KNT-M601MPS模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

南京康尼科技實(shí)業(yè)有限公司

KNTNanjingKangniTechnologyIndustryCo.,Ltd.

目錄

第一章KNT-M601MPS模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)概

述.............................6

1.1KNT-M601MPS模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)的基本組

成.........................6

1.2KNT-M601MPS模塊化生產(chǎn)制造的基本功

能.............................7

1.3KNT-M601MPS模塊化生產(chǎn)制造的特點(diǎn)和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)

目.......................8

1.4KNT-MT601MPS模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)的技術(shù)參

數(shù).......................10

第二章供料單元的結(jié)構(gòu)與控

制.........................................11

2.1供料傳輸單元的結(jié)

構(gòu)...............................................11

2.1.1供料傳輸單元的功

能.............................................11

2.1.2供料傳輸單元的結(jié)構(gòu)組

成.........................................11

2.1.3供料傳輸單元?dú)鈩?dòng)控制回

路......................................14

2.2供料傳輸單元的PLC控制與編程調(diào)

試..................................15

第三章機(jī)械手單元的結(jié)構(gòu)與控

制......................................21

3.1機(jī)械手單元的結(jié)

構(gòu).................................................21

3.1.1機(jī)械手單元的功

能...............................................21

3.1.2機(jī)械手單元的結(jié)構(gòu)組

成...........................................21

3.1.3機(jī)械手單元?dú)鈩?dòng)控制回

路.........................................23

3.2機(jī)械手單元的PLC控制與編程調(diào)

試...................................23

第四章加工單元的結(jié)構(gòu)與控

制.........................................28

4.1加工單元的結(jié)

構(gòu)...................................................28

4.1.1加工單元的功

.................................................................................................28

4.1.2加工單元的結(jié)構(gòu)組

成.............................................28

4.1.3加工單元的氣動(dòng)控制回

路.........................................29

4.2加工單元的PLC控制與編程調(diào)

試......................................30

第五章搬運(yùn)單元的結(jié)構(gòu)與控

制.........................................35

5.1搬運(yùn)單元的結(jié)

構(gòu)...................................................35

5.1.1搬運(yùn)單元的功

能.................................................35

成.........................................57

7.1.3檢測(cè)分揀單元的氣動(dòng)控制回

路.....................................58

7.2檢測(cè)分揀單元的PLC控制與編程調(diào)

試.................................59

第八章教學(xué)項(xiàng)

目......................................................64

8.1教學(xué)項(xiàng)目一供料傳輸站電氣控

制..................................64

8.2教學(xué)項(xiàng)目二機(jī)械手站電氣控

制.....................................64

8.3教學(xué)項(xiàng)目三加工站電氣控

制.......................................64

8.4教學(xué)項(xiàng)目四搬運(yùn)站電氣控

制......................................65

8.5教學(xué)項(xiàng)目五裝配站電氣控

制......................................65

8.6教學(xué)項(xiàng)目六檢測(cè)分揀站電氣控

制..................................66

8.7西門子PLC編程軟件的使

用.........................................66

第九章綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)

目..................................................91

前言

現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備（自動(dòng)生產(chǎn)線）的最大特點(diǎn)是它的綜合性刈系

統(tǒng)性，在這里，機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、

接口技術(shù)、信息變換技術(shù)等多種技術(shù)有機(jī)地垢合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備

中；而系統(tǒng)性指的是，生產(chǎn)線的傳感檢測(cè)、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)

動(dòng)等機(jī)構(gòu)在PLC單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機(jī)地融合在一起。

可編程序控制器（PLC）以其高抗干擾能力、高可靠性、高性能價(jià)格比

且編程簡(jiǎn)單而廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備中，擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)線的

大腦一一微處理單元的角色。因此，培養(yǎng)掌握機(jī)電一體化技術(shù)，掌握PLC

技術(shù)與PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)人材是當(dāng)務(wù)之急。

康尼KNT-M601MPS模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)該系統(tǒng)由供料傳輸單元、搬運(yùn)

單元、加工單元、裝配搬運(yùn)單元、裝配單元、分揀單元等組成，綜合運(yùn)用

了PLC控制、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，多種傳感器，構(gòu)成一個(gè)典型的自動(dòng)生產(chǎn)線的

機(jī)械平臺(tái)。利用KNT-M601MPS模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)，可以模擬一個(gè)與實(shí)際

生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使學(xué)習(xí)者得到一個(gè)非常接近于實(shí)際的教

