YL-335B实训教材单站篇

 1  单站篇自动化生产线各单元安装与调试YL-335B自动化生产线的每一个工作单元也构成一个机电一体化系统。本篇章实训教学的目标，是力求由浅入深，具体应用各专项技术的知识点和技能点，熟练掌握各工作单元的安装与调试，为进一步进行自动化生产线整体的安装调试打下良好的基础。项目5供料单元的安装与调试【项目目标】掌握工作单元作为一个单体系统的安装与调整的方法、步骤和规范，以及编制工作单元单站工作PLC程序的一般步骤。【项目要求】 1、完成供料单元装置侧机械和气动部件的安装，气路的连接和调试。2、按控制要求设计该工作单元的PLC控制电路，包括规划PLC的I/O分配及接线端子分配，绘制控制电路图,然后进行电气接线（具体要求在实施任务时再行说明）。3、按控制要求编制和调试PLC程序。【项目准备】——供料单元装置侧部分的结构和工作过程供料单元的功能是根据需要将放置在料仓中的工件（原料）自动地推出到出料台上，以便输送单元的机械手将其抓取、输送到其他单元上。该单元由安装在工作台面的装置侧部分和安装在抽屉内的PLC侧部分组成。装置侧部分的结构如图3-1-1所示。图3-1-1供料单元装置侧的主要结构组成  2  以功能划分，供料单元装置侧的结构主要是工件存贮装置和推料机构组件两部分。一、工件存贮装置安装在支撑架上的管形料仓、欠缺料检测组件和电感式接近开关构成工件存贮装置，如图3-1-2(a)所示。图3-1-2工件存贮装置1、管形料仓由固定在支撑架上面的料仓底座和透明塑料管料仓组成，工件从塑料管顶部放入，当需要供出工件时，PLC控制料仓底座后面的推料气缸动作，将底层工件推出。2、欠缺料检测组件管形料仓的底部和第4层工件位置，分别安装一个E3Z-LS63型光电开关(日本欧姆龙公司产)。它们的功能是检测料仓中有无工件或工件是否足够。若料仓只有3个工件，则上面的光电接近开关动作，表明工件已经快用完或工件不足够；若料仓内没有工件，则下面的光电开关也动作。这样料仓中储料是否足够或有无储料，就可用这两个光电接近开关的信号状态反映出来。E3Z-LS63型光电开关是一种距离设定型光电开关，外观如图3-1-2(a)所示，其顶部设有状态指示灯和调节旋钮、切换开关等器件，见图3-1-2(c)。各器件功能说明如下：⑴距离设定型光电开关主要以三角测距为检测原理，具有BGS和FGS两种检测模式。欠、缺料检测使用BGS模式，这种模式下传感器至设定距离间的物料可被检测，设定距离以外的背景物料不能被检测到，从而实现检测透明塑料管内工件的目的。设定距离通过旋动距离设定旋钮实现，设定方法如下：在料仓中放进工件，逆时针方向将距离设定旋钮充分旋到昀小检测距离（约20mm），然后按顺时针方向逐步旋转距离调节(b)E3Z-LS63外观 (c)状态显示和调节器件 动作转换开关 动作指示灯（橙）距离设定旋钮 (a)工件存贮装置 稳定指示灯(绿）透明塑料管料仓 料仓底座 推料气缸 电感式接近开关 工件支撑架欠料检测传感器缺料检测传感器 3  器，直到橙色LED的动作显示灯稳定地点亮。注意，距离设定旋钮是一个5回转调节器，调整距离时须逐步轻微旋转（否则若充分旋转距离调节器会空转）。⑵状态指示灯中还有一个稳定显示灯(绿色LED），用于对设置后的环境变化（温度、电压、灰尘等）的裕度进行自我诊断，如果裕度足够，显示灯会亮。反之若该显示灯熄灭，说明现场环境不合适，应从环境方面排除故障，例如温度过高、电压过低、光线不足等。⑶动作切换开关用来切换光电开关的动作输出模式：当受光元件接收到反射光时输出为ON，则称为L模式(LIGHTON)或受光模式；另一种动作输出模式是在反射光未能接收到时输出为ON，称为D模式(DARKON)或遮光模式。选择那一种检测模式，取决于编程考虑。若选择L模式，则物料被检测到时开关动作，而发生欠料或缺料时，开关不动作，这一点在编程时须注意。⑷BGS和FGS两种检测模式的选择是通过改变接线实现的。本光电开关有4根引出线，其内部电路原理框图如图3-1-3所示。