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1、实训准备1安全使用注意事项教育技术装备是教育改革进程的重要环节，在教学实验与实习、技能 培训和考核方面，在应知应会等鉴定方面，在理论与实践相结合方面，在教 学与生产相联系及培养学生动手能力、思维能力、创新能力方面有着不可替 代的作用。正确使用及保养教育技术装备至关重要，不仅能为工作和学习提 供方便，而且能延长装备的使用寿命和应用周期，更能发挥有形资产的功能、 培育无形资产的人才。（1）使用装备前必须熟悉产品技术说明书、使用说明书和实验指导书, 按厂方提出的技术规范和程序进行操作和实验。（2）注重装备的环境保护，避免暴晒、水浸及腐蚀物的侵袭，确保装 备的绝缘电阻、耐压系数、接地装置及室内的温度、
2、湿度和净化度处于正常 状态。在掌握安全用电知识的前提下工作。（3）提倡装备在常规技术参数范围内工作，尽量避免在极限技术参数 范围内操作，禁止装备在超越技术参数范围外工作，即可进行常规性实验， 限制进行极限性实验，禁止进行破坏性实验。（4）实验、培训时，对于搭建的各种电路，检查无误后方可通电。（5）避免对装备造成撞击，或使装备承受超越承载能力和受冲击能力 的外力，否则会导致装备变形，甚至损坏。（6）对于各种单元板、单元模块和仪表，要轻拿、稳放，切勿出现拖、 摔、磁化等情况，以免损坏。（7）如装备出现漏电、缺相、短路甚至电火花、机械噪声、异味、冒 烟等现象，或仪表、灯光显示异常，应及时按下急停开关
3、，并立即断电，进 行维修，切勿带电操作和使用。（8）尽量避免电灾害、磁干扰及振动对装备造成允许范围外的伤害。（9）对于长期不使用的装备，要定期进行检查、维护、保养，方能再 次投入使用。单元2传感器与检测技术在生产中，人可以通过眼睛看到工件进入自动化生产线的哪个工作站, 但自动化生产线如何判别工件的位置呢？在自动化生产线中，各种信号的判 别和控制都是通过传感器来实现的。传感器是一种能够感受规定的被测量， 并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器就像人的眼睛、 耳朵、鼻子等器官，是自动化生产线的检测元件。自动化生产线中所使用的 传感器多为非接触式传感器，又称为接近开关，它能在一定的距离
4、内检测有 无物体靠近，当物体与其接近到设定的距离时，系统就可以发出动作信号。 接近开关的核心部分是感辨头，它必须对正物体，才能在物体接近时发挥最 强的感辨能力。2.1 磁性开关YL-1633B所使用的气缸都是带磁性开关的。这些气缸的缸筒采用导磁 性弱、隔磁性强的材料制成，如硬铝、不锈钢等。在非磁性体的活塞上安装 一个永久磁环，这样就形成了一个可以反映气缸活塞位置的磁场。而安装在 气缸外侧的磁性开关则是用来检测气缸活塞位置，即活塞的运动行程的。有触点式的磁性开关用舌簧开关作磁场检测元件。舌簧开关成型于合 成树脂块内，动作指示灯、过电压保护电路通常也塑封在内。如图2-1所示 为带磁性开关的气缸的工
5、作原理。当气缸中随活塞移动的磁环靠近开关时， 舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合；当磁环移开开关后，簧 片失磁，触点断开。触点闭合或断开时发出电控信号，在PLC自动控制系 统中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定 工件是否被推出或气缸是否返回。在磁性开关上设置的LED指示灯用于显示其信号状态，供调试时参考。 磁性开关动作时，输出信号“1”，LED亮；磁性开关不动作时，输出信号“0”, LED不亮。磁性开关的安装位置可以调整，方法是松开紧定螺钉，让磁性开关沿 着气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺钉。磁性开关有蓝色和棕色2根引出线，使用时蓝色引出线应连接到P
6、LC 公共端，棕色引出线应连接到PLC输入端。2.2 电感式接近开关电感式接近开关是利用电涡流效应制造的传感器。电涡流效应是指当 金属物体处于交变的磁场中，在金属内部会产生交变的电涡流，该涡流又会 反作用于产生它的磁场。如果这个交变的磁场是由一个电感线圈产生的，则 这个电感线圈中的电流会发生变化，用于平衡涡流产生的磁场。利用这一原理，以高频振荡器（LC振荡器）中的电感线圈作为检测元 件，当被测金属物体接近电感线圈时产生了电涡流效应，引起振荡器振幅或 频率的变化，则传感器的信号调理电路（包括检波、放大、整形、输出等电 路）会将该变化转换成开关量输出，从而达到检测目的。选用和安装接近开关时，必须认
