自动机与自动线实训报告.docx
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自动机与自动线实训报告
《自动机与自动线综合实训》
项目技术报告
姓名：
谭道银
学号：
1201183134
班级：
机电1211
课程名称：
自动机与自动线综合实训
指导老师：
丁加军胡天翔
提交日期：
2014年10月17日
概要
亚龙YL-335B型自动生产线实训考核装备在铝合金导轨式实训台上安装送料、加工、装配、输送、分拣等工作单元，构成一个典型的自动生产线的机械平台，系统各机构的采用了气动驱动、变频器驱动和步进（伺服）电机位置控制等技术。
系统的控制方式采用每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。
第一章装配单元结构组成1
1.5半成品工件的定位机构3
第二章装配单元控制系统警示灯、传感器6
第五章装配单元人机界面20
第一章装配单元结构组成
1.1简易料仓
简易料仓是由塑料圆棒加工而成，它直接插装在供料机构的连接孔中，并在顶端放置加强金属环，用以防止空心塑料圆柱的破损。
物料竖直放入料仓的空心圆柱内，由于二者之间有一定的间隙，使其能在重力作用下自由下落。
为了能对料仓缺料时即时报警，在料仓的外部安装漫反射光电传感器（CX-441型），并在料仓塑料圆柱上纵向铣槽，以使光电传感器的红外光斑能可靠照射到被检测的物料上。
料仓中的物料外型一致，但颜色分为黑色和白色，光电传感器的灵敏度调整应以能检测到黑色物料为准则。
图1-1简易料仓结构图
1.2供料机构
它的动作过程是由上下位置安装，水平动作的两直线气缸在PLC的控制下完成的。
其初始位置是：
上面的气缸处于活塞杆缩回位置，而下面的气缸则处于活塞杆伸出位置，从而使重力下落的物料被阻挡，因此称为挡料气缸。
系统上电并正常运行后，当回转物料台旁的光电传感器检测到当回转物料台需要物料时，上面的气缸在电磁阀的作用下活塞杆伸出，把次下层的物料顶住，使其不能下落，故上面的气缸又称为顶料气缸。
这时，挡料气缸活塞杆缩回，物料掉入回转物料台的料盘中,然后挡料气缸复位伸出，顶料气缸缩回，次下层物料下落，为下一次分料作好准备。
在两直线气缸上均装有检测活塞杆伸出与缩回到位的磁性开关，用于动作到位检测，当系统正常工作并检测到活塞磁钢的时候，磁性开关的红色指示灯点亮，并将检测到的信号传送给控制系统的PLC。
1.3回转物料台
该机构由气动摆台和料盘构成，气动摆台驱动料盘旋转180度，并将摆动到位信号通过磁性开关传送给PLC，在PLC的控制下，实现有序，往复循环动作。
图1-2回转物料台的结构
回转物料台的主要器件是气动摆台，它是由直线汽缸驱动齿轮齿条实现回转运动，回转角度能在0—90度和0—180度之间任意可调，而且可以安装磁性开关，检测旋转到位信号，多用于方向和位置需要变换的机构。
本站所使用的气动摆台的摆动回转角度能在0—180度范围任意可调。
当需要调节回转角度或调整摆动位置精度时，应首先松开调节螺杆上的反扣螺母，通过旋入和旋出调节螺杆，从而改变回转凸台的回转角度，调节螺杆1和调节螺杆2分别用于左旋和右旋角度的调整。
当调整好摆动角度后，应将反扣螺母与基体反扣锁紧，防止调节螺杆松动。
造成回转精度降低。
回转到位的信号是通过调整气动摆台滑轨内的2个磁性开关的位置实现的，是调整磁性开关位置的示意图。
磁性开关安装在气缸体的滑轨内，松开磁性开关的紧定螺丝，磁性开关就可以沿着滑轨左右移动。
确定开关位置后，旋紧紧定螺丝，即可完成位置的调整。
1.4装配机械手
装配机械手是整个装配单元的核心。
当装配机械手正下方的回转物料台上有物料，且半成品工件定位机构传感器检测到该机构有工件的情况下，机械手从初始状态开始执行装配操作过程。
装配机械手整体外形。
装配机械手装置是一个三维运动的机构，它由水平方向移动和竖直方向移动的2个导杆气缸和气动手指组成。
图1-3装配机械手的整体外形
导杆气缸：
该气缸由直线运动气缸带双导杆和其它附件组成。
安装支架用于导杆导向件的安装和导杆气缸整体的固定，连接件安装板用于固定其它需要连接到该导杆气缸上的物件，并将两导杆和直线汽缸活塞杆的相对位置固定，当直线气缸的一端接通压缩空气后，活塞被驱动作直线运动，活塞杆也一起移动，被连接件安装板固定到一起的两导杆也随活塞杆伸出或缩回，从而实现导杆气缸的整体功能。
