工业机器人集成应用教程 课件 3.1 搬运工作站的结构组成及安装;3.2 搬运工作站自动控制系统的信号配置

项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用工业机器人搬运应用是自动化生产线上不可或缺的一环。鉴于其高效率、高精度和强稳定性的特点，被广泛应用于制造业、物流业等产业，特别是在重型物品搬运、高精度装配等场景。伴随新技术的发展，未来将朝向更智能化、模块化和网络化进一步发展。该技术主要涉及机械、电子、计算机和自动化控制等方面的内容，需要操作者具有熟悉搬运工作站的结构组成和关键设备的选型知识，掌握物料搬运工作站的机械电气安装与调试、工作站搬运任务的软硬件编程调试，同时具备一丝不苟的工作态度以及精益求精的工匠精神。作为工业机器人操作员，你将与团队成员共同完成搬运工作站主要设备如PLC和推料单元等的选型和安装、搬运任务的程序规划与编写、工作站的日常维护等任务，满足安装、调试、操作、维护搬运工作站设备的项目要求。

【项目情境】某汽车零部件生产企业，引入方形毛坯物料的机器人搬运工序。作为操作员，需要认识搬运工作站的结构组成，对工作站的关键设备进行选型，通过任务的实施进行工作站的整体布局，选用合适的装配工具完成搬运工作站的夹具、PLC、推料单元的结构安装等技能点，养成“8S”素养和团队合作精神。

【任务描述】项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装

【任务目标】知识目标1.概述工作站的项目控制要求2.能列举工业机器人搬运工作站的结构组成及各部分功能3.掌握搬运工作站关键设备选型知识技能目标1.能进行工业机器人的末端工具和外围系统的关键设备如PLC、传感器等的选型2.能完成清点安装工具、工作站设备与零配件、识读布局图和装配图等相关施工准备工作3.能正确规范地完成搬运工作站的关键设备如PLC、推料单元及电气控制元件的机械结构安装素养目标1.养成自觉遵守“8S”管理的职业素养；2.通过完成工作站的机械单元安装，养成团队合作精神任务一搬运工作站的结构组成及安装项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用01

【任务准备】一、搬运工作站的控制要求1.工业机器人搬运应用搬运是机器人的一个典型应用场景，约40%的机器人被用于柔性搬运、码垛、传送等场合。搬运作业是指用一种设备握持工件，从一个位置移到另一个位置的过程。如果采用工业机器人来完成这个任务，整个搬运系统则构成了工业机器人搬运工作站。给搬运机器人安装不同类型的末端执行器，可以完成不同形态和状态的工件搬运工作。因此，工业机器人搬运工作站的任务是由工业机器人将物料工件搬运到指定的位置，以方便下一步的工作。工业机器人搬运工作站一般具有如下优点：（1）搬运效率高，全天候不间断作业，比人工搬运效率高得多；（2）结构简单，故障率低，易于保养及维修；（3）可以设置在狭窄的空间，场地使用效率高，应用灵活；（4）全部操作可在控制柜屏幕上手触式完成，操作非常简单；（5）一台搬运机器人可以同时处理最多6条生产线的不同产品，大大节省了企业成本。任务一搬运工作站的结构组成及安装项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用01

【任务准备】2.项目控制要求概述在确定本项目工业机器人搬运工作站所需的主要设备前，需要先分析出搬运作业的控制要求，本项目搬运作业的控制要求概述为：工作站启动后，料仓将方形毛坯物料推出到出料平台，传感器检测到物料到位后通过PLC发送信号给机器人。机器人收到PLC信号后，先到工具区的指定位置自动吸取所需要的搬运夹具，而后按照预先规划的路径到达出料平台位置，夹取方形物料，再将物料搬运至加工平台指定位置上，代替人工作业，搬运完成后，机器人将工具放回工具区。由此确定该工作站的具体组成包含工业机器人、工具快换装置、搬运夹具、加工平台、按钮和指示灯模块、传感器、PLC、推料单元（含料仓、方形毛坯物料、出料平台、电磁阀及推杆、传感器等）等。搬运工作站以工业机器人为核心，推料单元和加工平台都在机器人工作空间内，推料单元装有两个传感器，分别检测料仓是否有料和推料是否到位。任务一搬运工作站的结构组成及安装项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用01

