自动化生产线控制与维护（基于数字孪生）课件全套 项目1-5 自动化生产线的认知-典型自动化生产线组成单元设计与调试

项目1.1自动化生产线认知任务描述本项目主要包括自动化生产线概述、应用场合以及现场管理与维护的要求，认识自动化生产线，为后面完成控制功能实现单元设备运行做理论准备。1.知道自动生产线的概念及组成；2.了解自动化生产线的应用现状，机电行业的发展情况；3.建立“我”在行业领域发展的信心。

通过本节的学习，我们将：一、了解自动化生产线及应用自动化生产概念自动化生产线是在流水线和自动化专机的功能基础上逐渐发展形成的自动工作的机电一体化的装置系统。通过自动化输送及其他辅助装置，按照特定的生产流程，将各种自动化专机连接成一体，并通过气动、液压、电机、传感器和电气控制系统使各部分的动作联系起来，使整个系统按照规定的程序自动的工作，连续、稳定的生产出符合技术要求的特定产品，称这种自动工作的机电一体化系统为自动化生产线。一、了解自动化生产线及应用自动化生产线控制系统概念机械、气动、传感检测、电动机驱动、PLC（可编程序控制器）、工业网络通信以及人机界面等多种技术的有机结合。自动化生产线上的传感检测、传输与处理、分析控制以及驱动与执行等部件在微处理单元的控制下协调有序地工作，并通过一定的辅助设备构成一个完整的机电一体化系统，自动地完成预定的全部生产任务。一、了解自动化生产线及应用特点自动化生产线综合性机械控制技术气动控制技术电机控制技术传感检测技术人机界面技术工业网络技术系统性检测传输处理控制执行驱动一、了解自动化生产线及应用自动化生产线发展方向及应用领域发展方向运用领域发展方向应用领域提高生产率增大多用性增大灵活性数控车床工业机器人电子计算机二、初识自动化生产线应用图1-2为某电商公司的自动化无人仓库，这是全球第一个规模化运行并投入实际使用的全流程无人仓，承担华东地区每天20万单3C电子产品和个人护理产品的物流分拣打包工作。因为仓库里没有人，工作者是上千台机器和传送带。所有的机器都有各自精准的轨道和工作流程，即使是几乎随时在运动的自动转运货架AGV，也具备防触碰和主动避让程序，数千台机器如何在自主研发的系统引导下，密切配合，完成每天20万单的产品入库、分拣、打包、出库全流程的无人化运作。公司表示，要让这一无人仓的运转成为世界标准，用中国自主研发的无人仓智能控制系统开启全球智慧物流的未来。二、初识自动化生产线应用如图1-3所示是某汽车公司的自动化汽车生产线。该公司拥有全球最先进、世界顶级的冲压、焊装、树涂装及总装等整车制造总成的自动化生产线系统。通过该自动化生产线系统可实现汽车制造中高效率、高精度和低能耗冲压加工；借助生产线配备的267个自动化机器人可实现车身更精密，柔性化的焊接，有力地确保了产品品质，成就“中国制造”。图1-3某汽车公司的自动化汽车生产线二、初识自动化生产线应用图1-4所示是口罩机生产线，包括口罩机的生产和包装功能于一体，包括成型、耳带焊接、消菌消毒以及包装等工序单元。生产线上每个单元都有相应独立的控制与执行等功能，通过工业网络通信技术将生产线构成一个完整的工业网络系统，确保整条生产线高效有序运行，实现大规模的自动化生产控制与管理，为我们国家三年抗疫的胜利发挥了重要的作用。二、初识自动化生产线应用图1-5所示是某化工厂领域污水处理自控系统的监控现场。该生产线引入工业网络技术，通过采用先进的计算机技术、电气控制技术、信息化技术以及工业联网技术，集成工厂自动化设备对污水处理全过程实施控制、调度、监控。同时，工控机、变频器、人机界面、触摸屏技术以及工业通信技术等自动化产品在该生产线上得到充分应用。图1-5某自动化公司自控系统的监控室总结与思考自动化生产线在军工、民用等生产领域得到大量的应用，在大力发展中国制造的背景下，作为新时期的未来“智能制造”科技人员，了解最新的自动化生产线知识，掌握前沿自动化生产线的知识，让自己成为中国智能制造的人才，为“中国制造”添砖加瓦！总结与思考自动化生产线的概念？01自动化生产线控制系统的概念？02简述自动化生产线的应用场合。03你还知道哪些有关自动化生产线的知识？04感谢观看Thankyou主讲人：曾洁琼项目1.2自动化生产线实训平台的认知任务描述1.认识自动化生产线课程所选用的实训教学平台；2.知道实训设备的基本组成；3.了解实训设备的核心技术；4.熟悉实验室设备的整体情况及其布置。自动化生产线课程包括机械设计、机械原理、可编程序控制(PLC)技术、电机控制技术、气动控制技术、人机界面（HMI）及工业网络通信技术等技术的综合应用，将这些课程知识整合在《自动化生产线》一门课程中，需要一套融合所有技术的实训平台，通过这节课的学习，我们将了解课程的实训平台，我们将：典型自动化生产线（综合机设备）综合机综合机设备包括供料模块、传送带模块、分类搬运模块等三个模块组成，能够实现从供料、传送、分类等控制功能。生产线动作演示如下：典型自动化生产线（生产线设备）图1-6所示为广州沃图自动化技术有限公司生产的典型模块化自动化生产线组成结构图。该典型自动化生产线由供料单元、检测单元、加工单元、搬运单元、分拣输送单元、提取安装单元、操作手单元、分类存储单元及工业机器人等9个不同的模块单元组成。图1-6典型模块化自动化生产线组成结构图供料单元加工单元搬运单元操作手单元提取安装单元检测单元安装搬运单元分类存储单元工业机器人单元典型自动化生产线（生产线设备）自动化生产线实训设备是开放式的模块结构，各个组成单元的机构结构与功能已经固定，但每个设备单元的控制功能的顺序和要求、设备单元之间的联机动作配合，可以根据模拟实际生产现场状况进行灵活地配置，使之实现模拟实际生产要求的自动化生产运行过程。同时每个设备单元都是独立设备单元，具备自动化单机控制系统的功能。在完成每一个基本设备单元的控制功能实现的基础上，学习联机通信技术，逐步实现整机运行。同时通过触摸屏技术的学习，实现自动化生产线的远程控制和监控功能。典型自动化生产线设备特点自动化生产线由9个模块式工作单元组成01实体设备每个工作单元电气控制板上都配备有一台西门子S7系列PLC，分别控制每一工作单元的执行功能。02生产线中各单元可自成一个独立的系统运行，同时也可以通过网络互联构成一个分布式的整机控制系统运行。03运行方式典型自动化生产线工作运行方式当工作单元自成一个独立的系统运行时独立设备运行的主令信号以及运行过程中的状态显示信号，来源于该工作单元操作面板，各模块在自身PLC控制下自动完成本站的执行功能。当生产线采用网络通信方式互联成一个整机系统运行时工作单元之间的各种信息通过网络进行数据通信与交换，各运行设备之间能自动协调工作，实现了自动化生产线整机稳定有序地运行。当自动化生产线采用了触摸屏或组态软件等人机界面运行时生产线中主令信号通过触摸屏或组态软件系统给出。同时，人机界面上也实时显示系统运行的各种状态信息。总结与思考理论题典型自动化生产线由什么工作单元组成？简述典型自动化生产线的系统特点及运行方式。分组实践操作题观察我们实验室设置的布置情况，观察我们实验室有哪些设备，并完成以下的内容；请用CAD或其它绘图软件绘制实验室布置图；用文字描述设备的机械结构组成，并对不同的设备功能做个简介。细心观察设备的摆放情况，并查阅相关资料进行机械结构及其功能简介，并能用学过的绘图软件对实验室的布置情况进行绘制。可以先用手绘草图后回宿舍再进行电子图的制作，将课堂的时间更有效的利用，培养独立自由的学习能力，初步形成工程师的职业素养。考核评分表2-1任务考核评分表评分项目考核标准权重得分理论题正确了解自动化生产线的概念、作用、应用场合；典型生产线的工作单元组成及系统运行方式。50%

