搬运分拣单元机械拆装与调试
（1）任务目的
1）锻炼和培养学生的动手能力。
2）加深对各类机械部件的了解，掌握其机械的结构。
3）巩固和加强机械制图课程的理论知识，为机械设计、专业课等后续课程的学习奠定必要的基础。
4）掌握机械总成、各零部件及其相互间的连接关系、拆装方法和步骤及注意事项。
5）锻炼动手能力，学习拆装方法和正确地使用常用机、工、量具和专门工具。
6）熟悉和掌握安全操作常识，零部件拆装后的正确放置、分类及清洗方法，培养文明生产的良好习惯。
7）通过电脑制图，绘制单个零部件图。
（2）任务内容
1）识别各种工具，掌握正确使用方法。
2）拆卸、组装各机械零部件、控制部件，如：气缸、电机、转盘、过滤器、PLC、开关电源、按钮等。
3）装配所有零部件，装配到位，密封良好，转动自如。
注：在拆卸零件的过程中整体的零件不允许破坏性拆开，如：气缸，丝杆副等。
（3）实训装置
1）台面：警示灯机构、提升机构、上料机构、执行机构；
2）网孔板： PLC控制机构、供电机构；
3）各种拆装工具。
（4）拆装要求
具体拆卸与组装，先外部零件后内部零件，先部件后零件，按装配工艺顺序进行，拆卸的零件按顺序摆放，进行必要的记录、擦洗和清理。装配时按顺序进行，要一次安装到位。
每个学生都要动手。（注意：先拆的后装、后拆的先装）
（5）工艺流程
1）拆卸
工作台面：
①准备各种拆卸工具，熟悉工具的正确使用方法。
②了解所拆卸的机器主要结构，分析和确定主要拆卸内容。
③端盖、压盖、外壳类拆卸；接管、支架、辅助件拆卸。
④主轴、轴承拆卸。
⑤内部辅助件及其它零部件拆卸、清洗。
⑥各零部件分类、清洗、记录等。
网孔板：
①准备各种拆卸工具，熟悉工具的正确使用方法。
②了解所拆卸的器件主要分布，分析和确定主要拆卸内容。
③主机PLC、空气开关、保险丝座、I/O接口板、转接端子及端盖、开关电源、导
轨拆卸。
④各元器件分类、注意元器件的分布结构、记录等。
2）组装
①理清组装顺序，先组装内部零部件，组装主轴及轴承。
②组装轴承固定环、上料地板等工作部件。
河北科技大学 学生个性化教育实训报告 题目：搬运单元模块设计 学生姓名： 指导教师： 日期：2016年1月15日
目录 1 第一章模块化生产系统的简介 (1) 1.1 第1节系统的特点和作用 (1) 1.2 第2节系统的组成 (2) 1.3 第3节MPS的发展 (6) 2 第二章物流过程 (7) 3 第三章MPS单元的结构与控制 (8) 3.1 第1节搬运单元简介 (8) 3.2 第2节搬运单元的机械结构 (9) 3.3 第3节搬运单元的气动控制 (10) 3.4 第4节制定I/O表 (11) 4 第四章材料的选型 (23) 4.1 第1节气缸的选择 (23) 4.2 第2节传感器的选择 (25) 4.3 第3节电磁阀的选用 (26) 5第5章参考文献 (27)
第一章模块化生产系统的简介 第1节系统的特点和作用 模块化生产培训系统：Modular Production Training System,简称MPS。模块化生产培训系统是应用于机电一体化、自动化等相关专业的专业技术职业培训和继续教育的模块化教学培训系统模块化生产培训系统可以从基础部分的简单功能及加工顺序，逐步扩展到复杂的集成控制系统。模块化生产培训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。该装置由多套各自独立而又紧密相连的工作站组成。各个功能站分别为：上料站、检测站、上料检测站、搬运站、加工检测站安装站、操作手站、传送单元、搬运分拣站和分类存储站。 该实验装置的一大显著特点是：它具有综合性、模块化以及易扩充等特点。它针对学员不同的技术基础进行培训，具有良好的适用性。具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制将各个模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习。在基本本单元模块培训完成以后，又可以将相邻的两站三站……直至八站连在一起学习复杂系统的控制编程装配和调试技术。由于该系统囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、PLC（可编程控制器）传感器等多种技术，给学员提供了一个典型的综合科技环境，使学生将学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识综合训练和相互提升。因此该套装置非常适合对在校学生和初上岗位的工程技术人员进行培训，是培养机电一体化人才的理想设备。系统的实体图如图1-1所示 图1-1
搬运分拣单元机械拆装与调试 （1）任务目的 1）锻炼和培养学生的动手能力。 2）加深对各类机械部件的了解，掌握其机械的结构。 3）巩固和加强机械制图课程的理论知识，为机械设计、专业课等后续课程的学习奠定必要的基础。 4）掌握机械总成、各零部件及其相互间的连接关系、拆装方法和步骤及注意事项。 5）锻炼动手能力，学习拆装方法和正确地使用常用机、工、量具和专门工具。 6）熟悉和掌握安全操作常识，零部件拆装后的正确放置、分类及清洗方法，培养文明生产的良好习惯。 7）通过电脑制图，绘制单个零部件图。 （2）任务内容 1）识别各种工具，掌握正确使用方法。 2）拆卸、组装各机械零部件、控制部件，如：气缸、电机、转盘、过滤器、PLC、开关电源、按钮等。 3）装配所有零部件，装配到位，密封良好，转动自如。 注：在拆卸零件的过程中整体的零件不允许破坏性拆开，如：气缸，丝杆副等。 （3）实训装置 1）台面：警示灯机构、提升机构、上料机构、执行机构； 2）网孔板： PLC控制机构、供电机构； 3）各种拆装工具。 （4）拆装要求 具体拆卸与组装，先外部零件后内部零件，先部件后零件，按装配工艺顺序进行，拆卸的零件按顺序摆放，进行必要的记录、擦洗和清理。装配时按顺序进行，要一次安装到位。 每个学生都要动手。（注意：先拆的后装、后拆的先装） （5）工艺流程 1）拆卸 工作台面： ①准备各种拆卸工具，熟悉工具的正确使用方法。 ②了解所拆卸的机器主要结构，分析和确定主要拆卸内容。 ③端盖、压盖、外壳类拆卸；接管、支架、辅助件拆卸。 ④主轴、轴承拆卸。 ⑤内部辅助件及其它零部件拆卸、清洗。 ⑥各零部件分类、清洗、记录等。 网孔板： ①准备各种拆卸工具，熟悉工具的正确使用方法。 ②了解所拆卸的器件主要分布，分析和确定主要拆卸内容。 ③主机PLC、空气开关、保险丝座、I/O接口板、转接端子及端盖、开关电源、导 轨拆卸。 ④各元器件分类、注意元器件的分布结构、记录等。 2）组装 ①理清组装顺序，先组装内部零部件，组装主轴及轴承。 ②组装轴承固定环、上料地板等工作部件。
（三）工业机器人搬运单元机器人的编程与调试 1.任务描述 本单元机器人使用ABB的IRB120机器人，控制PLC为H2U-3232MT。该单元的机械与电气安装、PLC及机器人的编程与调试已经完成，由于机器人更换电池，其程序和数据丢失，只剩下PLC程序，现在你需要根据以下的模型图（见第2点）、运行功能（见第3点）、机器人控制器地址分配表（表3-1）、PLC IO功能分配表（见表3-2），完成本单元的机器人编程以及相关的IO设置，使机器人能够完成物料瓶搬运、盒盖搬运和标签吸取与贴放过程 (如图3-1所示)，要求机器人在运行过程中动作顺畅，无任何机器人本体及夹具与其它机构碰撞现象。 物料瓶放入包装盖上盒盖盖贴上标签 图3-1 包装过程示意图 2．模型图 工业机器人搬运单元主要由IRB120机器人、物料台机构、升降台机构、标签台等组成，详细部件分布见附图12。 3.运行功能 初始位置： 盒盖升降机构处于升降原点传感器位置，底盒升降机构处于升降原点传感器位置，定位气缸处于缩回状态，推料气缸处于缩回状态，机器人夹具吸盘垂直朝上（处于关闭状态）、夹爪朝下（处于张开状态），气源二联件压力表调节到0.4Mpa～0.5Mpa。 控制流程： （1）该单元在单机状态，机器人切换到自动运行状态，按“复位”按钮，单元复位，机器人回到安全原点pHome（要求在pHome点时夹具吸盘垂直朝上，夹爪朝下）。
（2）“复位”灯（黄色灯，下同）闪亮显示； （3）“停止”（红色灯，下同）灯灭； （4）“启动”（绿色灯，下同）灯灭； （6）所有部件回到初始位置； （7）“复位”灯（黄色灯）常亮，系统进入就绪状态。 （8）第一次按“启动”按钮，工业机器人搬运单元盒盖升降机构的推料气缸将物料底盒推出到包装工作台上； （9）同时定位气缸伸出； （10）物料台检测传感器动作； （11）该单元上的机器人开始执行瓶子搬运功能：机器人从检测分拣单元的出料位将物料瓶搬运到包装盒中,路径规划合理，搬运过程中不得与任何机构发生碰撞； ①机器人搬运完一个物料瓶后，若检测检测分拣单元的出料位无物料瓶，则机器人回到原点位置pHome 等待，等出料位有物料瓶，再进行下一个的抓取。 ②机器人搬运完一个物料瓶后，若检测检测分拣单元的出料位有物料瓶等待抓取，则机器人无需再回到原点位置pHome ，可直接进行抓取，提高效率。 （12）包装盒中装满4个物料瓶后，机器人回到原点位置pHome ，即使检测检测分拣单元的出料位有物料瓶，机器人也不再进行抓取，物料瓶搬运顺序如图3-2所示。 图3-2 物料瓶工位示意图 （13）推料气缸缩回； （14）第二次按“启动”按钮，机器人开始自动执行盒盖搬运功能：机器人从pHome 点到包装盒盖位置，用吸盘将包装盒盖吸取并盖到包装盒上，路径规划合理，加盖过程中不得与任何机构发生碰撞，盖好后回到原点位置pHome ； ① ② ③ ④
《自动化生产线安装与调试》课程单元教学设计 一、教案头 单元标题：网络功能的设计与调试 授课对象：电气 3131-3133 学时：12 上课地点：5418 教学目标 能力（技能）目标知识目标 1、会熟练应用PLC的网络功能指令； 2、能够独立连接PLC网络硬件线路； 3、能够独立设计调试PLC网络控制程序 1、三菱FX系列PLC的几种通信方式 2、N:N网络通信的组网结构； 3、N:N网络通信的格式与参数定义； 职 业素养1、分工协作 2、良好的工作习惯，确保器件不受损坏 能力训 练任务及案例1、YL335A自动化生产线供料、加工、装配、分拣与运输单元的组网； 1、YL335A自动化生产线供料、加工、装配、分拣与运输单元的开关量与数据传送测试； 教 学 组 织 在理实一体化教室上课，真正做到理论与实践教学相结合 教学材料1、《自动化生产线安装与调试》自编讲义作者：陈子珍 2、《三菱PLC硬件与编程指南》三菱培训教材 3、相关操作软件 作业
