台达MPS生产线调试报告

工程基础实验与训练中心课程说明书PAGE5PAGE1课程设计说明书（报告）题目自动化（系统集成）综合实训课程设计MPS模块化自动生产线调试院（系、部、中心）工程基础实训中心专业自动化（系统集成）班级D自集成081学生姓名缪苗学号233080131设计地点台达基础实验室指导老师解乃军/程啟华工程基础实验与训练中心起始时间：2011年12月19日至2011年1月13日目录TOC\o"1-3"\h\uHYPERLINK\l_Toc7491一、设计任务PAGEREF_Toc74911HYPERLINK\l_Toc17879（一）设备安装PAGEREF_Toc178791HYPERLINK\l_Toc31119（二）气路连线PAGEREF_Toc311191HYPERLINK\l_Toc27775（三）电路设计和电路连接PAGEREF_Toc277751HYPERLINK\l_Toc26137（四）程序编制和程序调试PAGEREF_Toc261371HYPERLINK\l_Toc19452二、设计过程PAGEREF_Toc194522HYPERLINK\l_Toc1131（一）过程描述、需求分析PAGEREF_Toc11312HYPERLINK\l_Toc13896（二）总体框架图PAGEREF_Toc138963HYPERLINK\l_Toc740（三）器件选择及型号PAGEREF_Toc7404HYPERLINK\l_Toc23396（四）I/O地址分配表PAGEREF_Toc233966HYPERLINK\l_Toc10268（五）电气原理图PAGEREF_Toc102687HYPERLINK\l_Toc19387（六）程序流程图PAGEREF_Toc1938713HYPERLINK\l_Toc7835（七）PLC源程序PAGEREF_Toc783519HYPERLINK\l_Toc26124三、安装和调试说明PAGEREF_Toc2612423HYPERLINK\l_Toc25963四、设计中的问题分析PAGEREF_Toc2596324HYPERLINK\l_Toc22507五、设计总结PAGEREF_Toc2250725HYPERLINK\l_Toc6528六、主要参考资料PAGEREF_Toc652825设计任务设备安装完成MPS模块化自动生产线的供料、装配、机械手、检测和立体库的部分器件装配工作，并把这些工作单元安装在MPS的工作桌面上。气路连线根据生产线工作任务对气动元件要求和控制要求、连接气路。电路设计和电路连接1、根据控制要求，设计各单元的电气控制电路，并根据所设计的电路图连接电路。2、根据该生产线的网络控制要求，连接通讯网络。程序编制和程序调试1、根据该生产线正常生产的动作要求和特殊情况下的动作要求，编写PLC的控制程序和设置步进电机、伺服电机驱动器参数及变频器参数。2、调试机械部件、气动元件、检测元件的位置和编写的PLC控制程序，满足设备的生产和控制要求。设计过程过程描述、需求分析MPS模块化自动化生产线由供料、装配、机械手、检测和立体库等5个工作站组成。MPS模块化自动化生产线的工艺过程是：系统接通电源及气源后，按急停按钮各单元回复到各自初始状态。系统启动后，若供料单元的料仓中无料，则系统处于待机状态，并向系统发报警信号；若料仓中有工件（三种：高黑件、低黑件、低白件），则推料气缸动作，将工件推出，并且推料气缸缩回。并向机械手单元发有料信号，等候机械手取料。机械手单元接受到供料单元出货台有工件后，由原点位置直接伸出机械臂，升降气缸下降并抓取工件，然后升降气缸上升并缩回机械臂，步进驱动机构工作，将工件旋转移动至装配单元，并向装配单元发出来料信号。装配单元接受到来料信号后，推料气缸将装配件推出并退回，机械手单元的机械臂伸出，气爪松开，将工件直接放置到装配件上部，然后机械臂缩回，旋转压紧机构待机械臂完全缩回后开始工作：首先旋转气缸动作，旋转90度后，将压紧装置移至工件上方，压紧气缸启动，将工件与装配件压紧，然后回位，旋转气缸也回位，最后向机械手单元发出装配完成信号。