安装在导杆末端的行程调整板用于调整该导杆气缸的伸出行程。
具体调整方法是松开行程调整板上的紧定螺钉，让行程调整板在导杆上移动，当达到理想的伸出距离以后，再完全锁紧紧定螺钉，完成行程的调节。
PLC驱动与竖直移动气缸相连的电磁换向阀动作，由竖直移动带导杆气缸驱动气动手指向下移动，到位后，气动手指驱动手爪夹紧物料，并将夹紧信号通过磁性开关传送给PLC，在PLC控制下，竖直移动气缸复位，被夹紧的物料随气动手指一并提起，离开当回转物料台的料盘，提升到最高位后，水平移动气缸在与之对应的换向阀的驱动下，活塞杆伸出，移动到气缸前端位置后，竖直移动气缸再次被驱动下移，移动到最下端位置，气动手指松开，经短暂延时，竖直移动气缸和水平移动气缸缩回，机械手恢复初始状态。
在整个机械手动作过程中，除气动手指松开到位无传感器检测外，其余动作的到位信号检测均采用与气缸配套的磁性开关，将采集到的信号输入PLC，由PLC输出信号驱动电磁阀换向，使由气缸及气动手指组成的机械手按程序自动运行。
1.5半成品工件的定位机构
输送单元运送来的半成品工件直接放置在该机构的物料定位孔中，由定位孔与工件之间的较小的间隙配合实现定位，从而完成准确的装配动作和定位精度。
图1-4半成品定位机构（物料台）
1.6电磁阀组
装配单元的阀组6个二位五通单电控电磁换向阀组成。
这些阀分别对物料分配，位置变换和装配动作气路进行控制，以改变各自的动作状态。
1.7装配单元的结构与工作过程
装配单元的功能是完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到放置在装配料斗的待装配工件中的装配过程。
装配单元的结构组成包括：
管形料仓，供料机构，廻转物料台，机械手，待装配工件的定位机构，气动系统及其阀组，信号采集及其自动控制系统，以及用于电器连接的端子排组件，整条生产线状态指示的信号灯和用于其他机构安装的铝型材支架及底板，传感器安装支架等其它附件。
其中，机械装配图如图3-1所示：
图1-5装配单元机械装配图
第二章装配单元控制系统警示灯、传感器
2.1警示灯种类
种类：
5001 多层式（LED）三色常亮/闪光型
LTA507 多层式（塔灯）警示灯 LED光源系列采用进口高亮度LED发光二极管，是目前应用在警灯上最流行的光源。
采用环保型的冷光源设计、不发烫。
光电转换率高，方向性强使用寿命长，有效寿命5万小时以上。
功耗低、耗电量小配光曲线合理，有效提高光效率。
模块集成式构造，性能更稳定。
LTA507多层式警示灯广泛用于工业安全，确保机械设备的正常工作状态的维护 IP等级：
IP－65 不同的光源可采用LED、白炽灯 可配蜂鸣器声音80DB以上 壳体采用高品质材料制成，色泽清晰、透光度好，不褪色、不磨损。
图2-1多层式（塔灯）警示灯
本工作单元上安装有红、橙、绿三色警示灯，它是作为整个系统警示用的。
警示灯有五根引出线，其中黄绿双色线：
黄绿双色线为”“地线”；红色线：
红色灯控制线；黄色线：
橙色灯控制线，绿色线：
绿色灯控制线；黑色线：
信号灯公共控制线。
接线如图2-2所示。
图2-2警示灯及其接线
2.2传感器种类及选择
种类：
接近开关、光电传感器、光纤传感器。
传感器（英文名称：
transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
主要特点：
微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。
微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。
光纤传感器：
光纤型传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成，放大器和光纤检测头是分离的两个部分，光纤检测头的尾端部分分成两条光纤，使用时分别插入放大器的两个光纤孔。
光纤传感器组件如图2-3所示。
图2-4是放大器的安装示意图。
图2-3光纤传感器组件图图2-4光纤传感器组件外形
的变化。
当探测器检测到物料时，“动作显示灯”会亮，提示检测到物料。
图2-5给出了放大器单元的俯视图，调节其中部的8旋转灵敏度高速旋钮就能进行放大器灵敏度调节（顺时针旋转灵敏度增大）。