操作题熟悉实验室设备，知道实验室设备的情况及其放置情况。初步了解产线设备功能。50%

项目2.1.1可编程序控制技术的编程入门任务描述自动化生产线的控制核心是控制器，本实验设备的控制器是西门子S7-1500PLC，此任务通过启保停控制功能实现展示PLC控制系统的程序设计与调试方法。可编程序控制器的认知；PLC控制系统组成；S7-1500PLC控制系统的开发方法。

通过本节的学习，我们将：2.1.1可编程序控制器的认知可编程序控制器简称PLC，是专门为工业环境下的应用而设计的控制器，是一种数字运算操作系统。PLC是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发出来并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术及通信技术融为一体的新型工业控制装置。图2-1可编程序控制器组成结构图

输入单元

输出单元

微处理器CPU

KM

SBSQSAYVHL

2.1.1可编程序控制器的认知可编程序控制器由微处理器(CPU)，存储器(ROM，RAM)，输入/输出单元(I/O)，编程器和电源组成，如图2-1所示。本小节所用的主要软硬件配置2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法西门子S7-1500系列PLC的编程软件选用博途软件V16。TIA博途是全集成自动化软件TIAportal的简称，是西门子工业自动化集团发布的一款全新的全集成自动化软件。借助该全新的工程技术软件平台，用户能够快速、直观地开发和调试自动化系统。1套TIAPortalV16软件；011台PLC控制器型号CPU1512C-1PN，订货号6ES7512-1CK01-0AB0；021台触摸屏KTP900Basic订货号6AV2123-2JB03-0AX0。032.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法基于S7-1500PLC程序设计步骤：设备组态分配IP和设备名程序设计与调试2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法设备组态点击“项目视图”进入博途编程界面。图2-1-4博途视图2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法设备组态添加PLC控制器。点击“添加新设备”→“控制器”→“SIMATICS7-1500”→“CPU”→“CPU1512C-1PN”→“6ES7512-1CK01-0AB0”→“确定”。图2-1-5添加CPU1512CDC/DC/DC控制器2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法设备组态设置设备网络组态。在“设备和网络”视图中选中整个PLC（或者选中PLC的网口），在下方的属性窗口添加子网和设置IP地址、设备名称。图2-1-6添加子网和设置IP、设备名称2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法设备组态设置CPU属性组态。在设备视图中选中PLC，勾选“时钟存储器”属性，储存器字节为“0”，表示把“MBO”设置为时钟存储器。同样的，“MBI”设置为系统存储器字节。图2-1-7时钟存储器2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法设备组态IO组态。在设备视图选中PLC的各个模块，在下方属性窗口的输入和输出、I/O地址属性里分别设置通道类型和地址。图2-1-8PLC数字量输入输出2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法设备组态创建HMI设备。点击“添加新设备”→“HMI”→“SIMATIC精简系列面板”→‘“9”显示屏’→“TP700Basic”→“6AV2123-2JB03-0AX0”→“版本16.0.0.0”→“确定”，然后根据向导完成触摸屏的添加。图2-1-9添加TP900触摸屏2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法设备组态设备组态。在设备视图选中整个触摸屏或者网口，在下方的属性窗口选择子网和设置IP地址、设备名称。图2-1-10选择子网和设置IP、设备名称2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法设备组态连结PLC控制器和HMI设备。双击窗口右边“设备和网络”，将PLC与HMI的网络端口联结起来，完成PLC与HMI的组态。如图2-1-11所示。图2-1-11PLC与HMI组态总结与思考实践作业：请完成PLC的组态；能够为PLC分配IP地址与设备名称的设定。千里之行，始于足下，多动手，多思考！项目2.1.2PLC程序设计与调试任务描述本项目通过启保停项目的程序设计与调试的实操演示，展示PLC程序设计的方法。通过本节的学习，我们将实现以下三维目标：知识目标PLC程序设计与调试方法技能目标会进行PLC程序设计与调试；会进行实验报告的撰写素养目标培养机电工程师的职业素养学习目标建立I/O变量表FC函数块的编写编写FB程序块编写组织块PLC下载与监控PLCSIM仿真虚拟调试方法建立I/O变量表在TIA博途软件下，在PLC变量处点击添加变量表，就可以分组建立I/O变量表，这样可以方便对变量进行管理。TIA博途可以建立中文变量符号，可以进行中文寻址。如图2-1-16所示为在“PLC变量”中“添加新变量表”名称为“正反转”，输入启保停的相关变量。图2-1-16新建变量2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法程序设计与调试2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法程序设计与调试编写FC功能在控制程序中，一些不同的控制功能可以编写在不同的FC功能中（也可以写在FB功能块中，区别是FB块要调用背景数据），实现程序的模块化，模块化编程可以方便调试和对程序的管理。在调试时，可以分别调用不同的功能单独进行调试，也可以调用几个功能进行联调。添加一个FC块，命名电机控制，编写一段“启保停”程序。图2-1-17FC控制程序2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法程序设计与调试编写FB功能在系统控制中，有许多相同的阀门或者电机，控制的方法是一样的，这样就可以只编写一个功能块，通过通用不同的背景数据来实现对不同对象的控制。例如编写控制电机的控制程序块，定义好程序的接口数据，然后在写程序时使用接口数据编程，现对不同电机的相同功能的控制。在调用电机的控制块（FB）时，要建立背景数据，可以单独为每个电机创建一个背景数据块，也可以使用多重背景数据块。使用多重背景数据块需要在另一个函数块（FB）里调用各个电机的控制块，这样可以在同一个背景数据块里为每台电机分配背景数据，而不必建立过多的背景数据块，方便对数据块的管理。图2-1-18FB控制块的接口和程序2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法程序设计与调试编写组织块CPU会自动调用组织块，用户只需要编写好程序就可以执行的了，例如在CPU循环调用的组织块OB1里编写一些控制程序和调用FB块、FC块等；也可以在定时循环中断组织块如OB32里定时调用程序。把已经编写好的FC块和FB块分别在OB1中调用，在调用FB块时需要分配背景数据块，然后填入变量。图2-1-19在OB1中调用FC和FB块2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法PLC下载与监控实体设备下载。选中需要下载的PLC程序，点击PLC下载按钮调出下载窗口，选中正确的网卡和接口，搜索并选中CPU的操作内容，一般都是要选择“一致性下载”。如图所示为下载的步骤。图2-1-20PLC下载窗口程序设计与调试2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法程序设计与调试图2-1-21PLC下载预览窗口2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法程序设计与调试②PLCSIM仿真虚拟调试。打开虚拟CPU，选中需要仿真的CPU，点击菜单栏仿真按钮打开虚拟CPU，如图2-1-22所示，再单击，首次打开仿真时系统会自动弹出下载窗口，点击“开始搜索”查找CPU，选中CPU并下载，如图2-1-23所示。在弹出的下载窗口选择一致性下载并确定后选择“启动模块”，启动仿真调试。图2-1-22PLC仿真器图2-1-23搜索虚拟PLC2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法程序设计与调试运行的虚拟PLC只有一个精简画面，需要新建一个仿真项目才好仿真IO变量。点击图2-1-24上的切换视图按钮切换到项目视图并新建一个仿真项目。图2-1-24新建仿真项目2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法程序设计与调试图2-1-25SIM表格打开“SIM表格”菜单，新建一个“SIM表格”，然后点击“加载项目标签”按钮导入项目中的变量标签。在需要仿真的输入变量处“√”，可以看到相应的输出变量的运行结果，需要注意的时输出变量只能通过程序运算输出结果。2.1.3S7-1500PLC控制系统的开发方法程序设计与调试图2-1-26监视程序运行打开电机控制块FC1，点击监视按钮在线监视运行的程序，可以看到在仿真标签表里“√”的“10.0”已有信号输入，运行结果同样反馈到了标签表。总结与思考实践作业：请完成启保停的PLC控制系统设计及调试，请在实体和仿真设备上进行显示；撰写实验报告。千里之行，始于足下，多动手，多思考！项目2.2气动控制技术应用任务描述气动控制技术是利用压缩空气作为传递动力或信号的工作介质，气动元件与机械、电器、PLC控制器等部分或全部综合构成的控制回路，使气动元件按生产工艺要求的工作状况，自动按设定的顺序或条件进行动作控制的一种自动化技术。PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈、电磁阀等电器的通、断电。绘制所选设备的气动控制系统；找出自动化生产线中设备单元的PLC输出控制功能及相应地址。此微任务为：学习目标知识目标技能目标素养目标气动控制系统知识PLC的输出接口电路的知识能绘制设备的气动控制系统原理图能找出PLC的输出口控制设备的功能及连接“O”口地址培养从事机电行业的职业能力，具备工程师的职业素养培养学生劳动意识，安全意识，良好的工作习惯2.2.1气动控制系统认知气动控制采用压缩空气作为传输信号或执行机制的动力。由气泵、压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀和逻辑元件（控制器）、传感元件和气动辅件连接起来即可组成“气动控制系统”。图2-28一个简单的气动控制系统构成图2.2.1气动控制系统认知一个完整的气动控制系统基本由气压发生装置（气源产生装置）、控制元件、执行元件、辅助元件、检测装置以及控制器等6部分给成，如图2-29所示。图2-29气动控制系统基本构成执行元件控制元件控制器气动控制系统基本组成气压发生装置辅助元件检测元件2.2.1气动控制系统认知图2-30中的静音气泵为压缩空气发生装置，其结构组成如图所示。气泵是用来产生具有足够压力和流量的压缩空气，并将空气进行净化、处理及存储的一套装置。气泵的输出压力可以通过其上的减压阀进行调节。图2-30静音气泵一次减压调节指示表气源开关过滤减压阀空气压缩机

