机电一体化设备组装与调试技能概述.docx

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2009’
机电一体化设备组装与调试技能试卷
工号:
一、××搬运装配加工设备情况简介
××加工设备（以下简称加工设备）由送料系统，气动机械手，皮带输送机等部件组成，工件有三种，工件甲（试件为金属件）、工件乙[试件为塑料件（白色塑料为合格品，黑色塑料为不合格品）]，各部件和一些主要元件的名称、安装位置如图1所示。

图1 ××加工设备示意图
加工设备中各元、器件的作用如表1所示。
序号
元器件名称
作用
1
双控电磁阀1
机械手旋转气缸
2
双控电磁阀2
机械手悬臂气缸
3
双控电磁阀3
机械手手臂气缸
4
双控电磁阀4
机械手手指气缸
5
单控电磁阀1
单出杆气缸A
6
单控电磁阀2
单出杆气缸B
7
单控电磁阀3
单出杆气缸C
8
指示灯HL3
系统电源指示
以下开关及指示灯请在触摸屏上编制
1
转换开关SA1

系统运行/单元运行
2
转换开关SA2
功能1/功能2 选择
3
按钮SB4
复位、自检按钮
4
按钮SB5
起动按钮
5
按钮SB6
设备停止按钮
6
指示灯HL1
工作状态指示1（绿色）
7
指示灯HL2
报警指示（红色）
8
指示灯HL4
工作状态指示2（绿色）

说明：1、开关指示灯在触摸屏第一页显示，并在此页面上方显示“2009’苏州市中等职业学校电工电子技术技能大赛” 日期 时间；
2、第一页的右下角设置页面转换键“数据统计”，进入第二页；
3、在第二页显示系统运行状态时每10个工件，黑色工件的百分比。

二、加工设备的动作和控制要求
1. 系统的自检
第一次上电，将SA1“系统运行/单元运行”转换开关置于“系统运行”位，设备处于“系统运行”工作状态，系统工作前，必须确保各器件在原点位置，当不符合原点位置要求时，按下SB4“复位、自检”按钮，HL1、HL2、HL4先长亮4S后转为以2Hz频率闪烁，再按下SB4按钮，起动相应电磁阀使不在原点的气缸复位；如果系统都在原点，按下SB4“复位、自检”按钮，HL1、HL2、HL4先长亮4S后转为以1Hz频率闪烁3S后，系统处于开始等待。
2. 分拣部件单独运行
系统自检完成后，将SA1“系统运行/单元运行”转换开关置于“单元运行”位，设备处于“单元运行”工作状态；将SA2“功能1/功能2”转换开关置于“功能1”位，设备处于“功能1”分拣部件单独工作状态。按下SB5启动按钮，HL1亮，系统起动。
当皮带输送机左放料位置的漫射型光电传感器检测到工件后，指示灯HL1熄灭，拖动皮带输送机的交流电动机以25Hz的频率启动前进传送工件，变频器的爬坡时间为2S，制动时间为1S。
分拣要求：正对皮带输送机，从左到右有A、B、C套检测分拣装置，检测传感器有1个电感式接近开关，2个光纤传感器，检测传感器的排列顺序及灵敏度，根据分拣要求由选手自定，在第三出料斜槽C实现“甲/乙（合格品）”“甲/乙（合格品）”装配，不符合“甲/乙（合格品）”要求的工件由气缸B推入第二出料斜槽，工件乙不合格品（黑色塑料件）由汽缸A推入第一出料斜槽，传送带前进频率为25Hz，返回频率为35Hz。系统正常启动运行后，进料口检测到工件，传送带以25Hz频率前进，在第三出料斜槽有两个“甲/乙（合格品）”装配件后，点亮打包指示灯HL4 3S，此时皮带停止，3S后HL4打包指示灯熄灭，系统又进入正常运行。
3. 机械手部件单独运行
系统自检完成后，将SA1“系统运行/单元运行”转换开关置于“单元运行”位，设备处于“单元运行”工作状态；将SA2“功能1/功能2”转换开关置于“功能2”位，设备处于“功能2”机械手单独工作状态。按下SB5启动按钮，系统起动。

