自動(dòng)生產(chǎn)線供料單元及其PLC控制程序設(shè)計(jì),自動(dòng)生產(chǎn)線供料單元及其PLC控制程序設(shè)計(jì),自動(dòng)生產(chǎn)線,供料,單元,及其,plc,控制程序,設(shè)計(jì) 摘 要 亞龍YL-335B 型自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝備由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺(tái)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(gè)單元組,供料單元是YL-335B 中的起始單元，在整個(gè)系統(tǒng)中，起著向系統(tǒng)中的其他單元提供原料的作用。具體的功能是：工件垂直疊放在料倉(cāng)中，推料缸處于料倉(cāng)的底層并且其活塞桿可從料倉(cāng)的底部通過(guò)。當(dāng)活塞桿在退回位置時(shí)，它與最下層工件處于同一水平位置，而頂料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(tái)上時(shí)，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(tái)上。在推料氣缸返回并從料倉(cāng)底部抽出后，再使夾緊氣缸返回，松開(kāi)次下層工件。這樣，料倉(cāng)中的工件在重力的作用下，就自動(dòng)向下移動(dòng)一個(gè)工件，為下一次推出工件做好準(zhǔn)備。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)，PLC，供料 Abstract Automatic production line training and testing equipment by the installation in the aluminum alloy guide training and send feeding unit, processing unit, assembly unit, conveying and sorting unit 5 unit group of Yalong YL-335B type, feeding unit is the starting unit YL-335B. In the whole system and play a role to other units in the system to provide raw materials. Specific functions: workpiece vertically stacked in silo, pushing cylinder is at the bottom of the silo and the piston rod can be passed from the bottom of the silo. When the piston rod is retracted, it is at the same level as the lower part of the piston rod, while the top cylinder is in the same horizontal position with the sub layer. When the workpiece to the launch of the material on the stage, first of all, make the clamping cylinder piston rod out of, time press and hold the underlying workpiece; then the pushing cylinder piston rod out, to the bottom of the workpiece is pushed to the material. The pushing cylinder return and withdrawn from the bottom of the bin, then the clamping cylinder return time, loosen the lower workpiece. So bin in the workpiece under the action of gravity automatically move downwards a workpiece, as a introduction of the workpiece to prepare. Keywords: automatic feeding, PLC,feeder. 目錄 摘 要 1 Abstract 2 目錄 3 第1章 了解現(xiàn)代化自動(dòng)生產(chǎn)線 4 1.1 自動(dòng)生產(chǎn)線的概念 4 1.2 認(rèn)知YL-335B型自動(dòng)化生產(chǎn)線 5 第2章 供料單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 2.1 供料單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 15 2.1.1工件推出與支撐及漏斗部分設(shè)計(jì) 15 2.1.2 支撐架設(shè)計(jì) 16 2.2 氣路設(shè)計(jì)與選型 17 2.2.1 氣動(dòng)回路設(shè)計(jì) 17 2.2.2 供料單元的氣動(dòng)元件選擇 17 2.2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)雙作用直線氣缸 17 2.2.2.2 單電控電磁換向閥、電磁閥組 18 2.2.2.3 傳感器的選擇 20 第3章 供料單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 3.1 工作任務(wù) 26 3.2 PLC的I/O 接線 26 3.3 供料單元單站控制的編程思路 27 3.4 調(diào)試與運(yùn)行 35 第4章 結(jié)論 37 參考文獻(xiàn) 38 第1章 了解現(xiàn)代化自動(dòng)生產(chǎn)線 1.1 自動(dòng)生產(chǎn)線的概念 自動(dòng)生產(chǎn)線由自動(dòng)執(zhí)行裝置(包括各種執(zhí)行器件、機(jī)構(gòu)，如電機(jī)，電磁鐵，電磁閥，氣動(dòng)，液壓等)，經(jīng)各種檢測(cè)裝置(包括各種檢測(cè)器件，傳感器，儀表等)，檢測(cè)各裝置的工作進(jìn)程，工作狀態(tài)，經(jīng)邏輯，數(shù)理運(yùn)算，判斷，按生產(chǎn)工藝要求的程序，自動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的流水線。圖1.1給出了一些自動(dòng)生產(chǎn)線的例子。 自動(dòng)生產(chǎn)線不僅要求線體上各種機(jī)械加工裝置能自動(dòng)地完成預(yù)定的各道工序及其工藝過(guò)程，使產(chǎn)品成為合格的制品，而且要求在裝卸工件、定位夾緊、工件在工序間輸送、工件的分揀甚至包裝等都能自動(dòng)地進(jìn)行，使其按照規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行工作。例如在圖1.1 (a) 汽車(chē)小冰箱組裝線和 (b)的彩電總裝線中，為了使產(chǎn)品在不同工位進(jìn)行組裝，產(chǎn)品的輸送和定位都是重要的一環(huán)。 （1）汽車(chē)小冰箱組裝線 （2）彩電總裝線 圖1.1 自動(dòng)生產(chǎn)線例子 簡(jiǎn)單的說(shuō)，自動(dòng)生產(chǎn)線是由工件傳送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，將一組自動(dòng)機(jī)床和輔助設(shè)備按照工藝順序聯(lián)結(jié)起來(lái)，自動(dòng)完成產(chǎn)品全部或部分制造過(guò)程的生產(chǎn)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱自動(dòng)線。 2、自動(dòng)生產(chǎn)線的發(fā)展概況 自動(dòng)線所涉及的技術(shù)領(lǐng)域是很廣泛的，它的發(fā)展、完善是與各種相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步及互相滲透緊密相連的。各種技術(shù)的不斷更新推動(dòng)了它的迅速發(fā)展。 可編程控制器是一種以順序控制為主，網(wǎng)路調(diào)節(jié)為輔的工業(yè)控制器。它不僅能完成邏輯判斷、定時(shí)、記數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算等功能，而且能大規(guī)模地控制開(kāi)關(guān)量和模擬量?；谶@些優(yōu)點(diǎn)，可編程控制器取代了傳統(tǒng)的順序控制器，開(kāi)始廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)中的控制系統(tǒng)。 機(jī)器人技術(shù)由于微機(jī)的出現(xiàn)，內(nèi)裝的控剃器被計(jì)算機(jī)代替而產(chǎn)生了工業(yè)機(jī)器人，以工業(yè)機(jī)械手最為普遍。各具特色的機(jī)器人和機(jī)械手在自動(dòng)化生產(chǎn)中的裝卸工件、定位夾緊、工件傳輸、包裝等部分得到廣泛使用?，F(xiàn)在正在研制的新一代智能機(jī)器人不僅具有運(yùn)動(dòng)操作技能，而且還有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感覺(jué)的辨別能力，具有判斷、決策能力。這種機(jī)器人的研制成功，將把自動(dòng)化生產(chǎn)帶入到一個(gè)全新的領(lǐng)域。 液壓和氣動(dòng)技術(shù)，特別是氣動(dòng)技術(shù)，由于使用的是取之不盡的空氣作為介質(zhì)，具有傳動(dòng)反應(yīng)快、動(dòng)作迅速、氣動(dòng)元件制作容易、成本小和便于集中供應(yīng)和長(zhǎng)距離輸送等優(yōu)點(diǎn)，而引起人們的普遍重視。氣動(dòng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)領(lǐng)域。在各行業(yè)，特別是自動(dòng)線中得到迅速的發(fā)展和廣泛的使用。 此外，傳感技術(shù)隨著材料科學(xué)的發(fā)展和固體效應(yīng)的不斷出現(xiàn)，形成了一個(gè)新型的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。在應(yīng)用上出現(xiàn)了帶微處理器的“智能傳感器”，它在自動(dòng)化生產(chǎn)中監(jiān)視著各種復(fù)雜的自動(dòng)控制程序，起著極其重要的作用。 進(jìn)入二十一世紀(jì)，自動(dòng)化的功能在計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和人工智能技術(shù)的推動(dòng)下，將生產(chǎn)出智能控制的設(shè)備，使工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程有一定的自適應(yīng)能力。所有這些支持自動(dòng)化生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使得自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)功能更加齊全、完善、先進(jìn)，從而能完成技術(shù)性更復(fù)雜的操作和生產(chǎn)或裝配工藝更高的產(chǎn)品。 1.2 認(rèn)知YL-335B型自動(dòng)化生產(chǎn)線 亞龍YL-335B型自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝備由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺(tái)上的供料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元5個(gè)單元組成。其外觀如圖1.2所示。 圖1.2 YL-335B自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝置外觀圖 其中，每一工作單元都可自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，同時(shí)也都是一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)。各個(gè)單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本上以氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為主，但輸送單元的機(jī)械手裝置整體運(yùn)動(dòng)則采取伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、精密定位的位置控制，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有長(zhǎng)行程、多定位點(diǎn)的特點(diǎn)，是一個(gè)典型的一維位置控制系統(tǒng)。分揀單元的傳送帶驅(qū)動(dòng)則采用了通用變頻器驅(qū)動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的交流傳動(dòng)裝置。位置控制和變頻器技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)應(yīng)用最為廣泛的電氣控制技術(shù)。 在YL-335B設(shè)備上應(yīng)用了多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運(yùn)動(dòng)位置、物體通過(guò)的狀態(tài)、物體的顏色及材質(zhì)等。傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是現(xiàn)代工業(yè)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)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(wǎng)絡(luò)控制方案，即每一工作單元由一臺(tái)PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間通過(guò)RS485串行通訊實(shí)現(xiàn)互連的分布式控制方式。用戶可根據(jù)需要選擇不同廠家的PLC及其所支持的RS485通信模式，組建成一個(gè)小型的PLC網(wǎng)絡(luò)。小型PLC網(wǎng)絡(luò)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的特點(diǎn)在小型自動(dòng)生產(chǎn)線仍然有著廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信中仍占據(jù)相當(dāng)?shù)姆蓊~。