电气自动化技术实训模块十一柔性生产线综合实训 78页

《 电气自动化技术实训 》 柔性生产线综合实训 主要内容： 自动生产线技能实训考核装置产品介绍 自动生产线技能实训考核装置组成、工作原理、控制要求及机构功能 模块式柔性自动化生产线实训系统电气、气动控制及运行操作 一、 自动生产线技能实训考核装置介绍 产 品 外 观 控制系统以 1 个 SIEMENS S7-300 PLC 和 7 个 S7-200 PLC 作为控制核心。 S7-300 为主站， 7 个 S7-200 PLC 作为从站，各站之间使用 ProFiBus-DP 总线进行通讯。 S7-300 主站采集各从站数据，协调各站运行，并为上位机的监控程序提供数据。 7 个从站分别完成对落料单元、喷涂烘干单元、加盖单元、穿销单元、检测单元、分拣输送单元、物流仓储单元的控制。系统的供电、启停等操作通过各站的操作面板进行控制。 设 备 介 绍 能完成的实训内容 实训 项目 传感器 应用 技术 实训 气动 应用 技术 实训 PLC 编程 实训 电气 控制 电路 实训 机械 系统 安装 与 调试 实训 系统 维护 和 故障 检测 技术 实训 1 、输入电源：三相四线，交流 380V±10% 50Hz 2 、工作环境：温度 -10℃ ～ 40℃ ， 相对湿度≤ 85% （ 25℃ ），海拔＜ 4000m 3 、装置容量：≤ 3kVA 4 、外形尺寸： 500cm×300cm×80cm 5 、安全保护：具有漏电保护，安全符合国家标准 技 术 性 能 联机综合 联 机 通 信 系统 7 个从站同时工作，对工件依次进行落料、喷涂烘干、加盖、穿销、检测、分拣、入库等操作，各站间通过 ProfiBus 现场总线进行通讯，在主站的控制下实现相关的互锁、数据传送操作。 二、实训装置组成、工作原理、控制要求及 机构功能 总体要求 系统要求 流程要求 控制要求 落料 喷涂烘干 物流仓储 分拣输送 检测 穿销 加盖 （一）系统要求： 系统共有联机及单机学习二种工作方式。在联机模式下，系统 7 个从站同时工作，对工件依次进行落料、喷涂烘干、加盖、穿销、检测、分拣、入库等操作，各站间通过 ProfiBus 现场总线进行通讯，在主站的控制下实现相关的互锁、数据传送操作。此外，系统中的上位工控机使用 SIEMENS WinCC 监控软件对各从站的工作状态进行模拟。在单机模式下，各从站独立运行，站间没有数据传送。 （一） 系 统 要 求 （二）、流程要求： （三）、控制要求 控制要求 站一：落料单元 1 、组成结构： 推料转盘 光电传感器 1 电感传感器 1 落料平台 同步轮 同步带 传动齿轮 锁止弧 四槽轮 光电传感器 2 阻挡气缸 电感传感器 2 直流电机 2 、组成与功能 1 、四槽轮、锁止弧：将电机的持续运动转换成间歇运动； 2 、传动齿轮：包括圆柱齿轮 1 、 2 、圆锥齿轮 1 、 2 、同步轮 1 、 2 ，将四槽轮 的转动角度传动到推料转盘； 3 、推料转盘：推动工件在落料平台上滑动至落料口落料； 4 、光电传感器 1 、 2 ：工件有无检测、落料完成检测，为 PLC 提供工件或托 盘到位的信号，调节检测距离 1 ～ 9cm ； 5 、电感传感器 1 、 2 ：工位定位检测、托盘定位检测，为 PLC 提供定位信 号，检测距离 5mm ； 6 、阻挡气缸：常态伸出阻挡托盘，保证托盘定位准确，由单向电磁阀控 制； 7 、磁性开关：感应气缸当前的动作状态，向 PLC 提供气缸状态信号； 8 、直流减速电机 1 ：皮带传输线传输电机； 9 、直流减速电机 2 ：四槽轮机构驱动电机，带动锁止弧转动； 3 、主要技术指标： 控制电源：直流 24V/6A PLC 控制器 西门子 CPU226 电磁阀： 4V110-06-DC24V 调速阀：出气节流式 光电传感器 1 、 2 ： SB03-1K 电感传感器 1 、 2 ： LG8-1K 直流减速电机 1 ： DC24V,25W ,3000r/min ，减速比： 1 ： 60 直流减速电机 2 ： DC24V,25W ,1800r/min ，减速比： 1 ： 180 阻挡气缸： STB32*20-D-SE2 圆柱齿轮： 2M ， 48Z ，镀铜处理 圆锥齿轮： 2.5M ， 25Z ，镀铜处理 同步轮带： 25XL050BF 四槽轮机构：镀铜处理 4 、端子接线图： 5 、 PLC 电气原理图： 复位 I0.0 来料有工件 M11.1 启动 I0.1 挡料电磁阀 Q0.0 停止 I0.2 落料盘旋转 Q0.1 单机联机 I0.3 托盘传输 Q0.2 托盘到位 I0.4 挡料下降 1 秒 T39 工件有无 I0.5 复位定时 5 秒 T43 下料完成 I0.6 联机启动 V0.0 转盘原位 I0.7 联机停止 V0.1 挡料上限位 I1.0 联机复位 V0.2 挡料下限位 I1.1 联机联机 V0.3 来料无工件 M11.0 联机急停 V0.4 6 、 I/O 分配表 站二：喷涂烘干单元 1 、组成结构： 模拟喷头 温度传感器 光电传感器 阻挡气缸 风扇 加热罐 加热器 温度显示仪 温度继电器 2 、组成与功能 1 、加热罐：一个环行加热装置，提供模拟加热源， 0 ～ 220V 供电； 2 、温度传感器：内置双 PT100 ，采集温度并将其传达给温度显示仪和 PLC 模拟量模 块； 3 、模拟喷头：喷气，模拟喷涂过程，由单向电磁阀控制； 4 、风扇：降温； 5 、加热器：将主机的模拟量输出转化成可控的加热电源； 6 、温度显示仪：显示当前温度值的变化； 7 、光电传感器：检测工件是否到位，为 PLC 提供工件到位信号，调节检测距离 1 ～ 9cm ； 8 、电感传感器：检测托盘是否到位，为 PLC 提供托盘到位信号，检测距离为 5mm ； 9 、阻挡气缸：常态伸出阻挡托盘，确保托盘定位准确，由单向电磁阀控制； 10 、磁性开关：感应气缸当前的动作状态，向 PLC 提供气缸状态信号； 11 、温度继电器：若加热失控，加热丝加热如超过极限温度时，自动断掉加热电 源，停止加热； 3 、主要技术指标： 控制电源：直流 24V/6A 加热电源：交流 0 ～ 220V PLC 控制器 西门子 CPU226 电磁阀： 4V110-06-DC24V 光电传感器： SB03-1K 电感传感器： LG8-1K 温度传感器：双 PT100 直流减速电机： DC24V,25W ,3000r/min ，减速比： 1 ： 60 加热丝： 220 欧姆， 220W 阻挡气缸： STB32*20-D-SE2 温度显示仪： XMTF-808 单相交流调压模块： DTY220-10P 风扇： 24V ， 12W ， 80*80mm 温度继电器： KSD9700 90 度 4 、端子接线图： 5 、 PLC 电气原理图： 站三：加盖单元 1 、组成结构： 电容传感器 1 电容传感器 2 阻挡气缸 电机 1 同步轮带 摇臂 气缸 3 吸盘 限位传 感器 电感传感器 气缸 2 滑道式工件架 2 、组成与功能 1 、滑道式工件架：存放工件盖。 2 、蜗轮蜗杆减速机：带动摇臂转动。 3 、直流减速电机 1 ：驱动输送线 4 、直流减速电机 2 ：驱动摇臂转动 5 、光电传感器：用于检测滑道式工件架是否有工件盖。检测距离可由传感器头的旋钮调节，调节检测范围 1 ～ 9cm 。 6 、电感传感器 1 ：用于检测托盘有无 , 检测距离 5mm 。 7 、电感传感器 2 ：用于检测摇臂有无转动到位 , 检测距离 5mm 。 8 、电容传感器：用于检测工件、工件盖有无，检测距离可由传感器头的旋钮调节。 9 、行程开关：用于摇臂转动的极限位检测。 10 、磁性传感器：用于气缸的位置检测，当检测到气缸准确到位后给 PLC 发出一个到位信号。 11 、电磁阀：用于控制气缸伸缩，当 PLC 给电磁阀一个信号，电磁阀动作，气缸推出。 12 、挡料气缸：用于挡住托盘，并完成托盘定位。由单控电磁阀控制。 