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2015年全国职业技能大赛高职组自动化生产线安装与调试赛项1样题自动化生产线安装与调试工作任务书一、竞赛设备说明YL-335B自动生产线由供料、装配、加工、分拣及输送5个工作单元组成。其中，供料与输送、装配、加工、分拣单元各用一台PLC承担其控制任务，4台PLC之间通过RS485串行通信的方式实现互连，构成分布式的控制系统。系统全线运行时，其主令工作信号主要由连接到系统主站（供料-输送站）PLC的触摸屏人机界面提供，主站与各从站之间通过网络交换信息。整个系统的主要工作状态除了在人机界面上显示外，尚须由连接到主站的警示灯显示启动、运行、停止、报警等状态，警示灯安装在工作台面上，效果图见附页图07。二、工作过程概述本自动生产线构成一个成品自动分拣生产线，其工作过程概述如下：1.将来自供料单元的已经嵌入白色、黑色和金属芯件的白色或金属成品工件送往分拣单元，按一定的套件关系进行成品分拣。成品工件及其构成的两种套件如图1所示。图1成品工件2.料仓提供的工件中还混杂着尚未进行芯件装配的非成品工件。对这些工件应首先送往装配单元进行芯件装配，然后送往分拣单元按套件关系进行成品分拣。3.从分拣单元工位一或工位二输出的两种套件由配有一定领料份额的客户领取，当领取的两种套件数达到客户指定数量时，系统停止工作。三、需要完成的工作任务(一)自动生产线设备部件安装、气路连接及调整根据供料状况和工作目标要求，YL-335B自动生产线各工作单元在工作台面上布局如附页图01所示。请你首先完成生产线各工作单元的部分装配工作，然后把这些工作单元安装在YL-335B的工作桌面上，图中，长度单位为毫米，要求安装误差不大于1毫米。安装时请注意，输送单元直线运动机构的参考点位置在原点传感器中心线处，这2015年全国职业技能大赛高职组自动化生产线安装与调试赛项2一位置也称为系统原点。各工作单元装置侧部分的装配要求如下：⑴根据附页02和03图（供料、分拣单元的装配效果图），完成供料和分拣两单元装置侧部件的安装和调整以及工作单元在工作台面上定位。然后根据两单元工作的工艺要求完成它们的气路连接，并调整气路，确保各气缸运行顺畅和平稳。⑵输送单元直线导轨底板已经安装在工作台面上，请根据附页04图（输送单元的装配效果图）继续完成装置侧部分的机械部件安装和调整的工作，再根据该单元工作的工艺要求完成其气路连接，气路连接完成后请进一步调整气路，确保各气缸运行顺畅和平稳。其中抓取机械手各气缸初始位置为：提升气缸处于下降状态，手臂伸缩气缸处于缩回状态，手臂摆动气缸处于右摆至82.5。位置，气爪处于松开状态。⑶装配单元和加工单元的装置侧部分机械部件安装、气路连接工作已完成，请将这两个工作单元安装到工作台面上，然后进一步加以校核并调整气路，确保各气缸运行顺畅和平稳。(二)电路设计和电路连接1、加工单元和装配单元的电气接线已经完成。请根据实际接线查核确定各工作单元PLC的I/O分配，作为程序编制的依据。2、设计分拣单元的电气控制电路，变频器的控制要求主要采用通讯实现。其中，PLC采用FX3U-32MR时，通过FX3U-485ADP通信扩展模块实现RS485通讯；采用西门子S7-224XPPLC时，应采用USS协议实现RS485通讯，PLC上的模拟量I/O端子无须连接。电路连接完成后应根据运行要求设定变频器有关参数，并将参数记录在附页06答卷上指定位置。3、供料和输送单元合用一台PLC作为控制器。其中，采用西门子S7-200系列时，PLCCPU模块为S7-226CNDC/DC/DC；采用三菱FX系列时，PLCCPU模块为FX3U-48MT。请在附页图05的电路图框（A3图纸）上设计供料-输送单元的电气控制电路，并根据所设计的电路图连接电路。电路连接完成后应根据运行要求设定伺服驱动器有关参数，并将参数记录在附页06答卷上指定位置。4、设计注意事项：①所设计的电路应满足工作任务要求。