另一方面，掌握基于RS485串行通信的PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將為進(jìn)一步學(xué)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)等打下了良好的基礎(chǔ)。 1、YL-335B的基本功能 YL-335B各工作單元在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上的分布如圖1.3的俯視圖所示。 圖1.3 YL-335B俯視圖 各個(gè)單元的基本功能如下： ⑴ 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(gè)系統(tǒng)中，起著向系統(tǒng)中的其他單元提供原料的作用。具體的功能是：按照需要將放置在料倉(cāng)中待加工工件（原料）自動(dòng)地推出到物料臺(tái)上，以便輸送單元的機(jī)械手將其抓取，輸送到其他單元上。如圖1.4所示為供料單元實(shí)物的外觀圖。 圖1.4 供料單元外觀圖 ⑵ 加工單元的基本功能：把該單元物料臺(tái)上的工件（工件由輸送單元的抓取機(jī)械手裝置送來(lái)）送到?jīng)_壓機(jī)構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動(dòng)作，然后再送回到物料臺(tái)上，待輸送單元的抓取機(jī)械手裝置取出。如圖1.5所示為加工單元實(shí)物的全貌。 （a）正視圖 （b）左視圖 圖1.5 加工單元外觀圖 ⑶ 裝配單元的基本功能：完成將該單元料倉(cāng)內(nèi)的金屬、黑色或白色小圓柱零件嵌入到已加工的工件中的裝配過(guò)程。裝配單元總裝實(shí)物圖如1.6。 （a）前視圖 （b）背視圖 圖1.6 裝配單元外觀圖 ⑷ 分揀單元的基本功能：完成將上一單元送來(lái)的已加工、裝配的工件進(jìn)行分揀，實(shí)現(xiàn)不同屬性（顏色、材料等）的工件從不同的料槽分流的功能。圖1-7給出分揀單元實(shí)物的全貌。 圖1.7 分揀單元外觀圖 ⑸ 輸送單元的基本功能：該單元通過(guò)直線運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)抓取機(jī)械手裝置到指定單元的物料臺(tái)上精確定位，并在該物料臺(tái)上抓取工件，把抓取到的工件輸送到指定地點(diǎn)然后放下，實(shí)現(xiàn)傳送工件的功能。輸送單元的外觀如圖1.8所示。 圖1.8 輸送單元外觀圖 直線運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器可采用伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，視實(shí)訓(xùn)目的而定。YL-335B的標(biāo)準(zhǔn)配置為伺服電機(jī)。 2、YL-335B電氣控制的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) YL-335B設(shè)備中的各工作單元的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是機(jī)械裝置和電氣控制部分的相對(duì)分離。每一工作單元機(jī)械裝置整體安裝在底板上，而控制工作單元生產(chǎn)過(guò)程的PLC裝置則安裝在工作臺(tái)兩側(cè)的抽屜板上。因此，工作單元機(jī)械裝置與PLC裝置之間的信息交換是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。YL-335B的解決方案是：機(jī)械裝置上的各電磁閥和傳感器的引線均連接到裝置側(cè)的接線端口上。PLC的I/O引出線則連接到PLC側(cè)的接線端口上。兩個(gè)接線端口間通過(guò)多芯信號(hào)電纜互連。圖1.9和圖1.10分別是裝置側(cè)的接線端口和PLC側(cè)的接線端口。 圖1.9 裝置側(cè)接線端口 圖1.10 PLC側(cè)接線端口 裝置側(cè)的接線端口的接線端子采用三層端子結(jié)構(gòu)，上層端子用以連接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(hào)線。 PLC側(cè)的接線端口的接線端子采用兩層端子結(jié)構(gòu)，上層端子用以連接各信號(hào)線,其端子號(hào)與裝置側(cè)的接線端口的接線端子相對(duì)應(yīng)。底層端子用以連接DC24V電源的+24V端和0V端。 裝置側(cè)的接線端口和PLC側(cè)的接線端口之間通過(guò)專用電纜連結(jié)。其中25針接頭電纜連接PLC的輸入信號(hào)，15針接頭電纜連接PLC的輸出信號(hào)。 3、YL-335B的控制系統(tǒng) YL-335B的每一工作單元的工作都由一臺(tái)PLC控制。各工作單元的PLC配置如下： ? 輸送單元：FX1N-40MT主單元，共24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)晶體管輸出。 ? 供料單元：FX2N-32MR主單元，共16點(diǎn)輸入，16點(diǎn)繼電器輸出。 ? 加工單元：FX2N-32MR主單元，共16點(diǎn)輸入，16點(diǎn)繼電器輸出。 ? 裝配單元：FX2N-48MR主單元，共24點(diǎn)輸入，24點(diǎn)繼電器輸出。 ? 分揀單元：FX2N-32MR主單元，共16點(diǎn)輸入，16點(diǎn)繼電器輸出。 每一工作單元都可自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，同時(shí)也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連構(gòu)成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。 ⑴ 當(dāng)工作單元自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)時(shí)，其設(shè)備運(yùn)行的主令信號(hào)以及運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)顯示信號(hào)，來(lái)源于該工作單元按鈕指示燈模塊。按鈕指示燈模塊如圖1.11所示。模塊上的指示燈和按鈕的端腳全部引到端子排上。 圖1.11 按鈕指示燈模塊 模塊盒上器件包括： ①指示燈（24VDC）：黃色（HL1）、綠色（HL2）、紅色（HL3）各一只。 ②主令器件：綠色常開(kāi)按鈕SB1一只 紅色常開(kāi)按鈕SB2一只 選擇開(kāi)關(guān)SA（一對(duì)轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)） 急停按鈕QS（一個(gè)常閉觸點(diǎn)） ⑵ 當(dāng)各工作單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連構(gòu)成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于采用三菱FX系列PLC的設(shè)備，YL-335B的標(biāo)準(zhǔn)配置是采用了基于RS485串行通信的N：N通信方式。設(shè)備出廠的控制方案如圖1.12所示。 圖1.12 YL-335B的通信網(wǎng)絡(luò) ⑶ 人機(jī)界面 系統(tǒng)運(yùn)行的主令信號(hào)（復(fù)位、啟動(dòng)、停止等）通過(guò)觸模屏人機(jī)界面給出。同時(shí)，人機(jī)界面上也顯示系統(tǒng)運(yùn)行的各種狀態(tài)信息。 