學(xué)設(shè)備環(huán)境，從而縮短了理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用之間的距離。

KNT-M601MPS從選材、造型與功能等多方面力求貼合實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)，

著重體現(xiàn)真實(shí)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)應(yīng)用。是為職業(yè)院校、職業(yè)教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)專

門研制的一種典型的機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備。尤其適合機(jī)電一體化、自動(dòng)化

等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和培訓(xùn)。同時(shí)本設(shè)備的各個(gè)模塊可分別逐次運(yùn)行，使學(xué)

生可以由淺入深、漸進(jìn)全面的掌握各項(xiàng)自動(dòng)控制與相關(guān)技術(shù)，并可以通過

拆裝、調(diào)試進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手能力。本設(shè)備主要技術(shù)與程序均向用戶

開放，也提供給院校一個(gè)二次開發(fā)的良好平臺(tái)。

本實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書主要闡述康尼KNT-M601MPS模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)考核裝備

的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和工作過程。實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書力求采用項(xiàng)目教學(xué)的方法

介紹本裝備所涉與的技術(shù)，使學(xué)生在知識(shí)的學(xué)習(xí)和綜合應(yīng)用，PLC的編程,

設(shè)備的安裝與調(diào)試等方面能收到較好的效果。

鑒于時(shí)間倉促和限于編者水平，書中難免有錯(cuò)誤與不當(dāng)之處，懇請(qǐng)讀者

批評(píng)指正。

開發(fā)背景

越來越多現(xiàn)代企業(yè)已跨入自動(dòng)化生產(chǎn)線的行列。上圖為機(jī)械制造生產(chǎn)線,

還有冶金、鋼鐵、化工、造紙、飲料等。為學(xué)生將來快速適應(yīng)企業(yè)崗位要

求，學(xué)校引進(jìn)先進(jìn)教學(xué)設(shè)備，模擬現(xiàn)場(chǎng)控制。利用KNT-M601MPS模塊化

生產(chǎn)制造系統(tǒng)，可以模擬一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使

學(xué)習(xí)者得到一個(gè)非常接近于實(shí)際的教學(xué)設(shè)備環(huán)境，從而縮短了理論教學(xué)

與實(shí)際應(yīng)用之間的距離。使學(xué)生可以由淺入深、漸進(jìn)全面的掌握各項(xiàng)自動(dòng)

控制與相關(guān)技術(shù)，并可以通過拆裝、調(diào)試進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手能力。本

設(shè)備主要技術(shù)與程序均向用戶開放，也提供給院校一個(gè)二次開發(fā)的良好

平臺(tái)。

第一章KNT-M601MPS模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)概述

1.1KNT-M601MPS模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)的基本組成

康尼KNT-M601模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)裝備由供料傳輸單元、機(jī)械手單元、加

工單元、搬運(yùn)單元、裝配單元、檢測(cè)分揀單元等組成。系統(tǒng)圖如圖所

/J>o

其中，每一工作單元都可自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，同時(shí)也都是一個(gè)機(jī)電

一體化的系統(tǒng)。各個(gè)單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本上以氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為主，但輸送

單元的機(jī)械手裝置整體運(yùn)動(dòng)則采取步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、精密定位的位置控制，

該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有長(zhǎng)行程、多定位點(diǎn)的特點(diǎn)，是一個(gè)典型的一維位置控制系

統(tǒng)。

在KNTTI601模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備上應(yīng)用了多種類型的傳感器，分別用

于判斷物體的運(yùn)動(dòng)位置、物體通過的狀態(tài)、物體的顏色等。傳感器技術(shù)是

機(jī)電一體化技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是現(xiàn)代工業(yè)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的前提

之一。

在控制方面，每個(gè)單元單獨(dú)使用西門子CPU226AC/DC/繼電器PLC進(jìn)

行控制，每一工作單元由一臺(tái)PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，每臺(tái)PLC點(diǎn)對(duì)點(diǎn)硬連

接聯(lián)網(wǎng)（各PLC之間可以通過PPI總線通訊實(shí)現(xiàn)互連的分布式控制方式或

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)硬連接或其他）

系統(tǒng)特征

1.各工作站采用模塊化形式，各模塊易于搭建、拆卸和維護(hù)，各工作

站之間可隨意組合，連接方便、快捷。

2.系統(tǒng)中采用國(guó)際知名公司（如德國(guó)費(fèi)斯托、日本SMC.韓國(guó)Antonies

等）工業(yè)元件，質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定，故障率低，從而保證學(xué)校教學(xué)的順