7、真考虑检测距离和设定距离，以保证 生产线上的传感器能够可靠动作。2.3 漫射式光电接近开关1 .光电式接近开关光电式传感器（光电式接近开关）是利用光的各种性质来检测物体的 有无和表面状态的变化等的传感器，其输出形式为开关量。光电式接近开关主要由光发射器和光接收器构成。如果光发射器发射 的光线因检测物体不同而被遮掩或反射，到达光接收器的量将会发生变化。 光接收器的敏感元件将检测出这种变化，并转换为电气信号输出。光线多使 用可视光（主要为红色，有时也用绿色、蓝色）和红外光。按照光接收器接收方式的不同，光电式接近开关可分为对射式、漫射 式和反射式3种2 .漫射式光电接近开关漫射式光电接近开关是利用光
8、照射到被测物体后反射回来的光线而工 作的，由于物体反射的光线为漫射光，因此得名。它的光发射器与光接收器 处于同一侧，且为一体化结构。工作时，光发射器始终发射检测光，若接近 开关前方一定距离内没有物体，则没有光被反射到光接收器，接近开关处于 常态而不动作；反之，若接近开关的前方一定距离内出现物体，只要反射回 来的光的强度足够，则光接收器接收到足够的漫射光就会使接近开关动作而 改变输出状态。如图2-5 （b）所示为漫射式光电接近开关的工作原理。YL-1633B供料单元中用于检测工件不足或工件有无的漫射式光电接 近开关为欧姆龙（OMRON）公司的CX-441 （E3Z-L61）型放大器内置型光 电开
9、关（细小光束型，NPN型晶体管集电极开路输出）。动作转换开关的功能是选择受光动作（Light）或遮光动作（Drag）模 式。即将该开关顺时针方向旋转（L侧），则进入检测-ON模式；逆时针方 向旋转（D侧），则进入检测-OFF模式。距离设定旋钮是5回转调节器，调整距离时注意逐步轻微旋转，否则 充分旋转时会空转。调整方法：首先按逆时针方向将距离调节器充分旋至最 小检测距离（E3Z-L61约20mm）；然后根据要求距离放置检测物体，按顺时 针方向逐步旋转距离调节器，找到传感器进入检测条件的点；拉开检测物体 与其的距离，按顺时针方向进一步旋转距离调节器，传感器再次进入检测状 态；向后旋转距离调节器直到
10、传感器回到非检测状态的点。两点之间的中点 为稳定检测物体的最佳位置。YL-1633B供料单元中用于检测物料台上有无物料的光电开关是一个 圆柱形漫射式光电接近开关，工作时向上发出光线，从而透过小孔检测是否 有工件存在。该光电开关选用SICK公司的MHT15-N2317型产品光纤传感器光纤传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成，这两个部分是分 离的，光纤检测头的尾部分成两条光纤，使用时分别插入放大器的两个光纤 孔。光纤传感器是光电传感器的一种。光纤传感器具有以下优点：抗电磁 干扰，可工作于恶劣环境，传输距离远，使用寿命长。此外，由于光纤头的 体积很小，因此可以安装在狭小空间内。光纤式光电接近开关
11、的放大器的灵敏度调节范围较大。当灵敏度调得 较低时，对于反射性较差的黑色物体，光电探测器无法接收到反射信号；对 于反射性较好的白色物体，光电探测器就可以接收到反射信号。反之，当灵 敏度调得较高时，即使是反射性较差的黑色物体，光电探测器也可以接收到 反射信号。如图2-12所示为光纤放大器的俯视图，调节其中部的8旋转灵敏度高 速旋钮即可进行灵敏度调节（顺时针旋转时灵敏度增大）。调节时，会看到 “入光量显示灯”的变化。当探测器检测到物料时，“动作显示灯”亮，提 示检测到物料。E3X-NA11型光纤传感器接线时注意根据导线颜色判断电源极性和信 号输出线，切勿把信号输出线直接连接到电源+24V端。2.4
12、 旋转编码器旋转编码器是通过光电转换将输出至轴上的机械、几何位移量转换成 脉冲或数字信号的传感器，主要用于速度或位置（角度）的检测。典型的旋 转编码器主要由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆盘上 等分地开若干个长方形狭缝。由于光栅盘与电机同轴，因此电机旋转时，光 栅盘与电机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若 干脉冲信号。通过计算每秒钟旋转编码器输出的脉冲个数就能得出当前电机 的转速。通常，根据旋转编码器产生脉冲的方式不同，可以分为增量式、绝对 式和复合式三大类，自动化生产线上常采用的是增量式旋转编码器。增量式旋转编码器直接利用光电转换原理输出3组方波脉冲一一
