任务1机电一体化设备整体认识

1、包头轻工职业技术学院自动化学院包头轻工职业技术学院自动化学院机电教研室机电教研室课程性质、学习目标、学习要求课程性质、学习目标、学习要求课程性质：课程性质： 机电一体化技术专业的核心专业课授课模式：授课模式： “ 教、学、做一体化”形式授课课程内容安排：课程内容安排： 自动化生产线 WinCC组态技术 变频器及应用考核方式：考核方式： “理论+实操” “任务+阶段”前序课程前序课程: 电气控制技术 PLC控制技术 传感器技术 气动电气动技术学习目标学习目标: 掌握自动化生产线安装、调试、编程、运行、维护、操作、组态监控、变频控制技术； 培养团结协作、积极进取、踏实认真工作、科学严谨的职业素养和

2、工作作风；要求一：要求一： 横格信纸一本 撕成活页 活页夹固定 课上记录 课下作业要求二：要求二：踏实认真、不懂就问团结协作、共同提高善于动脑、勤于动手爱惜设备、珍视环境1.1 认识机电一体化设备1.2 常用传感器的功能和使用1.3 气动元件的认识和使用1.4 S7-300PLC控制器的认识1.5 STEP7编程软件的认识和使用1.1 认识机电一体化设备 日常生活中，食品、饮料、酒业等等轻工产业离不开包装生产线，自动化生产线设备的自动化程度越来越高，那么，机电一体化设备，越来越成为工业生产中的主角。那么，机和电的知识点之间如何关联，又如何相互配合、构成机电一体的综合性系统自动化生产线的呢？下面

3、认识一下自动化生产线。我们以德国FESTO设备的 MPS（模块化生产加工系统）为例，来学习自动化生产相关知识。1.1 认识机电一体化设备某厂醋生产车间自某厂醋生产车间自动化灌装生产线动化灌装生产线某制药厂自某制药厂自动化生产线动化生产线1.1 认识机电一体化设备青岛啤酒自青岛啤酒自动化生产线动化生产线一汽大众轿车自一汽大众轿车自动化生产线动化生产线1.1 认识机电一体化设备 自动线是在流水线的基础上逐步发展起来的，它不仅要求线体上各种机械加工装置能自动的完成预定的各道工序及工艺过程，使产品成为合格的制品，而且要求在装卸工件、定位夹紧、工件在工序中的输送、工件的分拣甚至包装等都能自动的进行，使其

4、按照规定的程序自动地进行工作。 我们称这种自动工作的机械电气一体化系统为自动化生产线（简称自动线）。 传感器技术传感器技术 PLCPLC技术技术气动技术气动技术机械技术机械技术通讯技术通讯技术电工电子技术电工电子技术1.1 认识机电一体化设备（3） MPS系统简介（以德国FESTO设备的 MPS（模块化生产加工系统）为例） Festo 费斯托公司总部位于德国斯图加特市。从1925年创立至今，Festo已经发展成为提供自动化产品和教学培训系统的国际知名企业。为教学领域的广大用户提供完善的工业自动化技术教学培训系统（3） MPS系统简介 MPS系统是一套包含工业自动化系统中不同程度的复杂控制过程的

5、教学培训装置。MPS具有综合性、模块性及易扩充性等特点。 应用MPS学员可以完成加工系统中机械设计、组装、编程、传感器、电器控制、调试、操作、维护和纠错等一系列课题的不同层次的培训。满足一般教学大纲需要的组合满足一般教学大纲需要的组合 小型机电一体化培训项目小型机电一体化培训项目 最小组合最小组合 提取和组装提取和组装 小型装配线小型装配线 最大组合最大组合 【看一看】各种机电一体化技术视频机电一体化技术视频一机电一体化技术视频二机电一体化技术视频三机电一体化技术视频四机电一体化技术视频五机电一体化技术视频六国际奥林匹克技能竞赛视频（4） 机电一体化设备构成五要素【用眼睛观察、用头脑思考】观看

6、供料单元动作视频，想一想供料单元的五大要素分别在哪里？分别是什么作用？1.2 常用传感器的认识和使用【回忆】自动化设备构成的五大要素都是什么？【举例】你见过哪些传感器？有什么用途？【引出问题】1什么是传感器2传感器由什么组成3传感器的应用领域4 认识本课程中的传感器5 作业及思考1 什么是传感器？视觉视觉听觉听觉嗅觉嗅觉味觉味觉触觉触觉光敏光敏传传感感器器声敏声敏气敏气敏化学化学压敏压敏温敏温敏1 什么是传感器？传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理