人機(jī)界面是在操作人員和機(jī)器設(shè)備之間做雙向溝通的橋梁。使用人機(jī)界面能夠明確指示并告知操作員機(jī)器設(shè)備目前的狀況，使操作變的簡(jiǎn)單生動(dòng)，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(gè)機(jī)器設(shè)備。使用人機(jī)界面還可以使機(jī)器的配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化，同時(shí)也能減少PLC 控制器所需的I/O 點(diǎn)數(shù)，降低生產(chǎn)的成本，同時(shí)由于面板控制的小型化及高性能，相對(duì)的提高了整套設(shè)備的附加價(jià)值。 YL-335B采用了昆侖通態(tài)（MCGS）TPC7062KS觸摸屏作為它的人機(jī)界面。TPC7062KS是一款以嵌入式低功耗CPU為核心（主頻400MHz）的高性能嵌入式一體化工控機(jī)。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(shí)還預(yù)裝了微軟嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)WinCE.NET（中文版）和MCGS嵌入式組態(tài)軟件（運(yùn)行版）。TPC7062KS觸摸屏的使用、人機(jī)界面的組態(tài)方法，將在項(xiàng)目六（分揀單元控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)）中介紹。 4、供電電源 YL-335B要求外部供電電源為三相五線制AC 380V/220V，圖1.13為供電電源的一次回路原理圖。圖中，總電源開(kāi)關(guān)選用DZ47LE-32/C32型三相四線漏電開(kāi)關(guān)（3P+N結(jié)構(gòu)形式）。系統(tǒng)各主要負(fù)載通過(guò)自動(dòng)開(kāi)關(guān)單獨(dú)供電。其中，變頻器電源通過(guò)DZ47C16/3P三相自動(dòng)開(kāi)關(guān)供電；各工作站PLC均采用DZ47C5/2P單相自動(dòng)開(kāi)關(guān)供電。此外，系統(tǒng)配置4臺(tái)DC24V6A開(kāi)關(guān)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1.13 供電電源模塊一次回路原理圖 圖1-14 配電箱設(shè)備安裝圖 5、氣源處理裝置 ⑴ 氣源處理的必要性 從空壓機(jī)輸出的壓縮空氣中，含有大量的水分、油分和粉塵等級(jí)污染物。質(zhì)量不良的壓縮空氣是氣動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的最主要因素，它會(huì)使氣動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和使用壽命大大降低。因此，壓縮空氣進(jìn)入氣動(dòng)系統(tǒng)前應(yīng)進(jìn)行二次過(guò)濾，以便濾除壓縮空氣中的水分、油滴以及雜質(zhì)，以達(dá)到啟動(dòng)系統(tǒng)所需要的凈化程度。 為確保系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定性，減小因氣源氣壓突變時(shí)對(duì)閥門(mén)或執(zhí)行器等硬件的損傷，進(jìn)行空氣過(guò)濾后，應(yīng)調(diào)節(jié)或控制氣壓的變化，并保持降壓后的壓力值固定在需要的值上。實(shí)現(xiàn)方法是使用減壓閥。 氣壓系統(tǒng)的機(jī)體運(yùn)動(dòng)部件需進(jìn)行潤(rùn)滑。對(duì)不方便加潤(rùn)滑油的部件進(jìn)行潤(rùn)滑，可以采用油霧器，它是氣壓系統(tǒng)中一種特殊的注油裝置，其作用是把潤(rùn)滑油霧化后，經(jīng)壓縮空氣攜帶進(jìn)入系統(tǒng)各潤(rùn)滑油部位，滿足潤(rùn)滑的需要。 工業(yè)上的氣動(dòng)系統(tǒng)，常常使用組合起來(lái)的氣動(dòng)三聯(lián)件作為氣源處理裝置。氣動(dòng)三聯(lián)件是指空氣過(guò)濾器、減壓閥和油霧器。各元件之間采用模塊式組合的方式連接。如圖1.15所示。這種方式安裝簡(jiǎn)單，密封性好，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，可縮小外型尺寸，節(jié)省空間和配管，便于維修，便于集中管理。 圖1.15 氣動(dòng)三聯(lián)件 有些品牌的電磁閥和氣缸能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)油潤(rùn)滑（靠潤(rùn)滑脂實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑功能），便不需要使用油霧器。這時(shí)只須把空氣過(guò)濾器和減壓閥組合在一起，可以稱為氣動(dòng)二聯(lián)件。YL-335B的所有氣缸都是無(wú)油潤(rùn)滑氣缸。 ⑵ YL-335B的氣源處理組件 YL-335B的氣源處理組件使用空氣過(guò)濾器和減壓閥集裝在一起的氣動(dòng)二聯(lián)件結(jié)構(gòu)，組件及其回路原理圖分別如圖1.16(a)和(b)所示。 圖1.16 YL-335B的氣源處理組件 圖中，氣源處理組件的輸入氣源來(lái)自空氣壓縮機(jī)，所提供的壓力要求為0.6～1.0MPa。組件的氣路入口處安裝一個(gè)快速氣路開(kāi)關(guān)，用于啟/閉氣源。當(dāng)把氣路開(kāi)關(guān)向左拔出時(shí)，氣路接通氣源，反之把氣路開(kāi)關(guān)向右推入時(shí)氣路關(guān)閉。組件的輸出壓力為0～0.8MPa可調(diào)。 輸出的壓縮空氣通過(guò)快速三通接頭和氣管輸送到各工作單元。進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)時(shí)，在轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕前請(qǐng)先拉起再旋轉(zhuǎn)，壓下旋轉(zhuǎn)鈕為定位。旋轉(zhuǎn)鈕向右為調(diào)高出口壓力，向左旋轉(zhuǎn)為調(diào)低出口壓力。調(diào)節(jié)壓力時(shí)應(yīng)逐步均勻地調(diào)至所需壓力值，不應(yīng)一步調(diào)節(jié)到位。 本組件的空氣過(guò)濾器采用手動(dòng)排水方式。手動(dòng)排水時(shí)當(dāng)水位達(dá)到濾芯下方水平之前必須排出。因此在使用時(shí)，應(yīng)注意經(jīng)常檢查過(guò)濾器中凝結(jié)水的水位，在超過(guò)最高標(biāo)線以前，必須排放，以免被重新吸入。 第2章 供料單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 供料單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 供料單元是YL-335中的起始單元，在整個(gè)系統(tǒng)中，起著向系統(tǒng)中的其他單元提供原料的作用。具體的功能是：按照需要將放置在料倉(cāng)中待加工工件（原料）自動(dòng)地推出到物料臺(tái)上，以便輸送單元的機(jī)械手將其抓取，輸送到其他單元上。 供料單元的結(jié)構(gòu)組成如圖2.1所示。供料單元的主要結(jié)構(gòu)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(dòng)/停止按鈕，走線槽、底板等。 