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815Q实训指导书

实训一颗粒上料单元实训指导

一、工作任务

1、颗粒上料单元安装与接线；

2、变频器安装接线及参数设置；

3、颗粒上料单元的PLC程序设计；

4、颗粒上料单元的调试与运行。

二、任务目标

颗粒上料单元按照任务要求应完成颗粒物料的筛选和填装。

三、

100

6·

设备认识

图1-1颗粒上料单元结构示意图

表1-1颗粒上料单元部件明细表

物料筒

传送带

电机罩

电磁阀组

台面接口板

按钮面板

桌体

推料气缸

循环输送带

取料填装机构

定位气缸

传感器放大器

挂板接口板

PLC

网孔挂板

四、控制要求

1、“单机”工作状态下按“启动”按钮，或者“联机”状态下，主站给出“启动”信号后，系统进入运行状态，“启动”指示灯亮，上料皮带启动，物料瓶依次传送到主皮带上；同时，选料机构启动，筛选出蓝色物料。

当上料检测传感器检测到物料瓶时，上料皮带停止；当填装位检测传感器检测到物料瓶时，定位气缸动作，顶紧物料瓶；同时，筛选机构上的到位检测传感器检测到物料时，填装机构开始动作，填装完3个颗粒物料后，定位气缸复位，皮带启动，物料瓶被传送至下一单元。

2、在“单机”工作状态下，按“停止”按钮，或者“联机”状态下主站给出“停止”信号，“停止”指示灯亮，系统进入停止状态，所有皮带停止运行，其它所有气动机构均保持状态不变。

3、在“单机”工作状态下按“复位”按钮，或者“联机”状态下主站给出“复位”信号，“复位”指示灯亮，系统进入复位状态，所有执行机构均恢复到初始位置。

五、能力目标

1、掌握颗粒上料单元的安装与接线方法；

2、掌握变频电机和变频器的应用；

3、掌握颗粒上料单元程序编写；

4、掌握颗粒上料单元系统设计与调试技术。

六、任务准备

1、了解PLC结构原理并掌握其基本应用；

2、掌握PLC基本指令与功能指令的运用；

3、掌握变频电机及变频器的使用方法：

1）变频器是可调速驱动系统的一种，是应用变频驱动技术改变交流电动机工作电压的频率和幅度，来平滑控制交流电动机速度及转矩，最常见的是输入及输出都是交流电的交流/交流转换器。

