机电一体化柔性实训教学系统实训教学指导书机电一体化柔性装配系统PLC控制天津市龙洲科技仪器有限公司4目 录机电一体化柔性装配系统概述1第一单元 上料单元5一、 单元简介5二、 实训目的7三、 实训设备7四、 实训内容与步骤8五、 控制要求9六、 I/O编号分配表14第二单元 下料单元16七、 单元简介16八、 实训目的18九、 实训设备18十、 实训内容与步骤18十一、 控制要求19十二、 I/O编号分配表22第三单元 加盖单元24一、 单元简介24二、 实训目的25三、 实训设备25四、 实训内容与步骤26五、 控制要求27六、 I/O编号分配表29第四单元 穿销单元31一、 单元简介31二、 实训目的32三、 实训设备32四、 实训内容与步骤32五、 控制要求34六、 I/O编号分配表36第五单元 模拟单元38一、 单元简介38二、 实训目的39三、 实训设备39四、 实训内容与步骤39五、 控制要求40六、 I/O编号分配表42第六单元 图像识别单元44一、 单元简介44二、 实训目的45三、 实训设备45四、 实训内容与步骤45五、 控制要求46六、 I/O编号分配表48第七单元 伸缩换向单元50一、 单元简介50二、 实训目的52三、 实训设备52四、 实训内容与步骤52五、 控制要求53六、 I/O编号分配表56第八单元 检测单元58一、 单元简介58二、 实训目的59三、 实训设备59四、 实训内容与步骤59五、 控制要求60六、 I/O编号分配表62第九单元 液压单元64一、 单元简介64二、 实训目的65三、 实训设备65四、 实训内容与步骤65五、 控制要求66六、 I/O编号分配表69第十单元 分拣单元71一、 单元简介71二、 实训目的72三、 实训设备72四、 实训内容与步骤72五、 控制要求73六、 I/O编号分配表77第十一单元 升降梯立体仓库单元79一、 单元简介79二、 实训目的83三、 实训设备83四、 实训内容与步骤83五、 控制要求85六、 I/O编号分配表91第十二单元 悬挂式高空搬运单元93一、 单元简介93二、 实训目的95三、 实训设备95四、 实训内容与步骤96五、 控制要求97六、 I/O编号分配表101第十三单元 传送单元103一、 转角单元103二、 直线单元104第十四单元 装配生产线全程连续控制105一、 实训目的105二、 实训设备105三、 实训内容与步骤105四、 控制要求108五、 系统全程控制中需注意的问题109六、 I/O编号分配表109七、 主站控制变量传送分配表109附 录111附录1：上料单元电源系统图111附录2：上料单元气动原理图112附录3：上料单元PLC控制接线图113附录4：下料单元电源系统图114附录5：下料单元PLC控制接线图115附录6：加盖单元电源系统图116附录7：加盖单元PLC控制接线图117附录8：穿销单元电源系统图118附录9：穿销单元气动原理图119附录10：穿销单元PLC控制接线图120附录11：模拟单元电源系统图121附录12：模拟单元气动原理图122附录13：模拟单元PLC控制接线图123附录14：图像识别单元电源系统图124附录15：图像识别单元PLC控制接线图125附录16：伸缩换向单元电源系统图126附录17：伸缩换向单元气动原理图127附录18：伸缩换向单元PLC控制接线图128附录19：检测单元电源系统图129附录20：检测单元PLC控制接线图130附录21：液压单元电源系统图131附录22：液压单元油路原理图132附录23：液压单元PLC控制接线图133附录24：分拣单元电源系统图134附录25：分拣单元气动原理图135附录26：分拣单元PLC控制接线图136附录27：升降梯立体仓库单元电源系统图137附录28：升降梯立体仓库单元气动原理图138附录29：升降梯立体仓库单元PLC控制接线图139附录30：悬挂式高空搬运单元电源系统图140附录31：悬挂式高空搬运单元PLC控制接线图141附录32：电源系统总图143附录33：电源系统用电分配图144附录34：气路连接总图145附录35：S7-300 PLC控制接线图146附录36：移动配电平台用户扩展接口分配图147机电一体化柔性装配系统概述Me093399型机电一体化教学系统是以工业生产中的自动化装配生产线为原型开发的教学、实验、实训综合应用平台。本装置采用铝合金结构件搭建各分站主体设备，选取多种机械传动方式实现站间串联，整条生产线充分展现了实际工业生产中的典型部分。系统控制过程中除涵盖多种基本控制方法外，还凸现组态控制、工业总线、电脑视觉、实时监控等先进技术，为培养现代化应用型人才创设了完整、灵活、模块化、易扩展的理想工业场景。为便于协调整个生产线的全程控制，系统设置了一个主站总控制台，主站总控制台是整个装配生产线连续运行的指挥调度中心，其主要功能是实现全程运行的总体控制，完成全系统的通讯连接等。图1 连续生产线示意图升降梯立体仓库站点12分拣单元站点11检测单元站点9模拟单元站点6穿销单元站点5加盖单元站点4废品道上料单元站点2下料单元站点3液压单元站点10伸缩换向单元站点8铣床单元站点1图像识别单元站点7滚筒转角装配生产线示意图如图1所示。