生产线冲压单元指导书

-1-第一章主要部件介绍本系统各单元采用西门子CPU226作为控制部件，各单元之间可以互相通讯。在系统中采用了大量的气动原件、传感器、步进电机和异步电机等。1.1西门子CPU226可编程控制器及网络CPU226简介CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。26K字节程序和数据存储空间。6个独立的30KHz高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力，I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适用于一些复杂的中小型控制系统。-2-1.2步进电机及驱动整套系统中采用的都是二相混合式步进电机和步进驱动器。步进电机是一种作为控制用的特种电机，它的旋转是以固定的角度(称为步距角)一步一步运行的，其特点是没有积累误差，已广泛应用于各种开环控制，步进电机的运行要有一电子装置进行驱动这种装置就是步进电机的驱动器，是把控制系统发出的脉冲信号转换为步进电机的角位移，控制系统发出一个脉冲信号，通过驱动器使步进电机旋转一步距角，步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比,所以控制步进脉冲信号的频率就可以对电机精确的调速，控制步进脉冲的个数，以对电机精确定位。1.2.1步进电机性能1.2.2驱动器本系统采用的是Q2HB44MC和Q2HB68MC等角度恒力矩细分型驱动器，驱动电压DC24-80V，适配6或8出线电流在6A以下，外径57-86mm的各种型号的二相混合式步进电机。该产品广泛应用于雕刻机、激光打标、激光内雕机等分辨率较高的小型数控设备上。特点：◆高性能、低价格◆采用独特的控制电路◆设有12/8档等角度恒力矩细分，最高200细分◆最高反应频率可达200Kpps◆步进脉冲停止超过100ms时，线圈电流自动减半◆双极恒流斩波方式◆光电隔离信号输入／输出◆驱动电流从0.5A／相到6A/相连续可调-3-◆单电源输入，电压范围：DC24-80V输入信号波形时序图驱动器接线示意图-4-★注：1、千万不要将电源接反，输入电压不要超过DC80V。2、输入控制信号电平为5V，当高于5V时需要接限流电阻。3、此型号驱动器由于采用特殊的控制电路，故必须使用6出线或8出线电机。4、驱动器温度超过70度时，驱动器停止工作，故障O.H指示灯亮，直到驱动器温度降到50度，驱动器自动恢复工作。出现过热保护请加装散热器。5、过流（负载短路）故障指示灯O.H亮，请检查电机接线及其他短路故障，排除后需要重新上电恢复。6、欠压（电压小于DC24V），故障指示灯O.H亮。Q2HB44MC细分设定表-5-Q2HB68MC细分设定表引脚功能说明标记符号功能注释TM工作指示灯TM信号有效时，绿色指示灯点亮O.H故障指示灯过热保护时红色发光管点亮Im电机线圈电流设定电位器调整电机相电流，逆时针减小，顺时针增大＋输入信号光电隔离正端接+5V供电电源.+5V～+24V均可驱动,高于+5V需接限流电阻,请参见输入信号。PUD4=OFF，PU为步进脉冲信号下降沿有效,每当脉冲由高变低时电机走一步。输入电阻220Ω，要求：低电平0～0.5V，高电平4～5V，脉冲宽度2.5μsD4=ON，PU为正向步进脉冲信号细分数124581020254050100200200200200200D0ONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFD1ONONOFFOFFONONOFFOFFONONOFFOFFONONOFFOFFD2ONONONONOFFOFFOFFOFFONONONONOFFOFFOFFOFFD3ONONONONONONONONOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFFD4ON，双脉冲：PU为正向步进脉冲信号，DR