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工作任务书


2010 年国赛“机电一体化安装与调试” 任务书
本次组装与调试的机电一体化设备为某配料装置。请你仔细阅读配料 装置的说明和应完成的工作任务与要求, 在 240 min 内按要求完成指定的工 作任务。

工作任务与要求
一、按《警示灯与接料平台组装图》 (附页图号 01)组装警示灯和接料平台。 二、按《配料装置组装图》 (附页图号 02)组装配料装置,并满足图纸提出的技术 要求。 三、按《配料装置气动系统图》 (附页图号 03)连接配料装置的气路,并满足图纸 提出的技术要求。 四、根据 PLC 输入输出端子(I/O)分配表,如表 1 所示,在赛场提供的图纸(附 页图号 04) 上画出配料装置电气控制原理图并连接电路。 你画的电气控制原理图和连接 的电路应符合下列要求:
表 1 PLC 输入输出端子(I/O)分配表 输入端子 三菱 PLC X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X20 X21 X22 X23 X24 X25
西门子 PLC

输出端子 松下 PLC X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 XA XB XC XD XE XF X10 X11 X12 X13 X14 X15 功能说明
执行或启动按钮 SB5 复位或停止按钮 SB6 急停按钮 参数选择/废料按钮 SB4 功能选择开关 SA1 功能选择开关 SA2 接料平台光电传感器 接料平台电感式传感器 接料平台光纤传感器 传送带进料口来料检测 位置 A 来料检测 旋转气缸左到位检测 旋转气缸右到位检测 悬臂伸出到位检测 悬臂缩回到位检测 手臂上升到位检测 手臂下降到位检测 手指夹紧到位检测 气缸Ⅰ伸出到位检测 气缸Ⅰ缩回到位检测 气缸Ⅱ伸出到位检测 气缸Ⅱ缩回到位检测 -1-

三菱 PLC Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17 Y20 Y21 Y22 Y23 Y24 Y25

西门子 PLC

松下 PLC Y2 Y3 Y4 Y5 Y0 Y1 Y6 Y7 Y8 Y9 YA YB YC YD YE YF Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15

功能说明
皮带正转 皮带低速 皮带中速 皮带高速 (空) 送料直流电机 蜂鸣器 指示灯 HL3(红) 指示灯 HL4(黄) 指示灯 HL5(绿) 指示灯 HL6(红) 手指夹紧 手指松开 旋转气缸左转 旋转气缸右转 悬臂伸出 悬臂缩回 手臂上升 手臂下降 气缸Ⅰ伸出 气缸Ⅱ伸出 气缸Ⅲ伸出

I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Q1.6 Q1.7 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5

X26 X27

I2.6 I2.7

X16 X17

气缸Ⅲ伸出到位检测 气缸Ⅲ缩回到位检测

Y26 Y27

Q2.6 Q2.7

Y16 Y17

1. 电气控制原理图中各元器件的图形符号, 按“关于 2008 年全国中等职业学校电工 电子技术技能大赛机电一体化设备组装与调试竞赛项目使用统一图形符号的通知”?教 职成司函?2008?31 号?中指定的图形符号绘制。通知中没有指定图形符号的元器件, 可自行编定其图形符号,但要在电气控制原理图中用图例的形式予以说明。 2. 凡是你连接的导线, 必须套上写有编号的编号管。 交流电机金属外壳与变频器的 接地极必须可靠接地。 3. 工作台上各传感器、电磁阀控制线圈、送料直流电机、警示灯的连接线,必须放 入线槽内;为减小对控制信号的干扰,工作台上交流电机的连接线不能放入线槽。 五、请你正确理解配料装置的调试、配料要求以及指示灯亮灭方式、正常工作过程 和故障状态的处理等,编写配料装置的 PLC 控制程序和设置变频器的参数。 注意:在使用计算机编写程序时,请你随时保存已编好的程序,保存的文件名为工 位号+A(如 3 号工位文件名为“3A” ) 。 六、请你调整传感器的位置和灵敏度,调整机械部件的位置,完成配料装置的整体 调试,使配料装置能按照要求完成调试与配料。

