[业务]YL_335B说明书2011[1].02.15

[业务]YL_335B说明书2011[1].02.15 YL_335B说明书2011[1].02.15 ----------------------- Page 1----------------------- 亚龙YL-335B型 自动生产线实训考核装备 实训指导书 (西门子PLC 版本) 亚龙科技集团有限公司 ----------------------- Page 2----------------------- 全国高职 “自动线安装与调试”竞赛指定产品 前 言 现代化的自动生产设备 (自动生产线)的最大特点是在于它的综 合性和系统性，。 在这里的综合性是指，机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感 测试技术、接口 技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备 中;而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在 微处理单元的控制下有机地融合在一起，并协调有序地工作。 可编程序控制器 (PLC)以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比，且编程简 单，因而广泛地被应用在现代化的自动生产设备中，担负着起生产线的大脑——微处 理单元的角色。因此，培养掌握机电一体化技术，掌握 PLC 技术及 PLC 网络技术的 技能型术人材才是当务之急。 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，系统的 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。因此，YL-335B 综合应用了多种技术知识，如气 动控制技术、机械技术 (机械传动、机械连接等)、传感器应用技术、PLC 控制和组网 技术、步进电机位置控制技术，以及和变频器技术等。利用 YL-335B，可以模拟一个 与实际生产情工况十分接近的控制过程，使学习者生得到一个非常接近于实际生产的 教学设备环境，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离，大大提高了实训效果。 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。学生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，达到模拟实际生产性线功能和整合学习功能的目标， 十分适合教学实训考核或满足技能竞赛的需要。 本实训指导书主要阐述亚龙YL-335B 型自动生产线实训考核装备的基本结构、工 作原理和工作过程。实训指导书力求采用项目教学的方法介绍本装备所涉及的多方面 技术，使学生在对专业知识的学习和综合应用能力，PLC 的编程和组网能力，设备的安 装与调试等方面能收到较好的效果。 鉴于时间仓促和限于编者水平，书中难免有错误及不当之处，恳请读者批评指正。 亚龙科 技集团 2 亚龙科技集团 亚龙努力为更多人带去知识与技能 ----------------------- Page 3----------------------- 全国高职 “自动线安装与调试”竞赛指定产品 目 录 项目一 了解YL-335B 自动生产线实训考核设装 备......................................................................6 1.1 YL-335B 的基本组 成....................................................................................................................6 1.2 YL-335B 的基本功 能....................................................................................................................7 1.3 YL-335B 的电气控 制.................................................................................................................. 11 1.3.1 YL-335B 工作单元的结构特 点............................................................................................. 11 1.3.2 YL-335B 的控制系 统............................................................................................................. 11 1.4 供电电 源.................................................................................................................................... 13 1.5 气源处理装 置............................................................................................................................ 14 项目二 供料单元控制系统实 训.................................................................................................... 16 2.1 了解供料单元的结构和工作过 程.............................................................................................. 16 2.2 相关知识 点................................................................................................................................ 17 2.2.1 供料单元的气动元 件.............................................................................................................. 17 2.2.2 认知有关传感器 (接近开 关).............................................................................................21 2.3 供料单元安装技能训 练.............................................................................................................25 2.4 供料单元的PLC 控制系 统.........................................................................................................27 2.4.1 工作任 务.................................................................................................................................27 2.4.2 PLC 的I/O 接 线.................................................................................................................... 28 2.4.3 供料单元单站控制的编程思 路.............................................................................................29 2.4.4 调试与运 行...........................................................................................................................31 项目三 加工单元控制系统实 训....................................................................................................32 3.1 加工单元的结构和工作过 程.....................................................................................................32 3.2 相关的知识 点............................................................................................................................34 3.2.1 了解直线导 轨........................................................................................................................34 3.2.2 加工单元的气动元 件............................................................................................................35 