圖2.1 供料單元的主要結(jié)構(gòu) 2.1.1工件推出與支撐及漏斗部分設(shè)計(jì) 該部分如圖2.2所示。用于儲(chǔ)存工件原料，并在需要時(shí)將料倉(cāng)中最下層的工件推出到物料臺(tái)上。它主要由大工件裝料管、推料氣缸、頂料氣缸、磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)、漫射式光電傳感器組成。 底板：采用（290*340*15）mm的鋼板，保證了設(shè)備的穩(wěn)定行和水平度；底板上開(kāi)有四個(gè)（30*8）mm的定位空，與桌面連接，保證了設(shè)備安裝的牢固，穩(wěn)定。 圖2.2 進(jìn)料模塊和物料臺(tái) 該部分的工作原理是：工件垂直疊放在料倉(cāng)中，推料缸處于料倉(cāng)的底層并且其活塞桿可從料倉(cāng)的底部通過(guò)。當(dāng)活塞桿在退回位置時(shí)，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(tái)上時(shí)，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(tái)上。在推料氣缸返回并從料倉(cāng)底部抽出后，再使夾緊氣缸返回，松開(kāi)次下層工件。這樣，料倉(cāng)中的工件在重力的作用下，就自動(dòng)向下移動(dòng)一個(gè)工件，為下一次推出工件做好準(zhǔn)備。 在底座和管形料倉(cāng)第4層工件位置，分別安裝一個(gè)漫射式光電開(kāi)關(guān)。它們的功能是檢測(cè)料倉(cāng)中有無(wú)儲(chǔ)料或儲(chǔ)料是否足夠。若該部分機(jī)構(gòu)內(nèi)沒(méi)有工件，則處于底層和第4層位置的兩個(gè)漫射式光電接近開(kāi)關(guān)均處于常態(tài)；若僅在底層起有3個(gè)工件，則底層處光電接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作而第4層處光電接近開(kāi)關(guān)常態(tài)，表明工件已經(jīng)快用完了。這樣，料倉(cāng)中有無(wú)儲(chǔ)料或儲(chǔ)料是否足夠，就可用這兩個(gè)光電接近開(kāi)關(guān)的信號(hào)狀態(tài)反映出來(lái)。 推料缸把工件推出到出料臺(tái)上。出料臺(tái)面開(kāi)有小孔，出料臺(tái)下面設(shè)有一個(gè)圓柱形漫射式光電接近開(kāi)關(guān)，工作時(shí)向上發(fā)出光線，從而透過(guò)小孔檢測(cè)是否有工件存在，以便向系統(tǒng)提供本單元出料臺(tái)有無(wú)工件的信號(hào)。在輸送單元的控制程序中，就可以利用該信號(hào)狀態(tài)來(lái)判斷是否需要驅(qū)動(dòng)機(jī)械手裝置來(lái)抓取此工件。 2.1.2 支撐架設(shè)計(jì) 供料單元支撐架：由截面為（20*20）mm的鋁型材搭建而成，由于鋁型材四面都有U型滑槽，因此可以提高設(shè)備的靈活性。 2.2 氣路設(shè)計(jì)與選型 2.2.1 氣動(dòng)回路設(shè)計(jì) 氣動(dòng)回路是本工作單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制邏輯控制功能是由PLC實(shí)現(xiàn)的。氣動(dòng)控制回路的工作原理如圖2.3所示。圖中1A和2A分別為推料氣缸和頂料氣缸。1B1和1B2為安裝在推料缸的兩個(gè)極限工作位置的磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)，2B1和2B2為安裝在推料缸的兩個(gè)極限工作位置的磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)。1Y1和2Y1分別為控制推料缸和頂料缸的電磁閥的電磁控制端。通常，這兩個(gè)氣缸的初始位置均設(shè)定在縮回狀態(tài)。 圖2.3 供料單元?dú)鈩?dòng)控制回路工作原理圖 2.2.2 供料單元的氣動(dòng)元件選擇 2.2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)雙作用直線氣缸 標(biāo)準(zhǔn)氣缸是指氣缸的功能和規(guī)格是普遍使用的、結(jié)構(gòu)容易制造的、制造廠通常作為通用產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)的氣缸。 雙作用氣缸是指活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)均由壓縮空氣來(lái)推動(dòng)。圖2.4是標(biāo)準(zhǔn)雙作用直線氣缸的半剖面圖。圖中氣缸的兩個(gè)端蓋上都設(shè)有進(jìn)排氣通口，從無(wú)桿側(cè)端蓋氣口進(jìn)氣時(shí)，推動(dòng)活塞向前運(yùn)動(dòng)；反之，從桿側(cè)端蓋氣口進(jìn)氣時(shí)，推動(dòng)活塞向后運(yùn)動(dòng)。 雙作用氣缸具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出力穩(wěn)定，行程可根據(jù)需要選擇的優(yōu)點(diǎn)，但由于是利用壓縮空氣交替作用于活塞上實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)的，回縮時(shí)壓縮空氣的有效作用面積較小，所以產(chǎn)生的力要小于伸出時(shí)產(chǎn)生的推力。 圖2.4 雙作用氣缸工作示意圖 為了使氣缸的動(dòng)作平穩(wěn)可靠，應(yīng)對(duì)氣缸的運(yùn)動(dòng)速度加以控制，常用的方法是使用單向節(jié)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。 單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成的流量控制閥，常用于控制氣缸的運(yùn)動(dòng)速度，所以也稱為速度控制閥。 圖2.5給出了在雙作用氣缸裝上兩個(gè)單向節(jié)流閥的連接示意圖，這種連接方式稱為排氣節(jié)流方式。即當(dāng)壓縮空氣從A端進(jìn)氣、從B端排氣時(shí)，單向節(jié)流閥A的單向閥開(kāi)啟，向氣缸無(wú)桿腔快速充氣；由于單向節(jié)流閥B的單向閥關(guān)閉，有桿腔的氣體只能經(jīng)節(jié)流閥排氣，調(diào)節(jié)節(jié)流閥B的開(kāi)度，便可改變氣缸伸出時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度。反之，調(diào)節(jié)節(jié)流閥A的開(kāi)度則可改變氣缸縮回時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度。這種控制方式，活塞運(yùn)行穩(wěn)定，是最常用的方式。 圖2.5 安裝上氣缸節(jié)流閥的氣缸 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(shí)十分方便。圖2.6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2.6 安裝上氣缸節(jié)流閥的氣缸 2.2.2.2 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(yùn)動(dòng)是依靠向氣缸一端進(jìn)氣，并從另一端排氣，再反過(guò)來(lái)，從另一端進(jìn)氣，一端排氣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。