13、A、B、 Z相，如图215所示。A、B两组脉冲相位差90。，用于变向：当A相脉冲 超前B相时为正转方向，当B相脉冲超前A相时则为反转方向。Z相为每 转一个脉冲，用于基准点定位。YL-1633B的分拣单元采用了这种具有A、B两相90。相位差的通用型 旋转编码器，用于计算工件在传送带上的位置。该旋转编码器直接连接到传 送带主动轴上，三相脉冲采用NPN型集电极开路输出，分辨率为500线， 工作电源为DC1224V。本工作单元没有使用Z相脉冲，A、B两相输出端 直接连接到PLC （S7-224XPAC/DC/RLY主单元）的高速计数器输入端。计算工件在传送带上的位置时，需确定每两个脉冲之间的距离即脉冲
14、 当量。分拣单元主动轴的直径为d=43mm,则减速电机每旋转一周，皮带上 的工件的移动距离 L=7u/=3.14x43=135.02mm。故脉冲当量 二500M.270mm。当工件从下料口中心线移至传感器中心时，旋转编码器 约发出430个脉冲；移至第一个推杆中心点时、约发出614个脉冲；移至第 二个推杆中心点时，约发出963个脉冲；移至第三个推杆中心点时，约发出 1284个脉冲。应该指出的是，上述脉冲当量的计算只是理论上的。实际上，各种误 差因素不可避免，例如传送带主动轴直径（包括皮带厚度）的测量误差，传 送带的安装偏差和张紧度，分拣单元整体在工作台面上的定位偏差，等等， 都将影响理论计算值。
15、因此，理论计算值只能作为估算值。脉冲当量的误差 所引起的累积误差会随着工件在传送带上运动距离的增加而迅速增大，甚至 达到不可容忍的地步。所以说，在对分拣单元进行安装调试时，除了要仔细 调整，尽量减少安装偏差外，还应现场测试脉冲当量值。单元6工业机器人技术工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装 置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加 工制造功能。工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之 中。6.1 IRB120型工业机器人1 .机器人的介绍本设备采用ABB IRB120系列工业机器人、示教器。IRB120型机器人是ABB新型第四代机
16、器人，六自由度，具有动作敏 捷、结构紧凑、质量轻等优点，控制精度与路径精俱优外形如图6-2所示， 其各轴的运动范围及最大的运行速度如表6-1所示表6-1 IRB120机器人各轴运动范围及最大运行速度轴运动工作范围最大运行速度轴运动工作范围 最大运行速度轴 1 旋转+165 765250 /s 轴 4 手腕+160 760250 /s轴 2 手臂+110 -110250 /s 轴 5 弯曲+120 -120250 /s轴 3 手臂 +70 -90 250 /s 轴 6 翻转 +400 -400 250 /s2 .机器人控制器的介绍机器人控制器主要包括两部分：控制面板和外部接口，而控制面板主 要有
17、:总开关、急停按钮、电机开启和指示以及模式选择开关等；外部接口 主要有示教器连接接口、机器人驱动接口、机器人控制接口以及I/O通讯接 口等。3 .机器人示教器的介绍机器人示教器主要由连接器、触摸屏、紧急停止按钮、控制杆、USB 端口、使动装置、触摸笔、重置按钮组成。使能器按钮是工业机器人为保证操作人员人身安全而设置的，只有在 按下使能器按钮，并保证在“电机开启”的状态，才能对机器人进行手动操 作与程序调试，但发生危险时，人会本能的将使能器按钮松开或按紧，机器 人则会马上停止，保证安全。使能器按钮分为两档，在手动状态下第一档按 下去，机器人将处于电动机开启状态，第二档按下去，机器人就会处于防护
18、装置停止状态。FlcxPendant （示教器）以简洁明了、直观互动的彩色触摸屏和3D操纵 杆为设计特色，拥有强大的定制应用支持功能，可加载自定义的操作屏幕等 要件，无需另设工作站人机界面。6.2 机器人控制器和示教器的使用操作1 .使用步骤首先是机器人控制器、示教器上的急停按钮处于松开状态，机器人处 于何种状态，取决于实际情况，在这里我们打到手动状态，然后将电源开关 打到ON状态，系统启动完成后我们就可以进行手动操作。2 . ABB机器人的手动操作手动操纵机器人运动一共有三种模式：单轴运动、线性运动和重定位 运动。下面介绍如何手动操纵机器人进行这三种运动。（1）单轴运动一般的，ABB机器人是
