THMSRX-1A型实训指导书（9.22改）

THMSRX-1A 型模块式柔性自动化生产线实训系统

第一章 THMSRX-1A型 模块式柔性自动化生产线实训系统产品简介

一、产品概述

模块式柔性自动化生产线实训系统是一种最为典型的机电一体化、自动化类产品，是为职业技术学院、技工学校、职业技术学校、职业教育培训机构等而设计的产品，它适合机械制造及其自动化、机电一体化、机械电子工程、电气工程及自动化、自动化工程、控制工程、测控技术、计算机控制、机械设计与理论、自动控制等相关专业的教学和培训。它在接近工业生产制造现场基础上又针对教学进行了专门设计，强化了各种控制技术和工程实践能力。

实训系统由五个单元组成，分别为：上料检测单元、搬运单元、加工与检测单元、搬运分拣单元和分类单元，控制系统选用三菱PLC进行控制，具有较好的柔性，即每单元各有一套PLC控制系统独立控制，在基本单元模块培训完成以后，又可以将相邻的两个单元、三个单元?直至五个单元连在一起，学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。

实训系统包含了机电一体化专业中的气动、电机驱动与控制、PLC、传感器等多种控制技术，适合相关专业学生进行工程实践、课程设计及初上岗位的工程技术人员进行培训，是培养机电一体化人才的理想设备。 二、产品特点

1. 系统将机械、气动、电气控制、电机传动、传感器检测、PLC以及工业网络控制技术有机地进行整合，结构模块化，偏于组合，可以完成各类单项技能训练和综合性项目训练。可以进行机械部件安装于调试、气动系统的安装与调试、电气控制电路的安装和PLC编程、机电设备安装与调试、自动控制系统安装与调试，能较好地满足实训教学与工程训练的需要。

2. 该实训系统可以锻炼学员创新思维和动手能力，学员可以利用本实训系统从机械组转、电气设计、接线、PLC编程与调试、设备维护等方面进行工程训练。

3. 选用三菱PLC，采用三菱RS485网络通信，使各站之间的控制信息和状态数据能够实时相互交换。 三、技术性能

1.输入电源：单相三线AC220V±10% 50Hz

2.工作环境：温度-10℃～40℃ 相对湿度≤85%（25℃）海拔＜4000m 3.装置容量：≤1.5kVA

4.外形尺寸：240cm×85cm×140cm

5.安全保护：具有漏电压、漏电流保护，安全符合国家标准 四、实训内容 （一）实训项目

1.传感器应用技术实训

该系统所使用的传感器数量多，电感式的、光电式以及电磁式等，每一个都有着各自的特性、发挥着不同的作用，使系统得以可靠工作。学员可通过了解工作中各类传感器的工作特性来加强对

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这些传感器的感性认识，可使学员快速掌握所学知识。

2.气动应用技术实训

该系统上使用了大量的气动元件，包括多种电控气动阀、多种气动缸、气动夹爪、过滤减速阀等。在学习这些气动元件时，不但可以单独学习每一种分离元件，而且还可以在学习时了解各种气动元件之间，以及气动元件与其它元件之间，如何配合起来并协调进行工作的。

3.PLC 编程实训

柔性自动化实训系统上五个单元，每个单元由一套PLC控制器单独控制，这使得柔性自动化生产实训装置可以分成若干完全独立的工作机构，使十几个学生可以同时进行学习，而且每个学员都有动手的机会。在该设备上学员不但可以学习PLC的各种技术，而且可以学习综合科技环境下PLC的多种应用。为灵活学习和掌握PLC的各方面知识提供了条件。

4.电气控制电路实训

柔性自动化实训系统有五个工作单元，其电控部分全部按照工业标准和习惯进行设计，并且以附件方式提供全部设计图纸和说明书。学员在该设备上可学习电路原理图分析、PLC各I/O地址查对和设备电路连线方法。

5.机械系统调试实训

柔性自动化实训系统上的五个工作单元相对独立，在进行联机调试时，学员需调整单元与单元之间的协调关系，至系统可正常、可靠地运行。这对提高在校学生动手能力有极大帮助。

6.系统维护和故障检测技术实训

设备日常维护的内容和方法，以及系统常见故障分析、排除的方法。 （二）工作任务

1.柔性自动生产线单元的安装与调试

提供的设备功能部件和元器件装配柔性自动生产线： （1） 上料检测单元的安装与调试 （2） 搬运单元的安装与调试 （3） 加工单元的安装与调试 （4） 搬运分拣单元的安装与调试 （5） 分类单元的安装与调试

（6） 柔性自动生产线实训装置安装与调试 2.气动系统的安装与调试

通过配置的气缸、电磁阀和磁性开关等气动控制元件，可完成下列气动技术的工作任务： （1） 气动方向控制回路的安装与调试 （2） 气动速度控制回路的安装与调试 （3） 摆动控制回路的安装与调试 （4） 气动顺序控制回路的安装与调试 （5） 气动机械手装置的安装与调试

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（6） 气动系统安装与调试 3.电气控制电路的安装和PLC编程

通过配置的PLC、变频器、步进电机、交流电机、指令开关和传感器等，可完成下列PLC应用技术工作任务：

（1） 电动机控制电路的连接与控制程序编写 （2） 步进电机驱动电路的连接与控制程序编写 （3） 气动方向控制程序编写 （4） 气动顺序动作控制程序编写 （5） 气动机械手控制程序编写 （6） 柔性自动生产线控制程序编写 4.柔性自动控制系统的安装与调试