整个系统主要由12个从站点组成，每个从站单元完成特定的工作任务，以装配、检验、分拣、入库的方式顺序完成各种装配操作和物流处理过程。各单元的主要功能如下所述：1 铣床单元（站点1）：本站有工件时，进行自动卡紧和铣削加工。上料单元（站点2）：根据工件的位置情况，从料槽中抓取装配主体送入数控铣床单元或将铣床单元加工后的产品转送下料单元。下料单元（站点3）：将前站送入本单元下料仓的工件主体，通过直流电机驱动间歇机构带动同步齿型带使之下落，工件主体下落至托盘后经传送带向下站运行。加盖单元（站点4）：通过直流电机带动蜗轮蜗杆，经减速电机驱动摆臂将上盖装配至工件主体，完成装配后工件随托盘向下站传送。穿销单元（站点5）：通过旋转推筒推送销钉的方法，完成工件主体与上盖的实体连接装配，完成装配后的工件随托盘向下站传送。模拟单元（站点6）：本站增加了模拟量控制的PLC特殊功能模块，以实现对完成装配的工件进行模拟喷漆和烘干，完成喷漆烘干后的工件随托盘向下站传送。图像识别单元（站点7）：运用电脑识别技术将前站传送来的工件进行数字化处理（通过图形摄取装置采集工件的当前画面与原设置结果进行比较），并将其判定结果输出。经检验处理后工件随托盘向下站传送。伸缩换向单元（站点8）：将前站传送过来的托盘及组装好的工件经换向、提升、旋转、下落后伸送至传送带向下站传送。检测单元（站点9）：运用各类检测传感装置对装配好的工件成品进行全面检测（包括上盖、销钉的装配情况，销钉材质、标签有无等），并将检测结果送至PLC进行处理，以此作为后续站控制方式选择的依据（如分拣站依标签有无判别正、次品；仓库站依销钉材质确定库位）。10液压单元（站点10）：通过液压换向回路实现对工件的盖章操作，完成对托盘进件、出件后再经90旋转换向送至下一单元。11分拣单元（站点11）：根据检测单元的检测结果（标签有无），采用气动机械手对工件进行分类，合格产品随托盘进入下一站入库；不合格产品进入废品线，空托盘向下站传送。12升降梯立体仓库（站点12）：本站由升降梯与立体仓库两部分组成，可进行两个不同生产线的入库和出库。在本装配生产线中可根据检测单元对销钉材质的检测结果将工件进行分类入库（金属销钉和尼龙销钉分别入不同的仓库）。若传送至本单元的为分拣后的空托盘，则将其放行。综上所述，站点1、2、3、4、5主要完成顺序逻辑控制；站点6实现对模拟量的控制；站点7引入了先进的图像识别技术；站点9综汇了激光发射器、电感式、电容式、色彩标志等多种传感器的应用，站点10为液压传动控制、站点11突出体现了气动机械手的控制，站点12则实现步进电机的控制。在装配生产线运行中各个站点既可以自成体系，彼此又有一定的关联。为此，采用了PROFIBUS现场总线技术，通过1个主站（S7300系列PLC）和12个从站（S7200系列PLC）组成系统，实现主从站之间的通信联系，控制系统组成框图如图2所示。在主站总控制台的上位计算机上安装有Wincc组态监控软件， Wincc所创建的监控功能可通过动画组件对各单元的工作情况进行实时模拟，为操作人员提供系统运行的相关信息，实现装配生产线的全程监控。完成本实训项目涉及到现场所需的诸多综合技术应用，如：机械传动技术、电气控制技术、气动与液压技术、传感器的应用、PLC控制技术、过程控制技术和现代化生产中的组态控制、工业总线、电脑视觉、实时监控等。观察生产线整体运行及各分站动作了解分站的机械结构及传动方式熟悉分站的供电和供气方式熟悉输入输出设备的功能、安装位置和调试方法根据分站运行演示理解控制要求设置 I/O 编号 将功能图转换为梯形图将梯形图输入计算机并调试程序将程序下载至PLC进行试运行根据工作状态图绘制功能图通过接口板及扁平电缆将PLC与分站输入输出设备连接并核对PLC带分站负载运行图3 单站控制的完成步骤在完成项目时应由易到难，逐步深入，可从单站控制入手。完成单站控制的步骤如图3所示：在每一站点单元控制的基础上可以再扩展为系统的全程控制，进而完成PROFIBUS现场总线控制和对整个模拟生产线的实时监控。主站 CPU单元6ES7 315-2AG10-0AB0+6SE7 307-1BA00-0AA0电池+40针前连接器 6ES7 392-1AM00-0AA0+存储卡6SE7 953-8LF00-0AA0+I/O数字模块(16) 6SE7323-1BL00-0AA0+背板 6ES7 390-1AE80-0AA0+STEP7 V5.2编程软件PROFIBUS 总线从站1 ET200S从站4 中央处理单元（CPU） CPU 226 +PROFIBUS DP 模块EM277从站5 中央处理单元（CPU） CPU 226 +PROFIBUS DP 模块EM277从站7 中央处理单元（CPU） CPU 226 +PROFIBUS DP 模块EM277从站9 中央处理单元（CPU） CPU 226 +PROFIBUS DP 模块EM277从站10 中央处理单元（CPU） CPU 22