当皮带输送机左放料位置的漫射型光电传感器检测到工件后，指示灯HL1亮，气动机械手转动到右位（皮带左放料所在位），悬臂伸出→手臂下降→气爪将工件夹紧。夹紧1s后，手臂上升→悬臂缩回→转动至左侧极限位置→然后悬臂伸出→手臂下降→气爪放松，将工件放到工件台上。机械手放下夹持的工件1s后，手臂上升→悬臂缩回→转动至右侧极限位置停止，等待皮带输送机左放料位置的工件。
4. 系统运行
系统自检完成后，将SA1“系统运行/单元运行”转换开关置于“系统运行”位，设备处于“系统运行”工作状态。在工件放置台的光电传感器检测到有工件时，气动机械手悬臂伸出→手臂下降→气爪将工件夹紧。夹紧1s后，手臂上升→悬臂缩回→转动至右侧极限位置→然后悬臂伸出→手臂下降→气爪放松，将工件放到皮带输送机的传送带上。
当皮带输送机左放料位置的漫射型光电传感器检测到工件后，指示灯HL1熄灭，拖动皮带输送机的交流电动机以25Hz的频率启动前进传送工件，变频器的爬坡时间为2S，制动时间为1S。
加工要求：工件到达C位后，皮带停止，进行第一道工序加工7S，然后皮带输送机以30Hz的频率反转回B位后，皮带停止，进行第二道工序加工6S，然后皮带输送机以20Hz频率反转回A位后，皮带停止，进行第三道工序加工5S。
三道工序加工完后，进行工件的检测，皮带机正转频率为25Hz，反转频率为30Hz，将金属件推入C位溜槽，白色塑料件推入B位溜槽。黑色塑料件为不合格工件，送回皮带输送机的左起点，由机械手将此工件送回工件放置台，推料气缸的活塞杆缩回后，指示灯HL1亮，表示设备准备又一次进行将工件分拣装配。
用触摸屏的第二页面显示每10 个工件中黑色工件所占的百分比。
为了保证设备的工作，只允许一个工件在皮带输送机上传送与装配，因此必须保证只有在皮带输送机停机等待（指示灯HL1亮）的期间，机械手才能向传送带的左放料位放工件。但若皮带运输机停机等待时间超过10s，指示灯HL1由长亮变为每秒闪1次，提示尽快将工件搬运到皮带输送机，直到皮带输送机左进料位的漫射型光电传感器检测到工件后自动熄灭。
5.“系统运行”状态下装配设备的保护装置
（1）原位保护 系统工作前，必须确保各器件在原点位置，当不符合原点位置要求时，按下SB5系统也不能起动。原点位置要求：
①机械手气爪夹紧，机械手手臂、悬臂气缸活塞杆缩回，机械手停止在左侧的极限位置；
②皮带输送机拖动电动机停转，三个单出杆气缸活塞杆缩回。
（2）断电时的保护 突然断电，设备停止工作，机械手保持停电前状态。恢复供电后，设备应接着断电前所处的工作状态运行。
（3）无料保护 系统在正常运行中，若工件放置台、机械手、皮带输送机上均无工件，15S后，HL2报警灯以1Hz频率闪烁5S后，系统停止。
（4）设备的正常停止 设备在工作过程中，按下停止按钮SB6，设备在完成当前机械手的搬运及分拣，设备恢复到原位后停止。
三、工作任务
任务1：根据加工设备示意图，调节各部件位置，完成设备的组装。
要求：
（1）应保证组装后，设备的机械手能把工件准确地从工件放置台搬运到皮带输送机的左放料位。
（2）应保证三相交流异步电动机转轴与皮带输送机传动轴的同心度，以电动机拖动皮带输送机时，不发生震动为符合要求。
任务2：按加工设备的动作和控制要求，画出电气原理图并完成电路连接。
要求：
（1）电气原理图的绘制，图形符号的使用应符合中华人民共和国国家标准。使用非中华人民共和国国家标准的图形符号时，应说明参照的标准名称；
（2）电气原理图应画在《加工设备电气控制原理图》的图纸上。
（3）电路连接应符合工艺要求和安全要求，所有导线应放入线槽，导线与接线端子连接处应套编号管并有相应的编号。
（4）元件、器件的金属外壳，应可靠接地。
任务3：按加工设备的动作和控制要求，画出气动系统图并完成气路连接。
要求：
（1）气动系统图的绘制，图形符号的使用应符合中华人民共和国国家标准。使用非中华人民共和国国家标准的图形符号时，应说明参照的标准名称；
（2）气动系统图应画在《加工设备气动系统图》的图纸上。
（3）不得使用漏气的气管和管路附件；气管与管接头的连接应牢固、可靠。
任务4：根据加工设备的动作和控制要求编写PLC控制程序和设置变频器参数
要求：
（1）在使用计算机编写程序时，应随时保存已编写好的程序。保存的文件名为工位号；
（2）编写程序可用基本指令，也可以使用步进指令或功能指令。
任务5：调试加工设备的机械部件和PLC控制程序
要求：
（1）机械部件、传感器等元件的安装位置及其PLC的控制程序应相互配合，协调动作，保证分拣和加工的准确；
（2）机械部件、传感器等元件的安装位置及其PLC的控制程序应保证皮带输送机启动和停止位置和时间的准确。
（3）调节气路中的流量调节阀，使气缸活塞杆伸出和缩回的速度适中。
任务6：触摸屏人机界面的编制
要求：
（1）正确设置触摸屏的页面；
（2）正确配置触摸屏与计算机，触摸屏与PLC的通信。
注意：
请您在完成工作任务的过程中，遵守安全操作规程