通过调整的供料单元、搬运单元、加工与检测单元、搬运分拣单元、分类单元，可完成柔性自动生产线的安装、调试。

5.通过培训、考核，可考察的职业能力 （1） 柔性自动生产线的组成、结构与连接 （2） 控制系统及应用 （3） 气动原理与控制技术应用 （4） PLC与编程方法 （5） 运动控制技术应用

（6） 安转、连接、故障诊断与调试 五、系统配置

该系统由型材桌、上料检测单元、搬运单元、加工与检测单元、搬运分拣单元、分类单元、通信接口板、电气网孔板、按钮控制板、各种传感器、警示灯、电磁阀和I/O接口板等组成，完成工件的上料、搬运、加工、分拣、分类等功能。 基本配置表 序号 1. 元 站名 主机 规格 备注 上料检测单FX2N-48MR+FX2N-485-BD 24路数字量输入/24路继电器输出 FX2N-48MR+FX2N-485-BD 24路数字量输入/24路继电器输出 FX2N-48MT+FX2N-485-BD 24路数字量输入/24路晶体管输出 晶体管型 2. 搬运单元 3. 加工与检测单元 搬运分拣单元 4. FX2N-48MR+FX2N-485-BD 24路数字量输入/24路继电器输出 FX2N-48MT+FX2N-485-BD 24路数字量输入/24路晶体管输出 晶体管型 5. 分类单元 3 天煌科技 天煌教仪

THMSRX-1A 型模块式柔性自动化生产线实训系统 总线结构采用三菱RS-485网络通信，使各站之间的控制信息和状态数据能够实时相互交换。每站均配SC-09编程电缆一根。

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第二章 THMSRX-1A型 模块式柔性自动化生产线实训系统各单元功能和组成、工

作原理、控制要求及实训项目

一、控制技术

1.该自动化生产线实训系统每一单元都由一套独立的控制系统。因此，该系统可拆分开来学习，以保证初学者容易入门和足够的学习空间，在将各单元联机组成自动化生产线系统后，能为学员提供一个复杂和大型控制系统的学习平台。

2.各单元都通过一块控制面板来控制PLC使各单元按要求进行工作，一个控制面板上有5个按钮开关，2个选择开关和1个急停开关。 各开关的控制功能定义： 序号 1 2 3 4 项目 带灯按钮，绿色 带灯按钮，黄色 按钮，黄色 两位旋钮，黑色 说明 开始 复位 调试按钮 手动/自动 序号 5 6 7 8 项目 两位旋钮，黑色 按钮，红色 带灯按钮，绿色 急停按钮，红色 说明 单站/联网 停止 上电 急停 3.THMSRX-1A型 模块式自动生产线控制实训系统采用RS-485通信方式，实现各单元的网络控制。为保证系统各单元能联网运行，必须将各单元的PLC连接在一起使独立的各单元件能交换信息。将工件的颜色信息、状态等传送到下一站，保证整个过程的正常运行。 二、工作过程及实训

1. 工作过程

工作过程示意图 2. 实训性质

（1）机械设计与机械拆装实训是机械制造及自动化、机电一体化、电气工程及自动化、检测技术与控制工程专业的实践必修课程。

（2）PLC编程实训是机械制造及自动化、机电一体化、电器工程及自动化、检测技术与控制工程专业的实践必修课程。

3.实训目的

（1）利用所学的PLC指令完成各单元控制程序编写。

（2）该实训系统分为5个单元，通过熟悉各控制部件、执行部件的组成，用一些最常用的基本指令完成生产实践中的常规控制。

（3）通过熟悉上料检测单元，可学习相关电器元件安装、机械拆装、机械设计、布线工艺、

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上料检测单元搬运单元加工检测单元搬运分拣单元分类单元

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11. 实训三 编程实训

（1）实训任务：编写上料检测单元控制程序。 （2）实训目的

1)利用所学的指令完成上料检测单元程序的编制。

2)本实训是五个单元中的第一单元，通过熟悉第一单元，可获得其它各单元的相关内容，

为五个单元的拼合与调试作好准备。

（3）实训设备

1)安装有GX Developer软件的PC机一台。 2)三菱PLC一台。

3)PLC编程电缆一更（SC-09）。

4)THMSRX-1A型 模块式柔性自动化生产线实训系统上料检测单元。 （4）实训内容

将编制好的程序载入PLC并运行。按下“上电”按钮后“复位”按钮灯闪烁，按“复位”按钮，气缸进行复位，若气缸复位完成，则1B2=1，此时“开始”按钮灯闪烁；按“开始”按钮后，送料电机转，若没料（B1=0），则电机转动30秒后停止，同时警示黄灯亮；若有料（B1=1），则气缸上升（1Y1=1），若在3秒内没有到达气缸上限位则警示红灯亮；按“调试”按钮，气缸下降，待1B2=1后，送料电机再次转动，循环上料过程。

（5）实训步骤

新建一个程序,根据上述控制要求，编写出相应的程序，并运行通过。（样例程序详见配套光盘）

（二）搬运单元 1.主要组成与功能

由气动机械手、气动手指、双导杆气缸、回转台、单杆气缸、旋转气缸、磁性传感器、开光电源、可编程控制器、按钮板、I/O接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀组成。主要完成将工件输送到加工站待料区工位。

（1）气动机械手：完成工件的抓取动作，由双向电控阀控制，气动手指释放是磁性传感器有信号输出，磁性开关指示灯亮。

（2）摆台：采用旋转气缸设计，由双向电控气阀控制机械的左、右摆动。 （3）双导杆气缸：控制机械手臂伸出、缩回，由双向电控气阀控制。

（4）单杠气缸：由单向气动电控阀控制。当气动电磁阀带点，气缸伸出带动气动手指下降运动。 （5）磁性传感器：用于气缸的位置检测，当气缸准确到位后输出一个信号给PLC。（磁性传感器接线时注意蓝色接“-”，棕色接“PLC输入端”） （6）开关电源：为该单元的正常工作提供电源。