颗粒上料单元的筛选机构应用了一套变频控制系统，其变频电机和变频器的型号为Z2D1024GN-18S/2GN100K、FR-D720S-0.4K-CHT。

该型号为单相220V级别，电源接线如图1-2所示。

图1-2

2）变频器常用端子说明；

3）变频器与PLC的接线图；

图1-3

4）变频器参数设置；

下面以设定Pr.1上限频率为50Hz为例。

图1-4

5）需设置变频器的参数如下表；

表1-2

参数

名称

初始值

设定值

Pr.1

上限频率

1200

Pr.2

下限频率

Pr.4

多段速设定（高速）

Pr.5

多段速设定（中速）

Pr.6

多段速设定（低速）

Pr.7

加速时间

Pr.8

减速时间

Pr.79

运行模式选择

4、准确理解颗粒上料单元的控制要求；

5、材料准备；

表1-3

领料单

项目名称

工作小组

领料人

领料日期

序号

名称

规格/型号

单位

申领数量

实发数量

备注

制单/领料：

审核：

批准：

发料员：

七、任务设计与实施

1、设计控制原理图

电源

输入

执行器件与传感器

PLC

I/O控制信号

输出信号

变频器

控制信号

变频

电机

根据任务要求，设计如图1-5所示的控制原理图。

图1-5

2、I/O控制原理图，如图1-6

图1-6

3、根据原理图完成颗粒上料单元的安装与接线。

4、颗粒上料单元PLC程序设计与编写：

1）PCL主程序

（1）编写流程图，如图1-7所示：

图1-7

（2）根据PLC主程序流程图，编写PLC主程序如下：

通

信

处

理

通

信

数据交换

联机程序

启动控制

停止控制

复位程序

启动主程序

联机手动

2）启动子程序

（1）编写流程图，如图1-8所示：

图1-8

（2）根据颗粒上料单元子程序流程图，编写子程序如下：

3）联机手动子程序如下

4）复位子程序如下

5）停止子程序如下

八、结束语

该系统主要是汇川PLC与传感器、变频器的应用，其功能主要是完成上料、颗粒物料分拣和填装的功能，其过程需要多个传感器和变频器的配合。

在实训过程中可能会遇到各种不同情况的问题，这需要学员根据具体情况，参考手册进行自主分析和解决。

此实训内容仅作入门和参考，学员可随着学习的深入进行拓展延伸，发掘更多的知识点，充分掌握变频控制系统在工业中的应用。

实训二加盖拧盖单元实训指导

一、工作任务

1、加盖拧盖单元安装与接线；

2、加盖拧盖单元的PLC程序设计；

3、加盖拧盖单元的调试与运行。

二、任务目标

加盖拧盖单元实现任务要求完成对物料瓶的加盖、拧盖工作，并输送到下一站。

三、设备认识

图2-1加盖拧盖单元结构示意图

表2-1加盖拧盖单元部件明细表

瓶盖加料口

加盖机构

主皮带

加盖顶料气缸

传感器组

挂板接口板

PLC

按钮面板

台面接口板

拧盖顶料气缸

拧盖机构

拧盖电机

四、控制要求

1初始位置：

主皮带：

处于停止状态；

加盖推料气缸，加盖拧盖定位气缸，加盖拧盖气缸：

处于收回状态；

拧盖电机：

处于停止状态。

2、“单机”工作状态下按“启动”按钮，或者“联机”状态下，主站给出“启动”信号后，系统进入运行状态，“启动”指示灯亮，主皮带开始运行；加盖位检测到物料瓶时，延时0.5S，当物料瓶到达加盖位置，皮带停止，同时加盖定位气缸伸出，准确将物料瓶顶紧；瓶盖料筒检测到有盖信号，加盖伸缩气缸推出瓶盖，加盖升降气缸下降，同时加盖伸缩气缸缩回，将瓶盖加到物料瓶上后加盖升降气缸上升，加盖完成，加盖定位气缸退回，皮带运转；拧盖位检测到物料瓶时，延时0.5S，当物料瓶到达拧盖位位置，皮带停止，同时拧盖定位气缸推出，拧盖电机运转，拧盖升降气缸慢慢下降，拧盖电机对加盖后的物料瓶拧紧，完成后拧盖升降气缸上升，拧盖电机停止，拧盖定位气缸退回，皮带运转，送入下一单元，并如此循环下去。

3、在“单机”工作状态下按“停止”按钮，或者“联机”状态下主站给出“停止”信号，“停止”指示灯亮，皮带停止运行，定位气缸保持在当前位置，其他气缸回到初始状态。

4、在“单机”工作状态下按“复位”按钮，或者“联机”状态下主站给出“复位”信号，“复位”指示灯，定位气缸复位到初始状态。

再按下“启动”按钮，设备又能正常运行下去。

每次按下一个按钮，只有相应的指示灯亮。

五、能力目标

1、掌握加盖拧盖的安装与接线方法；

2、掌握加盖拧盖程序编写；

3、掌握加盖拧盖的系统设计与调试技术；

4、掌握气动元件的原理与应用；

5、掌握传感器的原理与应用；

6、掌握直流电机的应用。

六、任务准备

1、了解PLC结构原理并掌握其基本应用；

2、掌握PLC基本指令与功能指令的运用；

3、了解气动元件的应用；

本系统中应用到的气动元件有双轴气缸、笔形气缸、电磁阀、节流阀等。

1）双轴气缸、笔形气缸为执行元件，它的功能是将气体压力能转换成机械能并完成做功动作，其结构外形图2-2，在本系统中这两种型号的气缸主要用来对物料瓶的定位、瓶盖的推送等工作；

图2-2

磁性开关，用来控制气缸伸出或缩回限位，可上下调节。

图2-3

电源

小一字压下回旋，可锁定。

接气缸上节流阀

2）电磁阀为控制元件，是用电磁控制的工业元件，用在控制系统中调整气压的方向、流量和其他的参数，电磁阀要配合不同的电路来实现预期的控制。

其结构外形如图2-3，在本系统中电磁阀主要用来控制气流的流动方向，并与PLC、传感器等配合控制气缸的伸出和缩回；

锁紧螺母

快慢

3）节流阀为控制元件，它的工作原理是通过改变节流截面或节流长度以控制气体流量的阀门。

其结构外形如图2-4，它在本系统中主要的作用是控制每个气缸伸出、缩回的气体流量来调节气缸伸出和缩回的速度，本系统中所有气缸上的节流阀都需要调节，如果运动过快需要顺时针旋转节流阀调节旋钮，并锁紧防止松动；反之则需要逆时针旋转节流阀调节旋钮，直到达到合适的速度，再锁紧。

