YL335B 自动线调试试题.docx

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YL335B自动线调试试题

自动线装配与调试

任

务

书

工位号:

一、竞赛设备及工艺过程描述

YL-335B自动生产线由供料、装配、加工、分拣和输送等5个工作站组成，各工作站均设置一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通信的方式实现互连，构成分布式的控制系统。

系统主令工作信号由连接到输送站PLC的触摸屏人机界面提供，整个系统的主要工作状态除了在人机界面上显示外，尚须由安装在装配单元的警示灯显示启动、停止、报警等状态。

自动生产线的工作目标是：

按计划对一批白色、黑色塑料、金属工件进行嵌入零件装配和压紧加工，然后进行成品搭配分拣。

所嵌入的零件是金属或白色或黑色的小园柱零件，1号分拣料槽内放置嵌入金属小园柱零件的工件，2号分拣料槽内放置嵌入白色小园柱零件的工件，3号分拣料槽内放置嵌入黑色小园柱零件的工件。

图1分拣料槽位置图

二、需要完成的工作任务

（一）自动生产线设备部件安装

完成YL-335B自动生产线的供料、装配、加工、分拣单元和输送单元的部分装配工作，并把这些工作单元安装在YL-335B的工作桌面上。

2、YL-335B自动生产线各工作单元装置部分的安装位置如图2所示。

图中，长度单位为毫米。

310

450

330

560

图2YL-335B自动生产线设备俯视图

1、各工作单元装置侧部分的装配要求如下：

⑴供料和加工工作单元装置侧部分的机械部件安装、气路连接工作已完成，选手须进一步按工作任务要求完成该单元在工作桌面上的定位，并进行必要的调整工作。

⑵完成装配单元装置侧部分部件的安装和调整以及工作单元在工作台面上定位。

装配的效果图如图3所示。

图3装配单元装配效果图

⑶完成分拣单元分拣单元装置侧部分部件的安装和调整以及工作单元在工作台面上定位。

装配的效果图如图4所示。

图4分拣单元装置侧装配效果图

⑶完成输送单元在工作台面上定位，装置侧各部件的安装和调整。

输送单元装置侧装配效果图如图5所示。

图5输送单元装置侧效果图

（二）气路连接及调整

1、按照图6、图7和图8所示的装配、分拣和输送单元气动系统图完成该三个工作单元的气路连接，并调整气路，确保各气缸运行顺畅和平稳。

图6装配单元气动系统原理图

图7分拣单元气动系统原理图

图8输送单元气动系统原理图

2、检查供料和加工单元各气缸初始位置是否符合下列要求，如不符合请适当调整。

⑴供料站的推料气缸处于缩回状态，顶料气缸处于缩回状态。

⑵加工单元的冲压气缸处于缩回状态、夹紧工件的气动手指处于张开状态，控制滑动加工台的直线气缸处于伸出状态。

⑶完成气路调整，确保各气缸运行顺畅和平稳。

（三）电路设计和电路连接

1、供料单元PLC侧已经完成接线，请核查接线端口所对应的I/O信号，确定I/O分配，然后据此完成装置侧的电气接线。

2、加工单元的电气接线已经完成，请根据实际接线确定PLC的I/O分配，作为程序编制的依据。

（改变出厂设定1-2根线）

3、设计装配单元的电气控制电路，并根据所设计的电路图连接电路。

只需画出PLC的I/O端子分配表。

4、设计分拣单元的电气控制电路，并根据所设计的电路图连接电路。

电路图为变频器主电路及控制电路及PLC的I/O端子分配表。

电路连接完成后应根据运行要求设定变频器有关参数（其中要求斜坡下降时间或减速时间参数不小于1S），变频器有关参数应以表格形式记录在所提供的电路图上。

5、设计输送单元的电气控制电路，并根据所设计的电路图连接电路；只需画出PLC的I/O端子分配表。

伺服电机及其驱动器控制电路如下图。

电路连接完成后应根据运行要求设定伺服电机驱动器有关参数，参数应以表格形式记录在所提供的电路图上。

6、说明：

①所有连接到接线端口的导线应套上标号管。

②供料单元装置侧的电气接线必须采用自行压接方式接线，标号自行确定。

（四）各站PLC网络连接

对西门子S7-200系列PLC系统，所指定的网络通信方式如下：