1 学习情境5：网络功能的设计与调试时间第4周地点5418 教室 步骤教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配组织 教学 点名考勤讲述5分钟 情境描述前面的实训中，我们完成了各个单元的单 站PLC控制，今天的任务是如何通过PLC 实现由几个相对独立的单元组成的一个群 体设备（生产线）的控制功能 讲述课件5分钟 任务引入、分解本控制系统以一个FX系列PLC作为主站， 另外4个FX系列PLC作为从站，主站负 责采集各从站数据，协调各站运行。任务 分解后具体分两步来做： 任务1-通信网络组网 任务2-站点通信建立 任务3-站点通信实现 讲述课件、板书5分钟 知识点引入-1 1.三菱FX系列PLC支持5种类型的通 信方式 2.N:N网络的适用环境 3.N:N通信方式的应用 4.N:N通信网络的连接方式 讲述讲解20分钟 任务1 布置 任务1-- 安装和连接N:N通信网络讲述课件、图片10分钟 任务1实施1）络安装前，应断开电源，各站PLC应 插上485-BD通信板 2）各站点间用屏蔽双绞线相连 3）接线时须注意终端站要接上110欧姆 的终端电阻（485BD板附件） 4）连线时宜用压接工具把电缆插入端 子，如果连接不稳定，则通讯会出现 错误。 指导实操40分钟 结果验证在完成网络连接后，接通各PLC工作电源， 可以看到，各站通信板上有一个LED指示 灯出现点亮的闪烁状态。 检查排故25分钟 任务2 布置 任务2 站点通信建立讲述课件5分钟
自动化生产线安装与调试 第一篇项目开篇：典型自动化生产线介绍 自动化生产线安装与调试竞赛主要内容：自动线的装配和自动线的运行与调试。 本次自动线安装与调试大赛融合了机械工程与电子工程的核心技术，主要包括：机械机构及气动部件安装；控制线路布线、气动电磁阀及气管安装；PLC 应用与编程；变频器控制技术应用；运动控制技术应用；机电安装、连接、故障诊断与调试等。 项目1：了解自动线及其应用 图1-3所示是应用于正泰电器股份有限公司的塑壳式断路器自动生产线，包括自动上料、自动铆接、5次通电检查、瞬时特性检查、延时特性检查、自动打标等工序，采用可编程控制器控制，每个单元都有独立的控制、声光报警等功能，采用网络技术将生产线构成一个完善的网络系统。 图1-4所示是某汽车配件厂的制动器自动化装配线，该生产线考虑到设备性能、生产节拍、总体布局、物流传输等因素，采用标准化、模块化设计，选用各种机械手及可编程自动化装置，实现零件的自动供料、自动装配、自动检测、自动打标、自动包装等装配过程自动化，采用网络通信监控、数据管理实现控制与管理。 图1-5所示是某饮料厂的自动灌装线，主要完成上料、灌装、封口、检测、打标、包装、码垛等几个生产过程，实现集约化大规模生产的要求。 1、什么是自动线 自动线是在流水线的基础上逐渐发展起来的。它不仅要求线体上各种机械加工装置能自动地完成预定的各道工序及工艺过程，使产品成为合格的制品，而且要求在装卸工件、定位夹紧、工件在工序间的输送、工件的分拣甚至包装等都能自动地
进行。使其按照规定的程序自动地进行工作。人们把这种自动工作的机械电气一体化装置系统称为自动生产线（简称自动线）。 自动线的任务就是为了实现自动生产，怎样才能达到这一要求呢？ 自动线综合应用机械技术、控制技术、传感技术、驱动技术、网络技术等，通过一些辅助装置按工艺将各种机械加工装置连成一体，并控制夜、气压系统和电气控制系统将各个部分动作联系起来，完成预定的生产加工任务。 2、自动线的发展 首先，是可编程控制器的出现。 其二，是机械手、机器人技术的飞速发展。 其三，是传感技术的形成。 其四，就是液压和气压传动技术。 第五，就是网络技术的飞跃，无论是现场总线还是工业以太网络，使得自动线的各个控制单元构成一个协调运转的整体。 任务二：认识YL-335A 型自动线 1、 YL-335A 型的基本结构认知 亚龙YL-335A 型自动线实训考核装备由安装在铝合金导轨式实训台上的供料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元这5个单元组成。各工作站均设置一台ＰＬＣ承担起控制任务，各ＰＬＣ之间通过RS-485串行通讯实现互连，构成分布式的控制系统。 YL-335A 自动线的工作目标是：将供料单元料仓内德工件送往加工单元的物料台，完成加工操作后，把加工的工件送往装配单元的物料台，然后把装配单元料仓内的白色和黑色
第三章供料单元的结构与控制 3.1 供料单元的结构 3.1.1 供料单元的功能 供料单元是YL-335A中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。如图3-1所示为供料单元实物的全貌。 3.1.2供料单元的结构组成 供料单元的结构组成如图3-2所示。其主要结构组成为：工件推出与支撑，工件漏斗，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。 1．工件推出与支撑及漏斗部分 该部分如图3-3所示。用于储存工件原料，并在需要时将料仓中最下层的工件推出到物料台上。它主要由大工件装料管、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。 该部分的工作原理是：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。
为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸截流阀。气缸截 流阀的作用是调节气缸的动作速度。截流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。图3-4是安装了带快速接头的限出型气缸截流阀的气缸外观。 图3-5是一个双动气缸装有两个限出型气缸节流阀的连接和调节原理示意图，当调节节流阀A时，是调整气缸的伸出速度，而当调节节流阀B时，是调整气缸的缩回 速度。 A 从图3-4上可以看到，气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，这两个极限位置都分别装有一个磁感应接近开关，如图3-6(a)所示。磁感应接近开关的基本工作原理是：当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。