【任务准备】二、搬运工作站的结构组成工业机器人搬运工作站是一种集成化的系统。一个工业机器人工作站通常由工业机器人本体、工业机器人工具、工业机器人辅助设备三部分组成。因此，一个完整的工业机器人搬运工作站系统，一般包括以下主要设备，如图3-1-1所示。①一台或多台工业机器人，包括机器人本体和机器人控制系统；②用于夹持工件的机器人末端执行器，如手爪、吸盘等；③工作站外围设备及控制系统，如传送物料的输送装置、存放物料的料仓、电气控制柜等；④安全防护设备，如安全围栏、安全门、安全锁、安全光栅等。任务一搬运工作站的结构组成及安装项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用01

【任务准备】图3-1-1搬运工作站结构组成图

任务一搬运工作站的结构组成及安装项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用01

【任务准备】搬运工业机器人主要由机器人本体、控制柜和人机交互装置三部分组成。机器人本体是完成搬运作业的机械主体，是机器人的执行机构。机器人控制柜相当于人的大脑，用于控制机器人运动和信号的输入、输出。人机交互装置是指专用的手持示教器，通过示教器可以实现对工业机器人的编程和测试、输出信号赋值以及工作时相对位置的显示。物料或工件由人力或使用其他装置输送到预定位置，由机器人将其抓取并搬运到料架上，同时可按要求将工件堆放整齐。电气控制柜用来安装断路器、PLC、变频器、中间继电器、变压器等设备，机器人搬运工作站的控制设备可以是其本身，也可以是其他设备，如PLC。任务一搬运工作站的结构组成及安装项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用01

【任务准备】三、关键设备的选型与功能介绍1.搬运夹具本项目中，工业机器人搬运的工件是方形物料，由查阅技术资料可知，该方形毛坯物料的尺寸为80mm*40mm*12mm，质量约为100g。外形如图3-1-2所示，由图可知，方形物料尺寸为80cm*40cm*12cm，质量约为100g。图3-1-2方形物料尺寸任务一搬运工作站的结构组成及安装项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用01

【任务准备】根据方形物料的几何外形，末端执行器夹具可采用气动驱动的平移型二指夹爪（即平口夹具）对其进行抓取，具有响应动作快、灵活、动力清洁等优点，且还需其平移范围大于方型物料的横向尺寸，断电后夹紧的工件不会掉落等因素。依据以上要求，选用亚德客的HFKL25型手指气缸符合项目要求，其外形及主要参数如图3-1-3所示。末端执行器的相关组件如快换工具、气爪等装置安装在工业机器人本体上。图3-1-3HFKL25型手指气缸任务一搬运工作站的结构组成及安装项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用01

【任务准备】2.推料单元推料单元是在整个系统中，起着向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，以便机械手将其抓取，输送到其他单元上。如图3-1-4所示为推料单元的组成。图3-1-4推料单元的组成任务一搬运工作站的结构组成及安装项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用01

【任务准备】3.电磁阀根据本项目要求，搬运工作站共需使用三个电磁阀，分别用来控制法兰盘工具端、气动手爪的开合和料仓的推杆运动，在工艺上也没有特殊的要求，但由于工作站空间比较狭小，选择体积较小的电磁阀可以节省工作站的空间位置。因此，选用了SMC公司型号为SY3120-5LZD-M5单体式二位五通单控电磁阀，单体式的安装方式比较自由，且具有低功率消耗的特点，在DC24V电源的情况下仅为0.4W，这有助于降低系统的能耗。电磁阀的具体规格、电气性能参数见表3-1-1所示。类型(通道位置)内部先导式使用压力0.15-0.7MPa适用介质空气额定电压DC24VLED及过电压保护回路带指示灯·过电压保护回路最高动作频率10Hz手动操作压下回转锁定式(旋具操作型)品牌SMC工作温度-10-50℃型号SY3120-5LZD-M5表3-1-1工作站选用的电磁阀参数表任务一搬运工作站的结构组成及安装项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用01