利進(jìn)行很高的兼容和擴(kuò)展性。

3.通過本系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以獲得氣動(dòng)、工程控制、傳感器、可編

程控制器等工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)綜合技術(shù)和專業(yè)知識(shí)。

4.本系統(tǒng)具有很高的兼容和擴(kuò)展性，隨著工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，本系

統(tǒng)可以緊跟現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)升級(jí)擴(kuò)展，深入地滿足教學(xué)的需要。

5.本系統(tǒng)可以鍛煉學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性的思維和動(dòng)手能力，學(xué)習(xí)者可以利用本

系統(tǒng)從機(jī)械組裝、綜合布線、PLC編程與調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)總線等方面入手逐一

的進(jìn)行工程實(shí)訓(xùn)；也可以在本系統(tǒng)基礎(chǔ)之上進(jìn)行二次開發(fā)與研究。

6.可根據(jù)客戶要求提供解決方案

1.2KNT-M601MPS模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)各單元的基本功能

1.供料檢測(cè)單元的基本功能：供料檢測(cè)單元的主要作用是提供毛壞件。

在管狀料倉中可存放多個(gè)毛坯件。供料過程中，推料氣缸從料倉中將毛坯

件逐一推出至傳輸帶的起始端，對(duì)工件進(jìn)行屬性區(qū)分并記錄，傳輸帶啟

動(dòng)將工件移動(dòng)至傳輸帶末端停止。

2.機(jī)械手單元的基本功能：在機(jī)械手單元，升降氣缸下降將工件升起

后，氣缸移動(dòng)到加工側(cè)第一個(gè)工位處放下。

3、加工單元的基本功能：上單元之合格工件通過滑道進(jìn)入四工位轉(zhuǎn)臺(tái)

機(jī)構(gòu)；分別設(shè)置為一號(hào)待料工位、二號(hào)鉆孔工位、三號(hào)深度檢測(cè)工位、四

號(hào)卸料工位，分別間隔90°轉(zhuǎn)角。當(dāng)檢測(cè)分揀單元的工件通過滑道落入待

料工位后，轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)逐次旋轉(zhuǎn)90°,鉆孔機(jī)構(gòu)模擬鉆孔，深度檢測(cè)機(jī)構(gòu)

檢測(cè)孔深。當(dāng)工件轉(zhuǎn)至第四工位時(shí)通知下一單元的機(jī)械手實(shí)施卸料工作。

4.搬運(yùn)單元的基本功能：首先判斷加工零件的合格與否，將不合工件

從卸料工位直接提取到廢料槽；而將合格的加工工件則輸送至裝配單元，

當(dāng)裝配完成后再將裝配好的總成送到分揀單元。

5、裝配搬運(yùn)單元的基本功能：首先載有工件的裝配平臺(tái)旋轉(zhuǎn)90度后,

定位氣缸推出并使工件貼緊裝配件料倉，推料缸將圓柱銷推出裝配到工

件的柱型孔中，裝配平臺(tái)恢復(fù)到平行狀態(tài)，完成裝配過程

6、分揀單元的基本功能：進(jìn)入分揀單元的加工工件被分別放置在二

根不同的滑槽上。當(dāng)加工好的工件被送到檢測(cè)機(jī)構(gòu)上來，直流電機(jī)帶動(dòng)皮

帶轉(zhuǎn)動(dòng)通過分揀機(jī)構(gòu)判斷高低、黑白件，導(dǎo)向氣缸根據(jù)記錄的工件屬性分

別動(dòng)作，完成分揀入槽。

所有單元具體操作如下：所有單元在上電后需要復(fù)位，硬件復(fù)位把手/

自動(dòng)選擇手動(dòng)，然后按下復(fù)位鍵，則復(fù)位開始；軟件復(fù)位，先把硬件的聯(lián)

機(jī)選擇聯(lián)機(jī)位，在觸摸屏上把聯(lián)機(jī)選擇在聯(lián)機(jī)位，手/自動(dòng)選擇手動(dòng)，然

后在觸摸屏或上位機(jī)上按下復(fù)位鍵，則復(fù)位開始，復(fù)位完成后啟動(dòng)綠燈

閃爍。復(fù)位以后如果想單機(jī)運(yùn)行某個(gè)單元，則把該單元硬件上聯(lián)機(jī)選擇單

機(jī)，手/自動(dòng)選擇自動(dòng)，然后按啟動(dòng)按鈕，則該單元會(huì)開始動(dòng)作。如果需

要所有的單元聯(lián)機(jī)動(dòng)作，把所有單元的聯(lián)機(jī)選擇聯(lián)機(jī)，手/自動(dòng)選擇自動(dòng)