氣體流動(dòng)方向的改變則由能改變氣體流動(dòng)方向或通斷的控制閥即方向控制閥加以控制。在自動(dòng)控制中，方向控制閥常采用電磁控制方式實(shí)現(xiàn)方向控制，稱為電磁換向閥。 電磁換向閥是利用其電磁線圈通電時(shí)，靜鐵芯對(duì)動(dòng)鐵芯產(chǎn)生電磁吸力使閥芯切換，達(dá)到改變氣流方向的目的。圖2.7所示是一個(gè)單電控二位三通電磁換向閥的工作原理示意。 圖2.7 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(duì)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(tǒng)相連的通口，有幾個(gè)通口即為幾通。圖2.7中，只有兩個(gè)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2.8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(hào)，圖形中有幾個(gè)方格就是幾位，方格中的“┯”和“┷”符號(hào)表示各接口互不相通。 圖2.8 部分單電控電磁換向閥的圖形符號(hào) YL-335B所有工作單元的執(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(gè)工作口和二個(gè)排氣口以及一個(gè)供氣口，故使用的電磁閥均為二位五通電磁閥。 閥組，就是將多個(gè)閥集中在一起構(gòu)成的一組閥，而每個(gè)閥的功能是彼此獨(dú)立的。供料單元的閥組只使用兩個(gè)由二位五通的帶手控開(kāi)關(guān)的單電控電磁閥，兩個(gè)閥集中安裝在匯流板上，匯流板中兩個(gè)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(shí)的噪聲。閥組的組裝如圖2.9所示。本單元的兩個(gè)閥分別對(duì)頂料氣缸和推料氣缸的氣路進(jìn)行控制，以改變各自的動(dòng)作狀態(tài)。 圖2.9 電磁閥組 供料單元用了兩個(gè)二位五通的單電控電磁閥。這兩個(gè)電磁閥帶有手動(dòng)換向和加鎖鈕，有鎖定（LOCK）和開(kāi)啟（PUSH）2個(gè)位置。用小螺絲刀把加鎖鈕旋到在LOCK位置時(shí)，手控開(kāi)關(guān)向下凹進(jìn)去，不能進(jìn)行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按，信號(hào)為“1”，等同于該側(cè)的電磁信號(hào)為“1”；常態(tài)時(shí)，手控開(kāi)關(guān)的信號(hào)為“0”。在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)，可以使用手控開(kāi)關(guān)對(duì)閥進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)氣路的控制，以改變推料缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，達(dá)到調(diào)試的目的。 2.2.2.3 傳感器的選擇 YL-335B各工作單元所使用的傳感器都是接近傳感器，它利用傳感器對(duì)所接近的物體具有的敏感特性來(lái)識(shí)別物體的接近，并輸出相應(yīng)開(kāi)關(guān)信號(hào)，因此，接近傳感器通常也稱為接近開(kāi)關(guān)。 接近傳感器有多種檢測(cè)方式，包括利用電磁感應(yīng)引起的檢測(cè)對(duì)象的金屬體中產(chǎn)生的渦電流的方式、捕捉檢測(cè)體的接近引起的電氣信號(hào)的容量變化的方式、利用磁石和引導(dǎo)開(kāi)關(guān)的方式、利用光電效應(yīng)和光電轉(zhuǎn)換器件作為檢測(cè)元件等等。YL-335B所使用的是磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)（或稱磁性開(kāi)關(guān)）、電感式接近開(kāi)關(guān)、漫反射光電開(kāi)關(guān)和光纖型光電傳感器等。這里只介紹磁性開(kāi)關(guān)、電感式接近開(kāi)關(guān)和漫反射光電開(kāi)關(guān)，光纖型光電傳感器留待在裝配單元實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中介紹。 1、磁性開(kāi)關(guān) YL-335B所使用的氣缸都是帶磁性開(kāi)關(guān)的氣缸。這些氣缸的缸筒采用導(dǎo)磁性弱、隔磁性強(qiáng)的材料，如硬鋁、不銹鋼等。在非磁性體的活塞上安裝一個(gè)永久磁鐵的磁環(huán)，這樣就提供了一個(gè)反映氣缸活塞位置的磁場(chǎng)。而安裝在氣缸外側(cè)的磁性開(kāi)關(guān)則是用來(lái)檢測(cè)氣缸活塞位置，即檢測(cè)活塞的運(yùn)動(dòng)行程的。 有觸點(diǎn)式的磁性開(kāi)關(guān)用舌簧開(kāi)關(guān)作磁場(chǎng)檢測(cè)元件。舌簧開(kāi)關(guān)成型于合成樹(shù)脂塊內(nèi)，并且一般還有動(dòng)作指示燈、過(guò)電壓保護(hù)電路也塑封在內(nèi)。圖2.10是帶磁性開(kāi)關(guān)氣缸的工作原理圖。當(dāng)氣缸中隨活塞移動(dòng)的磁環(huán)靠近開(kāi)關(guān)時(shí)，舌簧開(kāi)關(guān)的兩根簧片被磁化而相互吸引，觸點(diǎn)閉合；當(dāng)磁環(huán)移開(kāi)開(kāi)關(guān)后，簧片失磁，觸點(diǎn)斷開(kāi)。觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)時(shí)發(fā)出電控信號(hào)，在PLC的自動(dòng)控制中，可以利用該信號(hào)判斷推料及頂料缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或所處的位置，以確定工件是否被推出或氣缸是否返回。 圖2.10 帶磁性開(kāi)關(guān)氣缸的工作原理圖 在磁性開(kāi)關(guān)上設(shè)置的LED顯示用于顯示其信號(hào)狀態(tài)，供調(diào)試時(shí)使用。磁性開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“1”，LED亮；磁性開(kāi)關(guān)不動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“0”，LED不亮。 磁性開(kāi)關(guān)的安裝位置可以調(diào)整，調(diào)整方法是松開(kāi)它的緊定螺栓，讓磁性開(kāi)關(guān)順著氣缸滑動(dòng)，到達(dá)指定位置后，再旋緊緊定螺栓。 圖2.11 磁性開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路 磁性開(kāi)關(guān)有藍(lán)色和棕色2根引出線，使用時(shí)藍(lán)色引出線應(yīng)連接到PLC輸入公共端，棕色引出線應(yīng)連接到PLC輸入端。磁性開(kāi)關(guān)的內(nèi)部電路如圖2.11中虛線框內(nèi)所示。 2、電感式接近開(kāi)關(guān) 電感式接近開(kāi)關(guān)是利用電渦流效應(yīng)制造的傳感器。電渦流效應(yīng)是指，當(dāng)金屬物體處于一個(gè)交變的磁場(chǎng)中，在金屬內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生交變的電渦流，該渦流又會(huì)反作用于產(chǎn)生它的磁場(chǎng)這樣一種物理效應(yīng)。