若在气缸的活塞（或活塞杆）上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作并发出电信号。在PLC 的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。在传感器上设置有LED显示用于显示传感器的信号状态，供调试时使用。传感器动作时，输出信号“1”，LED亮；传感器不动作时，输出信号“0”，LED不亮。传感器（也叫做磁性开关）的安装位置可以调整，调整方法是松开磁性开关的紧定螺栓，让磁性开关顺着气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺栓。 磁性开关有蓝色和棕色2根引出线，使用时蓝色引出线应连接到PLC输入公共端，棕色引出线应连接到PLC输入端子。磁性开关的内部电路如图3-6虚线框内所示，为了防止实训时错误接线损坏磁性开关，YL-335A上所有磁性开关的棕色引出线都串联 了电阻和二极管支路。因此，使用时若引出线极性接反，该磁性开关不能正常工作。
加工单元安装与调试 目录 序言 (3) 项目一安装搬运单元结构与工作原理 (4) 任务1-1 安装搬运单元技术指标 (4) 知识点1-1-1工作台指标 (4) 知识点1-1-2 技术指标: (4) 任务1-2 工作原理 (5) 知识点1-2-1 加工单元单站工作原理 (5) (5) 任务1-3 组成结构 (6) 知识点1-3-1 控制部分 (6) 知识点1-3-2顶料加工机构 (6) 知识点1-3-3检测机构 (7) 知识点1-3-4回转工作台机构 (8) 知识点1-3-5物位与物料检测部件 (9) 项目二搬运单元装配 (10) 任务2-1装配图识读 (10) 技能点2-1-1读装配图的要求 (10) 技能点2-1-2读装配图的方法和步骤 (10) 任务2-2 元器件清点 (11) 知识点2-2-1 元器件的分类 (11) 技能点2-2-1 标准件清点 (11) 技能点2-2-2 普通零件清点 (12) 技能点2-2-3 外购件清点 (14) 任务2-3 装配过程 (17) 技能点2-3-1顶料加工机构装配 (17) 技能点2-3-2检测机构装配 (18) 技能点2-3-3回转工作台机构装配 (19) 技能点2-3-4物位与物料检测部件 (19) 技能点2-3-5加工单元总装配 (20) 项目三电气回路连接与调试 (20) 任务3-1 气动回路连接与调试 (20) 技能点3-1-1连接步骤： (20) 技能点3-1-2 气路调试包括 (20) 任务3-2 电路连接与调试 (22) 技能点3-2-1 电源系统图识读 (22) 技能点3-2-2 PLC I/O接口分配图识读 (24) 技能点3-2-3 安装搬运单元电路原理图识读 (25)
第三章供料单元的结构与控制 3.1供料单元的结构 3.1.1供料单元的功能 供料单元是YL-335A中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。如图3-1所示为供料单元实物的全貌。 3.1.2供料单元的结构组成 供料单元的结构组成如图3-2所示。其主要结构组成为：工件推出与支撑，工件漏斗，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。 1．工件推出与支撑及漏斗部分 该部分如图3-3所示。用于储存工件原料，并在需要时将料仓中最下层的工件推出到物料台上。它主要由大工件装料管、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。 该部分的工作原理是：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。 为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸截流阀。气缸截流阀的作用是调节气缸的动作速度。截流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。图3-4是安装了带快速接头的限出型气缸截流阀的气缸外观。 图3-5是一个双动气缸装有两个限出型气缸节流阀的连接和调节原理示意图，当调节节流阀A 时，是调整气缸的伸出速度，而当调节节流阀B时，是调整气缸的缩回速度。 从图3-4上可以看到，气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，这两个极限位置都分别装有一个磁感应接近开关，如图3-6(a)所示。磁感应接近开关的基本工作原理是：当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。若在气缸的活塞（或活塞杆）上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作并发出电信号。在PLC的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。在传感器上设置有LED显示用于显示传感器的信号状态，供调试时使用。传感器动作时，输出信号“1”，LED亮；传感器不动作时，输出信号“0”，LED不亮。传感器（也叫做磁性开关）的安装位置可以调整，调整方法是松开磁性开关的紧定螺栓，让磁性开关顺着气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺栓。