安全阀过载安全保护器罐体压力指示表空气压缩机电源开关2.2.2气动执行元件认知及应用将气体能转换成机械能以实现往复运动或回转运动的执行元件。实现直线往复运动的气动执行元件称为气缸；实现回转运动的称为气动马达。图2-30气动执行元件知识结构图气动执行元件在气动控制系统中，气动执行元件是一种将压缩空气的能量转化为机械能，实现直线、摆动或者回转运动的传动装置。气缸用于实现直线往复运动气缸

气马达气马达则是实现连续回转运动的动作气动系统中常用的执行元件图2-31几种常用气动执行元件实物图2.2.2气动执行元件认知及应用（a）笔型普通气缸（b）气动手爪（c）无杆气缸（d）薄型气缸（e）气马达（f）转动气缸表2-8工程实际应用中常用气动执行元件的应用特点类型应用特点薄型气缸将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动机构作直线往复运动、摆动和旋转运动。，主要应用于位置控制精度要求高，行程短的场合。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，其摆动角度可在一定范围内调节，常用的固定角度有90°、180°、270°；用于物体的转位、翻转、分类、夹紧、阀门的开闭以及机器人手臂动作等。无杆气缸节省空间，行程缸径比可达50至200，定位精度高，活塞两侧受压面积相等，具有同样的推力，有利于提高定位精度，长行程制作可能。结构简单、占用空间小，适合小缸径、长行程的场合，但限位器使负载停止时，活塞与移动体有脱开的可能。气动手爪气动手爪的开闭一般是通过由气缸活塞产生的往复直线运动带动与手爪相连的曲柄连杆、滚轮或齿轮等机构，驱动各个手爪同步做开、闭运动；主要是针对机械手的用途而设计的，用来抓取工件，实现机械手的各种动作。2.2.2气动执行元件认知及应用2.2.2气动执行元件认知及应用单作用气缸与双作用气缸的特点类型应用特点单作用气缸单作用气缸结构简单，耗气量少，缸体内安装了弹簧，能够自动复位；一般用于行程短，对输出力和运动速度要求不高的场合。双作用气缸通过双腔的交替进气和排气驱动活塞杆伸出与缩回，气缸实现往复直线运动，活塞前进或后退都能输出力（推力或拉力）；活塞行程可以根据需要选定，双向作用的力和速度可根据需要调节。2.2.2气动执行元件认知及应用单作用气缸所连接的PLC电气接口信号置“1”时，气缸动作；置“0”时，气缸能够自动复位。双作用气缸连接的PLC电气接口两个信号的控制必须形成互锁。连接两个PLC输出口两个信号需要设置成一个“1”，一个必须为“0”，避免两个信号同时为“1”，容易烧坏电磁阀，同时控制功能也无法实现。总结与思考理论题气动控制系统由哪些部分组成?每个部分的作用是什么？气动执行元件有哪些，说说每种气缸执行元件的工作原理与应用场合？单作用气缸和双作用气缸各有什么特点？在设计程序控制时需要注意什么？总结才能巩固和提高，自我学习才能形成独立的学习能力，才能学到更多的知识。任务2.2.2气动控制元件任务描述气动执行元件需要执行相应的动作，需要气动控制元件的控制下才能进行相应的动作。绘制所选设备的气动控制系统；找出自动化生产线中设备单元的PLC输出控制功能及相应地址。这节课我们将学习：气动控制系统中，气动控制元件是通过它们能改变工作介质的压力、流量或流动方向来实现执行元件所规定的运动，如各种压力、流量、方向控制阀和各种气动逻辑元件。气动控制元件分类如图2-32所示。图2-32气动控制元件分类控制元件压力控制阀流量控制阀方向控制阀2.2.2气动控制元件认知及应用2.2.2气动控制元件认知及应用气动压力控制阀用来控制气动控制系统中压缩空气的压力，以满足各种压力需求或节能，将压力减到每台装置所需的压力，并使压力稳定保持在所需的压力值上。压力控制阀包括减压阀、安全阀和顺序阀。图2-33为几种常用压力控制阀。图2-33为几种常用压力控制阀（d）气动三联件（a）安全阀（b）顺序阀（c）减压阀注意压力控制阀上面一般都有一个旋钮可以通过旋转旋钮调节供给气源的压力，实验室设备的气压一般设定在0.3MPa到0.6MPa，控制在1MPa以下。表2-9压力控制阀的作用及应用特点类型应用特点减压阀对来自供气气源的压力，进行二次压力调节，使气压减小到各气动装置需要的压力，并保证压力值保持稳定。安全阀也称为溢流阀，在系统中起到安全保护作用。当系统的压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中一部分气体排入大气，使得系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。顺序阀依靠气路中压力的作用来控制执行元件按顺序动作的一种压力控制阀，顺序阀一般与单向阀配合在一起，构成单向顺序阀。2.2.2气动控制元件认知及应用气动压力控制阀压力控制阀在气动控制系统中有不同的作用和应用场合，表2-9几种压力控制阀的作用及应用特点。2.2.2气动控制元件认知及应用1.气动压力控制阀压力控制阀在气动控制系统中有不同的作用和应用场合，如图所示为几种常用的压力控制阀。（a）调速阀（b）单向节流阀（c）带消声器的排气节流阀注意一般气缸两端都有安装流量控制阀，流量控制阀一般都有一个旋钮可以通过旋转旋钮调节供给气源的压力而实现速度控制，如需要进行气缸速度控制可以进行微调。2.2.2气动控制元件认知及应用2.气动方向控制阀方向控制阀是气动系统中通过改变压缩空气的流动方向和气流通断，来控制执行元件启动、停止及运动方向的气动元件。方向控制阀常用的是电磁控制换向阀，简称电磁阀。电磁阀是气动控制中最主要的元件，它的工作原理是利用电磁线圈通电时，静铁心对动铁心产生电磁吸引力使得阀切换从而改变气流方向，根据阀心复位控制方式，又可以分为单电控和双电控两种。图2-35为两种电磁阀的外形图。（a）单电控（b）双电控2.2.2气动控制元件认知及应用2.气动方向控制阀电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁换向阀易于实现电—气联合控制，能够将电信号的输出用来控制气源的通断实现对气缸的控制，实现了远距离操作，在气动控制广泛使用。注意电磁阀两侧的电磁铁不能同时得电，否则将会使电磁阀线圈烧坏。为此，在电气控制回路上，通常设有防止同时得电的联锁电路。图2-36部分电磁换向阀的图形符号

