机电一体化柔性装配系统PLC控制实训指导书(DOC 120页)

机电一体化柔性实训教学系统 SQ1SQ2HL上行下行M4CS1YM逆转顺转M5S2SQ8SQ3SQ4M1S3SQ5M2SQ7SQ6左行右行

SQ1—扬臂下行检测 SQ2—扬臂上行检测 SQ3—顺转检测 SQ6—左行检测 S3—工件检测 M3—直线Ⅱ电机

SQ7—右行检测 M4—扬臂升降电机 YM—直流电磁吸铁

M5—旋转电机 C－直动气缸

SQ4—90°旋转检测 SQ5—逆转检测

S2—气缸降检测 M2—直线Ⅰ电机

M1—行进电机 HL—指示灯

SQ8—工件吸持检测 S1—气缸升检测

图1-5 上料单元检测元件、控制机构安装位置示意图

二、实训目的

1． 了解上料单元的机械主体结构、熟悉齿轮齿条等传动过程 2． 通过系统运行过程理解传感检测元件和执行机构的作用 3． 读懂工程图纸，学会照图完成安装接线，掌握检查方法 4． 学习根据控制要求编制和调试PLC程序的方法 5． 学习系统调试和分析、查找、排除故障的方法

三、实训设备

1． 工件主体上料单元 2． PC机

3． 可编程序控制器及通讯电缆 4． 万用表 5． 其它工具

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机电一体化柔性实训教学系统 四、实训内容与步骤

1． 熟悉上料单元的机械主体结构，了解机械装配方法，重点观察行星齿轮系、齿轮齿条机构的传动

过程和理解螺纹微调机构、张紧机构的作用。

2． 对照电源系统图（见附录1）和气动原理图（见附录2）学习本单元电源系统和气动系统的设计与

连接调试方法。

3． 对照图1-5查找本单元各类检测元件、控制元件和执行机构的安装位置，并依据上料单元PLC控

制接线图（见附录3）熟悉其安装接线方法。

4． 根据表1-1理解本单元各检测元件、执行机构及控制元件的功能，熟悉基本调试方法（必要时可根

据系统运行情况适当调整相应位置）。

表1-1 上料单元检测元件、执行机构、控制元件一览表

类别 序 号 1 2 3 4 编 号 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 SQ7 SQ8 S1 S2 S3 M5 M4 M1 M2 M3 YM C HL HA1 HA2 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 YV 名 称 微动开关 微动开关 微动开关 微动开关 微动开关 微动开关 微动开关 微动开关 磁性接近开关 磁性接近开关 光电传感器 直流电机 步进电机 直流电机 直流电机 直流电机 直流电磁吸铁 直动气缸 工作指示灯 蜂鸣器 蜂鸣器 继电器 继电器 继电器 继电器 继电器 电磁阀 功 能 确定扬臂下行位置 确定扬臂上行位置 确定扬臂顺转位置 确定扬臂90°旋转位置 确定扬臂逆转位置 确定扬臂左行位置(铣床方向) 确定扬臂右行位置(下料方向) 工件吸持检测 确定气缸初始位置 确定气缸伸出位置 检测工件槽工件 驱动扬臂旋转 驱动扬臂升降 驱动上料单元行进 驱动直线I 传送带 驱动直线II传送带 控制扬臂电磁铁吸放工件 驱动扬臂顶端电磁铁升降 显示工作状态 事故报警 事故报警 扬臂左行控制 扬臂右行控制 控制步进电机得电失电 扬臂顺时旋转控制 扬臂逆时旋转控制 直动气缸伸缩控制 安装位置 两支撑侧板顶部型材 两支撑侧板顶部型材 圆盘 圆盘 圆盘 圆盘左面支撑型材 圆盘右面支撑型材 电磁铁上 气缸 气缸 工件槽侧面 圆盘 两支撑侧板中间 滑轨支撑板 直线单元 升降梯旁直线单元 扬臂 扬臂 两支撑侧板顶部型材 控制板 控制板 直线单元内侧 直线单元内侧 直线单元内侧 直线单元内侧 直线单元内侧 两支撑侧板中间 检测元件 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 执行机构等4 5 6 7 8 9 10 1 控制元件等2 3 4 5 6 8

机电一体化柔性实训教学系统 5． 编制和调试PLC自动控制程序。

① 反复观察分站运行演示，深刻理解控制要求

② 根据控制要求描述及工作状态表自行绘制自动控制功能图 ③ 设置I/O编号，并将功能图转换为梯形图输入计算机进行调试 ④ 将程序下载至PLC进行试运行（断开负载电源） ⑤ 根据I/O编号逐个核对PLC与输入输出设备的连接