第四章分拣与存储单元的安装与调试 4.1 分拣单元的结构 4.1.1 分拣与存储单元的元件认知 分拣单元是YL-335A中的最末单元，完成对上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。当输送站送来工件放到传送带上并为入料口光电传感器检测到时，即启动变频器，工件开始送入分拣区进行分拣。如图4-1所示分拣单元实物的全貌。 图4-1分拣单元实物的全貌 4.1.2 分拣单元的结构组成 分拣单元的结构组成如图4-2所示。其主要结构组成为：传送和分拣机构，传动机构，变频器模块，电磁阀组，接线端口，PLC模块，底板等。
图4-2分拣单元的主要结构组成 1、传送和分拣机构 传送和分拣机构如图4-3所示。传送已经加工、装配好的工件，在光纤传感器检测到并进行分拣。它主要由传送带、料抖、物料槽、推料（分拣）气缸、漫射式光电传感器、光纤传感器、磁感应接近式传感器组成。
图4-3传送和分拣机构 传送带是把机械手输送过来加工好的工件进行传输，输送至分拣区。料抖是用纠偏机械手输送过来的工件。两条物料槽分别用于存放加工好的黑色工件和白色工件。 传送和分拣的工作原理：本站的功能是完成从装配站送来的装配好的工件进行分拣。当输送站送来工件放到传送带上并为入料口漫射式光电传感器检测到时，将信号传输给PLC，通过PLC的程序使启动变频器，电机运转驱动传送带工作，把工件带进分拣区，如果进入分拣区工件为白色，则检测白色物料的光纤传感器动作，作为1号槽推料气缸启动信号，将白色料推到1号槽里，如果进入分拣区工件为黑色，检测黑色的光纤传感器作为2号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到2号槽里。自动生产线的加工结束。 在每个料槽的对面都装有推料（分拣）气缸，把分拣出的工件推到对号的料槽中。在两个推料（分拣）气缸的前极限位置分别装有磁感应接近开关，在PLC 的自动控制可根据该信号来判别分拣气缸当前所处位置。当推料（分拣）气缸将物料推出时磁感应接近开关动作输出信号为“1”，反之，输出信号为“0”。 为了准确且平稳地把工件从滑槽中间推出，需要仔细地调整两个分拣气缸的位置和气缸活塞杆的伸出速度，调整方法在前面已经叙述过了。 在传送带入料口位置装有漫射式光电传感器，用以检测是否有工件输送过来
第三章供料单元的结构与控制 供料单元的结构 3.1.1 供料单元的功能 供料单元是YL-335A中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。如图3-1所示为供料单元实物的全貌。 3.1.2供料单元的结构组成 供料单元的结构组成如图3-2所示。其主要结构组成为：工件推出与支撑，工件漏斗，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。 1．工件推出与支撑及漏斗部分 该部分如图3-3所示。用于储存工件原料，并在需要时将料仓中最下层的工件推出到物料台上。它主要由大工件装料管、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。 该部分的工作原理是：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。 为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸截流阀。气缸截流阀的作用是调节气缸的动作速度。截流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径
的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。图3-4是安装了带快速接头的限出型气缸截流阀的气缸外观。 图3-5是一个双动气缸装有两个限出型气缸节流阀的连接和调节原理示意图，当调节节流阀A时，是调整气缸的伸出速度，而当调节节流阀B时，是调整气缸的缩回速度。 A 从图3-4上可以看到，气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，这两个极限位置都分别装有一个磁感应接近开关，如图3-6(a)所示。磁感应接近开关的基本工作原理是：当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。若在气缸的活塞（或活塞杆）上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作并发出电信号。在PLC 的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。在传感器上设置有LED显示用于显示传感器的信号状态，供调试时使用。传感器动作时，输出信号“1”，LED亮；传感器不动作时，输出信号“0”，LED不亮。传感器（也叫做磁性开关）的安装位置可以调整，调整方法是松开磁性开关的紧定螺栓，让磁性开关顺着气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺栓。 磁性开关有蓝色和棕色2根引出线，使用时蓝色引出线应连接到PLC输入公共端，棕色引出线应连接到PLC输入端子。磁性开关的内部电路如图3-6虚线框内所示，为了防止实训时错误接线损坏磁性开关，YL-335A上所有磁性开关的棕色引出线都串联 了电阻和二极管支路。因此，使用时若引出线极性接反，该磁性开关不能正常工作。
第四章分拣与存储单元的安装与调试 分拣单元的结构 4.1.1 分拣与存储单元的元件认知 分拣单元是YL-335A中的最末单元，完成对上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。当输送站送来工件放到传送带上并为入料口光电传感器检测到时，即启动变频器，工件开始送入分拣区进行分拣。如图4-1所示分拣单元实物的全貌。 图4-1分拣单元实物的全貌 4.1.2 分拣单元的结构组成 分拣单元的结构组成如图4-2所示。其主要结构组成为：传送和分拣机构，传动机构，变频器模块，电磁阀组，接线端口，PLC模块，底板等。
