亚龙 YL-335B 型自动生产线实训考核装备

亚龙YL-335B型自动生产线实训考核装备

提纲 第一讲：设备安装与调试的教学探讨第二讲：气动技术简介第三讲：YL-335B的传感器介绍第四讲：工作单元的安装技能训练第五讲：供料、加工和装配单元编程思路第六讲：自动线系统中应用的专项技术介绍（一）--变频器第七讲：自动线系统中应用的专项技术介绍（二）--伺服电机第八讲：自动线系统中应用的专项技术介绍（三）--网络第九讲：触摸屏技术的介绍（MCGS）

第一讲：设备安装与调试的教学探讨 一、机电一体化的概述现代化的自动生产设备（自动生产线）的最大特点是它的综合性和系统性，在这里，机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。可编程序控制器（PLC）以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑——微处理单元的角色。因此，培养掌握机电一体化技术，掌握PLC技术及PLC网络技术的技术人材是当务之急。

二、机电一体化设备安装于与调试教学设想 1、关于教学设想 2、项目教学的必要性 3、实训教学的载体或教学情景

三、YL-335B自动生产线实训考核的特点 1、335的基本功能和组成亚龙YL-335B型自动生产线实训考核装备由安装在铝合金导轨式实训台上的供料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。其外观如图所示。 YL-335B外观图

其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，但输送单元的机械手装置整体运动则采取伺服电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是一个典型的一维位置控制系统。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置。位置控制和变频器技术是现代工业企业应用最为广泛的电气控制技术。其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，但输送单元的机械手装置整体运动则采取伺服电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是一个典型的一维位置控制系统。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置。位置控制和变频器技术是现代工业企业应用最为广泛的电气控制技术。在YL-335B设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提之一。在控制方面，YL-335B采用了基于RS485串行通信的PLC网络控制方案，即每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。用户可根据需要选择不同厂家的PLC及其所支持的RS485通信模式，组建成一个小型的PLC网络。小型PLC网络以其结构简单，价格低廉的特点在小型自动生产线仍然有着广泛的应用，在现代工业网络通信中仍占据相当的份额。另一方面，掌握基于RS485串行通信的PLC网络技术，将为进一步学习现场总线技术、工业以太网技术等打下了良好的基础。

335B的基本功能 YL-335B各工作单元在实训台上的分布如下图所示。 YL-335B俯视图

各个单元的基本功能如下： （1）供料单元的基本功能：供料单元是YL-335B中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。下图所示为供料单元实物的全貌。

（2）加工单元的基本功能： 把该单元物料台上的工件（工件由输送单元的抓取机械手装置送来）送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上，待输送单元的抓取机械手装置取出。如下图所示为加工单元实物的全貌。

（3）装配单元的基本功能： 完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配过程。装配单元总装实物如下图所示。

（4）分拣单元的基本功能： 完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。如下图所示分拣单元实物的全貌。

（5）输送单元的基本功能： 该单元通过直线运动传动机构驱动抓取机械手装置到指定单元的物料台上精确定位，并在该物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下，实现传送工件的功能。输送单元的外观如下图所示。直线运动传动机构的驱动器可采用伺服电机或步进电机，视实训目的而定。YL-335B的标准配置为伺服电机。

第二讲：气动技术简介 何谓气动？气动(PENEUMAATIC)是“气动技术”或“气压传动与控制”的简称。气动技术是以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种控制、自动控制的重要手段之一

气动有什么用途？

气动的优缺点 优点： (1)可进行大范围无极调速用速度控制阀对排气或供气进行节流,可以调节气缸的速度。 (2)输出力的调整简便可用减压阀对气压进行调整，以调节气缸的输出力。 (3)可进行高速动作由于空气的粘性较低，因此管道中的压力降小、流速快，可进行高速动作。

(4)不必担心爆炸或起火 由于采用气压，因此不必担心会爆炸或起火。此外，也不会因湿度而产生影响。（5）采用软接触方式，即使过载也很安全由于空气是压缩性流体，因此即使施加冲击性负载，由于气缸内的空气被压缩，冲击力也能被吸收。（6）可储存能量只需设置气罐，便可简单地储存气压能量。