⑥ 进行系统调试，实现PLC带分站负载运行（接通负载电源）

6． 在自动控制程序的基础上增加启动、停止、急停、复位控制和工作方式选择控制。 7． 学习分析、查找、排除故障的基本方法。

五、控制要求

（一）

自动控制过程说明及工作状态表

初始状态：升降、行进、旋转电机及直动气缸处于原位，扬臂呈静止状态；吸持工件电磁吸铁释放；工作指示灯熄灭。

在系统全程运行时二直线电机驱动传送带始终保持运行状态（系统启动即开始运转）；分单元运行时可选用PLC的特殊继电器（与PLC运行/停止同状态的继电器）保持其运行状态。

系统运行期间，需根据铣床单元的工作状态选择A、B两种不同的控制过程。 A．若铣床正在铣削工件则待加工完毕后向上料单元发出转运信号：

1. 当上料单元接收到铣削完毕信号后，工作指示灯发光，直流电机驱动齿轮齿条动作，上料单元左行

至铣床方向。

2. 上料单元左行到位后，气动回路的电磁换向阀动作，气缸活塞杆伸出，带动电磁铁下降。 3. 气缸活塞杆伸出到位后，电磁吸铁得电，通过主体工件上安装的金属条吸取工件主体。吸持工件３

s后，气动回路电磁换向阀复位，气缸活塞杆收回，电磁铁持工件回缩（若一次吸合未果，即安装在电磁吸铁上的微动开关未发出信号，蜂鸣器发出音响报警信号）。

4. 安装在电磁吸铁上的微动开关发出信号表示完成吸合且气缸回缩归位后，直流电机驱动齿轮齿条动

作，上料单元反向右行。

5. 上料单元右行到位后，步进电机切换继电器得电，发出升降脉冲信号。同步带驱动扬臂持工件上行。 6. 扬臂上行到位后，步进电机切换继电器失电，此时直流电机带动行星齿轮动作，使扬臂持工件顺向

旋转180度，将工件送至下料单元入口处。

7. 扬臂旋转到位后，气动回路的电磁换向阀动作，气缸活塞杆伸出，带动电磁铁持工件下降。 8. 气缸活塞杆伸出到位后，电磁吸铁失电，对准下料口释放工件，２s 后气动回路电磁换向阀复位，

气缸活塞杆收回。

9. 气缸回缩到位后，进行2秒延时，启动旋转直流电机带动行星齿轮动作，使扬臂逆向旋转。 10. 气缸回缩且扬臂逆转180度回到初始位置后，步进电机切换继电器再次得电，扬臂升降方向为“＋”

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机电一体化柔性实训教学系统 （选中下行），且发出升降脉冲信号。此时同步带驱动扬臂下行。 11. 扬臂下行到位后，工作指示灯熄灭，系统回复初始状态。

与上述描述对应的工作状态表如表1-2所示：

表1-2 工作状态表A

动 输 入 信 号 输 出 信 号 扬作 臂顺 下行序 原位 扬臂上行到位 扬臂逆转原位 扬扬扬臂臂臂顺右转行到到原位位位90 扬臂左行到位气缸初始原位气缸下降至位工件吸持检测料槽工件检测铣削完毕信号扬臂升降脉冲扬臂升降方向扬臂顺时旋转扬臂逆时旋转步进电机切换扬臂左行扬臂右行直动气缸扬臂电磁吸铁工作指示灯直线电机直线电机蜂鸣报警器ⅠⅡ 0 ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － － － － － － － 1 ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － － － ＋ － － － 2 ＋ － ＋ － － － ＋ ＋ － － － － － － － 3 ＋ － ＋ － － － ＋ － ＋ － － － － － － 4 ＋ － ＋ － － － ＋ ＋ － ＋ － － － － － 5 ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ － － ＋ － － 6 － ＋ ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ － － － － ＋ 7 － ＋ － － ＋ ＋ － ＋ － ＋ － － － － － 8 － ＋ － － ＋ ＋ － － ＋ ＋ － － － － － 9 － ＋ － － ＋ ＋ － ＋ － － － － － － － －(2s)/ ＋ － － － 10 － ＋ ＋ － － ＋ － ＋ － － － － ＋ ＋ － 11 ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － － － － － － － 注：1．此工作状态表表示吸持工件动作一次完成的控制过程。

