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1、项目一 了解 YL-335B 自动生产线实训考核装备1.1 YL-335B 的基本组成亚龙 YL-335B 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供料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元 5 个单元组成。其外观如图 1-1 所示。图 1-1 YL-335B 外观图其中，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
2、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。在 YL-335B 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。在控制方面，YL-335B 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。小型 PLC 网络以其
3、结构简单，价格低廉的特点在小型自自动生产线仍然有着广泛的应用，在现代工业网络通信中仍占据相当的份额。另一方面，掌握基于 RS485 串行通信的 PLC 网络技术，将为进一步学习现场总线技术、工业以太网技术等打下了良好的基础。1.2 YL-335B 的基本功能YL-335B 各工作单元在实训台上的分布如图 1-2 的俯视图所示。图 1-2 YL-335B 俯视图各个单元的基本功能如下：1、供料单元的基本功能：供料单元是 YL-335B 中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手
4、将其抓取，输送到其他单元上。如图 1-3 所示为供料单元实物的全貌。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。如图 1-4 所示为加工单元实物的全貌。图 1-3 供料单元实物的全貌1-4 加工单元实物的全貌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。装配单元总装实物图如 1-5。图 1-5装配单元总装实物图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
5、的功能如图 1-6 所示分拣单元实物的全貌。图 1-6分拣单元实物的全貌5、输送单元的基本功能：该单元通过直线运动传动机构驱动抓取机械手装置到指定单元的物料台上精确定位，并在该物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下，实现传送工件的功能。输送单元的外观如图 1-7 所示。图1-7 输送单元外观图直线运动传动机构的驱动器可采用伺服电机或步进电机，视实训目的而定。YL-335B 的标准配置为伺服电机。1.3 YL-335B 的电气控制1.3.1 YL-335B 工作单元的结构特点每一工作单元机械装置整体安装在底板上，而控制工作单元生产过程的 PLC 装置则安装在工作台两侧的抽屉板上。
6、因此，工作单元机械装置与 PLC 装置之间的信息交换是一个关键的问题。YL-335B 的解决方案是：机械装置上的各电磁阀和传感器的引线均连接到装置侧的接线端口上。PLC 的 I/O 引出线则连接到 PLC 侧的接线端口上。两个接线端口间通过多芯信号电缆互连。图 1-8 和图 1-9 分别是装置侧的接线端口和 PLC 侧的接线端口。 图 1-8 装置侧接线端口 图 1-9 PLC 侧接线端口装置侧的接线端口的接线端子采用三层端子结构，上层端子用以连接 DC24V 电源的+24V 端，底层端子用以连接 DC24V 电源的 0V 端，中间层端子用以连接各信号线。PLC 侧的接线端口的接线端子采用两层
7、端子结构，上层端子用以连接各信号线,其端子号与装置侧的接线端口的接线端子相对应。底层端子用以连接 DC24V 电源的+24V端和 0V 端。装置侧的接线端口和 PLC 侧的接线端口之间通过专用电缆连结。其中 25 针接头电缆连接 PLC 的输入信号，15 针接头电缆连接 PLC 的输出信号。1.3.2 YL-335B的控制系统YL-335B 的每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也可以通过网络互连构成一个分布式的控制系统。1、当工作单元自成一个独立的系统时，其设备运行的主令信号以及运行过程中的状态显示信号，来源于该工作单元按钮指示灯模块。按钮指示灯模块如图 1-10 所示。模块上的指示灯和
