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腳輪自動化生產線安裝
發表時間:2012/6/27 0:11:27
第一篇 項目開篇：典型腳輪自動化生產線介紹
腳輪自動化生產線安裝與調試競賽主要內容：腳輪自動線的裝配和腳輪自動線的運行與調試。
本次腳輪自動線安裝與調試大賽融合了機械工程與電子工程的核心技術，主要包括：機械機構及氣動部件安裝；控制線路布線、氣動電磁閥及氣管安裝；PLC應用與編程；變頻器控制技術應用；運動控制技術應用；機電安裝、連接、故障診斷與調試等。
任務一：了解腳輪自動線及其應用
圖1-3所示是應用于正泰電器股份有限公司的塑殼式斷路器自動生產線，包括自動上料、自動鉚接、5次通電檢查、瞬時特性檢查、延時特性檢查、自動打標等工序，采用可編程控制器控制，每個單元都有獨立的控制、聲光報警等功能，采用網絡技術將生產線構成一個完善的網絡系統。
圖1-4所示是某汽車配件廠的制動器自動化裝配線，該生產線考慮到設備性能、生產節拍、總體布局、物流傳輸等因素，采用標準化、模塊化設計，選用各種機械手及可編程自動化裝置，實現零件的自動供料、自動裝配、自動檢測、自動打標、自動包裝等裝配過程自動化，采用網絡通信監控、數據管理實現控制與管理。
圖1-5所示是某飲料廠的自動灌裝線，主要完成上料、灌裝、封口、檢測、打標、包裝、碼垛等幾個生產過程，實現集約化大規模生產的要求。
1、 什么是腳輪自動線
腳輪自動線是在流水線的基礎上逐漸發展起來的。它不僅要求線體上各種機械加工裝置能自動地完成預定的各道工序及工藝過程，使產品成為合格的制品，而且要求在裝卸工件、定位夾緊、工件在工序間的輸送、工件的分揀甚至包裝等都能自動地進行。使其按照規定的程序自動地進行工作。人們把這種自動工作的機械電氣一體化裝置系統稱為自動生產線（簡稱腳輪自動線）。
腳輪自動線的任務就是為了實現自動生產，怎樣才能達到這一要求呢？
腳輪自動線綜合應用機械技術、控制技術、傳感技術、驅動技術、網絡技術等，通過一些輔助裝置按工藝將各種機械加工裝置連成一體，并控制夜、氣壓系統和電氣控制系統將各個部分動作聯系起來，完成預定的生產加工任務。
2、 腳輪自動線的發展
首先，是可編程控制器的出現。
其二，是機械手、機器人技術的飛速發展。
其三，是傳感技術的形成。
其四，就是液壓和氣壓傳動技術。
第五，就是網絡技術的飛躍，無論是現場總線還是工業以太網絡，使得腳輪自動線的各個控制單元構成一個協調運轉的整體。
任務二：認識YL-335A型腳輪自動線
1、 YL-335A型的基本結構認知
亞龍YL-335A型腳輪自動線實訓考核裝備由安裝在鋁合金導軌式實訓臺上的供料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元這5個單元組成。各工作站均設置一臺ＰＬＣ承擔起控制任務，各ＰＬＣ之間通過RS-485串行通訊實現互連，構成分布式的控制系統。
YL-335A腳輪自動線的工作目標是：將供料單元料倉內德工件送往加工單元的物料臺，完成加工操作后，把加工的工件送往裝配單元的物料臺，然后把裝配單元料倉內的白色和黑色兩種不同顏色的小圓柱工件嵌入到物料臺上的工件中，完成裝配后的成品送往分揀單元揀輸出。
其中，每一工作單元都可自成一個獨立的系統，同時也都是一個機電一體化的系統。各個單元的執行機構基本上以氣動執行機構為主，但輸送單元的機械手裝置整體運動則采取步進電機驅動、精密定位的位置控制，該驅動系統具有長行程、多定位點的特點，是一個典型的一維位置控制系統。分揀單元的傳送帶驅動則采用了通用變頻器驅動三相異步電動機的傳動裝置。位置控制和變頻器技術是現代工業企業應用最為廣泛的電氣控制技術。
在YL-335A設備上應用了多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運動位置、物體通過的狀態、物體的顏色及材質等。傳感器技術是機電一體化技術中的關鍵技術之一，是現代工業實現高度自動化的前提之一。
在控制方面，YL-335A采用了基于RS-485串行通訊的PLC網絡控制方案，即每一工作單元由一臺PLC承擔其控制任務，各PLC之間通過RS-485串行通訊實現互連的分布式控制方式。用戶可以根據需要選擇不同的廠家的PLC及其所支持的RS-485通訊模式，組建成一個小型的PLC網絡。掌握基于RS-485串行通訊的PLC網絡技術，將為進一步學習現場總線技術、工業以太網技術等知識打下良好的基礎。
2、 供料單元的基本結構功能認知
供料單元主要由工作庫、工件緊鎖裝置和工件推出裝置組成。主要配置有：井式工件庫、直線氣缸、光電傳感器、工作定位裝置等。供料單元的基本功能是按照需要將放置在料倉中待加工的工件自動送到物料臺上，以便樹東單元的抓取機械手裝置將工件抓取送往其他工作單元。其外觀如圖1-7所示。
3、 輸送單元的基本結構功能認知
輸送單元主要包括：直線移動裝置和工件取送裝置。主要配置有：步進電動機、薄型氣缸、氣動擺臺、雙導桿氣缸、氣動手指、行程開關和磁性開關等。
