自动线装配与调试任务书.docx

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1、2008全国职业院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目试题题A:自动线装配与调试任务书3一、竞赛设备及工艺过程描述YL-335A自动生产线由供料、加工、装配、分拣和搬运等 5个工作站组成，各工 作站均设置一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通信实现互连，构 成分布式的控制系统。自动生产线的工作目标是：将供料单元料仓内的白色待装配零件送往装配单元的物料台进行装配。装配工作如下：把装配单元料仓内的白色或黑色的小园柱零件嵌入到物料台的 待装配零件中，完成装配后的成品（以下称为工件，嵌入白色小园柱的成品简称白色工件，嵌入黑色小园柱的成品简称黑色工件）送往加工站。在加工单元完成对工件的

2、一次压紧加工，然后送往分拣单元。通过分拣机构，从1号滑槽应输出满足套件关系的工件（每个白色工件搭配一个 黑色工件组合成一组套件）o分拣时不满足套件关系的工件从 2号滑槽输出作为散件。从1号滑槽输出的套件达到指定数量时，一批生产任务完成，系统停止工作。二、需要完成的工作任务1 .设备安装完成YL-335A自动生产线的供料、加工、装配、分拣单元和输送单元的部分器件 装配工作，并把这些工作单元安装在 YL-335A的工作桌面上。2 .气路连接根据生产线工作任务对气动元件的动作要求和控制要求、连接气路。3 .电路设计和电路连接根据控制要求，设计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。按

3、照给定的I/O分配和端子接线表，连接供料、加工和装配单元控制电路。对于 分拣单元，按照给定I/O分配表中预留给变频器的I/O端子，设计和连接变频器主电 路和控制电路，并连接分拣单元的控制电路。根据该生产线的网络控制要求，连接通信网络。4 .程序编制和程序调试根据该生产线正常生产的动作要求和特殊情况下的动作要求，编写PLC的控制程序和设置步进电机驱动器参数及变频器参数。调试机械部件、气动元件、检测元件的位置和编写的PLC控制程序，满足设备 的生产和控制要求。三、具体的工作要求1、自动生产线设备部件装配和工作单元安装YL-335A自动生产线各工作单元的安装位置如图 1所示。图中，长度单位为毫 米；

4、抽屉中各种模块的放置请自行确定。2008全国职业院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目试题9供料单元装配供料支撑架、PLC和接线端口已经安装在底板上。其余器件已装配为组件，由选手进一步自行装配。并完成工作单元的机械调整。图 2是装配完成的供料单元装配图工件料仓光电甚感器施性开关物料台顶料气缸光电传感就推出气缸电磁脚组图2供料单元装配图图中仅给出采用西门子S7-200系列PLC时的装配图，采用其他系列PLC时安装位 置类推。加工单元装配由导轨、导轨滑块、直线气缸及安装立板、气动手指及连接座所构成的滑动工件 台组件，以及PLC和接线端口已经安装在底板上。其余器件已装配为组件，由选手进 一步自行装配，

5、并完成工作单元的机械调整。图 3是已完成装配的加工单元主要部分 装配图，图中尚未画出PLOW接线端口等组件。冲压气缸图a）皆视图图b ）前视图图3加工单元装配图装配单元的装配、接线、气路连接等工作已完成，选手只须完成把该单元安装在工作桌面上的工作并进行调整。装配单元主要部分如图4所示，图中尚未画出PLC和接线端口等组件。图a）前视图图b）背视图图4装配单元装配图分拣单元装配PLC和接线端口已经安装在底板上，传送带机构已装配为组件（不包括其上的推料 气缸和光纤传感器）并安装在底板上。其余器件应自行装配。并完成工作单元的机械 调整。图5是装配完成并安装在工作桌面上的分拣单元装配图。光电传感器图5分