（7）即使没有专业知识也可操作 无需非常专业的知识便可操作气动元件。（8）作为能量源的空气随处可得作为能量源的空气在地球上的任何地方都能得到。（9）维护简单不需要非常专业的知识和技术，维护十分简便

缺点： （1）难以实现精确的速度调节由于空气具有压缩、膨胀的性质，因此在速度上会不均匀，难以实现极为精确的调节。（2）有排气噪音以上为气压的优点及缺点。在自动化的进程中，我们不应仅依赖于气动技术，而应该将它和液压、机械、电气、电子等各种控制方式组合使用，从而有效地发挥气动技术的优点。

一、气源和气源处理组件（气动二联件和三联件）一、气源和气源处理组件（气动二联件和三联件）气源处理的必要性从空压机输出的压缩空气，含有大量的水分、油和粉尘等污染物，空气质量不良是气动系统出现故障的主要因素，会使气动系统的可靠性和使用寿命大大降低，由此造成的损失会大大超过起源处理装置的成本和维护费用。压缩空气中，绝对不许含有化学药品、有机溶剂的合成油、盐分和腐蚀性气体等。二联件：气压传动系统中，气动二联件是指空气减压阀和油雾器。三联件：过滤器、减压阀和油雾器一起被称为气动三联件。二联件三联件

有些品牌的电磁阀和气缸能够实现无油润滑（靠润滑脂实现润滑功能），便不需要使用油雾器！ 二大件无管连接而成的组件称为二联件。二大件是多数气动系统中不可缺少的气源装置，安装在用气设备近处，是压缩空气质量的最后保证。三大件的安装顺序依进气方向分别为空气过滤器、减压阀和油雾器。空气过滤器和减压阀组合在一起可以称为气动二联件。有些场合不能允许压缩空气中存在油雾，则需要使用油雾分离器将压缩空气中的油雾过滤掉。　　减压阀可对气源进行稳压，使气源处于恒定状态，可减小因气源气压突变时对阀门或执行器等硬件的损伤。过滤器用于对气源的清洁，可过滤压缩空气中的水份，避免水份随气体进入装置。　　油雾器可对机体运动部件进行润滑，可以对不方便加润滑油的部件进行润滑，大大延长机体的使用寿命。

过滤器——原理 空气过滤：主要目的是滤除压缩空气中的水分、油滴以及杂质，以达到启动系统所需要的净化程度，它属于二次过滤器空压机送来的空气中含有水分和杂质等。空气过滤器就是防止这些会给气动元件带来各种不良影响的水分及杂质等进入的元件。压缩空气从入口进入过滤器内部后，因导流板（旋风叶片）的导向，产生了强烈的旋转，在离心力的作用下，压缩空气中混有的大颗粒固体杂质和液态水滴等被甩到滤杯的内表面上，在重力作用下沿壁面沉降至底部，然后经过预净化的压缩空气通过滤芯流出，进一步清除其中颗粒较小的固态粒子，清洁的空气便从出口输出。挡水板的作用是防止已积存在滤杯中的冷凝水再混入气流中。

调压阀——原理 压力调节：调节或控制气压的变化，并保持降压后的压力值固定在需要的值上，确保系统压力的稳定性减小因气源气压突变时对阀门或执行器等硬件的损伤。基本工作原理：减压阀实质上是一种简易压力调节器。若顺时针旋转调节手柄，调压弹簧被压缩，推动膜片和阀杆上移，进气阀门打开，在输出口有气压输出。同时，输出气压经反馈导管作用在膜片上产生向下的推力。该推力与调压弹簧作用力相平衡时，阀便有稳定的压力输出。若输出压力超过调定值，则膜片离开平衡位置而下变形，使得溢流阀打开，多余的空气经溢流口排入大气。当输出压力降至调定值时，溢流阀关闭，膜片上的受力保持平衡状态。若逆时针旋转手柄，调压弹簧放松，作用在膜片上的气压力大于弹簧力，溢流阀打开，输出压力降低直至为零。