輸送單元的基本功能：該單元能實現到指定單元的物料臺精確定位，并在該物料臺上抓取工件，把抓取到的工件輸送到指定地點然后放下的功能。輸送單元的裝配外觀圖如圖1-8所示。
4、 加工單元的基本結構功能認知
加工單元主要包括：工件搬運裝置和工件加工裝置。主要配置有：導軌、直線氣缸、薄型氣缸、工作夾緊裝置等。
加工單元的基本功能：把該單元物料臺上的工件（工件由輸送單元的抓取機械手裝置送來）送到沖壓機構下面，完成一次沖壓加工動作，然后再送回到物料臺上，待輸送單元的抓取機械手裝置取出。其外觀如圖1-9所示。
5、 裝配單元的基本結構功能認知
裝配單元主要包括：裝配工件庫和裝配工作搬運裝置。裝配裝置主要配置有：工件庫、擺臺、導桿氣缸、氣動手指、直線氣缸、光電傳感器等。
裝配單元的的基本功能：完成將該單元料倉內的黑色和白色小圓柱工件嵌入到已加工的工件中的裝配過程。其外觀如圖1-10所示。
6、 分揀單元的基本結構功能認知
成品分揀單元主要包括：皮帶輸送線和成品分揀裝置。主要配置有：直線傳送帶輸送線、直線氣缸、三相異步電動機、變頻器、光電傳感器、光纖傳感器等。
分揀單元的基本功能：將上一單元送來的已加工、裝配的工件進行分揀，使不同顏色的工件從不同的料槽分流。其外觀如圖1-11所示。
7、 YL-335A的特點、參數及實訓項目認知
YL-335A 設備是一套半開放式的設備，學習時在一定程度上可以根據自己的需要選擇設備組成單元的數量、類型，最多可由5個單元組成，最少時1個單元即可自成1個獨立的控制系統。對由多個單元組成的系統而言，采用PLC網絡的控制方案可以體現出自動生產線的控制特點。
YL-335A 主要技術參數如下：
1) 交流電源：三相五線制，AC380×（1±10%）V/220（1±10%）V50Hz；
2) 溫度：-10~+40℃；環境溫度：≤90%（25℃）；
3) 實訓桌外形尺寸：長×寬×高=1920mm×960mm×840mm；
4) 整機功耗：≤1.5kVA；
5) 氣源工作壓力：最小0.6Mbar，最大1Mbar。（1bar=105Pa）
6) 安全保護措施：具有接地保護、漏電保護動能，安全性符合相關的國家標準。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護套的高強度安全型實驗導線。
利用YL-335A 可以完成以下實訓任務：
1 自動檢測技術使用實訓；
2 氣動技術應用實訓；
3 可編程控制器編程實訓；
4 PLC網絡組建實訓；
5 電氣控制電路實訓；
6 變頻器應用實訓；
7 步進電動機驅動和位置控制實訓；
8 自動控制技術教學與實訓；
9 機械系統安裝和調試實訓；
10 系統維護與故障檢測實訓。
8、大賽主要完成的工作任務
（1）設備安裝
完成YL-335A 腳輪自動線供料、加工、裝配、分揀單元和輸送單元的部分器件裝配工作，并把這些工作單元安裝在YL-335A 的工作桌面上。
（2）氣路連接
根據生產線工作任務對氣動元件的動作要求和控制要求連接氣路。
（3）電路設計和電路連接
根據控制要求，設計輸送單元的電氣控制電路，并根據所設計的電路圖連接電路。
按照給定的I/O分配表，連接供料、加工和裝配單元控制電路。對于分揀單元，按照給定I/O分配表預留給變頻器的I/O端子，設計和連接變頻器主電路和控制電路，并連接分揀單元的控制電路。
根據該生產線的網絡控制要求，連接通信網絡。
（4）程序編制和程序調試
根據該生產線正常生產的動作要求和特殊情況下的動作要求，編寫PLC的控制程序和設置步進電動機驅動器參數及變頻器參數。
調試機械部件、氣動元件、檢測元件的位置和編寫的PLC控制程序，滿足設備的生產和控制要求。
小結
第二篇 項目備戰：腳輪自動線核心技術應用
PLC就像人的大腦；軟件就像大腦的中樞神經；光電傳感器就像人的眼睛；磁性開關就像人的觸覺；電動機與皮帶輸送帶就像人的腿；直線氣缸就像人的手和胳膊；電磁閥組就像人的肌肉；通信總線就像人的神經系統。
任務一 腳輪自動線中傳感器的使用
如圖2-2所示，當工件進入腳輪自動線中的分揀站，人的眼睛可以清楚地觀察到，但腳輪自動線是如何來判斷的呢？如何是腳輪自動線具有人的眼睛的功能呢？
傳感器就像人的眼睛、耳朵、鼻子等感官器件，是腳輪自動線中的檢測元件，能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成電信號輸出。在YL-335A 腳輪自動線中主要用到了磁性開關、光電開關、光纖傳感器3中傳感器。
子任務一 磁性開關及應用
1 磁性開關介紹
在YL-335A腳輪自動線中，磁性開關用于各類氣缸的位置檢測。圖2-3所示是用兩個磁性開關來檢測機械手上氣缸伸出和縮回到位的位置。
磁力式接近開關（簡稱磁性開關）是一種非接觸式位置檢測開關，這種非接觸位置檢測不會磨損和耗傷檢測對象，響應速度高。生產線上常用的接近開關還有感應型、靜電容量型、光電型等接近開關。
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