（7）控制按钮版：用于系统的基本操作、单机控制、连接控制。

（8）电气网孔板：主要安装PLC主机、空气开关、开关电源、I/O接口板、各种接线端子。 2.主要技术指标

（1）控制电源：直流24V/5A

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（2）PLC控制器：三菱

（3）电磁阀：4V110-06、4V120-06、4V130-06 （4）调速阀：出气节流式

（5）磁性传感器：D-A73L、D-Y59BL

（6）气缸：CDJ2KB16-45-A、CXSM15-100、MSQB20R （7）气动手指：MHZ2-16D 3. 使用方法

（1）气源由调压过滤器的左侧气口连接?6气管，另一端接静音气泵。（长时间使用，注意及时将过滤器内的水分排出）

（2）编制程序（样例程序详见配套光盘） （3）接通电源前，先检查各模块接线。 （4）下载程序。

（5）将黑白工件放到料斗上。

运行方式：系统接通电源后，操作按钮控制板，上电、复位、调试。 4.控制面板连接端子排

5. 气动回路原理图

气动控制系统是本工作单元的执行机构，该执行机构的逻辑控制功能是由PLC实现的。气动控制回路的工作原理见下图。

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（1）1B1、1B2为安装在旋转气缸的两个极限工作位置的磁性传感器。1Y1、1Y2为控制旋转气缸的电磁阀。

（2）2B1、2B2为安装在双联气缸的两个极限工作位置的磁性传感器。2Y1、2Y2为控制双联气缸的电磁阀。

（3）3B1、为安装在气动机械手的极限工作位置的磁性传感器。3Y1、3Y2为控制双联气缸的电磁阀。

（4）4B1、4B2为安装在气动机械手的极限工作位置的磁性传感器。4Y1为控制双联气缸的电磁阀。

6. 开机前检查项目

（1）在开机之前请务必检查：

1）电气连接

2）正确和可靠气管连接

3）机械部件状态（如：运动时是否灵活，连接是否松动） 4）排除已发现的故障

（2）注意事项

1）电源：各站的使用电压为 220VAC，请注意安全。 2）各站工作台面上使用电压为24VDC（最大电流5A）。

（3）气动连接：

1）各站的供气由各站的过滤减压阀供给，额定的使用气压为6bar（600Kpa）。 2）当所有的电气连接和气动连接接好后，将系统接上电源，运行程序。 7. 操作过程

系统上电后，将本单元“单/联”开关打到“单”、“手/自”开关打到“手”状态。按下“上电”后“复位”按钮灯闪烁，按“复位”按钮，本单元回到初始位置，同时“开始”按钮灯闪烁；按“开始”按钮，等待进入单站工作状态，要运行时，按下“调试”按钮即可按工作流程动作。

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当出现异常，按下“急停”按钮，该单元立刻会停止运行，当排除故障后，按下“上电”按钮，该单元可接着从刚才的断点继续运行。

如工作时突然断电，来电后系统重新开始运行，按以上步骤操作。 8. 工作流程

上料完成后，双导杆气缸前伸，前限位磁性传感器检测到位后，延时0.5秒前臂单杆气缸下降，前臂单杠气缸磁性传感器检测到位后，延时0.5秒气动手指抓取工件,夹紧工件后延时0.5秒；前臂单杆气缸上升，双导杆气缸缩回，双导杆气缸后限位磁性传感器检测到位后；气动机械手摆台向右摆动，摆台右限位磁性传感器检测到位后，双导杆气缸前伸，前限位磁性传感器检测到位后，延时0.5秒前臂单杆气缸下降，前臂单杠气缸磁性传感器检测到位后，延时0.5秒气动手指将工件放入待料工位，延时0.5秒前臂单杆气缸上升，双导杆气缸缩回，后限位磁性传感器检测到位后，气动机械手摆台向左摆动，摆台左限位磁性开关到位后，等待下一个工件到位，重复上面的动作。 9.实训一 搬运单元机械拆装实训（参考上料检测单元） 10.实训二 搬运单元接线原理与分析（参考上料检测单元） 11.实训三 搬运单元编程实训 （1）实训任务：搬运单元程序编写。 （2）实训目的

1）利用所学的指令完成搬运单元的程序编制。

2）将所学的知识运用于实践中，培养分析问题、解决问题的能力。

3）培养学生根据不同的控制要求编制程序的能力，逐步培养学生发现问题、解决问题的能力。

4）进一步熟悉第二单元各部件的工作情况，为整个系统的联机运行于调试作准备。 （3）实训设备

1）安装有GX Developer软件的PC机一台。 2）三菱PLC一台

3）PLC编程电缆一根（SC-09）

4）THMSRX-1A 型 模块式柔性自动化生产线实训系统搬运单元 （4）实训内容

将编制好的程序载入PLC并运行。按下“上电”按钮后“复位”按钮灯闪烁，按下“复位”按钮，运动机构进行复位动作。完成后1B1=1、2B1=1、3B1=0、4B1=1，此时“开始”按钮灯闪烁；按“开始”按钮，程序开始运行。按“调试”按钮，手臂伸出，手臂伸出到位后，再下降到位，之后气夹将物料夹紧并上升，手臂退回后右转到位1B2=1、2B1=1、4B1=1，再按“调试”按钮，手臂前伸到第三站一号工位上方，然后下降，气夹打开，将物料放入一号工位中。各气缸复位，等待下一个工件到来。 （5）实训步骤