19、有6个伺服电机分别驱动机器人的6个关节轴, 那么每次手动操纵一个关节轴的运动，就称为单轴运动，以下就是手动操纵 单轴运动的方法。第1步，接通电源，把机器人状态钥匙切换到最右边的手动状态第2步，单击“ABB”按钮，选择“动作模式”选中“轴1-3”，然后 单击确定。第3步，用左手按下使能按钮，进入“电机开启”状态，操作摇杆机 器人的123轴就会动作，摇杆的操作幅度越大，机器人的动作速度越快，同 样的方法，选择“轴4-6”操作摇杆机器人的456轴就会动作。（2）线性运动的手动操作机器人的线性运动是指安装在机器人第6轴法兰盘上工具的TCP在空 间中作线性运动。以下就是手动操纵线性运动的方法。第1步，单
20、由“ABB”按钮，选择“动作模式”选中“线性”，然后单 击确定。第2步，机器人的线性运动要在“工具坐标”中指定对应的工具，这 里我们用一。1 10”（这里我们用的是系统自带的工具坐标，关于工具坐标 的建立，请参照视屏）操纵示教器上的操纵杆，工具的TCP点在空间中作 线性运动。（3）重定位运动的手动操纵机器人的重定位运动是指机器人第6轴法兰盘上的工具TCP点在空间 中绕着坐标轴旋转的运动，也可以理解为机器人绕看工具TCP点作姿态调 整的运动。以下就是手动操纵重定位运动的方法。第1步，单击“ABB”按钮，选择“动作模式”选中“重定位”，然后 单击确定第2步，单击“坐标系”选中“工具”，然后单击确定
21、。第3步，单击“工具坐标”选中“tool 10，然后单击确定，操纵示教 器上的操纵杆，工具的TCP点作姿态调整的运动。（4）手动操纵的快捷按钮。6.3 机器人指令的简单介绍1 .机器人运动指令机器人在空间中运动主耍有关节运动（MoveJ）、线性运动（MoveL）、圆 弧运动（MoveD）和绝对位置运动（MoveAbsJ）四种方式（1）绝对位置运动指令绝对位置运动指令是机器人的运动使用6个轴和外轴的角度值来定义 目标位置数据。常用于机器人6个轴回到机械零点（0度）的位置。参数 含义*目标点位置数据N o Eoffs外轴不|j:偏移数据V1000运动速度数据，1000mm/sZ50转弯区数据Too
22、l 10工具坐标数据（2）关节运动指令关节运动指令时在对路径精度要求不高的情况下，机器人的工具中心 点TCP从一个位置移动到另一个位置，两个位置之间的路径不一定是直线。 指令如下：MoveJplO, vlOOO, z250, toolO机器人的TCP从当前向PIO点运动，速度是1000mm/s,转弯区数据是 50mm,距离PI0点还有50mm的时候开始转弯使用的是工具坐标toolOo（3）线性运动指令线性运动是机器人的TCP从起点到终点之间的路径始终保持为直线。 一般如焊接、涂胶等应用对路径要求高的场合使用此指令。指令如下：MoveLplO, vlOOO, fine, tool 1（4）圆弧运
23、动指令圆弧路径是在机器人可到达的空间范围内定义三个位置点，第一个点 是圆弧的起点，第二点用于圆弧的曲率，第三个点是圆弧的终点。指令如下:Movec plO, p20, vlOOO, zl, tool I注释：在运动指令中关于速度一般最高位500mm/s,在手动限速状态 下，所有的运动速度被限速在250mm/s。关于转弯区，fine指机器人TCP达 到目标点，在目标点速度将为0,机器人动作有所停顿后再向下运动，如果 是一段路径的最后一个点，一定要为fine。转弯区数值越大，机器人的动作 路径就越圆滑与流畅。2 .机器人I/O指令I/O控制指令用于控制I/O信号，以达到与机器人周边设备进行通信的
24、目的(1) Set数字信号置位指令Set数字信号置位指令用于将数字输出信号置位1,指令如下：Set dol；(2) Reset数字信号复位指令Reset数字信号置位指令用于将数字输出信号置位0,指令如下：Reset dol；注意:如果在Set, Reset指令前有运动指令MoveJ MoveL, MoveC、 MoveAbsj的转弯区数据，必须使用fine才可以准确地输出I/O型号的状态 变化(3) WaitDI数字输入信号判断指令WaitDI数字输入信号判断指令用于判断数字输入信号的值是否与目标 一致，指令如下：WaitDI dil., 1；等待，直到输入信号dil为1,方才跳到下一步骤。(