APR

ABPR

ABR

R

P

ABR

R

P

二位三通阀二位四通阀二位五通阀三位五通阀2.2.2气动控制元件认知及应用2.气动方向控制阀常用的电磁阀根据切换通道数目的不同可以分为二位三通、二位四通、二位五通等，部分图形符号如图2-36所示。这里先说说二位的含义：对于电磁阀来说就是带电和失电，对于所控制的阀门来说就是开和关。三位的含义在于在一个中间位，这个中间位当电磁阀两边不得电时，能够保持原来的状态。所以在一些需要保持中间位置的长距离控制中需要用到三位电磁阀，最常用于无杆气缸。电磁阀按阀切换通道数目的不同又可以分为切换通道数目二通阀三通阀四通阀五通阀同时，按阀心的切换工作位置数目的不同又可以分为按阀心二位阀三位阀2.2.2气动控制元件认知及应用2.气动方向控制阀有2个通口的二位阀有3个通口的二位阀用于推动双作用气缸的回路中010203二位二通阀二位五通阀二位三通阀2.2.2气动控制元件认知及应用2.气动方向控制阀

二位五通单电控电磁阀二位五通双电控电磁阀三位五通双电控电磁阀图3-38不同形状的电磁阀的辨别图2-37常用的电磁阀岛的实物图气管接头

汇流板消声器手控旋钮电气接口电磁线圈2.2.2气动控制元件认知及应用2.气动方向控制阀在工程实际应用中，为了简化控制阀的控制线路和气路的连接，优化控制系统结构通常将多个电磁阀及相应的气控和电控信号接口、消声器和汇流板等集中在一起组成控制阀的集合体使用，此集合体称为电磁阀岛。为了方便控制系统的功能调试，各电磁阀均带有手动换向和加锁功能的手控旋钮。注意由于手控旋钮手动换向的次数越多，旋钮的橡胶容易损坏，所以尽量不要手动进行电磁阀调节，用PLC控制器给出电信号进行电磁阀功能测试和调试。2.2.3气动控制回路分析与绘制每个电磁阀的侧边都绘制有图形符号。单电控电磁阀一般用来控制单作用气缸，对应其PLC地址电信号置“1”时动作，置“0”能够自行回到复位状态。双电控电磁阀一般用于双作用气缸，当需要保持一个状态或者长行程的气缸控制（如无杆气缸）控制需求时需要用到三位五通双电控电磁阀。图3-38不同形状的电磁阀的辨别二位五通单电控电磁阀二位五通双电控电磁阀三位五通双电控电磁阀图3-38不同形状的电磁阀的辨别二位五通单电控电磁阀二位五通双电控电磁阀三位五通双电控电磁阀2.2.3气动控制回路分析与绘制2.2.4找出电磁阀与PLC的接口地址因为手动操作电磁阀的手动旋钮容易损坏电磁阀，实验室设备的每个工作单元配备单独的PLC控制器，可以通过PLC控制电信号的方式找出电磁阀所控制的执行元件，也就是各种气缸。根据任务2.3中找出按钮的地址，测试的程序PLC程序如图3-39所示。图3-39PLC输出口地址控制功能调试2.2.3气动控制回路分析与绘制通过对输出口地址逐一测试，可以找出单元设备所有输出口“O”的地址所控制的功能。图3-40所示为输出口“O”的地址所控制的功能所包含的功能分类。图3-40输出口“0”的地址所控制的功能分类PLC“O”口地址电机指示灯电磁阀信号表2-11搬运单元的输出口“0”地址分配序号地址设备符号设备名称设备功能1Q0.02Q0.13Q0.24Q0.35Q0.46Q0.57Q0.62.2.3气动控制回路分析与绘制经过测试，实验室设备中搬运单元的输出口的地址及对应的控制功能如表2-11所示。图3-41搬运单元气动控制原理图气动控制回路分析与绘制找出设备单元电磁阀的控制功能后，就可以对设备单元的气动控制原理图进行绘制了。如图3-41为搬运单元气动控制原理图。学以致用操作题找出所选设备的操作面板的输入口地址。找出所选设备的输出口“O”口地址，根据实际情况完成表2-11。绘制所选设备的气动原理图。实验过程中问题思考与处理故障1：电磁阀通电指示灯亮，气缸却不动作？解决方法：有无上气，是否漏气?电磁阀损坏？故障2：程序成功下载到PLC，设备没有动作?解决方法：PLC输出口“O”地址没有接电气设备?电磁阀接线松动？程序编写错误？考核评分表2-12任务考核评分表评分项目考核标准权重得分理论题能说出气动控制系统组成及作用。10%

