项目实训三柔性生产制造系统加盖单元的设计、安装与调试.doc

项目实训三：柔性生产制造系统加盖单元的设计、安装与调试

实训目的：了解加盖单元机械结构，了解电感式、电容式传感器的应用、直流减速电机的应用，掌握加盖单元电气系统设计，掌握加盖单元PLC程序设计。
一、系统功能
当传感器（3SQ1、3SQ2）检测到有托盘和工体时，电磁铁（3YA1）将盖吸起，经延时后，直流减速电机正转，摆动臂向工件一侧摆动，当碰到行程开关（3SQ5）时，电磁铁（3YA1）断电，将盖子加在工件上。而后，减速电机反转，使摆动臂回到原位(3SQ4)。同时，限位电磁阀(3YA2)通电，允许托盘和工件通行，经4秒延时后，电磁阀（3YA2）断电。。加盖单元图如图5.1所示。
二、主要电气设备清单
1、S7-226 PLC
2、EM277 DP通信模块
3、Profibus-DP总线及连接器
4、三位短柄选择开关
5、两位短柄选择开关
6、平头按钮
7、急停按钮
8、指示灯
9、传感器
10、微动开关
11、电磁铁
12、电动机
13、继电器
14、学习板 图5.1 加盖单元图
15、电源插座
三、系统结构简图
系统结构图如图5.2所示。

图 5.2 加盖单元系统结构图
四、系统启动及其主要动作
加盖单元只有满足原点条件时，按下〈启动〉按钮后，设备才可能处于运行工作状态。加盖单元的原点启动条件为：
1、传送带上托盘检测位置处没有放置托盘和工件。
2、传送带上盖子检测位置处没有放置盖子。
3、摆动臂压在初始位行程开关。
该单元位于运行原点时，按下〈启动〉按钮后，该单元传送带开始转动，本站〈运行〉指示灯点亮。当托盘及工件运动到该单元时，限位电磁铁阻止其放行，该单元开始一个新的工作周期。此时，传感器（3SQ1、3SQ2）检测到有托盘和工件到位，2秒延时后，电磁铁（3YA1）将盖子吸起并保持2秒，然后，直流减速电机通电正转，摆动臂向传送带一侧摆动，当碰到行程开关（3SQ5）时，减速电机断电停车，摆动臂在该位置静止2秒后，吸盖电磁铁（3YA1）断电，将盖子加在工件上。2秒后，当传感器（3SQ3）检测到盖子时，直流减速电机通电反转，使摆动臂回到原位(3SQ4)。此后，限位电磁铁(3YA2)通电，允许托盘和工件通行，2秒延时后，电磁阀（3YA2）断电，一个工作周期结束。
当摆动臂做完加盖动作后，传感器（3SQ3）未检测到工件上有盖子时，则本站有报警情况发生，即该单元缺料，需要续加工件。若处于单机模式，则本站报警灯（HL7）点亮。若处于联机模式，则本站报警灯（HL7）及总站的报警灯（HL5）和警示器上报警灯（HL-S2）将点亮。此后，直流减速单机通电反转，当碰到行程开关（3SQ4）后，重新吸盖，摆动臂向工件一侧摆动做加盖动作，这一动作重复执行，直至为该单元续料后，传感器（3SQ3）检测到工件上放置了盖子。
根据摆动臂上电磁铁（3YA1）的通电状态，有两种动作。若电磁铁处于通电状态，无论摆臂位于任何位置，直流减速电机均通电正转，令摆动臂向有工件一侧摆动，直到碰到行程开关（3SQ5），然后直流减速电机及电磁铁（3YA1）依次断电，将盖子放在传送带上，然后，直流减速电机通电反转，使摆动臂回到原位(3SQ4)。若电磁铁处于断电状态，无论摆动臂处于任何位置，直流减速电机均通电反转，直至使摆动臂回到原位(3SQ4)时断电。
五、控制系统硬件部分
1、硬件清单
本单元所用硬件清单如表5.1所示。
表5.1 加盖单元硬件清单表
序号
代 号
名 称
数量
规 格 型 号
备注
1
SB16
选择开关
1
LA42X3-40/B “S”， 三位四常开短柄，黑色
运行状态选择
2
SB-A3、SB-B3
选择开关
2
LA42X2-10/B “S”， 二位一常开短柄，黑色
交流、直流开关
3
SB17
按钮
1
AL42P-10/G “S”，一常开，绿色
启动
4
SB18
按钮
1
AL42P-10/R “S”，一常开，红色
停止
5
SB19
按钮
1
AL42P-10/Y “S”，一常开，黄色
复位
6
SB20
急停按钮
1
LA42J-11/R，一常开一常闭，红色
急停
7
HL14、HL16
指示灯
2
AD17-22/DC24V G，（绿色）
直流、运行指示
8
HL15
指示灯
1
AD17-22/AC220V R，（红色）
交流指示
9
HL17
指示灯
1
AD17-22/DC24V R，（红色）
报警
10
ACH3
单相三孔插座
1
AC 220V / 6A

