工业生产线组建与调试实训报告DOC 30页.docx
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工业生产线组建与调试实训报告DOC30页
工业生产线组建与调试实训报告（DOC30页）
苏州市职业大学
实习（实训）报告
名称 工业生产线组建与调试
2013年9月3日至2013年11月4日共10周
院 系机电工程系
班级机电一体化
（1）班
姓名115306152
系 主 任陶亦亦
教研室主任陆春元
指导教师金芬
第1章自动生产线简介---------------------------------------------------------------------3
1．1了解自动生产线及其应用------------------------------------------------------------3
1．2本自动生产线的介绍------------------------------------------------------------------4
第2章FESTO中文版液压与气动教学软件的介绍与使用--------------------------7
2．1FESTO中文版液压与气动教学软件的介绍-------------------------------------7
2．2纯气动基本回路图--------------------------------------------------------------------7
2．3双气缸步进控制电、气动回路-----------------------------------------------------8
第3章搬运站装置电、气动控制系统设计---------------------------------------------11
3．1搬运站装置的组成与控制----------------------------------------------------------11
3．2搬运站装置的气动回路设计-------------------------------------------------------13
3．3搬运站装置电气控制系统的设计-------------------------------------------------14
第4章搬运站装置电、气控制系统的实际回路安装与调试----------------------18
4．1机械手气动回路的组建-------------------------------------------------------------18
4.2PLC输入输出的查找----------------------------------------------------------------19
4．3调试过程-------------------------------------------------------------------------------20
小结---------------------------------------------------------------------------------------------23
附一---------------------------------------------------------------------------------------------24
件到位信号。
接收信号后，加工站将大工件加工后送出工位。
安装搬运站将大工件搬至安装工位放下后，安装站再将对应的小工件装入大工件中。
而后，安装搬运站再将安装好的工件送分类站，分类站再将工件送入相应的料仓。
以上完成一次循环。
物流传递图如图1-2所示。
图1-2物流传递图
自动化生产教学系统是为提高学生动手能力和实践技能而设计、生产的一套实用性实验设备。
该装置由六套各自独立而又紧密相连的工作站组成。
实物图如图1-3所示。
图1-3六站实物拼合图
该系统囊括了电机驱动、气动、PLC（可编程控制器）、传感器等多种技术。
各站有着不同的工作它们分别是，上料检测站的工作是将工件依次送到检测工位并检测工件颜色，搬运站的工作则是将工件从上站搬至下一站，加工站的工作是用回转工作台将工件在四个工位间转换并且打孔，安装站的工作是选择要安装工件的料仓，并将工件从料仓中推出安装到位，安装搬运站的工作是将上站工件拿起放入安装工位装好后将工件送往下一站，分类站的工作就是将工件分类，分类后并把工件推到库房内。