（包括軟硬件上都需要這樣操作），然后再觸摸屏或硬件上逐一按一下啟

動(dòng)按鈕，當(dāng)每個(gè)單元的啟動(dòng)綠燈常亮的時(shí)候，把工件放在供料單元的供

料口處，所有的單元?jiǎng)t開始自動(dòng)聯(lián)機(jī)動(dòng)作。

1.3KNT-M601MPS模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)的特點(diǎn)和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

KNT-MT601模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)設(shè)備是一套半開放式的設(shè)備，用戶在

一定程度上可根據(jù)自己的需要選擇設(shè)備組成單元的數(shù)量、類型，最多可由

6個(gè)單元組成，最少時(shí)一個(gè)單元即可自成一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)。由多個(gè)單

元組成的系統(tǒng)，PLC網(wǎng)絡(luò)的控制方案可以體現(xiàn)出自動(dòng)生產(chǎn)線的控制特點(diǎn)。

設(shè)備中的各工作單元均安放在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上，便于各個(gè)機(jī)械機(jī)構(gòu)與氣動(dòng)部

件的拆卸和安裝，控制線路的布線、氣動(dòng)電磁閥與氣管安裝。其中，各單

元采用了最為靈活的拆裝式模塊結(jié)構(gòu)：組成該單元的按鈕/指示燈模塊、

電源模塊、PLC模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊等均放置在安裝支架上；模塊

之間、模塊與實(shí)訓(xùn)臺(tái)上接線端子排之間的連接方式采用導(dǎo)線連接，最大限

度地滿足了綜合性實(shí)訓(xùn)的要求。

總的來說，KNTTIT601模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識(shí),

如氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、

PLC控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機(jī)位置控制等。利用該系統(tǒng)，可以模擬一個(gè)與實(shí)

際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使學(xué)習(xí)者得到一個(gè)非常接近于實(shí)際的

教學(xué)設(shè)備環(huán)境，從而縮短了理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用之間的距離。

利用KNT-MT601模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)可以完成以下實(shí)訓(xùn)任務(wù)：

MPS實(shí)驗(yàn)室相關(guān)培訓(xùn)項(xiàng)目

一、PLC的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

（1）數(shù)據(jù)傳輸功能實(shí)驗(yàn)

（2）定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位功能實(shí)驗(yàn)

（3）比較功能實(shí)驗(yàn)

（4）步進(jìn)功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

（5）跳轉(zhuǎn)功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

（6）子程序調(diào)用功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

（7）中斷控制功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

（8）變頻調(diào)速的PWM控制功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

二、傳感器技術(shù)與應(yīng)用

（1）光電傳感器的特性研究與應(yīng)用

（2）電感傳感器的特性研究與應(yīng)用

（3）電磁傳感器的特性研究與應(yīng)用

（4）位置傳感器的特性研究與應(yīng)用

三、氣動(dòng)控制技術(shù)

（1）電控氣動(dòng)閥的工作原理與應(yīng)用

（2）氣動(dòng)二聯(lián)體的工作原理與應(yīng)用

（3）各種氣缸的工作原理與應(yīng)用

四、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

（1）直流電機(jī)的控制技術(shù)

（2）步進(jìn)電機(jī)的控制技術(shù)

六、故障檢測(cè)技術(shù)技能培訓(xùn)

（1）程序故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

(2)參數(shù)故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

(3)電氣接線故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

(4)機(jī)械故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

1.4KNT-MT601模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)

1,交流電源：三相五線制，AC380V/220V+10%50Hz；

2.溫度:-10℃"40℃；環(huán)境濕度:^90%(25℃)；

3.整機(jī)消耗:WL5k整;

4、氣源工作壓力：最小0.5Mbar,最大IMbar。

4、安全保護(hù)措施：具有接地保護(hù)、漏電保護(hù)功能，安全性符合相關(guān)的

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

采用高絕緣的安全型插座與帶絕緣護(hù)套的高強(qiáng)度安全型實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。

第二章供料傳輸單元的結(jié)構(gòu)與控制

2.1供料傳輸單元的結(jié)構(gòu)