②电气制图图形符号和文字符号的使用应满足机标JB/T2739-2008和JB/T2015年全国职业技能大赛高职组自动化生产线安装与调试赛项32740-2008的要求。③设备安装、气路连接、电路接线应符合附页“自动化生产线安装与调试赛项安装技术规范”的要求。(三)部分设备的故障检查及排除本生产线的加工站和装配站是已经完成安装和单站模式编程的工作站，但可能存在硬件或软件故障，请您检查并排除这些故障，使之能按工作要求正常运行。注意：1、如果在竞赛开始2小时后仍未能排除硬件故障，允许放弃此项工作，由技术支持人员排除故障，但您将失去这项工作的得分。2、当您完成软件故障排除工作后，必须在附页06答卷中指定位置填写故障现象和处理措施，作为软件故障排除评分的依据。如果您无法排除该软件故障，可清除故障程序，自行按工作要求编制控制程序，但将失去这项工作的得分。(四)各站PLC网络连接本系统的PLC网络指定供料-输送站作为系统主站。请根据您所选用的PLC类型，选择合适的网络通信方式并完成网络连接。(五)连接触摸屏并组态用户界面触摸屏应连接到系统中主站（供料-输送站）PLC的相应接口。在TPC7062KK人机界面上组态画面，要求用户窗口包括首页界面、调试界面、运行参数设定和系统运行4个主窗口。调试界面、运行参数设定和系统运行界面的组态要求将在后面阐述单站运行和全线运行的工作任务时一并说明，此处仅说明首页界面的组态要求。首页界面是启动界面，供参考的画面如图2所示。其中的位图文件存放在个人计算机的“桌面\技术文档\”文件夹中。图2首页界面2015年全国职业技能大赛高职组自动化生产线安装与调试赛项4⑴界面上的SA（工作模式选择开关）切换操作框内，设置有显示主站按钮/指示灯模块上的选择开关SA位置的2盏指示灯。当SA在调试模式位置时，“调试模式”指示灯亮，具有操作员组权限的用户可触摸“进入调试”按钮进入调试界面。⑵SA在运行模式位置时，“运行模式”指示灯亮，如果系统网络正常（网络正常指示灯亮），且主站在初始状态（主站就绪指示灯亮），经过客户组权限检查后，才能触摸“运行参数设置”按钮进入运行参数设置界面，在该界面设定参数后切换到系统运行界面。(六)编制及调试PLC程序系统的工作模式分为单站运行模式和全线运行模式。1、单站运行模式本系统的单站运行模式，除作为各工作站的功能测试外，也作为全线运行时系统网络失效时的后备措施。进行单站运行时，各站的方式转换开关SA应设置到单站位置。⑴从站单站运行的工作要求①各从站单站运行时，应配置一个按钮控制设备的启动/停止，另一按钮用以模拟主站的工作指令（允许装配、允许加工、分拣可启动等），启动各站自身工艺过程，即装配站的工件装配、加工站的压紧加工、分拣站的工件传送，检测以及分拣的功能。②装配站单站运行启动后，如果回转台上的左料盘内没有芯件，就执行下料操作；如果左料盘内有芯件，而右料盘内没有芯件，执行回转台回转操作。③分拣站单站运行时，变频器运行的频率和减速（下降）时间有2档设定，由QS切换开关实现：当QS抬起状态时要求为20Hz，减速时间0.4秒；按下状态时为36Hz，减速时间0.8秒。设备运行时可以在任何时刻切换，但应在下一工作周期开始时才生效。④分拣站单站运行时的分拣原则a.单站功能测试运行：待分拣工件是嵌入金属、白色或黑色芯件的白色工件。从1#出料槽应推出嵌入金属芯件的工件；从2#出料槽应推出嵌入白色芯件的工件；从3#出料槽应推出嵌入黑色芯件的工件。b.网络故障单站运行：网络故障时单站运行与联机运行分拣原则相同。⑤各从站按钮/指示灯模块的指示灯状态显示要求如下：a.设备上电和气源接通后，若设备准备好,则“正常工作”指示灯HL1常亮。否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。b.单站运行启动后，“设备运行”指示灯HL2常亮。2015年全国职业技能大赛高职组自动化生产线安装与调试赛项5c.装配站在运行中发生“芯件不足”报警时，指示灯HL3以1Hz的频率闪烁，HL1和HL2灯常亮；在运行中发生“芯件没有”报警时，指示灯HL3以亮1秒，灭0.5秒的方式闪烁，HL2熄灭，HL1常亮。