1、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
2、入输出端子（I/O）分配表输入端子 输出端子三菱PLC西门子PLC松下PLC功能说明 三菱PLC西门子PLC松下PLC功能说明X0 I0.0 X0 执行或启动按钮 SB5 Y0 Q0.0 Y2 皮带正转X1 I0.1 X1 复位或停止按钮 SB6 Y1 Q0.1 Y3 皮带低速X2 I0.2 X2 急停按钮 Y2 Q0.2 Y4 皮带中速X3 I0.3 X3 参数选择/废料按钮 SB4 Y3 Q0.3 Y5 皮带高速X4 I0.4 X4 功能选择开关 SA1 Y4 Q0.4 Y0 （空）X5 I0.5 X5 功能选择开关 SA2 Y5 Q0.5 Y1 送料直流电机X6 I0.6 X6 接料平台
3、光电传感器 Y6 Q0.6 Y6 蜂鸣器X7 I0.7 X7 接料平台电感式传感器 Y7 Q0.7 Y7 指示灯 HL3（红）X10 I1.0 X8 接料平台光纤传感器 Y10 Q1.0 Y8 指示灯 HL4（黄）X11 I1.1 X9 传送带进料口来料检测 Y11 Q1.1 Y9 指示灯 HL5（绿）X12 I1.2 XA 位置 A 来料检测 Y12 Q1.2 YA 指示灯 HL6（红）X13 I1.3 XB 旋转气缸左到位检测 Y13 Q1.3 YB 手指夹紧X14 I1.4 XC 旋转气缸右到位检测 Y14 Q1.4 YC 手指松开X15 I1.5 XD 悬臂伸出到位检测 Y15 Q1.
4、5 YD 旋转气缸左转- 2 -X16 I1.6 XE 悬臂缩回到位检测 Y16 Q1.6 YE 旋转气缸右转X17 I1.7 XF 手臂上升到位检测 Y17 Q1.7 YF 悬臂伸出X20 I2.0 X10 手臂下降到位检测 Y20 Q2.0 Y10 悬臂缩回X21 I2.1 X11 手指夹紧到位检测 Y21 Q2.1 Y11 手臂上升X22 I2.2 X12 气缸伸出到位检测 Y22 Q2.2 Y12 手臂下降X23 I2.3 X13 气缸缩回到位检测 Y23 Q2.3 Y13 气缸伸出X24 I2.4 X14 气缸伸出到位检测 Y24 Q2.4 Y14 气缸伸出X25 I2.5 X15
5、气缸缩回到位检测 Y25 Q2.5 Y15 气缸伸出X26 I2.6 X16 气缸伸出到位检测 Y26 Q2.6 Y16X27 I2.7 X17 气缸缩回到位检测 Y27 Q2.7 Y171. 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 200831 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
6、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：- 3 -图 1
7、配料装置部件示意图料仓光电传感器电感式传感器光纤传感器机械手位置 A警示灯气缸气缸气缸进料口接料平台出料槽 出料槽 出料槽图 2 SA1 与 SA2 的挡位与功能SA1 SA2左挡位 左挡位右挡位 右挡位调试 配料 参数设置 功能锁定配料装置设置了“ 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
8、（常闭触点断开，常开触点闭合）， 为功能锁定，如图 2所示。- 4 -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
9、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 调试参数对应指示灯组的状态状态 HL4 HL5 HL6 调试参数0 循环闪烁 循环闪烁 循环闪烁 调试皮带输送机1 灭 灭 亮 调试送料直流电机2 灭 亮 灭 调试机械手3 亮 灭 灭 调试气缸、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、 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，
10、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 HL4HL5HL6 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- 5 -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
11、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
12、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、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。- 6 -在调试参数选择挡位，按参数选择按钮 SB
13、4，选择指示灯组为“3” 状态，指示灯 HL4常亮、HL5 与 HL6 灭，即 为气缸、 、的调试。然后按下按钮 SB5，气缸活塞杆伸出、按下按钮 SB6，气缸 活塞杆缩回。再按下按 钮 SB5，气缸活塞杆伸出，按下按钮SB6，气缸 活塞杆缩回。再按下按钮 SB5，气缸活塞杆伸出，按下按钮 SB6，气缸活塞杆缩回。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
14、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。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
15、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。表 3 配料类型对应指示灯组的状态序号 HL4 HL5 HL6 运行功能1 亮 亮 灭 为 M 型材料配料2 灭 亮 亮 为 F 型材料配料- 7 -（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：111，数量和送达要求是：每个槽中的数量为 2，送达出料槽中的为金属原料，出料槽中的为黑色非金属原料，出料槽中的为白色非金属原料。对送达原料，没有先
16、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
17、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。- 8 -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：123，数量和送达要求是：送达出料槽和
18、出料槽各 1 组（1 个金属、2 个白色、3 个黑色为 1 组），先送出料槽，送完出料槽再送出料槽。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和出料槽。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
19、 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。送达出料槽和出料槽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
20、 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- 9 -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。