新建一个程序，根据上述控制要求，编写出相应的程序，并运行通过。 （三）加工检测单元 1.主要组成与功能

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由工件搬运装置（转盘）、导轨、直线气缸、直流减速电机、薄型双导杆气缸、辅助加工装置、刀具主轴（步进电机）电机、加工电机、单杆气缸、电感传感器、光电传感器、磁性传感器、平面推力轴承、可编程控制器、按钮板、电气网孔板、多种类型电磁阀及气缸组成。主要完成工位搬运，工件打孔，孔深度检测，将工件搬运到中转工位，在检测工位通过光电传感器对物料进行正常与否检测，并将工件的正常与否信息传送给下个PLC。

（1）单杆气缸：检测单杆气缸进行深度测量，单向电控气阀控制。当电控气阀得电，气缸升出，检测打孔深度。

（2）薄型双导杆气缸：刀具主轴电机的上升与下降由薄型双导杆气缸控制，气缸动作由单向电控气阀控制。

（3）辅助加工装置：由单杆气缸推动顶杆机构，实现对工件的夹紧。

（4）电感传感器：转盘旋转到位检测，在工位到位后传感器信号输出。（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）

（5）光电传感器：用于检测工件的正常与否，当工件为正常时，传感器有信号输出；反之，无输出。（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）

（6）加工电机：采用直流电机旋转，模拟钻头轴转动，完成工件的打孔。 （7）刀具主轴电机：采用步进电机，系统运行过程中执行刀具选择。

（8）搬运装置：装置上设有六个工位，分别为：待料工位、加工工位、检测工位、中转工位，工件的工位转换，由电感传感器定位，直流减速电机控制。 2.主要技术指标

（1）控制电源：直流24V/5A （2）PLC控制器：三菱

（3）直流减速电机（加工电机）：ZGB60R-45SRZ/458i/8W/DC24V （4）直流减速电机（搬运装置）：ZGA25RP37.9i/DC24V/rpm:120 （5）电磁阀：4V110-06 （6）调速阀：出气节流式 （7）磁性开关：D-C73L、D-A73L

（8）气缸：CDJ2B16-45-B、MGPM16-75、CDJ2KB16-45-A （9）电感传感器（搬运装置）：LG8-1K （10）电感传感器（刀具）：LE4-1K （11）步进电机：573J09 （12）步进电机驱动器：3MD560 3. 使用方法

（1） 气源由调压过滤器的左侧气口连接?6气管，另一端接静音气泵。（长时间使用，注意及时将过滤器内的水分排出）

（2） 如使用外部PLC时，可通过转接板与I/O接口连接，详见I/O配置表。（注意：必须将系

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统原配的主机连接线拔出）

（3） 编制程序（样例程序详见配套光盘） （4） 接通电源前，先检查各模块接线。 （5） 下载程序。

（6） 运行方式：系统接通电源后，操作按钮控制板，上电、复位、调试。 4.控制面板连接端子排

5. 气动回路原理图

气动控制系统是本工作单元的执行机构，该执行机构的逻辑控制功能是由PLC实现的。气动控制回路的工作原理见下图。

（1）1B1、1B2为安装在新薄型带导杆气缸的两个极限工作位置的磁性传感器。1Y1为控制新薄型带导杆气缸的电磁阀。

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（2）2B1、2B2为安装在双作用气缸一的两个极限工作位置的磁性传感器。2Y1为控制双作用气缸一的电磁阀。

（3）3B1、3B2为安装在双作用气缸二的两个极限工作位置的磁性传感器。3Y1为控制双作用气缸二的电磁阀。 6. 开机前检查项目

（1）在开机之前请务必检查： 1）电器连接

2）正确和可靠气管连接

3）机械部件状态（如：运动时是否灵活，连接是否松动） 4）排除已发现的故障 （2）注意事项

1）电源：各站的使用电压为 220VAC，请注意安全。 2）各站工作台面上使用电压为24VDC（最大电流5A）。 （3）气动连接：

1）各站的供气由各站的过滤减压阀供给，额定的使用气压为6bar（600Kpa）。 2）当所有的电气连接和气动连接接好后，将系统接上电源，程序开始。 （4）操作过程：

系统上电后，将本单元“单/联”开关打到“单”、“手/自”开关打到“手”状态。按下“上电”按钮后“复位”按钮灯闪烁，按“复位”按钮，本单元回到初始位置，同时“开始”按钮灯闪烁；按“开始”按钮，等待进入单站工作状态，要运行时，按下“调试”按钮即可按工作流程动作。

当出现异常，按下该单元“急停”按钮，该单元立刻会停止运行，当排除故障后，按下“上电”按钮，该单元可接着从刚才的断点继续运行。

如工作时突然断电，来电后系统重新开始运行，按以上方法操作。

7. 工作流程

系统启动后，工件搬运装置(转盘)开始转动，当电感传感器检测到位时，工件搬运装置（转盘）停止，等待工件，输送机构气动手指将工件放入待料工位后，工件搬运装置（转盘）开始转动，将工件搬运至加工工位，当电感传感器检测到下一工位时，工件搬运装置停止；辅助加工装置动作，辅助加工伸出限位磁性传感器检测到位后；薄型双导杆气缸下降带动刀具一、二、三电机依次对工件进行加工；工件钻孔完成后薄型双导杆气缸上移带动刀具电机回位，双导杆气缸上限位磁性传感器检测到位后，辅助加工装置松开，工件加工完成；在辅助加工装置伸出同时，检测工位单杆气缸下降，检测气缸下限位磁性传感器检测到位后，检测钻孔深度，检测完成单杆气缸上升，工件检测完成；同时在检测时光电传感器检测到位工件是否为废料，将工件正常与否信息传送给下一个PLC控制系统。

