凯发国际自动化生产线安装与调试培训讲学

原创 2020-07-03 08:25  阅读

  自动化生产线安装与调试培训讲学_数学_自然科学_专业资料。自动化生产线安装与调试 自动控制系 2012年9月 1、YL-335A自动生产线A的基本组成 ? ? 亚龙YL-335A型自动生产线实训考核装 备由安装在铝合金导轨式

  自动化生产线安装与调试 自动控制系 2012年9月 1、YL-335A自动生产线A的基本组成 ? ? 亚龙YL-335A型自动生产线实训考核装 备由安装在铝合金导轨式实训台上的送料 单元、加工单元、装配单元、输送单元和 分拣单元组成。其外观如图所示。 YL-335A 外观 1、YL-335A自动生产线A的基本组成 ? 其中,每一工作单元都可自成一个独立的系统 ,同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元 的执行机构基本上以气动执行机构为主,但输送 单元的机械手装置整体运动则采取步进电机驱动 、精密定位的位置控制,该驱动系统具有长行程 、多定位点的特点,是一个典型的一维位置控制 系统。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频 器驱动三相异步电动机的交流传动装置。位置控 制和变频器技术是现代工业企业应用最为广泛的 电气控制技术。 1、YL-335A自动生产线A的基本组成 ? 在YL-335A设备上应用了多种类型的传 感器,分别用于判断物体的运动位置、物 体通过的状态、物体的颜色及材质等。传 感器技术是机电一体化技术中的关键技术 之一,是现代工业实现高度自动化的前提 之一。 1、YL-335A自动生产线A的基本组成 ? 在控制方面,YL-335A采用了基于 RS485串行通信的PLC网络控制方案,即 每一工作单元由一台PLC承担其控制任务, 各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连 的分布式控制方式。用户可根据需要选择 不同厂家的PLC及其所支持的RS485通信 模式,组建成一个小型的PLC网络。 1、YL-335A自动生产线、供料单元的基本功能:按照需要将放置在料仓中待加工的工 件自动送出到物料台上,以便输送单元的抓取机械手装置将工件抓取 送往其他工作单元。 ? 2、加工单元的基本功能:把该单元物料台上的工件(工件由输 送单元的抓取机械手装置送来)送到冲压机构下面,完成一次冲压加 工动作,然后再送回到物料台上,待输送单元的抓取机械手装置取出。 ? 3、装配单元的基本功能:完成将该单元料仓内的黑色或白色小 圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配过程。 ? 4、分拣单元的基本功能:完成将上一单元送来的已加工、装配 的工件进行分拣,使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。 ? 5、输送单元的基本功能:该单元具有精确定位到指定单元的物 料台,在物料台上抓取工件,把抓取到的工件输送到指定地点然后放 下的功能。 YL-335A 俯视图 供料单元的基本功能 按照需要将放置在料仓中待加工的工件自动送 出到物料台上,以便输送单元的抓取机械手装 置将工件抓取送往其他工作单元 加工单元的基本功能 把该单元物料台上的工件(工件由输送单元的 抓取机械手装置送来)送到冲压机构下面,完 成一次冲压加工动作,然后再送回到物料台上, 待输送单元的抓取机械手装置取出 装配单元的基本功能 完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件 嵌入到已加工的工件中的装配过程 分拣单元的基本功能 完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进 行分拣,使不同颜色的工件从不同的滑槽分流 的功能 输送单元的基本功能 该单元具有精确定位到指定单元的物料台,在 物料台上抓取工件,把抓取到的工件输送到指 定地点然后放下的功能 1、YL-335A自动生产线A的特点和实训项目 ? 特点:YL-335A综合应用了多种技术知识,如气 动控制技术、机械技术(机械传动、机械连接 等)、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进 电机位置控制和变频器技术等。