【任务准备】用汇流板可以将这些电磁换向阀被集束为一个单元，其内部将各个换向阀的进气口、排气口连通，故气路连接时只需一根引气管连接其进气口即可，如图3-1-5所示。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。。图3-1-5常见的电磁阀阀组任务一搬运工作站的结构组成及安装项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用01

【任务准备】4.光纤传感器本项目中的方形物料可为金属或非金属，为方便与西门子PLC连接，以及安装位置、方便定位、响应速率等多方面综合考虑，最终选用了欧姆龙的E3X-NA41PNP通用型光纤放大器，以及适配的光纤探头E32-D211R（2M）。光纤传感器具有高灵敏度、抗电磁干扰、电绝缘性好等优点，搬运工作站在出料单元共配备2个光纤传感器，分别用来检测料仓是否有料和物料是否推出到位，PLC接收到信号后发送给机器人，从而使机器人进行下一步的动作。图3-1-6光纤传感器的组成任务一搬运工作站的结构组成及安装项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用01

【任务准备】5.磁性接近开关磁性开关的输出为2线（棕色+，蓝色-），连接时蓝色线与直流电源的“-”相连，棕色线与PLC的输入点相连。松开磁性接近开关的紧锁螺栓，可以让其沿着气缸滑动，到达定位位置后:若LED灯亮，再将螺栓锁紧即可；若LED灯不亮，检查其接线是否正确;若其接线无误风则该磁感应式接近开关损坏，应更换。图3-1-7磁性接近开关

任务一搬运工作站的结构组成及安装项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用01

【任务准备】磁性接近开关在安装时是没办法直接确定具体位置的，只能把它放在凹槽中滑动，在调试环节测试确定位置后，再用小小的一字螺丝刀进行锁紧固定位置。比如检测推缸推出的接近开关，先将推缸置于推出状态，再慢慢手动滑动，寻找到它刚好灭-亮-刚好灭的区间，再取中间位置，按住，用小一字螺丝刀旋转固定下来。图3-1-8磁性开关传感器的安装任务一搬运工作站的结构组成及安装项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用02

【任务实施】一、施工准备搬运工作站的硬件安装主要包括如表3-1-1所示设备和零配件的安装，其中工业机器人本体、控制柜及法兰盘等安装过程可以参考项目一的内容，因此，本任务主要围绕西门子S7-1200PLC、推料单元（含传感器、推料气缸和电磁阀）、夹具单元、加工平台等设备的硬件装配工作来展开。项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用图3-1-1搬运工作站桌面布局图任务一搬运工作站的结构组成及安装021.清点设备和零配件根据前期任务分析可知，工业机器人搬运工作站的的主要设备选型应结合场地、工作环境、工作要求和对象等多方面的因素，从安全、环保、节约和为客户服务的角度出发，最终确定既能服务于项目控制要求又能满足客户需求的产品。本项目中工业机器人搬运工作站的所需的主要设备型号如表3-1-2所示。项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装

【任务实施】02项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装

【任务实施】表3-1-2工业机器人搬运工作站的主要设备清单案例名称设备型号功能说明实物图片末端执行器平移型二指夹爪（气动）与手指配套气缸（1套）夹持轻重量的方形毛坯物料

PLC西门子CPU1214DC/DC/DC6ES7214-1AG40-OXBO（1台）配置14个数字输入信号和10个数字输出信号，满足工作站要求

推料机构包含料仓、出料平台、底座、拉手以及用于支撑和固定的其它机械结构等用于推送物料到出料平台的组合结构

加工平台订制用于放置物料的平台02项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装

【任务实施】表3-1-2工业机器人搬运工作站的主要设备清单案例名称设备型号功能说明实物图片电磁阀及汇流板SMC二位五通单控电磁阀与汇流板用于工具快换装置、手爪开合、推料机构驱动气缸动作

气缸双杠气缸与电磁阀配合使用

光纤传感器欧姆龙E3X-NA41PNP、欧姆龙光纤探头

E32-D211R2M用于检测料仓是否有料以及推料是否到位

磁性开关CMSG-020用于检测气缸的伸出和缩回是否到位02

【任务实施】二、分析尺寸与画线定位分析如图所示的搬运工作站桌面布局图，在工作台上确定各安装单元及零配件的大致位置，并进行画线定位。项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装图3-1-9工作台画线定位图3-1-10机械装配流程02