25、4) WailDO数字输出信号判断指令WaitDO数字输出信号判断指令用于判断数字输出信号的值是否与目标 一致，指令如下：WaitDOdil, 1；等待，直到输入信号dil为1,方才跳到下一步骤。(5) WaitTime时间等待WaitTime为时间等待指令，即等待时间到达你所设定的时间。指令如 下：WaitTime 1 ；等待Is后执行下一动作。(6)户赋值指令，即对程序数据进行赋值。(7) Stop停止指令，即停止程序执行。(8) Offs位置偏移指令，即对机器人位置进行偏移。Offs (plO, 30, 20, 10)即在plO的位置上在X轴位置偏移30, Y轴 位置偏移20, Z轴位置
26、偏移10o实训准备2认知YLU633B型自动化生产线随着轻工业技术的发展和工厂规模的日益扩大，产品的产量不断提高, 原来的单机已经不能满足现代化生产需求。现代化工厂多采用由电子计算 机、智能机器人、各种高级自动化机械以及智能型检测、控制、调节装置等 按产品生产工艺要求组合成的全自动生产系统进行生产。20世纪20年代， 汽车工业出现了流水生产线和半自动化生产线，随后发展成为自动化生产 线。随着科学技术的进步和经济的发展，工业生产领域已广泛使用各种各样 的自动化生产线。进入21世纪，自动化生产线得到了更广泛的应用。1.1 YL-1633B型自动化生产线的基本结构YL-1633B型自动化生产线实训考
27、核装备由安装在铝合金导轨式实训 台上的供料单元、加工单元、装配单元、分拣单元、输送单元、码垛单元共 6个单元组成。其中，每个工作单元都可自成一套独立的系统，同时又都是机电一体 化系统。各个单元的执行机构基本以气动执行机构为主，但输送单元的机械 手装置的整体运动采取步进电机驱动、精密定位的位置控制系统控制，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由通用变频器驱动的三相异步电动机带动交流传动装 置实现。位置控制和变频调速技术是现代工业企业应用最为广泛的电气控制 技术之一。在YL-1633B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
28、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。在控制方面，YL-1633B采用了基于RS485串行通信的PLC网络控制 方案，即每一工作单元由一台PLC承担控制任务，各PLC之间通过RS485 串行通信实现互联的分布式控制方式。用户可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化生产线领域有着广阔的应用 空间，在现代工业网络通信领域占据相当的份额。另外，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
29、以太网技 术等打下良好的基础。单元1气压传动技术自动化生产线中的许多动作，如机械手的抓取等都是靠气压传动来实 现的。气压传动系统以压缩空气为工作介质来进行能量与信号的传递，利用 空气压缩机将电动机或其他原动机输出的机械能转变为空气的压力能，然后 在控制元件的控制和辅助元件的配合下，通过执行元件把空气的压力能转变 为机械能，从而完成直线或回转运动并对外做功。1.1 气源及辅助元件气源装置是将原动机输出的机械能转变为空气的压力能，为气压传动 系统提供动力的部分。气源装置通常由以下几部分组成：空气压缩机、储存 净化空气的装置和设备、传输压缩空气的管路系统。气动辅助元件是气动控制系统的基本组成器件，作
30、用是除去压缩空气 中所含的杂质及凝结水，调节并保持恒定的工作压力。使用时，应经常检查 过滤器中凝结水的水位，在超过最高标线以前必须排放，以免被重新吸入而 导致故障。气动辅助元件的气路入口处安装一个快速气路开关，用于启/闭 气源，当把气路开关向左拔出时，气路接通气源，反之，开关向右推入时关 闭。气动辅助元件的输入气源来自空气压缩机，输入压力为0.61 .OMPa, 输出压力为00.8MPa,可调。输出的压缩空气通过快速三通接头和气管输 送到各工作单元。1.2 气动执行元件1 .标准双作用直线气缸标准气缸是指功能和规格是供普遍使用的、容易制造的、通常作为通 用产品供应市场的气缸。双作用气缸是指活塞
