控制基礎及技術應用 3

項目七PLC控制與電氣裝調綜合案例PLC控制與電氣裝調不僅是全國職業技能大賽機電一體化賽項、全國智能制造應用技術技能大賽等多個賽項的重要考核內容，也是國家電工證（高級，三級）等多個證書的考試內容，是針對機電一體化崗位培養高素質技術技能型人才的學習重點。“工欲善其事，必先利其器”本案例來源于企業的工業生產的控制任務中的實戰案例，所涉及到的落料和分揀裝置，在各行各業的自動化生產線中都有著廣泛的應用。汽車、化工、食品等行業，通過滑倉、升降臺、滾輪等不同類型的裝置實現落料，確保物料在生產線上的連續供應。制藥、快遞等行業，通過分類裝置和分揀格口等類似的分揀機構，實現了商品的篩選和分揀。知識7.1

根據任務編寫工作步驟工藝表任務目標編寫工藝流程圖是一個系統化地展示生產過程中各個步驟和它們之間關系的過程。不同的生產工藝有不同的流程，但大體上可以遵循類似的步驟來創建流程圖知識7.1

根據任務編寫工作步驟工藝表序號節點任務子任務1明確目標和范圍確定流程圖的目的（如產品制造、服務提供等）定義流程圖將涵蓋哪些生產或服務的步驟2收集信息詳細列出所有相關的步驟、決策點、輸入和輸出理解每一步的先決條件和結果3設計流程圖布局決定使用哪種類型的流程圖（如順序圖、泳道圖、數據流程圖等）設定起始點和結束點4繪制流程圖使用流程圖軟件（如Visio、Lucidchart、Draw.io等）或手繪工具將步驟、決策點、輸入/輸出作為圖形元素添加到流程圖中使用箭頭連接這些元素，以顯示它們的邏輯順序和流向5審核和修訂檢查流程圖是否準確反映了生產過程驗證是否包含了所有關鍵步驟和決策點根據需要修訂和優化流程圖6文檔化編寫流程圖的說明文檔，解釋每個步驟和決策點的細節將流程圖作為項目文檔的一部分進行保存和分享知識7.1

根據任務編寫工作步驟工藝表知識7.2

機電組成和核心技術認知7.2.1機械結構和功能特點認知本案例中落料機構，或稱之為上料機構，可以通過重力滑道、井式料倉、機械手、皮帶輸送、螺旋上料、振動盤上料、真空吸盤上料等多種結構形式實現將物料運輸到上料位，每種形式都有其結構特點，這里主要討論前4種結構形式的功能和特點。重力滑道井式料倉機械手皮帶輸送知識7.2

機電組成和核心技術認知7.2.1機械結構和功能特點認知本案例中分揀機構，主要根據實際需求實現物料材質、顏色、大小、是否合格的分揀，可以通過推桿式分揀機構、滑塊式分揀機構、擺輪分揀機構、交叉帶式分揀機構、滾筒式分揀機構、翻板式分揀機構、機器人分揀機構等實現，每種形式都有其結構特點，這里主要討論前4種結構形式的功能和特點。推桿式分揀機構滑塊式分揀機構擺輪分揀機構皮帶式分揀機構知識7.2

機電組成和核心技術認知7.2.2電氣組成和核心技術認知實現上料和分揀的自動化系統需要多種電氣部件的協同工作，包括傳感器、執行器、控制器以及輔助模塊。于感知外部信息，用于檢測，并且把相應的信號輸入給常見的傳感器有：壓電傳感器、磁電傳感器（磁感器（光電開關、光纖傳感等。生產線中傳感器用位置、顏色等信息PLC。控開關等）、光電傳器等）、氣敏傳感器傳感器認知磁控接近開關-實物和符號磁控開關是一種非接觸式位置檢測開關，不會磨損和損傷被測對象，響應速度比較快。磁控接近開關-干簧管結構磁控接近開關工作原理：當有磁性物質接近磁控開關時，磁控開關被磁化而使得接點吸合在一起，從而使回路接通。磁控接近開關應用