机械手单元接受到装配单元的完成信号后，机械臂伸出，升降气缸下降并抓取成品件，然后升降气缸上升，机械臂缩回；步进驱动机构旋转移动至检测单元，机械臂伸出，升降气缸下降并释放气爪，然后升降气缸上升，机械臂缩回，并向检测单元发出喂料完成信号。检测单元接受到来料信号后，丝杆传输机构将成品件移送至高度检测机构处，高度检测气缸动作，检测成品件高度，若为高成品件，则丝杆传输机构反向启动，将高成品件送至进出货平台处，并向机械手单元发出货信号；若高度检测结果为低成品件，则丝杆传输机构将低成品件继续移送至颜色判别传感器处进行颜色识别并检测结果，然后低成品件由丝杆传输机构反向启动送出，并向机械手单元完成信号及完成信号及工件属性信息。机械手单元接受检测单元信号后，机械臂伸出，升降气缸下降并抓取工件，然后升降气缸上升，机械臂缩回，步进驱动机构将检测后的成品件旋转移至立体库单元，到达立体库单元后，机械臂伸出，升降气缸下降并释放成品件，然后升降缸上升，机械臂缩回，并向立体库单元发出来料信号。机械手单元步进驱动机构反转回退初始的原点位置。立体库单元接受到来料信号及工件属性信息后（包括高成品件、低白成品件、低黑成品件），变频传输机构启动（模拟量驱动、模拟信号来源于PLC、并且速度可调），将成品件输送至抓取位置。堆垛机上的抓取机构检测到有料信号后，首先伸缩气缸伸出并抓取成品件，然后Z向伺服电机上升一小段，离开接料位，然后堆垛机X/Z向伺服移动机构移动至对应库位，伸缩气缸伸出并释放成品件，最后堆垛机回退到初始的原点位置。整个设备的工艺流程完成。若供料单元依然有料，则重复执行上述工艺流程，以实现循环工作。总体方案框架图图2-1方案框架图器件选择及型号表2-1器件选择以及型号序号单元名称标号对应元器件说明1供料单元B1SDBU-F-NR-1-ZU-K-2-N-LE推料气缸推出检测B2SDBU-F-NR-1-ZU-K-2-N-LE推料气缸退回检测S1BF3RX+FD-320-05(四线)工件料仓检测Y1SY5120-5LZD-01推料气缸电磁阀H1JD36E3-H01GYR024三色灯2装配单元B3SDBU-F-NR-1-ZU-K-2-N-LE推料气缸推出检测B4SDBU-F-NR-1-ZU-K-2-N-LE推料气缸退回检测B5SDBU-F-NR-1-ZU-K-2-N-LE升降气缸上端检测B6SDBU-F-NR-1-ZU-K-2-N-LE升降气缸下端检测B7SIEN-M5B-NS-K-L(三线)旋转气缸转回检测B8SIEN-M5B-NS-K-L(三线)旋转气缸转出检测S2BF3RX-FD-320-05(四线)装配件物料检测Y2SY5320-5LZD-01旋转转回电磁阀Y3SY5320-5LZD-01旋转转出电磁阀Y4SY5120-5LZD-01升降气缸电磁阀Y5SY5120-5LZD-01推料气缸电磁阀3检测单元B9SDBU-F-NR-1-ZU-K-2-N-LE升降气缸上端检测B10SDBU-F-NR-1-ZU-K-2-N-LE升降气缸下端检测S3BF3RX+FD-320-05(四线)进出平台物流检测S6BR100-DDT(三线)成品件颜色判别S7BS5-T2M(配插头)（四线）高度上端检测S8BS5-T2M(配插头)（四线）高度下端检测S9PS17-5DN(三线)丝杆行走定位检测SQ1SS-5GL2-F丝杆左限位SQ2SS-5GL2-F丝杆右限位M3TH37JB555(24V/15W/110rpm；)直流减速电机Y6SY5120-5LZD-01升降气缸电磁阀4机械手单元B11D-M9BL气爪检测B12D-M9BL升降气缸上端检测B13D-M9BL升降气缸下端检测B14D-Z73L伸缩气缸缩回检测B15D-Z73L伸缩气缸伸出检测S10PR08-2DN(三线)步进原点检测SQ3SS-5GL2-F步进左限位SQ4SS-5GL2-F步进右限位M157BYGH78步进电机BJ1SWT-204M(信号接口24V)步进驱动器5立体库单元B16D-M9BL气爪检测B17D-Z73L伸缩气缸缩回检测B18D-Z73L伸缩气缸伸出检测S4F3RX+FD-320-05(四线)皮带始端物料检测S5F3RX+FD-320-05(四线)皮带终端物料检测M24IK25GN-S/4GN10K感应电机SQ5SS-5GL2-