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1、 生产管理知识生产线设 备指导书 YL-335B 型 自动生产线装备 实践指导书 （三菱 PLC 版本） 华南理工大学 自动化实验教学中心 前言 现代化的自动生产设备（自动生产线）的最大特点是它的综合性和系统性， 在这里，机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、 信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备 中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等 机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。 可编程序控制器（PLC）以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编 程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担
2、负着生产线的大脑微 处理单元的角色。因此，培养掌握机电一体化技术，掌握 PLC 技术及 PLC 网络 技术的技术人材是当务之急。 亚龙 YL-335B 型自动生产线实训考核装备在铝合金导轨式实训台上安装供 料、加工、装配、输送、分拣等工作单元，构成一个典型的自动生产线的机械 平台，系统各机构的采用了气动驱动、变频器驱动和伺服（步进）电机位置控 制等技术。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 CC-LINK 网络通讯实现互连的分布式控制方式。因此，YL-335B 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
3、技术、PLC 控制和组网、伺服电机位置控制和变频器技术等。 利用 YL-335B，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。 YL-335B 采用模块组合式的结构，各工作单元是相对独立的模块，并采用 了标准结构和抽屉式模块放置架，具有较强的互换性。可根据实训需要或工作 任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功 能的目标，十分适合教学实训考核或技能竞赛的需要。 本实训指导书主要阐述亚龙 YL-335B 型自动生产线实训考核装备的基本结 构、工作原理和工作过程。实训指导书力求采
4、用项目教学的方法介绍本装备所 涉及的技术，使学生在知识的学习和综合应用，PLC 的编程和组网能力，设备 的安装与调试等方面能收到较好的效果。 鉴于时间仓促和限于编者水平，书中难免有错误及不当之处，恳请读者批评 指正。 目录 项目一 了解 YL-335B 自动生产线实训考核装备 1 1.1 YL-335B 的基本组成 1 1.2 YL-335B 的基本功能 2 1.3 YL-335B 的电气控制 5 1.3.1 YL-335B 工作单元的结构特点 5 1.3.2 YL-335B 的控制系统 6 1.4 供电电源 7 1.5 气源处理装置 8 项目二 供料单元控制系统实训 10 2.1 了解供料单
5、元的结构和工作过程 10 2.2 相关知识点 11 2.2.1 供料单元的气动元件 11 2.2.2 认知有关传感器（接近开关）15 2.3 供料单元安装技能训练 19 2.4 供料单元的 PLC 控制系统 21 2.4.1 工作任务 21 2.4.2 PLC 的 I/O 接线 22 2.4.3 供料单元单站控制的编程思路 23 2.4.4 调试与运行 25 项目三 加工单元控制系统实训 26 3.1 加工单元的结构和工作过程 26 3.2 相关的知识点 28 3.2.1 了解直线导轨 28 3.2.2 加工单元的气动元件 29 3.3 加工单元的安装技能训练 30 3.4 加工单元 PLC
6、控制系统设计 32 3.4.1 工作任务 32 3.4.2 PLC 的 I/O 分配及系统安装接线 33 3.4.3 编写和调试 PLC 控制程序 35 项目四 装配单元控制系统实训 37 4.1 装配单元的结构与工作过程 37 4.2 相关的知识点 40 4.2.1 装配单元的气动元件 40 4.2.2 认知光纤传感器 43 5.3 装配单元的安装技能训练 44 4.4 装配单元 PLC 控制系统设计 46 4.4.1 工作任务 46 4.4.2 PLC 的 I/O 分配及系统安装接线 46 4.4.3 编写和调试 PLC 控制程序 48 项目五 分拣单元控制系统实训 51 5.1 分拣单元
7、的结构和工作过程 51 5.2 分拣单元安装技能训练 53 5.2 相关知识点 55 5.2.1 旋转编码器概述 55 5.2.2 三菱 FR-A740 变频器简介 57 5.2.2.1 FR-A740 变频器的安装和接线 57 5.2.2.2 变频器的操作面板的操作训练 61 5.2.2.3 常用参数设置训练 65 5.3 分拣单元的 PLC 控制及编程 69 5.3.1 工作任务 69 5.3.2 PLC 的 I/O 接线 70 5.3.3 分拣单元的编程要点 72 5.3.3.1 高速计数器的编程 72 5.3.3.2 程序结构 76 项目六 认识人机界面 77 6.1 认知 GT105
8、5-QSBD-C 人机界面 77 6.1.1 GT1055-QSBD-C 人机界面的硬件连接 77 6.2.2 变频器输出的模拟量控制 81 项目七 输送单元控制系统实训 86 7.1 输送单元的结构与工作过程 86 7.2 输送单元安装技能训练 90 7.3 相关的知识点 92 7.3.1 认知伺服电机及伺服放大器 92 7.3.1.1 永磁交流伺服系统概述 92 7.3.1.2 三菱 MR-J3 系列 AC 伺服电机驱动器 94 7.3.2 QD75P1 定位模块的使用与编程 98 7.4 输送单元的 PLC 控制与编程 101 7.4.1 工作任务 101 7.4.2 PLC 的选型和
9、I/O 接线 104 项目八 YL-335B 的整体控制 106 8.1 认知三菱 PLC CC-LINK 通信 106 8.1.1 认识 QJ61BT11N 与 FX2N-32CCL106 8.1.2 CC-LINK 通信线缆连接 107 8.1.3 组建 CC-LINK 通信网络 108 8.2 系统整体控制实训的工作任务描述 110 8.3 工作任务的实现 118 8.3.1 设备的安装和调整 118 8.3.2 有关参数的设置和测试 119 8.3.3 人机界面组态 120 8.3.3.1 工程分析和创建 120 8.3.3.2 欢迎画面组态 120 8.3.3.3 主画面组态 123
10、 8.3.4 编写和调试 PLC 控制程序 129 8.3.4.1 规划通信数据 129 8.3.4.2 从站单元控制程序的编制 131 8.3.4.3 主站单元控制程序的编制 133 项目一了解 YL-335B 自动生产线实训考核装备 1.1YL-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。 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
11、采取伺服电机驱动、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。 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 CC-LINK 网络通信的 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
12、间通过 CC-LINK 网络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 CC-LINK 网络通信模式，组建成一个小型的 PLC 网络。小型 PLC 网络以其结构简单，价格低廉的特点在小型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 CC-LINK 网络 通信的 PLC 网络技术，将为学习三菱系列现场总线技术、工业以太网技术等打 图图 1-1 YL-335B 外观外观 图图 下了良好的基础。 1.2YL-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 1-2YL-
13、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。 图 1-3 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-
14、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
15、-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。 1.3YL-335B 的电气控制 1.3.1YL-335B 工作单元的结构特点 YL-335B 设备中的各工作单元的结构特点是机械装置和电气控制部分的相 对分离。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。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
16、 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。 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端子结构，上层端子用以连接各信 图图 1-91-9 PLCPLC 侧接线端口侧接线端口 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。 1.3.2YL-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