工作站在完成本周期任务后停止。除非向料仓补充足够的工件，工作站不能再启动。⑵主站（供料-输送站）单站调试单站调试的主令信号主要来源于人机界面的调试界面。供参考的调试界面如图3所示，包括复位操作、机械手移动操作和气动执行元件单步动作等3个区域。您可以参照该界面完成调试界面的组态和编写PLC控制程序，实现如下功能：图3调试界面①供料-输送站的上电复位功能系统每次上电时，都要进行供料-输送站的复位操作。上电前应使抓取机械手置于直线导轨中间位置，上电后按下“复位操作”框内的复位按钮，设备将执行复位程序，复位程序应包括工作站各气缸复位和直线运动机构复位两部分：a.各气缸复位首先检查工作站各气缸是否在初始位置，使不在初始位置的气缸返回初始位置。b.直线运动机构复位各气缸在初始位置的情况下，驱动抓取机械手装置移动到原点位置，移动速度可自行设定。直线运动机构复位过程中，测试界面中对应的“原点确认”指示灯闪烁，复位完成后保持常亮。c.在整个复位过程中，“初始状态”指示灯闪烁，直到工作站各气缸均在初始位置，抓取机械手装置移动到原点位置，该指示灯变为常亮。d.如果复位过程尚未完成而触摸界面上其余区域的开关器件，则动作不予响应并且弹出相应的提示框。2015年全国职业技能大赛高职组自动化生产线安装与调试赛项6②实现供料单元供出工件以及抓取机械手装置在各从站抓取、放下和传送工件的功能。该功能通过交替执行气动执行元件单步动作和机械手移动到目标站点的操作来实现。a.气动执行元件单步动作通过界面上“气动执行元件单步动作”框内开关构件，提供本站各气缸的单步动作指令，完成供料单元供出工件、抓取机械手装置在各从站抓取和放下工件的功能。注意，该框内的开关构件应选用有明显档位区别，便于观察其状态的开关构件。此外，只有触摸“单步执行”开关使其在接通位置，才能操作各气缸的单步开关进行测试。b.机械手移动操作●在机械手移动操作框内应设置4个目标站点（装配、加工、分拣以及废品盒）的选择标签，触摸任一标签，相应的目标站点被选择，标签的文字和边框均呈红色。如果该测试尚未开始，再次触摸该标签，该项选择将复位。●如果某目标站点被选择是唯一的，触摸定位启动按钮，PLC程序将控制伺服系统运行，执行驱动机械手装置定位到目标站点工作台的操作（机械手装置的移动速度应不小于300mm/s），此时该选择标签旁的指示灯将被点亮，表示该项定位在进行中;同时界面上应显示抓取机械手装置的当前位置坐标值。定位完成后，标签旁的指示灯熄灭，该目标站点的选择标签也自动复位。●调试界面上应设置“多1报警”指示灯。如果触摸了2个或2个以上的目标站点选择标签，将发生多1报警，“多1报警”指示灯将快速闪烁。此时应复位定位尚未开始的选择标签，使报警消除。c.进行正常单站测试时,当测试完毕，供料-输送站满足初始状态时，可点击按钮返回首页界面。d.全线运行时出现网络故障时，为使系统能继续运行，人机界面应能自动返回首页，在SA选择开关拨到调试模式后，切换到调试界面。您应交替执行气动执行元件单步动作和机械手移动到目标站点的操作，并与各从站单站运行协同操作，使系统继续按工艺要求运行。e.调试界面上应设置网络故障指示灯以显示网络正常与否（网络故障时，网络故障指示灯闪烁），并设置“返回运行界面”按钮。若调试界面当前工作在全线运行、网络故障的应急处理状态，则当网络恢复正常，应急操作完毕，主站返回初始状态且SA开关重新拨到运行模式后，可触摸“返回运行”按钮，切换到运行界面。2015年全国职业技能大赛高职组自动化生产线安装与调试赛项72、正常情况下系统全线运行模式系统全线运行模式时人机界面须首先切换到运行参数设定界面，在该界面完成变频器参数设置和领料帐户登陆和领料数量设定后，可切换到运行界面。⑴运行参数设定界面的组态要求运行参数设定界面主要包括领料帐户登陆提示区域与变频器参数设置区域。供参考的界面如图4所示。图4运行参数设定界面①领料帐户登陆提示区域a.本工作任务考虑