调节时，会看到“量显示灯”发光图
图2-5光纤传感器放大器单元的俯视图
第三章装配单元气动系统
3.1装配单元的气动元件
3.1.1气动摆台
回转物料台的主要器件是气动摆台，它是由直线气缸驱动齿轮齿条实现回转运动，回转角度能在0—90度和0—180度之间任意可调，而且可以安装磁性开关，检测旋转到位信号，多用于方向和位置需要变换的机构。
图3-1气动摆台
气动摆台的摆动回转角度能在0—180度范围任意可调。
当需要调节回转角度或调整摆动位置精度时，应首先松开调节螺杆上的反扣螺母，通过旋入和旋出调节螺杆，从而改变回转凸台的回转角度，调节螺杆1和调节螺杆2分别用于左旋和右旋角度的调整。
当调整好摆动角度后，应将反扣螺母与基体反扣锁紧，防止调节螺杆松动。
造成回转精度降低。
回转到位的信号是通过调整气动摆台滑轨内的2个磁性开关的位置实现的，图3-2是调整磁性开关位置的示意图。
磁性开关安装在气缸体的滑轨内，松开磁性开关的紧定螺丝，磁性开关就可以沿着滑轨左右移动。
确定开关位置后，旋紧紧定螺丝，即可完成位置的调整。
图3-2磁性开关位置示意
3.1.2导向气缸
导向气缸是指具有导向功能的气缸。
一般为标准气缸和导向装置的集合体。
导向气缸具有导向精度高，抗扭转力矩、承载能力强、工作平稳等特点。
装配单元用于驱动装配机械手水平方向移动的导向气缸外型如图3-3所示。
该气缸由直线运动气缸带双导杆和其它附件组成。
图3-3导向气缸
安装支架用于导杆导向件的安装和导向气缸整体的固定，连接件安装板用于固定其它需要连接到该导向气缸上的物件，并将两导杆和直线汽缸活塞杆的相对位置固定，当直线气缸的一端接通压缩空气后，活塞被驱动作直线运动，活塞杆也一起移动，被连接件安装板固定到一起的两导杆也随活塞杆伸出或缩回，从而实现导向气缸的整体功能。
安装在导杆末端的行程调整板用于调整该导杆气缸的伸出行程。
具体调整方法是松开行程调整板上的紧定螺钉，让行程调整板在导杆上移动，当达到理想的伸出距离以后，再完全锁紧紧定螺钉，完成行程的调节。
3.1.3气源处理的必要性
从空压机输出的压缩空气，含有大量的水分、油和粉尘等污染物，空气质量不良是气动系统出现故障的主要因素，会使气动系统的可靠性和使用寿命大大降低，由此造成的损失会大大超过起源处理装置的成本和维护费用。
压缩空气中，绝对不许含有化学药品、有机溶剂的合成油、盐分和腐蚀性气体等。
气源处理包括
●空气过滤：
主要目的是滤除压缩空气中的水分、油滴以及杂质，以达到启动系统所需要的净化程度，它属于二次过滤器。
●压力调节：
调节或控制气压的变化，并保持降压后的压力值固定在需要的值上，确保系统压力的稳定性减小因气源气压突变时对阀门或执行器等硬件的损伤。
●油雾器：
气压系统中一种特殊的注油装置，其作用是把润滑油雾化后，经压缩空气携带进入系统各润滑油部位，满足润滑的需要。
3.2气动控制回路
图3-4装配单元气动控制回路
第四章装配单元PLC控制系统
4.1输入输出分配表
装配单元的I/O点较多，选用S7-226AC/DC/RLY主单元，共24点输入，16点继电器输出。
图4-7是PLC接线原理图。
表4-7装配单元装置侧的接线端口信号端子的分配
4.2PLC外部接线图
图4-7装配单元PLC接线原理
4.3PLC梯形图
第五章装配单元人机界面
5.1人机界面设计
系统运行的主令信号（复位、启动、停止等）通过触模屏人机界面给出。
同时，人机界面上也显示系统运行的各种状态信息。
人机界面是在操作人员和机器设备之间做双向沟通的桥梁。
使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变的简单生动，并且可以减少操作上的失误，即使是新手也可以很轻松的操作整个机器设备。
使用人机界面还可以使机器的配线标准化、简单化，同时也能减少PLC 控制器所需的I/O 点数，降低生产的成本，同时由于面板控制的小型化及高性能，相对的提高了整套设备的附加价值。
装配站单元组态监控有2个界面，一个界面包括：
启动、停止、急停按钮和系统运行、停止等信息显示以及总供料计数，在该界面中还包括挡料电磁阀、顶料电磁阀、回转电磁阀、手爪加紧电磁阀、下降电磁阀、伸出电磁阀、红、黄、绿3色指示灯、物料台检测、物料不足检测、缺料检测等一系列的信号显示，实时反应设备的运行工程。