【任务实施】三、安装西门子S7-1200PLC根据厂家安装资料，西门子S7-1200PLC的主要安装步骤如表3-1-4所示。项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装操作步骤示意图步骤1：推出连接器，对准接口插入

步骤2：推出背面四个卡扣

步骤3：安装固定导轨

表3-1-4西门子S7-1200PLC主要安装步骤02

【任务实施】三、安装西门子S7-1200PLC根据厂家安装资料，西门子S7-1200PLC的主要安装步骤如表3-1-4所示。项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装操作步骤示意图步骤4：将PLC卡入卡槽，按下上方卡扣

步骤5：按入下方卡扣，PLC安装完毕。

表3-1-4西门子S7-1200PLC主要安装步骤02

【任务实施】四、安装推料单元1.识读推料单元安装示意图安装前认真观察、识图，要注意安装的顺序，以免先安装部分对后安装部分造成机械干涉，造成无法安装，从而因返工耽误装配的时间。推料单元的装配示意图如图3-1-12所示。项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装图3-1-12推料单元装配示意图02

【任务实施】2.安装推料单元步骤

推料单元部分的具体安装过程如表3-1-5所示。项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装操作步骤示意图步骤1：在底板上安装把手使用M4乘以20的内六角螺丝将把手安装、固定在底座正面上。

步骤2：安装航空插头将集成在航空插头上的传感器、电源线等，穿过螺母，穿过集成盖的孔位，再根据接线图焊接在航空插头对应的引脚上，最后将航空插头嵌入到孔内锁紧。表3-1-5推料单元安装步骤02

【任务实施】项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装操作步骤示意图步骤3：安装电磁阀出气口

步骤4：安装进气口和堵头首先安装中间的进气口，再安装旁边两个堵头。步骤5：电磁阀的电源接线02

【任务实施】项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装操作步骤示意图步骤6：安装气管在安装气管时，要有一定的预留长度，并且在剪气管时，切口一定要水平。

步骤7：将电磁阀安装在集成盖内。注意使用M2.5x10螺丝固定。步骤8：将电磁阀的气管接到集成盖的快速接头上。02

【任务实施】项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装操作步骤示意图步骤12：将两块支撑板安装在底座上带有导轨的支撑板，安装在靠近传感器侧，使用M3x20的螺丝锁紧。

步骤13：安装料仓使用M4x30螺丝。步骤14：将出料平台安装在底座上注意使用M3x25的螺丝，通过初步对角拧螺丝，进行预定位，最后加力锁紧。02

【任务实施】项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装操作步骤示意图步骤9：整理集成盖内的电线捋顺接线并且做工艺，用扎带扎整齐，将其内置在集成盖内。

步骤10：将集成盖安装在底座上使用M4x20螺丝锁紧。锁紧时遵循对角原则。步骤11：在支撑板上安装导轨使用M3x20十字螺丝。02

【任务实施】项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装操作步骤示意图步骤16：将推缸安装在出料平台上观察找准位置，此处使用的是M4乘以35的螺丝，初步定位，最后锁紧。

步骤17：安装光纤传感器光纤传感器的放大器安装在导轨上，探头端安装在料仓底下和出料平台底下，此处使用M3x20的螺丝进行固定。步骤18：安装磁性开关传感器一个是后限位传感器，一个是为前限位传感器，将其卡入卡槽，不用拧一字螺丝进行锁紧，具体位置需要在调试中才能确定。02

【任务实施】项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装操作步骤示意图步骤19：安装气管此时根据电路图和气路图接上气管和电线，但是推缸两根气管的位置需调试后再确定，位置决定了气缸的常规状态是推缸还是缩缸。至此推料单元的机械安装结束，整理工位。

02

【任务实施】五、安装夹具单元及加工平台1.识读推料单元安装示意图安装原则：先安装复杂的，有接线的，以免接线时受到其他模块的影响。夹具单元、加工平台以及底座定位机构的安装过程如表所示3-1-6所示。项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装操作步骤示意图步骤1：在底板上安装把手使用M4乘以20的内六角螺丝将把手安装、固定在底座正面上。