3.3 加工单元的安装技能训 练.........................................................................................................36 3.4 加工单元PLC控制系统设 计 .....................................................................................................38 3.4.1 工作任 务...............................................................................................................................38 3.4.2 PLC 的I/O 分配及系统安装接 线..........................................................................................39 3.4.3 编写和调试PLC 控制程 序.....................................................................................................41 项目四 装配单元控制系统实 训....................................................................................................43 4.1 装配单元的结构与工作过 程.....................................................................................................43 4.2 相关的知识 点............................................................................................................................46 4.2.1 装配单元的气动元 件............................................................................................................46 4.2.2 认知光纤传感 器....................................................................................................................49 3 亚龙科技集团 亚龙努力为更多人带去知识与技能 ----------------------- Page 4----------------------- 全国高职 “自动线安装与调试”竞赛指定产品 5.3 装配单元的安装技能训 练.........................................................................................................50 4.4 装配单元PLC控制系统设 计 .....................................................................................................52 4.4.1 工作任 务...............................................................................................................................52 4.4.2 PLC 的I/O 分配及系统安装接 线..........................................................................................52 4.4.3 编写和调试PLC 控制程 序.....................................................................................................54 项目五 分拣单元控制系统实 训....................................................................................................57 5.1 分拣单元的结构和工作过 程.....................................................................................................57 5.2 分拣单元安装技能训 练............................................................................................................59 5.2 相关知识 点................................................................................................................................61 5.2.1 旋转编码器概 述....................................................................................................................61 5.2.2 西门子MM420 变频器简 介..................................................................................................63 5.2.2.1 MM420 变频器的安装和接 线..................................................................................................63 5.2.2.2 MM420 变频器的BOP 操作面 板.......................................................................................65 5.2.2.3 MM420 变频器的参 数..............................................................................................................66 5.2.2.4 MM420 变频器的参数访 问......................................................................................................68 5.2.2.5 常用参数设置举 例...................................................................................................................69 5.3 分拣单元的PLC 控制及编 程 .....................................................................................................73 5.3.1 工作任 务...............................................................................................................................73 5.3.2 PLC 的I/O 接 线....................................................................................................................74 5.3.3 分拣单元的编程要 点............................................................................................................76 5.3.3.1 高速计数器的编 程...................................................................................................................76 5.3.3.3 程序结 构.................................................................................................................... ..............80 项目六 用人机界面控制分拣单元的运 行..................................................................................82 6.1 认知TPC7062KS 人机界 面.........................................................................................................82 6.1.1 TPC7062KS人机界面的硬件连 接..........................................................................................82 