配料装置说明
配料装置各部件和器件名称及位置如图 1 所示:
出料槽Ⅲ 警示灯 出料槽Ⅱ 出料槽Ⅰ 机械手 光纤传感器 接料平台 进料口 电感式传感器 光电传感器

位置 A 气缸Ⅰ 气缸Ⅲ 气缸Ⅱ 料仓

图 1 配料装置部件示意图

配料装置设置了“调试”和“配料”两种功能。用转换开关 SA1 进行功能变换,用 SA2 设置功能的参数和锁定选择的功能。
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当 SA1 在左挡位时(常闭触点闭合,常开触点断开) ,选择的功能为调试;当 SA1 在右挡位时(常闭触点断开,常开触点闭合) ,选择的功能为配料。当 SA2 在左挡位时
调试 左挡位 SA1 配料 右挡位

参数设置 左挡位 SA2

功能锁定 右挡位

图 2 SA1 与 SA2 的挡位与功能

(常闭触点闭合,常开触点断开) ,为功能参数设置;当 SA2 在右挡位时(常闭触点断 开,常开触点闭合) ,为功能锁定,如图 2 所示。

一、配料装置的调试
配料装置在安装、更换元器件后和每次配料前,都必须对配料装置进行调试。 接通配料装置电源后,绿色警示灯闪烁,指示电源正常。将 SA1 置“调试”挡位, SA2 置“参数设置”挡位(SA1、SA2 在该挡位简称调试参数选择挡位) ,然后按按钮 SB4 进行调试参数(需要调试的元件或部件)选择,并用由 HL4、HL5、HL6 组成的指 示灯组的状态指示调试参数,调试参数对应的指示灯组状态如表 2 所示。在调试参数选 择挡位,按一次 SB4,选择一个调试参数。用 SB4 切换调试参数的方式自行确定。 确定调试参数后,再通过操作 SB5 和 SB6 两个按钮进行调试。按下 SB5 为执行或 启动,按下 SB6 为复位或停止。
表2 状态 0 1 2 3 HL4 循环闪烁 灭 灭 亮 调试参数对应指示灯组的状态 HL6 循环闪烁 亮 灭 灭 调试参数 调试皮带输送机 调试送料直流电机 调试机械手 调试气缸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

HL5 循环闪烁 灭 亮 灭

完成调试,皮带输送机停止,送料直流电机停止;机械手停留在右限止位置、悬臂 缩回到位、手臂上升到位、手指夹紧;气缸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ活塞杆处于缩回的状态。这些部 件在完成调试的位置称为初始位置。 1. 皮带输送机的调试 要求皮带输送机在调试的每一个频率段都不能有不转、打滑或跳动过大等异常情 况。 在调试参数选择挡位,按参数选择按钮 SB4,选择指示灯组为“0”状态,指示灯 HL4、HL5、HL6 均以亮 0.5s、灭 1s,并以流水灯的方式循环闪烁(按 HL4→HL5→HL6
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→HL4…的顺序循环) ,即为皮带输送机的调试。然后按下按钮 SB5,皮带输送机的三 相交流异步电动机(以下简称交流电机)以 5Hz 的频率转动,接着按下按钮 SB6,交流 电机停止运行;再按下按钮 SB5,交流电机以 20Hz 的频率转动,然后按下按钮 SB6, 交流电机停止运行,以此方式操作,可调试交流电机分别在 5Hz,20Hz,40Hz 和 60Hz 的频率转动。在调试交流电机以 60Hz 的频率转动后,再按 SB5,调试从 5Hz 的频率开 始并如此循环。 2. 送料直流电机的调试 要求送料直流电机启动后没有卡阻、转速异常或不转等情况。 在调试参数选择挡位,按参数选择按钮 SB4,选择指示灯组为“1”状态,指示灯 HL4 与 HL5 灭,HL6 常亮,即为送料直流电机的调试。然后按下按钮 SB5,送料直流 电机启动、按下 SB6 按钮,送料直流电机停止,如此交替按下 SB5 和 SB6,可调试送 料直流电机的运行。 3. 机械手的调试 要求各气缸活塞杆动作速度协调, 无碰擦现象; 每个气缸的磁性开关安装位置合理、 信号准确;最后机械手停止在右限止位置,气手指夹紧,其余各气缸活塞杆处于缩回状 态。 在调试参数选择挡位,按参数选择按钮 SB4,选择指示灯组为“2”状态,指示灯 HL4 与 HL6 灭,HL5 常亮,即为机械手的调试。然后按下按钮 SB5,旋转气缸转动、 按下 SB6 按钮,旋转气缸转回原位。再按下按钮 SB5,悬臂气缸活塞杆伸出,按下按钮 SB6,悬臂气缸活塞杆缩回。再按下按钮 SB5,手臂气缸活塞杆下降,按下按钮 SB6, 手臂气缸活塞杆上升;再按下按钮 SB5,手指松开,按下按钮 SB6,手指夹紧;如此交 替操作按钮 SB5、SB6 可调试各个气缸运动情况。 4. 气缸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的调试 要求各气缸活塞杆动作速度协调, 无碰擦现象; 最后各个气缸活塞杆处于缩回状态。 在调试参数选择挡位,按参数选择按钮 SB4,选择指示灯组为“3”状态,指示灯 HL4 常亮、HL5 与 HL6 灭,即为气缸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的调试。然后按下按钮 SB5,气缸Ⅰ 活塞杆伸出、按下按钮 SB6,气缸Ⅰ活塞杆缩回。再按下按钮 SB5,气缸Ⅱ活塞杆伸出, 按下按钮 SB6, 气缸Ⅱ活塞杆缩回。 再按下按钮 SB5, 气缸Ⅲ活塞杆伸出, 按下按钮 SB6, 气缸Ⅲ活塞杆缩回。如此交替操作按钮 SB5、SB6,可调试各个气缸运动情况。

