KNT-M601型-MPS模块化生产制造系统实验指导书3

KNT-M601型-MPS模块化生产制造系统实验指导书KNT-M601型-MPS模块化生产制造系统实验指导书/KNT-M601型-MPS模块化生产制造系统实验指导书KNT-M601MPS模块化生产制造系统实验指导书目录第一章KNT-M601MPS模块化生产制造系统概述61.1KNT-M601MPS模块化生产制造系统的基本组成61.2KNT-M601MPS模块化生产制造的基本功能71.3KNT-M601MPS模块化生产制造的特点和实训项目81.4KNT-MT601MPS模块化生产制造系统的技术参数10第二章供料单元的结构与控制112.1供料传输单元的结构112.1.1供料传输单元的功能2.1.2供料传输单元的结构组成2.1.3供料传输单元气动控制回路12.2供料传输单元的PLC控制与编程调试15第三章机械手单元的结构与控制213.1机械手单元的结构213.1.1机械手单元的功能3.1.2机械手单元的结构组成3.1.3机械手单元气动控制回路3.2机械手单元的PLC控制与编程调试23第四章加工单元的结构与控制284.1加工单元的结构284.1.1加工单元的功能284.1.2加工单元的结构组成284.1.3加工单元的气动控制回路4.2加工单元的PLC控制与编程调试30第五章搬运单元的结构与控制355.1搬运单元的结构355.1.1搬运单元的功能355.1.2搬运单元的结构组成355.1.3搬运单元的气动控制回路35.2搬运单元的PLC控制与编程调试375.3搬运单元的步进电机的使用42第六章装配单元的结构与控制506.1装配单元的结构506.1.1装配单元的功能6.1.2装配单元的结构组成6.1.3装配单元的气动控制回路6.2装配单元的PLC控制与编程调试52第七章检测分拣单元的结构与控制577.1检测分拣单元的结构577.1.1检测分拣单元的功能7.1.2检测分拣单元的结构组成7.1.3检测分拣单元的气动控制回路7.2检测分拣单元的PLC控制与编程调试59第八章教学项目648.1教学项目一供料传输站电气控制648.2教学项目二机械手站电气控制648.3教学项目三加工站电气控制648.4教学项目四搬运站电气控制658.5教学项目五装配站电气控制658.6教学项目六检测分拣站电气控制668.7西门子PLC编程软件的使用66第九章综合实训项目91前言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PLC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技术与PLC网络技术的技术人材是当务之急。康尼KNT-M601MPS模块化生产制造系统该系统由供料传输单元、搬运单元、加工单元、装配搬运单元、装配单元、分拣单元等组成，综合运用了PLC控制、气动驱动技术，多种传感器，构成一个典型的自动生产线的机械平台。利用KNT-M601MPS模块化生产制造系统，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，使学习者得到一个非常接近于实际的教学设备环境，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。KNT-M601MPS从选材、造型与功能等多方面力求贴合实际工业生产，着重体现真实工业现场的技术应用。是为职业院校、职业教育培训机构专门研制的一种典型的机电一体化实训设备。尤其适合机电一体化、自动化等相关专业的教学和培训。同时本设备的各个模块可分别逐次运行，使学生可以由浅入深、渐进全面的掌握各项自动控制与相关技术，并可以通过拆装、调试进一步提高学生的动手能力。本设备主要技术与程序均向用户开放，也提供给院校一个二次开发的良好平台。本实训指导书主要阐述康尼KNT-M601MPS模块化生产系统实训考核装备的基本结构、工作原理和工作过程。实训指导书力求采用项目教学的方法介绍本装备所涉与的技术，使学生在知识的学习和综合应用，PLC的编程，设备的安装与调试等方面能收到较好的效果。鉴于时间仓促和限于编者水平，书中难免有错误与不当之处，恳请读者批评指正。开发背景越来越多现代企业已跨入自动化生产线的行列。上图为机械制造生产线，还有冶金、钢铁、化工、造纸、饮料等。为学生将来快速适应企业岗位要求，学校引进先进教学设备，模拟现场控制。利用KNT-M601MPS模块化生产制造系统，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，使学习者得到一个非常接近于实际的教学设备环境，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。使学生可以由浅入深、渐进全面的掌握各项自动控制与相关技术，并可以通过拆装、调试进一步提高学生的动手能力。本设备主要技术与程序均向用户开放，也提供给院校一个二次开发的良好平台。第一章KNT-M601MPS模块化生产制造系统概述1.1KNT-M601MPS模块化生产制造系统的基本组成康尼KNT-M601模块化生产系统装备由供料传输单元、机械手单元、加工单元、搬运单元、装配单元、检测分拣单元等组成。系统图如图1-1所示。图1-1KNT-M601系统图其中，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步进电机驱动、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。在KNT-M601模块化生产系统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，每个单元单独使用西门子CPU226AC/DC/继电器PLC进行控制，每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，每台PLC点对点硬连接联网（各PLC之间可以通过PPI总线通讯实现互连的分布式控制方式或点对点硬连接或其他）系统特征1.各工作站采用模块化形式，各模块易于搭建、拆卸和维护，各工作站之间可随意组合，连接方便、快捷。2.系统中采用国际知名公司（如德国费斯托、日本SMC、韩国Autonics等）工业元件，质量可靠、性能稳定，故障率低，从而保证学校教学的顺利进行很高的兼容和扩展性。3.通过本系统的学习，学生可以获得气动、工程控制、传感器、可编程控制器等工业现场综合技术和专业知识。4.本系统具有很高的兼容和扩展性，随着工业现场技术的快速发展，本系统可以紧跟现场技术升级扩展，深入地满足教学的需要。5.本系统可以锻炼学习者创造性的思维和动手能力，学习者可以利用本系统从机械组装、综合布线、PLC编程与调试、现场总线等方面入手逐一的进行工程实训；也可以在本系统基础之上进行二次开发与研究。6.可根据客户要求提供解决方案1.2KNT-M601MPS模块化生产制造系统各单元的基本功能1、供料检测单元的基本功能：供料检测单元的主要作用是提供毛坯件。在管状料仓中可存放多个毛坯件。供料过程中，推料气缸从料仓中将毛坯件逐一推出至传输带的起始端，对工件进行属性区分并记录，传输带启动将工件移动至传输带末端停止。2、机械手单元的基本功能：在机械手单元，升降气缸下降将工件升起后，气缸移动到加工侧第一个工位处放下。3、加工单元的基本功能：上单元之合格工件通过滑道进入四工位转台机构；分别设置为一号待料工位、二号钻孔工位、三号深度检测工位、四号卸料工位，分别间隔90°转角。当检测分拣单元的工件通过滑道落入待料工位后，转台机构逐次旋转90°，钻孔机构模拟钻孔，深度检测机构检测孔深。当工件转至第四工位时通知下一单元的机械手实施卸料工作。