另一个界面是“装配站实时数据浏览”和“报警数据浏览”界面，通过单击“装配单元设计与运行”界面中的“数据浏览和报警画面”按钮，即可进入该界面。
在该界面中，可以及时显示出当前的运行状态及运行过程中的报警信息。
图5-1按钮指示灯模块
模块盒上器件包括：
⑴指示灯（24VDC）：
黄色（HL1）、绿色（HL2）、红色（HL3）各一只。
⑵主令器件：
绿色常开按钮SB1一只
红色常开按钮SB2一只
选择开关SA（一对转换触点）
急停按钮QS（一个常闭触点）
2、当各工作单元通过网络互连构成一个分布式的控制系统时，对于采用三菱FX系列PLC的设备，YL-335B的标准配置是采用了基于RS485串行通信的N：
N通信方式。
设备出厂的控制方案如图1-11所示。
各工作站PLC配置如下：
⑴输送单元：
FX1N-40MT主单元，共24点输入，16点晶体管输出。
⑵供料单元：
FX2N-32MR主单元，共16点输入，16点继电器输出。
⑶加工单元：
FX2N-32MR主单元，共16点输入，16点继电器输出。
⑷装配单元：
FX2N-48MR主单元，共24点输入，24点继电器输出。
⑸分拣单元：
FX2N-32MR主单元，共16点输入，16点继电器输出。
PLC具有很强的功能，能够完成各种任务。
但是同时我们也注意到这样一个问题：
PLC无法显示数据，没有漂亮的界面。
不能像计算机控制系统一样，能够以图形方式显示数据，操作设备也很简单方便。
借助智能终端设备，即人机界面（human-machineinterface）,通过人机界面设备提供的组态软件，能够很方便地设计出用户所需求的界面，也可以直接在人机界面设备上操作设备。
人机界面设备提供了人机交换的方式，就像一面窗口，是操作人员与PLC之间进行对话的接口设备。
人机界面设备以图形方式，显示所连接PLC的状态，当前过程数据以及故障信息。
用户可使用HMI设备方便地操作和观测正在监控的设备或系统。
工业触摸屏已经成为现代化工业控制系统中不可缺少的人机界面设备之一。
YL-335B自动化生产线采用了昆仑通态研发的人机界面TPC7062K。
在YL-335B自动化生产线中，通过触摸屏这扇窗口，我们可以观察，掌握和控制自动化生产线以及PLC的工作状况.
第六章装配单元安装与调试
6.1生产工艺流程
在单站工作情况下，装配单元上安装的红、黄、绿3色警示灯用于本单元的状态显示和报警显示。
按钮/指示灯模块的指示灯暂不使用。
各执行部件的初始状态为：
挡料气缸属于伸出状态，料仓上已经有足够的小圆柱零件；装配机械手的升降气缸处于提升状态，伸缩气缸属于缩回状态，气爪属于松开状态；工件工件装配台上没有待装配工件；急停按钮没有按下。
设备上电和气源接通后，若设备在上述初始状态，则绿色警示灯常亮，表示设备准备好，否则，该警示灯以1HZ频率闪烁。
若设备准备好，按下启动按钮，装配单元启动，绿色和黄色警示灯均常亮。
如果回转台上的左料盘内没有小圆柱零件，就执行下料操作；如果左料盘内有零件，则执行回转台回转操作。
如果回转台的右料盘内有小圆柱零件且装配台上有待装配工件，执行执行机械装配手抓取小圆柱零件，放入待装配工件中的控制。
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。
若在运行过程中按下停止按钮，则工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将停止工作。
在运行过程中发生“零件不足”警报时，警示灯中红色灯以1HZ的频率闪烁，绿色和黄灯常亮；在运行过程中发生“零件没有”警报时，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，绿色灯常亮。
急停按钮一旦启动，本单元所有机构应立即停止运行；急停复位后，则恢复原来的工作。
要编写满足控制要求、满足安全要求的控制程序，首先要了解设备的基本机构，其次要了解清楚各个结构之间的准确动作关系，即了解清楚生产工艺；同时还要考虑安全、效率等因素；最后才是通过编程实现控制功能。
6.2调试运行
安装工具
序号
工具描述
规格
数量
1
T型内六角扳手
4（5/6/8/10）CRVMo
1
2
万用表
MF47
1
3
活洛扳手
150×19
1
4
开口扳手
M10，M12
4
5
套扳
4