31、的往复运动均由压缩空气来推动的气缸。如图1-3 所示为标准双作用直线气缸的半剖面图。气缸的两个端盖上设有进、排气口， 从无杆侧端盖气口进气时，推动活塞向前运动；反之，从有杆侧端盖气口进 气时，推动活塞向后运动。双作用气缸具有结构简单、输出力稳定、行程可根据需要选择的优点, 但由于是利用压缩空气交替作用于活塞上实现伸缩运动，回缩时压缩空气的 有效作用面积较小，所以回缩时产生的力要小于伸出时产生的推力。2 .薄型气缸薄型气缸属于省空间气缸类，即气缸的轴向或径向尺寸比标准气缸有 较大减小，具有结构紧凑、重量轻、占用空间小等优点。薄型气缸的特点：缸筒与无杆侧端盖压铸成一体，杆盖用弹性挡圈固 定，缸体为
32、方形。这种气缸通常用于固定夹具和搬运中固定工件等。在 YL-1633B的加工单元中，薄型气缸用于冲压，这主要是利用该气缸行程短 的特点。3 .气动手指（气爪）气动手指用于抓取、夹紧工件。气动手指通常有滑动导轨型、支点开 闭型和回转驱动型等。YL-1633B的加工单元所使用的是滑动导轨型气动手 指4 .气动摆台回转物料台的主要器件是气动摆台，由直线气缸驱动齿轮齿条实现回 转运动，回转角度可在090和0780之间任意调节，而且可以安装磁性 开关，检测旋转到位信号，多用于方向和位置需要变换的机构。当需要调节回转角度或调整摆动位置精度时，应首先松开调节螺杆上 的反扣螺母，通过旋入和旋出调节螺杆，来改变
33、回转凸台的回转角度，调节 螺杆1和调节螺杆2分别用于左旋和右旋角度的调整。当调整好摆动角度后, 应将反扣螺母与基体反扣锁紧，防止调节螺杆松动，导致回转精度降低。信号的回转到位是通过调整气动摆台滑轨内的2个磁性开关的位置实 现的。磁性开关安装在气缸体的滑轨内，松开磁性开关的紧定螺钉磁性开 关就可以沿着滑轨左右移动。确定开关位置后，旋紧紧定螺钉，即可完成位 置的调整。5 .导向气缸导向气缸是指具有导向功能的气缸，一般为标准气缸和导向装置的集 合体。导向气缸具有导向精度高、抗扭转力矩大、承载能力强、工作平稳等 特点。装配单元中，用于驱动装配机械手水平方向移动的导向气缸。该气缸 由直线运动气缸、双导杆
34、和附件组成。安装支架用于导杆导向件的安装和导向气缸的固定。连接件安装板用 于固定其他需要连接到该导向气缸上的元件，并用于固定两导杆和直线气缸 活塞杆的相对位置，当直线气缸的一端接通压缩空气后，活塞被驱动做直线 运动，活塞杆也一起移动，通过连接件安装板固定到一起的两导杆随活塞杆 伸出或缩回，从而实现导向气缸的整体功能。安装在导杆末端的行程调整板 用于调整该导杆气缸的伸出行程。具体调整方法是先松开行程调整板上的紧 定螺钉，使行程调整板在导杆上移动，达到理想的伸出距离以后，再完全锁 紧紧定螺钉，即可完成行程的调节。1.3 气动控制元件1 .单向节流阀为了使气缸的动作平稳可靠，通常使用单向节流阀对气缸
35、的运动速度 加以控制。单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的流量控制阀，常用于 控制气缸的运动速度，所以也称为速度控制阀。单向节流阀这种连接方式称为排气节流方式。即当压缩空气从A端进 气、从B端排气时，单向节流阀A的单向阀开启，向气缸无杆腔快速充气; 由于单向节流阀B的单向阀关闭，有杆腔的气体只能经节流阀排气，调节节 流阀B的开度，便可改变气缸伸出时的运动速度。反之，调节节流阀A的 开度则可改变气缸缩回时的运动速度。在这种控制方式下，活塞运行稳定， 是最常用的速度控制方式之一。节流阀上自带有气管快速接头，只需将外径合适的气管连接到快速接头 上即可，使用十分方便。2 .单电控电磁换向阀、电磁阀组
36、如前所述，顶料或推料气缸的工作原理是气缸一端进气、另一端排气, 然后反过来，另一端进气、这一端排气来推动活塞往复运动。气体流动方向 的改变或通断通过方向控制阀来实现。在自动控制中，方向控制阀常采用电 磁控制方式，所以又称为电磁换向阀。电磁换向阀利用其电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸力使 阀芯切换，达到改变气流方向的目的。“位”指的是为了改变气体流动方向，阀芯相对于阀体所处的不同的 工作位置。“通”指的是换向阀与系统相连的通口，有几个通口即为几通。 电磁换向阀有两个工作位置，有供气口、工作口和排气口，故称为二位三通 阀。二位三通、二位四通和二位五通单电控电磁换向阀的图形符号，图形 中有儿