操作题找出所选设备的操作面板的输入口地址。10%

找出所选设备的输出口“O”口地址。20%

绘制所选设备的气动原理图。60%

任务2.3传感检测技术应用任务描述PLC需要与外界进行信息交互才能获取信息，进而进行数据处理并决策控制各类输出，而PLC是通过传感器是获取各类信息的。通过学习各种典型传感器相关知识，了解其原理、性能及应用场合的基础上，以实验平台为例介绍常用传感器的具体应用、并检测控制电路电气接口及调试，认识并找出所用的传感器与PLC控制器的电气接口。找出PLC输入口“I”口的地址及其控制功能；绘制设备电气原理图。本节课完成下面任务：学习目标知识目标技能目标素养目标熟悉常用开关量传感器、数字量传感器；熟悉PLC输入接口电路。会进行传感器的选用、安装与维护；能够找出设备中各种传感器相连接的PLC输入口的地址。培养劳动意识和工程师的职业素养；培养学生理论联系实际，学以致用的能力。传感检测技术应用认知传感检测技术是实现自动化的关键技术之一，通过传感检测技术能有效实现各种自动化生产设备大量运行信息的自动检测，并按照一定的规律转换成与之相对应的有用电信号进行输出。自动化设备中用于实现以上信息的传感检测功能的装置就是传感器，在自动化生产线等领域中得到广泛的应用。传感器的分类传感器种类开关量传感器数字量传感器模拟量传感器输出电信号的类型不同开关量传感器的认知及应用开关量传感器又称接近开关，是一种采用非接触式检测、输出开关量的传感器。在自动化设备中应用较为广泛的主要有磁感应式接近开关、电感式接近开关、电容式接近开关和光电式接近开关等。开关量传感器的认知及应用磁感应式接近开关简称磁性开关，其工作方式是当有磁性物质接近磁性开关传感器时，传感器感应动作，并输出开关信号。开关量传感器的认知及应用磁性开关01在自动化设备中，磁性开关主要与内部活塞（或活塞杆）上安装有磁环的各种气缸配合使用，用于检测气缸等执行元件的两个极限位置。02为了方便使用，每一磁性开关上都具有动作指示灯。当检测到磁信号时，输出电信号，指示灯亮。03在自动化设备中，磁性开关主要与内部活塞（或活塞杆）上安装有磁环的各种气缸配合使用，用于检测气缸等执行元件的两个极限位置。磁性开关实物及电气符号图开关量传感器的认知及应用开关量传感器的认知及应用电容式接近开关利用自身的测量头构成电容器的一个极板，被检测物体构成另一个极板，当物体靠近接近开关时，物体与接近开关的极距或者介电常数发生变化，引起静电容量发生变化，使得和测量头连接的电路状态也相应的发生变化，并输出开关信号。开关量传感器的认知及应用电容式接近开关电容式接近开关检测纸张塑料金属零件绝缘的液体木材的非金属物体电容式接近开关一般应用在一些尘埃多、易接触到有机溶剂及需要较高性价比的场合中。由于检测内容的多样性，使其得到更广泛的应用。开关量传感器的认知及应用电容式接近开关图2-43电容式接近开关实物图及其气电气符号图开关量传感器的认知及应用电感式接近开关利用涡流效应制成的开关量输出位置传感器放大处理电路LC高频振荡器它利用金属物体在接近时能使其内部产生电涡流，使得接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，进而控制开关的通断。由于电感式接近开关基于涡流效应工作，因此它检测的对象必须是金属。但由于电感式接近开关对金属与非金属的筛选性能好，工作稳定可靠，抗干扰能力强，在现代工业检测中也得到广泛应用。电感式接近开关图2-44电感式接近开关的实物及电气符号图开关量传感器的认知及应用开关量传感器的认知及应用光电式接近开关利用光电效应制成的开关量传感器光发射器和接收器有一体式和分体式两种光发射器光发射器用于发射红外光或可见光光接收器光接收器用于接收发射器发射的光，并将光信号转换成电信号以开关量形式输出开关量传感器的认知及应用光电式接近开关光电接近开关自动包装机自动封装机自动灌装机自动或半自动装配流水线光电接近开关安装时，不能安装在水、油、灰尘多的地方，应回避强光及室外太阳光等直射的地方，注意消除背景物的影响。光电式接近开关光电式接近开关的实物及图形符号开关量传感器的认知及应用图2-49扩散反射型光电开关实物图开关量传感器的认知及应用光电式接近开关漫反射式光电接近开关工作原理漫反射式光电接近开关的光发射器和光接收器集于一体，利用光照射到被测物体上反射回来的光线而进行工作。优点漫反射式光电开关的可调性很好，其敏感度可通过其背后的旋钮进行调节。传感检测技术在生产线中的应用通过传感器的认知，找出设备单元上的传感器与PLC输出“I”口连接地址。如找出安装在薄型单活塞杆防转气缸上下限位传感器的地址。如图2-54所示，观察PLC控制器输入口的指示灯，当薄型气缸下降时，由亮变灭指示灯的地址是薄型气缸上限位传感器的电气连接地址；由灭变亮指示灯的地址是薄型气缸下限位传感器的电气连接地址。图2-54薄型气缸磁性开关传感检测技术在生产线中的应用如图2-55所示，电容式传感器用于判断传送带上有无物料，把工件放到传送带电容式传感器的前面，观察PLC控制器输入口指示灯，由灭变亮指示灯的地址就是这个传感器所连接的电气连接输入口的地址。可以通过这样的方法完成表2-11中有关传感器的内容。图2-55分类存储装置电容式传感器总结拓展传感器根据应用场合选用与PLC的电路连接方法与调试找出设备的所有传感器，说明其在设备中的作用，找出其与PLC连接的地址。实操应用：思考与练习操作题2人一组自由组队，完成下表学生分组情况及所选设备情况组号学号及名字任务1选定设备

