自动化生产线安装与调试实训教案.docx
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自动化生产线安装与调试实训教案
2011-2012学年度上期
自动化生产线安装与调试——实训教案
主讲教师：
辅讲教师：
授课班级：
实训目的：
1、熟悉原料加工系统和工件安装系统的结构和基本功能及生产线常用机械结构和装置的工作原理；
2、能正确识别原料加工系统和工件安装系统机械结构和电气、气动、检测等元器件及电气元件装配工艺，调整、检测元件安装精度方法；
3、熟悉原料加工站和工件安装站中PLC的硬件电路配置，明确电气系统、气动系统、与机械系统的连接方法；
4、掌握原料加工系统和工件安装系统的操作、拆装、调试、控制软硬件设计、维护以及故障诊断与排除的方法；
5、能对典型自动化设备及生产线进行硬件配置、程序设计、并实施控制；
6、培养学生相关职业素养，能将所学的知识运用于实践中，在调试系统中逐步培养分析问题、解决问题的能力及团队合作能力。
重难点：
1、系统机构安装
2、相应的程序的编写
3、整站调试
授课方法：
1、多媒体课堂教学
2、讲授法
3、演示法
4、实物讲解
课时安排：
第一组
基础知识讲解——4课时
加工站基本结构讲解——4课时
工件加工系统机械结构安装——6课时
工件加工系统气缸气路安装——6课时
工件加工系统电气安装——4课时
工件加工系统程序编写——4课时
工件加工系统整站调试——4课时
第二组
基础知识讲解——4课时
安装站基本结构讲解——4课时
工件安装系统机械结构安装——6课时
工件安装系统气缸气路安装——6课时
工件安装系统电气安装——4课时
工件安装系统程序编写——4课时
工件安装系统整站调试——4课时
教学内容：
操作原则与安全注意事项
使用该系统需遵守各项安全操作：
（1）一般原则：
培训的学员必须在指导老师的指导下才能操作该设备。
请务必按照技术文件和各独立元件的使用要求使用该系统，以保证人员和设备安全。
（2）电气系统
只有在掉电状态下才能连接和断开各种电气连线，使用直流24V以下的电压。
（3）气动系统
气动系统的使用压力不得超过8bar（800KPA）。
在气动系统管路接好之前不得接通气源。
接通气源和长时间停机后开始工作，个别气缸可能会运动过快，所以要特别当心！
（4）机械系统
所有部件的紧定螺钉应拧紧。
不要在系统运行时人为的干涉正常工作。
参考的相关文件
《GBT13869-2008用电安全导则》
《GB_19517-2009_国家电气设备安全技术规范》
《GB/T25295-2010电气设备安全设计导则》
《GB50150-2006电气设备交接试验标准》
项目一工件加工系统
一、课题准备
（一）、原料加工系统材料清单（详见表1）
表1材料清单
序号
名称
数量
该元件功能
备注
1
5号（内6角）普通螺钉
24
1、用于固定钻孔气缸最底座（6）
2、用于固定钻孔气缸（4）
3、用于固定夹紧气缸（4）
4、用于固定圆盘底座（4）
5、用于固定传感器支架（3）
6、用于固定气压表
（2）
7、用于固定测孔支架
（1）
2
4号（内6角）普通螺钉
6
1、用于固定钻孔气缸
（2）
2、用于固定电机底座（4）
3
3号（内6角）普通螺钉
9
1、用于固定圆盘（4）
2、用于固定圆盘上端（3）
3、用于固定电机
（2）
4
黑色小螺丝
4
用于固定传感器
5
测孔气缸支架
1
用于固定测孔气缸
6
钻孔气缸支架
2
用于固定钻孔气缸（每个内有6颗螺母）
7
传感器支架
1
用于固定传感器
8
接近块支架
1
用于固定接近块
9
测孔气缸
1
用于检测孔是否合格（带传感器3B1、3B2固定装置）
不拆
10
夹紧气缸
1
用于固定工件（带传感器2B1、2B2固定装置）
11
钻孔气缸
1
用于钻孔（带传感器1B1、1B2固定装置）
12
气压表
1
用于测量气压的大小
13
气管
5
传送气流，其中蓝色一根、黄色两根、黑色两根
14
圆盘与圆盘固定脚架
2
用于固定圆盘、用于转运工件
15
小圆盘
1
用于固定圆盘（由3颗小螺丝固定）
16
钻孔电机固定板
1
用于固定钻孔电机
（二）、原料加工系统安装流程图（详见图1）
二、课题实施
（一）、原料加工系统元器件和线路布局设计
1．系统基本结构
该系统是完成用回转工作台将工件在四个工位间转换，在钻孔单元打孔，并检测打孔深度的过程。