4、搬运单元的基本功能：首先判断加工零件的合格与否，将不合工件从卸料工位直接提取到废料槽；而将合格的加工工件则输送至装配单元，当装配完成后再将装配好的总成送到分拣单元。5、装配搬运单元的基本功能：首先载有工件的装配平台旋转90度后，定位气缸推出并使工件贴紧装配件料仓，推料缸将圆柱销推出装配到工件的柱型孔中，装配平台恢复到平行状态，完成装配过程6、分拣单元的基本功能：进入分拣单元的加工工件被分别放置在二根不同的滑槽上。当加工好的工件被送到检测机构上来，直流电机带动皮带转动通过分拣机构判断高低、黑白件，导向气缸根据记录的工件属性分别动作，完成分拣入槽。所有单元具体操作如下：所有单元在上电后需要复位，硬件复位把手/自动选择手动，然后按下复位键，则复位开始；软件复位，先把硬件的联机选择联机位，在触摸屏上把联机选择在联机位，手/自动选择手动，然后在触摸屏或上位机上按下复位键，则复位开始，复位完成后启动绿灯闪烁。复位以后如果想单机运行某个单元，则把该单元硬件上联机选择单机，手/自动选择自动，然后按启动按钮，则该单元会开始动作。如果需要所有的单元联机动作，把所有单元的联机选择联机，手/自动选择自动（包括软硬件上都需要这样操作），然后再触摸屏或硬件上逐一按一下启动按钮，当每个单元的启动绿灯常亮的时候，把工件放在供料单元的供料口处，所有的单元则开始自动联机动作。1.3KNT-M601MPS模块化生产制造系统的特点和实训项目KNT-MT601模块化生产制造系统设备是一套半开放式的设备，用户在一定程度上可根据自己的需要选择设备组成单元的数量、类型，最多可由6个单元组成，最少时一个单元即可自成一个独立的控制系统。由多个单元组成的系统，PLC网络的控制方案可以体现出自动生产线的控制特点。设备中的各工作单元均安放在实训台上，便于各个机械机构与气动部件的拆卸和安装，控制线路的布线、气动电磁阀与气管安装。其中，各单元采用了最为灵活的拆装式模块结构：组成该单元的按钮/指示灯模块、电源模块、PLC模块、步进电机驱动器模块等均放置在安装支架上；模块之间、模块与实训台上接线端子排之间的连接方式采用导线连接，最大限度地满足了综合性实训的要求。总的来说，KNT-MT601模块化生产制造系统综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制等。利用该系统，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，使学习者得到一个非常接近于实际的教学设备环境，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。利用KNT-MT601模块化生产制造系统可以完成以下实训任务：MPS实验室相关培训项目一、PLC的设计与应用（1）数据传输功能实验（2）定时、计数、移位功能实验（3）比较功能实验（4）步进功能的应用实验（5）跳转功能的应用实验（6）子程序调用功能的应用实验（7）中断控制功能的应用实验（8）变频调速的PWM控制功能的应用实验二、传感器技术与应用（1）光电传感器的特性研究与应用（2）电感传感器的特性研究与应用（3）电磁传感器的特性研究与应用（4）位置传感器的特性研究与应用三、气动控制技术（1）电控气动阀的工作原理与应用（2）气动二联体的工作原理与应用（3）各种气缸的工作原理与应用四、运动控制系统（1）直流电机的控制技术（2）步进电机的控制技术六、故障检测技术技能培训（1）程序故障设置的排除训练（2）参数故障设置的排除训练（3）电气接线故障设置的排除训练（4）机械故障设置的排除训练1.4KNT-MT601模块化生产制造系统的技术参数1、交流电源：三相五线制，AC380V/220V±10%50Hz；2、温度：-10℃~40℃；环境湿度：≤90%（3、整机消耗：≤1.5kVA；4、气源工作压力：最小0.5Mbar，最大1Mbar。4、安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座与带绝缘护套的高强度安全型实验导线。第二章供料传输单元的结构与控制2.1供料传输单元的结构2.1.1供料传输单元的功能供料传输单元是KNT-MT601模块化生产制造系统中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。如图2-1所示为供料传输单元实物的全貌。组成：主要由铝合金型材基体、料仓、推料气缸、传输带、光电传感器、磁感应开关、电磁阀与PLC控制系统等组成。功能：为系统供料（提供毛坯零件）。工作过程描述：当供料传输单元的料仓工件有无传感器（光纤放大器）检测到料仓内有毛坯零件时，推料气缸动作，活塞杆伸出，将毛坯零件从仓内推到传输带上，传输带开始运行，同时推料气缸活塞杆收回，准备从仓内推出下个毛坯零件。传输带将毛胚零件送到其末端阻挡机构，并将毛胚零件劫下，设在挡机构处的工件有无传感器检测到有毛坯零件，发信号给机械手工作站，来搬取毛坯零件。2.1.2供料检测单元的结构组成1、技术指标：项目技术参数备注尺寸500(W)×750(D)×1055(H)㎜重量50电源AC220V,50Hz工作电压DC24V,5工作压力4.0～4.5bar组件工作台尺寸500×750×825mm材质铝型材架体、T型槽铝板空气单元压力范围0.5～0.85MPa带润滑器和过滤器过滤精度5㎛联结器尺寸G1/4额定流量550ℓ/min推料气缸缸径16mm带磁性传感器和流量控制行程50传输带模块带式传送，直流电机光电传感器工作电源DC24V光纤漫反射型电磁阀组二位五通单电控电磁阀一个控制方式PLC控制2、供料单元操作面板（1）操作面板：启动按钮、停止按钮、手/自动按钮、功能按钮、联机按钮、复位按钮与急停按钮组成。（2）各按钮安装位置如下：（3）按钮功能启动按钮：启动供料检测单元PLC与外围设备工作。停止按钮：设备完成剩余工序回到准备状态。手/自动切换开关：设备自动运行与手动操作切换开关。功能按钮：备用。联机切换开关：设备单站工作与多站联网工作切换开关。复位按钮：设备回准备工作状态。急停按钮：系统运行出现意外，不管设备工作在何种状态，都停止。3、传感器（1）传感器种类：磁感应接近开关、光电传感器、数字式真空压力开关。（2）传感器安装位置（3）传感器作用气缸与磁感应接近开关：为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸截流阀。气缸截流阀的作用是调节气缸的动作速度。截流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。图2-2是安装了带快速接头的限出型气缸截流阀的气缸外观。图2-2安装了带快速接头的限出型气缸截流阀的气缸图2-3是一个双动气缸装有两个限出型气缸节流阀的连接和调节原理示意图，当调节节流阀A时，是调整气缸的伸出速度，而当调节节流阀B时，是调整气缸的缩回速度。图2-3气缸原理示意图从图2-2上可以看到，气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，这两个极限位置都分别装有一个磁感应接近开关，如图2-4所示。磁感应接近开关的基本工作原理是：当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。若在气缸的活塞（或活塞杆）上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作并发出电信号。在PLC的自动控制中，可以利用该信号判断推料与顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。在传感器上设置有LED显示用于显示传感器的信号状态，供调试时使用。传感器动作时，输出信号“1”，LED亮；传感器不动作时，输出信号“0”，LED不亮。