8. 实训一 加工检测单元机械拆转实训（参考上料检测单元） 9. 实训二 加工检测单元接线原理与分析（参考上料检测单元） 10. 实训三 加工检测单元编程实训 （1）实训任务：加工检测单元程序编写 （2）实训目的

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1）利用所学的指令完成加工检测单元的程序编写

2）将所学的知识运用于实践中，培养学员的分析问题、解决问题的能力。 3）熟悉加工检测单元的工作情况，为整个系统的联机运行于调试作准备。

4）在已熟悉加工站的控制程序时，培养学员根据不同的控制要求编制程序的能力，逐步培养学员的发现问题、解决问题的能力。

5）树立编程为生产的思想，只要是生产上的需要，编程时就必须充分考虑满足各方面的要求。

（3）实训设备

1）安装有GX Developer软件的PC机一台。 2）三菱PLC一台

3）PLC编程电缆（SC-09）

4）THMSRX-1A 型 模块式柔性自动化生产线实训系统加工检测单元 （4）实训内容

1）步进电机参数设置：电流设置≧5A与电机电流相匹配，细分设置为10000步/圈。

2）将编制好的程序载入PLC并运行。按下“上电”按钮后“复位”按钮灯闪烁，按下“复位”按钮，工作转盘机各工位进行复位，复位完成后：B2=1、1B2=1、2B2=1、3B1=1，此时“开始”按钮等闪烁；按下“开始”按钮，在等待工位有工件放置时，即光电传感器B1=1。按下“调试”按钮，电机转盘转动一个工位，工件进入加工工位。加工气缸、加工电机和辅助气缸同时动作；检测气缸动作，模拟检测工件质量。

3）重复上一步操作，电机转盘再转一个工位，工件进入检测工位。 4）再次重复以上操作，电机转盘再次转动一个工位，工件进入中转工位。 （5）实训步骤

新建一个程序，根据以上要求，编写相应的程序，并运行通过。 （四）搬运分拣单元 1.主要组成与功能

由平移工作台、导杆气缸、薄型气缸、气动手指、齿轮、齿条、工业导轨、磁性传感器、开关电源、可编程控制器、按钮接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀组成。主要完成根据上一站的加工完成信号和废料信号，完成废料分拣、搬运任务。工件搬运到分拣单元或搬运到废料盒处，塔吊返回原位等待下一个工件。 （1）机械手：用于夹取工件。

（2）齿轮、齿条：完成平移工作台左右移动。 （3）工业导轨：辅助平移工作台左右移动。

（4）磁性传感器：用于气缸的位置检测，当气缸准确运行到位后给PLC发送一个到位信号。（磁性传感器接线时注意蓝色接“-”，棕色接“PLC输入端”）

（5）导杆气缸：由单向电磁阀控制。当电磁阀带点时，气缸缩回，同时塔吊下降与机械手组合

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完成工件的夹取动作。

（6）按钮板：用于系统的基本操作、单机控制、联机控制、手动控制、自动控制。 （7）电气网孔板：主要安装PLC主机、空气开关、开关电源、I/O接口板、各种接线端子。 2. 主要技术指标

（1）控制电源：直流24V/5A （2）PLC控制器：三菱

（3）电磁阀：4V110-06、4V120-06、4V130C-06 （4）调速阀：出气节流式 （5）磁性开关：D-C73L、D-A93L

（6）气缸：CDM2B20-30、CDU20-50D-A93L、CDU20-90D-A93L （7）气动手指：MHZ2-16D （8）浮动接头：SC-20-F/M6*1 3.使用方法

（1）气源由调压过滤器的左侧气口连接?6气管，另一端接静音气泵。 （2）编制程序

（3）接通电源钱，先检查各模块接线。 （4）下载编制程序。

（5）运行方式：系统接通电源后，操作按钮控制板上的上电、复位、开始、调试按钮。 4. 控制面板连接端子排

5. 气动回路原理图

气动控制系统是本工作单元的执行机构，该执行机构的逻辑控制功能是由PLC实现的。气动控制回路的工作原理见下图。

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搬运分拣单元 （1）1B1、1B2为安装在自由安装型前气缸的两个极限工作位置的磁性传感器。1Y1、1Y2为控制自由安装型前气缸的电磁阀。

（2）2B1、2B2为安装在自由安装型后气缸的两个极限工作位置的磁性传感器。2Y1、2Y2为控制自由安装型后气缸的电磁阀。

（3）3B1为安装在气爪的极限工作位置的磁性传感器。3Y1、3Y2为控制自由安装型后气缸的电磁阀。

（4）4B1、4B2为安装在标准气缸的极限工作位置的磁性传感器。4B1、4B2为控制自由安装型后气缸的电磁阀。 6. 开机前检查项目 （1）在开机前请务必检查： 1）电气连接

2）正确和可靠的气路连接

3）机械部件状态（如：运动时是否灵活，连接是否松动） 4）排除已发现的故障 （2）注意事项

1）电源：各站使用的电源电压为AC220V，请注意安全。 2）各单元工作台面使用电压为DC24V（最大电流5A） （3）气动连接：

1）各单元的供气由各单元的过滤减压阀供给，额定的使用气压为6bar（600Kpa）。 2）当所有的电气连接和气动连接好后，系统接上电源，程序开始。 （4）操作过程

系统上电后，将本单元“单/联”开关打到“单”、“手/自”开关打到“手”状态。按下“上电”按钮后“复位”按钮灯闪烁，按“复位”按钮，本单元回到初始位置，同时“开始”按钮灯