11
3PC
可编程序控制器
1
S7-200-226，24I/16O，220VAC电源、24VDC输入、继电器输出
西门子
12
通讯模块
1
EM277，PROFIBUS-DP模块
同上
13
PLC隔离输入板
PLC隔离输出板
1
1

自制
14
3KA1
继电器
1
AHN22324，坐：AHNA21，24VDC，5A (松下)
传送控制
15
3KA2、3KA3
继电器
2
LY2NJ DC24V，24VDC 10A (OMRON)
加盖正、反控制
16
3YA2
电磁铁
1
TAU-0837，24V，250mA
托盘控制
17
3YA1
电磁铁
1
TAU-5130P
加盖吸合
18
M4
直流减速电机
1
55ZYN001J2000，直流24V，传动比1:40，50r/min
传送带驱动
19
M5
直流减速电机
1
70ZYT002J2000，传动比1：40，50r/min
加盖悬臂驱动
20
3SQ1
电感式传感器
1
Ni10-Q25-AP6X，PNP，常开，三线，10-30DC
托盘检测
21
3SQ2
电容式传感器
1
TC-18P10C，PNP，常开，三线，10-65DC
工件检测
22
3SQ3
电容式传感器
1
BC5-S18-AP4X，常开，三线，10-65DC
加盖检测
23
3SQ4、3SQ5
微动开关
2
SS-5GL2，3A 250V AC （OMRON）
加盖悬臂到位
24
FU6
熔断器
1
6*30mm，10A

25
FU5、FU51
熔断器
2
5*20mm，10A

26
13X、23X
接线端子板
2
2线正面接线端子
万可电子
2、PLC中的I/O地址分配
单元结构简图中，各电气设备在西门子S7-226 PLC中对应的I/O地址如下表5.2所示。
表5.2 I/O地址分配表
名称
地址
相关设备
自动3
I0.0

启动3
I0.2
SB17
停止3
I0.3
SB18
复位3
I0.4
SB19
急停3
I0.5
SB20
托盘检测3
I1.0
3SQ1
工体检测3
I1.1
3SQ2
加盖检测
I1.2
3SQ3
初始位行程开关
I1.3
3SQ4
加盖位行程开关
I1.4
3SQ5
运行3
Q0.0
HL16
报警3
Q0.1
HL17
传送带电机3
Q1.0
3KA1
向加盖位摆动
Q1.1
3KA2
向初始位摆动
Q1.2
3KA3
吸盖电磁铁
Q1.3
3YA1
限位电磁铁3
Q1.4
3YA2
3、硬件电气原理图设计
硬件电气原理图设计图如图5.3所示。

图5.3 硬件电气原理图
4. 硬件电气接线
硬件电气接线图如图5.4所示。

图5.4 硬件电气接线图

六、控制系统软件部分设计
1、单元动作
当传感器（3SQ1、3SQ2）检测到有托盘和工体时，电磁铁（3YA1）将盖吸起，经延时后，直流减速电机正转，摆动臂向工件一侧摆动，当碰到行程开关（3SQ5）时，电磁铁（3YA1）断电，将盖子加在工件上。而后，减速电机反转，使摆动臂回到原位(3SQ4)。同时，限位电磁阀(3YA2)通电，允许托盘和工件通行，经4秒延时后，电磁阀（3YA2）断电。
2、程序流程图
由于本单元的动作过程为顺序动作过程，因此可采用顺序控制的方法来设计控制软件。可将整个动作顺序划分为：托盘检测、磁铁吸盖、摆臂、检测、放行控制等。具体的顺序控制功能图如图5.5所示：

Q0.0

V0.0
M2.1

M2.0

M2.2

M2.3

M2.4

M2.5

Q0.0

Q0.0

Q1.3

Q0.0

Q1.2

Q0.0

Q0.0

Q1.2

Q1.2

I1.4 (加盖位)
I0.2 (启动)
I0.3 (停车)
I1.0 (托盘检测)+ I1.1 (工体检测)
T5

I1.2 （盖子检测）
T6
T7

原点 （I1.0+I1.1+I1.2+I1.3）
M2.6

M2.7

Q0.0

Q0.0

T7

T6

Q1.4

V1.0
I1.3（初始位）
Q1.3

T5

M3.0

Q0.1

图5.5 程序流程框图
七、实训要求
1、熟悉加盖单元硬件配置，能够画出电气原理图、并能够接线。
2、熟悉200PLC指令，能够根据流程图编写PLC程序，并能够调试。
3、系统能够稳定运行，完成单元动作要求。
4、完成实训报告的撰写。