传感器（也叫做磁性开关）的安装位置可以调整，调整方法是松开磁性开关的紧定螺钉，让磁性开关在气缸的滑轨里滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺钉。图2-4磁感应接近开关2.1.31、气动回路组成：过滤减压阀、手动阀、标准气缸、电磁阀、单向节流阀等组成。2、气动回路动作分析：当二位五通电磁阀线圈不得电时，二位五通电磁阀右侧气路通，气缸活塞带动阀杆退回，当二位五通电磁阀线圈得电，左侧气路通，汽缸活塞带动阀杆推料。图2-8供料传输单元气动原理图。图2-8供料传输单元气动原理图2.2供料传输单元的PLC控制与编程此单元选用西门子CPU226AC/DC/继电器PLC控制。各单元间采用PPI总线通讯实现联机控制。1、编写供料传输单元控制程序（参考程序见本公司附件中的光盘）2、绘制电气元件布置图此站需布置的控制元件：小型断路器、开关单元、可编程控制器。原则：各元件安装说明、安装空间大小、拆接线方便。3、PLC的I/O接线供料传输单元电气原理如图2-9、图2-10、图2-11所示。图2-9供料传输单元电气原理图（1）图2-10供料传输单元电气原理图（2）图2-11供料传输单元电气原理图（3）4、编写供料传输单元程序供料传输单元的工艺过程是一个简单的顺序控制过程，这里不再赘述。5、调试供料单元程序1）通电前设备检查a气路检查：检查气源是否引入装置；空气组合元件是否有作用，且压力表调至0.4Mpa；检查气路是否接错；手动动作电磁阀，调节流阀流量，使汽缸动作正常。b传感器检查：气缸到位后，磁性开关是否动作；数字式压力开关设定值是否正确，压力达到设定值，开关是否动作，料仓有料时，对射型光纤开关是否动作，灵敏度调整是否合乎要求；各传感器接线是否正确。c按钮检查：动作按钮，触点是否动作，接线是否正确。2）设备调试可首先通过仿真软件，模拟设备控制过程进行调试，确定程序是否合乎工艺要求。再连至供料传输单元设备上进一步调试。a程序下载：将已编制好的程序编译后，通过PPI通信电缆线下载到PLC中去。注意：通信参数（通信口地址与传输速率）设置正确。b程序运行：PLC投到“RUN”状态，可通过开关或编程软件。c操作设备：设备送电、送气，手自动切换开关置于自动位置，联机切换开关置于非联机位置，按下复位按钮，设备处于准备状态，按启动按钮，设备运行，出现紧急情况，按下急停按钮。d程序监控：设备运行过程监控程序，监测各输入输出点状态是否正确，编程逻辑是否能实现控制要求。e修改程序：在监控过程中，如发现控制要求不能满足，可修改程序再进入上述的a步骤，直至合乎要求。3）通电调试过程中故障分析可能出现的故障：设备动作不到位，PLC不能正常运行。a设备动作不到位：可能是机械位置配合不准确；传感器出现故障、安装不正确或未调整好，触点不动作；气缸卡或气路不通等。b程序故障：程序语法不正确，编译不了；程序上传、下载错误（严重错误）；程序控制逻辑不正确。c操作错误第三章机械手单元的结构与控制3.1机械手单元的结构3.1.1机械手单元的功能机械手单元是KNT-MT601模块化生产制造系统中的第二单元，在整个系统中，起着搬运原料的作用。如图3-1所示为机械手单元实物图。功能：将毛坯零件从供料传输单元的传输带末端搬运至加工单元指定位置。组成：主要由铝合金型材基体、PLC控制系统等组成，气动搬运手（伸缩气缸、转动气缸、升降气缸以与气爪构成）。工作过程描述：在气动机械手单元，摆臂气缸伸出到检测单元一侧，气抓伸出并下降到工件位置并抓起，然后上升并缩回气爪，转动180°后将工件搬运到加工单元第一个工位处。3.1.2搬运单元的结构组成1、机械手单元技术指标项目技术参数备注尺寸500(W)×750(D)×1216(H)㎜重量45电源AC220V,50Hz过载或短路保护工作电压DC24V,5工作压力4.0～4.5bar组件工作台尺寸500×750×825mm材质铝型材架体、T型槽铝板带脚轮空气单元压力范围0.05～0.85MPa空气过滤器,润滑器、压力调节阀、关闭阀过滤精度5㎛联结器尺寸G1/4额定流量550ℓ/min升降气缸缸径16电磁接近开关、流量控制气缸行程40mm摆动气缸缸径25带接近开关、流量控制行程180°气爪缸径20带接近开关和流量控制行程6伸缩气缸缸径20带接近开关和流量控制行程200电磁阀组二位五通单控电磁阀1个三位五通双控电磁阀3个控制方式PLC控制2、电磁阀组图3-2电磁阀组本单元所采用的电磁阀，带手动换向、加锁钮，有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在LOCK位置时，手控开关向下凹进去，不能进行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按，信号为“1”，等同于该侧的电磁信号为“1”；常态时，手控开关的信号为“0”。在进行设备调试时，可以使用手控开关对阀进行控制，从而实现对相应气路的控制，以改变伸缩缸等执行机构的控制，达到调试的目的。3、接线端子排接线端口采用标准接线端子排，用于集中连接本工作单元所有电磁阀、传感器等器件的电气连接线、PLC的I/O端口与直流电源。上层端子用作连接公共电源正、负极（Vcc和0V），连接片的作用是将各分散端子片上层端子排进行电气短接，下层端子用作信号线的连接，固定端板是将各分散的组成部分进行横向固定，保险座内插装有2A的保险管。接线端口上的每一个端子旁都有数字标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在底板上。图3-3机械手单元接线端口图3.1.3气动控制回路1、气动回路组成：过滤减压阀、手动阀、气爪、标准气缸、伸缩气缸（紧凑型气缸）、摆动气缸、电磁阀、单向节流阀等组成。2、气动回路动作分析：当双电控三位五通电磁阀的左侧线圈得电时，三位五通电磁阀左侧进气路和右侧排气路同时接通，摆动气缸转子顺时针旋转，左侧线圈失电后，电磁阀左右侧气路同时关闭，摆动气缸转子停止转动，并保持状态；当双电控三位五通电磁阀的右侧线圈得电时，气路换向，三位五通电磁阀右侧进气路和左侧排气路同时接通，摆动气缸转子逆时针旋转，右侧线圈失电后，电磁阀左右侧气路同时关闭，摆动气缸转子停止转动，并保持状态。当对应三个气缸的单电控二位五通电磁阀线圈得电时，二位五通电磁阀左侧进气路和右侧排气路同时接通，标准气缸、紧凑型气缸活塞杆伸出，气爪活塞杆缩回，标准气缸做下降动作、紧凑型气缸将摆臂伸长、气爪夹紧工件；当二位五通电磁阀线圈失电时，气路换向，右侧进气路和左侧排气路同时接通，标准气缸、紧凑型气缸活塞杆退回，气爪活塞杆伸出，标准气缸做上升动作、紧凑型气缸将摆臂缩回、气爪松开工件。3.2机械手单元的PLC控制与编程此单元选用西门子CPU226AC/DC/继电器PLC控制。各单元间采用PPI总线通讯实现联机控制。1、编写机械手单元控制程序（参考程序见本公司附件中的光盘）2、绘制电气元件布置图（与供料传输单元基本相同）不做介绍。3、PLC的I/O接线机械手单元电气原理如图3-5、图3-6、图3-7所示。图3-5机械手单元电气原理图（1）图3-6机械手单元电气原理图（2）图3-7机械手单元电气原理图（3）4、编写机械手单元程序机械手单元的工艺过程这里不再赘述。5、调试机械手单元程序1）通电前设备检查a气路检查：检查气源是否引入装置；空气组合元件是否有作用，且压力表调至0.4Mpa；检查气路是否接错；手动动作电磁阀，调节流阀流量，使汽缸动作正常。b传感器检查：气缸到位后，磁性开关是否动作；数字式压力开关设定值是否正确，压力达到设定值，开关是否动作，料仓有料时，对射型光纤开关是否动作，灵敏度调整是否合乎要求；各传感器接线是否正确。c按钮检查：动作按钮，触点是否动作，接线是否正确。2）设备调试可首先通过仿真软件，模拟设备控制过程进行调试，确定程序是否合乎工艺要求。