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闪烁；按“开始”按钮，等待进入单站工作状态，要运行时，按下“调试”按钮即可按工作流程动作。

当出现异常，按下该单元“急停”按钮，该单元立刻会停止运行，当排除故障后，按下“上电”按钮，该单元可接着从刚才的断点继续运行。

如工作时突然断电，来电后系统重新开始运行，按以上方法操作。 7. 工作流程

系统启动后，摆台前臂抬起，上限位磁性传感器检测到位；工件搬运装置摆台向左移，左自由气缸左限位磁性传感器和右自由气缸右限位磁性传感器检测到位；摇臂导杆在搬运装置（转盘）工位上方，导杆气缸上限位磁性传感器检测到位。

当加工检测单元工件旋转到位时，废料检测传感器检测为物料正常时，工件搬运装置摆台前臂下降，导杆气缸下限位磁性传感器检测到位后，气动手指动作抓取工件，摆台前臂抬起，导杆上限位磁性传感器检测到位后，摆台向右移，左自由安装型气缸右限位磁性传感器和右有自由安装型左限位磁性传感器检测到位后，工件搬运装置摆台前臂下降，导杆下限位磁性传感器检测到位后，气动手指将工件放入分类站，摆台前臂抬起，左移等待搬运；废料检测传感器检测为废料时，工件搬运装置摆台前臂下降，导杆气缸下限位磁性传感器检测到位，后气动手指动作抓取工件，摆台前臂抬起，导杆上限位磁性传感器检测到位后，摆台向右移，左自由安装型气缸右限位和右自由安装型气缸左限位传感器到位后，工件搬运装置摆台前臂下降，导杆下限位磁性传感器检测到位后，气动手指将工件放入废料盒中，摆台前臂抬起，左移等待搬运。 9. 实训一 搬运分拣单元机械拆装实训（参考上料检测单元） 10. 实训二 搬运分拣单元接线原理与分析（参考上料检测单元） 11. 实训三 搬运分拣单元编程 （1）实训任务：搬运分拣单元程序编程 （2）实训目的

1）利用所学的指令完成安装搬运单元的程序编写。

2）将所学的知识运用于实践中，培养分析问题、解决问题的能力。

3）培养学员根据不同的控制要求编制程序的能力，逐步培养学员的发现问题、解决问题的能力。

4）进一步熟悉搬运分拣单元各部件的工作情况，为整个系统的联机运行与调试作准备。 （3）实训设备

1）安装有三菱GX Developer 软件的PC机一台。 2）三菱PLC 一台

3）PLC编程电缆一根（SC-09）

4）THMSRX-1A 型 模块式柔性自动化生产线实训系统搬运分拣单元 （4）实训内容

将编制好的程序载入PLC并运行。按下“上电”按钮后“复位”按钮灯闪烁，按“复位”按钮，

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各气缸进行复位，复位完成后，1B2=1、2B2=1，此时“开始”按钮灯闪烁；按“开始”按钮。程序开始运行。按“调试”按钮，手臂低下，气夹夹紧后手臂抬起并搬运到分类单元，再按“调试”按钮, 手臂下降，气夹释放后手臂抬起，左转到位，等待下一个操作。

（5）实训步骤

新建一个程序，根据上述控制要求，编写出相应的控制程序，并运行通过。（样例程序详见配套光盘） （五）分类单元 1.主要组成与功能

由步进电机、步进电机驱动器、单杆气缸、滚珠丝杠、磁性开关、分类仓、电感传感器、限位开关、仓储机构、开关电源、可编程控制器、按钮控制板、I/O接口板、电气网孔板及电磁阀等组成。主要完成按工件颜色分类仓储。

（1）步进电机：分别控制X、Y两轴滚珠丝杠完成仓储位置选择。 （2）步进电机驱动器：步进电机的驱动控制。

（3）电感传感器：当有滚珠丝杠运动机构运动到位时，给PLC一个输入信号。（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）。

（4）磁性传感器：用于气缸的位置检测。当检测到气缸准确到位后将给PLC发出一个到位信号。（磁性传感器接线时注意蓝色接“-”，棕色接“PLC输入端”）。 （5）单杆气缸：将物料推入仓库，由单向电控气阀控制。

（6）控制按钮板：用于系统的基本操作、单机控制、联机控制、手动控制、自动控制。 （7）电气网孔板：主要安装PLC主机、空气开关、开关电源、I/O接口板、各种接线端子。 （8）限位开关：用于保护滚珠丝杠运动机构。 2.主要技术指标

（1）控制电源：直流24V/5A （2）PLC控制器：三菱 （3）电磁阀：4V110-06 （4）调速阀：出气节流式 （5）磁性开关：D-C73。 （6）气缸：CDJ2B10-45-B （7）电感传感器：GKB-M0524NA （8）限位开关：V-155-1C25 （9）步进电机：42J1834-810 （10）步进电机驱动器：M415B 3. 使用方法

（1）气源由调压过滤器的左侧气口连接?6气管，另一端接静音气泵。 （2）编制程序。

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（3）单元在接通电源前，先检查各模块接线。 （4）下载程序。