图4-2分拣单元的主要结构组成 1、传送和分拣机构 传送和分拣机构如图4-3所示。传送已经加工、装配好的工件，在光纤传感器检测到并进行分拣。它主要由传送带、料抖、物料槽、推料（分拣）气缸、漫射式光电传感器、光纤传感器、磁感应接近式传感器组成。
图4-3传送和分拣机构 传送带是把机械手输送过来加工好的工件进行传输，输送至分拣区。料抖是用纠偏机械手输送过来的工件。两条物料槽分别用于存放加工好的黑色工件和白色工件。 传送和分拣的工作原理：本站的功能是完成从装配站送来的装配好的工件进行分拣。当输送站送来工件放到传送带上并为入料口漫射式光电传感器检测到时，将信号传输给PLC，通过PLC的程序使启动变频器，电机运转驱动传送带工作，把工件带进分拣区，如果进入分拣区工件为白色，则检测白色物料的光纤传感器动作，作为1号槽推料气缸启动信号，将白色料推到1号槽里，如果进入分拣区工件为黑色，检测黑色的光纤传感器作为2号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到2号槽里。自动生产线的加工结束。 在每个料槽的对面都装有推料（分拣）气缸，把分拣出的工件推到对号的料槽中。在两个推料（分拣）气缸的前极限位置分别装有磁感应接近开关，在PLC 的自动控制可根据该信号来判别分拣气缸当前所处位置。当推料（分拣）气缸将物料推出时磁感应接近开关动作输出信号为“1”，反之，输出信号为“0”。 为了准确且平稳地把工件从滑槽中间推出，需要仔细地调整两个分拣气缸的位置和气缸活塞杆的伸出速度，调整方法在前面已经叙述过了。 在传送带入料口位置装有漫射式光电传感器，用以检测是否有工件输送过来
（二）检测分拣单元检测装置的安装与接线 1.任务描述 本单元用一台H2U-3624MR-XP PLC实现电气控制,主输送带和辅输送带由24V直流电机驱动，现在该单元控制挂板以及桌面部分机构的安装与接线已经完成，由于检测装置尚未安装，无法通过本单元来对物料瓶的瓶盖拧紧程度、物料颗粒的数量进行检测，现在你需要对检测分拣单元的检测装置进行安装与接线。 （1）请根据以下资料，完成检测分拣单元中检测装置的零部件安装。并且将该机构合理地安装在检测分拣单元相应的位置上。 ①检测装置的结构图与爆炸图分别如图2-1、图2-2所示。 ②检测装置的装配图见附页图16； ③检测装置的安装效果图如图2-3所示； （2）请根据检测分拣单元的气路连接图（见附页图20）完成该机构的气路连接及调整，确保各气缸运行顺畅和平稳。 （3）请根据桌面端子板端子分配表（见表2-1）、模块端子板端子分配表（见表2-2、表2-3）以及所提供的电路图（见附页图21-图24）完成该机构桌面上所有与PLC输入输出有关的执行元件的电气连接，连接方向参考检测分拣单元的端子板连接示意图（如图2-4所示，虚线框中的各“执行机构”电气元件与“37针端子板CN310”接线端子间的电气接线为参赛选手接线部分）。 2.检测装置的结构图和爆炸图 图2-1 结构图图2-2 爆炸图
3.安装效果图 图2-3 安装效果图 4.桌面端子板连接示意图 传感器 控制板PLC 37针端子板CN310 15针端子板执行机构电气元件 图2-4端子板连接示意图 5.桌面37针端子板CN310端子分配表 表2-1 端子板CN310地址线号功能描述 XT3-1 X01 旋紧检测传感器 XT3-3 X03 瓶盖蓝色检测传感器 XT3-4 X04 瓶盖白色检测传感器 XT3-12 X14 三颗料位检测 XT3-13 X15 四颗料位检测 XT2-2 Y02 龙门灯带亮绿色 XT2-3 Y03 龙门灯带亮红色 XT3-4 Y04 龙门灯带亮蓝色 XT1\XT4 PS13+(+24V) 24V电源正极 XT5 PS13-(0V) 24V电源负极
分拣单元的安装与调试 安装工作步骤: 1.传送带的安装 2.铝合金框架结构安装 3.分拣气缸的安装 4.气路电磁阀安装 5.入料口工件光电传感器安装 6.光纤传感器安装 7.金属传感器安装 8.变频调速电机安装 9.旋转编码器安装 10.接线端口安装
生产工艺流程 作为独立设备被控制时，需要有工件。工件可通过人工方式放置金属和黑白2钟颜色的方法来解决，只要工件放置在工件导向处即可。具体过程如下： ①初始状态:设备上电和气源接通后，若工作单元的3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，改指示灯以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，变频器即可启动，驱动传动电动机以频率30Hz的速度，把工件带往分拣区。 ③如果金属工件上的小圆柱工件为白色，则该工件对到达1号滑槽中间，传送带停止，工件被推到1号槽中；如果塑料工件上的小圆柱工件为白色，则该工件对到达2号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到2号槽中；如果工件上的小圆柱工件为黑色，则该工件对到达3号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到3号槽中。工件被推出滑槽后，该工作单元的一个工作周期结束。仅当工件被推出滑槽后，才能再次向传送带下料。 如果在运行期间按下停止按钮，该工作单元在本工作周期结束后停止运行。