再连至机械手单元设备上进一步调试。a程序下载：将已编制好的程序编译后，通过PPI通信电缆线下载到PLC中去。注意：通信参数（通信口地址与传输速率）设置正确。b程序运行：PLC投到“RUN”状态，可通过开关或编程软件。c操作设备：设备送电、送气，手自动切换开关置于自动位置，联机切换开关置于非联机位置，按下复位按钮，设备处于准备状态，按启动按钮，设备运行，出现紧急情况，按下急停按钮。d程序监控：设备运行过程监控程序，监测各输入输出点状态是否正确，编程逻辑是否能实现控制要求。e修改程序：在监控过程中，如发现控制要求不能满足，可修改程序再进入上述的a步骤，直至合乎要求。3）通电调试过程中故障分析可能出现的故障：设备动作不到位，PLC不能正常运行。a设备动作不到位：可能是机械位置配合不准确；传感器出现故障、安装不正确或未调整好，触点不动作；气缸卡或气路不通等。b程序故障：程序语法不正确，编译不了；程序上传、下载错误（严重错误）；程序控制逻辑不正确。c操作错误第四章加工单元的结构与控制4.1加工单元的结构4.1.1加工单元的功能组成：主要由铝合金型材基体、模拟钻台、升降气缸、夹紧气缸、检测气缸、四工位转台、光电传感器、电感式传感器、磁感应开关、电磁阀与PLC控制系统等组成。加工单元组成结构如图4-1。功能：主要完成对毛坯件的模拟钻削加工，然后进行孔深度检测。工作过程描述：毛坯件通过机械手搬入四工位转台机构；四工位转分别设置为一号待料工位、二号钻孔工位、三号深度检测工位、四号卸料工位，分别间隔90°转角。当毛坯件被机械手搬进检测待料工位后，转台机构逐次旋转90°，钻孔机构模拟钻孔，深度检测机构检测孔深。当工件转至第四工位时通知下搬运单元的机械手实施卸料工作。4.1.2加工单元的结构组成1、加工单元技术指标项目技术参数备注尺寸500(W)X750(D)X1216(H)㎜重量50电源AC220V,50Hz过载或短路保护工作电压DC24V,5工作压力4.0～4.5bar组件工作台尺寸500×750×825mm材质铝型材架体、T型槽铝板带脚轮空气单元压力范围0.05～0.85MPa空气过滤器,润滑器、压力调节阀、关闭阀过滤精度5㎛联结器尺寸G1/4额定流量550ℓ/min钻孔模块升降气缸行程50mm电磁接近开关流量控制旋钮缸径16mm模拟电机DC24V夹紧气缸直径10mm带接近开关行程15mm检测气缸直径10mm带接近开关和流量控制行程45mm带电机旋转台工作电源DC24V旋转速度10RPM光电传感器工作电源DC24V尺寸M18感应距离8mm电感传感器工作电源DC24V尺寸M8感应距离1.4mm电磁阀组二位五通单控电磁阀2个三位五通双控电磁阀1个控制方式PLC控制2、电磁阀组：本单元所采用的电磁阀，带手动换向、加锁钮，有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在LOCK位置时，手控开关向下凹进去，不能进行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按，信号为“1”，等同于该侧的电磁信号为“1”；常态时，手控开关的信号为“3、接线端子排：接线端口采用标准接线端子排，用于集中连接本工作单元所有电磁阀、传感器等器件的电气连接线、PLC的I/O端口与直流电源。上层端子用作连接公共电源正、负极（Vcc和0V），连接片的作用是将各分散端子片上层端子排进行电气短接，下层端子用作信号线的连接，固定端板是将各分散的组成部分进行横向固定，保险座内插装有2A的保险管。接线端口上的每一个端子旁都有数字标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在底板上。4.1.31、气动回路组成：过滤减压阀、减压阀、手动阀、升降气缸（新薄型导杆气缸）、检测气缸（标准气缸）、夹紧气缸（标准气缸）、电磁阀、单向节流阀等组成。2、气动回路动作分析：当双电控三位五通电磁阀的左侧线圈得电时，三位五通电磁阀左侧进气路和右侧排气路同时接通，升降气缸活塞杆伸出，钻台降下，左侧线圈失电后，电磁阀左右侧气路同时关闭，升降气缸活塞杆停止运动，并保持状态；当双电控三位五通电磁阀的右侧线圈得电时，气路换向，三位五通电磁阀右侧进气路和左侧排气路同时接通，升降气缸活塞杆退回，钻台上升，右侧线圈失电后，电磁阀左右侧气路同时关闭，升降气缸活塞杆停止运动，并保持状态。图4-2加工单元气动原理图当对应二个气缸的单电控二位五通电磁阀的线圈得电时，夹紧气缸、检测气缸活塞杆伸出，夹紧气缸将毛坯工件夹紧，以便于钻削加工，检测气缸对钻控深度进行检测，当二位五通电磁阀的线圈失电后，夹紧气缸、检测气缸活塞杆退回，夹紧气缸松开工件、检测气缸回到原位。加工单元气动原理如图4-2所示。4.2加工单元的PLC控制与编程此单元选用西门子CPU226AC/DC/继电器PLC控制。各单元间采用PPI总线通讯实现联机控制。1、编写加工单元控制程序（参考程序见本公司附件中的光盘）2、绘制电气元件布置图（与供料传输单元基本相同）不做介绍。3、PLC的I/O接线加工单元电气原理如图4-3、图4-4、图4-5所示。图4-3加工单元电气原理图(1)图4-4加工单元电气原理图（2）图4-5加工单元电气原理图（3）4、编写加工单元程序加工单元的工艺过程这里不再赘述。5、调试加工单元程序1）通电前设备检查a气路检查：检查气源是否引入装置；空气组合元件是否有作用，且压力表调至0.4Mpa；检查气路是否接错；手动动作电磁阀，调节流阀流量，使汽缸动作正常。b传感器检查：气缸到位后，磁性开关是否动作；数字式压力开关设定值是否正确，压力达到设定值，开关是否动作，料仓有料时，对射型光纤开关是否动作，灵敏度调整是否合乎要求；各传感器接线是否正确。c按钮检查：动作按钮，触点是否动作，接线是否正确。2）设备调试可首先通过仿真软件，模拟设备控制过程进行调试，确定程序是否合乎工艺要求。再连至加工单元设备上进一步调试。a程序下载：将已编制好的程序编译后，通过PPI通信电缆线下载到PLC中去。注意：通信参数（通信口地址与传输速率）设置正确。b程序运行：PLC投到“RUN”状态，可通过开关或编程软件。c操作设备：设备送电、送气，手自动切换开关置于自动位置，联机切换开关置于非联机位置，按下复位按钮，设备处于准备状态，按启动按钮，设备运行，出现紧急情况，按下急停按钮。d程序监控：设备运行过程监控程序，监测各输入输出点状态是否正确，编程逻辑是否能实现控制要求。e修改程序：在监控过程中，如发现控制要求不能满足，可修改程序再进入上述的a步骤，直至合乎要求。3）通电调试过程中故障分析可能出现的故障：设备动作不到位，PLC不能正常运行。a设备动作不到位：可能是机械位置配合不准确；传感器出现故障、安装不正确或未调整好，触点不动作；气缸卡或气路不通等。b程序故障：程序语法不正确，编译不了；程序上传、下载错误（严重错误）；程序控制逻辑不正确。c操作错误第五章搬运单元的结构与控制5.1搬运单元的结构5.1.1搬运单元的功能功能：将加工不合格品剔除。将加工合格的工件送至装配单元，并将装配完毕的工件送到检测分拣单元。搬运单元组成结构如图5-1所示。组成：主要由铝合金型材基体、步进驱动系统、伸缩缸、升降缸、气爪机构、PLC控制系统等组成。工作过程描述：首先判断加工零件的合格与否，将不合工件从卸料工位直接提取到废料槽；而合格的加工工件则输送至装配单元，当装配完成后再将装配好的总成品送到分拣单元。