图2-4

气流调整旋钮

气缸

接电磁阀

4）除了上面介绍的气动元件外还有汇流板，消声器、管道、接头等辅助元件，这些元件在气路中的作用为连接、消声等功能。

下面简单绘制出加盖拧盖单元气路原理图，如下图2-5。

图2-5

表2-2加盖拧盖单元气路元件明细表

序号

型号

名称

序号

型号

名称

PB-10*80-S-U

笔形气缸

ASL4-M5

节流阀

TR10*60-S

双轴气缸

KQ2S04-M5

接头

TR10*20-S

双轴气缸

SS5Y3-20-05

汇流板

TR10*30-S

双轴气缸

SY3120-5LZD-M5

电磁阀

4、了解传感器原理及应用；

本单元用到了光纤传感器、磁性开关、光电开关三种类型传感器，它们的原理和应用有所不同。

详细请参照检测分拣单元传感器原理及应用部分。

5、了解直流电机的控制；

对直流电机上的铭牌指数进行识读，如额定电压、额定电流、额定转速等。

6、准确理解加盖拧盖单元控制要求；

7、材料准备；

表2-3领料单

领料单

项目名称

工作小组

领料人

领料日期

序号

名称

规格/型号

单位

申领数量

实发数量

备注

制单/领料：

审核：

批准：

发料员：

七、任务设计与实施

1、制原理图

根据任务要求，设计如图2-6所示的控制原理图。

PLC

可编程器

电源

输入

执行器件与传感器

图2-6

2、I/O控制原理图，如图2–7所示：

图2-7

3、I/O控制原理图完成加盖拧盖单元的安装与接线。

4、PLC程序设计与编写

1）PLC主程序

（1）主程序流程图，如图2-8所示：

图2-8

（2）根据主程序流程图，编写PLC主程序如下：

通

讯

处

理

通

讯

程序

联机控制

启动

控制

停止控制

复位控制

调用子程序

2）复位子程序

（1）复位子程序流程图，如图2-9所示

图2-9

（2）根据复位子程序流程图，编写PLC子程序如下。

3）自动运行程序

（1）自动运行程序流程图，如图2-9所示：

图2-9

（2）根据自动运行程序流程图，编写PLC程序如下：

加盖程序

拧盖程序

4）停止子程序P2如下：

5）联机手动子程序P3如下：

八、结束语

该系统主要是PLC和传感器对气动执行元件的控制，系统具有自动加盖拧盖功能和数据传送功能。

在实训过程对电气I/O控制原理图的理解后正确接线，根据传感器的功能要求调整合适位置；在实训过程对气路原理图的理解后正确接气管，并根据气缸动作快慢要求调节节流阀至合适速度；在实训过程能掌握对PLC的编程、气动执行元件的应用工作原理、传感器的应用，对存在的问题进行逐一清查，能具备分析解决问题的能力；在系统实训中举一反三，思索在正常情况之外的控制方式。

此实训内容仅作入门和参考，学员可随着学习的深入进行拓展延伸，发掘更多的知识点，理解更广的应用范围，对于一体化运动控制能有着严密的逻辑构想。

实训三检测分拣单元实训指导

一、工作任务

7、检测分拣单元的安装与接线；

8、检测分拣单元的PLC程序设计；

9、检测分拣单元的调试与运行。

二、任务目标

检测分拣单元主要任务是按照要求完成对物料瓶盖是否拧紧、颗粒上料个数是否合格的检测，并将不合格的物料瓶送入废料区，同时记录合格通过物料瓶的瓶盖颜色，并将其信号送入下一单元。

