SKGMT-40型 自动加工生产線(xiàn)实训装置
所属类别:机電(diàn)一體(tǐ)化系列
·设备外观
·设计简述
实训装置由安装在铝合金导轨式实训台上的上料单元、检测单元、多(duō)刀(dāo)位加工中心单元、自动装配单元、搬运机械手单元、皮带输送線(xiàn)单元、智能(néng)分(fēn)拣单元7个单元组成。電(diàn)气布局采用(yòng)单面网孔抽屉式,所有(yǒu)其電(diàn)气控制器都安装在网孔板式的抽屉上,这种机電(diàn)分(fēn)离的格式更加符合了工业实际情况。其中,每一工作单元都可(kě)自成一个独立的系统,同时也都是一个工业生产線(xiàn)的系统。各个单元的执行机构以气动、变频、步进電(diàn)机、伺服電(diàn)机為(wèi)主,其中皮带传送单元采用(yòng)变频器驱动三相交流异步電(diàn)机进行控制;多(duō)工位加工中心采用(yòng)步进電(diàn)机、直流電(diàn)机及气动的混合控制;智能(néng)分(fēn)拣单元则采用(yòng)伺服電(diàn)机驱动、精密定位的位置控制,该驱动系统具有(yǒu)長(cháng)行程、多(duō)定位点的特点,是一个典型的一维位置控制系统。位置控制和变频器技术是现代工业企业应用(yòng)最為(wèi)广泛的電(diàn)气控制技术。
在设备上应用(yòng)了多(duō)种类型的传感器,分(fēn)别用(yòng)于判断物(wù)體(tǐ)的运动位置、物(wù)體(tǐ)通过的状态、物(wù)體(tǐ)的颜色及材质等。传感器技术是机電(diàn)一體(tǐ)化技术中的关键技术之一,是现代工业实现高度自动化的前提之一。
在控制方面,设备标准配置采用(yòng)了基于RS485串行通信的PLC网络控制方案,即由多(duō)台PLC承担其控制任務(wù),各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分(fēn)布式控制方式。用(yòng)户可(kě)根据需要选择不同厂家的PLC及其所支持的RS485通信模式,组建成一个小(xiǎo)型的PLC网络。小(xiǎo)型PLC网络以其结构简单,价格低廉的特点在小(xiǎo)型自动生产線(xiàn)仍然有(yǒu)着广泛的应用(yòng),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,将為(wèi)进一步學(xué)习现场总線(xiàn)技术、工业以太网技术等打下了良好的基础。
·主要参数
1.工作電(diàn)源:三相四線(xiàn)AC380V±10% 50Hz;2.工作环境:温度-10℃~+40℃,相对湿度≤85%(25℃),海拔<4000m;
3.气源压力:0.2Mpa~0.55Mpa;
4.装置容量:<1.5kVA;
5.外形尺寸:1350mm×800mm×1300mm;
6.安全保护:具有(yǒu)漏電(diàn)压、漏電(diàn)流保护,安全符合國(guó)家标准。
·组成及功能(néng)
装置由安装在铝合金导轨式实训台上的上料单元、检测单元、多(duō)刀(dāo)位加工中心单元、自动装配单元、搬运机械手单元、皮带输送線(xiàn)单元、智能(néng)分(fēn)拣单元7个单元组成。1.上料单元
上料单元是设备的起始单元,在整个系统中,起着向系统中的其他(tā)单元提供原料的作用(yòng)。
上料单元的具體(tǐ)功能(néng):按照需要将放置在料仓中待加工工件(原料)自动地推出到皮带传输線(xiàn)上,在传输線(xiàn)上完成物(wù)料的检测、加工、分(fēn)拣及搬运。
上料单元的主要组成:主要包括竖式料筒,推料气缸,物(wù)料检测传感器部件,安装支架平台,材料检测装置部件,接線(xiàn)端子单元等组成。
上料单元工作过程如下:系统启动后,推料气缸推出,把料槽中最底层的工件推到传输線(xiàn)上。工件到位传感器检测到工件到位后,推出气缸缩回,倒数第二层工件落到最底层,等待推出。
2.检测单元
检测单元主要完成对工件信息的检测,包括材质、颜色,并根据系统要求,识别出废品,以便进行分(fēn)拣。
检测单元的具體(tǐ)功能(néng):皮带输送線(xiàn)启动运行,检测单元的传感器(電(diàn)感式、電(diàn)容式、色标式)对经过的工件进行检测,并将检测信息传递给下一单元。
