全国职业技能大赛高职组自动化生产线安装与调试样题.docx
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全国职业技能大赛高职组自动化生产线安装与调试样题
样题
自动化生产线装配与调试任务书
一、竞赛设备及工艺过程描述
YL-335B自动生产线由供料、输送、装配、加工和分拣等5个工作单元组成，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，系统主令工作信号由连接到主站（输送站）PLC的触摸屏人机界面提供，主站与各从站之间通过网络交换信息。
构成分布式的控制系统。
自动生产线的主要工作目标是把装配单元料仓内的白色或黑色的小园柱芯件嵌入到供料单元提供的待装配工件（金属或白色塑料）中，压紧加工后送往分拣单元按一定的套件关系进行成品分拣。
如图1是已完成装配和压紧加工的成品工件。
图1已完成装配和加工的成品工件
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。
1、各工作单元装置侧部分的装配要求如下：
⑴输送单元装置侧部分的机械部件安装、气路连接工作已完成，并已定位在工作台面上。
抓取机械手各气缸初始位置要求如下，如不符合请适当调整。
①提升气缸处于下降位置，手臂伸缩气缸处于缩回位置。
②摆动气缸处于右限位位置，气动手指处于松开状态。
⑵完成供料、装配、加工和分拣各单元装置侧部件的安装和调整以及工作单元在工作台面上定位。
各单元的装配效果图见附页图01～04。
2、YL-335B自动生产线各工作单元装置部分的安装位置如附页图05所示。
图中，长度单位为毫米，要求安装误差不大于1毫米。
（二）气路连接及调整
2、按照图2～图5所示的供料、装配、加工和分拣单元的气动系统图完成该各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2供料单元气动系统原理图
图3装配单元气动系统原理图
图4加工单元气动控制回路工作原理图
气源
汇流板
图5分拣单元气动控制回路工作原理图
（三）电路设计和电路连接
1、输送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。
并根据工作任务的要求，设置松下A5伺服驱动器的参数。
2、根据工作任务的要求，完成供料和加工单元装置侧和PLC侧的电气接线，各工作单元装置侧的信号分配和PLC的I/O分配请自行确定。
3、完成装配单元装置侧和PLC侧的电气接线，要求该单元装置侧各传感器及电磁阀到接线端口上的信号端子的分配如表1所示，PLC的I/O分配请自行确定。
表1装配单元装置侧的接线端口信号端子的分配
输入端口中间层
输出端口中间层
端子号
设备符号
信号线
端子号
设备符号
信号线
2
BG1
零件不足检测
2
1Y
挡料电磁阀
3
BG2
零件有无检测
3
2Y
顶料电磁阀
4
BG3
左料盘零件检测
4
3Y
回转电磁阀
5
BG4
右料盘零件检测
5
4Y
手爪夹紧电磁阀
6
BG5
装配台工件检测
6
5Y
手爪下降电磁阀
7
1B1
顶料到位检测
7
6Y
手臂伸出电磁阀
8
1B2
顶料复位检测
8
AL1
红色警示灯
9
2B1
挡料状态检测
9
AL2
橙色警示灯
10
2B2
落料状态检测
10
AL3
绿色警示灯
11
5B1
摆动气缸左限检测
11
12
5B2
摆动气缸右限检测
12
13
6B2
手爪夹紧检测
13
14
4B2
手爪下降到位检测
14
15
4B1
手爪上升到位检测
16
3B1
手臂缩回到位检测
17
3B2
手臂伸出到位检测
4、在附页图06的电路图框（A3图纸）上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。
电路图应包括PLC的I/O端子分配和变频器主电路及控制电路。
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0.8S），变频器有关参数应以表格形式记录在所提供的电路图上。
所设计的图纸的图形符号和文字符号应符合国标GBT6988.1-2008或机标JB/2740-2008、JB/2739-2008的规定。
5、说明：
①所有连接到接线端口的导线应套上标号管，标号的编制自行确定。
②PLC侧所有端子接线必须采用压接方式。
（四）各站PLC网络连接
本系统的PLC网络指定输送站作为系统主站。
请根据您所选用的PLC类型，选择合适的网络通信方式并完成网络连接。
（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、安装测试界面和系统运行界面三个窗口。
1、为生产安全起见，系统应设置操作员组和负责人组两个用户组别。
具有操作员组以上权限（操作员组或负责人组）的用户才能启动系统。
2、欢迎界面是启动界面，如图6所示，其中的位图文件存放在个人计算机的“桌面\技术文档\”文件夹中。
图6欢迎界面
欢迎界面在触摸屏上电并进行权限检查后运行，界面屏幕上方的标题文字向左循环移动，循环周期约14秒。
具有负责人权限的用户可触摸“测试模式”按钮进入测试界面，但只有操作员权限不能进入；如果装配、加工、分拣等单元的安装数据已经测试完成，则界面上的“测试完成”指示灯被点亮，这时具有操作员以上权限的用户均可进入运行界面。
2、安装测试界面用以测试生产线设备在安装完成后各工作单元的精确位置，应按照下列功能要求自行设计。