2.1.1供料傳輸單元的功能

供料傳輸單元是KNT-MT601模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)中的起始單元，在整

個(gè)系統(tǒng)中，起著向系統(tǒng)中的其他單元提供原料的作用。如圖2-1所示為供

料傳輸單元實(shí)物的全貌。

組成：主要由鋁合金型材基體、料倉、推料氣缸、傳輸帶、光電傳感

器、磁感應(yīng)開關(guān)、電磁閥與PLC控制系統(tǒng)等組成。

功能：為系統(tǒng)供料（提供毛坯零件）。

工作過程描述：當(dāng)供料傳輸單元的料倉工件有無傳感器（光纖放大器）

檢測(cè)到料倉內(nèi)有毛壞零件時(shí)，推料氣缸動(dòng)作，活塞桿伸出，將毛壞零件

從倉內(nèi)推到傳輸帶上，傳輸帶開始運(yùn)行，同時(shí)推料氣缸活塞桿收回，準(zhǔn)

備從倉內(nèi)推出下個(gè)毛坯零件。傳輸帶將毛胚零件送到其末端阻擋機(jī)構(gòu)，并

將毛胚零件劫下，設(shè)在擋機(jī)構(gòu)處的工件有無傳感器檢測(cè)到有毛坯零件，

發(fā)信號(hào)給機(jī)械手工作站，來搬取毛坯零件。

2.1.2供料檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)組成

1.技術(shù)指標(biāo)：技術(shù)參數(shù)備注

項(xiàng)目

500(W)X750(D)X1055(

尺寸

H)mm

重量50kg

電源AC220V,50Hz

工作電壓DC24V,5A

工作壓力4.0?4.5bar

尺寸500X750X825mm

工作臺(tái)

材質(zhì)鋁型材架體、T型槽鋁板

壓力范圍0.5-0.85Mpa

過濾精度5um

空氣帶潤(rùn)滑器和過濾

聯(lián)結(jié)器尺

單元Gl/4器

寸

額定流量550t/min

組

缸徑16mm帶磁性傳感器和

件推料氣缸

行程50mm流量控制

帶式傳送，直流電機(jī)

傳輸帶模

塊

光電傳感

工作電源DC24V光纖漫反射型

器

電磁閥組二位五通單電控電磁閥一個(gè)

控制方式PLC控制

2.供料單元操作面板

（1）操作面板：?jiǎn)?dòng)按鈕、停止按鈕、手/自動(dòng)按鈕、功能按鈕、聯(lián)

機(jī)按鈕、復(fù)位按鈕與急停按鈕組成。

（2）各按鈕安裝位置如下：

（3）按鈕功能

啟動(dòng)按鈕：?jiǎn)?dòng)供料檢測(cè)單元PLC與外圍設(shè)備工作。

停止按鈕：設(shè)備完成剩余工序回到準(zhǔn)備狀態(tài)。

手/自動(dòng)切換開關(guān)：設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行與手動(dòng)操作切換開關(guān)。

功能按鈕：備用，

聯(lián)機(jī)切換開關(guān)：設(shè)備單站工作與多站聯(lián)網(wǎng)工作切換開關(guān)。

復(fù)位按鈕：設(shè)備回準(zhǔn)備工作狀態(tài)。

急停按鈕：系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)意外，不管設(shè)備工作在何種狀態(tài)，都停止。

3.傳感器

（1）傳感器種類：磁感應(yīng)接近開關(guān)、光電傳感器、數(shù)字式真空壓力開

關(guān)。

（2）傳感器安裝位置

（3）傳感器作用

氣缸與磁感應(yīng)接近開關(guān)：為了使氣缸的動(dòng)作平穩(wěn)可靠，氣缸的作用氣口

都安裝了限出型氣缸截流閥。氣缸截流閥的作用是調(diào)節(jié)氣缸的動(dòng)作速度。

截流閥上帶有氣管的快速接頭，只耍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(shí)十分方便。圖2-2是安裝了帶快速接頭的

圖2-2安裝了帶快速接頭的限出型氣缸截流閥的氣缸

圖2-3是一個(gè)雙動(dòng)氣打裝有兩個(gè)限出型氣缸節(jié)流閥的連接和調(diào)節(jié)原理示意

圖，當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥A時(shí)，是調(diào)整氣缸的伸出速度，而當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥B時(shí),