（5）运行方式：系统接通电源后，操作按钮控制板，上电、复位、开始、调试。 4. 气动回路原理图

气动控制系统式本工作单元的执行机构，该机构的逻辑控制功能是由PLC实现的。气动控制回路的工作原理见下图。

1B1、1B2为安装在推料气缸的两个极限工作位置的磁性传感器。1Y1为控制推料气缸的电磁阀。

5. 开机前检查项目 （1）在开机之前务必检查： 1）电气连接

2）正确和可靠的气路连接。

3）机械部件状态（如：运动时是否灵活，连接是否松动） 4）排除已发现的故障 （2）注意事项

1）电源：各单元使用电压为AC220V，请注意安全。 2）各单元工作台面上使用的电压为DC24V（最大电流5A） （3）气动连接：

1）各单元的供气由各单元的过滤减压阀供给，额定的使用气压为6bar（600Kpa）。 2）当所有的电气连接和气动连接好后，将系统上电，运行程序。 6.操作过程

系统上电后，将本单元“单/联”开关打到“单”、“手/自”开关打到“手”状态。按下“上

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电”按钮后“复位”按钮灯闪烁，按“复位”按钮，本单元回到初始位置，同时“开始”按钮灯闪烁；按“开始”按钮，等待进入单站工作状态，要运行时，按下“调试”按钮即可按工作流程动作。

当出现异常，按下该单元“急停”按钮，该单元立刻会停止运行，当排除故障后，按下“上电”按钮，该单元可接着从刚才的断点继续运行。

如工作时突然断电，来电后系统重新开始运行，按以上方法操作。 7. 工作流程

分类单元货台在等待位置接收到安装搬运单元送入的工件后，根据工件和小工件的颜色进行分类，并定义仓库位从左至右分为：白、白、黑、黑。 根据工件的颜色，货台将工件搬运到相应仓库位后将工件推入仓位，再返回到等待位置。

每种工件从第四层开始入库，每层在放入三个之后放入下一层，全部放满之后重新从第四层开始。

8. 实训一 分类单元机械拆装实训（参考上料检测单元） 9. 实训二 分类单元接线原理与分析（参考上料检测单元） 10. 实训三 分类单元编程实训 （1）实训任务：分类单元编程 （2）实训目的：

1）利用所学的指令完成分类单元的程序编写。 2）掌握利用PLC实现对步进电机的控制。

2）将所学的知识运用于实践中，培养学员分析问题、解决问题的能力。

3）培养学员根据不同的控制要求编制程序的能力，逐步培养学员发现问题、解决问题的能力。

4）进一步熟悉分类单元各部件的工作情况，为整个系统的联机运行和调试作准备。 （3）实训设备

1）安装有三菱GX Developer 软件的PC 机一台 2）三菱PLC一台

3）PLC编程电缆一根（SC-09）

4）THMSRX-1A 型 模块式柔性自动化生产线实训系统分类单元 （4）实训内容

将编写好的程序载入PLC并运行。按下“上电”按钮后“复位”按钮灯闪烁，按“复位”按钮，两轴分别向左和向下进行复位，复位完成后，“开始”按钮灯闪烁，按下“开始”按钮两轴运行到等待位置，等待下一步操作；按下“调试”按钮，货台运行到货台四层第三料仓位置，推料气缸将工件推到料仓后，运行到等待位置。 （5）实训步骤

新建一个程序，根据以上描述控制要求，编写相应的控制程序，并运行通过。

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第三章 THMSRX-1A型 模块式柔性自动化实训系统电气、气动控制及运行操作

一、电气控制电路组成

本实训装置电气控制部分集电源控制模块、按钮模块、可编程控制器模块等于一体。系统采用模块式设计，各个模块均为通用模块，可以互换，扩展性强，提供的PLC实训内容全面、丰富，锻炼学生的实际动手能力，整个实训过程简单、明了、易学、易懂。 二、气动原理及气动回路原理图

1.气动执行元件部分：单杠气缸、薄型气缸、气动手指、导杆气缸、双导杆气缸、旋转气缸。

2.气动控制元件部分：单控电磁阀、双控电磁阀。 3.气缸示意图：

注：气缸的正确运动使物料到达相应的位置，只要交换进出气的方向就能改变气缸的伸出（缩回）运动，气缸两侧的磁性开关可以识别气缸是否已经运动到位。

4.单控电磁阀示意图

注：单向电控阀用来控制气缸单向运动，实现气缸的伸出、缩回运动。与双向电控阀区别在双向电控阀初始位置是任意的可以控制两个位置，而单控初始位置是固定的只能控制一个方向。

5.双控电磁阀示意图

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注：双向电控阀用来控制气缸进气和出气，从而实现气缸的伸出、缩回运动。 6.气动手指控制示意图

注：上图中手爪夹紧由单向电控气阀控制，当电控气阀得电,手爪夹紧，当电控气阀断电后，手爪张开。

三、模块式柔性自动生产线实训装置使用说明 （一）安全须知

1. 在进行安装、接线等操作时，请务必在切断电源后进行，以避免发生事故。 2. 在进行配线时，请勿将配线屑或导电物落入可编程控制器内。 3. 请勿将异常电压接入PLC电源输入端，以避免损坏PLC。

4.请勿将AC电源接于PLC输入/输出端子上，以避免烧坏PLC。通电前请仔细检查接线是否正确。

5. 在插拔通信电缆时，请务必确认PLC输入电源处于断开状态。 （二）I/O地址分配及功能说明

1.第一站：上料检测单元 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PLC地址 X000 X001 X002 X003 X007 X010 X011 X012 X013 名称 光电传感器 光电传感器 磁性传感器 磁性传感器 功能说明 物料检测 颜色检测 货台上限位检测 货台下限位检测 上电 开始 复位 调试 手动 26 天煌科技 天煌教仪