序号地址设备符号设备名称设备功能1I0.0

2I0.1

表2-12任务考核评分表评分项目考核标准权重得分操作题找出所选定1台设备所用到的所有的传感器，并标记其设备符号和名称，写出传感器在设备中的作用；90%

能够安全规范操作设备。10%考核评分任务3.1人机界面的设计与调试项目3自动化生产线常用工业设备的调试任务描述人机交互是虚拟现实的核心技术之一，在自动化生产线方面的主要应用是人机界面。本任务以综合机的人机界面控制要求设计人机界面任务，学习自动化生产线常用的按钮、开关、I/O域、界面管理、订单界面、配方界面及报警功能的实现等人机界面知识。学习目标知识目标技能目标素养目标熟知人机界面的应用场合和西门子人机界面的型号知道按钮、开关、I/O域、界面管理、订单界面、配方界面及报警功能的应用场合会进行按钮、开关、I/O域、界面管理、订单界面、配方界面及报警功能等人机界面设置能够按照要求设计出满足控制要求的人机界面能设计出具备美观性和实用性的人机界面，培养学生的审美观通过每个实例学习，设计综合拓展任务，培养学生学以致用、举一反三的学习能力3.1.1认识人机界面概念人机界面（HumanMachineInterface）又称人机接口，简称HMI，在控制领城，HMI一般特指用于操作员与控制系统之间进行对话和相互作用的专用设备，中文名为触摸屏。它作为一种新的计算机输入设备，是简单、方便的一种人机交互方式。目前，触摸屏已经在消费电子（如手机、平板电脑）、银行、税务、电力、电信和工业控制等部门得到了广泛应用。图3-1-1人机界面控制系统组成图3.1.1认识人机界面工作原理在工作时用手或其他物体触摸触摸屏的屏幕，系统根据手指触摸的图标或文字的位置来定位选择信息输入。触摸屏由检测器件和控制器组成，检测器件安装在显示器的屏幕上，用于检测用户触摸的位置，接收信息后送至控制器，控制器将接收到的信息转换成触点坐标，再传送给PLC，它还会接收PLC发来的命令，并加以执行。图3-1-1所示为人机界面控制系统组成图，由PLC、触摸屏、计算机、执行机构组成。2．西门子触摸屏介绍触摸屏的图形界面是在计算机的专用软件［如SIMATICWinCC（TIA博途）］上设计和编译的，需要通过通信电缆下载到触摸屏；触摸屏要与PLC交换数据，它们之间也需要通信电缆，一般通过工业互联网通信。西门子不同产品系列的人机界面的使用方法类似，下面以精智面板（ComfortLine）为例进行介绍。2．西门子触摸屏介绍触摸屏的图形界面是在计算机的专用软件［如计算机与西门子触摸屏之间通常采用PROFIBUS-DP通信（也可以采用PPI、MPI、以太网等通信，根据具体型号不同而不同），通过一个工业用交换机，将计算机、触摸屏和PLC通过交换机进行通信，给每种设备分配不同的IP地址。计算机与触摸屏通信连接如图3-1-2所示。图3-1-2计算机与触摸屏通信连接2．西门子触摸屏介绍（1).HMI变量分类变量（Tag）每个变量都有一个符号名称和数据类型外部变量内部变量是人机界面和PLC进行数据交换的桥梁，是PLC中定义的存储单元的映像，其值随着PLC程序的执行而改变。可以在HMI设备和PLC中访问外部变量。内部变量存储在HMI设备的存储器中，与PLC没有连接关系，只有HMI设备能访问内部变量。内部变量用于HMI设备内部的计算或执行其他任务。内部变量用名称区分。2．西门子触摸屏介绍(2)HMI变量创建①创建内部变量新建人机界面项目，添加PLC和HMI触摸屏，并在“设备和网络”中建立连接，如图3-1-3所示，在TIA博途软件项目视图的项目树中选中“HMI变量”→“显示所有变量”，创建内部变量，名称为“X”，如图3-1-3所示图3-1-3创建内部变量2．西门子触摸屏介绍(2)HMI变量创建②创建外部变量在TIA博途软件项目视图的项目树中选中“HMI变量”→“显示所有变量”，创建外部变量，名称为“M01”，如图3-1-4所示，点击“连接”栏目下面的按钮，选择与HMI通信的PLC设备，本例的连接为“HMI_连接_1”；单击“PLC变量”栏目下的按钮，弹出“HMI变量”窗口，选中“PLC_1”→“PLC变量”→“默认变量表”→“M01”，单击“√”按钮，“PLC_1”的变量M01与HMI的M01就关联在一起了。图3-1-4创建外部变量理论作业：说说你对人机界面的理解？实践作业：

请完成人机界面变量的设置；千里之行，始于足下，多动手，多思考！总结与思考理论作业：说说你对人机界面的理解？实践作业：请完成人机界面变量的设置.千里之行，始于足下，多动手，多思考！任务3.1.2