检测单元的主要组成:主要包括電(diàn)感式传感器,電(diàn)容式传感器,色标传感器,材料检测装置部件,接線(xiàn)端子单元等组成。
3.多(duō)刀(dāo)位加工中心单元
多(duō)刀(dāo)位加工中心单元主要完成对工件的加工,分(fēn)别对工件进行铣、镗、磨的加工过程。
多(duō)刀(dāo)位加工中心单元的具體(tǐ)功能(néng):皮带输送線(xiàn)启动运行,检测单元对经过的工件进行检测,检测合格的工件在加工中心位置停留,定位装置动作,对工件进行固定,由加工中心对其进行多(duō)种加工操作,加工完成后由传送单元运输到下一个单元进行抓取。
多(duō)刀(dāo)位加工中心单元的主要组成:主要包括電(diàn)感式传感器、磁性传感器、导杆气缸、直流電(diàn)机、步进電(diàn)机及定位装置、升降装置、刀(dāo)具库等部件组成。
多(duō)刀(dāo)位加工中心单元的工作过程如下:合格工件经皮带传送单元运送到加工中心,定位装置装置伸出,到位后薄型双导杆气缸下降带动刀(dāo)具一、二、三電(diàn)机依次对工件进行加工;加工完成上升到位后,定位装置缩回;传送带启动,运输到下一个工位。
4.皮带传送单元
皮带传送单元主要完成对工件的输送任務(wù)。
皮带传送单元的具體(tǐ)功能(néng):通过变频驱动三相交流异步電(diàn)机,完成对工件的输送,并在传输線(xiàn)上实现对工件的信息检测采集、工件的加工、废品的分(fēn)拣等功能(néng)。
皮带传送单元的主要组成:主要包括尼龙片基带、三相异步電(diàn)动机、变频器、旋转编码器、同步轮及型材支架、钣金支架等组成。
皮带传送单元的工作过程如下:系统启动,上料单元进行上料,上料到位后,皮带传送单元启动运行,由变频器驱动三相异步電(diàn)机动作,带动物(wù)料进行传送,经检测单元、加工单元后,合格产品由搬运机械手搬运,不合格产品则直接传送至传送带末端是废料盒中,实现对工件的输送。
5.搬运机械手单元
搬运机械手单元主要完成对工件的搬运、装配任務(wù)。
搬运机械手单元的具體(tǐ)功能(néng):加工完成的工件经皮带传送单元输送到带搬运工位,定位装置动作,固定住工件,由搬运机械手进行夹取、旋转、装配。
搬运机械手单元的主要组成:主要包括磁性传感器、旋转气缸、冶具缸、平行机械爪及升降装置等部件组成。
搬运机械手单元的工作过程如下:加工完成的工件经皮带传送单元输送到待搬运工位,定位装置动作,固定住工件,搬运机械手下降夹取工件,夹紧后机械手上升,上升到位后进行旋转,检测旋转到位后机械手下降,手爪松开,将工件装配到工件盒中。
6.自动装配单元
自动装配单元是设备的装配单元,完成对工件的封装。
自动装配的具體(tǐ)功能(néng):按照需要将放置在料仓中待装配壳體(tǐ)自动地推出到装配平台上,在装配平台上完成工件的封装。
自动装配单元的主要组成:主要包括竖式料筒、推料气缸、物(wù)料检测传感器、安装支架平台、装配平台、接線(xiàn)端子等组成。
自动装配单元工作过程如下:系统启动后,推料气缸推出,把料槽中最底层的壳體(tǐ)推到装配平台上。工件到位传感器检测到工件到位后,推出气缸缩回,倒数第二层工件落到最底层,待装配完成,智能(néng)分(fēn)拣机构分(fēn)拣完成后,再推出一个壳體(tǐ)。
7.智能(néng)分(fēn)拣单元
智能(néng)分(fēn)拣单元是设备的最后一个单元,完成对成品的智能(néng)分(fēn)拣入库。
智能(néng)分(fēn)拣单元的具體(tǐ)功能(néng):根据上一个单元传递过来的检测结果,对成品进行分(fēn)拣,可(kě)按照颜色、材质组合进行分(fēn)拣,最多(duō)有(yǒu)4种组合。该单元还装有(yǒu)直線(xiàn)标尺,可(kě)进行伺服電(diàn)机的定位控制实训。
智能(néng)分(fēn)拣单元的主要组成:包括丝杆模组,直線(xiàn)标尺、接近开关、限位开关、伺服電(diàn)机、伺服驱动器、导杆气缸及安装支架平台、分(fēn)拣库位、接線(xiàn)端子单元等组成。
智能(néng)分(fēn)拣单元工作过程如下:装配单元装配完成后,伺服電(diàn)机启动,驱动丝杆模组运动,到达取料位置后,分(fēn)拣机械手下降夹取成品工件,根据上一单元的检测结果,将成品分(fēn)拣到不同工件库中。