通讯为PPI方式，并指定输送单元作为系统主站。

（五）连接触摸屏并组态用户界面

触摸屏应连接到系统中主站PLC的相应接口。

在TPC7062KS人机界面上组态画面，要求用户窗口包括欢迎界面和主界面两个窗口。

1、欢迎界面是启动界面，触摸屏上电后运行，欢迎界面屏幕上方的标题文字向左循环移动，循环周期约14秒，当触摸欢迎界面上任意部位时，都将切换到主界面。

欢迎界面如图9所示，其中的位图文件存放在个人计算机的“D：

\技术文档\”文件夹中。

图9欢迎界面

2、主窗口界面如图10所示。

其界面组态应具有下列功能：

图10主窗口界面

⑴提供系统工作方式（单站/全线）选择信号和系统启动信号。

⑵在人机界面上可显示三个料槽内工件数量。

⑶在人机界面上设定分拣单元变频器的运行频率（10Hz～20Hz）。

⑷在人机界面上动态显示输送单元机械手装置当前位置（以原点位置为参考点，度量单位为毫米）。

⑸指示网络的运行状态（正常、故障）。

⑹指示各工作单元的运行、故障状态。

其中故障状态包括：

①供料单元的供料不足状态和缺料状态。

②装配单元的供料不足状态和缺料状态。

③输送单元抓取机械手装置越程故障（左或右极限开关动作），以及工作单元运行中的紧急停止状态。

发生上述故障时，有关的报警指示灯以闪烁方式报警。

（六）程序编制及调试

系统的工作模式分为单站测试和全线运行模式。

系统上电后应首先进入单站测试模式。

仅当所有单站在停止状态且选择到全线方式，以及人机界面中选择开关置为全线运行方式，系统才能投入全线运行。

若需从全线运行模式切换到单站测试模式，仅当系统工作停止后人机界面中选择开关切换到单站模式才有效。

各工作站要进行单站测试，其按钮/指示灯模块上的方式选择开关应置于单站方式。

1、单站测试模式

⑴供料站单站测试要求：

①设备上电和气源接通后，若工作单元的两个气缸满足初始位置要求，且料仓内有足够的待加工工件，出料台上没有工件，则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。

否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。

②若设备准备好，按下启动按钮SB1，工作单元将处于启动状态。

设备应执行把工件推到出料台上的操作。

每当工件被推到出料台上时，“推料完成”指示灯HL2亮，直到出料台上的工件被人工取出后熄灭。

工件被人工取出后，按下SB2，设备将停在准备状态等待下次操作。

③若在运行中料仓内工件不足，则工作单元继续工作，但“正常工作”指示灯HL1以1Hz的频率闪烁。

若料仓内没有工件，则HL1指示灯和HL2指示灯均以2Hz频率闪烁。

设备在本次推料操作完成后停止。

除非向料仓补充足够的工件，工作站不能再启动。

⑵装配站单站测试要求：

①设备上电和气源接通后，若各气缸满足初始位置要求，料仓上已经有足够的小园柱零件；工件装配台上没有待装配工件。

则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。

否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。

②若设备准备好，按下启动按钮，装配单元启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。

如果回转台上的左料盘内没有小园柱零件，就执行下料操作；如果左料盘内有零件，而右料盘内没有零件，执行回转台回转操作。

③如果回转台上的右料盘内有小园柱零件且装配台上有待装配工件，执行装配机械手抓取小园柱零件，放入待装配工件中的控制。

④完成装配任务后，装配机械手应返回初始位置，等待下一次装配。

⑤若在运行过程中按下停止按钮，则供料机构应立即停止供料，在装配条件满足的情况下，装配单元在完成本次装配后停止工作。

⑥在运行中发生“零件不足”报警时，指示灯HL3以1Hz的频率闪烁，HL1和HL2灯常亮；在运行中发生“零件没有”报警时，指示灯HL3以亮1秒，灭0.5秒的方式闪烁，HL2熄灭，HL1常亮。