利用该系统,可 以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程, 使学习者得到一个非常接近于实际的教学设备环 境,从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。 1、YL-335A自动生产线A的特点和实训项目 ? 实训项目: ? 自动检测技术使用实训 ? 可编程控制器编程实训 ? 电气控制电路实训 ? 步进电机驱动和位置控制实训 ? 机械系统安装和调试实训 气动技术应用实训 PLC网络组建实训 变频器应用实训 自动控制技术教学与实训 系统维护与故障检测实训 1、YL-335A自动生产线A的特点和实训项目 ? 特点:YL-335A综合应用了多种技术知识,如气 动控制技术、机械技术(机械传动、机械连接 等)、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进 电机位置控制和变频器技术等。利用该系统,可 以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程, 使学习者得到一个非常接近于实际的教学设备环 境,从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。 1、YL-335A自动生产线、交流电源:三相五线、温度:-10℃~40℃;环境湿度:≤90%(25℃); ? 3、实训桌外形尺寸:长×宽×高=1920mm×960mm×840mm; ? 4、整机消耗:≤1.5kVA; ? 5、气源工作压力:最小0.6Mbar,最大0.8Mbar。 ? 6、安全保护措施:具有接地保护、漏电保护功能,安全性符合相关 的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型 实验导线自动线中的步进电动机及其控制 ? 输送单元所选用的步进电机是Kinco三 相步进电机3S57Q-04056,与之配套的驱 动器为Kinco 3M458三相步进电机驱动器。 ? 2.1.1 步进电机 ? 3S57Q-04056部分技术参数如下: 参数名称 步距角 相电流(A) 保持扭矩 阻尼扭矩 电机惯量 参数值 1.8° 5.8A 1.0Nm 0.04Nm 0.3kg.cm2 步进电机和驱动器 2.1自动线中的步进电动机及其控制 ? 2.1.1 步进电机 ? 3S57Q-04056的三个 相绕组必须连接成三 角形,接线的接线自动线中的步进电动机及其控制 ? 2.1.2 步进电机驱动器 ? Kinco 3M458三相步进电机驱动器主要电气参数如下: ? 供电电压:直流24V~40V ? 输出相电流:3.0A~5.8A ? 控制信号输入电流:6~20mA ? 冷却方式:自然风冷 2.1自动线中的步进电动机及其控制 ? 2.1.2 步进电机驱动器 ? 该驱动器具有如下特点; ? ①采用交流伺服驱动原理,具备交流伺服运转特性,三相正弦电流输 出。 ? ②内部驱动直流电压达40V,能提供更好的高速性能。 ? ③具有电机静态锁紧状态下的自动半流功能,可大大降低电机的发热 。 ? ④具有最高可达10000步/转的细分功能,细分可以通过拨动开关设定 。 ? ⑤几乎无步进电机常见的共振和爬行区,输出相电流通过拨动开关设 定。 ? ⑥控制信号的输入电路采用光耦隔离。 ? ⑦采用正弦的电流驱动,使电机的空载起跳频率达5kHz,(1000步/转) 左右。 3M458 DIP开关功能说明 ? 在3M458 驱 动器的侧面连 接端子中间有 一个红色的八 位DIP功能设定 开关,可以用 来设定驱动器 的工作方式和 工作参数。 3M458的典型接线图 ? 驱动器的典 型接线A中,控制 信号输入端使 用的是DC24V 电压,图中的 限流电阻R1为 2KΩ,此外, FREE端也没 有使用。 3M458步进电机驱动器模块的面板 ? YL-335A为 3M458 驱动器 提供的外部直流 电源为DC24V, 6A输出的开关稳 压电源,直流电 源和驱动器一起 安装在模块盒中 ,驱动器的引出 线均通过安全插 孔与其他设备连 接。右图是 3M458步进电机 驱动器模块的面 板图。 2.1自动线中的步进电动机及其控制 ? 2.1.3 步进电机传动组件的基本技术数据 ? ? 3S57Q-04056步进电机步距角为1.8度,即在无细分的条 件下200个脉冲电机转一圈(通过驱动器设置细分精度最高可 以达到10000个脉冲电机转一圈)。 ? 步进电机传动组件采用同步轮和同步带传动。同步轮齿距 为5mm,共11个齿,即旋转一周机械手装置位移55mm。 ? YL335-A系统中为达到控制精度,驱动器细分设置为 10000步/转即(每步机械手位移0.0055mm),电机驱动电流 设为5.2A。 