三、

设备认识

表3-1检测分拣单元部件明细表

图3-1检测分拣单元结构示意图

龙门检测

瓶盖拧紧检测

主皮带

台面接口板

PLC

挂板接口板

按钮面板

传感器组

废料推料气缸

辅助皮带

四、控制要求

6、初始位置：

主皮带，辅助皮带：

处于停止状态；

龙门检测指示灯：

显示蓝色灯光；

废料推料气缸：

收回状态。

2、“单机”工作状态下按“启动”按钮，或者“联机”状态下，主站给出“启动”信号后，系统进入运行状态，“启动”指示灯亮，主皮带运行；当物料瓶随皮带运行至龙门检测时：

回归反射传感器对瓶盖是否拧紧进行检测，当物料瓶盖拧紧检测为不合格产品时，龙门检测指示灯红灯常亮；对射光纤传感器对颗粒上料是否为三颗进行检测，当物料瓶颗粒不为三颗时，龙门检测指示灯红灯闪烁；光纤传感器对合格通过物料的瓶盖颜色进行记录并将颜色信号传入下一单元，当物料瓶盖为白色且全部判断合格时，龙门检测指示灯绿灯闪烁，当物料瓶盖为黑色且全部判断合格时，龙门检测指示灯绿灯常亮；当物料瓶运行至分拣气缸时：

对龙门检测的结果进行判断，分拣气缸将不合格的物料推向废料区，合格的物料瓶送入下一单元。

3、在“单机”工作状态下按“停止”按钮，或者“联机”状态下主站给出“停止”信号，“停止”指示灯亮，系统进入停止状态，主皮带停止运行，其它所有机构均停止动作，保持状态不变。

4、在“单机”工作状态下按“复位”按钮，或者“联机”状态下主站给出“复位”信号，“复位”指示灯亮，系统进入复位状态，所有执行机构均恢复到初始位置。

五、能力目标

1、掌握检测分拣单元的安装与接线方法；

2、掌握气动元件的原理与应用；

3、掌握传感器的原理与应用；

4、掌握检测分拣单元PLC控制编程；

5、掌握系统设计与调试技术。

六、任务准备

1、了解PLC结构原理并掌握其基本应用；

2、掌握PLC基本指令与功能指令的运用；

3、了解气动元件的应用；

详细请参照加盖拧盖单元的气动元件应用部分。

4、掌握传感器原理及应用；

本系统应用到的光纤传感器型号为E3X-ZD11、磁性开关型号为CS1-G、回归反射传感器型号为E3Z-R61-2M三种类型传感器，它们的原理和应用有所不同。

1）光纤传感器E3X-ZD11为NPN输出，它的特点是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质发生变化，称为被调制的信号光，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数，其结构原理见图3-2，这种传感器在本系统中主要用于检测物体的有无及颜色的差异；

图3-2

2）磁性开关CS1-G为NPN型磁性开关，它的特点就是通过磁铁或磁性材料来感应的开关，NPN型的磁性开关其结构原理见图3-3，在本系统中这种传感器主要用于检测气缸活动限位；

图3-3

3）回归反射传感器E3Z-R61-2M为NPN输出，其特点是发射器和接收器装入同一个装置内，在其前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的光电传感器光电开关，结构原理见图3-4，在本系统中这种传感器主要作用是对物料瓶盖拧紧进行检测。