THMSRX-1A 型模块式柔性自动化生产线实训系统 10 11 12 13 14 15 16 17 18 X014 X015 Y000 Y001 Y002 Y003 Y004 Y010 Y011 电机 上料气缸 警示灯 警示灯 警示灯 联机 停止 电机转 上料气缸上升 警示绿灯 警示黄灯 警示红灯 开始灯 复位灯 2.第二站：搬运单元 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 PLC地址 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X012 X013 X014 X015 Y000 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y010 Y011 名称 磁性传感器 磁性传感器 磁性传感器 磁性传感器 磁性传感器 磁性传感器 磁性传感器 摆动气缸 摆动气缸 双导杆气缸 双导杆气缸 气爪 气爪 单杠气缸 功能说明 摆动气缸左限位 摆动气缸右限位 双导杆气缸前限位 双导杆气缸后限位 气爪夹紧限位 单杠气缸上限位 单杠气缸下限位 上电 开始 复位 调试 手动 联机 停止 摆动气缸左转 摆动气缸右转 双导杆气缸前伸 双导杆气缸后缩 气爪放松 气爪夹紧 单杠气缸下降 开始灯 复位灯 27 天煌科技 天煌教仪

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3.第三站：加工检测单元 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

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PLC地址 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X012 X013 X014 X015 X020 X021 X022 X023 X024 Y000 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y007 Y020 Y010 Y011 名称 光电传感器 电感传感器 磁性传感器 磁性传感器 磁性传感器 磁性传感器 磁性传感器 磁性传感器 光电传感器 电感传感器 限位开关 限位开关 刀具电机 刀具方向 转盘电机 刀具一 刀具二 刀具三 加工下降气缸 辅助加工气缸 检测下降气缸 功能说明 物料放置到位 转盘旋转到位 加工下限位 加工上限位 辅助加工伸限位 辅助加工退限位 检测上限位 上电 开始 复位 调试 手动 联机 停止 检测下限位 物料正常 刀具原位 刀具左限位 刀具右限位 刀具电机 刀具方向 转盘电机 刀具一 刀具二 刀具三 加工下降 辅助加工 检测下降 开始灯 复位灯 THMSRX-1A 型模块式柔性自动化生产线实训系统

4.第四站：搬运分拣单元 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 PLC地址 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X012 X013 X014 X015 Y000 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y010 Y011 名称 磁性传感器 磁性传感器 磁性传感器 磁性传感器 磁性传感器 磁性传感器 磁性传感器 前气缸电磁阀 前气缸电磁阀 后气缸电磁阀 后气缸电磁阀 气爪电磁阀 气爪电磁阀 导杆气缸电磁阀 功能说明 前气缸弹出限位 前气缸缩回限位 后气缸弹出限位 后气缸缩回限位 机械手夹紧 机械手下限位 机械手上限位 上电 开始 复位 调试 手动 联机 停止 前气缸弹出 前气缸缩回 后气缸弹出 后气缸缩回 气爪打开 气爪夹紧 机械手低下 开始灯 复位灯 5.第五站：分类单元 序号 1 2 3 4 5 6 7 PLC地址 X000 X001 X002 X003 X007 X010 X011 名称 电感传感器 电感传感器 磁性传感器 磁性传感器 功能说明 X轴限位 Y轴限位 推出限位 退回限位 上电 开始 复位 29 天煌科技 天煌教仪

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X012 X013 X014 X015 Y000 Y001 Y002 Y003 Y004 Y010 Y011 X步进电机驱动器 Y步进电机驱动器 X驱动方向 Y驱动方向 推料气缸电磁阀 调试 手动 联机 停止 X步进电机驱动 Y步进电机驱动 X步进反向驱动 Y步进反向驱动 物料推出 开始灯 复位灯 （三）运行操作

1.在三菱编程软件GX Developer 中打开五站的样例程序或由用户编写控制程序，进行编译，当程序有错误时根据提示信息进行相应的修改，直至编译无误为止，编译完成后，用SC-09编程电缆连接计算机串口与PLC通讯口，打开PLC模块电源开关，将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“STOP”状态, 分别将各站程序下载到PLC中，下载完毕后再将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态，运行PLC。

2.单机运行

1）设置各站“单/联”开关打到“单” 、“手/自”开关打到“手”时，将PLC运行开关打到STOP位置，分别按动操作面板上的各个开关按键，信号转接板上相对应的指示灯和PLC主机输入端相对应的指示灯有发光指示。

2）在按下“上电”键时，挂板上与之相连的继电器吸合，其中一组触点将“上电”键自锁，另一组触点接通“上电”键中的指示灯与24V电源，上电指示灯发光指示；在按下“急停”键后断开自锁回路。

3）在运行过程中，按下“停止”按钮后，系统进入停止状态，所有动作停止执行；再按下 “复位”按钮后，系统重新进入运行状态，继续执行停止时的动作。

4）PLC重新上电，按下“复位”后系统复位，所有参数清零。按下“开始”按钮，进入等待状态；按下“调试”按钮进行单步运行。

3.联机运行

1）设置各站“单/联”开关打到“联”、“手/自”开关打到“自”时，上料检测单元最后切换，切换后上料检测单元自动运行，对工件进行上料操作；搬运单元将工件从上料检测单元搬运到加工与检测单元；加工与检测单元对物料进行加工和检测；搬运分拣单元分拣出废料到废料存储器中，将合格工件搬运到分类单元；分类单元将工件根据颜色分类放入到相应的仓库位中。

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2）PLC重新上电，按下SB4“复位”后系统复位，所有参数清零。将各工位上未加工的工件拿出重新放入料仓后，再按下SB5“启动”按钮，重新进入运行状态。

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2）PLC重新上电，按下SB4“复位”后系统复位，所有参数清零。将各工位上未加工的工件拿出重新放入料仓后，再按下SB5“启动”按钮，重新进入运行状态。

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