7、、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器由敏感元件、转换元件和其它辅助部件组成。敏感元件指传感器中能直接感受（或响应）与检测出被测对象的待测信息（非电量）的元件。 如机械类传感器中的弹性原件。相对于传感器的转换作用而言，常称敏感元件为预变换器。因为在完成非电量到电量的变换过程中，并非所有的非电量参数都能一次直接变换为电量，往往是先变换成一种易于变换成电量的非电量(如位移、应变等)；然后，通过适当的方法

8、变换成电量。因而，人们将能够完成预变换的器件称为敏感元件。 2 传感器由什么组成？转换原件指传感器能将敏感元件所感受（或响应）的信息转换成电信号的部分。 例如：应变式压力传感器由弹性膜片和电阻应变片组成，其中电阻应变片就是转换原件。辅助部件通常包括电源，如交流、直流系统。值得注意的是有些传感器的敏感元件和转换原件是二者合一的。例如：热电偶、压力晶体、光电器件。2 传感器由什么组成？3 传感器的应用领域在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去

9、了基础。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。酒精测试仪烟雾报警器声控灯电子秤3 传感器的应用领域4 认识本课程中的传感器 (1)、磁感应接近开关 (2)、光电传感器 (3)、电容传感器 (4)、电感传感器文字符号：B图形符号：(1) 磁感应接近开关DC24 V0 V信号线信号线磁感应接近开磁感应接近开关的作用：关的作用：（棕色或红色（棕色或红色）（蓝色）（蓝色）当线的颜色是黑色当线的颜色是黑色

10、时，接常开点，时，接常开点，白色时接常闭点白色时接常闭点检测金属物质检测金属物质外部接线(1) 磁感应接近开关安装注意事项：需安装在和气缸相向运动时，灯亮的位置。安装注意事项：需安装在和气缸相向运动时，灯亮的位置。思考：如果同向运动时，灯亮即安装，会出现什么现象？思考：如果同向运动时，灯亮即安装，会出现什么现象？在气缸中的作用在气缸中的作用应用于气缸终端位置检测应用于气缸终端位置检测 接触式接近传感器包含一个舌簧开关，当磁场靠近时，触点闭合，从而产生开关信号。安装注意事项：需安装在和气缸相向运动时，灯亮的位置。传感器电气连接传感器电气连接文字符号：B图形符号： 分类：（a）对射式光电传感器（b

11、）漫射式光电传感器（c）反射式光电传感器 （a）光电传感器）光电传感器对射式光电传感器对射式光电传感器（b）光电传感器）光电传感器漫射式（漫反射式）光电传感器漫射式（漫反射式）光电传感器利用光照射到被测上后反射回来的光线而工作的，物体表面的颜色不同，被反射的光线亮度也不同。由于物体反射的光线为漫射光，故该种传感器叫漫射式传感器也叫漫射式接近开关（c）光电传感器）光电传感器反射式光电传感器反射式光电传感器光发射器和光接受器在同一侧位置，且光发射器和接收器为一体化结构，在其相对的位置上安装一个反光镜，光发射器发出的光经反光镜反射回来后由光接收器接收。文字符号：B图形符号：作用：可以检测任何物质电容

12、公式： 其中C=S/d C： 电容：介电常数 S：极板面积 d: 俩极板间的距离文字符号：B图形符号：作用：电感式传感器用于检测是否是金属工件。电感式传感器只能检测金属元件。【实验一】磁感应接近开关实验 目的：学会NPN传感器的用法 1、连接电路2、传感器信号送蜂鸣器，用磁铁靠近传感器1）观察蜂鸣器是否会蜂鸣；2）改变二者距离，定性体会传感器的开关距离。注意事项（操作规程）和实验步骤：注意事项（操作规程）和实验步骤：1）实验设备放置在实验台上，连接电源盒电源线，测试电源盒是否能通电（实验设备轻拿轻放）2）断开电源，完成电路连接并注意电压极性。 （一定要断电接线）3）根据回路图，检查回路。打开电