FX轴左限位SQ6SS-5GL2-FX轴右限位SQ7SS-5GL2-FX轴原点SQ8SS-5GL2-FZ轴左限位SQ9SS-5GL2-FZ轴右限位SQ10SS-5GL2-FZ轴原点Y10SY5120-5LZD-01伸缩气缸电磁阀Y11SY5120-5LZD-01气爪控制电磁阀6合面KA1-KA6MY4NJ/DC24V(配座)继电器XT1J42-1.5(110片)接线端子I/O地址分配表表2-2I/O地址表名称输入说明线号输出说明线号运料单元X0气缸上限100Y0步进电机脉冲110X1气缸下限101Y1步进电机正反转控制111X2机械手张开限位102Y14步进电机使能112X3机械手缩限位103Y15运料机械手气缸电磁阀113X4机械手伸限位104Y16机械臂伸缩电磁阀114X5机械手左限位105Y17机械臂上下气缸电磁阀115X6机械手右限位106X7旋转到位信号107送料单元X10送料工件到位400Y6送料气缸电磁阀410X11送料气缸缩限位401X12送料气缸伸限位402配料单元X13配料气缸缩限位201Y7装配旋转气缸工作220X14配料气缸伸限位203Y10装配旋转气缸回原点221X15压料气缸上限位205Y11装配压气缸电磁阀222X16压料气缸下限位207Y12装配推料汽缸电磁阀223X17配料转原限位210X20配料转工作限位213X21配料工件到位216按钮X23启动X24急停检测单元X22位置检测318X30检测单元工件到位321Y20检测单元电机正转352X31行程前限位322Y21检测单元电机反转353X32行程后限位320Y22检测压下气缸电磁阀360X33检测气缸上限位301X34检测气缸下限位303X35高度检测上312X36高度检测下314X37颜色判断305装仓单元X40装仓机械手张开信号501Y2Z轴脉冲信号520X41装仓机械手伸出信号532Y3Z轴正反转控制521X42皮带前端限位504Y4X轴脉冲信号522X43皮带后端限位505Y5X轴正反转控制523X44X轴前限位506Y24皮带反转524X45X轴后限位507Y25装仓机械手张开气缸电磁阀525X46Z轴下限位511Y26装仓机械手伸缩气缸电磁阀526X47Z轴上限位509电气原理图1、电源部分，见图(2-2)。图2-2电源部分步进电机驱动部分，见图(2-3)。图2-3步进电机驱动部分伺服电机驱动电路，见图(2-4)。图2-4伺服电机驱动电路变频器电路，见图(2-5)。图2-5变频器电路PLC输入电路，见图(2-6)(2-7)(2-8)。图2-6主PLC输入电路1图2-7主PLC输入电路2图2-8从PLC输入电路PLC输出电路，见图(2-9)(2-10)(2-11)。图2-9主PLC输出电路1图2-10主PLC输出电路2图2-11从PLC输出电路程序流程图1、总流程图，见图(2-12)。图2-12总流程图2、供料单元流程图，见图(2-13)。图2-13供料单元流程图装配单元流程图，见图(2-14)。图2-14装配单元流程图检测单元流程图，见图(2-15)。图2-15检测单元流程图立体库单元流程图，见图(2-16)。图2-16立体库单元流程图机械手单元流程图，见图(2-17)。图2-17机械手单元流程图PLC源程序安装和调试说明确定接线完全正确后，经反复检测后，方可通电。以免引起PLC、步进电机、伺服电机及驱动器、变频器和直流电源的损坏；调试过程中要防止撞击，以免造成抓取机械手不能正常工作等情况发生；系统复位及启动系统上电后，首先自动执行复位操作，在复位的过程中，绿色警示灯以2Hz的频率闪烁。红色和黄色灯均熄灭。复位过程包括：使机械手置回到原点位置和检测各工作站是否处于初始状态。各工作站初始状态是指：各工作站的紧急停止按钮均未按下。各工作单元均处于初始位置。供料单元料仓内有足够的待装配零件。当机械手装置回到原点位置，且各工作站均处于初始状态，则复位完成，绿色警示灯常亮，表示允许启动系统。这时若按下启动按钮，系统启动，绿色和黄色警示均常亮。系统的正常停止当立体库分拣站完成推出的套件数达到所指定值时，系统工作结束，警示灯中黄色灯熄灭，绿色灯仍保持常亮。系统工作结束后若再按下启动按钮，则系统又重新开始工作。