磁控開關用于測量氣缸位置可以利用該信號判斷氣缸的運動狀態或所處的位置，以確定工件是否被推出或氣缸是否返回磁性開關磁石磁性開關磁石氣缸活塞氣缸與磁性開關示意圖磁控接近開關應用

磁控開關用于測量氣缸位置通過手動鎖定按鈕，PUSH后使氣缸推出或縮回，磁性開關分別安裝在伸出或縮回位置磁控接近開關內部接線圖

磁性開關的內部電路如下，采用共陰接法，棕色線接PLC輸入端，藍色線接公共端0V。

串聯二極管保證在電源極性接反時保護內部電路；串聯電阻限制電流大小，保護接點不被燒毀；光纖式光電接近開關光纖式光電接近開關光纖檢測頭和放大器是分離的兩個部分。傳光型光纖傳感器是把由被測對象所調制的光信號輸入光纖，通過輸出端進行光信號處理而進行測量的，一個是發光端、一個是光的接收端，分別連接到光纖放大器。光纖傳感器安裝光纖放大器根據需要來放置。比如有些生產過程中煙火、

電火花等可能引起爆炸和火災，而光能不會成為火源，不會引起爆炸和火災，所以可將光纖檢測頭設置在危險場所，將放大器單元設置在非危險場所進行使用，安裝示意圖如圖所示。光纖傳感器調整常見材料

反射率材料反射率白畫紙90%不透明黑色塑料14%報紙55%不透明白色塑料87%在分揀單元的傳送帶上方分別裝有兩個光纖式光電開關，當光纖傳感器靈敏度調的較小時，對于反射性較差的黑色工件，光纖放大器無信號，從而可以通過調節光纖光電開關的靈敏度來判別黑白兩種顏色的工件。光纖傳感器內部接線圖﹢﹣信號PNNPLC輸入點電感式接近開關-開關內部有一個線圈，其通有一定頻率電流，從而產生磁場。利用導電物體在接近接近開關的電磁場時，使物體內部產生渦流。這個渦流反作用到接近開關，使開關內部電路參數發生變化，由此識別出有無導電物體移近，進而控制開關的通或斷。電感式接近開關所能檢測的物體必須是導電體。左右移動開關安裝前后移動接線方式電感式接線開關接線方式為：棕色線接輸入電源24V，藍色線接電源輸入0V，黑色線為信號線，接PLC信號接入點。知識7.2

機電組成和核心技術認知7.2.2氣動元件認知雙作用氣缸是指活塞的往復運動均由壓縮空氣來推動。如圖所示是標準雙作用直線氣缸的半剖面圖。圖中氣缸的兩個端蓋上都設有進排氣通口，從無桿側端蓋氣口進氣時，推動活塞向前運動；反之，從桿側端蓋氣口進氣時，推動活塞向后運動。

雙作用氣缸具有結構簡單，輸出力穩定，行程可根據需要選擇的優點，但由于是利用壓縮空氣交替作用于活塞上實現伸縮運動的，回縮時壓縮空氣的有效作用面積較小，所以產生的力要小于伸出時產生的推力。氣動控制閥為了使氣缸的動作平穩可靠，應對氣缸的運動速度加以控制，常用的方法是使用單向節閥來實現。單向節流閥是由單向閥和節流閥并聯而成的流量控制閥，常用于控制氣缸的運動速度，所以也稱為速度控制閥。圖2-4所示給出了在雙作用氣缸裝上兩個單向節流閥的連接示意圖，這種連接方式稱為排氣節流方式。即當壓縮空氣從A端進氣、從B端排氣時，單向節流閥A的單向閥開啟，向氣缸無桿腔快速充氣；由于單向節流閥B的單向閥關閉，有桿腔的氣體只能經節流閥排氣，調節節流閥B的開度，便可改變氣缸伸出時的運動速度。反之，調節節流閥A的開度則可改變氣缸縮回時的運動速度。這種控制方式，活塞運行穩定，是最常用的方式。