5.1.2搬运单元的结构组成1、搬运单元技术指标项目技术参数备注尺寸500(W)×750(D)×985(H)㎜重量50电源AC220V,50Hz过载或短路保护工作电压DC24V,5工作压力4～4.5bar组件工作台尺寸500x750x825mm材质铝型材框架、T型槽铝板空气单元压力范围0.05～0.85MPa带润滑器和过滤器过滤精度5㎛联结器尺寸G1/4额定流量550ℓ/min伸缩气缸直径20mm带磁性传感器和流量控制行程200mm升降气缸直径16mm带磁性传感器和流量控制行程40mm气爪直径20mm带磁性传感器和流量控制行程6mm步进电机保持扭矩12Kg/cm废料滑道尺寸40x300mm电磁阀组二位五通单控电磁阀3个控制方式PLC控制2、电磁阀组：本单元所采用的电磁阀，带手动换向、加锁钮，有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在LOCK位置时，手控开关向下凹进去，不能进行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按，信号为“1”，等同于该侧的电磁信号为“1”；常态时，手控开关的信号为“3、接线端子排：接线端口采用标准接线端子排，用于集中连接本工作单元所有电磁阀、传感器等器件的电气连接线、PLC的I/O端口与直流电源。上层端子用作连接公共电源正、负极（Vcc和0V），连接片的作用是将各分散端子片上层端子排进行电气短接，下层端子用作信号线的连接，固定端板是将各分散的组成部分进行横向固定，保险座内插装有2A的保险管。接线端口上的每一个端子旁都有数字标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在底板上。5.1.3气动控制回路1、气动回路组成：过滤减压阀、手动阀、升降气缸（标准气缸）、伸缩气缸（紧凑型气缸）、气爪、电磁阀、单向节流阀等组成。2、气动回路动作分析：当三个气缸对应的单电控二位五通电磁阀线圈得电时，二位五通电磁阀左侧进气路与右侧排气路接通，升降气缸、气爪、伸缩气缸动作，升降气缸活塞杆伸出，做下降动作，气爪活塞杆退回、做夹紧工件动作，伸缩气缸活塞杆伸出，做摆动臂伸长动作，当线圈失电后，气路换向，二位五通电磁阀右侧进气路与左侧排气路接通，升降气缸、气爪、伸缩气缸活塞杆动作反向，分别做上升、松开工件、摆动臂缩回动作。其原理如图5-2所示。图5-2搬运单元气动原理图5.2搬运单元的PLC控制与编程此单元选用西门子CPU226AC/DC/继电器PLC控制。各单元间采用PPI总线通讯实现联机控制。1、编写搬运单元控制程序（参考程序见本公司附件中的光盘）2、绘制电气元件布置图（与供料传输单元基本相同）不做介绍。3、PLC的I/O接线搬运单元电气原理如图5-3、图5-4、图5-5所示。图5-3搬运单元电气原理图（1）图5-4搬运单元电气原理图（2）图5-5搬运单元电气原理图（3）4、编写搬运单元程序搬运单元的工艺过程这里不再赘述。5、调试搬运单元程序1）通电前设备检查a气路检查：检查气源是否引入装置；空气组合元件是否有作用，且压力表调至0.4Mpa；检查气路是否接错；手动动作电磁阀，调节流阀流量，使汽缸动作正常。b传感器检查：气缸到位后，磁性开关是否动作；数字式压力开关设定值是否正确，压力达到设定值，开关是否动作，料仓有料时，对射型光纤开关是否动作，灵敏度调整是否合乎要求；各传感器接线是否正确。c按钮检查：动作按钮，触点是否动作，接线是否正确。2）设备调试可首先通过仿真软件，模拟设备控制过程进行调试，确定程序是否合乎工艺要求。再连至搬运单元设备上进一步调试。a程序下载：将已编制好的程序编译后，通过PPI通信电缆线下载到PLC中去。注意：通信参数（通信口地址与传输速率）设置正确。b程序运行：PLC投到“RUN”状态，可通过开关或编程软件。c操作设备：设备送电、送气，手自动切换开关置于自动位置，联机切换开关置于非联机位置，按下复位按钮，设备处于准备状态，按启动按钮，设备运行，出现紧急情况，按下急停按钮。d程序监控：设备运行过程监控程序，监测各输入输出点状态是否正确，编程逻辑是否能实现控制要求。e修改程序：在监控过程中，如发现控制要求不能满足，可修改程序再进入上述的a步骤，直至合乎要求。3）通电调试过程中故障分析可能出现的故障：设备动作不到位，PLC不能正常运行。a设备动作不到位：可能是机械位置配合不准确；传感器出现故障、安装不正确或未调整好，触点不动作；气缸卡或气路不通等。b程序故障：程序语法不正确，编译不了；程序上传、下载错误（严重错误）；程序控制逻辑不正确。c操作错误5.3装配搬运单元步进电机的使用SWT-204M高性能细分步进驱动器一、概述SWT-204M是细分型高性能步进驱动器（M=Mierostep），适合驱动中小型的任何3.5A相电流以下的两相或四相混合式步进电机。由于采用新型的双极性恒流斩波驱动技术，使用同样的电机时可以比其它驱动方式输出更大的速度和功率。其细分功能使步进电机运转精度提高，振动减小，噪声降低。A+A相头输出电机A组，A+、A-互调，可更换一次电机运转方向。A-A相尾输出B+B相头输出电机B组，B+、B-互调，可更换一次电机运转方向。B-B相尾输出AC1电源输入额定电压AC（12～30V），60W额定电压DC（15～40V），60WAC2POWER电源指示电源正常时发光管亮（绿色）七、机械安装图※推荐采用侧面安装，散热效果更佳！八、电源供给电源电压在DC24V-46V之间都可以正常工作，SWT-204M驱动器最好采用非稳压型直流电源供电，也可以自己采用变压器降压+桥式整流+电容滤波，电容可取6800uF或10000uF.但注意应使整流后电压纹波峰值不超过46V。建议用户使用+24V-46V直流供电，避免电网波动超过驱动器电压工作范围。九、脉冲控制模式设定脉冲+方向控制模式十、细分和电流设定SWT-204M驱动器采用八位拨码开关设定细分精度、动态电流和半流/全流。详细描述如下：动态电流细分精度SW1SW2SW3SW4SW5SW6SW7SW8半流/全流●细分设定细分精度由5、6、7、8四位拨码开关设定。Pulse/revSW5SW6SW7SE821000401008110016001032101064011012811105000110100120010125110140001150101110001111251111●电流设定1-3位拨码开关用于设定电机运转时电流（动态电流），而第4位拨码开关用于设定静止时电流（静态电流）。（1）动态电流设定用三位拨码开关一共可设定8个电流级别，参见下表。IoSW1SW2SW31.30001.61001.90102.21102.50012.91013.20113.5111SWT-204M驱动器采用差分式接口电路，内置高速光电耦合器，允许接收长线驱动器，集电极开路和PNP输出电路的信号。我们推荐用长线驱动器电路，抗干扰能力强，接口完全匹配。现在以集电极开路和PNP输出为例，接口电路示意图如下：SWT-204M驱动器能驱动所有相电流为3.5A以下的四线、六线或八线的两相/四相电机。下图详细列出了4线、6线、8线步进电机的接法：十五、驱动器与电机的匹配SWT-204M驱动器可驱动国内外各厂家的两相和四相电机，为了取得最满意的驱动效果，需要选取合理和供电电压和设定电流。供电电压的高低决定电机的速度，而电流设定值决定电机的力矩。十七、常见问题17.1以下是应用中常见的一些问题和处理方法17.2驱动器常见问题答用户问（1）何为步进电机和步进驱动器？步进电机是一种专门用于速度和位置精确控制的特种电机，它旋转是以固定的角度（称为“步距角”）一步一步运行的，故称步进电机。其特点是没有累积误差，接收到控制器发来的每一个脉冲信号，在驱动器的推动下电机运转一个固定的角度，所以广泛应用于各种开环控制。步进驱动器是一种能使步进电机运行的功率放大器，能把控制器发来的脉冲信号转化为步进电机的功率信号，电机的转速与脉冲频率成正比，所以控制脉冲频率可以精确调速，控制脉冲数就可以精确定位。（2）何为驱动器的细分？步进电机由于自身特有结构决定，出厂时都注明“电机固有步距角”（如1.2°/0.6°，）。