各站还设有控制面板，可通过控制面板来控制PLC的控制程序使各站按要求进行工作，一个控制面板上有5个按钮开关，二个选择开关和一个急停开关。
各开关的控制功能定义为：
绿色按钮是开始按钮，负责某站的开始。
黄色按钮是负责复位的按钮第三个按钮是特殊按钮，第四个是两位的旋钮，用来手动和自动模式的旋转切换，第五个也是个两位旋钮负责单站和联机切换，第六个按钮时红色的，负责停止，第七个绿色按钮是上电按钮，最后一个是急停按钮。
其实物图如图1-4所示。
图1-4控制面板实物图
第2章FESTO中文版液压与气动教学软件的介绍与使用
2.1FESTO中文版液压与气动教学软件的介绍
FESTO中文版教学软件含液压与气动两种软件，其用法类似。
该软件的主要特征就是其可与CAD功能和仿真功能紧密联系在一起。
可以不通过实验而直接验证自己设计的回路的正确性，可节省大量的时间，避免了不必要的麻烦。
FluidSIM软件符合DIN电气—气动回路图绘制标准，且可对基于元件物理模型的回路图进行实际仿真，这样就使回路图绘制和相应气动系统仿真相一致。
FluidSIM软件的另一个特征就是其系统学习概念：
FluidSIM软件可用来自学、教学和多媒体教学气动技术知识。
气动元件可以通过文本说明、图形以及介绍其工作原理的动画来描述；各种练习和教学影片讲授了重要回路和气动元件的使用方法。
在 FluidSIM 软件中，元件库中的每个元件都对应一个物理模型，基于这些模型，FluidSIM 软件首先创建整个系统模型，然后在仿真期间对其进行处理。
2.2纯气动基本回路图
。
图2-1回路图
气动回路如图2-1所示
工作原理：
当驱动左边按钮阀作用时，双作用气缸活塞杆伸出。
双作用气缸活塞杆一直处于伸出状态，直至驱动左边按钮阀动作，气缸活塞杆才回缩至初始位置。
按钮阀1S1动作，在双气控二位五通阀的控制口14上有气信号，使双气控二位五通阀换向气缸活塞伸出。
当按钮阀1S2动作时，双气控二位五通阀1V3换向，气缸活塞回缩。
使用FESTO中文版液压与气动教学软件进行仿真，结果正确。
2.3双气缸步进控制电、气动回路
2.3.1双气缸步进控制气动回路图与电气原理图
双气缸步进控制气动回路图如图2-2所示。
图2-2双气缸步进控制气动回路图
电气控制原理图如图2-3所示。
图2-3双气缸步进控制电气原理图
2.3.2双气缸步进控制工作原理及电磁铁动作顺序表
工作原理：
按下启动按钮SB，K1线圈得电并实现自锁，电磁线圈1Y1得电，两位五通电磁换向阀1V2的左位通，气体流入1A1气缸左腔推动活塞向右运动；当运动到2S1位置时，K2线圈得电并自锁，电磁线圈2Y1得电，两位五通电磁换向阀2V2的左位通，气体流入2A1气缸左腔推动活塞向右运动；当运动到1S2位置时，K3线圈得电并自锁，电磁线圈1Y2得电，两位五通电磁换向阀1V2的右位通，气体流入1A1气缸右腔推动活塞向左运动；当运动到2S2位置时，K4线圈得电并自锁，电磁线圈2Y2得电，两位五通电磁换向阀2V2的右位通，气体流入2A1气缸右腔推动活塞向左运动。
电磁铁动作顺序如表2-1所示。
表2-1电控顺序真值表
使用FESTO中文版液压与气动教学软件进行仿真，其仿真图如图2-4所示。
图2-4仿真图
第3章搬运站装置电、气动控制系统设计
3.1搬运站装置的组成与控制
3.1.1搬运站的介绍
搬运站是MPS自动生产线的第二站，其主要工作就是将工件从上一站搬运到下一站的，实现工件的传递。
图3-1搬运站示意图
3.1.2搬运站的组成
搬运站主要是由机械手、气压系统、控制面板、升降汽缸，伸缩汽缸，伺服电机，工作台I/O 接口板各电磁阀及传感器组成。
搬运站示意图如图3-1所示，其中伺服电机是用于将工件送往下一站，机械手有夹紧缸，横臂缸，升降缸组成，横臂缸升降缸都有磁感应开关检测是否到位。
在伺服电机下面也有一个检测其复位的电感开关。
伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。
伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。
因此，搬运站机械手水平旋转选择用伺服电机实现，伺服电机由PLC的Y0触点实现脉冲发送用Y7控制其转向。
由PLC控制伺服电机驱动器，驱动器驱动伺服电机。