8.整體(tǐ)设备的运行流程
第一步:由第一上料站将直径29mm的黑色、白色尼龙和金属工件A分(fēn)别依次由推料气缸动作至变频控制交流電(diàn)机传送带上;
第二步:在传送带上,工件A被分(fēn)别检测材质和颜色,对于废料(黑色有(yǒu)机物(wù)料)将跳过加工工位直接被运往废料中心,合格物(wù)料则被传送到加工工位待加工;
第三步:加工工位的检测传感器在检测到物(wù)料到位后,加工工位的夹具将完成对物(wù)料固定,固定位置后,加工工位开始依次按顺序选择三套刀(dāo)具对工件进行加工,加工完毕后,加工工位夹具打开;
第四步:传送带开动将工件送往待安装搬运工位,工件抵达安装搬运工位后,安装搬运机器手通过吸盘开始搬运工件A,并将工件A搬运至第二上料站处待命;
第五步:第二上料站将40mm白色、黑色工件B进行上料,完毕后,安装搬运机器手将工件A安装进工件B中;
第六步:由伺服控制分(fēn)拣机械手对安装完成的工件组合进行搬运,并依次按照4种组合分(fēn)拣到相应的仓储盒中。
9、PLC、变频器及触摸屏模块
选配一:
采用(yòng)三菱第3代小(xiǎo)型可(kě)编程控制器FX3U-32MR/ES-A,供電(diàn)電(diàn)压AC100~240V,集成16路数字量输入(DC24V,5~7mA,漏型・源型可(kě)切换)/16路数字量输出(继電(diàn)器输出),内置64000步RAM存储器、7680点辅助继電(diàn)器、512点定时器、2点模拟量電(diàn)位器、高速计数器,集成RS422接口,支持RS232、RS422、RS485、N:N网络、MODBUS、CC-LinK通讯,配有(yǒu)通信编程電(diàn)缆。
采用(yòng)三菱第3代小(xiǎo)型可(kě)编程控制器FX3U-16MT/ES-A,供電(diàn)電(diàn)压AC100~240V,集成8路数字量输入(DC24V,5~7mA,漏型・源型可(kě)切换)/8路数字量输出(晶體(tǐ)管漏型输出),内置64000步RAM存储器、7680点辅助继電(diàn)器、512点定时器、2点模拟量電(diàn)位器、高速计数器、3轴高速脉冲输出(最大100KHZ),集成RS422接口,支持RS232、RS422、RS485、N:N网络、MODBUS、CC-LinK通讯,配有(yǒu)通信编程電(diàn)缆。
采用(yòng)三菱E700通用(yòng)型系列变频器E740,功率0.75kVA,供電(diàn)電(diàn)压3AC~380V,输出频率0.2~400Hz,精度0.01%。集成7路数字量输入,1路继電(diàn)器输出,2路集電(diàn)极开路输出,2路模拟量输入(0~5V,0~10V,4~20mA),1路模拟量输出(0~10V);支持Modbus RTU通讯。具有(yǒu)先进磁通矢量控制、通用(yòng)磁通矢量控制、V/F控制、最佳励磁控制;具备欠電(diàn)压、过電(diàn)压、过载、接地故障、短路、堵转、缺相、電(diàn)机过温、变频器过温、风扇故障、CPU异常、参数错误等保护功能(néng)
选配二:
采用(yòng)西门子高性价比小(xiǎo)型PLC产品S7-200 Smart CPU SR30,供電(diàn)電(diàn)压AC85~264V,集成18路数字量输入(DC24V 4mA,漏型・源型可(kě)切换)/12路数字量输出(继電(diàn)器输出),内置18KB程序存储器、12KB数据存储器、10KB保持性存储器、6个高速计数器(最大200KHz),集成RS485接口、以太网接口,支持RS232、RS485、MODBUS、USS、自由口通讯、S7协议通讯、PROFIBUS等通信,配有(yǒu)通信编程電(diàn)缆。
采用(yòng)西门子高性价比小(xiǎo)型PLC产品S7-200 Smart CPU ST30,供電(diàn)電(diàn)压DC20.4~28.8V,集成18路数字量输入(DC24V 4mA,漏型・源型可(kě)切换)/12路数字量输出(晶體(tǐ)管源型输出),内置18KB程序存储器、12KB数据存储器、10KB保持性存储器、6个高速计数器(最大200KHz),3轴高速脉冲输出(最大100KHZ),集成RS485接口、以太网接口,支持RS232、RS485、MODBUS、USS、自由口通讯、S7协议通讯、PROFIBUS等通信,配有(yǒu)通信编程電(diàn)缆。