但在很多精密控制和场合，整步的角度太大，影响控制精度，同时振动太大，所以要求分很多步走完一个电机固有步距角，这就是所谓的细分驱动，能够实现此功能的电子装置称为细分驱动器。（3）细分驱动器有何优点？●因减少每一步所走过的步距角，提高了步距均匀度，因此可以提高控制精度。●可以大大地减少电机振动，低频振荡是步进电机的固有特性，用细分是消除它的最好方法。●可以有效地减少转矩脉动，提高输出转矩。以上这些优点普遍被用户认可，并给他们带来实惠，所以建议您最好选用细分驱动器。（4）为什么我的电机只朝一个方向运转？●可能方向信号太弱，或接线极性错，或信号电压太高烧坏方向限流电阻。●脉冲模式不匹配，信号是脉冲/方向，驱动器必须设置为此模式；若信号是CW/CCW（双脉冲模式），驱动器则必须也是此模式，否则电机只朝一个方向运转。第六章装配单元的结构与控制6.1装配单元的结构6.1.1装配单元的功能功能：主要完成对合格工件进行装销的装配工作。组成：主要由铝合金型材基体、转动气缸（摆动气缸）、推出定位气缸（紧凑型气缸）、装配料仓与推料装配气缸（紧凑型气缸）、PLC控制系统等组成。组成结构如图6-1所示。描述：首先载有工件的装配平台旋转90度后，定位气缸推出并使工件贴紧装配件料仓，推料缸将圆柱推出装配到工件的柱型孔中，装配平台恢复到平行状态，完成装配过程。6.1.2装配单元的结构组成装配单元技术指标项目技术参数备注尺寸500(W)×750(D)×985(H)㎜重量47电源AC220V,50Hz过载或短路保护工作电压DC24V,5工作压力4～4.5bar组件工作台尺寸500x750x825mm材质铝型材框架、T型槽铝板空气单元压力范围0.05～0.85MPa带润滑器和过滤器过滤精度5㎛联结器尺寸G1/4额定流量550ℓ/min转动气缸直径12mm带磁性传感器和流量控制行程270定位气缸直径16mm带磁性传感器和流量控制行程20mm推料气缸直径16mm带磁性传感器和流量控制行程40mm电磁阀组二位五通双控电磁阀1个三位五通双控电磁阀2个控制方式PLC控制2、电磁阀组：本单元所采用的电磁阀，带手动换向、加锁钮，有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在LOCK位置时，手控开关向下凹进去，不能进行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按，信号为“1”，等同于该侧的电磁信号为“1”；常态时，手控开关的信号为“3、接线端子排：接线端口采用标准接线端子排，用于集中连接本工作单元所有电磁阀、传感器等器件的电气连接线、PLC的I/O端口与直流电源。上层端子用作连接公共电源正、负极（Vcc和0V），连接片的作用是将各分散端子片上层端子排进行电气短接，下层端子用作信号线的连接，固定端板是将各分散的组成部分进行横向固定，保险座内插装有2A的保险管。接线端口上的每一个端子旁都有数字标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在底板上。6.1.31、气动回路组成：过滤减压阀、手动阀、转动气缸、推出定位气缸、推料装配气缸、电磁阀、单向节流阀等组成。2、气动回路动作分析：当两个气缸对应的双电控三位五通电磁阀左侧线圈得电时，三位五通电磁阀左侧进气路与右侧排气路同时接通，摆动气缸转子顺时针转动，配平台旋转90度，推出定位气缸活塞杆伸出，使工件上表面与供销仓有机玻璃表面紧贴，左侧线圈失电后，三位五通电磁阀左右侧气路同时关闭，摆动气缸转子停止转动并保持状态，推出定位气缸活塞杆停止运动并保持状态，当三位五通电磁阀右侧线圈得电时，气路换向，三位五通电磁阀右侧进气路与左侧排气路同时接通，推出定位气缸活塞杆退回，使工件上表面与供销仓有机玻璃表面分离，摆动气缸转子逆时针转动，配平台反向旋转90度，右侧线圈失电后，三位五通电磁阀左右侧气路同时关闭，摆动气缸转子停止转动并保持状态，推出定位气缸活塞杆停止运动并保持状态。当单电控二位五通电磁阀线圈得电时，推料装配气缸活塞杆伸出，插销被推入工件中心孔内，线圈得电后，推料装配气缸活塞杆退回回到原位。其原理如图6-2所示。图6-2装配单元气动原理图6.2装配单元的PLC控制与编程此单元选用西门子CPU226AC/DC/继电器PLC控制。各单元间采用PPI总线通讯实现联机控制。1、编写装配单元控制程序（参考程序见本公司附件中的光盘）2、绘制电气元件布置图（与供料传输单元基本相同）不做介绍。3、PLC的I/O接线装配单元电气原理如图6-3、图6-4、图6-5所示。图6-3装配单元电气原理图（1）图6-4装配单元电气原理图（2）图6-5装配单元电气原理图（3）4、编写装配单元程序装配单元的工艺过程这里不再赘述。5、调试装配单元程序1）通电前设备检查a气路检查：检查气源是否引入装置；空气组合元件是否有作用，且压力表调至0.4Mpa；检查气路是否接错；手动动作电磁阀，调节流阀流量，使汽缸动作正常。b传感器检查：气缸到位后，磁性开关是否动作；数字式压力开关设定值是否正确，压力达到设定值，开关是否动作，料仓有料时，对射型光纤开关是否动作，灵敏度调整是否合乎要求；各传感器接线是否正确。c按钮检查：动作按钮，触点是否动作，接线是否正确。2）设备调试可首先通过仿真软件，模拟设备控制过程进行调试，确定程序是否合乎工艺要求。再连至装配单元设备上进一步调试。a程序下载：将已编制好的程序编译后，通过PPI通信电缆线下载到PLC中去。注意：通信参数（通信口地址与传输速率）设置正确。b程序运行：PLC投到“RUN”状态，可通过开关或编程软件。c操作设备：设备送电、送气，手自动切换开关置于自动位置，联机切换开关置于非联机位置，按下复位按钮，设备处于准备状态，按启动按钮，设备运行，出现紧急情况，按下急停按钮。d程序监控：设备运行过程监控程序，监测各输入输出点状态是否正确，编程逻辑是否能实现控制要求。e修改程序：在监控过程中，如发现控制要求不能满足，可修改程序再进入上述的a步骤，直至合乎要求。3）通电调试过程中故障分析可能出现的故障：设备动作不到位，PLC不能正常运行。a设备动作不到位：可能是机械位置配合不准确；传感器出现故障、安装不正确或未调整好，触点不动作；气缸卡或气路不通等。b程序故障：程序语法不正确，编译不了；程序上传、下载错误（严重错误）；程序控制逻辑不正确。c操作错误第七章检测分拣单元的结构与控制7.1检测分拣单元的结构7.1.1检测分拣单元的功能检测分拣单元是本套系统的最后单元，将工件进行分类。组成：主要由铝合金型材工作台架、气源组件、检测分拣机构和PLC等组成。其组成结构如图7-1所示。功能：将工件进行分类，分拣入槽。工作过程描述：进入分拣单元的加工工件被分别放置在二根不同的滑槽里。当工件在传送带起始至末端位置的传送过程中受到对射传感器的检测，导向气缸根据记录的工件属性分别动作，完成分拣入槽。7.1.2分拣单元的结构组成1、检测分拣单元技术指标项目技术参数备注尺寸500(W)×750(D)×985(H)㎜重量53电源AC220V,50Hz过载短路保护工作电压DC24V,5工作压力4～4.5bar组件工作台尺寸500×750×825mm带脚轮材质铝型材框架、T型槽铝板空气单元压力范围0.05～0.85MPa带润滑器和过滤器过滤精度5㎛联结器尺寸G1/4额定流量550ℓ/min传输带模块带式传送，直流电机存储滑道尺寸40x300mm数量2个电磁阀组二位五通单控电磁阀1个二位五通双控电磁阀1个挡料气缸直径10mm带接近传感器和流量控制行程15mm导向气缸直径16mm带磁性传感器和流量控制行程10mm电磁阀组二位五通单电控电磁阀两个控制方式PLC控制2、电磁阀组：本单元所采用的电磁阀，带手动换向、加锁钮，有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在LOCK位置时，手控开关向下凹进去，不能进行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按，信号为“1”，等同于该侧的电磁信号为“1”；常态时，手控开关的信号为“3、接线端子排：接线端口采用标准接线端子排，用于集中连接本工作单元所有电磁阀、传感器等器件的电气连接线、PLC的I/O端口与直流电源。