注意生产线非常工作状态描述：如果发生“零件没有”的报警信号，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，绿色灯保持常亮。若“零件没有”的报警信号来自供料站，且供料站物料台上已推出零件，系统继续运行，直至完成该工作周期尚未完成的工作。当该工作周期工作结束，系统将停止工作，除非“零件没有”的报警信号消失，否则系统不能自动或手动再启动。若“零件没有”的报警信号来自装配站，且装配站回转台上已落下小圆柱零件，系统继续运行，直至完成该工作周期尚未完成的工作。当该工作周期结束，系统将停止工作，除非“零件没有”的报警信号消失，系统不能自动或手动再启动。系统工作过程中按下急停按钮，则对策如下：警示灯中红色灯和绿色灯保持常亮，黄灯熄灭；急停复位后，复位正常显示。若装配站正在进行装配工作，则装配立即停止。在急停复位后，应从急停前的断点开始继续运行。设计中的问题分析步进电机运用细分驱动器的作用是什么？答：步进电机驱动器细分的主要作用是提高步进电机的分辨率。通常细分有2,4,8,16,32,64,128,256,512....在国外，对于步进系统，主要采用二相混合式步进电机及相应的细分驱动器。但在国内，广大用户对“细分”还不是特别了解，有的只是认为，细分是为了提高精度，其实不然，细分主要是改善电机的运行性能，现说明如下：步进电机的细分控制是由驱动器精确控制步进电机的相电流来实现的，以二相电机为例，假如电机常规驱动器（如常用的恒流斩波方式）驱动该电机，电机没运行一步，其绕组内的电流将从0突变为3A或从3A突变0，相电流的巨大变化，必然会引起电机的巨大变化，必然会引起电机运行的振动和噪音。如果使用细分驱动器，在10细分的状态下驱动该电机，电机每运行一微步，其绕组内的电流变化只有0.3A而不是3A，且电流是以正弦规律变化的，这样就大大的改善了电机的振动和噪音，因此，在性能上的优点才是细分的真正优点。2、步进电机与伺服电机的区别？答：首先二者都是特种电机，都能精确控制速度。但是二者控制速度的原理不同：伺服电机是闭环控制（通过编码器反馈等完成），即会实时测定电机的速度；步进电机是开环控制，输入一个脉冲步进电机就会转过一固定的角度，但是不对速度进行测定。伺服电机的启动转矩大，即启动快。很短的时间内就可以达到额定速度。且过载能力强。步进电机启动时间慢，过载能力差，且容易发生丢不现象。设计总结通过第四阶段的训练，使自己对台达MPS生产线线有了更好的认识，同时也对老师在课上讲的生产线知识有了很好的温顾，也通过第四阶段的训练发现了一些自己处理各站通信、伺服设置上的问题，而这些问题往往不通过实训是不容易找出来的，所以本次综合实训给了我一个很好的掌握巩固知识和发现在理论学习中经常会忽略的一些问题的机会。同时，综合实训也提供给我们一个很好的独立思考的空间，在项目要求范围内可以按照自己的思路去完成任务，给了我们一个运用所学知识解决实际问题的机会。在一些自己不懂的地方，还可以请教同学，给了我们相互学习交流的机会。在第四阶段的训练中，我最大的就是：耐心、团结、协助。因为很多地方通讯不起来很可能是因为自己在某些地方设置的不对，而一个团队在一起团结协作可以通过几个人的知识来很好的在最快的时间内解决问题。同时，通讯问题时一定要耐心。经过第四阶段的台达MPS生产线的训练，让我基本熟悉了台达MPS生产线。这为我以后的工作打下了好的的基础。通过10周的综合实训，是我的综合应用能力有了很大的提高。主要参考资料《电气控制与可编程序控制器应用技术》，郁汉琪主编，东南大学出版社《数据通信及网络基础》、瞿坦编、武汉华中理工大学出版社、1996《现场总线技术及应用》，阳宪惠主编、清华大学出版社、1999.6《运动控制系统》，张崇巍主编，武汉理工大学出版社，2002.1《电力拖动自动控制系统》(第3版)，陈伯时主编，机械工业出版社、2003《数控技术及自动化》，袁安富编著，清华大学出版社，2009年《机器人技术与应用》，芮延年主编，化学工业出版社，2008.7《传感器与测控技术工程实践技术》，付家才，化学工业出版社，2005.03《台达MPS生产线指导书》，解乃军，自编讲义。