節流閥上帶有氣管的快速接頭，只要將合適外徑的氣管往快速接頭上一插就可以將管連接好了，使用時十分方便。圖2-5所示是安裝了帶快速接頭的限出型氣缸節流閥的氣缸外觀。氣動控制閥電磁換向閥單電控電磁換向閥的工作原理用來改變氣流流動方向或通斷的控制閥，通常使用的是電磁閥。電磁閥是利用其電磁線圈通電時，靜鐵芯對動鐵芯產生電磁吸力使閥芯切換，達到改變氣流方向的目的。所謂“位”指的是為了改變氣體方向，閥芯相對于閥體所具有的不同的工作位置。“通”的含義則指換向閥與系統相連的通口，有幾個通口即為幾通。只有兩個工作位置，具有供氣口P、工作口A和排氣口R，故為二位三通閥。如圖所示分別給出二位三通、二位四通和二位五通單控電磁換向閥的圖形符號，圖形中有幾個方格就是幾位，方格中的“┯”和“┷”符號表示各接口互不相通。電磁換向閥知識7.3

根據任務進行電氣裝調7.3.1編寫設備調試點檢表知識7.3

根據任務進行電氣裝調7.3.1編寫設備調試點檢表知識7.3

根據任務進行電氣裝調7.3.2編寫設備移交功能測試表知識7.3

根據任務進行電氣裝調7.3.2編寫設備移交功能測試表知識7.3

根據任務進行電氣裝調7.3.2編寫設備移交功能測試表知識7.3

根據任務進行電氣裝調7.3.2編寫設備移交功能測試表知識7.3

根據任務進行電氣裝調7.3.3編寫用戶使用指導1.產品概述本綜合案例是一個落料分揀機構，通過滑道自然落料并檢測出物料的材質，將物料放入不同的收件盒中。當用戶使用本機構前，需要注意機械安裝和電氣操作的注意事項，并按照產品使用說明來操作。

2.機械安裝注意事項1．井式供料盒需垂直安裝于底座上，保證推料平穩。2．光纖式接近開關安裝后正好與供料板平齊，保證能準確檢測到物料有無，而且不影響上料。3．滑道與供料臺連接平緩可靠，保證落料平穩。4．電感式接近開關中心安裝后正好與物料臺下底板平齊，保證能準確檢測到物料材質，而且不影響落料。5．擋板安裝后需與滑道垂直，保證分揀落料平穩。6．收件盒與滑道連接平緩可靠，保證物料平穩落在收件盒中。知識7.3

根據任務進行電氣裝調7.3.3編寫用戶使用指導3.電氣操作注意事項1．不能同時按下S6和S7按鈕，否則推料氣缸會停止動作。2．不能同時按下S8和S9按鈕，否則擋料氣缸會停止動作。3．當出現緊急情況，按下急停開關。4．氣缸運動速度要通過節流閥調節合適。5．電感式接近開關要根據感應距離調節到合適的位置。6．光纖式接近開關要根據感應強度調節光纖放大器的靈敏度。任務1

落料平臺的自動控制控制要求當頂料氣缸縮回和擋料氣缸伸出，兩個氣缸都在初始狀態，且料倉有料時，可以進入自動運行狀態，當按下停止按鈕或者缺料時，完成一個周期然后停止運行。進入落料自動控制程序，當料倉有料且料盤無料，延時1S后轉換至下一步。頂料，延時0.3S，落料，落料到位，轉換到下一步。落料和頂料氣缸復位，延時0.3S后回到子程序入口，當物料被取走時，進行下一個工件。任務1