伺服电机外形图及驱动器图如图3-2所示。
图3-2伺服电机外形图及驱动器图
关于传感器的选择，气缸上用磁感式传感器，检测电机初始位的用电感传感器。
3.1.3搬运站的控制要求
搬运站的要求是在系统上电后复位，复位完毕，开始灯闪，按开始按钮水平汽缸伸出至前极限，到位后，垂直汽缸下降至下极限，到位后，气爪抓工件，一段时间后，垂直汽缸上升，到位后，水平汽缸缩回至后极限位，转动至设定位置后，水平汽缸伸出至前极限，垂直汽缸下降至下极限，到位后，气爪松开工件一段时间后，垂直汽缸上升，到位后水平汽缸缩回至后极限，机械手回初始位置，在进行下个循环。
以此往复循环，实现完整的操作要求。
3.2搬运站的气动回路设计
3.2.1气动元件选型和作用
1.双作用气缸 ：
在压缩空气作用下，双作用气缸活塞杆既可以伸出，也可以回缩。
通过缓冲调节装置，可以调节其终端缓冲。
气缸活塞上永久磁环可用于驱动行程开关动作。
2.气源：
气源可以提供气动系统所需的压缩空气，其中减压阀用于调节工作压力。
3.二位五通换向阀：
受电控或手动控制，可实现换向。
4.可调单向节流阀:
可调单向节流阀由单向阀和可调节流阀组成，单向阀在一个方向上可以阻止压缩空气流动，此时，压缩空气经可调节流阀流出，调节螺钉可以调节节流面积。
5.二联件：
二联件由过滤器和减压阀组成。
搬运站气动回路图采用两个双电控两位五通电磁阀（夹紧缸、横臂缸），一个单电控两位无通电磁阀（升降缸），控制要求是可调速的，为满足控制要求，采用溢流阀控制其气缸伸出速度。
3.2.2电磁铁动作顺序表及工作原理
表3-1电磁铁动作顺序表
1Y1
1Y2
2Y1
2Y2
3Y1
横臂缸+
+
-
-
-
-
横臂缸-
-
+
-
-
-
夹紧缸加紧
-
-
+
-
-
夹紧缸松开
-
-
-
+
-
升降缸加紧
-
-
-
-
+
工作原理：
1Y1得电，横臂缸伸出。
1Y2得电，横臂缸缩回。
2Y1得电，升降缸伸出。
2Y2得电，升降缸缩回。
3Y1得电，夹紧缸加紧，失电夹紧缸张开，夹紧缸是单电控电磁阀。
气动元件选型及动作顺序完成后根据要求画出气动原理图如图3-3所示。
图3-3搬运站气动回路图
3.3搬运站电气控制系统的设计
3.3.1PLC控制I/O分配及端口图
根据控制要求知，该装置连接到PLC的输入信号有横臂缸和升降缸的行程限位开关1B1、1B2、2B1、2B2，他们用的是磁感应传感器。
检测电机初始位置用电感传感器。
还有控制面板上对应的输入。
输出信号有横臂缸的伸出与缩回1Y1、1Y2，夹紧缸的加紧与张开2Y1、2Y2，升降缸的下降3Y1，及电机脉冲输出端及旋转方向判定。
根据搬运站输入输出，PLC选用FX2N_48MR主单元，共24个点输入和24个点继电器输出，PLC的I/O信号分配如表3-2所示，PLC的端口图如图3-4所示。
表3-2PLC控制I/O分配表
PLC控制I/O分配表
输入
作用
输出
作用
X0
横臂缸伸出到位1B2
Y0
伺服电机脉冲输出端
X1
横臂缸缩回到位1B1
Y1
横臂缸缩回1Y2
X3
升降缸下极限位2B2
Y2
横臂缸伸出1Y1
X4
升降缸上极限位2B1
Y3
夹紧缸松开2Y2
X5
参考点位
Y4
夹紧缸加紧2Y1
X10
开始
Y5
升降缸下降3Y1
X11
复位
Y7
电机转向控制端
X12
特殊
X13
手/自
X14
单/联
X15
停止
X16
上电
图3-4PLCI/O端口图
3.3.2梯形图
搬运单元运行的主要过程是搬运控制，根据控制要求绘制其控制流程图，如图3-5所示。
图3-5搬运站程序流程图
根据流程图以及控制要求，编写PLC梯形图，考虑到要联机操作，在编写梯形图时加入了联机语句，和主站通讯，接收主站工件到位信号的语句M1000以及工件被取走传给主机的信号M1064。
综合以上，梯形图见附一。
第4章搬运站电、气控制系统的实际回路安装与调试
4.1搬运站气动回路的组建与手动调试
如图是4-1、4-2是气动回路实物图，气动回路图的组建与调试步骤如下：
（1）接通气源前，先用手轻轻拉拔各快速接头处的气管，确认各管路中不存在气管未插好的情况。
同时，将调节各执行元件速度的节流阀开度调到最小，避免气源接通后，各执行元件突然动作产生较大冲击，导致设备或人员伤害事故发生。
（2）打开气泵，接通气源，将气源处理装置的压力调节手柄向上提起，顺时针或逆时针慢慢转动压力调节手柄，观察压力表，待压力表气压指在0.5Mpa左右时，压下压力调节手柄锁紧。