6.1.2 触摸屏设备组 态....................................................................................................................83 6.2 采用人机界面的工作任 务.........................................................................................................86 6.2.1 人机界面组 态........................................................................................................................86 6.2.2 变频器输出的模拟量控 制...................................................................................................97 项目七 输送单元控制系统实 训..................................................................................................99 7.1 输送单元的结构与工作过 程 .....................................................................................................99 7.2 输送单元安装技能训 练........................................................................................................... 103 7.3 相关的知识 点.......................................................................................................................... 105 7.3.1 认知步进电机及驱动 器....................................................................................................... 105 7.3.2 认知伺服电机及伺服放大 器............................................................................................... 111 7.3.2.1 永磁交流伺服系统概 述.......................................................................................................... 111 7.3.2.2 松下MINAS A4 系列AC伺服电机*驱动 器..................................................错误～未 定义书签。 7.3.3 S7-200 PLC 的脉冲输出功能及位控编 程........................................................................... 117 7.3.3.1 开环位控用于步进电机或伺服电机的基本信 息.................................................................... 118 7.3.3.2 使用位控向导编程步 骤.......................................................................................................... 120 4 亚龙科技集团 亚龙努力为更多人带去知识与技能 ----------------------- Page 5----------------------- 全国高职 “自动线安装与调试”竞赛指定产品 7.3.3.3 使用位控向导生成的项目组 件............................................................................................... 123 7.4 输送单元的PLC 控制与编 程 ................................................................................................... 127 7.4.1 工作任 务............................................................................................................................. 127 7.4.2 PLC 的选型和I/O 接 线....................................................................................................... 130 7.4.3 编写和调试PLC 控制程 序................................................................................................... 132 项目八 YL-335B 的整体控 制................................................................................................... 138 8.1 西门子PPI 通信概 述................................................................................................................ 138 8.2 实现PPI 通信的步 骤............................................................................................................... 138 8.3 系统整体控制实训的工作任务描 述........................................................................................ 145 8.4 工作任务的实 现...................................................................................................................... 153 8.4.1 设备的安装和调 整.............................................................................................................. 153 8.4.2 有关参数的设置和测 试......................................................... .............................................. 154 8.4.3 人机界面组 态...................................................................................................................... 155 8.4.3.1 和创 建..................................................................................................................... 155 8.4.3.2 欢迎画面组 态......................................................................................................................... 155 8.4.3.3 主画面组 态............................................................................................................................. 158 8.4.4 编写和调试PLC 控制程 序................................................................................................... 165 8.4.4.1 通信数 据......................................................................................................................... 165 8.4.4.2 从站单元控制程序的编 制...................................................................................................... 167 8.4.4.3 主站单元控制程序的编 制...................................................................................................... 168 5 亚龙科技集团 亚龙努力为更多人带去知识与技能 ----------------------- Page 6----------------------- 全国高职 “自动线安装与调试”竞赛指定产品 项目一 了解YL-335B 自动生产线实训考核装备 1.1 YL-335B 的基本组成 亚龙YL-335B 型自动生产线实训考核装备由安装在铝合金导轨式实训台上的送料 单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元 5 个单元组成。