工作站在完成本周期任务后停止。

除非向料仓补充足够的工件，工作站不能再启动。

⑶加工站单站测试要求

①上电和气源接通后，若各气缸满足初始位置要求，则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。

否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。

②若设备准备好，按下启动按钮，设备启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。

当待加工工件送到加工台上并被检出后，设备执行将工件夹紧，送往加工区域冲压，完成冲压动作三次后返回待料位置的工件加工工序。

如果没有停止信号输入，当再有待加工工件送到加工台上时，加工单元又开始下一周期工作。

③在工作过程中，若按下停止按钮，加工单元在完成本周期的动作后停止工作。

HL2指示灯熄灭。

⑷分拣站单站测试要求：

①设备上电和气源接通后，若工作单元的三个气缸满足初始位置要求，则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。

否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。

②若设备准备好，按下启动按钮，系统启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。

当传送带入料口人工放下已装配的工件时，变频器即启动，驱动传动电动机以频率为10Hz的速度，把工件带往分拣区。

③分拣原则是：

1号分拣料槽内放置嵌入金属小园柱零件的工件，2号分拣料槽内放置嵌入白色小园柱零件的工件，3号分拣料槽内放置嵌入黑色小园柱零件的工件。

⑸输送站的单站调试，包括正常功能测试和非正常运行的功能测试

输送单元在通电后，按下复位按钮SB1，执行复位操作，使抓取机械手装置回到原点位置。

在复位过程中，“正常工作”指示灯HL1以1Hz的频率闪烁。

`

当抓取机械手装置回到原点位置，且输送单元各个气缸满足初始位置的要求，则复位完成，“正常工作”指示灯HL1常亮。

按下起动按钮SB2，设备启动，“设备运行”指示灯HL2也常亮，开始功能测试过程。

正常功能测试

按下启动按钮SB2

①抓取机械手装置从供料站出料台抓取工件（只模拟动作），抓取的顺序是：

手臂伸出→手爪夹紧抓取工件→提升台上升→手臂缩回。

②抓取动作完成后，伺服电机驱动机械手装置向加工站移动，移动速度不小于300mm/s。

③机械手装置移动到装配站物料台的正前方后，即把工件放到装配站物料台上。

抓取机械手装置在加工站放下工件的顺序是：

手臂伸出→提升台下降→手爪松开放下工件→手臂缩回。

④放下工件动作完成2秒后，抓取机械手装置执行抓取加工站工件的操作。

抓取的顺序与供料站抓取工件的顺序相同。

⑸抓取动作完成后，伺服电机驱动机械手装置移动到加工站物料台的正前方。

然后把工件放到加工站物料台上。

其动作顺序与加工站放下工件的顺序相同。

⑹放下工件动作完成2秒后，抓取机械手装置执行抓取加工站工件的操作。

抓取的顺序与供料站抓取工件的顺序相同。

⑺机械手手臂缩回后，摆台逆时针旋转90°，伺服电机驱动机械手装置从装配站向分拣站运送工件，到达分拣站传送带上方入料口后把工件放下，动作顺序与加工站放下工件的顺序相同。