13 、托料气缸：用于顶起工件盖，并挡住后面的工件盖在气缸没有缩回之前不滑下。由单控电磁阀控制。 14 、伸缩气缸：用于放下吸盘，使吸盘紧贴工件盖表面或将工件盖放入工件中。由单控电磁阀控制。 15 、真空吸盘：用于吸取工件盖，由双控电磁阀控制。 3 、主要技术指标： 控制电源：直流 24V/2A PLC 主机： CPU226 AC/DC/RLY （可根据需要选择其他品牌） 直流减速电机 1 ： Z4D25-24GN-30S/4GN60K 直流减速电机 2 ： Z4D25-24GN-30S/4GN60K 光电传感器： E3Z-LS61 电感传感器 1 ： LG8-1K 电感传感器 2 ： GKB-M0524NA 电容传感器： CLG5-1K 行程开关： LX19-001 单控电磁阀： 4V110-06-DC24 双控电磁阀： 4V120-06-DC24 阻挡气缸： STB32×20-D-SE2 滑块治具气缸 : JTD-40×20-SE2 标准气缸 : CDJ2B16-45-A73 真空吸盘 : PAFS-20-15 4 、端子接线图： 5 、 PLC 电气原理图： 站四：穿销单元 1 、组成结构： 电容传感器 光纤传感器 阻挡气缸 电机 1 顶销气缸 落料气缸 顶销气缸 光电传感器 不完全齿轮 电机 2 霍尔传感器 槽形下料机 2 、组成与功能 1 、料斗：存放销钉。 2 、槽形下料机构：完成单个销钉输送。 3 、不完全齿轮传动机构：带动槽形下料机构做间歇转动。 4 、直流减速电机 1 ：驱动输送线 5 、直流减速电机 2 ：驱动槽形下料机构转动 6 、光电传感器：用于检测料斗否有工件盖。 7 、光纤传感器：用于检测工件中有无销钉，检测距离可在光纤放大器调节。 8 、电感传感器：用于检测摇臂有无转动到位 , 检测距离 5mm 。 9 、电容传感器：用于检测工件，检测距离可由传感器头的旋钮调节。 10 、磁性传感器：用于气缸的位置检测，当检测到气缸准确到位后给 PLC 发出一个 到位信号。 11 、电磁阀：用于控制气缸伸缩，当 PLC 给电磁阀一个信号，电磁阀动作，气缸推 出。 12 、挡料气缸：用于挡住托盘，并完成托盘定位。由单控电磁阀控制。 13 、落料气缸：用于将销钉顶入槽形下料机构的入料口，由单控电磁阀控制。 14 、顶销气缸：用于将销钉顶入工件，完成穿销动作，由单控电磁阀控制。 3 、主要技术指标： 控制电源：直流 24V/2A PLC 主机： CPU226 AC/DC/RLY 直流减速电机 1 ： Z4D25-24GN-30S/4GN60K 直流减速电机 2 ： Z4D25-24GN-18S/4GN180K 光电传感器： E3Z-LS61 光纤传感器： E3X-NA11/E32-DC200 电感传感器： LG8-1K 电容传感器： CLG5-1K 霍尔传感器： SM12-31010NA 单控电磁阀： 4V110-06-DC24 阻挡气缸： STB32×20-D-SE2 标准气缸 : CDJ2B16-45-A73 笔形气缸 : SBA16×125-SA2 4 、端子接线图： 5 、 PLC 电气原理图： 站五：检测单元 1 、组成结构： 触摸屏 光纤传感器 气缸 色标传感器 色标传感器 电感传感器 电机 光电传感器 电感传感器 对射传感器 阻挡气缸 2 、组成与功能 1 、触摸屏：显示检测结果。 2 、直流减速电机：驱动输送线。 3 、光电传感器：用于检测工件有无。检测距离可由传感器头的旋钮调节， 调节检测范围 1 ～ 9cm 。 4 、光纤传感器：用于检测销钉有无，检测距离可在光纤放大器调节。 5 、对射传感器：用于检测工件盖有无。 6 、电感传感器：用于检测销钉材质 , 检测距离 5mm 。 7 、磁性传感器：用于气缸的位置检测，当检测到气缸准确到位后给 PLC 发 出一个到位信号。 8 、电磁阀：用于控制气缸伸缩，当 PLC 给电磁阀一个信号，电磁阀动作， 气缸推出。 9 、挡料气缸：用于挡住托盘，并完成托盘定位。