本系统是将执行机构安装在带槽的铝平板上（700mm×350mm），各个元器件通过接线端子排连接到下面的PLC上。
通过PLC来控制每个元器件的动作，从而来完成原料加工系统的工作。
图2原料加工系统图3执行机构平面图
图4控制机构平面图
2．制定原料加工系统安装实施方案
本系统主要进行执行机构的拆装。
在拆装之前，需了解用到的元器件，并掌握其功能和使用方法。
通过观察元器件位置，再根据原料加工系统所要实现的功能，进行小组讨论，得出元器件安装的基本框架，在此框架之上制定出各个部分的详细安装计划。
确定各个部分安装流程，并对此次序进行可行性分析。
（1）机构介绍及元器件清单
机械机构部分
●工作台：
采用支架支撑，由电机带动转动；
●固定工件与打孔单元：
采用水平气缸与垂直气缸完成固定工件与打孔动作；
●测孔单元：
采用垂直气缸完成测孔动作；
气动元件部分
●气源：
本系统采用空气压缩机（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）；
●气压表：
本系统采用气动二联件（可手动调节气压大小）；
●气阀：
本系统采用二位五通换向阀；
●气缸：
分别采用单作用气缸和双作用气缸；
电气元件部分
●DC24V齿轮直流电机驱动的带动工作台旋转，通过工作台将工件传送到打孔单元与测孔单元等；
●打孔单元：
由电机转动实现模拟打孔，由传感器检测限位；
●测孔单元：
由传感器模拟检测测孔是否合格；
●位置传感器装置：
检测工件是否到达90度位置；
（2）机械机构安装计划的制定
结合功能要求，根据支架的实际情况，结合工作台的特点，制定机械机构安装的详细计划。
安装时应注意安装的先后次序。
（3）气动元件安装计划的制定
结合功能要求，根据气路特点及实际情况，制定气缸安装与气路分布的详细计划。
（4）电气元件安装计划的制定
结合功能要求，根据实际需要，制定传感器与限位开关安装的详细计划。
安装限位开关时，注意位置的精确度。
（5）执行机构平面分布图的绘制
根据功能要求和计划方案，画出原料加工系统执行机构的平面分布图；并分配小组成员任务。
（二）、原料加工系统机械机构的安装
根据前面制定的机械机构安装的详细计划，结合平面分布图，准备安装的支架及工作台等器件。
1．工作台支架固定
根据平面分布图确定工作台支架的位置，并固定。
图5支架的固定
箭头所指的位置采用5号内六角螺钉固定，注意其位置距离，但先不要固定的太紧，以便安装电机时调试其位置。
2．在支架上确定电机位置并固定
（a）（b）
图6电机位置的固定
根据（a）图确定好位置后，（b）图中箭头所指的位置采用5号内六角螺钉固定。
固定好电机后再将支架固定。
3．固定电机小圆盘
（a）（b）
图7电机小圆盘的固定
将电机小圆盘放置在电机转轴上，如（a）图箭头所指，电机小圆盘用小螺丝钉固定（（b）图箭头所示。
4．工作台固定
如下图所示将工作台固定在电机小圆盘上
图8工作台的固定
将工作台放置电机小圆盘上，箭头所指的位置采用3号内六角螺钉固定。
（三）、原料加工系统气动机构的安装
1．测孔支架的安装
（1）测孔气缸主支架安装
图9测孔气缸支架的安装
将测孔气缸主支架安装在操作台上，箭头所指用五号内六角螺钉固定，支架安装在操作台第四个槽上，注意跟工作台的距离。
（2）测孔气缸安装
（a）（b）
图10测孔支架的安装
将测孔气缸安装到测孔支架上，安装时注意测孔气缸传感器的位置。
2．钻孔气缸和电机的安装
（1）钻孔气缸固定板的固定
图11钻孔气缸的固定
将钻孔气缸固定板固定在支架上，箭头所示用五号内六角螺钉固定。
（2）钻孔气缸的固定
（a）（b）
图12钻孔气缸的固定
将钻孔气缸固定在固定板上，安装气缸时注意对准螺钉位置，箭头所示用四号内螺钉固定。
（3）夹紧气缸的固定
（a）（b）
图13夹紧气缸的固定
将夹紧气缸固定在支架上，安装夹紧气缸时应注意其位置，要与工位相配合进行安装，箭头所示用五号内六角螺钉固定。
（4）钻孔电机与钻孔电机底板的固定
（a）（b）
图14钻孔电机的固定
将钻孔电机与钻孔电机底板固定在一块，安装钻孔电机时应注意电机与底板对准，因为电机槽与电机可能由于外界原因不匹配，安装时应注意不要弄坏电机。
图中箭头所示用3号内六角螺钉固定。
（5）钻孔电机与钻孔气缸的固定
图15钻孔电机与钻孔气缸的连接
将钻孔电机与钻孔气缸固定在一起，图中箭头所示用四号内六角螺钉固定。