表3-1-6夹具单元及加工平台安装步骤02

【任务实施】项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装操作步骤示意图步骤2：固定推料单元

步骤3：安装加工平台单元02

【任务实施】项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装操作步骤示意图步骤4：安装夹具单元

各单元底下有定位销，定位销对应装入各销孔位置，安装完毕整体检查，清理台面即可。03

【任务工单】任务名称任务3.1搬运工作站的结构组成及安装班级姓名学号小组名称组长姓名指导教师学习活动一：搬运工作站认知学习目标1.概述工作站的项目控制要求；2.能列举工业机器人搬运工作站的结构组成及各部分功能；3.掌握搬运工作站关键设备选型知识。学习过程走进实操工位，查阅教材，认识搬运工作站的各个组成部分及其功能，组内成员互相随机提问，互相考核通过后，回到理论工位再完成以下问题的填写。问题1：

搬运工作站主要由那几部分组成呢？

根据你的认知，看图填写各个部分的名称。项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装03

【任务工单】0项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装03

【任务工单】问题2：

推料单元里有什么呢？分别有什么作用呢？项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装03

【任务工单】问题3：关键设备的型号是什么呢？为什么要选择它？主要设备清单表项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装03

【任务工单】活动一考核项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装03

【任务工单】学习活动二：机械结构安装学习目标1.能进行工业机器人的末端工具和外围系统的关键设备如电磁阀、传感器等的选型；

2.能完成清点安装工具、工作站设备与零配件、识读布局图和装配图等相关施工准备工作；3.能正确规范地完成搬运工作站的关键设备如PLC、推料单元及电气控制元件的机械结构安装。学习过程

请你根据以下问题，到相应工位完成相应的机械结构安装学习及考核，学习的顺序不一定要按问题顺序，可根据现场情况自主灵活完成学习任务。教材里有安装步骤，教室一体机里有微课视频，可合理利用资源学习。问题1：

因磨损碰撞等原因，平口夹爪已变形无法继续使用，请你选择合适零件进行安装完成更换。项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装03

【任务工单】问题2：

请领取设备并选择合适的工具，参考课本里的安装步骤，完成西门子S7-1200PLC的拆装。其中是有一点小技巧的，多思考，主动请教安装成功的同学，或者到大屏幕观看微课。问题3：

请根据你对推料单元组成的认识，领取并清点零件和工具，整齐摆放，按照“零件—组件—组装”的顺序进行安装。项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装03

【任务工单】问题4：请你识读工作站布局图，根据尺寸要求安装桌面定位块，再把加工平台单元、夹具单元、推料单元牢固安装在相应位置，安装完成后要检查确保平整无松动。项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装03

【任务工单】活动二考核任务3.1总结项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用任务一搬运工作站的结构组成及安装04

【任务评价】任务3.1搬运工作站的结构组成及安装所在班级学生姓名考核日期考核内容及配分考核点及配分考核评估小组自评（M1）小组互评（M2）教师考核（M3）综合评价（M0）职业知识（30分）1.能够正确概述工作站的项目控制要求（10分）2.能列举工业机器人搬运工作站的结构组成及其功能（10分）3.掌握搬运工作站关键设备选型知识（10分）职业技能（40分）1.能进行工业机器人的末端工具和外围系统的关键设备如PLC、传感器等的选型（10分）2.能完成清点安装工具、工作站设备与零配件、识读布局图和装配图等相关施工准备工作（15分）3.能正确规范地完成搬运工作站的关键设备如PLC、推料单元及电气控制元件的机械结构安装。（15分）职业素养（30分）1.遵守“8S”管理条例（10分）2.通过完成工作站的机械单元安装，养成团队合作精神。（10分）3.学习态度表现，即学习过程中的积极性，参与程度等（10分）合计（100分）表3-1-5完成任务评价表项目三工业机器人物料搬运工作站集成应用搬运工作站自动控制系统的信号配置是完成工作站电气线路安装与调试的关键环节。需要掌握自动控制系统的关键设备PLC、传感器、电磁阀等电气设备的接线方法，识读电气接线图纸，通过任务的实施完成搬运工作站自动控制系统的电气线路连接，掌握PLC、传感器、电磁阀等电气设备的硬件调试等技能点，养成细心、耐心、吃苦耐劳的工作态度。