（注：
安装时已要求供料单元出料台纵向中心线与原点传感器中心线重合，不再进行测试）
⑴本界面上应设置复位按钮以及初始状态指示灯。
当PLC上电后，需要进行初始状态检查和复位工作时，触摸复位按钮，PLC执行复位程序，使抓取机械手各气缸处于初始位置，然后使装置返回到直线运动机构的原点位置，此位置位于原点开关的中心线处。
复位完成后，初始状态指示灯被点亮。
⑵仅当复位完成，装置返回初始状态后才能进行装配、加工、分拣等工作单元安装位置的精确测试。
本界面上应设置适当的选择和操作开关，选择开关用于选定相应工作单元，点亮输送单元的按钮/指示灯模块上相应指示灯，以提示操作人员对该单元进行测试；操作开关用于单步控制抓取机械手动作以便抓取和放下工件，进行精确寻找定位点。
如果复位过程尚未完成，初始状态指示灯尚在熄灭状态而触摸选择开关，则动作不予响应并且弹出相应的提示框。
⑶界面中应设置供料、装配、加工、分拣等工作单元安装位置的显示构件，显示以脉冲数表示的的绝对坐标数据；此外尚应设置显示抓取机械手当前位置和当前速度的显示构件供调试用。
（当前速度的显示单位为每秒毫米，用正负号指示运动的方向）
⑷接收到PLC发送的测试完成信号后，界面上的测试完成指示灯被点亮，同时弹出提示框，提示“各单元安装位置数据测试完毕！
”。
触摸提示框内“确定”按钮，提示框消失。
这时可触摸“返回”按钮返回到欢迎窗口界面。
⑸如果系统本次运行并非设备安装后的首次运行，则PLC的掉电保持存储器中已保存了装配、加工、分拣等单元的安装数据和“测试完成”信号的置位状态。
人机界面应读取上述安装数据并显示在触摸屏上。
如果需要重新进行安装测试，须使用界面中的清零按钮清除安装数据和“测试完成”信号，才可以再次进行安装数据的测试存储。
3、运行界面窗口组态应按下列功能自行设计：
⑴在人机界面上可设定计划生产套件总数，并生产过程中显示尚须完成的套件总数。
⑵在人机界面上设定分拣单元变频器的运行频率（25Hz～35Hz）。
实时显示变频器启动后的输出频率（精确到0.1Hz）。
⑶提供全线运行模式下系统启动信号。
⑷提供能切换到欢迎界面的按钮。
只有系统停止中，切换按钮才有效。
⑸指示网络中各从站的通信状况（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模式和全线运行模式。
1、单站测试模式
单站测试模式包括在输送站进行安装数据测试；在供料、装配、加工和分拣站利用本站主令器件实现各站的功能测试。
进行单站测试时，各站的方式转换开关SA应设置到单站位置。
⑴输送站单站测试要求：
输送站单站测试必须在人机界面处于安装测试界面下进行。
安装数据测试包括检查设备上电后输送站各气动装置是否处于初始位置和进行抓取机械手装置的复位操作，测试装配、加工、分拣等工作单元的安装数据。
①初始位置检查和复位操作的主令信号来自HMI界面，其功能是执行使抓取机械手的摆动气缸和气动手指置于初始位置的操作，然后使装置返回到机构参考点位置。
触摸安装测试界面上的复位按钮后，开始复位操作，返回原点的速度可自行设定。
复位过程中，输送单元按钮/指示灯模块中指示灯HL1以每秒1次的频率闪烁，复位完成后HL1保持常亮，直到进入安装数据测试操作或进入运行模式。
②安装数据测试操作用于设备安装完成后的首次运行，精确测定各工作单元绝对坐标数据（用脉冲数表示），测试结果存于PLC的掉电保持单元内，并显示在人机界面上。
进行安装数据测试操作时，人机界面发出测试操作开始信号，并依次指定待测试单元为装配单元、加工单元、分拣单元。
当待测试单元指定为装配单元时，指示灯HL3点亮；指定为加工单元时，指示灯HL2点亮；指定为分拣单元时，指示灯HL2和HL3同时以2HZ频率闪烁。
每当待测试单元被指定且抓取机械手在原点位置时，在供料单元出料台人工放置一个工件，通过人机界面上的相应开关，单步控制机械手抓取工件。
然后操作者应根据人机界面指定的待测试单元，通过按钮/指示灯模块的按钮SB1、SB2和开关SA选择一定的速度点动驱动抓取机械手装置沿直线导轨运动，精确寻找待测试单元的位置。
到达后再通过人机界面上的相应开关，单步控制机械手放下工件。
其中，按钮SB1实现正向点动运转功能，按钮SB2实现反向点动运转功能；选择开关SA1指定2档速度选择，第1档速度要求为50mm/s,第2档速度要求为200mm/s。
在按下SB1或SB2实现点动运转时，应允许切换SA1，改变当前运转速度。
每当寻找一个待测试单元位置的操作完成时，可同时按下SB1、SB22秒时间加以确认，测试结果应存入相应的掉电保持存储器，并发送到人机界面显示该单元的安装数据，同时抓取机械手返回原点停止。
③当各工作单元的安装数据测试完成，可再次同时按下SB1、SB22秒时间加以确认，然后置位“测试完成信号”并传送到人机界面。
⑵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。
这时按一下推料按钮SB2，表示有供料请求，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。
工件被取出后，再按SB2，设备将再次执行推料操作。
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。
⑶装配站单站测试要
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