是調(diào)整氣缸的縮回速度。

從圖2-2上可以看到，氣缸兩端分別有縮回限位和伸出限位兩個(gè)極限

位置，這兩個(gè)極限位置都分別裝有一個(gè)磁感應(yīng)接近開關(guān)，如圖2-4所示。

磁感應(yīng)接近開關(guān)的基本工作原理是：當(dāng)磁性物質(zhì)接近傳感器時(shí)，傳感器

便會(huì)動(dòng)作，并輸出傳感器信號(hào)。若在氣缸的活塞（或活塞桿）上安裝上磁

性物質(zhì)，在氣缸缸筒外面的兩端位置各安裝一個(gè)磁感應(yīng)式接近開關(guān)，就

可以用這兩個(gè)傳感器分別標(biāo)識(shí)氣缸運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極限位置。當(dāng)氣缸的活塞桿

運(yùn)動(dòng)到哪一端時(shí)，哪一端的磁感應(yīng)式接近開關(guān)就動(dòng)作并發(fā)出電信號(hào)。在

PLC的自動(dòng)控制中，可以利用該信號(hào)判斷推料與頂料缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或所處

的位置，以確定工件是否被推出或氣缸是否返回。在傳感器上設(shè)置有LED

顯示用于顯示傳感器的信號(hào)狀態(tài)，供調(diào)試時(shí)使用。傳感器動(dòng)作時(shí)，輸出信

號(hào)“1”，LED亮；傳感器不動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“0”，LED不亮。傳感器

（也叫做磁性開關(guān)）的安裝位置可以調(diào)整，調(diào)整方法是松開磁性開關(guān)的緊

定螺釘，讓磁性開關(guān)在氣缸的滑軌里滑動(dòng)，到達(dá)指定位置后，再旋緊緊

定螺釘。

圖2-4磁感應(yīng)接近開關(guān)

2.1.3氣動(dòng)控制回路

1.氣動(dòng)問路組成：過濾減壓閥、手動(dòng)閥、標(biāo)準(zhǔn)氣缸、電磁閥、單向節(jié)流閥

等組成。

2、氣動(dòng)回路動(dòng)作分析：當(dāng)二位五通電磁閥線圈不得電時(shí)，二位五通電磁

閥右側(cè)氣路通，氣虹活塞帶動(dòng)閥桿退回，當(dāng)二位五通電磁閥線圈得電，

左側(cè)氣路通，汽缸活塞帶動(dòng)閥桿推料。圖2-8供料傳輸單元?dú)鈩?dòng)原理圖。

岳準(zhǔn),和

圖2-8供料傳輸單元?dú)鈩?dòng)原理圖

2.2供料傳輸單元的PLC控制與編程

此單元選用西門子CPU226AC/DC/繼電器PLC控制。

各單元間采用PPI總線通訊實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)控制。

1.編寫供料傳輸單元控制程序（參考程序見本公司附件中的光盤）

2.繪制電氣元件布置圖

此站需布置的控制元件：小型斷路器、開關(guān)單元、可編程控制器。

原則：各元件安裝說明、安裝空間大小、拆接線方便。

供料傳輸單元電氣原理如圖2-9、圖2-10、圖2-11所示。

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圖2-10供料傳輸單元電氣原理圖（2）

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圖2T1供料傳輸單元電氣原理圖（3）

4.編寫供料傳輸單元程序

供料傳輸單元的工藝過程是一個(gè)簡(jiǎn)單的順序控制過程，這里不再贅

述。

5.調(diào)試供料單元程序

1）通電前設(shè)備檢查

a氣路檢查：檢查氣源是否引入裝置；空氣組合元件是否有作用，且

壓力表調(diào)至0.4Mpa；檢查氣路是否接錯(cuò)；手動(dòng)動(dòng)作電磁閥，調(diào)節(jié)流閥流量,

使汽缸動(dòng)作正常。

b傳感器檢查：氣缸到位后，磁性開關(guān)是否動(dòng)作；數(shù)字式壓力開關(guān)設(shè)