设 计
加工设备电气控制原理图
技能竞赛组委会
绘 图
图 号
比 例

加工设备气动系统图
技能竞赛组委会
设 计
绘 图
图 号
比 例

机电一体化设备组装与调试技能竞赛评分表
工号
工作任务
配分
评分项目
项目配分
扣分标准
扣分
得分
任务
得分
设
备
组
装
及
电
路
、
气
路
40
部件安装位置、皮带松紧、零件松动、尺寸不符等，2分/处，本任务最多扣10分。

短路或熔断器熔断
调试时短路，10分/次；交卷后通电短路，扣20分；调试过程中熔断器熔断，5分/次。

电路图（10分）
电气原理
6
电路原理、标注错误1分/处，最多扣6分。

图形符号
4
符号不符标准且未做说明，0.5分/个，最多扣4分。

电路连接（10分）
正确与安全
7
连接错误，1分/处；接线端子连接的导线没有编号管，0.5分/个；最多扣7分。

连接工艺
3
接线端子导线超过2根、导线露铜过长、布线零乱：2分/处；最多扣3分。

气动系统图与气路（10分）

气动系统图
6
气动原理错误，2分/每处；元件图形符号不符标准，1分/个；最多扣6分。

气路连接
4
漏气，调试时掉管，0.5分/处，气管过长，影响美观或安全，1分/每处；最多扣4分。

程
序
与
调
试
50
“系统运行”时设备的动作（15分）

动作指示灯
1
HL1不能按要求亮灭，本项目最多扣1分。

机械手动作
6
不能搬运工件，扣5分；机械手动作顺序与要求不符，2分/处。

皮带输送机动作
8
动作与要求不符，皮带速度与要求不符，气缸动作与要求不符，2分/处。

“单独运行”时设备的动作（20分）
不能单独运行，扣20分；单独动作与要求不相符，每步扣1分。

“系统自检”（5）
不能自检，扣5分；自检与要求不符合，每步扣2分。

保护与停止（10分）
正常停止
2
按停止按钮，设备不能停止不得分。

原位保护
3
各元器件未复位，按SB5设备启动，1分/处，最多扣3分。

断电保护
5
恢复供电后设备动作不符要求1分/处，最多扣5分。

触
摸
屏
10
1页面
5
元件设置及控制与不符要求，1分/个。

2页面
5
统计数据显示不符要求，扣5分。

评委签名