上层端子用作连接公共电源正、负极（Vcc和0V），连接片的作用是将各分散端子片上层端子排进行电气短接，下层端子用作信号线的连接，固定端板是将各分散的组成部分进行横向固定，保险座内插装有2A的保险管。接线端口上的每一个端子旁都有数字标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在底板上。7.1.31、气动回路组成：过滤减压阀、手动阀、挡料气缸（薄型气缸）、电磁阀、单向节流阀等组成。2、气动回路动作分析：当单电控二位五通电磁阀线圈得电时，二位五通电磁阀左侧进气路和右侧排气路接通，挡料气缸活塞杆伸出，挡料板转动，工件在传送带上传送过程中被挡料板挡入相应的料槽内，线圈得电后，气路换向，二位五通电磁阀右侧进气路和左侧排气路接通，挡料气缸活塞杆退回，挡料板反向转动，不再阻挡传送带上的工件。其原理如图7-2所示。图7-2检测分拣单元气动原理图7.2检测分拣单元的PLC控制与编程此单元选用西门子CPU226AC/DC/继电器PLC控制。各单元间采用PPI总线通讯实现联机控制。1、编写检测分拣单元控制程序（参考程序见本公司附件中的光盘）2、绘制电气元件布置图（与供料传输单元基本相同）不做介绍。3、PLC的I/O接线检测分拣单元电气原理如图7-3、图7-4、图7-5所示。图7-3检测分拣单元电气原理图（1）图7-4检测分拣单元电气原理图（2）图7-5检测分拣单元电气原理图（3）4、编写检测分拣单元程序检测分拣单元的工艺过程这里不再赘述。5、调试检测分拣单元程序1）通电前设备检查a气路检查：检查气源是否引入装置；空气组合元件是否有作用，且压力表调至0.4Mpa；检查气路是否接错；手动动作电磁阀，调节流阀流量，使汽缸动作正常。b传感器检查：气缸到位后，磁性开关是否动作；数字式压力开关设定值是否正确，压力达到设定值，开关是否动作，料仓有料时，对射型光纤开关是否动作，灵敏度调整是否合乎要求；各传感器接线是否正确。c按钮检查：动作按钮，触点是否动作，接线是否正确。2）设备调试可首先通过仿真软件，模拟设备控制过程进行调试，确定程序是否合乎工艺要求。再连至检测分拣单元设备上进一步调试。a程序下载：将已编制好的程序编译后，通过PPI通信电缆线下载到PLC中去。注意：通信参数（通信口地址与传输速率）设置正确。b程序运行：PLC投到“RUN”状态，可通过开关或编程软件。c操作设备：设备送电、送气，手自动切换开关置于自动位置，联机切换开关置于非联机位置，按下复位按钮，设备处于准备状态，按启动按钮，设备运行，出现紧急情况，按下急停按钮。d程序监控：设备运行过程监控程序，监测各输入输出点状态是否正确，编程逻辑是否能实现控制要求。e修改程序：在监控过程中，如发现控制要求不能满足，可修改程序再进入上述的a步骤，直至合乎要求。3）通电调试过程中故障分析可能出现的故障：设备动作不到位，PLC不能正常运行。a设备动作不到位：可能是机械位置配合不准确；传感器出现故障、安装不正确或未调整好，触点不动作；气缸卡或气路不通等。b程序故障：程序语法不正确，编译不了；程序上传、下载错误（严重错误）；程序控制逻辑不正确。c操作错误第八章教学项目8.1教学项目一供料传输站电气控制项目名称能够熟练操作供料传输站面板，根据供料传输站工艺控制要求绘制PLC控制系统电气接线图，按工艺控制要求编写PLC控制程序，并调试程序，实现供料传输单元控制功能。项目内容1、了解供料传输站工艺控制流程；2、能熟练操作供料传输站；3、了解传感器与气动控制元件作用与接线4、绘制PLC控制系统电气接线图；5、根据工艺控制要求编写供料传输站程序；6、调试供料传输站程序；项目实施项目小组：供料传输站小组人数：48.2教学项目二机械手站电气控制项目名称能够熟练操作机械手站面板，根据机械手站工艺控制要求绘制PLC控制系统电气接线图，按工艺控制要求编写PLC控制程序，并调试程序，实现机械手单元控制功能。项目内容1、了解机械手站工艺控制流程；2、能熟练操作机械手站；3、了解传感器与气动控制元件作用与接线4、绘制PLC控制系统电气接线图；5、根据工艺控制要求编写机械手站程序；6、调试机械手站程序；项目实施项目小组：机械手站小组人数：48.3教学项目三加工站电气控制项目名称能够熟练操作加工站面板，根据加工站工艺控制要求绘制PLC控制系统电气接线图，按工艺控制要求编写PLC控制程序，并调试程序，实现加工单元控制功能。项目内容1、了解加工站工艺控制流程；2、能熟练操作加工站；3、了解传感器与气动控制元件作用与接线4、绘制PLC控制系统电气接线图；5、根据工艺控制要求编写加工站程序；6、调试加工站程序；项目实施项目小组：加工站小组人数：48.4教学项目四搬运站电气控制项目名称能够熟练操作搬运站面板，根据搬运站工艺控制要求绘制PLC控制系统电气接线图，按工艺控制要求编写PLC控制程序，并调试程序，实现搬运单元控制功能。项目内容1、了解装配搬运站工艺控制流程；2、能熟练操作装配搬运站；3、了解传感器与气动控制元件作用与接线4、绘制PLC控制系统电气接线图；5、根据工艺控制要求编写装配搬运站程序；6、调试装配搬运站程序；7步进驱动器的使用项目实施项目小组：搬运站小组人数：48.5教学项目五装配站电气控制项目名称能够熟练操作装配站面板，根据装配站工艺控制要求绘制PLC控制系统电气接线图，按工艺控制要求编写PLC控制程序，并调试程序，实现装配单元控制功能。项目内容1、了解装配站工艺控制流程；2、能熟练操作装配站；3、了解传感器与气动控制元件作用与接线4、绘制PLC控制系统电气接线图；5、根据工艺控制要求编写装配站程序；6、调试装配站程序；项目实施项目小组：装配站小组人数：48.6教学项目六检测分拣站电气控制项目名称能够熟练操作检测分拣站面板，根据检测分拣站工艺控制要求绘制PLC控制系统电气接线图，按工艺控制要求编写PLC控制程序，并调试程序，实现检测分拣单元控制功能。项目内容1、了解检测分拣站工艺控制流程；2、能熟练操作检测分拣站；3、了解传感器与气动控制元件作用与接线4、绘制PLC控制系统电气接线图；5、根据工艺控制要求编写检测分拣站程序；6、调试检测分拣站程序；项目实施项目小组：检测分拣站小组人数：48.7西门子PLC编程软件的使用方法1、程序设计方法一般来说，PLC有线性化编程、模块化编程和结构化编程等3种程序设计方法。1）线性化编程线性化编程类似硬件继电器控制电路，整个系统的控制程序放在主循环控制组织块OB1（主程序）中，每一次循环扫描都要不断地顺序执行OB1中的全部指令。这种方法程序结构简单，不涉与功能、功能块、数据块、局部变量和中断等比较复杂的概念，容易入门，一般在编写简单的控制系统程序时使用。本书S7-200部分主要讨论的就是这种编程方法。2）模块化编程程序被分为不同的逻辑块，每个块包含了完成部分控制任务的逻辑指令。组织块OB1（主程序）中的指令决定在什么情况下调用哪一个块，功能和功能快（子程序）用来完成不同的过程任务。被调用的块执行完后，返回到OB的调用点，继续执行OB1。模块化编程的程序被分为若干块，易于实现多人同时对一个项目编程。由于只在需要时执行相关的指令，因此提高了CPU的执行效率。3）结构化编程结构化编程将复杂的自动化任务分解成能够反映过程的工艺、功能或可以反复使用的小任务，这些任务由相应的程序块来表示，程序运行时所需的大量数据和变量存储在数据块中。某些程序块可以用来实现相同或相近的功能。