机电一体化深圳赛题B.doc

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2012年深圳市中等职业学校学生机电类技能大赛
“机电一体化设备组装与调试"项目工作任务书
本次组装与调试的机电一体化设备为分装机。请你仔细阅读分装机和触摸屏的说明，理解应完成的工作任务与要求,在270 min内按要求完成指定的工作。
工作任务与要求
一、按《分装机部件组装图》（附页图号01、03）组装分装机，并满足图纸提出的技术要求.
二、按《分装机气动设备图》（附页图号02）连接分装机的气路，并满足图纸提出的技术要求。
三、根据如表1所示的PLC输入输出端子（I/O）分配，在赛场提供的图纸(附页图号04）上画出分装机电气原理图并连接电路。你画的电气原理图和连接的电路应符合下列要求:

表1 PLC输入输出端子（I/O)分配表
三菱PLC输入端子
功能说明
三菱PLC输出端子
功能说明
X0
启动按钮SB5
Y0
STF
变频器数字量输入端
X1
停止按钮SB6
Y1
STR
X2
急停开关QS
Y2
RH
X3
多功能按钮SB4
Y3
RM
X4
功能选择开关SA1
Y4
红色警示灯
X5
称重平台物料检测
Y5
HL2（绿）
X6
B位置传感器
Y6
HL3（红）
X7
C位置传感器
Y7
HL4（黄）
X10
D位置传感器
Y10
HL5(绿)
X11
进料口漫射型光电传感器
Y11
废品盘电机
X12

Y12
蜂鸣器
X13
B位置气缸伸出到位检测
Y13
手爪合拢
X14
B位置气缸缩回到位检测
Y14
手爪张开
X15
D位置气缸伸出到位检测
Y15
旋转气缸左转
X16
D位置气缸缩回到位检测
Y16
旋转气缸右转
X17
E位置气缸伸出到位检测
Y17
悬臂伸出
X20
E位置气缸缩回到位检测
Y20
悬臂缩回
X21
旋转气缸左转到位检测
Y21
手臂上升
X22
旋转气缸右转到位检测
Y22
手臂下降
X23
悬臂伸出到位检测
Y23
B位置气缸伸出
X24
悬臂缩回到位检测
Y24
D位置气缸伸出
X25
手臂上升到位检测
Y25
E位置气缸伸出
X26
手臂下降到位检测
Y26

X27
手指夹紧到位检测
Y27

1。 电气原理图按2011年5月29日武汉说明会的要求绘制。
2. 凡是你连接的导线，必须套上写有编号的编号管.交流电机金属外壳与变频器的接地极必须可靠接地。
3。 工作台上各传感器、电磁阀控制线圈、送料直流电机、警示灯的连接线,必须放入线槽内；为减小对控制信号的干扰，工作台上交流电机的连接线不能放入线槽。
五、请你正确理解分装机的调试、分装要求以及指示灯的亮灭方式、异常情况的处理等，编写分装机的PLC控制程序和设置变频器的参数。
注意:在使用计算机编写程序时，请你随时保存已编好的程序,保存的文件名为工位号+A（如3号工位文件名为“3A”）。
六、请你按触摸屏界面制作和监控要求的说明，制作触摸屏的3个界面，设置和记录相关参数，实现触摸屏对本生产设备的监控。
七、请你调整传感器的位置和灵敏度，调整机械部件的位置，完成分装机的整体调试,使分装机能按照要求完成物料的分装。
一、分装机说明
分装机各部件和器件名称及位置如图1所示:

图1 分装机各部件位置及其名称
为了叙述方便,凡是触摸屏上有跟按钮/指示灯箱上的标号相同的元件，均以加方框表示，例如：按钮/指示灯箱上有SB5，而触摸屏上也有SB5，则在本任务书里均以SB5表述。
本装置设置了“调试”和”运行“两种工作模式:当SA1在左挡位时，选择的功能为“调试”模式;当SA1在右挡位时，选择的功能为“运行"模式（即进行产品组装)。两种工作模式只有在设备完全停止、各部件在初始位置且人机界面在引导界面才可以转换。若某一工作模式正在进行期间切换了开关SA1的档位,则蜂鸣器以短促鸣叫的方式发出报警，直至SA1转回到原来的档位,蜂鸣器停止报警。
各有关部件的初始位置为：机械手悬臂和手臂气缸活塞杆缩回,手指松开，停留在称重平台上方；B、D、E位置的各气缸活塞杆处于缩回状态，皮带输送机、废品盘直流电机停止转动、
接通本生产装置电源后，绿色警示灯闪烁，指示电源正常；运行PLC，红色警示灯闪烁，指示PLC处于运行状态。上电后触摸屏自动进入引导界面，设备各部件若不在初始位置时应自动返回初始位置,返回初始位置后原位指示灯HL2（HL2）亮，此时才可以进入调试模式或运行模式。
一、调试模式
1、调试模式的进入和退出
将SA1置于左边选择“调试”模式时，若设备各部件在初始位置，则触摸人机界面引导界面的“进入测试”按钮,人机界面切换到测试界面，此时系统进入调试模式。
需要测试的项目（皮带输送机、机械手装置、废品盘电机、推料气缸）可在人机界面上选择，PLC接收到选择信号后由HL3、HL4、HL5组成的指示灯组的状态指示调试项目，调试项目对应的指示灯组状态如表1所示.
表1 调试项目对应指示灯组的状态
状态
HL3
HL4
HL5
调试项目
1
HL3、HL4、HL5循环闪烁
皮带输送机
2
1
0
0
机械手装置
3
0
1
0
废品盘电机
4
0
0
1
推料气缸
注：“0"表示熄灭,“1”表示闪亮（频率1HZ)
确定调试项目后，再通过操作SB5和SB6两个按钮进行调试.按下SB5为执行或启动，按下SB6为复位或停止。
如果设备各部件均已返回初始位置,并且所有调试项目均已取消（复位)，则可通过SA1开关切换工作方式,或触摸测试界面的返回按键，使触摸屏界面返回到引导界面。这时系统退出调试模式.
2、输送带的调试
要求输送带在调试的每一个频率段都不能有不转、打滑或跳动过大等异常情况。
SA1在调试档位时，按下人机界面“皮带输送机"，指示灯组工作在状态“1”,指示灯HL3、HL4、HL5均闪亮，并以跑马灯的方式循环闪烁(按HL3→HL4→HL5→HL3-———的顺序循环)，即为输送机的调试。然后按下按钮SB5，皮带输送机的三相交流异步电动机(以下简称交流电机）以15Hz的频率转动，接着按下按钮SB6，交流电机停止运行；再按下按钮SB5，交流电机以25Hz的频率转动，然后按下按钮SB6，交流电机停止运行，以此方式操作,可调试交流电机分别在15Hz，25Hz和35Hz的频率转动。在调试交流电机以35Hz的频率转动并停止后，再按SB5，调试从15Hz的频率开始并如此循环。
3、机械手的调试
要求各气缸活塞杆动作速度协调，无碰擦现象；每个气缸的磁性开关安装位置合理、信号准确；最后机械手停止在左限位置，气手指松开,其余各气缸活塞杆处于缩回状态。
SA1在调试档位，选择人机界面“机械手装置”，指示灯组工作在状态“2”,指示灯HL4与HL5灭,HL3闪亮，，即为机械手的调试。每按下按钮SB5一次，机械手按下列顺序前进一步，旋转气缸转动→悬臂气缸活塞杆伸出→手臂气缸活塞杆下降→手指夹紧；每按下SB6按钮一次，机械手动作后退一步.如此操作按钮SB5、SB6可调试各个气缸运动情况。
4、废品盘电机的调试
要求废品盘电机启动后没有卡阻、转速异常或不转等情况。
SA1在调试档位，选择人机界面“废品盘电机",指示灯组工作在状态“3”，指示灯HL3与HL5灭,HL4闪亮，即为废品盘电机的调试.然后按下按钮SB5,废品盘电机启动、按下SB6按钮，电机停止，如此交替按下SB5和SB6,可调试废品盘电机的运行.
