项目实训四：柔性生产制造系统顶销单元设计、安装与调试
实训目的：了解顶销单元机械结构，了解电感式、电容式传感器的应用、直流减速电机的应用，掌握顶销单元电气系统设计，掌握顶销单元PLC程序设计。
一、系统功能
传感器（4SQ1）检测到有托盘时，电机（M7）启动，带动拨销轮旋转，当传感器（4SQ2）检测到销钉时，电机（M7）停车。长行程直线气缸电磁阀（4YV1）通电，将销钉顶入工件内。传感器（4SQ3）检测到工件中有销钉时，直线气缸电磁阀断电，限位气缸电磁阀(4YV2)通电，允许托盘通行，经延时后，限位气缸电磁阀断电。顶销单元图如图6.1所示。
二、主要电气设备清单
1、S7-226 PLC 2、EM277 DP通信模块 3、Profibus-DP总线及连接器 4、三位短柄选择开关 5、两位短柄选择开关 6、平头按钮 7、急停按钮 8、指示灯 9、传感器 10、电动机 11、继电器 12、电磁阀 13、学习板
14、电源插座 图6.1 顶销单元图
三、系统结构简图
系统结构图如图6.2所示。
图 6.2 顶销单元系统结构图
四、系统启动及其主要动作
顶销单元只有满足原点条件时，按下〈启动〉按钮后，设备才可能处于运行工作状态。顶销单元的原点启动条件为：
1、传送带上托盘检测位置处没有放置托盘。 2、长行程直线气缸处于未穿销位。
3、限位气缸处于阻挡位。
当顶销单元位于运行原点时，按下启动按钮后，该单元传送带开始转动，本站〈运行〉指示灯点亮。当托盘及工件运动到该单元时，限位气缸阻止其放行，该单元开始一个新的工作周期。此时，传感器（4SQ1）检测到有托盘到位，电机（M7）启动，带动拨销轮旋转，当传感器（4SQ2）检测到拨销轮上的定位金属时，电机（M7）断电停车。延时2秒后，长行程直线气缸电磁阀（4YV1）通电，将销钉顶入工件。当传感器（4SQ5）感应到气缸运动到穿销位（4SQ5）时，销钉被顶入工件内，然后直线气缸电磁阀（4YV1）断电。2秒后，若传感器（4SQ3）检测到工件中有销钉时，限位气缸电磁阀(4YV2)通电，允许托盘通行，经延时2秒后，限位气缸电磁阀断电，一个工作周期结束。
若长行程气缸做完4次顶销动作后，传感器（4SQ3）仍未检测到工件中有销钉，时，说明该单元由报警情况发生，即该站缺料，需要续加销钉。若为单机模式，则本站报警灯（HL21）点亮。若为联机模式，则本站报警灯（HL21）、总站的报警灯（HL5）和警示器上报警灯（HL-S2）将点亮。报警过程中，长行程直线气缸电磁阀（4YV1）重复通、断电做穿销动作，直至该站续加销钉后，传感器 （4SQ3）检测工件中有销钉后穿销动作停止。
当按下复位按钮时，PLC内部清除当前工作状态。
五、控制系统硬件部分
1、硬件清单
本单元所用硬件清单如表6.1所示。
表6.1 顶销单元硬件清单表
序号 1 2 代 名 称 号 SB21 选择开关 SB-A4选择开关 、SB-B4 SB22 按钮 SB23 SB24 SB25 HL18、HL20 按钮 按钮 急停按钮 指示灯 数量 规 格 型 号 1 2 备注 LA42X3-40/B “S”， 三运行状态选择 位四常开短柄，黑色 LA42X2-10/B “S”， 二交流、直流开位一常开短柄，黑色 关 AL42P-10/G “S”，一常开，绿色 AL42P-10/R “S”，一常开，红色 AL42P-10/Y “S”，一常开，黄色 LA42J-11/R，一常开一常闭，红色 AD17-22/DC24V G，（绿色） 启动 停止 复位 急停 直流、运行指示 3 4 5 6 7 1 1 1 1 2 8 9 10 11 HL19 HL21 指示灯 指示灯 1 1 1 1 ACH4 单相三孔插座 4PC 可编程序控制器 通讯模块 PLC隔离输入板 PLC隔离输出板 继电器 AD17-22/AC220V R，交流指示 （红色） AD17-22/DC24V R，报警 （红色） AC 220V / 6A S7-200-226，24I/16O，西门子 220VAC电源、24VDC输入、继电器输出 EM277，PROFIBUS-DP同上 模块 自制 12 13 1 1 1 14 15 16 17 18 19 20 4KA1、4KA2 4YV1、4YV2 M6 M7 4SQ1 4SQ2 4SQ3 2 AHN22324，坐：松下；传送、AHNA21，24VDC，5A 加销钉控制 MEH-5/2-1/8-P-B 电磁阀 2 费斯托；气阀控制 直流减速电机 直流减速电机 电感式传感器 电感式传感器 数字光纤传感器 舌簧式行程开关 1 1 1 1 1 55ZYN001J2000，直流传送带驱动 24V，传动比1:40，50r/min 70ZYT002J3000，传动比1：加销钉驱动 20，150r/min 21 22 23 24 4SQ4、4SQ5、4SQ6、4SQ7 FU8 FU7、FU71 14X、24X 4 图尔克、托盘检测 NI10-G18-AP6X，PNP，常图尔克、销钉开，三线，10-30DC 位置 传感器(FX-301p)，探头神视、穿销到（FD-G4），12-24DC，位 PNP，三线 ？PNP，常开，三线 费斯托；穿销、限位汽缸到位 Ni10-Q25-AP6X，PNP，常开，三线，10-30DC 熔断器 熔断器 接线端子板 1 2 2 6*30mm，10A 5*20mm，10A 万可电子 2线正面接线端子
2、PLC中的I/O地址分配
单元结构简图中，各电气设备在西门子S7-226 PLC中对应的I/O地址如下表6.2所示。
表6.2 I/O地址分配表
自动4 启动4 停止4 复位4 急停4 托盘检测4 加销钉检测 销钉到位检测 穿销初始位 穿销到位 限位气缸阻挡位4 限位气缸放行位4 运行4 报警4 传送带电机4 加销钉电机 穿销电磁阀 限位气缸电磁阀4 I0.0 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 Q0.0 Q0.1 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 三位选择开关（SB21） 绿色按钮（SB22） 红色按钮（SB23） 黄色按钮（SB24） 急停按钮（SB25） 传感器（4SQ1） 传感器（4SQ2） 传感器（4SQ3） 传感器（4SQ4） 传感器（4SQ5） 传感器4SQ6 传感器4SQ7 绿色指示灯HL20 红色指示灯HL21 继电器4KA1 继电器4KA2 电磁阀4YV1 电磁阀4YV2 名称 地址 相关设备 3、硬件电气原理图设计
硬件电气原理图设计图如图6.3所示。