为反向步进脉冲信号OFF，单脉冲：PU为步进脉冲信号，DR为方向控制信号细分数124581020254050100200200200200200D0ONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFD1ONONOFFOFFONONOFFOFFONONOFFOFFONONOFFOFFD2ONONONONOFFOFFOFFOFFONONONONOFFOFFOFFOFFD3ONONONONONONONONOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFFD4ON，双脉冲：PU为正向步进脉冲信号，DR为反向步进脉冲信号OFF，单脉冲：PU为步进脉冲信号，DR为方向控制信号D5自检测开关(OFF时接收外部脉冲，ON时驱动器内部发7.5kHz脉冲)-6-＋输入信号光电隔离正端接+5V供电电源.+5V～+24V均可驱动,高于+5V需接限流电阻,请参见输入信号。DRD4=OFF，DR为方向控制信号用于改变电机转向。输入电阻220Ω，要求：低电平0～0.5V，高电平4～5V，脉冲宽度2.5μsD4=ON，DR为反向步进脉冲信号+输入信号光电隔离正端接+5V供电电源.+5V～+24V均可驱动,高于+5V需接限流电阻,请参见输入信号。MF电机释放信号有效（低电平）时关断电机线圈电流，驱动器停止工作，电机处于自由状态＋原点输出光电隔离正端电机线圈通电位于原点置为有效(B，-A通电)；光电隔离输出(高电平)TM原点输出信号光电隔离负遄+端接输出信号限流电阻，TM接输出地。最大驱动电流50mA，最高电压50V。＋V电源正极DC24～80V－V电源负极AC、BC电机接线1.3传感器和气动元件传感器有时也被称为换能器、变换器、变送器或探测器，主要特征是能感知和检测某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。传感器的种类繁多，分类方法多样，可按被测量分类、按传感器的工作原理分类、按能量传递方式分类，按输出信号性质分类。传感器按工作原理分类可分为：电阻应变式传感器、电容-7-式传感器、电感式传感器、压电式传感器、霍尔式传感器、光电式传感器、热敏式传感器。按工作原理分类的优点是可以避免传感器名目繁多，使传感器的划分类较少，并有利与传感器专业工作者对传感器的工作原理与设计归纳性的分析研究，使设计与应用更具有合理性与灵活性，，缺点是会使对传感器不够了解的用户感到使用不方便。在本系统中传感器主要采用的是进口Autonics传感器，有对射传感器、漫反射传感器、电容传感器、电感传感器等。气动传动是以压缩空气为工作介质进行能量传递的一种传动形式。气动传动系统由以下四部分组成：1动力元件它将原动机供给的能量转变位气体的压力能，为各类气动设备提供动力。2执行元件如气缸和气动马达。它能将气体的压力能转换为机械能，输出力和速度，以驱动工作部件。3控制元件用以控制压缩空气的压力、流量和流动方向，以保证执行元件具有一定的输出力和速度。这类元件包括压力阀、方向阀、流量阀和逻辑元件等。4辅助元件除以上三类元件以外，其余元件称为辅助元件。如过滤器、干燥器、消音器、油雾器和管件等。它们对保证系统可靠、稳定地工作起着重要的作用。在本系统中气缸与电磁阀是SMC的产品，气缸有标准气缸、双杆气缸、微型气缸、薄型气缸、气动手指等。-8-第二章冲压单元配置2.1元件清单冲压单元电器元件清单元件型号或规格数量备注步进驱动器Q2HB44MC1步进电机BS57HB56-0313.0A0.9N.m可编程控制器CPU2261触摸屏K-TP1781网络模块EM2771电磁阀SMC5电源模块GSM-H100S241传感器BR100-DDT-P1传感器PR8-2DP1传感器BR4M-TDTD-P1双杆气缸SMC2标准气缸SMC1薄型气缸SMC1-9-气动手指SMC12.2接线表IO明细表2006.9.1序号描述接线信号来源1电机脉冲Q0.0冲压单元2电机方向Q0.