8、按钮的端脚全部引到端子排上。图 1-10 按钮指示灯模块模块盒上器件包括：指示灯（24VDC）：黄色（HL1）、绿色（HL2）、红色（HL3）各一只。主令器件：绿色常开按钮 SB1 一只红色常开按钮 SB2 一只选择开关 SA（一对转换触点）急停按钮 QS（一个常闭触点）2、当各工作单元通过网络互连构成一个分布式的控制系统时，对于采用三菱 FX系列 PLC 的设备，YL-335B 的标准配置是采用了基于 RS485 串行通信的 N：N 通信方式。设备出厂的控制方案如图 1-11 所示。图 1-11 YL-335B 的通信网络各工作站 PLC 配置如下：输送单元：FX1N-40MT 主单元，共
9、24 点输入，16 点晶体管输出。供料单元：FX2N-32MR 主单元，共 16 点输入，16 点继电器输出。加工单元：FX2N-32MR 主单元，共 16 点输入，16 点继电器输出。装配单元：FX2N-48MR 主单元，共 24 点输入，24 点继电器输出。分拣单元：FX2N-32MR 主单元，共 16 点输入，16 点继电器输出。3、人机界面系统运行的主令信号（复位、启动、停止等）通过触模屏人机界面给出。同时，人机界面上也显示系统运行的各种状态信息。人机界面是在操作人员和机器设备之间做双向沟通的桥梁。使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变的简单生动，并且可以减少
10、操作上的失误，即使是新手也可以很轻松的操作整个机器设备。使用人机界面还可以使机器的配线标准化、简单化，同时也能减少 PLC 控制器所需的 I/O 点数，降低生产的成本，同时由于面板控制的小型化及高性能，相对的提高了整套设备的附加价值。YL-335B 采用了昆仑通态（MCGS）TPC7062KS 触摸屏作为它的人机界面。TPC7062KS是一款以嵌入式低功耗 CPU 为核心（主频 400MHz）的高性能嵌入式一体化工控机。该产品设计采用了 7 英寸高亮度 TFT 液晶显示屏（分辨率 800480），四线电阻式触摸屏（分辨率 40964096），同时还预装了微软嵌入式实时多任务操作系统 WinCE
11、.NET（中文版）和 MCGS 嵌入式组态软件（运行版）。TPC7062KS 触摸屏的使用、人机界面的组态方法，将在项目五（分拣单元控制系统实训）中介绍。1.4 供电电源外部供电电源为三相五线制 AC 380V/220V，图 1-12 为供电电源模块一次回路原理图。图中，总电源开关选用 DZ47LE-32/C32 型三相四线漏电开关。系统各主要负载通过自动开关单独供电。其中，变频器电源通过 DZ47C16/3P 三相自动开关供电；各工作站 PLC 均采用 DZ47C5/2P 单相自动开关供电。此外，系统配置 4 台 DC24V6A 开关稳压电源分别用作供料、加工和分拣单元，及输送单元的直流电源
12、。图 1-12供电电源模块一次回路原理图图 1-13配电箱设备安装图1.5 气源处理装置YL-335B 的气源处理组件及其回路原理图分别如图 1-14 所示。气源处理组件是气动控制系统中的基本组成器件，它的作用是除去压缩空气中所含的杂质及凝结水，调节并保持恒定的工作压力。在使用时，应注意经常检查过滤器中凝结水的水位，在超过最高标线以前，必须排放，以免被重新吸入。气源处理组件的气路入口处安装一个快速气路开关，用于启/闭气源，当把气路开关向左拔出时，气路接通气源，反之把气路开关向右推入时气路关闭。图 1-14气源处理组件气源处理组件输入气源来自空气压缩机，所提供的压力为 0.61.0MPa, 输出
13、压力为 00.8MPa 可调。输出的压缩空气通过快速三通接头和气管输送到各工作单元。项目二 供料单元控制系统实训2.1 了解供料单元的结构和工作过程供料单元的主要结构组成为：工件装料管，工件推出装置，支撑架，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。其中，机械部分结构组成如图 2-1 所示。图 2-1 供料单元的主要结构组成其中，管形料仓和工件推出装置用于储存工件原料，并在需要时将料仓中最下层的工件推出到出料台上。它主要由管形料仓、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。该部分的工作原理是：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料
14、仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而顶料气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，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。在底座和管形料仓第4层工件位置，分别安装一个漫射式光电开关。它们的功能是检测料仓中有无储料或储料是否足够。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第 4 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。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