落料平臺的自動控制IO分配表任務1

落料平臺的自動控制IO接線圖任務1

落料平臺的自動控制工作原理YL335B型自動化生產線的井式落料系統工作原理如下：料倉底座的背面安裝了兩個直線氣缸。上面的氣缸稱為頂料氣缸，下面的氣缸稱為擋料氣缸。系統氣源接通后，頂料氣缸的初始位置處在縮回狀態，擋料氣缸的初始位置處在伸出狀態。這樣，當從料倉上面放下工件時，工件將被擋料氣缸活塞桿終端的擋塊阻擋而不能落下。需要進行落料操作時，首先使頂料氣缸伸出，把次下層的工件夾緊，然后擋料氣缸縮回，工件掉入廻轉物料臺的料盤中。之后擋料氣缸復位伸出，頂料氣缸縮回，次下層工件跌落到擋料氣缸終端擋塊上，為再一次供料作準備。任務1

落料平臺的自動控制編程任務1

落料平臺的自動控制編程任務2

分揀平臺的自動控制控制要求通過機械手將部件放在輸送帶上，按下啟動按鈕，在識別到部件之后，輸送帶啟動運行，通過光纖傳感器識別物料顏色，物料為合格件，則傳送至輸送帶末端，由下個工位的機械手拿走，若為不合格件，則到達廢料位時，汽缸會將部件推入廢料盒中。IO分配表任務2

分揀平臺的自動控制IO接線圖任務2

分揀平臺的自動控制工作原理任務2

分揀平臺的自動控制物料分揀系統工作示意圖，通過機械手將部件放在輸送帶上，在識別到部件之后，輸送帶啟動運行，通過光纖傳感器識別物料顏色，物料為合格件，則傳送至輸送帶末端，由下個工位的機械手拿走，若為不合格件，則到達廢料位時，輸送帶停止，汽缸伸出將部件推入廢料盒中。一個部件分揀完畢之后，可立即將下一個部件送上輸送帶。合格件滿10個，結束自動循環。編程任務2

分揀平臺的自動控制編程任務2

分揀平臺的自動控制編程任務2

分揀平臺的自動控制編程任務2

分揀平臺的自動控制編程任務2

分揀平臺的自動控制項目實施參考

滑倉落料分揀系統控制要求落料分揀的生產流程描述如下：1. 設備加電后，如果工作單元的頂料氣缸處于縮回位置且擋料氣缸處于伸出位置，且料倉內有足夠的待加工工件，表示設備已準備好。2. 若設備準備好，按下啟動按鈕，工作單元啟動，啟動后若料臺位沒有工件，則應把工件推到料臺位上。當物料為塑料時工件被人工取出，當物料為金屬時，落到出料臺上，若沒有停止信號，且則進行下一次推出工件的操作。3. 若在運行中按下停止按鈕，則在完成本工作周期任務后，各工作單元停止工作。4. 若料倉內沒有工件，則工作站在完成本工作周期任務后停止。除非向料倉補充足夠的工件，工作站不能再啟動。項目實施參考

滑倉落料分揀系統IO分配表項目實施參考

滑倉落料分揀系統IO接線圖項目實施參考

滑倉落料分揀系統順序功能圖項目實施參考

滑倉落料分揀系統順序功能圖項目實施參考

滑倉落料分揀系統指示燈狀態綜合訓練

自動化分揀系統的手自動循環控制控制要求在類似YL335B自動化分揀系統中，用S7-300PLC控制電機帶動皮帶運轉，當工件放到傳送帶上并被入料口漫射式光電傳感器檢測到時，將信號傳輸給PLC，通過PLC的程序啟動變頻器，電機運轉驅動傳送帶工作，把工件帶進分揀區，如果進入分揀區工件為白色，則檢測白色物料的光纖傳感器動作，作為1號槽推料氣缸啟動信號，將白色料推到1號槽里；如果進入分揀區工件為黑色，檢測黑色的光纖傳感器作為2號槽推料氣缸啟動信號，將黑色料推到2號槽里，如果是金屬工件被金屬傳感器檢測到將其推到3號槽里。綜合訓練

自動化分揀系統的手自動循環控制訓練要求1.分析主電路與控制電路的邏輯關系，明確控制任務。2.做好該任務需要準備的條件，如需要哪些器件？對現場進行分析。2.