6、拣单元装配图图中仅给出采用西门子S7-200系列PLC时的装配图，采用其他系列PLC时安装位 置类推。输送单元装配桌面上已安装直线导轨、步进电机及同步带传动装置、左右极限开关和原点开关， 其余器件自行装配，并完成工作单元的机械调整。输送单元传动组件和机械手装置的正视和俯视示意图如图6所示，图7给出抓取机械手装置的装配图。图6输送单元传动组件和机械手装置的正视和俯视示意图图7抓取机械手装置的装配图2、气路连接及调整请按照下述各工作单元的初始位置要求连接气路。供料单元的推料气缸和顶料气缸均处于缩回状态。料仓内已经有足够物料。加工站的滑动工件台的伸缩气缸处于伸出状态；用于夹紧工件的气动手指处于 张开

7、状态；冲压气缸处于缩回位置。装配站的挡料气缸处于伸出状态，顶料气缸处于缩回状态。料仓上已经有足够 物料。装配机械手的升降气缸处于提升状态，伸缩气缸处于缩回状态，气爪处于松开状 态。分拣单元的两个推料气缸均处于缩回状态。输送单元抓取机械手升降气缸处于下降位置；导杆气缸处于缩回状态；气爪处 于松开状态。3、电路设计根据控制要求，设计输送单元的电气控制电路，包括 PLC的I/O端子分配、 步进电机及其驱动器控制电路。其中，步进电机驱动器控制电路必须设置抓取机械手 装置在直线导轨上运动的限位保护。设计分拣单元的变频器主电路，并根据给定的I/O分配表中预留的输出点，设计变频器控制电路。电路设计图纸中的图

8、形符号和文字符号，应符合技术规范。4、按工艺要求连接电路供料单元、加工单元的PLC和接线端口之间的接线已经完成，请继续按照给定 的I/O分配和端子接线表，完成工作单元的各传感器、执行机构与接线端口的接线。分拣单元PLC与其接线端口之间的接线已经完成（包括预留给变频器控制电路 的输出端子接线）。请继续按照给定的I/O分配表和所设计的变频器控制电路，完成工 作单元的传感器、执行机构与接线端口的接线以及变频器主电路的接线。输送单元电气接线应根据所设计的电气控制电路图连接电路。装配单元的电气接线，除直流 24V电源线未连接外，其余接线均完成。不同PLC机型的PLC的I/O分配和端子接线表分别如表1、表

9、2和表3所示，表 中的端子号是接线端口从左边计起的下层或上层端子编号， +24V是接线端口中直流电 源经熔断器后的输出线。表1“西门子”机型的I/O分配及端子接线表表1（a）供料单元PLQS7-222-AC/DC/RLY）的I/O分配及端子接线表端子号输 入端子号输出1（下层）物料台物料检测I0.014（下层）顶料电磁阀Q0.02（下层）物料不足检测I0.115（下层）推料电磁阀Q0.13（下层）物料没有检测I0.28（下层）顶料到位I0.32008全国职业院校技能大赛自动线装配与调试竞赛项目试题9（下层）顶料复位I0.41,2（上层）输出公共端（+24V）1L10（下层）推料到位I0.511

10、（下层）推料复位I0.6上层416 端子0V端子12（下层）启动/停止按钮I0.7+24V 端输入公共端1M 2M表1（b） 加工单元 PLC （S7-222-AC/DC/RLY）的I/O分配及端子接线表端子号输 入端子号输出1（下层）物料台物料检测I0.011（下层）夹紧电磁阀Q0.04（下层）物料台夹紧检测I0.112（下层）料台伸缩Q0.15（下层）一物料台伸出到位I0.213（下层）加工压头Q0.26（下层）-物料台缩回到位I0.37（下层）一加工压头上限I0.48（下层）加工压头下限I0.59（下层）4亭按钮I0.610（下层）启动/停止按钮I0.71(上层) (+24V)输出公共端

11、1L,2L+24V 端：输入公共端1M 2M上层413端子0V端子表1（c）装配单元PLC （S7-226-AC/DC/RLY）的I/O分配表及端子接线表端子号输 入端子号输出1（下层）物料不足检测0.025（下层）挡料电磁阀Q0.02（下层）物料没有检测0.126（下层）顶料电磁阀Q0.13（下层）物料左检测0.227（下层）回转电磁阀Q0.24（下层）物料右检测0.328（下层）手爪夹紧电磁阀Q0.35（下层）放料台物料检测0.429（下层）手爪升降电磁阀Q0.411（下层）顶料到位0.530（下层）手爪伸缩电磁阀Q0.512（下层）顶料复位0.632（下层）红色警示灯Q0.613（下层）