6
压线钳
BS-6202B
1
7
剥线钳
BS-D2206
1
8
十字起子
1
9
一字起子
1
系统安装调试故障分析
序号
出现的问题
原因分析
解决方法
1
机械手无法动
将对应的传感接错了
将传感器一一对应的接起来
2
机械手无法旋转
光电式接近开关坏掉
更换了一个
3
机械手无法动
两个子程序同时被调用
改过来
4
不能正常输出
接线有问题
检查接线回路
5
小臂气缸不能下降
下降检测传感器接触不良
更换传感器
个人总结
本课题是装配流水线PLC控制系统设计，通过对流水线动作的连续性以及被控制设备之间的相互关联性，针对不同的工作状态，进行相应的动作输出，从而实现从工件从一号位传送到仓库完成输出的这样一个周期控制工作。
程序设计以流水线控制系统为中心的，从控制系统的硬件、软件选用到系统的设计过程（包括设计方案，设计流程，设计要求，梯形图设计等），旨在对其中的设计和制造过程做简单的介绍和说明，由于本次设计是模拟设计，故对硬件系统的选型没有做详细的描述，主要是对PLC控制的编程做了重要说明，程序主要通过定时器、限位开关和中间继电器来控制程序运行，最终完成了设计。
在本次的自动机与自动线的设备安装与调试实训中，我觉得受益匪浅，收获颇多。
首先在实训的过程中我亲自进行自动机与自动线的安装与调试，在安装和调试的过程中我学到了一些企业工厂中的一些东西，比如供电装置、伺服驱动器、伺服电机、光电编码器、各种传感器、变频器等等。
我学习了它们的工作原理，知道它们的相关知识。
实训中，我们小组分工明确，每个同学都很努力做的都很好。
我们通过自动机的安装，了解安装设备首先就是了解说明书，然后将一堆零件按照说明书拼装起来，就像搭积木一样。
快乐的工作、快乐的学习！
做好机械组装的工作后，我们必须手动试运行，检验整个安装好的自动机是否能正常工作。
在完成机械组装工作后，我在按照图纸进行电气接线，接完后用万用表检测是否正确。
然后进行气动装置的链接，PLC的程序拼写，输入，检测，调试。
完成实训。
实训中有我们遇到许多问题，但是我们依然积极的探讨去解决。
当然也遇到许多新的设备，激起了我们的好奇心。
此次的实训意义非凡，因为自动化生产线在社会中应用十分广泛。
它可代替人类进行繁重的劳动以实现生产的机械化和自动化，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
在科技日益发达的今天，传统的生产已经代替不了工业生产的要求，自动化已经成为许多企业的核心。
而身为一名学习自动化的学生，我们更应该对自动化生产线有一定的了解和认识。
这个项目是我们对于自动化生产线有了更加深入透彻的认识，YL-335B采用模块组合式的结构，各工作单元是相对独立的模块，并采用了标准结构和抽屉式模块放置架，具有较强的互换性。
可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目标。
使我们在知识的学习和综合应用，PLC的编程和组网能力，设备的安装与调试等方面有了质的飞跃。
同时更加将我们平时所学的知识联系起来，巩固并学到了在课堂上没有学到的知识。
此外，每天上班制的工作时间，使即将步入社会的我们打下了良好的基础。
对自己严格要求是一种态度。
这对我们以后的工作是有很好的帮助的。
虽然在整个过程中，也遭遇了挫折，但是，在老师和同组人员的帮助下，最终都能圆满的解决。
致谢
本次实训在丁加军、胡天翔老师的悉心指导下圆满完成，衷心感谢老师的指导！
两周的实训虽然在大学生涯里是最长的一次实训，但是我们感觉时间还是很短暂还有许多东西没有学到；还有许多的东西想向老师请教感到很遗憾。
在这次实训中两位老师一直很耐心的指导我们、教育我们，十分感谢老师的耐心的教导！
同学热情参与积极讨论，踊跃提问，最后在老师的帮助下完成了这次的实训任务。
我非常感谢学校提供的每一次的实训机会，每次的实训都是对自身能力的一次提高。
我们通过实践牢牢掌握了知识，非常感谢学校提供的实训机会！
此外，向同组共同努力的组员们表示衷心地感谢！
参考文献
1.吕景泉.自动化生产线安装与调试［M］.中国铁道出版社，2008
2.丁加军、盛靖琪.自动机与自动线［M］.机械工业出版社，2008
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