油雾器 在气动元件中，操作部分的执行元件、控制部分的方向控制阀、流量控制阀等内部有频繁动作的滑动部分，为使其能长期稳定地发挥性能，必须在这些滑动部适当地涂抹润滑油。对气动元件进行润滑的目的如下。 (a)在相对运动的固体间形成油膜，防止磨损，提高耐久性。 (b)减少滑动阻力，提高元件的动作效率。 (c)给密封件加油，减轻密封材料的磨损，防止空气泄漏。 (d)向气动元件、管路进行润滑，可起到防锈、防腐蚀作用。 (e)还能得到清洗、冷却的副效果

油雾器——原理 油雾器：气压系统中一种特殊的注油装置，其作用是把润滑油雾化后，经压缩空气携带进入系统各润滑油部位，满足润滑的需要。压缩空气从输入口进入油雾器后，绝大部分经主管道输出，一小部分气流经过截止阀进入油杯的上腔中，使油面受压。由于气流高速的流动，造成油雾杯附近的压力低于气流压力，产生压差，润滑油在此压差作用下，经吸油管单向阀和油量调节针阀滴落到透明的视油器内，并顺着油路被主管道中的高速气流引射出来，雾化后随空气一同输出。油雾粒径约为20um。

油雾器在使用中一定要垂直安装，它可以单独使用，也可以和空气过滤器、减压阀、油雾器三件联合使用，组成气源调节装置（通常称之为气动三联件），使之具有过滤、减压和油雾润滑的功能。联合使用时，其连接顺序应为空气过滤器 减压阀油雾器，不能颠倒。安装时，气源调节装置应尽量靠近气动设备附近，距离不应大于5m。气动三联件的工作原理如下：

YL-335B气源处理装置 YL-335B的气源处理组件及其回路原理图分别如下图所示。气源处理组件是气动控制系统中的基本组成器件，它的作用是除去压缩空气中所含的杂质及凝结水，调节并保持恒定的工作压力。在使用时，应注意经常检查过滤器中凝结水的水位，在超过最高标线以前，必须排放，以免被重新吸入。气源处理组件的气路入口处安装一个快速气路开关，用于启/闭气源，当把气路开关向左拔出时，气路接通气源，反之把气路开关向右推入时气路关闭。气源处理组件输入气源来自空气压缩机，所提供的压力为0.6～1.0MPa, 输出压力为0～0.8MPa可调。输出的压缩空气通过快速三通接头和气管输送到各工作单元。

二、YL-335B上的气动执行元件 什么是气动执行元件？所谓气动执行元件就是利用各种能量进行机械做功的元件，以下对利用工厂中比较常见的气压能量的气动执行元件进行说明。气动执行元件中有活塞杆做直线运动的[气缸]，有无活塞杆而直接靠活塞在缸筒内运动来传递动力的[无活塞杆气缸]，有轴作摆动运动的[摆动执行元件]，有轴进行连续旋转的[气动马达]，还有将气缸与机械装置连动，抓取、夹持物品的[手动卡盘]，有用真空压将工件吸住的[真空吸盘]，其他还有气动制动器，气动离合器等，在自动化、省力化领域被广泛使用。

气缸种类

气缸的构造 气缸的种类繁多，但最常用的是活塞式双作用型气缸。 1 缓冲密封圈 2 磁石 3 缓冲头 4 气缸本体 5 滑动轴承 6 防尘密封圈 7 前端盖 8 前气口 9 感应开关 10 活塞杆 11 活塞密封件 12 导向环 13 后端盖 14 缓冲节流阀

1、单作用和双作用气缸 单作用气缸动作原理　单作用气缸在缸盖一端气口输入压缩空气使活塞杆伸出（或缩回），而另一端靠弹簧力、自重或其他外力等使活塞杆恢复到初始位置。单作用气缸只在动作方向需要压缩空气，故可节约一半压缩空气。主要用在夹紧、退料、阻挡、压入、举起和进给等操作上。根据复位弹簧位置将作用气缸分为预缩型气缸和预伸型气缸。当弹簧装在有杆腔内时，由于弹簧的作用力而使气缸活塞杆初始位置处于缩回位置，我们将这种气缸称为预缩型单作用气缸；当弹簧装在无杆腔内时，气缸活塞杆初始位置为伸出位置的称为预伸型气缸。