12、挡料状态0.733（下层）黄色警示灯Q0.714（下层）落料状态1.034（下层）绿色警示灯Q1.015（下层）转缸左旋到位1.116（下层）转缸右旋到位1.217（下层）手爪夹紧到位1.318（下层）手爪下降到位11.419（下层）手爪上升到位1.520（下层）手爪缩回到位 一1.62（上层）输出公共端（+24V）1L,2L21（下层）手爪伸出到位1.722（下层）急停按钮2.0上层634 端子0V端子23（下层）启动/停止按钮2.1+24V 端输入公共端1M 2M表1（d）分拣单元PLQS7-222-AC/DC/RLY）的I/O分配及端子接线表端子号输 入端子号输出1（下层）光纤传感器SC

13、1I0.013（下层）推杆1电磁阀Q0.42（下层）光纤传感器SC2I0.114（下层）推杆2电磁阀Q0.53（下层）放料口物料检测I0.215（下层）预留给变频器端 子Q0.07（下层）推杆1到位I0.316（下层）Q0.18（下层）推杆2到位I0.417（下层）Q0.210（下层）急停按钮I0.617（上层）1L11（下层）启动/停止按钮I0.72（上层）输出公共端（+24V）2L414端子（上层）0V端子+24V 端输入公共端1M 2M表2 “松下”机型的I/O分配及端子接线表表2（a）供料单元PLqFP-X-C14R）的I/O分配表及端子接线表端子号输 入端子号输出i（下层）n物料台物

14、料检测X014（下层）顶料电磁阀Y12（下层）物料不足检测X115（下层）推料电磁阀Y23（下层）一物料没有检测X28（下层）顶料到位X39（下层）一顶料复位X41,2（上层）输出公共端（+24V）C0,C110（下层）推料到位X511（下层）推料复位X6上层416端子0V端子12（下层）启动/停止按钮X7+24V 端输入公共端COM表2（b） 加工单元PLC （FP-X-C14R）的I/O分配及端子接线表端子号 输 入端子号输出1（下层）物料台物料检测X011（下层）夹紧电磁阀Y04（下层）一物料台夹紧检测X112（下层）料台伸缩Y15（下层）物料台伸出到位X213（下层）加工压头Y26（下

15、层）物料台缩回到位X37（下层）加工压头上限X48（下层）加工压头下限X59（下层）一4亭按钮X610（下层）启动/停止按钮X71（上层）输出公共端C0- C3上层413端子0V端子+24V 端输入公共端COM表2（c）装配单元PLC （ FP-X-C60R的I/O分配表及端子接线表端子号输 入端子号输出1（下层）物料不足检测X025（下层）挡料电磁阀Y02（下层）物料没有检测X126（下层）顶料电磁阀Y13（下层）物料左检测X227（下层）回转电磁阀Y24（下层）物料右检测X328（下层）手爪夹紧电磁阀Y35（下层）放料台物料检测X429（下层）手爪升降电磁阀Y411（下层）顶料到位X530

16、（下层）r手爪伸缩电磁阀:丫512（下层）顶料复位X632（下层）红色警示灯YA13（下层）挡料状态X733（下层）r黄色警示灯P YB14（下层）落料状态X834（下层）绿色警示灯YC15（下层）转缸左旋到位IX916（下层）转缸右旋到位XA17（下层）手爪夹紧到位XB18（下层）手爪下降到位XC19（下层）手爪上升到位XD20（下层）1手爪缩回到位XE1,2（上层）输出公共端（+24V）C0-C421（下层）手爪伸出到位XF22（下层）急停按钮X10上层634 端子0 V端子23（下层）启动/停止按钮X11+24V 端一输入公共端COM表2（d）分拣单元PLqFP-X-C14R）的I/O分