（6）钻孔支架固定板的固定
（a）（b）
图16支架的固定
将钻孔支架固定板固定在支架上，图中箭头所示用五号内六角螺钉固定。
（7）钻孔支架的固定
（a）（b）
图17夹紧支架的安装
将钻孔支架固定在操作台上，箭头所指用外六角螺钉固定，支架安装在操作台第二、第三个凹槽内，注意与工作台间的距离。
3．气压表的安装
把气压表固定在操作面板上
（a）（b）
图18气压表的安装
气压表安装在操作面板的第一个槽上，箭头所指用五号内六角螺钉固定。
4．气路的安装
图19气路的连接
根据各气路上所标示的记号将气管连接至各气缸的进气口。
安装时注意不要将气路接错，接错会使气缸无法正常工作。
（四）、原料加工系统电气部分的安装
电机的安装在工作台和气缸固定时已经安装。
根据传感器上所标示的记号将传感器安装至各气缸的极限处。
安装时注意不要将同一个气缸上的多个传感器的位置接错。
通过上面的安装，完成原料加工系统电气元件的安装。
（五）、原料加工系统程序的编写与调试
本系统是完成原料送入，经传送带进行检测的过程。
1．调试运行设备
（1）组装好的原料加工系统
（2）安装有WINDOWS操作系统的PC机一台（具有FXGPWIN软件）
（3）PLC（三菱FX系列）一台。
（4）PC与PLC的通信电缆一根。
2．控制要求
其具体的控制要求如下：
上电后复位，回转电机转使瞄准某90度位置，复位完毕后开始灯闪，按开始按钮开始工作：
等工件，直到一号位有工件时，工作台转90度，使第二工位有工件，则先夹紧工件，然后钻孔，钻孔完钻头回，夹紧装置放松，工作台再转90度，使第三工位有工件，则进行测孔工作，测孔完毕测孔气缸回，工作台再转90度，完成一个循环；返回。
3．原料加工系统I/O分配
（1）控制面板
控制面板I/O分配如图20所示。
图20控制面板I/O分配
（2）执行机构I/O分配
执行机构I/O分配如表2所示。
表2执行机构I/O分配表
输入
输出
有工件
X000
回转电机
Y000
90度位置
X001
钻孔电机
Y001
钻孔上极限
X002
钻孔进给气缸下
Y002
钻孔下极限
X003
测孔气缸下
Y003
测孔上限
X004
夹紧气缸伸出
Y004
测孔下限
X005
夹紧缸后极限
X006
夹紧缸前极限
X007
4．运行调试操作
（1）绘制流程
根据控制要求及I/O分配情况，结合组装好的原料加工系统，绘制编写PLC程序的功能流程图。
在流程图中体现动作先后次序，以及动作切换条件。
参考流程图如图21所示：
图21参考流程图
（2）程序的编写
根据流程图，以及控制要求和I/O分配情况，编写程序。
启动FXGPWIN软件，用鼠标单击工具栏上的“新建”按钮，选择所使用的PLC类型（FX2N），再单击“确认”按钮。
按要求编写程序。
参考程序如下所示：
图22参考程序
（3）运行调试
注意：
在开机之前请务必检查：
⏹电器连接
⏹工作台面上使用电压为DC24v（最大电流2A）
⏹正确和可靠的气管连接
⏹额定的使用气压
⏹机械部件状态
⏹检查气动回路操作
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，确认各气缸动作符合要求，若不符合，作相应的调整。
⏹检查电气操作
遵守电气安全操作规范情况下，检查到位信号的状态是否正常，PLC能否正常采集；若不正常，调整元器件位置或做其它检查。
a．PLC与计算机的通讯连接与设置
将PC机与PLC按正确方式连接，并设置通讯端口与通讯参数；
b．程序的编辑、上传、下载
第一步：
将通讯电缆线联好。
第二步：
将PLC的工作状态开关放在“PROG”处。
第二步：
在刚才编写好的程序写入，选择“PLC”按钮，点击“传送”按钮，再点击“写出”按钮，弹出对话框，写好起止步数，点击“确定”按钮。
c．上电运行
根据运行情况，结合控制要求，检查是否有错误。
如果有错误，关掉电源，检查错误。
查找具体原因，分清是硬件组装的错误，还是编程的错误。
根据错误情况，分别改正错误，再重新调试，直至调试正确。
如果没有错误，即调试正确，完成调试。
三、考核评价（考核标准详见质量评价表）
表2质量评价表
考核项目
考核要求
配
分
评分标准
扣
分
得
分
备
注
系
统
安
装
1．会安装元件
2．按图完整、正确及规范接线
3．按照要求编号
54
1．元件松动扣2分，损坏一处扣4分
2．错、漏线每处扣2分