切忌过度的转动压力调节手柄，以防其损坏和压力突然升高。
（3）检查气动回路的气密性，观察气路中是否存在漏气，若有出现漏气的情况，根据响声判断找出漏气的位置及原因。
若是气管破损或气动元件损坏导致漏气的，更换气管或气动元件；若是没有插好气管导致漏气，重新插好气管即可。
遵守气动安全操作规范情况下，打开气源后，手动强制驱动电磁阀，即依次按下各换向阀的手动按钮，确认各气缸动作是否符合要求，若不符合，作相应的调整。
气动回路实物图如图4-1、4-2所示。
图4-1气动回路实物图
图4-2气动回路图
4.2PLC输入输出的查找
在输入的查找时，按下控制横臂缸的手动换向阀，让气缸完全伸出，看PLC触点那个变ON，变ON的就是横臂缸对应的PLC输入触点。
其余同理，依次进行查找。
在输出的查找时，先借助控制面板上的开关进行辅助查找。
编写辅助查找程序写入到PLC。
看其动作与那个输出点相对应，并记录。
按下X011，Y001有输出，横臂缸缩回，Y001对应的动作就是横臂缸缩回。
其余同理，依次进行查找。
辅助查找程序如图4-3所示。
图4-3输出查找辅助程序图
4.3调试过程
4.3.1程序下载
检查各硬件，并检查通讯线的连接情况，通过GX软件测试通讯线是否连接正确，如图4-4所示。
图4-4检测通讯图
检测通讯口连接良好后，点击在线后选择PLC写入，将程序写入到PLC中。
4.3.2485联机通讯方式介绍
485通讯其实就是N:
N网的建立，以实现设备间的通信，进行集中监控。
此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。
N:
N网连接示意图如图4-5所示。
图4-5N:
N网连接示意图
4.3.3联机调试
程序正确写入PLC，检查485联机是否正常。
然后让PLC处于RUN状态，按下上电按钮，复位，复位后开始，主站推出工件，传送带动，然后工件被拦截，检测颜色，蓝色，蜂鸣器响，3秒后，工件放行，到达待搬运工位（传送信息给从1站），从1站机械手抓取工件，放到指定位置后（传送信息给主站），主站推出工件，循环。
联机调试完毕，动作流畅准确。
联机程序中通讯语句如图4-6所示，其中K1是为了说明搬运站是从一站。
图4-6联机通讯语句
主站工件运送到位后主站将通过联机通讯将信号传递给本站，提醒本站机械手去抓取工件，联机程序中工件到位信号用M1000代替，程序如图4-7所示。
图4-7主站传递工件到位信号程序图
本站将工件抓取走并且手臂收回时，本站也将给主站继续运送工件的信号，联机程序中用M1064代替，其程序如图4-8所示。
图4-8手臂收回从一站传递给主站信号程序图
4.3.4碰到的问题与解决方法
在实训过程中遇到很多的问题，开始在程序调试的时候就出现了理论知识掌握不牢不好的情况，初次编写出来的程序错误很多，用移位指令出现了双输出，还出现了状态不对应动作，最后在老是的指正教导下，结合自己课下在网上查找指令及对移位指令和步进指令对比学习最后纠正了指令错误和状态不对应动作的问题。
在调试中还发现本站无法正确回到初始位置，后发现是由于电机下铁芯松动导致，紧固铁芯，重新调试问题解决。
在联机中也出现了些许问题，比如主机和PLC间的通讯一直不成功，本以为是数据线的问题，放在别的站数据线通讯正常，最后发现主站只识别老数据线对新数据线不能识别，最后问题解决。
完成MPS自动生产线的单机程序编写调试及联机程序编写调试。
小结
首先要向我的老师金老师致以诚挚的谢意。
在实训的过程中，金老师给予我许许多多的帮助，金老师不厌其烦地为我讲解程序及通讯中繁琐的问题，并且多次提出宝贵意见，使我的实训能够更完整，更充实。
这次实训主要是做自动生产线的调试及程序编写，通过本次的综合实训，我对自动生产线有了一个初步的了解，自动生产线涵盖了很多方面的只是，其中包括传感器，PLC，气动回路设计，伺服电机，还有就是他们的有机配合。
这次综合实训让我把我以前的知识巩固了，更加让我学习到很多以前不懂和不知道的知识，也锻炼了我的动手实践能力，是我有个一个很大的提升，体会到团队分工的重要。
在综合实训中由于我平时动手实践少，对理论知识掌握不牢固和对MPS自动生产线不了解，我出现了很多错误。
后来通过老师的教导我终于纠正了这些错误。
总之，这次综合实训使我收获是很大的，再次感谢金老师的帮助及教导。
附一PLC程序梯形图
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