IO域的分类与组态项目3自动化生产线常用工业设备的调试3.1.2．I/O域的组态①1套TIAV16软件。②1台PLC控制器，型号为CPU1512C-1PN，订货号为6ES7512-1CK01-0AB0。③1台触摸屏，型号为KTP900Basic，订货号为6AV2123-2JB03-0AX0。I是输入（Input）的简称，O是输出（Output）的简称，输入域和输出域称为I/O域。I/O域在触摸屏中的应用比较常见。本小节所用的主要软硬件配置如下:2．I/O域的组态(1）I/O域的分类①输入域：用于保存操作员输入要传送到PLC的数字、字母或符号，将输入的数值保存到变量中。②输出域：只显示变量数据。③I/O域：同时具有输入和输出功能，操作员可以用它修改变量的数值，并将修改后的数值显示出来。2．I/O域的组态②在右侧“工具箱”→“元素”中拉入I/O域控件，选中相关的I/O域控件（如输入控制），打开下面的“属性”窗口，在“属性列表”→“常规”→“过程”中关联“变量”为需要关联的变量，如刚才设置的输入变量，在“类型”→“模式”中选择“输入”，第一个I/O域就具有输入数据的功能。以此类推，设定其他的I/O域控件类型为“输出”和“输入输出”。图3-1-6I/O域组态2．I/O域的组态③功能测试。在main程序中添加程序，如图3-1-7所示，也就是将输入框中输入的数据显示在输出框中。输入输出效果如图3-1-8所示。图3-1-7输入输出程序图3-1-8输入输出效果3．开关和图形设计①在PLC程序块中添加一个数据（DB）块。在数据块中创建一个名为“开关”的变量，如图3-1-9所示。图3-1-9创建新变量总结与思考实践作业：请完成以下的界面设置.千里之行，始于足下，多动手，多思考！3.1.3开关和图形设计主讲人：曾洁琼任务3.1人机界面的设计与调试3.1.3．开关和图形设计①在PLC程序块中添加一个数据（DB）块。在数据块中创建一个名为“开关”的变量，如图3-1-9所示。图3-1-9创建新变量3．开关和图形设计②在HMI的画面里找到图形和开关，并把它们放入画面中；在基本对象里，椭圆、圆、矩形都可以作为灯使用，如图3-1-10所示。图3-1-10设置基本图形对象3．开关和图形设计③在画面中点击“开关”，打开“属性”，开关的颜色和方向可以通过“属性列表”更改，如图3-1-11所示。图3-1-11开关属性设置3．开关和图形设计④在“开关”的“常规”设置中，“过程”下的“变量”与之前数据块里的“开关”相关联，如图3-1-12所示。图3-1-12开关变量关联设置3．开关和图形设计⑤设置好“开关”属性后，点击“圆”，选择“动画”，在“显示”中“添加新动画”，新增加一个“外观”，“外观”的“变量”和“PLC变量”中的“灯”相关联，在下面的范围中，添加一个“0”和一个“1”（“0”代表开关没打开，“1”代表开关已开启），将背景色更改为绿色（颜色自定义），需要闪烁的可以在“1”后面把“闪烁”改为是，如图3-1-13所示。图3-1-13灯的状态变化设置3．开关和图形设计⑥在“程序块”→“Main[OB1]”中编写相应的开关控制灯程序，如图3-1-14所示。图3-1-14开关控制灯程序3．开关和图形设计⑦下载到设备或仿真软件查看效果，如图3-1-15所示。图3-1-15灯的状态变化效果总结与思考实践作业：请完成以下的界面设置.千里之行，始于足下，多动手，多思考！3.1.3开关和图形设计任务3.1人机界面的设计与调试3.1.3．开关和图形设计①在PLC程序块中添加一个数据（DB）块。在数据块中创建一个名为“开关”的变量，如图3-1-9所示。图3-1-9创建新变量3．开关和图形设计②在HMI的画面里找到图形和开关，并把它们放入画面中；在基本对象里，椭圆、圆、矩形都可以作为灯使用，如图3-1-10所示。图3-1-10设置基本图形对象3．开关和图形设计③在画面中点击“开关”，打开“属性”，开关的颜色和方向可以通过“属性列表”更改，如图3-1-11所示。图3-1-11开关属性设置3．开关和图形设计④在“开关”的“常规”设置中，“过程”下的“变量”与之前数据块里的“开关”相关联，如图3-1-12所示。图3-1-12开关变量关联设置3．开关和图形设计⑤设置好“开关”属性后，点击“圆”，选择“动画”，在“显示”中“添加新动画”，新增加一个“外观”，“外观”的“变量”和“PLC变量”中的“灯”相关联，在下面的范围中，添加一个“0”和一个“1”（“0”代表开关没打开，“1”代表开关已开启），将背景色更改为绿色（颜色自定义），需要闪烁的可以在“1”后面把“闪烁”改为是，如图3-1-13所示。图3-1-13灯的状态变化设置3．开关和图形设计⑥在“程序块”→“Main[OB1]”中编写相应的开关控制灯程序，如图3-1-14所示。图3-1-14开关控制灯程序3．开关和图形设计⑦下载到设备或仿真软件查看效果，如图3-1-15所示。图3-1-15灯的状态变化效果总结与思考实践作业：请完成以下的界面设置.千里之行，始于足下，多动手，多思考！3.1.4．人机界面_用户管理任务3.1人机界面的设计与调试3.1.4．人机界面_用户管理①在HMI变量里面创建一个“内部变量”，或者直接在“默认变量表”中创建名为“登录”和“注销”的Bool型变量，“连接”选择“<内部变量>”，如图3-1-16所示。图3-1-16建立HMI内部变量4．人机界面_用户管理②回到根画面，在HMI工具箱中找到并将用户管理控件拖入画面中，如图3-1-17所示。图3-1-17用户管理界面4．人机界面_用户管理③在HMI工具箱的元素中找到按钮并在画面中创建两个按钮（一个登录、一个注销），如图3-1-18所示。图3-1-18设置登录和注销功能4．人机界面_用户管理④完成上述步骤后，在HMI目录中找到并打开“用户管理”，在“用户管理”→“用户”中可以自定义名称（如“GDGM”）、密码（如“123”），如果勾选了“自动注销”，那么在“注销时间”处要设定好时间，时间单位为分钟，如图3-1-19所示。图3-1-19用户管理功能设置4．人机界面_用户管理⑤用户管理的层级关系如下。权限（可以多个）组（可以多个）用户（可以多个）。一个用户组可以拥有多种权限，一个用户组可以拥有多个用户（注意：单个用户必须有自己的密码、注销时间等）。用户管理的层级关系设置如图3-1-20所示图3-1-20用户管理的层级关系设置4．人机界面_用户管理图3-1-21管理员权限设置⑥返回HMI画面，选中“登录”按钮，在“属性”→“安全”→“运行系统安全性”→“权限”中点开后面的按钮，添加管理员权限，如图3-1-21所示。4．人机界面_用户管理⑦打开“登录”按钮的“事件”，选择“单击”，在“编辑位”中选择“取反位”，变量为之前创建的“登录”，如图3-1-22所示。图3-1-22登录按钮的功能设置4．人机界面_用户管理⑧“登录”按钮设置完成后，打开“注销”按钮的“事件”，选择“单击”，并在“用户管理”中将它设为“注销”，以便在用户登录后可以手动注销，如图3-1-23所示图3-1-23注销按钮的功能设置4．人机界面_用户管理⑨当想让人机界面需要登录后才能操作时，只需要在对应的按钮后其余I/O域中，在“属性列表”里把“安全”里的“权限”设为管理员用户组或其他拥有权限的用户组即可，如图3-1-24所示。图3-1-24安全权限4．人机界面_用户管理（a）用户密码输入界面（b）登录成功界面（c）注销显示界面⑩功能测试。将HMI下载到实体设备或点击仿真按钮启动仿真，点击“登录”按钮，如图3-1-25（a）所示，输入正确的用户和密码后，显示登录成功界面，如图3-1-25（b）所示，点击“注销”按钮，注销显示界面如图3-1-25（c）所示。总结与思考实践作业：请完成用户登录界面的设置.千里之行，始于足下，多动手，多思考！3.1.5报警界面的设计任务3.1人机界面的设计与调试3.1.5．报警界面设计在自动化生产线的生产过程中，会出现各种各样的故障和警告，需要提醒用户出现的故障类型并进行故障记录，下面介绍如何利用HMI进行报警界面的设计。①新建报警画面。HMI的根画面中有一个报警按钮，它在报警时产生报警弹出窗口，需要新建一个画面作为报警画面，如图3-1-26所示。图3-1-26报警画面5．报警界面设计②新建报警画面后，打开HMI的画面管理，“添加新模板”后，打开“模板_1”。“模板_1”是对根画面的编辑，选择画面下的一个按钮，用来作为报警画面的切换按钮，并打开“属性”。在“属性”→“常规”→“标签”→“文本”中输入“报警画面”，给按钮自定义名称，如图3-1-27所示。图3-1-27报警画面的切换按钮设置5．报警界面设计③在按钮的“属性”中点击“事件”，选择“单击”→“按下”，并在右边选择“画面”中的“激活屏幕”，如图3-1-28所示。图3-1-28报警画面激活屏幕5．报警界面设计④将刚才新建的“报警画面”与“画面名称”关联，如图3-1-29所示。图3-1-29将“报警画面”与“画面名称”关联5．报警界面设计⑤在HMI画面中选中“报警界面”，右击，选择“属性”→“常规”设置中的“模板”，选择刚才设置好的“模板_1”，将模板关联，如图3-1-30所示。图3-1-30报警界面模版关联5．报警界面设计⑥在PLC变量表中新增一个“Word”型的变量，名称为“报警变量”，如图3-1-31所示。图3-1-31新增报警变量5．报警界面设计⑦报警内容的设置。创建完变量后，打开“HMI变量”的“HMI报警”，进行报警内容的设置。图3-1-32报警类别选择5．报警界面设计1、在“HMI报警”中，分为离散量报警和模拟量报警，选择离散量报警，添加需要报警的ID，如1、2，如果名称不显示就可以不进行更改，因为显示的是报警文本，根据自行输入的报警内容在“报警类别”中可以查看报警文本；触发变量，选择之前新建的变量。报警类别选择如图3-1-32所示，有Acknowledgement、Errors、NoAcknowledgement、Warnings。其中，Acknowledgement、NoAcknowledgement是系统报警，Errors、Warnings较常用（Errors：需要确认报警；Warnings：不需要确认报警）。2、触发位：上个步骤新建了MW10报警变量，将触发位设定为0，因为MW10包含MB10和MB11（高位低字节和低位高字节