由单控电磁阀控制。 10 、检测气缸：用于驱动检测机构上下移动，由单控电磁阀控制。 3 、主要技术指标： 控制电源：直流 24V/2A PLC 主机： CPU226 AC/DC/RLY （可根据需要选择其他品牌） 直流减速电机： Z4D25-24GN-30S/4GN60K 光电传感器： E3Z-LS61 光纤传感器： E3X-NA11/E32-DC200 电感传感器： LG8-1K 对射传感器： WS/WE100-N1439 色标传感器： E3S-VS1E4 单控电磁阀： 4V110-06-DC24 阻挡气缸： STB32×20-D-SE2 双联气缸 : CXSM15-100-Y59B 4 、端子接线图： 5 、 PLC 电气原理图： 站六：分拣输送单元 1 、组成结构： 直线无杆气缸 导杆薄型气缸 同步带 / 轮 废品回收传输线 工件传输线 摆动气缸 关电传感器 气夹 阻挡气缸 2 、组成与功能 1 、直线无杆气缸：将机械手臂从起点移动到终点，通过两头的调速阀调节气缸移动的速度。 2 、导杆薄型气缸：负载回转气缸及气夹的升降。 3 、回转气缸：用于负载气夹的旋转。 4 、气夹：用于抓取及摆放工件。 5 、磁性传感器：用于气缸的位置检测。当检测到气缸准确到位后将给 PLC 发出一个到位信号。（磁性传感器接线时注意蓝 色接“ -” ，棕色接“ PLC 输入端”）。 6 、电感传感器：用于托盘位置检测，当检测到托盘到位时给 PLC 一个 输入信号，通过传感器顶端电位器可调传感器的灵敏 度和距离。（棕色接“ +” 、蓝色接“ -” 、黑色接输出）。 7 、光电传感器：用于检测托盘上工件有无，有工件时，给 PLC 一个输入信号， 通过传感器顶端电位器可调传感器的灵敏度和距离。（棕色接 “ +” 、蓝色接“ -” 、黑色接输出）。 3 、主要技术指标： 控制电源：直流 24V/6A PLC 控制器 : （西门子） 气源压力： 0.4MP ～ 0.8 电磁阀： 4V110-06-DC24V (0.15MP ～ 0.8MP) 调速阀：出气节流式 磁性开关： CS-9D 、 CS-100 、 CS-30E 气缸 : MRU20300-SF2-A2 、 TMB20×200-SA2 、 RTP10-90°-SE2 、 HDS-20-ST1-HB 、 STB32×20-D-SE2 光电传感器： SB03-1K 电感传感器： LG8-1K 直流减速电机： DC24V,25W ,3000r/min ，减速比： 1 ： 60 继电器： ARM2F-L / DC24 4 、端子接线图： 5 、 PLC 电气原理图： 站七：物流仓储单元 步进电机 链条 / 链轮 伺服电机 / 涡轮蜗杆机构 旋转警示灯 提升配重 导轨 同步带 / 轮 电磁阀 直流减速电机 滚珠丝杆 平行气夹 光电传感器 摆动气缸 工件传送线 同步带 / 轮 组成结构 1 号库架 3 号库架 2 号库架 伺服放大器 步进电机驱动器 开关电源 传送带 西门子 PLC 光电传感器 直流减速电机 2 、组成与功能 1 、由步进电机、交流伺服电机、直流减速电机、直线无杆气缸、摆动气缸、平行机械夹、阻挡气缸、同步带 / 轮、磁性传感器、光电传感器、电容传感器、电磁阀、同步带皮带传输线、立体库架、直齿圆柱齿轮、滚珠丝杆、涡轮蜗杆减速箱等组成。主要完成对成品工件分类入库、依次出库。 2 、步进电机：驱动直齿圆柱齿轮组，带动滚珠丝杆驱动 X 轴水平移动。 3 、交流伺服电机：驱动涡轮蜗杆变速箱，动运转，驱动 Y 轴垂直运动。 4 、直流减速电机：用于通过带动同步轮 / 带驱动传送带运行。 5 、直线无杆气缸：将机械手从起点移动到终点，通过两头的调速阀调节气缸移动的速度。 2 、组成与功能 6 、回转气缸：用于负载气夹的旋转。 7 、气夹：用于抓取及摆放工件。 8 、磁性传感器：用于气缸的位置检测。当检测到气缸准确到位后将给 PLC 发出一个到位信号。