17、配表及端子接线表端子号输 入端子号输出1（下层）光纤传感器SC1X0P 12（下层）推卞f 1电磁阀Y02（下层）光纤传感器SC2X113（下层）推卞f 2电磁阀Y13（下层）一放料口物料检测X2P 14（下层）预留给变频器端 子Y27（下层）推杆1到位X315（下层）Y38（下层）一推杆2到位X416（下层）Y410（下层）急停按钮X617（下层）Y511（下层）启动/停止按钮X717（上层）C2, C31,2（上层）输出公共端（+24V）C0,C1上层413端子0 V端子+24V 端输入公共端COM表3 “三菱”机型的I/O分配及端子接线表表1（c） 供料单元 PLQFX2N-16MR的I

18、/O分配及端子接线表端子号输 入端子号输出1（下层）物料台物料检测X000r 14（下层）顶料电磁阀Y0002（下层）物料不足检测X00115（下层）推料电磁阀Y0013（下层）物料没有检测X0028（下层）顶料到位X0039（下层）顶料复位X0041,2（上 层）输出公共端（+24V）Y000Y00110（下层）推料到位X00511（下层）推料复位X006上层416 端子0 V端子12（下层）启动/停止按钮X00713（上层）输入公共端（0V）COM表2（c） 加工单元 PLC （FX2N-16MR的I/O分配及端子接线表端子号输 入端子号输出1（下层）物料台物料检测X000111（下层）夹

19、紧电磁阀Y0004（下层）物料台夹紧检测X00112（下层）料台伸缩Y0015（下层）物料台伸出到位X002:13（下层）加工压头Y0026（下层）物料台缩回到位X0037（下层）加工压头上限X0048（下层）加工压头下限X0059（下层）急停按钮X00610（下层）启动/停止按钮X0071(上层) (+24V)输出公共端Y000-Y005上层413端子0 V端子10（上层）输入公共端（0V）COM表3（c）装配单元PLC （FX2N-48MR的I/O分配表及端子接线表端子号输 入端子号输出1（下层）物料不足检测X00025（下层）挡料电磁阀Y0002（下层）物料没有检测X00126（下层）顶

20、料电磁阀Y0013（下层）物料左检测X00227（下层）回转电磁阀Y0024（下层）物料右检测X00328（下层）手爪夹紧电磁阀Y0035（下层）放料台物料检测X00429（下层）手爪升降电磁阀Y00411（下层）顶料到位X00530（下层）手爪伸缩电磁阀Y00512（下层）顶料复位X00632（下层）红色警示灯Y01013（下层）挡料状态X00733（下层）黄色警示灯Y01114（下层）落料状态X01034（下层）绿色警示灯Y01215（下层）转缸左旋到位X011 16（下层）转缸右旋到位X01217（下层）:手爪夹紧到位X01318（下层）手爪下降到位X01419（下层）:手爪上升到位X0

21、1520（下层）手爪缩回到位X0162,3,4（上 层）输出公共端（+24V）COM1, COM2, COM321（下层）:手爪伸出到位X017122（下层）急停按钮X02023（下层）启动/停止按钮X021上层634 端子0V端子23（上层）输入公共端（0V）COM表4（c）分拣单元 PLQFX2N-16MR的I/O分配及端子接线表端子号输 入端子号输出1（下层）光纤传感器SC1X00012（下层）推杆1电磁阀Y0042（下层）光纤传感器SC2X00113（下层）推杆2电磁阀Y0053（下层）放料口物料检测X00214（下层）预留给变频器端 子Y0007（下层）推杆1到位X00315（下层）

22、Y0018（下层）推杆2到位X00416（下层）Y00210（下层）急停按钮X00617（下层）Y00311（下层）启动/停止按钮X00717（上层）Y0 Y31,2（上层）输出公共端（+24V）Y004Y005413端子（上层）0V端子11（上层）输入公共端（0V）COM5、各站PLC网络连接系统的控制方式应采用分布式网络控制。系统主令工作信号由连接到输送站的按 钮/指示灯模块提供，安装在工作桌面上的警示灯应能显示整个系统的主要工作状态， 例如复位、启动、停止、报警等。并且应提供输送站的按钮/指示灯模块的2个指示灯用于指示网络的正常和故障状态。对不同厂家PLC的系统，所指定的网络通信方式如下