⑻放下工件动作完成后，机械手手臂缩回，然后执行返回原点的操作。

伺服电机驱动机械手装置以400mm/s的速度返回，返回900mm后，摆台顺时针旋转90°，然后以100mm/s的速度低速返回原点停止。

当抓取机械手装置返回原点后，一个测试周期结束。

当供料单元的出料台上放置了工件时，再按一次启动按钮SB2，开始新一轮的测试。

非正常运行的功能测试

若在工作过程中按下急停按钮QS，则系统立即停止运行。

在急停复位后，应从急停前的断点开始继续运行。

但是若急停按钮按下时，输送站机械手装置正在向某一目标点移动，则急停复位后输送站机械手装置应首先返回原点位置，然后再向原目标点运动。

在急停状态，绿色指示灯HL2以1Hz的频率闪烁，直到急停复位后恢复正常运行时，HL2恢复常亮。

2、系统正常的全线运行模式步骤如下：

⑴人机界面切换到主画面窗口后，输送站PLC程序应首先检查供料、装配、加工和分拣等工作站是否处于初始状态。

初始状态是指：

①各工作单元气动执行元件均处于初始位置。

②供料单元料仓内有足够的待加工工件。

③装配单元料仓内有足够的小园柱零件。

若上述条件中任一条件不满足，则安装在装配站上的绿色警示灯以2Hz的频率闪烁。

红色和黄色灯均熄灭。

这时系统不能启动。

如果上述各工作站均处于初始状态，绿色警示灯常亮。

则允许从人机界面中启动系统。

这时触摸人机界面上单机与全线转换开关切换在全线状态，按下启动按钮，系统启动，绿色和黄色警示灯均常亮，并且供料站、加工站和分拣站的指示灯HL3常亮，表示系统在全线方式下运行。

⑵系统正常运行情况下，各从站的工艺工作过程与单站过程相同，但运行的主令信号均来源于系统主站。

同时，各从站应将本站运行中有关的状态信息发回主站。

显示内容如图10。

⑶输送站的工艺工作流程

①输送站接收到人机界面发来的启动指令后，即进入运行状态，并把启动指令发往各从站。

工作方式同输送站的单站调试时正常功能测试时类似，区别在与单站只是模拟动作，此时五个站实物联调。

②当分拣站完成一次分拣操作，并且输送站机械手装置回到原点，系统的一个工作周期才认为结束。

系统在暂停1秒后，开始下一工作周期。

按下人机界面停止按钮，系统工作完一个周期后，系统工作结束，系统工作结束后若再按下启动按钮，则系统又重新开始工作。

3、异常工作状态测试

⑴工件供给状态的信号警示

如果发生来自供料站或装配站的“工件不足够”的预报警信号或“工件没有”的报警信号，则系统动作如下：

①如果发生“工件不足够”的预报警信号警示灯中红色灯以1Hz的频率闪烁，绿色和黄色灯保持常亮。

系统继续工作。

②如果发生“工件没有”的报警信号，警示灯中红色灯以亮1秒，灭0.5秒的方式闪烁；黄色灯熄灭，绿色灯保持常亮。

若“工件没有”的报警信号来自供料站，且供料站物料台上已推出工件，系统继续运行，直至完成该工作周期尚未完成的工作。

当该工作周期工作结束，系统将停止工作，除非“工件没有”的报警信号消失，系统不能再启动。

若“工件没有”的报警信号来自装配站，且装配站回转台上已落下小园柱零件，系统继续运行，直至完成该工作周期尚未完成的工作。

当该工作周期工作结束，系统将停止工作，除非“工件没有”的报警信号消失，系统不能再启动

三、注意事项

⑴选手应在试卷指定页内完成输送单元的电气控制电路设计图、分拣单元变频器主电路和控制电路设计图

⑵选手提交最终的PLC程序，存放在“D:

\2012\”文件夹下，竞赛时每组发放两套试题，选手将所有答案集中写在其中一套上并在试卷的封面标明“答卷”。

⑶比赛中如出现下列情况时另行扣分：

①调试过程中由于撞击造成抓取机械手不能正常工作扣15分。

②选手认定器件有故障可提出更换，经裁判测定器件完好时每次扣3分，器件确实损坏每更换一次补时3分钟。

⑷由于错误接线等原因引起PLC、伺服电机及驱动器、变频器和直流电源损坏，取消竞赛资格。

（5）比赛时间5小时。

供料单元PLCI/O分配装表

加工单元PLC的I/O分配表

装配单元PLC的I/O端子分配表

分拣单元PLC的I/O端子分配表、变频器主电路及控制电路及变频器有关参数，变频器有关参数应以表格形式记录。

5、输送单元PLC的I/O端子分配表、伺服电机驱动器有关参数，参数应以表格形式记录。