定值是否正確，壓力達(dá)到設(shè)定值，開關(guān)是否動(dòng)作，料倉有料時(shí)，對(duì)射型

光纖開關(guān)是否動(dòng)作，靈敏度調(diào)整是否合乎要求；各傳感器接線是否正確。

c按鈕檢查：動(dòng)作按鈕，觸點(diǎn)是否動(dòng)作，接線是否正確。

2）設(shè)備調(diào)試

可首先通過仿真軟件，模擬設(shè)備控制過程進(jìn)行調(diào)試，確定程序是否合

乎工藝要求。再連至供料傳輸單元設(shè)備上進(jìn)一步調(diào)試。

a程序下載：將已編制好的程序編譯后，通過PPI通信電纜線下載到

PLC中去。

注意：通信參數(shù)（通信口地址與傳輸速率）設(shè)置正確。

b程序運(yùn)行：PLC投到“RUN”狀態(tài)，可通過開關(guān)或編程軟件。

c操作設(shè)備：設(shè)備送電、送氣，手自動(dòng)切換開關(guān)置于自動(dòng)位置，聯(lián)機(jī)

切換開關(guān)置于非聯(lián)機(jī)位置，按下復(fù)位按鈕，設(shè)備處于準(zhǔn)備狀態(tài)，按啟動(dòng)

按鈕，設(shè)備運(yùn)行，出現(xiàn)緊急情況，按下急停按鈕。

d程序監(jiān)控：設(shè)備運(yùn)行過程監(jiān)控程序，監(jiān)測(cè)各輸入輸出點(diǎn)狀態(tài)是否正

確，編程邏輯是否能實(shí)現(xiàn)控制要求。

e修改程序：在監(jiān)控過程中，如發(fā)現(xiàn)控制要求不能滿足，可修改程序

再進(jìn)入上述的a步驟，直至合乎要求。

3）通電調(diào)試過程中故障分析

可能出現(xiàn)的故障：設(shè)備動(dòng)作不到位，PLC不能正常運(yùn)行。

a設(shè)備動(dòng)作不到位：可能是機(jī)械位置配合不準(zhǔn)確；傳感器出現(xiàn)故障、

安裝不正確或未調(diào)整好，觸點(diǎn)不動(dòng)作；氣缸卡或氣路不通等。

b程序故障：程序語法不正確，編譯不了；程序上傳、下載錯(cuò)誤（嚴(yán)

重錯(cuò)誤）；程序控制邏輯不正確。

c操作錯(cuò)誤

第三章機(jī)械手單元的結(jié)構(gòu)與控制

3.1機(jī)械手單元的結(jié)構(gòu)

3.1.1機(jī)械手單元的功能

機(jī)械手單元是KNT-MT601模塊化生產(chǎn)制造系統(tǒng)中的第二單元，在整個(gè)

系統(tǒng)中，起著搬運(yùn)原料的作用。如圖3-1所示為機(jī)械手單元實(shí)物圖。

功能：將毛坯零件從供料傳輸單元的傳輸帶末端搬運(yùn)至加工單元指定

位置。

組成：主要由鋁合金型材基體、PLC控制系統(tǒng)等組成，氣動(dòng)搬運(yùn)手（伸

縮氣缸、轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸、升降氣缸以與氣爪構(gòu)成）。

工作過程描述：在氣動(dòng)機(jī)械手單元，擺臂氣缸仰出到檢測(cè)單元一側(cè)，

氣抓伸出并下降到工件位置并抓起，然后上升并縮回氣爪，轉(zhuǎn)動(dòng)180。后

將工件搬運(yùn)到加工單元第一個(gè)工位處。

3.1.2搬運(yùn)單元的結(jié)構(gòu)組成

1.機(jī)械手單元技術(shù)指標(biāo)

技術(shù)參數(shù)備注

項(xiàng)目

500(W)X750(D)X

尺寸

1216(H)mm

重量45kg

電源AC220V,50Hz過載或短路保護(hù)

工作電壓DC24V,5A

工作壓力4.0?4.5bar

尺寸500X750X825mm

工作臺(tái)

材質(zhì)鋁型材架體、T型槽鋁板帶腳輪

壓力范圍0.05-0.85MPa

空氣過濾器，潤(rùn)

空氣單過濾精度5

滑器、壓力調(diào)節(jié)

元聯(lián)結(jié)器尺寸Gl/4

閥、關(guān)閉閥

額定流量550(/min

組升降氣缸徑16mm電磁接近開關(guān)、

件缸氣缸行程40mm流量控制

擺動(dòng)氣缸徑25mm帶接近開關(guān)、流

缸行程180°量控制

缸徑20mm帶接近開關(guān)和流

氣爪

行程6mm量控制

伸縮氣缸徑20mm帶接近開關(guān)和流

缸行程200mm量控制

二位五通單控電磁閥1

個(gè)

電磁閥組

三位五通雙控電磁閥3

個(gè)