图3-4

4）传感器按接线结构分为两线式和三线式两种。

以上图3-2、图3-4的光电传感器是三线式的，图3-3有磁性开关是两线式的。

图3-5展示了传感器与PLC接线原理。

图3-5

5、了解限流模块、能耗模块的原理及使用；

1）限流模块其功能主要是保护传感器在工作时发生过流不被烧坏。

当电流超过0.2A时，限流模块会自动断开回路；解除故障后，按下“复位”按钮，限流模块的输出端才会输出电流。

限流模块接口端子及指示方式如图3-6所示：

复位按钮

正常指示

故障指示

输入24V

输出24V

图3-6

2）能耗模块由DC电流传感器和能耗PCB板两个部分组成，接线如图3-7所示。

能耗模块其功能主要是计算和显示单元上所有用电器件的所消耗的电能。

能耗PCB板有两个功能键，按“CLEAR”键可以选择不同的模式：

0模式，电流和能耗交替显示；1模式，只显示电流、电压；2模式，只显示能耗、时间。

按“START/STOP”键，可以静态读取某时刻的能耗，长按2秒以上，复位清零。

如图3-8所示。

图3-7

输入接口

START/STOP键

CLEAR键

显示模式

显示屏

图3-8

6、准确理解检测分拣单元的控制要求；

7、材料准备；

表3-2领料单

领料单

项目名称

工作小组

领料人

领料日期

序号

名称

规格/型号

单位

申领数量

实发数量

备注

制单/领料：

审核：

批准：

发料员：

七、任务设计与实施

1、设计控制原理图

根据任务要求，PLC与传感检测元件的结构、组成与原理，设计如图3-9所示的控制原理方框图。

PLC

可编程器

电源

输入

执行器件与传感器

图3-9

2、I/O控制原理图，如图3-10：

图3-10

图4-7

3、根据原理图完成检测分拣单元的安装与接线。

4、检测分拣单元PLC程序设计与编写：

1）PCL主程序。

a）编写流程图，如图3-11所示：

图3-11

6）根据PLC主程序流程图，编写PLC主程序如下：

启动控制

数据处理

停止控制

复位控制

2）启动子主程序。

（1）编写流程图，如图3-12所示：

图3-12

（2）根据启动子程序流程图，编写启动子程序如下：

皮带运行

启动检测

开始

检测

检测结束

显示检测结果

数据保存

3）通讯子程序如下：

联机显示

数据通讯

联机手动

4）复位子程序如下：

（3）停止子程序如下：

八、结束语

该系统主要是对传感器的应用与PLC对气动元件的控制。

系统具有识别判断功能和数据传输功能。

在实训过程对电气I/O控制原理图的理解后接线，根据传感器的功能要求调整合适位置；在实训前了解学习执行元件的应用工作原理、传感器的应用，根据控制要求对PLC的编程，对存在的问题进行逐一清查，能具备分析解决问题的能力；在系统实训中举一反三，思索在正常情况之外的控制方式。

实训四六轴机器人单元实训指导

7、工作任务

4）六轴工业机器人单元安装与接线；

5）六轴工业机器人的参数设置与程序编写；

6）六轴工业机器人单元的PLC程序设计；

7）六轴工业机器人单元的调试与运行。

8、任务目标

六轴机器人按照任务要求完成物料瓶的搬运、包装与贴标工作。

9、

设备认识

表4-1六轴机器人单元部件明细表

图4-1六轴机器人单元结构示意图

机器人夹具

6轴机器人

步进驱动器

标签料台

升降台A

推料气缸A

网孔挂板

PLC

挂板接口板

桌体

按钮面板

台面接口板

步进电机

挡料机构

出料台

物料盒

推料气缸B

升降台B

10、控制要求

1、初始位置：

六轴机器人处于收回安全状态（如图4-1）；

夹具爪张开，夹具吸盘关闭；

升降台A：

第一个物料盒刚好升到出料台面上方；

推料气缸A：

收回状态；

升降台B：

第一个盒盖刚好升到出料台面上方；

推料气缸B：

收回状态；

挡料气缸：

收回状态；

2、“单机”工作状态下按“启动”按钮，或者“联机”状态下，主站给出“启动”信号后，系统进入运行状态，“启动”指示灯亮，档料气缸伸出，同时推料气缸A将物料盒推出到装箱台上；机器人开始从检测分拣单元的出料位将物料瓶搬运到物料盒中；物料盒中装满4个瓶子后，机器人再用吸盘将物料盒盖吸取并盖到物料盒上；6轴机器人最后根据装入物料盒内4个物料瓶盖颜色的顺序，依次将与物料瓶盖颜色相同的标签贴到盒盖的标签位上。

3、在“单机”工作状态下按“停止”按钮，或者“联机”状态下主站给出“停止”信号，“停止”指示灯亮，系统进入停止状态，机器人停止搬运，其它所有机构均停止动作，保持状态不变。

4、在“单机”工作状态下按“复位”按钮，或者“联机”状态下主站给出“复位”信号，“复位”指示灯亮，系统进入复位状态，机器人复位，其它执行机构均恢复到初始位置。

5、初始位置要求：

机器人处于安全位置；加盖定位气缸缩回；A、B推料气缸缩回；升降机构A处于第一个盒子出盖高度；升降机构B处于第一个盖子出盖高度。

11、能力目标

1、掌握三菱六轴工业机器人安装与接线方法；

2、掌握三菱六轴工业机器人参数设置与程序编写；

3、掌握三菱六轴工业机器人示教器的使用方法；

4、掌握

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