3．反圈、压皮、松动，每处扣2分
4．错、漏编号，每处扣1分
编
程
操
作
1．会建立程序新文件
2．正确输入梯形图
3．正确保存文件
10
1．不能建立程序新文件或建立错误扣4分
2．输入梯形图错误一处扣2分
运
行
操
作
1．操作运行系统，分析
运行结果
2．会监控梯形图
3．会验证工作方式
25
1．系统通电操作错误一步扣3分
2．分析运行结果错误一处扣2分
3．监控梯形图错误一处扣2分
4．验证工作方式错误扣5分
安全生产
自觉遵守安全文明生产规程
11
1．每违反一项规定，扣3分
2．发生安全事故，0分处理
3．漏接接地线一处扣5分
时间
3小时
提前正确完成，每5分钟加2分
超过定额时间，每5分钟扣2分
开始时间：
结束时间：
实际时间：
项目二工件安装系统
一、课题准备
（一）、工件安装系统材料清单
表1工件安装系统材料清单
序号
名称
数量
该元件功能
备注
1
5号（内6角）普通螺钉
18
1、用于固定摆杆底座（4）
2、用于固定位移底座（4）
3、用于固定堆杆底座（4）
4、用于固定堆杆底座与撑杆连接部分（4）
5、用于固定支撑杆与平衡杆连接部分（4）
6、用于固定气压表底座（4）
2
４号（内6角）普通螺钉
2
用于固定带轮与摆杆连接部分
3
３号（内6角）普通螺钉
24
1、用于固定工作槽（3）
2、用于固定摆杆气缸
（1）
3、用于固定摆杆（3）
4、用于固定滑动平台（17）
4
气压表
1
用于测量气压的大小
5
气管
5
传送气流，其中蓝色一根、黄色两根、黑色两根
6
摆杆
1
用于传送小工件
7
位移器
1
用于放置小工件
8
位移器气缸
1
用于移动位移器
9
位移器支架
2
用于固定位移器
10
推件器
1
用于推工件
11
推件器底座与支架
2
用于固定推件器
12
传送带
1
用于带动摆杆摆动
13
摆杆支架
1
用于固定摆杆
（二）、工件安装系统安装流程图
图1工件安装系统安装流程图
二、课题实施
（一）、工件安装系统元器件和线路布局设计
1．系统基本结构
该系统是完成选择安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，并将工件安装到位的过程。
本系统是将执行机构安装在带槽的铝平板上（700mm×350mm），各个元器件通过接线端子排连接到下面的PLC上。
通过PLC来控制每个元器件的动作，从而来完成工件安装系统的工作。
图2工件安装系统图3执行机构平面图
图4控制机构平面图
2．制定工件安装系统安装实施方案
本系统主要进行执行机构的拆装。
在拆装之前，需了解用到的元器件，并掌握其功能和使用方法。
通过观察元器件位置，再根据工件安装系统所要实现的功能，进行小组讨论，得出元器件安装的基本框架，在此框架之上制定出各个部分的详细安装计划。
确定各个部分安装流程，并对此次序进行可行性分析。
（1）机构介绍及元器件清单
机械机构部分
●摆杆单元：
用于放置小工件;
●工件推出单元：
用于推出小工件;
气动元件部分
●气源：
本系统采用空气压缩机（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）；
●气压表：
本系统采用气动二联件（可手动调节气压大小）；
●气阀：
本系统采用二位五通换向阀；
●气缸：
分推工件气缸与位移气缸两种
电气元件部分
●位移气缸：
用于确定小工件传送的距离；
●推工件气缸：
用于推出小工件；
●传感器：
用于检测极限位;
（2）机械机构安装计划的制定
结合功能要求，根据支架的实际情况，结合位移器等特点，制定机械机构安装的详细计划。
注意安装的先后次序。
（3）气动元件安装计划的制定
结合功能要求，根据气路特点及实际情况，制定气缸安装与气路分布的详细计划。
（4）电气元件安装计划的制定
结合功能要求，根据实际需要，制定传感器与限位开关安装的详细计划。
安装限位开关时，注意位置的精确度。
（5）执行机构平面分布图的绘制
根据功能要求和计划方案，画出工件安装系统执行机构的平面分布图；并分配小组成员任务。
（二）、工件安装系统的安装
根据前面制定的机械机构安装的详细计划，结合平面分布图，准备安装的支架及位移器等器件。
1．工件推出部分
1）先安装推杆部分
将推杆支架与平衡台及底座内六角安装好，如图5、6
再将推杆气缸与平衡台连接装好，如图6
固定底座于面板，如图5、6
安装气管与传感器
升级会员 