37、个方格就是几位，方格中的“丁”和上”符号表示各接口互不相通。YL-1633B的所有工作单元的执行气缸都是双作用气缸，因此控制它们 工作的电磁阀需要有2个工作口、2个排气口和1个供气口，故使用的电磁 阀均为二位五通电磁阀。供料单元使用了两个二位五通单电控电磁阀，这两 个电磁阀带有手动换向和加锁钮，有锁定(LOCK)和开启(PUSH) 2个位 置。用螺丝刀将加锁钮旋至LOCK位置时，手控开关向下凹进去，即不能进 行手控操作。只有在PUSH位置时可进行操作。信号为“1”，等同于该侧的 电磁信号为“1”；常态时，手控开关的信号为“0”。进行设备调试时，可以 使用手控开关对阀进行控制，从而实现对相应气路
38、的控制，达到调试的目的。供料单元使用的两个电磁阀集中安装在汇流板上。汇流板的两个排气口末端均连接了消声器，消声器的作用是减少向大气排放压缩空气时的噪 声。这种将多个阀与消声器、汇流板等集中在一起，构成的控制阀集成称为 阀组，其中每个阀的功能是独立的。1.4 真空发生器真空发生器是利用正压气源产生负压的一种新型、高效、清洁、经济、 小型的真空元器件，这使得系统获得负压变得十分方便。真空发生器广泛应 用在工业自动化系统中，如进行物料的吸附、搬运，尤其适用于吸附易碎的、 柔软的、薄的非金属材料或球型物体。在这类应用中，设备所需的抽气量小, 真空度要求不高，且为间歇性工作。真空发生器的工作原理是利用喷
39、管高速喷射压缩空气，在喷管出口形 成射流，产生卷吸流动效果。在卷吸作用下，喷管出口周围的空气被不断地 吸走，使吸附腔内的压力降至大气压以下，形成一定的真空度。首先将真空吸盘通过连接管与真空设备（如真空发生器等，图中未画） 接通，然后与待提升物如玻璃、纸张等接触，起动真空设备抽吸，使吸盘内 产生负气压，从而将待提升物吸牢，即可进行搬运。将待提升物搬运至目的 地后，平稳地向真空吸盘内充气，使真空吸盘内由负气压变成零气压或正气 压，真空吸盘就会脱离待提升物，从而完成搬运任务。1.5 气动系统的安装调试和故障分析1.气压系统使用和维护为使气动系统能够长期稳定地工作，应做好以下维护措施：（1）每天将过滤
40、器中的水排掉，检查油雾器的油面高度及油雾器的调 节是否符合要求。（2）每周检查信号发生器上是否有灰尘或铁屑，检查油雾器及调压阀 上的压力表工作是否正常。（3）每3个月检查管道连接处是否密封良好。（4）每6个月检查气缸内活塞杆的支撑点是否磨损。2.气动系统主要元件的常见故障和排除方法系统发生故障的原因通常如下：（1）元件堵塞。（2）控制系统内部故障。一般情况下，控制系统发生故障的概率远远 小于与外部接触的传感器或者机器本身的故障概率。单元5人机界面组态技术5.1 认知人机界面YL-1633B采用了昆仑通态研发的人机界面TPC7062KS。是一款在实 时多任务嵌入式操作系统Windows CE环境
41、中运行，MCGS嵌入式组态软件 组态。该产品设计采用了 7英寸高亮度TFT液晶显示屏（分辨率800X480）, 四线电阻式触摸屏（分辨率4096X4096）,色彩达64K彩色。CPU主板：ARM结构嵌入式低功耗CPU为核心，主频400MHz, 64M 存储空间。1. TPC7062KS人机界面的硬件连接TPC7062KS人机界面的电源进线，各种通讯接口均在其背面进行，见 图5-1所示。其中USB 1 口用来连接鼠标和U盘等，USB2 口用作工程项目 下载，C0M（RS232）用来连接PLC。2. TPC762KS触摸屏与S7-200PLC的连接在YL-1633B中，触摸屏通过COM 口直接与输
42、送站的PLC（PORTl）的 编程口连接,所使用的通讯线采用西门子PC-PPI电缆,PC-PPI电缆把RS232 转为RS485。PC-PPI电缆9针母头插在屏侧，9针公头插在PLC侧。为了实现正常通讯，除了正确进行硬件连接，尚须对触摸屏的串行口0 属性进行设置，这将在设备窗组态中实现，设置方法将在后面的工作任务中 详细说明。5.2 触摸屏设备组态为了通过触摸屏设备操作机器或系统，必须给触摸屏设备组态用户界 面，该过程称为“组态阶段”。系统组态就是通过PLC以“变量”方式进行 操作单元与机械设备或过程之间的通信。变量值写入PLC上的存储区域（地 址），由操作单元从该区域读取。运行MCGS嵌入版