双作用气缸动作原理 从无杆腔端的气口输入压缩空气时，若气压作用在活塞左端面上的力克服了运动摩擦力、负载等各种反作用力，则当活塞前进时，有杆腔内的空气经该端气口排出，使活塞杆伸出。同样，当有杆腔端气口输入压缩空气时，活塞杆缩回至初始位置。通过无杆腔和有杆腔交替进气和排气，活塞杆伸出和缩回，气缸实现往复直线运动。

2、YL-335B上的气动执行元件 ●双作用直线气缸 ●气动手指

● 摆动气缸： 利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运动的气动执行元件。用于物体的转位、翻转、分类、夹紧、阀门的开闭以及机器人的手臂动作等。

● 导杆气缸： 具有导向功能的气缸。一般为标准气缸和导向装置的集合体。导向气缸具有导向精度高，抗扭转力矩、承载能力强、工作平稳等特点。装配单元用于驱动装配机械手水平方向移动的导向气缸外型如图所示。该气缸由直线运动气缸带双导杆和其它附件组成。

● 薄型气缸： 属于省空间气缸类，即气缸的轴向或径向尺寸比标准气缸有较大减小的气缸。具有结构紧凑、重量轻、占用空间小等优点。下图是薄型气缸的一些实例图。薄型气缸的特点是：缸筒与无杆侧端盖压铸成一体，杆盖用弹性挡圈固定，缸体为方形。这种气缸通常用于固定夹具和搬运中固定工件等。

三、YL-335B上的气动控制元件 1、流量控制阀流量控制阀是通过对气缸进排气量(流量)进行调节来控制气缸速度的元件，一般有设置在换向阀与气缸之间的元件(速度控制阀)，保持气动回路流量一定的元件(节流阀)，安装在换向阀的排气口来控制气缸速度的元件(排气节流阀)，快速排出气缸内的压缩空气，从而提高气缸速度的元件(快速排气阀)等等。流量控制阀：控制压缩空气流量的阀称为流量控制阀。在气动系统中，对气缸运动速度的控制、信号延时时间、油雾器的滴油量，气缓冲气缸的缓冲能力等，都是靠流量控制阀来实现的。流量控制阀包括：节流阀排气节流阀速度控制阀快速排气阀排气节流方式的单向节流阀剖面图安装上节流阀的气缸

速度控制阀 速度控制阀是将节流阀和单向阀并联组合，在气动回路中控制气缸等的速度的阀。在控制流动时，单向阀关闭，气流通过节流阀而使流量得到调整。在自由流动时，单向阀打开，空气从节流阀和单向阀开始流动。根据气缸和速度控制阀的不同朝向，回路被分成进气节流回路和排气节流回路。由于排气节流回路的速度较稳定，因此通常使用该回路。

2、电磁换向阀 电磁换向阀属于方向控制阀，即能改变气体流动方向或通断的控制阀。如向气缸一端进气，并从另一端排气，再反过来，从另一端进气，一端排气，这种流动方向的改变，便要使用方向控制阀。电磁换向阀则是利用其电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸力使阀芯切换，达到改变气流方向的目的。电磁控制换向阀可分为直动式和先导式两大类。按功率大小可分为一般功率和低功率，按电流又可分为直流和交流，按润滑方式可分为油雾润滑和不给油润滑等等。由电磁先导阀输出先导压力，此先导压力再推动主阀阀芯使阀换向的气阀，称为先导式电磁气阀。