），所以触发位为0，表示M11.0，以此类推，一共16位。5．报警界面设计离散量报警设置如图3-1-33所示。图3-1-33离散量报警设置5．报警界面设计⑧回到“报警画面”，把报警控件拉入画面中，如图3-1-34所示。图3-1-34报警控件设置5．报警界面设计⑨选中报警控件，打开下面的属性窗口，在“属性”→“工具栏”→“按钮”→“确认”栏中打钩。做完这一步后，就可以下载到设备或仿真软件了，如图3-1-35所示。图3-1-35报警控件确认设置5．报警界面设计⑩报警效果调试。新增一个监控表，即“监控表_1”。在监控表里添加两个地址，分别为M11.0和M11.1。点击“监控表”，将修改值修改为1后，点击按钮，如图3-1-36所示，就能在设备或仿真软件上看到其报警效果了，如图3-1-37所示。图3-1-36在监控表增加相关报警信号5．报警界面设计报警效果图3-1-37离散型报警效果显示5．报警界面设计⑪在PLC变量里添加两个Real型或Int型变量，如图3-1-38所示。图3-1-38新增模拟量报警变量5．报警界面设计⑫模拟量报警设置。在“HMI报警”的“模拟量报警”中创建ID，ID是根据需要报警的对象来设置的。模拟量的“报警文本”和“报警类别”和离散量的报警设置一样，触发变量，选择创建的变量，限制和限制模式是指当值超过或小于设定值时都会报警，模拟量报警设置如图3-1-39所示。图3-1-39模拟量报警设置5．报警界面设计⑬在监控表中添加变量表的变量，使用方法和离散量一样。将当前温度设定为15.0时，会出现当前温度过低的错误确定窗口。如图3-1-40所示；将当前湿度监视值修改为60.0时，会出现当前湿度过高的报警窗口，如图3-1-40所示。图3-1-40模拟量报警效果显示总结与思考实践作业：请完成报警界面的设置，要求包括离散量报警和模拟量报警。千里之行，始于足下，多动手，多思考！3.1.6配方界面设计任务3.1人机界面的设计与调试6．配方界面设计配方是工艺上的一种常用工具，不同的作业需要不同的参数。在自动化生产线中，同一生产线可以加工不同的工件，装配的数量也可以进行设置，入库时针对不同的工件可以选择放入不同的料仓等。如果没有配方，那么每一次进行更换作业时都需要手动输入相应参数，必然很麻烦。有了配方，一种作业对应一个参数配方，进行更换作业时直接调用相应的参数配方即可，既节省时间、精力，又能保证效果。下面通过例子介绍配方的HMI人机界面设置。任务描述6．配方界面设计①首先添加一个数据块（DB块），在DB1中建立需要的变量，如图3-1-41所示。图3-1-41新增配方所需要的变量6．配方界面设计②建立完变量后，打开HMI的配方，在配方处建立所需要的配方，每一个配方会有对应的一个元素，配方最大数据记录数表示它最多可以创建多少个元素，如图3-1-42所示，建立两个配方，在每个配方下面新增加3个元素，并将其变量与上面建立的DB块相关变量关联。图3-1-42新增配方及其元素6．配方界面设计图3-1-42新增配方及其元素6．配方界面设计③配方创建好后打开HMI画面，如图3-1-43所示，在画面右边的工具箱栏中找到控件，并把配方表拉到画面中。图3-1-43配方控件设置6．配方界面设计④点击仿真或下载到设备中，仿真开始后，就可以在配方表里选择自己的配方方案，如图3-1-44所示。图3-1-44配方仿真效果6．配方界面设计⑤编辑配方界面。在画面中选中配方控件，如图3-1-45所示，选择配方控件第一行的“属性”→“标签”，在“显示标签”前打钩，更改“名称”为“订单名”，并更改“编号”及“元素”的标签，右侧可以更改“配方数据记录”的标签，可以修改“名称”为“订单号”。图3-1-45配方标签设置6．配方界面设计⑥配方表有一栏是无法在开始前就设定好的，一定要在仿真开始后才能输入，且没有中文输入，如图3-1-46所示。图3-1-46配方记录仿真效果6．配方界面设计⑦我们可以在配方表的条目名中输入变量的值，在DB块中监视数据，再点击并传入PLC，在DB块中可以看见值的改变，如图3-1-47所示。图3-1-47配方元素记录仿真效果6．配方界面设计图3-1-47配方元素记录仿真效果6．配方界面设计⑧在配方属性中，可以在配方这个选项中关联一个HMI配方中所建立的配方，

不过关联完后，仿真界面就无法选择其他配方了，只显示关联的配方；当想要控制某一个配方时，可以建立相关变量，来关联配方数据记录，如图3-1-48所示。图3-1-48配方关联变量总结与思考实践作业：请完成配方界面的设置；千里之行，始于足下，多动手，多思考！3.1.7．订单界面设计主讲人：曾洁琼任务3.1人机界面的设计与调试3.1.7

订单界面设计在自动化生产线设备的装配、搬运和入库等过程中，需要选择不同的工件进行装配，不同的工件也要放入不同的物料筒中，也就是不同工件的工艺流程是不同的，这就需要在HMI画面做出选择。配方除了有这个功能，还可以自行设计订单界面来实现不同的工艺流程，下面介绍订单界面的常用方法。7．订单界面设计①在PLC程序块中建立一个数据块，名称为“HMI”，创建所需要的变量，如图3-1-49所示。图3-1-49HMI数据块变量7．订单界面设计②文本列表设置。打开HMI变量的“文本和图形列表”，在“文本列表”中创建一个“订单”列表，并选中“订单”文本，在“文本列表条目”下新建3个条目，如图3-1-50所示。图3-1-50文本列表设置7．订单界面设计③图形列表设置。在HMI变量下找到“文本和图形列表”，在“图形列表”中创建一个“图形”。在“图形列表条目”中创建一个值为0和一个值为1的图形列表

，这样在选择订单界面时就可以选择相应的条目。图形列表设置如图3-1-51所示。图3-1-51图形列表设置7．订单界面设计④在图形_1中，全白的图形可以通过创建新图形来获得，点击创建新图形后，弹出“插入对象”，选择“画笔图片”后确定，当弹出画图页面后关闭即可。自定义图形设置如图3-1-52所示。图3-1-52自定义图形设置7．订单界面设计自定义图形设置_画笔工具的使用如图3-1-53所示。图3-1-53自定义图形设置_画笔工具的使用7．订单界面设计⑤打钩“✔”的图形通过“图形列表”中的工具箱来获得，点开右侧“工具箱”→“图形”，如图3-1-54所示，找到相应的打钩“✔”的图形。图3-1-54工具箱图形选择7．订单界面设计⑥将文本列表和图形列表拉入画面中。返回人机界面的画面，在工具箱中打开“元素”，并找到图3-1-55中的两个控件，一个为文本列表控件，另一个为图形列表控件，将其摆放好，如图3-1-55所示。中创建一个“订单”列表，并选中“订单”文本，在“文本列表条目”下新建3个条目，如图3-1-50所示。图3-1-55文本列表控件和图形列表控件设置7．订单界面设计⑦关联文本列表变量。如图3-1-56所示，选中画面中的一个文本列表控件，在下面的“属性”→“常规”→“过程”→“变量”中选择“程序块”→“HMI[DB2]”中的“订单1”变量，选择并打钩确认；在“内容”→“文本列表”中选择“订单”，“可见条目”可以设定为3条。图3-1-56文本列表变量过程关联设置7．订单界面设计以此类推，也可以进行其他关联设置，如图3-1-57所示。图3-1-57文本列表变量内容关联设置7．订单界面设计⑧关联图形列表变量。如图3-1-58所示，选中画面中的一个图形列表控件，在下面的“属性”→“常规”→“过程”→“变量”中选择“程序块”→“HMI[DB2]”中的“正面选择1”变量，选择后打钩确认；并在“内容”→“图形列表”中选择刚才设置的图形，如图3-1-58所示。图3-1-58图形列表变量过程关联设置7．订单界面设计以此类推，也可以进行其他关联设置，如图3-1-5９所示。图3-1-59图形列表变量内容关联设置7．订单界面设计⑨运行调试。下载到相应的设备中查看画面效果，如图3-1-60所示。图3-1-60文本列表与图形列表效果总结与思考实践作业：

请完成订单界面的设计千里之行，始于足下，多动手，多思考！项目4数字孪生技术在自动化生产线中的应用任务描述数字孪生（DigitalTwins）被形象地称之为“数字化双胞胎”，是智能工厂的虚实互联技术，在构想、设计、测试、仿真、生产线、厂房规划等环节，可以虚拟和判断