23、：（1）采用西门子S7-200系列川寸，指定为PPI方式。采用松下FP-X系列时，指定为PC-Link方式。采用三菱FX系列时，指定为N:N方式。6、每批需完成的套件数量生产线每批需完成的套件数量不超过 7个。具体数量由输送站的按钮/指示灯模块 中按钮开关指定。套件数量一旦指定且系统启动后，在该批工作完成前，修改套件数 量无效。系统启动后，由输送站的按钮/指示灯模块中的指示灯动态指示当前尚需完成的套 件数。套件数量的指定方法和尚需完成的套件数指示方法请自行设计，同时应在所提交 的设计图纸中加以文字说明。7、系统正常的运行过程：系统复位及启动系统在供料、装配、分拣各站 PLC先通电，输送站PLC

24、通电后1秒后开始工作。 首先自动执行复位操作，在复位过程中，绿色警示灯以 2Hz的频率闪烁。红色和黄色 灯均熄灭。复位过程包括：使输送站机械手装置回到原点位置和检查各工作站是否处于初始 状态。各工作站初始状态是指：各工作站的紧急停止按钮均未按下。各工作单元均处于初始位置。供料单元料仓内有足够的待装配零件，装配单元料仓内有足够的小园柱零件。当输送站机械手装置回到原点位置，且各工作站均处于初始状态，则复位完成， 绿色警示灯常亮，表示允许启动系统。这时若按下启动按钮，系统启动，绿色和黄色 警示灯均常亮。供料站的运行系统启动后，若供料站的物料台上没有零件，则应把零件推到物料台上，并向系 统发出物料台上

25、有零件信号。若供料站的料仓内没有零件或零件不足，则向系统发出 报警或预警信号。物料台上的零件被输送站机械手取出后，若系统仍然需要推出零件 进行装配，则进行下一次推出零件操作。供料站各部件的具体工作顺序，请自行设计, 但应保证推料过程的可靠性。输送站运行1当零件推到供料站物料台后，输送站抓取机械手装置应执行抓取供料站零件的操 作。抓取零件的具体操作顺序，请自行设计。抓取动作完成后，步进电机驱动机械手装置移动到装配站物料台的正前方。然后 把零件放到装配站物料台上。其动作顺序请自行设计。装配站运行系统启动后即允许装配站机构运行。当装配站物料台的传感器检测到白色待装配零件到来后，装配机械手应执行把小

26、园柱零件装入待装配零件中的操作。装入动作完成后，向系统发出装配完成信号。装 配站机构动作过程请自行设计，但应保证过程运行的可靠性并考虑工作效率。如果装配站的料仓内没有小园柱零件或零件不足， 应向系统发出报警或预警信号。输送站运行2系统接收到装配完成信号后，输送站机械手应执行抓取工件的操作。抓取动作完 成后，步进电机驱动机械手装置移动到加工站物料台的正前方。然后把工件放到加工 站物料台上。其动作顺序请自行设计。加工站运行加工站物料台的物料检测传感器检测到工件后，执行把工件从物料台移送到加工 区域冲压气缸的正下方；完成对工件的压紧加工，然后把加工好的工件重新送回物料 台。操作结束，向系统发出压紧加

27、工完成信号。输送站运行3系统接收到加工完成信号后，输送站机械手应执行抓取工件的操作。接着再执行 把工件运送到分拣站，在分拣站传送带上方入料口把工件放下， 然后返回原点的操作， 以上操作的控制过程，请自行设计。分拣站运行输送站机械手装置放下工件并返回后，分拣站的变频器启动，驱动传动电动机以 频率为25Hz的速度，把工件带入分拣区。分拣原则是：从1号滑槽中间输出的工件应满足套件的组合关系，即：一个白色 工件与一个黑色工件组合成一组套件（注：不考虑二个工件的排列顺序），以便包装用 不满足套件组合关系的工件则应由传送带继续带到 2号滑槽中间才停止，把该工件推 到2号槽中。每当分拣气缸活塞杆推出工件并返