5、B、D、E工位推料气缸的调试
要求各气缸活塞杆动作速度协调,无碰擦现象；最后各个气缸活塞杆处于缩回状态。
SA1在调试档位，选择人机界面“推料气缸",指示灯组工作在状态“4”，指示灯HL5闪亮、HL3与HL4灭，即为B、D、E工位气缸的调试。按下按钮SB5，工位B气缸活塞杆伸、缩一次；再按下按钮SB5，工位D气缸活塞杆伸缩一次；再按下按钮SB5，工位E气缸活塞杆伸缩一次.这样可调试各个气缸运动情况。
二、运行模式
1、运行模式的进入和退出
将SA1置于右边选择“运行”模式时,若设备各部件在初始位置，则触摸人机界面引导界面的“进入运行”按钮，人机界面切换到运行界面，此时系统才能进入运行模式。设备进入运行模式后,在启动以前，应禁止从进料口下料。此时按钮/指示灯模块上的HL5指示灯以1Hz的频率闪烁,提示“禁止下料"。
如果设备在停止状态，各部件均已返回初始位置,则可通过SA1开关切换工作方式，或触摸运行界面的返回按键，使触摸屏返回到引导界面。这时系统退出运行模式.
2、分装要求
分装机是将具有一定重量的物料在工位B、D组装成产品。经检测金属物料标称重量为40克、黑色物料标称重量为30克，白色物料标称重量为20克,要求在工位B、工位D均组装每套重量为80克的产品，但由于工位B和工位D的容积限制,要求组成的每一套产品的物料数目不超过3个。
当物料均满足工位B和工位D的分送条件时,在两工位已有物料质量相同的情况下，优先分送工位B。两工位已有物料质量不同时，优先分送物料质量较大的工位。
要求每个工位装满一套产品时不再装入物料,当两个工位都装满一套产品时，需要打包处理，打包时HL5以1Hz的频率闪烁,提示禁止下料； HL4点亮表示正在打包处理，将各工位产品打包取走。打包需要用时5秒，完毕后HL4熄灭，设备继续运行。
3、分装过程
⑴ 物料的放置
按下HMI“运行模式”界面上的按钮SB5或按钮/指示灯箱上的SB5，指示灯HL5被点亮，电动机以15HZ的频率正向待机运行；当落料口检测到有物料时，电动机以25HZ的频率运行，指示灯HL5闪烁,提示不能下料。直至该物料分装处理完毕后，才恢复到允许下料。
⑵ 物料质量的检测和分装
物料被传送到称重平台后传送带停止。物料在称重平台停3s，检测物料的质量是否与标称质量相符。检测结束后，该物料由机械手夹起.被夹起的物料流向如下:
① 若在检测过程中按下按钮SB4，表示检测质量与标称质量不相符（以下简称质量不合格）。质量不合格的物料由机械手送往废品盘,废品跌落废品收集盘后，废品盘电动机应顺时针旋转一周,将物料拨出人工取出。
b） 若称重平台上物料质量合格（即物料质量与标称质量相符)但不满足任何工位组装要求的物料，应送到传送带上的E位置；机械手在E位置放下物料上升到位后，由气缸E将物料推入工位E。
c) 质量合格且符合组装要求的物料将由机械手夹送至E位置,当机械手放下物料且手臂上升到位后,传送带以25HZ的频率反向运行,将物料运送到相应工位停止,并由相应气缸将物料推入相应工位。
②机械手放下物料后返回初始位置。准备下次夹送物料。
4、正常停止
运行期间按下停止按钮SB6（或SB6）,系统应按如下步骤停止：
① 立即停止物料的放置,指示灯HL5以1HZ的频率闪烁，提示禁止下料。
② 若装置上已经放置了物料，对物料的处理以确保停车后传送带上无物料,机械手返回初始位置为原则。
③ 若刚好要打包，则打包完毕后才停止
④ 停止后按住SB6（或SB6）超过3秒或转换了工作方式，则所有数据清除，并人工取走所有工位和称重台的物料。否则再次启动时将在停止前的基础上继续工作。
5、异常情况
本次任务，只考虑“紧急停止”的异常情况：若在运行过程中遇到需要紧急停止的意外情况,可按急停开关QS。分装机应保持停止时的状态,蜂鸣器鸣叫.待意外消除,松开急停开关，蜂鸣器停止鸣叫,按下按钮/指示灯箱上的按钮SB5，设备继续运行，此时报警信息自动消除。
二、触摸屏组态说明
人机界面应设置引导、测试和运行三个界面,分别如图2、图3和图4所示。各个界面中按钮以及指示灯外形可自行选择。
1、引导界面说明：