调试运行 开始 启动 （S0.0) 物料口物料检测延时启动， 高速计数器当前值清零， 电机启动，延时0.5s 0.5s延时 （S0.1） 白料传感器 金属传感器 （S0.2）（S0.1) (S0.2) 到达1区，电机停到达2区，电机停到达3区，电机停止，推杆1推料止，推杆2推料止，推杆3推料推料完成推料完成推料完成 （S0.3） 分拣完成，产生1s脉冲 高速计数器清零 1s延时
任务一搬运分拣单元机械拆装与调试 （1）任务目的 1）锻炼和培养学生的动手能力。 2）加深对各类机械部件的了解，掌握其机械的结构。 3）巩固和加强机械制图课程的理论知识，为机械设计、专业课等后续课程的学习奠定必要的基础。 4）掌握机械总成、各零部件及其相互间的连接关系、拆装方法和步骤及注意事项。 5）锻炼动手能力，学习拆装方法和正确地使用常用机、工、量具和专门工具。 6）熟悉和掌握安全操作常识，零部件拆装后的正确放置、分类及清洗方法，培养文明生产的良好习惯。 7）通过电脑制图，绘制单个零部件图。 （2）任务内容 1）识别各种工具，掌握正确使用方法。 2）拆卸、组装各机械零部件、控制部件，如：气缸、电机、转盘、过滤器、PLC、开关电源、按钮等。 3）装配所有零部件，装配到位，密封良好，转动自如。 注：在拆卸零件的过程中整体的零件不允许破坏性拆开，如：气缸，丝杆副等。 （3）实训装置 1）台面：警示灯机构、提升机构、上料机构、执行机构； 2）网孔板： PLC控制机构、供电机构； 3）各种拆装工具。 （4）拆装要求 具体拆卸与组装，先外部零件后内部零件，先部件后零件，按装配工艺顺序进行，拆卸的零件按顺序摆放，进行必要的记录、擦洗和清理。装配时按顺序进行，要一次安装到位。 每个学生都要动手。（注意：先拆的后装、后拆的先装） （5）工艺流程 1）拆卸 工作台面： ①准备各种拆卸工具，熟悉工具的正确使用方法。 ②了解所拆卸的机器主要结构，分析和确定主要拆卸内容。 ③端盖、压盖、外壳类拆卸；接管、支架、辅助件拆卸。 ④主轴、轴承拆卸。 ⑤内部辅助件及其它零部件拆卸、清洗。 ⑥各零部件分类、清洗、记录等。 网孔板： ①准备各种拆卸工具，熟悉工具的正确使用方法。 ②了解所拆卸的器件主要分布，分析和确定主要拆卸内容。 ③主机PLC、空气开关、保险丝座、I/O接口板、转接端子及端盖、开关电源、导 轨拆卸。 ④各元器件分类、注意元器件的分布结构、记录等。 2）组装 ①理清组装顺序，先组装内部零部件，组装主轴及轴承。 ②组装轴承固定环、上料地板等工作部件。
学习任务设计方案7 专业名称电气自动化设备安装 与维修 一体化课程名称 可编程序控制器及外 围设备的安装 学习任务 搬运机械手系统安装与 调试 学时40学时师生比建议1：20 工作情境描述某工厂需要完成搬运机械手系统的PLC控制线路的安装与调试，电工班在接到任务后须进行PLC控制系统的设计、安装与调试，在规定期限内完成本项工作，并交有关人员验收。 学习任务描述 接到“搬运机械手系统安装与调试”任务后，明确任务要求，根据设备档案图纸，熟悉电路图，进行搬运机械手系统的安装与调试作业，检修完毕后进行检查、通电试车。按照现场管理规范清理场地、归置物品、填写维修记录。 与其他学习任务 的关系在已经具备的安装调试技能的基础上，进行本任务学习，进一步掌握步进指令及IST指令的应用方法，按图接线并检验接线是否正确等内容。 学生基础 学生已经初步掌握了一定的继电控制线路的安装调试技能和PLC应用 基础，有一定的协作意识和沟通能力。 学习目标1．能阅读“搬运机械手系统安装与调试”任务后，明确任务要求，根据设备档案图纸，熟悉电路图，进行搬运机械手系统的安装与应用作业，检修完毕后进行检查、通电试车。按照现场管理规范清理场地、归置物品、填写维修记录。工作任务单，明确工时、工艺要求，明确个人任务要求。 2．根据施工图纸，勘查施工现场，制定工作计划。 3．根据任务要求和施工图纸，列举所需工具和材料清单，准备工具，领取材料。 4．能按照作业规程应用必要的标识和隔离措施，准备现场工作环境。 5、能用步进指令及IST指令进行程序的编写，能熟练的输入程序，修改程序。 6、能按图接线并检验接线是否正确。
7、能进行搬运机械手系统的整体调试。 8．按电工作业规程，作业完毕后能清点工具、人员，收集剩余材料，清理工程垃圾，拆除防护措施。 9．能正确填写任务单的验收项目，并交付验收。 10．工作总结与评价。 学习内容1．“搬运机械手系统的安装与调试”任务后，明确任务要求，根据设备档案图纸，熟悉电路图，进行搬运机械手系统的安装与应用作业，检修完毕后进行检查、通电试车。按照现场管理规范清理场地、归置物品、填写维修记录。工作任务单，明确工时、工艺要求，明确个人任务要求。 2．勘查施工现场的方法和制定工作计划的方法。 3．列举所需工具和材料清单，准备工具，领取材料。 4．作业规程、安全隔离的方法，准备现场工作环境。 5．工艺要求、安装规程要求、布线安装方法、自检方法。 6．步进指令及IST指令应用，编程思路与编程方法。 7．搬运机械手自动控制系统的整体设计、安装与调试 8．作业完毕后清点工具、收集剩余材料，清理工程垃圾，拆除防护措施。 9．任务单验收项目的填写方法及交付验收方式。 10．工作总结与评价。 教学条件设备：可编程序控制器、搬运机械手系统组件 工具及仪表：电工常用工具、劳保用品、万用表 材料：导线 元器件：继电器、按钮、熔断器、接线端子排、多位开关等 资料：任务单、电气原理图、电工安全操作规程、电工手册、电气安装施工规范等资料 教具: 多媒体设备 场地:教室、实训教室 教学组织形式1.以2人为一小组，在教师指导下进行小组分工和施工 2.从库房领取元器件、材料及万用表，从资料室借阅电气安全操作规程、电工手册、电气安装施工规范等资料 3.组员之间有效沟通，合作完成安装任务 4.通电调试后，交付教师验收 5.电气安全操作规程、电工手册、电气安装施工规范等资料。 6.教师组织学生以小组形式，汇报学习成果。