二、配料装置的配料
某材料由金属、白色非金属和黑色非金属原料按一定比例配置,再经过其他生产工 艺加工而成,配料装置仅为该材料配料。 金属、白色非金属和黑色非金属原料配置的比例不同,构成该材料系列中的不同类 型,该配料装置为系列材料中的 M 型和 F 型材料配料。 先将 SA1 置于右挡位(配料挡位) 、SA2 置于左挡位(参数设置挡位) ,然后用按 钮 SB4 进行配料类型选择,并用由 HL4、HL5、HL6 组成的指示灯组的状态指示配料类 型,配料类型对应的指示灯组状态如表 3 所示。在此挡位,按一次 SB4,选择一个配料 类型。用 SB4 切换配料类型的方式自行确定。
表 3 配料类型对应指示灯组的状态 序号 HL4 HL5 HL6
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运行功能

1 2

亮 灭

亮 亮

灭 亮

为 M 型材料配料 为 F 型材料配料

选定配料类型后,SA1 不变,将 SA2 置于右挡位,锁定配料类型。然后按启动按 钮 SB5,配料装置才能为选定的材料类型配料。 为了保证配料装置在为每一种类型的材料配料的可靠和正确显示, 避免由于误操作 可能带来的不良后果,要求程序编写时必须考虑以下要求: (1)配料装置相关部件必须停留在初始位置时,才能选择配料类型。 (2)SA2 置于左挡位(参数设置挡位)时,按下 SB5 启动按钮配料装置不能启动。 (3)SA2 置于右挡位(锁定挡位)后,再按 SB4 参数选择按钮不能选择配料类型。 1. 为 M 型材料配料 M 型材料中,金属、白色非金属和黑色非金属原料的比例是:1︰1︰1,数量和送达 要求是:每个槽中的数量为 2,送达出料槽Ⅰ中的为金属原料,出料槽Ⅱ中的为黑色非 金属原料,出料槽Ⅲ中的为白色非金属原料。对送达原料,没有先后顺序的要求 配料装置的动作及其要求: 按下启动按钮 SB5,指示灯 HL4 由常亮变为亮 1s、灭 1s 的方式闪烁,指示灯 HL5 保持常亮,指示配料装置处在“为 M 型材料配料”运行状态,交流电机以 20Hz 频率运 行。 当接料平台无原料时,送料直流电机转动,将原料送达接料平台后停止。若送料直 流电机连续转动 5s 仍没有原料送到接料平台,则蜂鸣器鸣叫报警,提示料仓中没有原 料。将原料放入料仓且有原料送达接料平台后,蜂鸣器停止鸣叫。 原料送达接料平台,手指松开→手臂下降→手指合拢夹持原料→延时 0.5s→手臂上 升。 若抓取的原料符合分送要求则机械手转动到左限止位置→悬臂伸出→手臂下降→手 指松开将原料从传送带进料口放上皮带输送机 →手臂上升→悬臂缩回 →手指合拢→机 械手转动到右限止位置停止,完成一次原料的搬运。若抓取的原料不符合分送要求,则 悬臂伸出→手指松开将原料重新放回料仓→悬臂缩回→手指合拢,停止在初始位置。 机械手将原料搬离接料平台,送料直流电机立即转动,送出下一原料。 原料搬运到传送带上,到达指定的出斜槽位置后,直接推出,皮带输送机不需要停 止。 完成配料后,配料装置自动停止。 