采用(yòng)西门子高性价比小(xiǎo)型PLC产品S7-200 Smart CPU ST40,供電(diàn)電(diàn)压DC20.4~28.8V,集成24路数字量输入(DC24V 4mA,漏型・源型可(kě)切换)/16路数字量输出(晶體(tǐ)管输出),内置24KB程序存储器、16KB数据存储器、10KB保持性存储器、6个高速计数器(最大200KHz),3轴高速脉冲输出(最大100KHZ),集成RS485接口、以太网接口,支持RS232、RS485、MODBUS、USS、自由口通讯、S7协议通讯、PROFIBUS等通信,配有(yǒu)通信编程電(diàn)缆。
采用(yòng)西门子基本型变频器V20,功率0.37kVA,供電(diàn)電(diàn)压1AC~230V,输出频率0~550Hz,精度0.01Hz。带有(yǒu)RS485通信接口,集成4路数字量输入,2路继電(diàn)器输出,2路模拟量输入(±10V,0~10V,0~20mA,12位分(fēn)辨率),1路模拟量输出(0~20mA);具有(yǒu)線(xiàn)性V/F控制、平方V/F控制、可(kě)编程多(duō)点设定V/F控制,磁通電(diàn)流控制、電(diàn)压/频率控制等工作模式;可(kě)进行PID控制、BICO功能(néng)、多(duō)脉冲高转矩启动模式、单脉冲高转矩启动模式、防堵模式、多(duō)泵控制、弹性電(diàn)压提升控制、摆频功能(néng)、滑差补偿、双斜坡、PWM调制;具备霜冻保护、冷凝保护、气穴保护、动能(néng)缓冲、负载故障检测功能(néng)。
·实训项目
(一)气动系统的安装与调试1.气动方向控制回路的安装与调试
2.气动速度控制回路的安装与调试
3.气动旋转控制回路的安装与调试
4.气动顺序控制回路的安装与调试
5.气动机械手装置的安装与调试
6.气动冲压装置的安装与调试
7.气动系统的安装与调试
(二):9電(diàn)气控制電(diàn)路的安装
1.交流伺服電(diàn)机控制電(diàn)路的连接与调试
2.步进電(diàn)机控制電(diàn)路的连接与调试
3.直流電(diàn)机控制電(diàn)路的连接与调试
4.三相异步電(diàn)机控制電(diàn)路的连接与调试
5.气动顺序动作控制電(diàn)路安装与调试
6.气动机械手電(diàn)路安装与调试
7.皮带传送電(diàn)路安装与调试
8.自动生产線(xiàn)整机電(diàn)气联调
(三)PLC编程
1.步进電(diàn)机控制程序编写
2.交流异步電(diàn)机正反转控制程序编写
3.交流异步電(diàn)机调速控制程序编写
4.交流伺服電(diàn)机正反转控制程序编写
5.交流伺服電(diàn)机无极变速控制程序编写
6.交流伺服電(diàn)机多(duō)点定位控制程序编写
7.上料模块控制程序编写
8.搬运机械手控制程序编写
9.皮带传送線(xiàn)控制程序编写
10.多(duō)刀(dāo)位加工中心控制程序编写
11.物(wù)料分(fēn)拣搬运控制程序编写
12.PPI网络的硬件连接、调试
13.PPI网络参数设置、调试
14.基于多(duō)台PLC的复杂PPI网络
15.数据读写程序编写与调试
(四)机電(diàn)设备安装与调试
以井式上料机构、多(duō)刀(dāo)位加工中心、自动装配机构、气动搬运机械手、皮带传送線(xiàn)、物(wù)件分(fēn)拣和自由实训操作台等工作单元及相应的電(diàn)源模块、按钮模块、PLC模块、变频器模块、步进電(diàn)机驱动模块、伺服電(diàn)机驱动模块和各种工业传感器等控制检测单元构成硬件平台,可(kě)完成下列机電(diàn)设备安装和控制的训练任務(wù):
1.井式供料机构的安装与调试
2.多(duō)刀(dāo)位加工中心的安装与调试
3.冲压加工机构的安装与调试
4.多(duō)工位自动装配机构的安装与调试
5.气动搬运机械手设备安装与调试
6.皮带传送線(xiàn)设备安装与调试
7.物(wù)件分(fēn)拣机构的安装与调试