43、组态环境软件，在出现的界面上，点击菜单中“文 件” 一 “新建工程”，MCGS嵌入版用“工作台”窗口来管理构成用户应用 系统的五个部分，工作台上的五个标签：主控窗口、设备窗口、用户窗口、 实时数据库和运行策略，对应于五个不同的窗口页面，每一个页面负责管理 用户应用系统的一个部分，用鼠标单击不同的标签可选取不同窗口页面，对 应用系统的相应部分进行组态操作。1 .主控窗口MCGS嵌入版的主控窗口是组态工程的主窗口，是所有设备窗口和用 户窗口的父窗口，它相当于一个大的容器，可以放置一个设备窗口和多个用 户窗口，负责这些窗口的管理和调度，并调度用户策略的运行。同时，主控 窗口又是组态工程结构的主框架，
44、可在主控窗口内设置系统运行流程及特征 参数，方便用户的操作。2 .设备窗口设备窗口是MCGS嵌入版系统与作为测控对象的外部设备建立联系的 后台作业环境，负责驱动外部设备控制外部设备的工作状态。系统通过设备 与数据之间的通道，把外部设备的运行数据采集进来，送入实时数据库，供 系统其它部分调用，并且把实时数据库中的数据输出到外部设备，实现对外 部设备的操作与控制。3 .用户窗口用户窗口本身是一个“容器”，用来放置各种图形对象（图元、图符和 动画构件），不同的图形对象对应不同的功能，通过对用户窗口内多个图形 对象的组态，生成漂亮的图形界面，为实现动画显示效果做准备。4 .实时数据库在MCGS嵌入版中
45、，用数据对象来描述系统中的实时数据，用对象变 量代替传统意义上的值变量，把数据库技术管理的所有数据对象的集合称为 实时数据库。实时数据库是MCGS嵌入版系统的核心，是应用系统的数据 处理中心。系统各个部分均以实时数据库为公用区交换数据，实现各个部分 协调动作。设备窗口通过设备构件驱动外部设备，将采集的数据送入实时数据库; 由用户窗口组成的图形对象，与实时数据库中的数据对象建立连接关系，以 动画形式实现数据的可视化；运行策略通过策略构件，对数据进行操作和处 理。5 .运行策略对于复杂的工程，监控系统必须设计成多分支、多层循环嵌套式结构, 按照预定的条件，对系统的运行流程及设备的运行状态进行有针对
46、性选择和 精确的控制。为此，MCGS嵌入版引入运行策略的概念，用以解决上述问题。所谓“运行策略”，是用户为实现对系统运行流程自由控制所组态生成 的一系列功能块的总称。MCGS嵌入版为用户提供了进行策略组态的专用窗 口和工具箱。运行策略的建立，使系统能够按照设定的顺序和条件，操作实 时数据库，控制用户窗口的打开、关闭以及设备构件的工作状态，从而现对 系统过程精确控制及有序调度管理的目的。5.3人机界面组态的具体操作流程1 .创建工程TPC类型中如果找不到“TPC7062Ks”的话，则请选择“TPC7062K”, 工程名称为“1633B-分拣站”。2 .定义数据对象下面以数据对象“运行状态”为例，
47、介绍定义数据对象的步骤：（1）单击工作台中的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页；（2）单击“新增对象”按钮，在窗口的数据对象列表中，增加新的数 据对象,系统缺省定义的名称为“Datal、“Data2、“Data3”等（多次点击 该按，则可增加多个数据对象）；（3）选中对象，按“对象属性”按钮，或双击选中对象，则打开“数 据对象属性设置”窗口；（4）将对象名称改为：运行状态；对象类型选择：开关型；单击“确 认”；（5）按照此步骤，根据上面列表，设置其他数据对象。3 .设备连接为了能够使触摸屏和PLC通讯连接上，须把定义好的数据对象和PC 内部变量进行连接，具体操作步骤如下：（1）在“设
48、备窗口”中双击“设备窗口”图标进入；（2）点击工具条中的“工具箱”图标，打开“设备工具箱”；（3）在可选设备列表中，双击“通用串口父设备”，然后双击“西门 子S7200PPI”在下方出现“通用串口父设备”，“西门子S7200PPI”；（4）双击“通用串口父设备”，进入通用串口父设备的基本属性设置, 见下图5-6所示通用串口设备界面，作如下设置： 串口端口号（1255）设置为:0-COM1；通讯波特率设置为：8-19200；数据校验方式设置为：2-偶校验；其他设置为默认。 双击“西门子S7200PPI,进入编辑窗口，如下见图5-7所示。默 认右窗口自动生成通道名称I000.0-I000.7,可以单击“删除全部通道”按钮 给以删除。接下来进行变量的连接，这里以“运行状态”变量连接为例。单击“增加设备通道”按钮。参数设置如下： 通道类型：M寄存器；