13、源。4）完成测量，记录实验结果。5）断开电源。断开测量线路。（用完后及时断开电源，再拆线）【实验二】用仿真盒控制供料单元气缸。 目的：体会传感器与控制器之间信号传输路径。体会磁感应接近开关“输出信号Syslink接线端PLC（控制器）”这一信号走向。体会传感器与控制器间连接方式。注意事项（操作规程）：注意事项（操作规程）：1）仿真盒的电源三针探头非常易断，要小心使用。2）连接和拆除Syslink线缆，一定要断电操作。5 作业及思考【查询资料】还有什么工业常用传感器？你能举出2-3个传感器在生产生活中应用的案例吗？1.3 气动元件的认识和使用【回忆】自动化设备构成五大要素中，我们初步学会了传感器

14、的使用。还记得磁感应接近开关的用法吗？三线制怎么接线？【观看视频、思考】你找到动作元件了吗？你能看出它是由什么驱动的吗？供料单元有几个执行元件？它怎么工作？【引出问题】1 什么是执行元件？执行元件怎么动作？2 执行元件动力源在哪里？3 执行元件有哪些形式？4 执行元件怎么控制？5 你能看懂简单气路的连接并识别其气路图吗？1 什么是执行元件？执行元件怎么动作？（1）、实物认识（2）、原理简介 【用眼睛观察、用头脑思考】双作用直线型气缸是什么样子的？两个气口进气、排气不同方向时，气缸怎么动作？摆动气缸是什么样子的？两个气口进气、排气不同方向时，气缸怎么动作？2 执行元件动力源在哪里？（1）、气泵引

15、入：执行元件能动作，你听到了“呲呲”的排气声音，同学们想想，这些执行元件是用什么动力驱动的？那么什么能提供压缩空气？你在生活中见过气泵吗？你能根据气泵的功能猜测出气泵的结构吗？简介气泵功能结构【动手试一试】你会启动和停止气泵吗？你会使用二联件给工作站供气和调压吗？【教学方法】教会每一学习小组的组长，再由组长教会组员学会。培养团队协作能力。（2）、二联件 這款宁静、可靠及振动率低的活塞型有油空压机设计密集，可以安装於使用的地方。静音泵 空气压缩机有它的特性曲线，6bar的设定压力下最多可以持续工作(马达一直在工作)115分钟。当然马达的温度也受到环境温度的影响，尽量安置在通风处。要延长工作时间，

16、只能想办法降低马达的温度。空气压缩机在一般使用情况下，还必须遵守以下几点：1、每星期检查一下油位；给空气压缩机排水(设定压力2bar)；2、每月检查一下空气过滤器；马达积灰情况；3、每年换一次油；检查安全阀；输出压力_ 最大 800 kPa (8 bar)流量_50 l/min储气罐容量_ 24 l噪音量_ 1 m 处40 dB 压缩机_230 V/50 Hz; .34 kW 额定流量750 l/min最大输入压力1600 kPa (16 bar)最大工作压力1200 kPa (12 bar)过滤等级40 m冷凝量14 cm3安装角度 垂直5o二联件由过滤器、压力表、截止阀和快插接口组成，安装

17、在可旋转的支架上。过滤、调压组件过滤、调压组件（二联件） 过滤器有分水装置，可以除去压缩空气中的冷凝水、颗粒较大的固态杂质和油滴。减压阀可以控制系统中的工作压力，同时能对压力的波动做出补偿。Service unit with on/off valve152894未经维护的后果未经维护的后果3 执行元件有哪些形式？（1）、分类：根据运动形式分类：气缸和气马达气缸根据运动轨迹分类：直线型和摆动型气缸气缸根据气口数目分类：双作用和单作用气缸4 执行元件怎么控制？提供压缩空气气源：提供压缩空气气源：调压、供截气体装置：调压、供截气体装置：压缩空气换向设备：压缩空气换向设备：调速设备：调速设备：控制设备

18、：控制设备：辅助设备：辅助设备：检测装置：检测装置：气泵气泵过滤调压油雾组件过滤调压油雾组件电磁换向阀电磁换向阀PLC磁感应传感器磁感应传感器节流阀节流阀如：系统启停按钮、如：系统启停按钮、电源、导线、气管电源、导线、气管等等5 你能看懂简单气路的连接吗？ 你能识别其气路图吗？磁感应式接近开关磁感应式接近开关1B1 、1B2气源处理组件气源处理组件电磁控制信号电磁控制信号1Y1单向节流阀单向节流阀双作用气缸双作用气缸1A二位五通换向阀二位五通换向阀本节重点之一： 能读懂气路图 能搭建气动回路1.4 S7-300 PLC控制器的认识【思考】前面课中，我们学会用仿真盒操作设备，那么仿真盒就是控制器