如果這個(gè)交變的磁場(chǎng)是由一個(gè)電感線圈產(chǎn)生的，則這個(gè)電感線圈中的電流就會(huì)發(fā)生變化，用于平衡渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。 利用這一原理，以高頻振蕩器（LC振蕩器）中的電感線圈作為檢測(cè)元件，當(dāng)被測(cè)金屬物體接近電感線圈時(shí)產(chǎn)生了渦流效應(yīng)，引起振蕩器振幅或頻率的變化，由傳感器的信號(hào)調(diào)理電路（包括檢波、放大、整形、輸出等電路）將該變化轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)量輸出，從而達(dá)到檢測(cè)目的。電感式接近傳感器工作原理框圖如圖2.12所示。供料單元中，為了檢測(cè)待加工工件是否金屬材料，在供料管底座側(cè)面安裝了一個(gè)電感式傳感器。 圖2.12 電感式傳感器原理框圖 在接近開(kāi)關(guān)的選用和安裝中，必須認(rèn)真考慮檢測(cè)距離、設(shè)定距離，保證生產(chǎn)線上的傳感器可靠動(dòng)作。安裝距離注意說(shuō)明如圖2.13所示。 圖2.13 安裝距離注意說(shuō)明 3、漫射式光電接近開(kāi)關(guān) （1）光電式接近開(kāi)關(guān) “光電傳感器” 是利用光的各種性質(zhì)，檢測(cè)物體的有無(wú)和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。其中輸出形式為開(kāi)關(guān)量的傳感器為光電式接近開(kāi)關(guān)。 光電式接近開(kāi)關(guān)主要由光發(fā)射器和光接收器構(gòu)成。如果光發(fā)射器發(fā)射的光線因檢測(cè)物體不同而被遮掩或反射，到達(dá)光接收器的量將會(huì)發(fā)生變化。光接收器的敏感元件將檢測(cè)出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)，進(jìn)行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍(lán)色來(lái)判斷顏色）和紅外光。 按照接收器接收光的方式的不同，光電式接近開(kāi)關(guān)可分為對(duì)射式、反射式和漫射式3種，如圖2.14所示。 圖2.14 光電式接近開(kāi)關(guān) (2) 漫射式光電開(kāi)關(guān) 漫射式光電開(kāi)關(guān)是利用光照射到被測(cè)物體上后反射回來(lái)的光線而工作的，由于物體反射的光線為漫射光，故稱為漫射式光電接近開(kāi)關(guān)。它的光發(fā)射器與光接收器處于同一側(cè)位置，且為一體化結(jié)構(gòu)。在工作時(shí)，光發(fā)射器始終發(fā)射檢測(cè)光，若接近開(kāi)關(guān)前方一定距離內(nèi)沒(méi)有物體，則沒(méi)有光被反射到接收器，接近開(kāi)關(guān)處于常態(tài)而不動(dòng)作；反之若接近開(kāi)關(guān)的前方一定距離內(nèi)出現(xiàn)物體，只要反射回來(lái)的光強(qiáng)度足夠，則接收器接收到足夠的漫射光就會(huì)使接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作而改變輸出的狀態(tài)。圖2.13(b)為漫射式光電接近開(kāi)關(guān)的工作原理示意圖。 供料單元中，用來(lái)檢測(cè)工件不足或工件有無(wú)的漫射式光電接近開(kāi)關(guān)選用OMRON公司的E3Z-L61型放大器內(nèi)置型光電開(kāi)關(guān)（細(xì)小光束型，NPN型晶體管集電極開(kāi)路輸出），。該光電開(kāi)關(guān)的外形和頂端面上的調(diào)節(jié)旋鈕和顯示燈如圖2.14所示。 圖中動(dòng)作選擇開(kāi)關(guān)的功能是選擇受光動(dòng)作(Light) 或遮光動(dòng)作 (Drag)模式。即，當(dāng)此開(kāi)關(guān)按順時(shí)針?lè)较虺浞中D(zhuǎn)時(shí)（L側(cè)），則進(jìn)入檢測(cè)-ON模式；，當(dāng)此開(kāi)關(guān)按逆時(shí)針?lè)较虺浞中D(zhuǎn)時(shí)（D側(cè)），則進(jìn)入檢測(cè)-OFF模式。 距離設(shè)定旋鈕是5回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器，調(diào)整距離時(shí)注意逐步輕微旋轉(zhuǎn)，否則若充分旋轉(zhuǎn)距離調(diào)節(jié)器會(huì)空轉(zhuǎn)。調(diào)整的方法是，首先按逆時(shí)針?lè)较驅(qū)⒕嚯x調(diào)節(jié)器充分旋到最小檢測(cè)距離（E3Z-L61約20mm），然后根據(jù)要求距離放置檢測(cè)物體，按順時(shí)針?lè)较蛑鸩叫D(zhuǎn)距離調(diào)節(jié)器，找到傳感器進(jìn)入檢測(cè)條件的點(diǎn)；拉開(kāi)檢測(cè)物體距離，按順時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)一步旋轉(zhuǎn)距離調(diào)節(jié)器，找到傳感器再次進(jìn)入檢測(cè)狀態(tài)，一旦進(jìn)入，向后旋轉(zhuǎn)距離調(diào)節(jié)器直到傳感器回到非檢測(cè)狀態(tài)的點(diǎn)。兩點(diǎn)之間的中點(diǎn)為穩(wěn)定檢測(cè)物體的最佳位置。 圖2.15 E3Z-L光電開(kāi)關(guān)的外形和調(diào)節(jié)旋鈕、顯示燈 圖2.16給出該光電開(kāi)關(guān)的內(nèi)部電路原理框圖。 圖2.16 E3Z-L61光電開(kāi)關(guān)電路原理圖 用來(lái)檢測(cè)物料臺(tái)上有無(wú)物料的光電開(kāi)關(guān)是一個(gè)園柱形漫射式光電接近開(kāi)關(guān)，工作時(shí)向上發(fā)出光線，從而透過(guò)小孔檢測(cè)是否有工件存在，該光電開(kāi)關(guān)選用SICK公司產(chǎn)品MHT15-N2317 型，其外形如圖2.17所示。 圖2.17 MHT15-N2317光電開(kāi)關(guān)外形 4、接近開(kāi)關(guān)的圖形符號(hào)： 部分接近開(kāi)關(guān)的圖形符號(hào)如圖2.18所示。圖中(a)(b)(c)三種情況均使用NPN型三極管集電極開(kāi)路輸出。如果是使用PNP型的，正負(fù)極性應(yīng)反過(guò)來(lái)。 圖2.18 接近開(kāi)關(guān)的圖形符號(hào) 第3章 供料單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 工作任務(wù) 本項(xiàng)目只考慮供料單元作為獨(dú)立設(shè)備運(yùn)行時(shí)的情況，單元工作的主令信號(hào)和工作狀態(tài)顯示信號(hào)來(lái)自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(kāi)關(guān)SA應(yīng)置于“單站方式”位置。具體的控制要求為： ① 設(shè)備上電和氣源接通后，若工作單元的兩個(gè)氣缸均處于縮回位置，且料倉(cāng)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(tái)上沒(méi)有工件，則應(yīng)把工件推到出料臺(tái)上。