2.2PPI网络 ? YL-335A系统的控制方式采用每一工作单元由 一台PLC承担其控制任务,各PLC之间通过 RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。组 建成网络后,系统中每一个工作单元也称作工作 站。 ? PLC网络的具体通信模式,取决于所选厂家的 PLC类型。若PLC选用S7-200系列,通信方式则 采用PPI协议通信。 2.2PPI网络 ? 2.2.1 西门子PPI通信概述 ? PPI协议是S7-200 CPU最基本的通信方式,通过原来自身 的端口(PORT0或PORT1)就可以实现通信,是S7-200默认 的通信方式。 ? PPI是一种主—从协议通信,主—从站在一个令牌环网中, 主站发送要求到从站器件,从站器件响应;从站器件不发信息 ,只是等待主站的要求并对要求作出响应。如果在用户程序中 使能PPI主站模式,就可以在主站程序中使用网络读写指令来 读写从站信息。而从站程序没有必要使用网络读写指令。 2.2PPI网络 ? 2.2.2 YL-335A各工作站PLC 实现PPI通信实例 ? 下面以YL-335A各工作站PLC 实现PPI通信的操 作步骤为例,说明使用PPI协议实现通信的步骤。 ? 1、对网络上每一台PLC,设置其系统块中的通 信端口参数,对用作PPI通信的端口(PORT0或 PORT1),指定其地址(站号)和波特率。设置后把 系统块下载到该PLC。具体操作如下: 2.2.2 YL-335A各工作站PLC 实现PPI通信实例 运行个人电脑上的STEP7 V4.0(SP5)程序,打 开设置端口界面,如图2-1所示。 利用PPI/RS485编程电缆单独地把输送单元CPU系 统块里设置端口0为1号站,波特率为了187.5千波特 ,如图2-2所示。 同样方法设置供料单元CPU端口0为2号站,波特 率为了187.5千波特;加工单元CPU端口0为3号站, 波特率为了187.5千波特;装配单元CPU端口0为4号 站,波特率为了187.5千波特;最后设置分拣单元 CPU端口0为5号站,波特率为了187.5千波特。 分别把系统块下载到相应的CPU中。 2.2.2 YL-335A各工作站PLC 实现PPI通信实例 图2-1 打开设置端口画面 2.2.2 YL-335A各工作站PLC 实现PPI通信实例 图2-2 设置输送站PLC端口0参数 2.2.2 YL-335A各工作站PLC 实现PPI通信实例 ? 2、利用网络接头和网络线把各台PLC中用作PPI 通信的端口0连接,所使用的网络接头中,2#~5#站 用的是标准网络连接器,1#站用的是带编程接口的连 接器。 2.2.2 YL-335A各工作站PLC 实现PPI通信实例 ? 然后利用STEP7 V4.0软件和PPI/RS485编程电缆 搜索出PPI网络的5个站。如图2-3所示。 2.2PPI网络 ? ? 关于PPI的具体使用和配置方法在附件文 档《PPI网络》中有较为详尽的介绍,请同 学们参阅。 2.3气动技术在自动线中的使用 ? 输送单元的抓取机械手装置是气动驱动的,其气动控制 回路如图2-4所示。 作用气缸 2.3气动技术在自动线中的使用 ? 图中,驱动气动手指气缸的电磁阀采用的是二位五通 的带手控开关的双侧电磁先导控制阀(简称双电控电磁阀 ),双电控电磁阀采用两端都用电磁线圈控制的方式。 双电控电磁阀外形如图2-5所示。 2.3气动技术在自动线中的使用 ? 双电控电磁阀与单电控电磁阀的区别在于,对于单 电控电磁阀,在无电控信号时,阀芯在弹簧力的作用 下会被复位,而对于双电控电磁阀,在两端都无电控 信号时,阀芯的位置是取决于前一个电控信号。 ? 注意:双电控电磁阀的两个电控信号不能同时为“1” ,即在控制过程中不允许两个线圈同时得电,否则, 可能会造成电磁线圈烧毁,当然,在这种情况下阀芯 的位置是不确定的。 2.3气动技术在自动线中的使用 ? 电磁阀组 ? 阀组,就是将多个阀集中在一起构成的一组阀, 而每个阀的功能是彼此独立的。供料单元的阀组只使 用两个由二位五通的带手控开关的单电控电磁阀,两 个阀集中安装在汇流板上,汇流板中两个排气口末端 均连接了消声器,消声器的作用是减少压缩空气在向 大气排放时的噪声。阀组的组装如图2-6所示。本单 元的两个阀分别对顶料气缸和推料气缸的气路进行控 制,以改变各自的动作状态。 2.3气动技术在自动线中的使用 ? 电磁阀组 ? 单向电磁阀和双向电磁阀 电磁阀是用电压信号来控制的流体流动阀门装置,本 系统中只有一只两位五通双控电磁阀,其它全部使用 两位五通单向阀 两位指:电磁阀有两个基本工作位 A位、B位 五通指:电磁阀有五个通气孔工作A口B口、排气孔A 口B口、凯发国际入气孔。 