其外观如图 1-1 所 示。 图1-1 YL-335B 外观图 每一工作单元既可自成一个独立的系统，同时又是一个机电一体化的系统。各个 单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，但输送单元的机械手装置整体运动则采 取步进电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点， 是一个典型的一维位置控制系统。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三 相交流异步电动机的传动装置。位置控制和变频器技术是现代工业应用最为广泛的电 气控制技术。 在 YL-335B 设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判断物 体的运动位置、物 体通过的状态、物体的颜色及材质等。传感器技术是机电一体化装备 应用技术中的关 键技术之一，也是现代工业实现高度自动化的前提之一。 6 亚龙科技集团 亚龙努力为更多人带去知识与技能 ----------------------- Page 7----------------------- 全国高职 “自动线安装与调试”竞赛指定产品 在控制方面，YL-335B 采用了基于RS485 串行通信的PLC 网络控制，即每一工 作单元由一台PLC 承担其控制任务，各PLC 之间通过RS485 串行通信实现互连的分 布式控制方式。用户可根据需要选择不同厂家的 PLC 型号及其所支持的 RS485 通信模 式，组建成一个小型的 PLC 网络。小型PLC 网络以其结构简单，价格低廉的特点在小 型自动生产线仍然有着广泛的应用，在现代工业网络通信中仍占据相当的份额。另一 方面，掌握基于 RS485 串行通信的PLC 网络技术，将为进一步学习现场总线技术、工 业以太网技术等打下了良好、扎实的基础。 1.2 YL-335B 的基本功能 YL-335B 各工作单元在实训台上的分布情况如图 1-2 的所示 (俯视图)。 图1-2 YL-335B 结构俯视图 各个单元的基本功能如下: 1、供料单元的基本功能:供料单元是YL-335B 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 7 亚龙科技集团 亚龙努力为更多人带去知识与技能 ----------------------- Page 8----------------------- 全国高职 “自动线安装与调试”竞赛指定产品 其他单元上。如图 1-3所示为供料单元实物的全貌。 图1-3供料单元实物的全貌 2、加工单元的基本功能:把该单元物料台上的工件 (工件由输送单元的抓取机械 手装置送来)送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上， 待输送单元的抓取机械手装置取出。如图 1-4 所示为加工单元实物的全貌。 图1-4 加工单元实物的全貌 8 亚龙科技集团 亚龙努力为更多人带去知识与技能 ----------------------- Page 9----------------------- 全国高职 “自动线安装与调试”竞赛指定产品 3、装配单元的基本功能:完成将该单元料仓内的黑色或白色小 圆柱工件嵌入到已 加工的工件中的装配过程。装配单元总装实物图如图4-1所示。 图1-5 装配单元总装实物图 4、分拣单元的基本功能:完成将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。如图 1-6所示为分拣 单元实物的全貌。 9 亚龙科技集团 亚龙努力为更多人带去知识与技能 ----------------------- Page 10----------------------- 全国高职 “自动线安装与调试”竞赛指定产品 图1-6 分拣单元实物的全 貌 5、输送单元的基本功能:该单元通过直线运动传动机构驱动抓取机械手装置到指 定单元的物料台上精确定位，并在该物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定 地点然后放下，实现传送工件的功能。输送单元的外观如图 1-7所 示。 图1-7 输送单元外观图 直线运动传动机构的驱动器可采用伺服电机或步进电机，视实训 目的要求而定。 YL-335B 的标准配置为伺服电机。 10 亚龙科技集团 亚龙努力为更多人带去知识与技能 ----------------------- Page 11----------------------- 全国高职 “自动线安装与调试”竞赛指定产品 1.3 YL-335B 的电气控制 1.3.1 YL-335B 工作单元的结构特点 YL-335B 设备中的各工作单元的结构特点是机械装置和电气控制部分的相对分离。 每一工作单元机械装置整体安装在底板上，而控制工作单元生产过程的 PLC 装置则安 装在工作台两侧的抽屉板上。因此，工作单元机械装置与 PLC 装置之间的信息交换是 一个关键的问题。YL-335B 的解决方案是:机械装置上的各电磁阀和传感器的引线均连 接到装置侧的接线端口上。PLC 的I/O 引出线则连接到PLC 侧的接线端口上。两个接线 端口间通过多芯信号电缆互连。由图1-8和图1-9所示分别是装置侧的接线端口和PLC 侧的接线端口。 图1-8 装置侧接线端口 图1-9 PLC侧接线端口 装置侧的接线端口的接线端子采用三层端子结构，上层端子用以连接DC 24V 电源 的+24V端，底层端子用以连接DC 24V 电源的0V端，中间层端子用以连接各路信号线。 PLC 侧的接线端口的接线端子采用两层端子结构，上层端子用以连接各路信号线, 其端子号与装置侧的接线端口的接线端子相对应。底层端子用以连接 DC 24V 电源的 +24V端和0V端。 装置侧的接线端口和PLC 侧的接线端口之间通过专用电缆连接。 其中 25针接头电 缆连接PLC 的输入信号，15针接头电缆连接PLC 的输出信号。 1.3.2 YL-335B 的控制系统 YL-335B 的每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也可以 通过网络互连构成 一个分布式的控制系统。 1、当工作单元自成一个独立的系统时，其设备运行的主令信号以及运行过程中的 状态显示信号，来源于该工作单元按钮指示灯模块。按钮指示灯模块如图 1-10所示。 模块上的指示灯和按钮的端脚全部引到端子排上。 11 亚龙科技集团 亚龙努力为更多人带去知识与技能 ----------------------- Page 12----------------------- 全国高职 “自动线安装与调试”竞赛指定产品 图1-10 按钮指示灯模块 模块盒上器件包括: ?指示灯 (DC24V):黄色 (HL1)、绿色 (HL2)、红色 (HL3) 各只。 ?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，对于采用西门子 S7-200 系列PLC 的设备，YL-335B 的标准配置是采用 PPI 协议的通信方式。设备出厂 的控制方案如图1-11所示。 图1-11 YL-335B 的PPI 网络 各工作站PLC 配置如下: ?输送单元:S7-226 DC/DC/DC 主单元，共24 点输入，16 点晶体管输出。 ?供料单元:S7-224 AC/DC/RLY 主单元，共 14 点输入， 10 点继电器输出。 ?加工单元:S7-224 AC/DC/RLY 主单元，共 14 点输入， 10 点继电器输出。 ?装配单元:S7-226 AC/DC/RLY 主单元，共24 点输入，16 点 继电器输出。 12 亚龙科技集团 亚龙努力为更多人带去知识与技能 ----------------------- Page 13----------------------- 全国高职 “自动线安装与调试”竞赛指定产品 ?分拣单元:S7-224 XP AC/DC/RLY 主单元，共 14 点输入， 10 点继电器输出。 3、人机界面 系统运行的主令信号 (复位、启动、停止等)通过触摸屏人机 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工作状况，使操作变得简单、直观、形象、生动， 并且可以减少操作上的失误，即使是操作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，相对地提高了整套设 备的附加价值。 YL-335B 采用了昆仑通态(MCGS)TPC7062KS 触摸屏作为它的人机界面。TPC7062KS 是一款以嵌入式低功耗CPU 为核心 (主频 400MHz)的高性能嵌入式一体化工控机。该 产品采用了 7英寸高亮度TFT 液晶显示屏 (分辨率800×480)，四线电阻式触摸屏 (分辨率4096×4096)，同时还预装了微软嵌入式实时多任务操作系统WinCE.NET (中 文版)和MCGS 嵌入式组态软件 (运行版)。TPC7062KS触摸屏的使用、人机界面的组态 方法，将在项目五 (分拣单元控制系统实训)中介绍。 1.4 供电电源 外部供电电源为三相五线制AC 380V/220V，如图1-12所示为供电电源模块一次回 路原理图。图中，总电源开关选用 DZ47LE-32/C32 型三相四线漏电开关。系统各主要 负载通过自动开关单独供电。其中，变频器电源通过DZ47C16/3P 三相断路器 (自动开 关)供电;各工作站 PLC 均采用 DZ47C5/2P 单相断路器 (自动开关)供电。此外，系 统配置 4 台DC 24V 6A 开关稳压电源分别用作供料、加工和分拣单元，及输送单元的 直流电源。 13 亚龙科技集团 亚龙努力为更多人带去知识与技能 ----------------------- Page 14----------------------- 全国高职 “自动线安装与调试”竞赛指定产品 图1-12 供电电源模块一次回路原理 图