单电控和双电控电磁阀： 单电控电磁阀，在无电控信号时，阀芯在弹簧力的作用下会被复位。双电控电磁阀，在两端都无电控信号时，阀芯的位置是取决于前一个电控信号。

电磁换向阀的图形符号：“位”和“通”的概念电磁换向阀的图形符号：“位”和“通”的概念 YL-335B所有工作单元的执行气缸都是双作用气缸，控制它们工作的电磁阀需要有二个工作口和二个排气口以及一个供气口，故使用的电磁阀均为二位五通电磁阀。电磁阀的安装和调整 YL-335B各工作单元的电磁阀均集中安装在在汇流板上的。汇流板中两个排气口末端均连接了消声器，消声器的作用是减少压缩空气在向大气排放时的噪声。这种将多个阀与消声器、汇流板等集中在一起构成的一组控制阀的集成称为阀组，而每个阀的功能是彼此独立的。阀组的结构如图所示。

四、YL-335B上的气动控制元件 能传输压缩空气的，并使各种气动元件按照一定的规律动作的通道即为气动回路。例：装配单元的气动回路原理图

第三讲：YL-335B的传感器介绍 YL-335B各工作单元所使用的传感器都是接近传感器，它利用传感器对所接近的物体具有的敏感特性来识别物体的接近，并输出相应开关信号，因此，接近传感器通常也称为接近开关。 1、磁性开关磁性开关用来检测气缸活塞位置的，即检测活塞的运动行程的。气缸的活塞上安装一个永久磁铁的磁环，从而提供一个反映气缸活塞位置的磁场。而安装在气缸外侧的磁性开关用舌簧开关作磁场检测元件。当气缸中随活塞移动的磁环靠近开关时，舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合；当磁环移开开关后，簧片失磁，触点断开。触点闭合或断开即提供了气缸活塞伸出或缩回的位置。

带磁性开关气缸的工作原理图 磁性开关及内部电路原理图磁性开关安装位置的调整方法是松开它的紧定螺栓，让磁性开关顺着气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺栓。

2、电感式接近开关 电感式接近开关是利用电涡流效应制造的传感器。电涡流效应是指，当金属物体处于一个交变的磁场中，在金属内部会产生交变的电涡流，该涡流又会反作用于产生它的磁场这样一种物理效应。如果这个交变的磁场是由一个电感线圈产生的，则这个电感线圈中的电流就会发生变化，用于平衡涡流产生的磁场。利用这一原理，以高频振荡器（LC振荡器）中的电感线圈作为检测元件，当被测金属物体接近电感线圈时产生了涡流效应，引起振荡器振幅或频率的变化，由传感器的信号调理电路（包括检波、放大、整形、输出等电路）将该变化转换成开关量输出，从而达到检测目的。

3、光电传感器和光纤传感器 ⑴ 光电传感器 “光电传感器” 是利用光的各种性质，检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。其中输出形式为开关量的传感器为光电式接近开关。如下图光电式接近开关工作方式

漫射式光电开关是利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的，由于物体反射的光线为漫射光，故称为漫射式光电接近开关。它的光发射器与光接收器处于同一侧位置，且为一体化结构。漫射式光电开关是利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的，由于物体反射的光线为漫射光，故称为漫射式光电接近开关。它的光发射器与光接收器处于同一侧位置，且为一体化结构。 CX-441型光电开关的外形和调节旋钮、显示灯 CX-441光电开关电路原理图

⑵光纤式传感器 光纤型传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成，放大器和光纤检测头是分离的两个部分，光纤检测头的尾端部分分成两条光纤，使用时分别插入放大器的两个光纤孔。光纤传感器组件及放大器的安装示意图如图所示。

第四讲：工作单元的安装技能训练 YL—335B供料站安装简介该部分内容简要介绍供料站的安装过程；具体的安装过程请观看335B的安装录像；根据对设备的了解和熟练的程度可对安装步骤和过程作适当的调整；装配工件的分配机构；首先使用连接附件拼装型材架；要放置后续工序的预留螺母；一定要使外观整洁美观；把料斗和挡料块安装到落料板上各个组件的装配

组件的连接 安装连接工件分配组件装配料管；完成供料站的安装；将装配好的模块部分固定到大底板上；型材支架和落料组件进行连接

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