2．当步进电机切换信号为“＋”时表示选择升降电机驱动器得电，准备运行。 3．当扬臂升降方向信号为“－”，同时脉冲信号为“＋”时，表示执行上行动作；

－ － ＋ － － － － － 当扬臂升降方向信号为“＋”，同时脉冲信号为“＋”时，表示执行下行动作。

Ｂ．若铣床无工件则向上料单元发出加送信号：

1. 当有工件放入工件槽时，工件传感器发出检测信号，工作指示灯发光，控制扬臂顺时旋转的直流电

机带动行星齿轮动作，使扬臂顺向旋转90度，对准工件槽。

2. 扬臂旋转到位后，气动回路的电磁换向阀动作，气缸活塞杆伸出，带动扬臂终端电磁铁下降。 3. 气缸活塞杆伸出到位后，电磁吸铁得电，通过主体工件上安装的金属条吸取工件主体。吸持工件2s

后，气动回路电磁换向阀复位，气缸活塞杆收回，电磁铁持工件回缩（若一次吸合未果，即安装在电磁吸铁上的微动开关未发出信号，蜂鸣器发出音响报警信号）。

4. 安装在扬臂终端电磁吸铁上的微动开关发出信号表示完成吸合且气缸回缩归位后，启动扬臂逆时旋

转，带动行星齿轮动作，使扬臂逆向旋转。

5. 扬臂逆转90度回到初始位置后，直流电机驱动齿轮齿条动作，上料单元左行。

6. 上料单元左行到位后，气动回路的电磁换向阀再次动作，气缸活塞杆伸出，带动扬臂终端电磁铁持

工件下降。

7. 气缸活塞杆伸出到位后，电磁吸铁失电，将工件放下；2s后气动回路电磁换向阀复位，气缸活塞杆

－ － － － － － － － － － － － － ＋ － － － － － － ＋ － － ＋ ＋ － － － － － － － － － － － ＋ － － － － － － ＋(3s)/- ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － ＋(2s)/－ － ＋ ＋ ＋ － － ＋ ＋ ＋ － － ＋ ＋ ＋ － － － ＋ ＋ － － － ＋ ＋ － － ＋ ＋ ＋ － － ＋ ＋ ＋ － 10

机电一体化柔性实训教学系统 收回，扬臂终端电磁铁回缩。

8. 气缸回缩归位后，直流电机驱动齿轮齿条动作，上料单元右行。 9. 上料单元右行回位后，工作指示灯熄灭，系统回复初始状态。 与上述描述对应的工作状态表如表1-3所示：

表1-3 工作状态表B 输 入 信 号 动 作 顺 序 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 输 出 信 号 扬臂下行原位 扬臂上行到位 扬臂逆转原位扬臂90到位扬臂顺转到位扬臂右行原位扬臂左行到位气缸初始原位气缸下降至位工件吸持检测料槽工件检测铣削完毕信号扬臂升降脉冲扬臂升降方向扬臂顺时旋转扬臂逆时旋转步进电机切换扬臂左行扬臂右行直动气缸扬臂电磁吸铁工作指示灯直线电机直线电机蜂鸣报警器ⅠⅡ ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － － － － － － － － － － － ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － － ＋ － － － ＋ － － － － ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ － － ＋ － － － － － － － － ＋ － － ＋ － ＋ － － ＋ － － － － － － － － － － ＋(2s)/- ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ － ＋ － － － － ＋ ＋ － － － ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ － － － － － － － ＋ － ＋ － ＋ － － － ＋ ＋ － ＋ － － － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ － ＋ － － － ＋ － ＋ ＋ － － － － － － － － － ＋(2s)/- － ＋ ＋ ＋ － ＋ － ＋ － － － ＋ ＋ － － － － － － － － － － ＋ ＋ － ＋ － － ＋ － ＋ － － － － － － － － － － － 注：内容同表1-2注

－ － － ＋ ＋ ＋ － － － ＋ ＋ － － － ＋ － － ＋ ＋ － － ＋ ＋ ＋ － － ＋ ＋ ＋ － （二） 自动控制程序流程图

图1-6为在自动控制工作方式下选择不同控制过程的的程序框图:

控制过程选择无铣床上有铣件吗有控制过程A无料槽有工件吗有控制过程B

图1-6 控制过程选择的程序框图

图1-7为选择控制过程A的程序流程图:

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