提示:接料平台处装有一个光电传感器、一个光纤传感器和一个电感式传感器,可 通过检测到的信号区别送达接料平台原料的种类。 2. 为 F 型材料配料 F 型材料中,金属、白色非金属和黑色非金属原料的比例是:1︰2︰3,数量和送达 要求是:送达出料槽Ⅰ和出料槽Ⅱ各 1 组(1 个金属、2 个白色、3 个黑色为 1 组) ,先 送出料槽Ⅰ,送完出料槽Ⅰ再送出料槽Ⅱ。送料顺序为:先黑色再金属,最后白色。 配料装置的动作及其要求: 按下启动按钮 SB5,HL6 指示灯由常亮变为亮 1s、灭 1s 的方式闪烁,HL5 保持常
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亮,指示配料装置处在为“F 型材料配料”运行状态。皮带输送机以 20Hz 频率运行。 送料与机械手搬运原料的动作及其要求,与为 M 型材料配料的动作及其要求相同。 原料到达传送带上,重量合格才能被送到出料槽Ⅰ和出料槽Ⅱ。 原料到达位置 A,皮带输送机停止对原料进行重量检测, HL3 以亮 1s 灭 1s 的方 式指示原料在进行重量检测,重量检测时间为 5s;重量检测完毕,HL3 熄灭。重量检测 期间,机械手搬运的原料到达传送带进料口上方时,应停止在此位置,待被检测原料的 重量检测完毕,再将原料放上传送带。若重量检测完毕没有原料送到传送带,则被检测 原料在此处等待。当下一原料被放入传送带上后,交流电机重新以 20Hz 的频率转动带 动皮带输送机输送原料,当经过重量检测并合格的原料到达指定的出斜槽位置后,直接 推出,皮带输送机不需要停止。 若在重量检测期间按按钮 SB4, 则为原料重量不合要求, 当原料重量检测不合格时, 该原料送入出料槽Ⅲ。 送达出料槽Ⅰ和出料槽Ⅱ中的原料数量符合要求后,配料装置自动停止。

三、装置停止
1. 正常停止 在配料过程中,按停止按钮 SB6,装置应完成当前配料工作(即出料 槽中送达的原料数量达到配料要求)后停止。 2. 紧急停止 配料装置运行过程中如果遇到各类意外事故, 需要紧急停止时, 请按 下急停开关 QS,配料装置立刻停止运行并保持急停瞬间的状态,同时蜂鸣器鸣叫报警。 再启动时,必须复位急停开关,然后再按启动按钮 SB5,配料装置接着急停瞬间的状态 继续运行,同时蜂鸣器停止鸣叫。 3. 突然断电 配料装置运行过程中发生突然断电时, 配料装置停止运行并保持断电 瞬间的状态。恢复供电后,蜂鸣器鸣叫报警,再次按下启动按钮 SB5,蜂鸣器停止鸣叫, 配料装置接着断电瞬间保持的状态继续运行。

四、意外情况处理
本次工作任务,只考虑以下意外情况。 机械手搬运过程中有可能出现手指没有抓稳原料,造成原料不能被搬离接料平台、 或搬离接料平台后在搬运途中掉下。如果出现上述情况,机械手应立刻返回到初始位置 停止,同时蜂鸣器鸣叫报警。待查明原因并排除故障后,按启动按钮 SB5,机械手才能 继续运行,同时蜂鸣器停止鸣叫。

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