图2 触摸屏引导界面
⑴ 引导界面是启动界面,其上工位号下面的方框应填写操作者所在的工位号。
⑵ SA1处在左边即选择测试模式,则界面上“测试模式位置”指示灯点亮；若设备处于初始位置（初始位置指示灯亮）,操作提示区内将显示“请按测试键进入设备测试模式界面”，这时按“进入测试"键,将切换到测试模式界面。
⑶ SA1处在右边即选择运行模式，则界面上“运行模式位置”指示灯点亮,若设备处于初始位置，操作提示区内将显示“请按运行键进入设备运行模式界面”,这时按“进入运行”键，将切换到运行模式界面,并向PLC发布切换通知。
2、测试界面说明：

图3 触摸屏的测试界面
测试界面如上图3所示。当设备处于初始位置时，触摸界面上调试项目选择框内各项目，即可选定一个调试项目，被选定的项目框内文字及边线均以红色闪烁。如需取消这项选定，可在设备返回初始位置后再触摸一次.
必须注意，在任一时刻只能选择一个项目，如果同时选择了两个以上项目，PLC将不予执行并发出报警信号，这时测试界面右上方的“多1报警”指示灯将闪烁.
当设备返回到初始位置,且界面上各调试项目的选定均被取消时,可以按“返回引导界面"键返回。若在此状态下，SA1转换了工作方式，则此页面自动返回引导界面。
3、运行模式界面说明：
图4为系统未启动的运行界面，界面上应能显示设备的运行状态、监视工位B和D装入物料的重量、累计质量不合格的物料个数，并可发出启动和停止等主令信号。
⑴ 须要显示的设备运行状态包括待机/禁止下料、物料放置中、物料分装中、急停状态和正常停止等信息。
①系统启动后且处于待机状态时,“待机/禁止下料”指示灯被点亮；处于禁止下料状态时，该指示灯闪烁。（即动作方式与HL5相同)
②从物料下料开始至到达称重台止,为物料放置阶段,此时“物料放置中”指示灯被点亮.
③每个物料从称重开始,到分装完成，为物料分装阶段，此时“物料分装中”指示灯被点亮。
④急停按钮按下后，“急停状态"指示灯闪烁。
⑤当打包条件满足时,打包指示灯被点亮.
⑥界面右上方设置了初始位置指示灯和废品超标报警指示,系统处于初始位置时初始位置指示灯点亮；当废品数与下料总数的比值超过20%时,废品超标报警指示灯闪烁报警。
⑵分装统计框中实时监视工位B和工位D当前装入总重量以及质量不及格的废品个数。
设备完全停止且各部件返回到初始位置时，可以按返回引导界面键返回。若在此状态下，SA1转换了工作方式，则此页面自动返回引导界面。

图4 产品组装模式人机界面

提示：如果无法实现触摸屏的连接，允许用按钮开关SB1、SB2、SB3作主令信号实现控制功能。（I/O连接可修改为：取消皮带机三个推料气缸的返回到位信号，用三个按钮输入点代替之).注意，这时您将失去触摸屏部分的得分。
三、请您回答下列问题
1、选择题：请在您认为正确的命题标号侧打上“√”号
⑴ YL—235A的气动控制元件包括有
（a） 压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀.
(b） 压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀和电气比例阀。
（c) 流量控制阀和方向控制阀。
(d) 方向控制阀
⑵ YL—235A上的气源处理器由如下部件组成：
(a) 空气过滤器、减压阀和油雾器，称为气动三联件。
(b) 空气过滤器和减压阀,称为气动二联件.
（c) 空气过滤器、排水器、减压阀和油雾器.
⑶ 在FX 系列PLC编写程序中使用步进指令（STL）时，
(a) 在步进指令(STL）中可以调用子程序。
（b) 在步进指令（STL）中可以使用主控(MC、MCR）指令。
（c） 在子程序中可以使用步进指令（STL）。
2、填充题
⑴ 变频器的运行模式是指： 。如果调试设备时,需要在操作面板上启动和停止电机，并使用YL—235A的变频器模块上的电位器连续设定输出频率，则运行模式应选择 。
⑵ 使用双电控电磁阀时，必须注意 .

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