控制方式PLC控制

2.電磁閥組

圖3-2電磁閥組

本單元所采用的電磁閥，帶手動(dòng)換向、加鎖鈕，有鎖定(LOCK)和開

啟(PUSH)2個(gè)位置。用小螺絲刀把加鎖鈕旋到在LOCK位置時(shí)，手控開關(guān)

向下凹進(jìn)去，不能進(jìn)行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按，信

號(hào)為“1”，等同于該側(cè)的電磁信號(hào)為“1”；常態(tài)時(shí)，手控開關(guān)的信號(hào)為

“0”。在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)，可以使用手控開關(guān)對(duì)閥進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)

相應(yīng)氣路的控制，以改變伸縮缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，達(dá)到調(diào)試的目的。

3.接線端子排

接線端口采用標(biāo)準(zhǔn)接線端了排，用于集中連接本工作單元所有電磁閥、傳

感器等器件的電氣連接線、PLC的I/O端口與直流電源。上層端子用作連

接公共電源正、負(fù)極（Vcc和0V）,連接片的作用是將各分散端子片上層

端子排進(jìn)行電氣短接，下層端子用作信號(hào)線的連接，固定端板是將各分

散的組成部分進(jìn)行橫向固定，保險(xiǎn)座內(nèi)插裝有2A的保險(xiǎn)管。接線端口上的

每一個(gè)端子旁都有數(shù)字標(biāo)號(hào)，以說明端子的位地址。接線端口通過導(dǎo)軌固

定在底板上。

圖3-3機(jī)械手單元接線端口圖

3.1.3氣動(dòng)控制回路

1.氣動(dòng)回路組成：過濾減壓閥、手動(dòng)閥、氣爪、標(biāo)準(zhǔn)氣缸、伸縮氣缸（緊

湊型氣缸）、擺動(dòng)氣缸、電磁閥、單向節(jié)流閥等組成。

2、氣動(dòng)回路動(dòng)作分析：當(dāng)雙電控三位五通電磁閥的左側(cè)線圈得電時(shí)，三

位五通電磁閥左側(cè)進(jìn)氣路和右側(cè)排氣路同時(shí)接通，擺動(dòng)氣缸轉(zhuǎn)子順時(shí)針

旋轉(zhuǎn)，左側(cè)線圈失電后，電磁閥左右側(cè)氣路同時(shí)關(guān)閉，擺動(dòng)氣缸轉(zhuǎn)子停

止轉(zhuǎn)動(dòng)，并保持狀態(tài)；當(dāng)雙電控三位五通電磁閥的右側(cè)線圈得電時(shí)，氣路

換向，三位五通電磁閥右側(cè)進(jìn)氣路和左側(cè)排氣路同時(shí)接通，撰動(dòng)氣缸轉(zhuǎn)

子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，右側(cè)線圈失電后，電磁閥左右側(cè)氣路同時(shí)關(guān)閉，擺動(dòng)氣

缸轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并保持狀態(tài)。當(dāng)對(duì)應(yīng)三個(gè)氣缸的單電控二位五通電磁閥

線圈得電時(shí)，二位五通電磁閥左側(cè)進(jìn)氣路和右側(cè)排氣路同時(shí)接通，標(biāo)準(zhǔn)

氣缸、緊湊型氣缸活塞桿伸出，氣爪活塞桿縮回，標(biāo)準(zhǔn)氣缸做下降動(dòng)作、

緊湊型氣缸將擺臂伸長(zhǎng)、氣爪夾緊工件；當(dāng)二位五通電磁閥線圈失電時(shí)，

氣路換向，右側(cè)進(jìn)氣路和左側(cè)排氣路同時(shí)接通，標(biāo)準(zhǔn)氣缸、緊湊型氣缸活

塞桿退回，氣爪活塞桿伸出，標(biāo)準(zhǔn)氣缸做上升動(dòng)作、緊湊型氣缸將擺臂縮

回、氣爪松開工件。

3.2機(jī)械手單元的PLC控制與編程

此單元選用西門子CPU226AC/DC/繼電器PLC控制。

各單元間采用PPI總線通訊實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)控制。

1.編寫機(jī)械手單元控制程序（參考程序見本公司附件中的光盤）

2.繪制電氣元件布置圖（與供料傳輸單元基本相同）不做介紹。

3.PLC的I/O接線

機(jī)械手單元電氣原理如圖3-5.圖3-6、圖3-7所示。

圖3-5機(jī)械手單元電氣原理圖（1）

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