这些程序块是相对独立的，它们被OB1或别的程序块调用。2、用户程序的基本结构（以S7-300系列为例）S7-300编程方式简介S7-300系列PLC的编程语言是STEP7。用文件快的形式管理用户的程序与程序运行所需的数据，组成结构化的用户程序。这样，PLC的程序组织明确，结构清晰，易于修改。为支持结构化程序设计，STEP7用户程序通常由组织块（OB）、功能块（FB）或功能块（FC）等三种类型的逻辑块和数据块（DB）组成。OB1是主程序循环块，在任何情况下，它都是需要的。表2-1用户程序中的块块块简要描述组织块（OB）操作系统与用户程序的接口，决定用户程序的结构系统功能块（SFB）CPU提供的重要系统功能，有存储区系统功能（SFC）CPU提供的重要系统功能，无存储区功能块（FB）用户编写的包含常用功能的子程序，有存储区功能（FC）用户编写的包含常用功能的子程序，无存储区背景数据块（DI）调用FB和SFB时用于传递参数的数据块，编译时自动生成数据共享数据块（DB）存储用户数据的数据区域，供所有块共享功能块（FB、FC）实际上是用户程序，分为带“记忆”的功能块FB和不带“记忆”的功能块（FC）。FB带有背景数据块（InstanceDataBlock）,在FB块结束时继续保持,即被”记忆”功能块FC没有背景数据块。数据块(DB)是用户定义的用于存取数据的存储区，可以被打开或关闭。DB可以是属于某个FB的情景数据块，也可以是通用的全局数据块，用于FB或FC。S7CPU还提供标准系统功能块（SFB、SFC），集成在S7CPU中的功能程序库。用户可以直接调用它们，由于它们是操作系统的一部分，因此不需要将其作为用户程序下载到PLC。图2-1块调用的分层结构2、STEP7编程软件简介（以S7-300系列为例）STEP7编程软件用于SIMATICS7、C7和M7和基于PC的WinAC,是供它们编程、监控和参数设置的标准工具。为了在PC机上使用STEP7，必须配置MPI通信卡或PC/MPI通信适配器，将计算机接入MPI或PROFIBUS网络，以便下载和上载用户程序与组态数据。STEP7允许多个用户同时处理一个工程项目，但不允许多个用户同时对一个项目进行写操作（如程序与组态数据的下载）。1）STEP7的授权授权是使用STEP7软件的“钥匙”，只有在硬盘上找到相应的授权，STEP7才可以正常使用，否则会提示用户安装授权。图2-2授权管理器2）STEP7的项目结构在STEP7中，一个自动化系统的所有数据以项目（Project）的形式来进行组织和管理。一个项目包含了以下的三类数据。a硬件结构的组态数据与模块参数；b通信网络的组态数据；c可编程模块的程序；上述数据都以对象的形式存储，STEP7采用目录式的层次结构管理项目中的所有对象。对象从上到下有三个层次：第一层：项目；第二层：通讯子网、PLC站或S7程序；第三层：第二层下面的具体对象，视第二层定。图2-3浏览项目结构3）语言环境设置STEP7中提供了多种可选语言，如果在安装STEP7时用户选择了多语言，则可以在使用过程中改变语言环境。打开【SIMATICManager】，通过【选项】|【自定义】打开自定义选项菜单，选择【语言】图2-4语言环境设置4）常规选项设置通过【选项】|【自定义】打开自定义选项菜单，选择【常规】选项卡。常规选项的设置界面和各选项的含义如图2-5所示。图2-5常规选项设置5）PG/PC接口设置PG/PC接口（PG/PCInterface）是PG/PC和PLC之间进行通讯连接的接口。PG/PC支持多种类型的接口，每种接口都需要相应的参数设置（如通讯波特率等）。因此，要实现PG/PC和PLC之间的通讯连接，必须正确地设置PG/PC接口。SETP7的安装过程中，会提示用户设置PG/PC接口参数。在安装完成之后，可以通过以下几种方法打开PG/PC设置对话框：aWindows的【开始】|【SIMATIC】|【STEP7】|【设置PG-PC接口】bWindows的【控制面板】|【设置PG-PC接口】c在【SIMATICManager】中，通过菜单【选项】|【设置PG/PC接口】图2-6PG/PC接口设置6)设置步骤如下：a将【应用程序访问点】设置为【S7ONLINE（SETP7）】b在【以使用的接口参数分配】中，选择需要的接口类型。如果列表中没有需要的类型，可以通过单击【选择】按钮安装相应的模块或协议c选中一个接口类型，单击【属性】按钮，在弹出的对话框中进行参数设置，如图2-7所示图2-7接口属性设置3、硬件组态（以S7-300系列为例）1）创建项目打开【SIMATICManager】，系统会自动弹出“新建项目”向导（图2-8），同时，也可以通过选择菜单【文件】|【新建项目”向导】打开。这里，我们不使用“新建项目”向导。通过单击按钮【取消】关闭该向导。图2-8创建项目在工具栏中单击按钮或在【文件】菜单下单击【新建】，可以直接创建一个新项目。在弹出的对话框中输入项目名称与路径，单击确定完成（如图2-9）。这里建立了一个名为example7-1的项目。图2-9创建一个新项目直接建立的项目只包含一个MPI子网对象，用户需要通过【插入】菜单来手动添家对象.用户可以插入一个PLC站，先进行硬件组态，完成硬件组态后，再在相应CPU的S7程序目录下编辑用户程序；也可以先插入一个独立的S7程序，编写用户程序，再进行硬件组态，等组态完成后将程序复制到相应的CPU中。图2-102）硬件组态程序打开前面建立的项目example7-1，在项目的根接点下插入一个“SIMATIC300站点”，将站点命名为S7300PLC，选中左边窗口的“S7300PLC”，在右边窗口可以看到“硬件”的图标图2-11双击“硬件”图标，就可以打开硬件组态界面图2-123）配置主机架在STEP7中，可以通过简单的拖放操作来完成主机架的配置。在配置过程中，添加到主机架中的模块的定货号（在硬件目录中选中一个模块，目录下方的窗口会显示模块的定货号和对模块的描述）应该与实际的硬件一致。图2-13配置主机架插入主机架后，分别向机架中的1号插槽添加电源、2号插槽添加CPU。硬件目录中的某些CPU型号有多种操作系统（Firmware）版本，在添加CPU时，CPU的型号和操作系统版本都要与实际的硬件一致。图2-144—11号槽中可以添加信号模块、功能模块、通讯处理器等，上述模块分别在硬件目录的SM-300、FM-300和CP-300中。例如图7-15在主机架中添加了一个数字量输入模块和一个数字量输出模块。图2-15在配置过程中，STEP7可以自动检查配置的正确性。当硬件目录中的一个模块被选中时，机架中允许插入该模块的槽会变成绿色，而不允许该模块插入的槽颜色无变化。将选中的模块拖到不能插入该模块的槽时，会提示不能插入的原因。图2-16aCPU参数配置：双击机架中的CPU，打开CPU属性对话框，在这里可以配置CPU的各类参数，不同型号的CPU参数不尽相同，在应用时应注意。b常规设置：在常规页面中（图2-17），包括了CPU的基本信息和MPI的接口设置。单击“属性”按钮会弹出MPI通讯的属性设置界面，在这里可以设置MPI通讯的速率等参数。图2-174）启动如图2-18所示为启动属性页，各参数描述如下：S7系列PLC有三种启动方式（其中大多数300系列CPU只有暖启动）：a暖启动：启动时过程映像和不保持定时器、计数器与标志存储器被清除，CPU会自动调用OB100一次，然后开始循环执行OB1。b冷启动：启动时所有存储器被清除，CPU会自动调用OB100一次，然后开始循环执行OB1。c热启动：启动时所有存储器保持，CPU会自动调用OB100一次，然后开始循环执行OB1。图2-185)周期/时钟存储器周期/时钟存储器（图2-19）页面主要包含以下参数设置。图2-196)保持存储器保持存储器页面（图2-20）包含了下面的项目：图2-207)诊断/时钟诊断/时钟页（图2-21）包括以