各引出线以颜色标记，其中粉红色的引出线用于选择检测模式，若开路或连接到0V，则选择BGS模式，若连接到电源正极，则选择FGS模式。YL-335B上的所有E3Z-LS63光电开关粉红色的引出线均开路，即选择BGS模式。图3-1-3CX-441光电开关电路原理图E3Z-LS63型光电开关由于实现了可视光的小光点（光点直径约2mm），可以用肉眼确认检测点的位置，检测距离调试方便，并且在设定距离以内，被检测物的颜色（黑白）对动作灵敏度影响不太大，因此该传感器也用于YL-335B的一些其他检测，例如装配单元料仓的欠缺料检测和回转台上料盘芯件的有无检测、加工单元加工台物料检测等。 3、电感式传感器 安装在料仓底座侧面的电感式传感器的功能是检测料仓中昀底层工件是否金属工件。二、工件推出装置工件推出装置包括推料气缸、顶料气缸和相应的电磁阀组。两个气缸固定在气缸支板上，然后安装在支撑架后面。推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过，当活塞杆在退回位置时，它与底层工件处于同一水平位置，而顶料气缸则与次底层工件处于同一水平位置，如图3-1-4所示。 4  装置的功能是实现将料仓中底层的工件推出到出料台上。装置的工作原理：在需要将工件推出到物料台上时，首先使顶料气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，把昀下层工件推到物料台上。在推料气缸返回到位后，再使顶料气缸返回，松开次下层工件。这样料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。图3-1-4供料操作示意图推料缸把工件推出到出料台上。出料台面开有小孔，出料台下面设有一个圆柱形漫射式光电接近开关，工作时向上发出光线，从而透过小孔检测是否有工件存在，以便向系统提供本单元出料台有无工件的信号。三、其他部件除上述两个主要部分，供料单元装置侧尚有支撑架、电磁阀组、接线端口、线槽、底板等一系列其他部件，构成一个整体。【项目实施】任务1供料单元机械和气动元件的安装与调整一、机械和气动部件安装步骤和方法 1、安装前的准备工作必须强调做好安装前的准备工作，养成良好的工作习惯和规范的操作。这是培养学生工作素质的重要步骤。⑴安装前应对设备的零部件作初步检查以及必要的调整。⑵工具和零部件的应合理摆放，操作时每次使用完的工具应放回原处。2、安装方法是把供料单元分解成几个组件，首先进行组件装配，然后再进行总装。 推料气缸管形料仓原料工件料仓底座出料台顶料气缸气缸支持板 5  供料单元可分解成3个组件：①铝合金型材支撑架组件，②出料台及料仓底座组件，③推料机构组件。表3-1-1给出各种组件的装配过程。装配过程中应注意如下两点： ●装配铝合金型材支撑架时，注意调整好各条边的平行及垂直度，锁紧螺栓。●气缸安装板和铝合金型材支撑架的连接，是靠预先在特定位置的铝型材“T”型槽中放置预留与之相配的螺母，因此在对该部分的铝合金型材进行连接时，如果相应位置没有放置足够的螺母，将造成无法安装或安装不可靠。 表3-1-1各种组件的装配过程组件名称及外观组件装配过程料仓底座及出料台推料机构组件铝合金型材支撑架组件 6  2、各组件装配好后，用螺栓把它们连接为总体，再用橡皮锤把装料管敲入料仓底座。然后将连接好供料站机械部分以及电磁阀组和接线端口固定在底板上，昀后把机械机构固定在底板上完成供料站的安装，过程见图3-1-5。图3-1-5供料机械和气动部件的总装注意：机械机构固定在底板上的时候，需要将底板移动到工作台的边缘，螺栓从底板的反面拧入，将底板和机械机构部分的支撑型材连接起来。3、机械部件装配完成后，装上欠缺料检测、金属检测和出料台物料检测等传感器。安装时请注意它们的安装位置、方向等。二、气路连接和调试1、连接步骤：从汇流板开始，按图3-1-6所示的气动控制回路图用直径为4mm的气管连接电磁阀、气缸，然后用直径为6mm的气管完成气源处理器与汇流板进气孔之间的连接。图3-1-6供料单元的气动控制回路 7  2、气路连接的专业规范要求⑴连接时注意气管走向，应按序排布，线槽内不走气管。