28、回后，应向系统发出分拣完成信号。如果是废 品零件，则该零件到达2号光纤传感器时，传动电动机改为低速运行，运行频率为10Hz 把零件带到传送带末端，零件跌落末端的废品收集箱后，传送带停止，并向系统发出 分拣完成信号系统的一个工作周期及正常停止仅当分拣站完成一次分拣操作，并且输送站机械手装置回到原点，系统的一个工 作周期才认为结束。如果在1号槽推出的套件数未达到指定值，系统在暂停 1秒后， 开始下一工作周期。如果在1号槽推出的套件数达到所指定值时，系统工作结束，警示灯中黄色灯熄 灭，绿色灯仍保持常亮。系统工作结束后若再按下启动按钮， 则系统又重新开始工作。为保证生产线的工作效率和工作精度， 要求每

29、一工作周期不超过25秒钟，步进 电机每转的驱动步数为10000步。8、非正常工作情况如果发生来自供料站或装配站的“零件不足够”的预报警信号，警示灯中红色 灯以1Hz的频率闪烁，绿色和黄色灯保持常亮。系统继续工作。如果发生“零件没有”的报警信号，警示灯中红色灯以亮1秒，灭0.5秒的方式闪烁；黄色灯熄灭，绿色灯保持常亮。若“零件没有”的报警信号来自供料站，且供料站物料台上已推出零件，系统 继续运行，直至完成该工作周期尚未完成的工作。当该工作周期工作结束，系统将停 止工作，除非“零件没有”的报警信号消失，否则系统不能自动或手动再启动。若“零件没有”的报警信号来自装配站，且装配站回转台上已落下小园柱零

30、件， 系统继续运行，直至完成该工作周期尚未完成的工作。当该工作周期工作结束，系统 将停止工作，除非“零件没有”的报警信号消失，系统不能自动或手动再启动。如果待装配零件中偶然混入了黑色的废品零件，则该废品零件到达装配站物料 台被检出后不予装配。输送站抓取机械手应重新抓取该零件送往分拣站，再由传送带 送往末端的废品收集箱。如果在同一批量的待装配零件中偶然混入的黑色废品零件数量达到2个，系统在把第2个废品送往废品收集箱且输送站抓取机械手返回原点后，停止工作并报警。警 示灯中红色灯常亮，黄色灯和绿色灯熄灭。停车 10秒后，如按下启动按钮，系统重新 运行。系统工作过程中按下装配站的急停按钮，则对策如下：

31、警示灯中红色灯和绿色灯保持常亮，黄色灯熄灭；急停复位后，恢复正常显示。若装配站正在进行装配工作，则装配立即停止。在急停复位后，应从急停前的 断点开始继续运行。若输送站机械手装置正在运送待装配零件往装配站，则应到达该目标点后停止 等候，直到急停复位。若急停前输送站机械手装置已经抓取已装配好的工件，则系统继续运行，直至 本工作周期工作结束，系统将停止工作。除非急停复位，系统不能再启动。系统工作过程中按下输送站的急停按钮，则对策如下：警示灯中红色灯常亮，黄色灯和绿色灯熄灭。在急停复位后，警示灯恢复正常 工作显示。输送站机构立即停止工作。急停复位后，应从急停前的断点开始继续运行。但 如果急停前输送站机

32、械手装置正在移动，则急停复位后应首先返回原点，然后再向急 停前的目标地点移动。四、注意事项进行电气接线时，各工作单元的启动/停止按钮应接入。编程时，允许使用启 动/停止按钮作单站动作调试用，或作为网络故障时单站工作控制用， 但不列入控制要 求。选手应在试卷指定页内完成输送单元的电气控制电路设计图、分拣单元变频器 主电路和控制电路设计图选手提交最终的PLC程序，存放在“D:2008自动线XX”文件夹下（XX:工位 号）。选手的试卷用工位号标识，不得写上姓名或与身份有关的信息（竞赛时每组发放 两套试题，选手将所有答案集中写在其中一套上并在试卷的封面标明 “答卷”，两套试 题一并收回）。比赛中如出现下列情况时另行扣分：调试过程中由于撞击造成抓取机械手不能正常工作扣15分。选手认定器件有故障可提出更换， 经裁判测定器件完好时每次扣3分，器件确 实损坏每更换一次补时3分钟。由于错误接线等原因引起 PLG步进电机及驱动器、变频器和直流电源损坏， 取消竞赛资格。17