19、。自动控制时，你观察Syslink接线端汇总了传感器和电磁阀线圈的信号，然后和什么设备相连了呢？【引出问题】1 何谓PLC？其功能是什么？其组成包含什么？2 本学期我们学习什么PLC？其外观什么样的？3 PLC连接了什么设备？你认识什么？作用是？4 本节课我们学会了什么？1 何谓PLC？其功能是什么？其组成包含什么？PLC简称可编程控制器。P：Programmbale 可编程L：Logic 逻辑 C：Controler 控制器国际电工委员会(IEC)在1987年2月通过了对PLC的定义总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较

20、强的驱动能力。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。2 本学期我们学习什么PLC？其外观什么样的？（1）、德国西门子公司S7系列简介及S7-300PLC组成模块简单介绍（2）、实训室内PLC型号：CPU313C-2DP“C”何意？“DP” 何意？PLC外观都有什么？此款PLC输入输出端子有多少个？如何排列的？

21、有没有指示灯？PLC工作时候，需要给电源吗？需要多少伏？是DCorAC？从哪里能知道PLC通电了呢？PLC输入端子分为上8个和下8个，分别连接了实训台哪个部分？有标识吗？2 本学期我们学习什么PLC？其外观什么样的？（1）、德国西门子公司S7系列简介S7-200S7-300S7-400中高端应用中高端应用中低端应用中低端应用低端应用低端应用 PS(电源模块)CPU IM(接口模块)SM: DISM: DOSM: AISM: AO CP:- 点-到-点- PROFIBUS- 工业以太网（2）S7-300PLC组成模块简单介绍3 PLC连接了什么设备？你认识什么？作用是？【教学方法】动手、观察、思

22、考、回答问题1）接通电源和气源2）手控电磁阀，观察执行元件动作到位后，传感器信号是经由什么线缆送到PLC的，是送到PLC的哪些端子上去的3）按下启动、停止、复位按钮，扭动Auto/Man钥匙开关，观察接通电路的信号是如何送到PLC的，是送到PLC的哪些端子上去的。4 本节课我们学会了什么？ PLC定义PLC功能PLC组成S7-300控制器外观1.5 STEP 编程软件的认识和使用【思考】上一节课，我们认识了CPU313C-2DP这款西门子PLC，体会到了按钮、开关、传感器的信号是送给PLC，PLC来负责处理这些信息。那么如何用PLC发出指令去控制电磁阀（再由其驱动气动执行元件）、指示灯呢？【引

23、出问题】1 硬件组态2 S7 Graph介绍3 编写一个简单程序4 程序下载调试和运行1 1、硬件组态、硬件组态1 1打开打开S7S7后，创后，创建一个新的项建一个新的项目。输入项目目。输入项目名称，选择项名称，选择项目保存路径目保存路径 2 2插入一个插入一个SIMATICSIMATIC300300的站的站项目名称存放位置项目名称存放位置1 1、硬件组态、硬件组态3 3选择硬件配置选择硬件配置双击双击HardwareHardware4 4插入一个机架插入一个机架RailRail1 1、硬件组态、硬件组态5 5在机架在机架2 2的位置的位置插入插入CPU313CCPU313C2DP2DP，点击

24、，点击OKOK。6 6选择选择DPDP接口，接口，速率为速率为1.5Mbps1.5Mbps，默认地址为默认地址为2 21 1、硬件组态、硬件组态7 7双击双击DI16/DO16DI16/DO16，修改默认的初修改默认的初始地址始地址8 8硬件配置如下。硬件配置如下。1 1、硬件组态、硬件组态9 9选择存盘并且选择存盘并且编译编译, ,如果硬件如果硬件配置有问题，配置有问题，系统会报错系统会报错 1010插入各种功能插入各种功能块块OB1OB1是自动产是自动产生的生的 2 2、GraphGraph介绍介绍 工工作作区区 浮浮动动的的浏浏览览窗窗口口 选选项项卡卡 详详细细信信息息窗窗口口 标标准准工工具具栏栏 浮浮动动工工具具栏栏 转转换换条条件件编编辑辑指指令令 视视图图工工具具栏栏 （1 1）了解）了解S7