气管要在快速接头中插紧，不能够有漏气现象。⑵气路连接完毕后，应用扎带绑扎，两个绑扎带之间的距离不超过50mm。电缆和气管应分开绑扎，但当它们都来自同一个移动模块上时，允许绑扎在一起。⑶无气管缠绕，绑扎变形现象。3、气路的调试⑴用电磁阀上的手动换向按钮验证顶料气缸和推料气缸的初始和动作位置是否正确。⑵调整气缸节流阀以控制活塞杆的往复运动速度，使得气缸动作时无冲击同时无卡滞现象。调整原理示意图如图3-1-7所示。图3-1-7节流阀连接和调整原理示意图中，当压缩空气从A端进气、从B端排气时，单向节流阀A的单向阀开启，向气缸无杆腔快速充气；由于单向节流阀B的单向阀关闭，有杆腔的气体只能经节流阀排气，调节节流阀B的开度，便可改变气缸伸出时的运动速度。反之，调节节流阀A的开度则可改变气缸缩回时的运动速度。这种控制方式，活塞运行稳定，是昀常用的方式。任务2供料单元的电路设计和电路接线实训一、电路设计和电路接线的具体要求本项目只考虑供料单元作为独立设备运行时的情况。单元工作的主令信号和工作状态显示信号来自PLC旁边的按钮/指示灯模块。1、具体的控制要求：⑴设备上电和气源接通后，若按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关SA置于断开位置（单站方式），工作单元的两个气缸均处于缩回位置，且料仓内有足够的工件，则指示灯HL1常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。⑵若设备准备好，按下启动按钮SB2，工作单元启动，指示灯HL2常亮。启动后，若 8  出料台上没有工件，则应把工件推到出料台上。出料台上的工件被人工取出后，若没有停止信号，则进行下一次推出工件操作。⑶若在运行中按下停止按钮SB1，则在完成本工作周期任务后，工作单元停止工作，HL2指示灯熄灭。⑷若在运行中料仓内工件不足，则工作单元继续工作，但指示灯HL2以1Hz的频率闪烁，指示灯HL1保持常亮。若料仓内没有工件，则HL1和HL2指示灯均以1Hz频率闪烁。工作单元在完成本周期任务后停止。除非向料仓补充足够的工件，工作单元不能再启动。2、需要完成的任务：⑴设计该工作单元的PLC控制电路，包括规划PLC的I/O分配及接线端子分配，绘制控制电路图,然后进行电气接线。⑵按控制要求编制和调试PLC程序。二、PLC控制电路的设计1、PLC的选型PLC控制电路的设计须根据工作任务的要求以及输入、输出的点数，选择PLC的型号并完成PLC的I/O分配，绘制PLC控制电路图。供料单元装置侧接线端口上各电磁阀和传感器的引线安排如表3-1-2所示。 表3-1-2供料单元装置侧的接线端口信号端子的分配输入端口中间层 输出端口中间层 端子号 设备符号 信号线 端子号 设备符号 信号线 21B1顶料到位21Y顶料电磁阀31B2顶料复位32Y推料电磁阀42B1推料到位52B2推料复位6BG1出料台物料检测7BG2物料不足检测8BG3物料有无检测9BG4金属材料检测10#～17#端子没有连接4#～14#端子没有连接由此，供料单元PLC可选用FX3U-32MR、H2U-1616MR-XP主单元，共16点输入和16点继电器输出。西门子S7-200系列则选择CPU224AC/DC/RLY型，共14点输入和10点继电器输出。PLC的I/O信号分配如表3-1-3所示。表3-1-3供料单元PLC的I/O信号表序号PLC输入点信号名称信号来源序号PLC输出点信号名称信号来源FX(H2U）S7-200FX(H2U）S7-200 9  1X0I0.0 1B1 装置侧1Y0Q0.01Y装置侧2X1I0.1 1B22Y1Q0.12Y3X2I0.2 2B13Y2Q0.24X3I0.3 2B24Y3Q0.35X4I0.4 BG15Y4Q0.46X5I0.5 BG26Y5Q0.57X6I0.6 BG37Y6Q0.68X7I0.7 BG48Y7Q0.7HL1按钮/指示灯模块9X10I1.09Y10Q1.0HL210X11I1.110Y