出料臺(tái)上的工件被人工取出后，若沒(méi)有停止信號(hào)，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(cāng)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(cāng)內(nèi)沒(méi)有工件，則HL1指示燈和HL2指示燈均以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(cāng)補(bǔ)充足夠的工件，工作站不能再啟動(dòng)。 要求完成如下任務(wù)。 1、規(guī)劃PLC的I/O分配及接線端子分配。 2、進(jìn)行系統(tǒng)安裝接線。 3、按控制要求編制PLC程序。 4、進(jìn)行調(diào)試與運(yùn)行。 3.2 PLC的I/O 接線 根據(jù)工作單元裝置的I/O信號(hào)分配和工作任務(wù)的要求，供料單元PLC選用S7-224 AC/DC/RLY主單元，共14點(diǎn)輸入和10點(diǎn)繼電器輸出。PLC的 I/O信號(hào)分配如表3.1所示，接線原理圖則見(jiàn)圖3.1。 表3.1 供料單元PLC的I/O信號(hào)表 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 序號(hào) PLC輸入點(diǎn) 信號(hào)名稱 信號(hào)來(lái)源 序號(hào) PLC輸出點(diǎn) 信號(hào)名稱 信號(hào)來(lái)源 1 I0.0 頂料氣缸伸出到位 裝置側(cè) 1 Q0.0 頂料電磁閥 裝置側(cè) 2 I0.1 頂料氣缸縮回到位 2 Q0.1 推料電磁閥 3 I0.2 推料氣缸伸出到位 3 Q0.2 4 I0.3 推料氣缸縮回到位 4 Q0.3 5 I0.4 出料臺(tái)物料檢測(cè) 5 Q0.4 6 I0.5 供料不足檢測(cè) 6 Q0.5 7 I0.6 缺料檢測(cè) 7 Q0.6 8 I0.7 金屬工件檢測(cè) 8 Q0.7 9 I1.0 9 Q1.0 正常工作指示 按鈕/指示燈模塊 10 I1.1 10 Q1.1 運(yùn)行指示 11 I1.2 停止按鈕 按鈕/指示燈模塊 12 I1.3 啟動(dòng)按鈕 13 I1.4 14 I1.5 工作方式選擇 圖3.1 供料單元PLC的I/O接線原理圖 3.3 供料單元單站控制的編程思路 1、程序結(jié)構(gòu)：有兩個(gè)子程序，一個(gè)是系統(tǒng)狀態(tài)顯示，另一個(gè)是供料控制。主程序在每一掃描周期都調(diào)用系統(tǒng)狀態(tài)顯示子程序，僅當(dāng)在運(yùn)行狀態(tài)已經(jīng)建立才可能調(diào)用供料控制子程序。 2、PLC上電后應(yīng)首先進(jìn)入初始狀態(tài)檢查階段，確認(rèn)系統(tǒng)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒后，才允許投入運(yùn)行，這樣可及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題，避免出現(xiàn)事故。例如，若兩個(gè)氣缸在上電和氣源接入時(shí)不在初始位置，這是氣路連接錯(cuò)誤的緣故，顯然在這種情況下不允許系統(tǒng)投入運(yùn)行。通常的PLC控制系統(tǒng)往往有這種常規(guī)的要求。 3、供料單元運(yùn)行的主要過(guò)程是供料控制，它是一個(gè)步進(jìn)順序控制過(guò)程。 4、如果沒(méi)有停止要求，順控過(guò)程將周而復(fù)始地不斷循環(huán)。常見(jiàn)的順序控制系統(tǒng)正常停止要求是，接收到停止指令后，系統(tǒng)在完成本工作周期任務(wù)即返回到初始步后才停止下來(lái)。 5、當(dāng)料倉(cāng)中最后一個(gè)工件被推出后，將發(fā)生缺料報(bào)警。推料氣缸復(fù)位到位，亦即完成本工作周期任務(wù)即返回到初始步后，也應(yīng)停止下來(lái)。 按上述分析，可畫(huà)出如圖3.2所示的系統(tǒng)主程序流程圖。 圖3.2 主程序梯形圖 供料控制子程序的步進(jìn)順序流程則如下圖3.3所示。圖中，初始步S0.0在主程序中，當(dāng)系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒且接收到啟動(dòng)脈沖時(shí)被置位。 圖2-21 供料控制子程序流程圖 3.4 調(diào)試與運(yùn)行 （1）調(diào)整氣動(dòng)部分，檢查氣路是否正確，氣壓是否合理，氣缸的動(dòng)作速度是否合理。 （2）檢查磁性開(kāi)關(guān)的安裝位置是否到位，磁性開(kāi)關(guān)工作是否正常。 （3）檢查I/O接線是否正確。 （4）檢查光電傳感器安裝是否合理，靈敏度是否合適，保證檢測(cè)的可靠性。 （5）放入工件，運(yùn)行程序看供料單元?jiǎng)幼魇欠駶M足任務(wù)要求。 （6）調(diào)試各種可能出現(xiàn)的情況，比如在任何情況下都有可能加入工件，系統(tǒng)都要能可靠工作。 （7）優(yōu)化程序。 第4章 結(jié)論 可編程序控制器（PLC）以其高抗干擾能力、高可靠性、高性能價(jià)格比且編程簡(jiǎn)單而廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備中，擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)線的大腦——微處理單元的角色。因此，培養(yǎng)掌握機(jī)電一體化技術(shù)，掌握PLC 技術(shù)及PLC 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)人材是當(dāng)務(wù)之急。 亞龍YL-335B 型自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝備在鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺(tái)上安裝送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元，構(gòu)成一個(gè)典型的自動(dòng)生產(chǎn)線的機(jī)械平臺(tái)。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺(tái)PLC 承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC 之間通過(guò)串行通訊實(shí)現(xiàn)互連的分布式控制方式。因此，YL-335B 綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識(shí)，如氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC 控制技術(shù)等。 參考文獻(xiàn) [1]中國(guó)--亞龍科技集團(tuán).亞龍YL-335B型自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝備【M】.2008年5 月 [2]自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試 呂景泉.中國(guó)亞龍科技集團(tuán) 中國(guó)鐵道出版社 (2010-09出版) [3]自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試 何用輝.機(jī)械工業(yè)出版社 (2011-09出版) [4]陳穎 自動(dòng)化生產(chǎn)線考核 38