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、输送、装配、加工和分拣等5个工作单元组成，其中，供料与输送、装配、加工以及分拣单元等分别构成工作站，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供料-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，各从站应具备在网络故障时进行单站操作的后备功能。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。 自动生产线的主要工作过程如下： ⑴将供料单元料仓内金属或白色塑料的待装配工件送往装配单元的装配台进行装配。 ⑵装配工作如下：把装配单元料仓内的白色或黑色的小园柱零件嵌入到装配台的待装配工件中，完成装配后的成品（嵌入白色零件的金属工件简称白芯金属工件，嵌入黑色零件的金属工件简称黑芯金属工件；嵌入白色零件的白色塑料工件简称白芯塑料工件，嵌入黑色零件的白色塑料工件简称黑芯塑料工件；）送往加工站。 ⑶在加工单元完成对工件的一次压紧加工，然后送往分拣单元。已装配和加工的成品工件如图1所示。
图1 已完成加工和装配工作的工件 ⑷通过分拣机构，从1号槽和2号槽分别输出满足一定套件关系的工件，不满足套件关系的工件从3号槽输出作为散件。 ⑸从1号滑槽或2号滑槽输出的总套件数达到指定数量时，一批生产任务完成，系统停止工作。 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供料、装配和加工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，并进行必要的装配检查和调整工作。 ⑵完成输送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。 图6 YL-335B自动生产线设备俯视图
（三）检测分拣单元的编程与调试、 1.任务描述 本单元用型号为H2U-3624MR-XP的PLC实现电气控制,主输送带和辅输送带由24V直流电机驱动，现在该单元控制挂板的安装与接线已经完成，现已完成该单元的安装与接线，并进行了初步测试，电气接线故障已排除，所有机构也已调整到位，现在请根据以下的模型图（见第2点）、运行功能（见第3点）、PLC I/O 功能分配表（见表3-1），完成本单元PLC编程与调试。 PLC技术参数详见《汇川H2U系列PLC编程手册》。 2.模型图 检测分拣单元执行机构由主输送带机构、辅输送带、检测装置等组成，详细部件分布见附图14。 3.运行功能 初始位置： 主输送带停止、辅输送带停止、分拣气缸缩回、检测装置灯带不亮，气源二联件压力表调节到0.4Mpa～0.5Mpa。 控制要求： （1）上电，系统处于“停止”状态下。“停止”指示灯亮，“启动”和“复位”指示灯灭； （2）在“停止”状态下，按下“复位”按钮，该单元复位，复位过程中，“复位”指示灯闪亮，所有机构回到初始位置。复位完成后，“复位”指示灯常亮，“启动”和“停止”指示灯灭。“运行”或“复位”状态下，按“启动”按钮无效； （3）在“复位”就绪状态下，按下“启动”按钮，单元启动，“启动”指示灯亮，“停止”和“复位”指示灯灭； （4）主输送带启动运行，龙门灯带绿色常亮； （5）手动将放有3颗物料并旋紧白色瓶盖的物料瓶放置到该单元起始端； （6）当进料检测传感器检测到有物料瓶且旋紧检测传感器无动作，经过检测装置时，龙门灯带蓝色闪烁（f=5HZ），物料瓶即被输送到主输送带的末端，出料检测传感器动作，主输送带停止，龙门灯带绿色熄灭，人工拿走物料瓶，输送
供料单元：具体的功能是按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。如图1-3所示为供料单元实物的全貌。 供料单元：FX2N-32MR 主单元，共16点输入，16点继电器输出。 供料单元的结构 供料单元的主要结构组成为：工件装料管，工件推出装置，支撑架，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。其中，管形料仓和工件推出装置用于储存工件原料，
并在需要时将料仓中最下层的工件推出到出料台上。它主要由管形料仓、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。 供料单元的工作原理：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而顶料气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。在底座和管形料仓第4层工件位置，分别安装一个漫射式光电开关。它们的功能是检测料仓中有无储料或储料是否足够。若该部分机构内没有工件，则处于底层和第4 层位置的两个漫射式光电接近开关均处于常态；若仅在底层起有3个工件，则底层处光电接近开关动作而第4 层处光电接近开关常态，表明工件已经快用完了。这样，料仓中有无储料或储料是否足够，就可用这两个光电接近开关的信号状态反映出来。推料缸把工件推出到出料台上。出料台面开有小孔，出料台下面设有一个园柱形漫射式光电接近开关，工作时向上发出光线，从而透过小孔检测是否有工件存在，以便向系统提供本单元出料台有无工件的信号。在输送单元的控制程序中，就可以利用该信号状