2.3气动技术在自动线中的使用 ? 电磁阀组 ? 本单元所采用的电磁阀,带手动换向、加锁钮, 有锁定(LOCK)和开启(PUSH)2个位置。用小螺 丝刀把加锁钮旋到在LOCK位置时,手控开关向下凹 进去,不能进行手控操作。只有在PUSH位置,可用 工具向下按,信号为“1”,等同于该侧的电磁信号为 “1”;常态时,手控开关的信号为“0”。在进行设备调 试时,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,以改变推料缸等执行机构的控制, 达到调试的目的。 2.4自动线、磁性开关 ? 气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置, 这两个极限位置都分别装有一个磁感应接近开关。 ? 磁感应接近开关的基本工作原理是:当磁性物质接 近传感器时,传感器便会动作,并输出传感器信号。 若在气缸的活塞(或活塞杆)上安装上磁性物质,在 气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开 关,就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个 极限位置。 2.4自动线、磁性开关 ? 在PLC的自动控制中,可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状 态或所处的位置,以确定工件是否被推出或气缸是否返回。在传感器 上设置有LED显示用于显示传感器的信号状态,供调试时使用。传感 器动作时,输出信号“1”,LED亮;传感器不动作时,输出信号 “0”,LED不亮。传感器(也叫做磁性开关)的安装位置可以调整, 调整方法是松开磁性开关的紧定螺钉,让磁性开关在气缸的滑轨里滑 动,到达指定位置后,再旋紧紧定螺钉。 2.4自动线、光电开关 ? 在供料单元底座和装料管第4层工件位置,分别安装一个漫射式光 电开关。漫射式光电接近开关是利用光照射到被测物体上后反射回来 的光线而工作的,由于物体反射的光线为漫射光,故称为漫射式光电 接近开关。它的光发射器与光接收器处于同一侧位置,且为一体化结 构。在工作时,光发射器始终发射检测光,若接近开关前方一定距离 内没有物体,则没有光被反射到接收器,接近开关处于常态而不动作; 反之若接近开关的前方一定距离内出现物体,只要反射回来的光强度 足够,则接收器接收到足够的漫射光就会使接近开关动作而改变输出 的状态。下图为漫射式光电接近开关的工作原理示意图。 2.4自动线、光电开关 ? 由此可见,若该部分机构内没有工件,则处于底 层和第4层位置的两个漫射式光电接近开关均处于常 态;若仅在底层起有3个工件,则底层处光电接近开 关动作而次底层处光电接近开关常态,表明工件已经 快用完了。这样,料仓中有无储料或储料是否足够, 就可用这两个光电接近开关的信号状态反映出来。在 控制程序中,就可以利用该信号状态来判断底座和装 料管中储料的情况,为实现自动控制奠定了硬件基础。 2.4自动线、光纤式光电接近开关 ? 在分拣单元传送带上方分别装有两个光纤传感器如下图所示,光纤 传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成,放大器和光纤检测头 是分离的两个部分,光纤检测头的尾端部分分成两条光纤,使用时分 别插入放大器的两个光纤孔。 2.4自动线、光纤式光电接近开关 ? 光纤传感器也是光电传感器的一种,相对于传统电量型 传感器(热电偶、热电阻、压阻式、振弦式、磁电式), 光纤传感器具有下述优点:抗电磁干扰、可工作于恶劣环 境,传输距离远,使用寿命长,此外,由于光纤头具有较 小的体积,所以可以安装在很小空间的地方。 ? 光纤式光电接近开关的放大器的灵敏度调节范围较大。 当光纤传感器灵敏度调得较小时,反射性较差的黑色物体, 光电探测器无法接收到反射信号;而反射性较好的白色物 体,光电探测器就可以接收到反射信号。反之,若调高光 纤传感器灵敏度,则即使对反射性较差的黑色物体,光电 探测器也可以接收到反射信号。从而可以通过调节灵敏度 判别黑白两种颜色物体,将两种物料区分开,从而完成自 动分拣工序。 2.4自动线、扁平型光电接近传感器 引线接法: 黑:输出线 NPN输出 低电平驱动 棕:+24电源输入端 蓝:0V电源输入端

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