（磁性传感器接线时注意蓝色接“ -” ，棕色接“ PLC 输入端”）。 9 、电容传感器：用于托盘位置检测，当检测到托盘到位时给 PLC 一个输入信号，通过传感器顶端电位器可调传感器的灵敏度和距离。（接线注意棕色接“ +” 、蓝色接“ -” 、黑色接输出）。 10 、光电传感器：用于检测托盘上工件有无，有工件时，给 PLC 一个输入信号，通过传感器顶端电位器可调传感器的灵敏度和距离。（接线注意棕色接“ +” 、蓝色接“ -” 、黑色接输出）。 3 、主要技术指标： 控制电源：直流 24V/6A PLC 控制器 : （西门子） 步进电机驱动器： 3MD560,DC24V 伺服放大器： R7D-BP02HH-Z/AC:220V/200W 步进电机 :57BYG350CL 电流： 6A 交流伺服电机： R88M-G20030H-S2-Z/200W 气源压力： 0.4MP ～ 0.8 电磁阀： 4V110-06-DC24V (0.15MP ～ 0.8MP) 调速阀：出气节流式 磁性开关： CS-9D 、 CS-30E 气缸 : STB32×20-D-SE2 、 MRU15×300-SF2-A2 、 RTB20×SD2-A2/180° 、 HDT-10×20-S D2-B 光电传感器： SB03-1K 电感传感器： LG8-1K 直流减速电机： DC24V,25W ,3000r/min ，减速比： 1 ： 60 ， DC24V,10W ,3000r/min ，减速比： 1 ： 60 继电器： ARM2F-L / DC24V 滚珠丝杆： DVT-D-25*5-RH-K66-1000-K34-W-1 ，导程： 5mm ，精度： 7 级 4 、端子接线图： 5 、 PLC 电气原理图： 三 、 电气、气动控制及运行操作 控制及运行 电 气 控 制 技 术 气 动 控 制 技 术 触 摸 屏 的 使 用 WINCC 的 使 用 伺 服 电 机 的 使 用 三 、 电气、气动控制及运行操作 电 气 控 制 技 术 集电源控制、按钮模块、可编程控制器于一体 落料单元 喷涂烘干 加盖单元 穿销单元 检测单元 分拣单元 物流仓储 气动元件 气缸 双向电磁阀 单向电磁阀 气动手指 三 、 电气、气动控制及运行操作 二、教学内容 气动原理图 落料站 喷涂烘干站 加盖站 穿销站 检测站 分拣传输站 物流仓储站 气动原理图 落料站 喷涂烘干站 气动原理图 加盖站 气动原理图 穿销站 气动原理图 检测站 气动原理图 检测站 气动原理图 检测站 三 、 电气、气动控制及运行操作 制作一个简单工程 MT4500C 触摸屏接口 EV500 软件安装 工程 下载 制作一个简单工程 三 触摸屏 的使用 MT4500C 触摸屏的接口 串行接口（ PIN7/PIN8 ） 不需要预先知道目标触摸屏的 IP 地址 USB 口 WINCC 的运用 WINCC 的运用 样例工程调试 单击工具栏上的图标，激活运行工程，进入主界面，如图 6 所示，用鼠标点击画面中各单元按钮，可切换进入各单元监控画面，主界面中设有启动、停止、复位、急停等按钮开关，在联机状态下可控制系统的启动、停止、复位、急停操作。 “联机 / 单机”为监视系统的处于联机或单机状态 , 主界面的下面两排指示灯分别监视系统的运行、停止、复位、急停、联机、报警、上料单元缺料、加盖单元缺料、穿销单元缺料、仓库一满、仓库二满、仓库三满。若要取消激活 WinCC 监控界面，单击工具栏上的图标即可退出 WinCC 运行环境。 伺服电机的使用 控 制 模 式 各 部 分 名 称 设 置 软 件 伺 服 接 线 图 控制模式 位置控制 速度控制 用最高 500kpps 的高速脉冲串执行电机的旋转速度和方向的控制 , 分辨率为 100000 脉冲 / 转的高精度定位。 用由参数够成的内部速度指令（最多 4 速）对伺服电机的旋转速度和方向进行高度的平滑控制。 各部分名称 伺服设置软件的使用 软件安装 软件使用 伺服接线图 谢谢欣赏！