下一次推出工件做好準備。

24、在底座和管形料倉第4層工件位置，分別安裝一個漫射式光電開關。它們的功能是檢測料倉中有無儲料或儲料是否足夠。若該部分機構內沒有工件，則處于底層和第4 層位置的兩個漫射式光電接近開關均處于常態(tài)；若僅在底層起有3個工件，則底層處光電接近開關動作而第4 層處光電接近開關常態(tài)，表明工件已經快用完了。這樣，料倉中有無儲料或儲料是否足夠，就可用這兩個光電接近開關的信號狀態(tài)反映出來。 圖2-2 供料操作示意圖推料缸把工件推出到出料臺上。出料臺面開有小孔，出料臺下面設有一個園柱形漫射式光電接近開關，工作時向上發(fā)出光線，從而透過小孔檢測是否有工件存在，以便向系統提供本單元出料臺有無工件的信號。在輸送單元的控制程序

25、中，就可以利用該信號狀態(tài)來判斷是否需要驅動機械手裝置來抓取此工件。 2.2 相關知識點 2.2.1 供料單元的氣動元件 1、標準雙作用直線氣缸 標準氣缸是指氣缸的功能和規(guī)格是普遍使用的、結構容易制造的、制造廠通常作為通用產品供應市場的氣缸。 雙作用氣缸是指活塞的往復運動均由壓縮空氣來推動。圖2-3 是標準雙作用直線氣缸的半剖面圖。圖中，氣缸的兩個端蓋上都設有進排氣通口，從無桿側端蓋氣口進氣時，推動活塞向前運動；反之，從桿側端蓋氣口進氣時，推動活塞向后運動。雙作用氣缸具有結構簡單，輸出力穩(wěn)定，行程可根據需要選擇的優(yōu)點，但由于是利用壓縮空氣交替作用于活塞上實現伸縮運動的，回縮時壓縮空氣的有效作用面

26、積較小，所以產生的力要小于伸出時產生的推力。 圖2-3 雙作用氣缸工作示意圖為了使氣缸的動作平穩(wěn)可靠，應對氣缸的運動速度加以控制，常用的方法是使用單向節(jié)閥來實現。單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥并聯而成的流量控制閥，常用于控制氣缸的運動速度，所以也稱為速度控制閥。圖2-3 給出了在雙作用氣缸裝上兩個單向節(jié)流閥的連接示意圖，這種連接方式稱為排氣流方式。即，當壓縮空氣從A 端進氣、從B 端排氣時，單向節(jié)流閥A 的單向閥開啟，向氣缸無桿腔快速充氣；由于單向節(jié)流閥B 的單向閥關閉，有桿腔的氣體只能經節(jié)流閥排氣，調節(jié)節(jié)流閥B 的開度，便可改變氣缸伸出時的運動速度。反之，調節(jié)節(jié)流閥A 的開度則可改變氣缸縮回時

27、的運動速度。這種控制方式，活塞運行穩(wěn)定，是最常用的方式。 圖2-4 節(jié)流閥連接和調整原理示意圖節(jié)流閥上帶有氣管的快速接頭，只要將合適外徑的氣管往快速接頭上一插就可以將管連接好了，使用時十分方便。圖2-4 是安裝了帶快速接頭的限出型氣缸節(jié)流閥的氣缸外觀。 圖2-4 安裝上氣缸節(jié)流閥的氣缸2、單電控電磁換向閥、電磁閥組 如前所述，頂料或推料氣缸，其活塞的運動是依靠向氣缸一端進氣，并從另一端排氣，再反過來，從另一端進氣，一端排氣來實現的。氣體流動方向的改變則由能改變氣體流動方向或通斷的控制閥即方向控制閥加以控制。在自動控制中，方向控制閥常采用電磁控制方式實現方向控制，稱為電磁換向閥。 電磁換向閥是利

28、用其電磁線圈通電時，靜鐵芯對動鐵芯產生電磁吸力使閥芯切換，達到改變氣流方向的目的。圖2-6 所示是一個單電控二位三通電磁換向閥的工作原理示意。 圖2-6 單電控電磁換向閥的工作原理所謂“位”指的是為了改變氣體方向，閥芯相對于閥體所具有的不同的工作位置?！巴ā钡暮x則指換向閥與系統相連的通口，有幾個通口即為幾通。圖3-5 中，只有兩個工作位置，具有供氣口P、工作口A 和排氣口R，故為二位三通閥。 圖2-7 分別給出二位三通、二位四通和二位五通單控電磁換向閥的圖形符號，圖形中有幾個方格就是幾位，方格中的“”和“”符號表示各接口互不相通。 圖2-7 部分單電控電磁換向閥的圖形符號YL-335B 所有

29、工作單元的執(zhí)行氣缸都是雙作用氣缸，因此控制它們工作的電磁閥需要有二個工作口和二個排氣口以及一個供氣口，故使用的電磁閥均為二位五通電磁閥。供料單元用了兩個二位五通的單電控電磁閥。這兩個電磁閥帶有手動換向和加鎖鈕，有鎖定（LOCK）和開啟（PUSH）2 個位置。用小螺絲刀把加鎖鈕旋到在LOCK 位置時，手控開關向下凹進去，不能進行手控操作。只有在PUSH 位置，可用工具向下按，信號為“1”，等同于該側的電磁信號為“1”；常態(tài)時，手控開關的信號為“0”。在進行設備調試時，可以使用手控開關對閥進行控制，從而實現對相應氣路的控制，以改變推料缸等執(zhí)行機構的控制，達到調試的目的。 兩個電磁閥是集中安裝在匯流板上的。匯流板中兩個排氣口末端均連接了消聲器，消聲器的作用是減少壓縮空氣在向大氣排放時的噪聲。這種將多個閥與消聲器、匯流板等集中在一起構成的一組控制閥的集成稱為閥組，而每個閥的功能是彼此獨立的。，閥組的結構如圖2-8 所示。 圖2-8 電磁閥組圖2-8 供料單元氣動控制回路工作原理圖3、氣動控制回路