组装与调试

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240min内按要求完成指定的工作任务。

3.1　工作任务与要求

1.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。

2.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。

3.按《配料装置气动系统图》(附页图号03)连接配料装置的电路，并满足图纸提出的技术要求。

4.根据PLC输入/输出端子(I/O)分配表(如表10-3-1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10-3-1　PLC输入/输出端子(I/O)分配表

续表

(1)电气控制原理图中各元器件的图形符号符合规范。

(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。

5.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”)。

6.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。

3.2　配料装置说明

配料装置各部件和器件名称及位置如图10-3-1所示。

图10-3-1　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。

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(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10-3-2所示。

图10-3-2　SA1与SA2的挡位与功能

1.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)，然后按下按钮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10-3-2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10-3-2　调试参数对应指示灯组的状态

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后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→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。

2.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10-3-3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10-3-3　配料类型对应指示灯组的状态

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，到达指定的出料槽位置后，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个黑色非金属为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:先黑色非金属再金属，最后白色非金属。

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。

3.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。

4.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。

组装及绘图部分评分表

功能评分表

考场情况记录表

机电一体化设备组装与调试配分表