1冲压单元4升降汽缸Q0.2冲压单元5上料汽缸Q0.3冲压单元6机械手Q0.4冲压单元7冲压汽缸Q0.5冲压单元8小车定位汽缸Q0.6冲压单元10左限位24V冲压单元11I0.0冲压单元12右限位24V冲压单元13I0.1冲压单元14上限位传感器24V24V冲压单元15信号I0.2冲压单元16下限位传感器24V24V冲压单元17信号I0.3冲压单元18前限位传感器24V24V冲压单元19信号I0.4冲压单元20后限位传感器24V24V冲压单元21信号I0.5冲压单元22工件检测一传感器24V24V冲压单元23信号I0.6冲压单元24工件检测二传感器24V24V冲压单元25信号I0.7冲压单元26小车检测传感器24V24V冲压单元27信号I1.0冲压单元SB1I1.1冲压单元SB2I1.2冲压单元-10-2.3工作流程本单元有一台步进电机与步进电机驱动器、一个PLC、一个电源模块。本单元的功能是将工件由皮带线上的小车中抓取至工作台上，再由汽缸将工件送至冲压汽缸下，冲压工件，冲压后将工件送至机械手下方，机械手运行到工件检测传感器处进行检测，如检测到钢珠则将工件送至达皮带线上的小车中，进行下一工序。具体步骤:1复位2小车检测传感器检测到小车、小车定位汽缸定位3机械手左行至小车上方4机械手下降、抓取工件、机械手复位机械手左行至工作台上方5机械手下降、放下工件、机械手复位6上料汽缸动作、将工件送至冲压汽缸下方7工件检测一传感器检测到工件、冲压汽缸冲压8冲压汽缸复位、上料汽缸复位9机械手下降、抓取工件、机械手复位机械手左行至工件检测二传感器上方10机械手下降、工件检测二传感器检测工件11如加工不合格则报警灯报警、如加工合格报警灯不报警12机械手复位、机械手右行至小车上方13机械手下降、松开抓手、将工件放到小车上机械手复位、小车定位汽缸复位小车运行至下一单元-11-2.4电路图主电路图控制电路图-12-2.5气路图-13-第三章实验本实验指导书提供了以下实验：电容、光电、磁性、机械传感器原理与接线、PLC与电容、光电、磁性、机械传感器综合实验、气动元件与PLC综合实验、机械手综合编程控制实验、简单编程调试、步进电机原理、复位及定位编程实验、多段速S曲线控制编程实验、本单元全自动控制编程实验、触摸屏人机界面实操、开发、与PLC通讯实验、组态软件实操、开发、与PLC通讯实验。实验以循序渐进的方式安排。除了本指导书配套的实验外，学校可以自行灵活组合，实现更多的实验，充分发挥这套设备的潜能。-14-实验一电容、光电、磁性、机械传感器原理与接线一、实验目的1．掌握光电传感器的电气原理和接线2．掌握电容传感器的电气原理和接线3．掌握磁性传感器的电气原理和接线4．掌握机械行程开关的电气原理和接线二、实验原理1光电传感器（光电开关）对射型光电传感器接线图对射型光电传感器是在探测物体挡在发射器与接收器之间使接收器不能接收到足够的光线时输出信号。漫反射型光电传感器接线图漫反射型光电传感器是在探测物体挡在传感器正面使传感器接收到足够的光线时输出信号。可以通过调节灵敏度调节VR调节检测的距离。其对不同颜色的检测距离不相同，反射性能越好检测距离越远。光电传感器又分为NPN集电极开路输出和PNP集电极开路输出两种类型。NPN集电极开路输出型在没有检测到物体时输出为低电平状态，检测到物体时输出为悬空状态。PNP集电极开路输出型在没有检测到物体时输出为低电平状态，检测到物体时输出为高电平状态。其简要原理图如下：-15-光电传感器简要原理图2．电容传感器-16-电容传感器基本原理图及接线图电容传感器也分为NPN和PNP两种类型。在本系统中只使用了PNP型。当被测物接近传感器时输出信号，PNP型在没有检测到物体时输出为低电平状态，检测到物体时输出为高电平状态。3．磁性传感器又名磁性开关。是在接触到有一定磁性的物质后而导通的传感器。在本系统中用来检测气缸的位置。4．机械行程开关机械行程开关有一对常开和一对常闭触点。在本系统中用常开触点作为位置的标志，用常闭触点作极限位开关。三、实验步骤1.为了方便学生实验，