【任务描述】项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置

【任务目标】知识目标1.掌握自动控制系统的关键设备元件如PLC、传感器、电磁阀等的电气接线方法；2.掌握以PLC为核心的自动控制系统的硬件调试方法；3.分析工作站的I/O信号。技能目标1.能识读工作站的I/O分配和电路等相关图纸，正确规范地完成自动控制系统的电路连接；2.能识读工作站气路连接图纸，正确规范地完成自动控制系统的气路连接；3.能够调整自动化设备的参数，使设备之间的信号对接正常，动作力度适中。素养目标1.增强团队合作精神、与队员交流、合作、协调的能力；2.养成细心、耐心、吃苦耐劳的工作态度任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用01

【任务准备】一、西门子S7-1200PLC与传感器的接线传感器根据输出类型可以分为NPN（也称为漏型传感器）和PNP（也称为源型传感器）两大类。S7-1200CPU的输入端既支持漏型也支持源型，所以既可以接NPN传感器也可以接PNP传感器，其他型号可以参照产品手册。1.S7-1200CPU的接线方法以CPU1214CDC/DC/DC的接线图为例来介绍PLC的接线，其电源电压、输入回路电压和输出回路电压均为24VDC，如图3-2-3所示。图3-2-3CPU1214CDC/DC/DC的接线图任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用01

【任务准备】2.S7-1200CPU与NPN型传感器的连接NPN型传感器接入PLC，对西门子PLC来说是源型输入接法，连接方法如图3-2-4所示，电流流向顺序为：24V→1M端→I0.0（电流从I端口流出)→传感器OUT端→传感器0V端→0V图3-2-4NPN型传感器接线示例

任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用01

【任务准备】3.S7-1200CPU与PNP型传感器的连接PNP传感器接入PLC对西门子PLC来说是漏型输入接法，连接方法如图3-2-5所示，电流流向顺序为：24V→传感器24V→传感器OUT端→I0.0（电流流入I端口)→M端→0V任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置图3-2-5PNP型传感器接线示例

项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用01

【任务准备】二、明确工作站I/O信号

表3-2-1工业机器人的输入/输出信号表任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置

板卡DI地址

对应关系

对应I/O

板卡DO地址

对应关系

对应I/O0PLCQ0.01PLCI0.01PLCQ0.12PLCI0.12PLCQ0.23PLCI0.23PLCQ0.34PLCI0.34PLCQ0.45PLCI0.45PLCQ0.56PLCI0.56急停按钮8红灯7停止按钮9绿灯8启动按钮10黄灯9复位按钮11蜂鸣器12快换工具接头13手爪工具开合15推料气缸项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用02

【任务准备】任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置表3-2-2PLC的输入/输出信号表序号地址功能描述1I0.0气缸推出限位2I0.1气缸缩回限位3I0.2物料到位检测4I0.3料仓有料检测5Q0.6推料气缸电磁阀项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用02

【任务实施】一、准备施工施工前应仔细阅读设备随机技术文件，识读工作站电路图、气动回路图等图纸，按照要求检查电压状态，准备样图、工具及线号管，然后根据施工任务制订施工计划、施工方案等。任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置图3-2-3电气线路连接施工流程项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用02

【任务实施】二、识读图纸并连接自动控制系统电路搬运工作站的电路连接主要包括两部分工作，一是推料单元的传感器、电磁阀与西门子PLC的电路接线，通过7针的航空插头进行连接；二是工业机器人与外围设备，如PLC、按钮指示灯模块的电路连接。电路连接应符合工艺、安全规范要求，所有导线应置于线槽导线与端子排连接时，应套线号管并及时编号，避免错编、漏编。插入端子排的连接线应接触良好且紧固。任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用02

【任务实施】任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置1.连接PLC与电磁阀、传感器电路在推料单元中，用到的传感器有光纤传感器和磁性接近开关。本次任务选用PNP型光纤传感器，其探头分别安装在在料仓底下和出料平台处，进行检测料仓有无物料、物料是否被推出到位。磁性接近开关安装在推缸凹槽出，分别检测推缸推出和缩回的位置，以判断其状态。因此，搬运工作站传感器主要集中在推料单元，如图3-2-16所示是PLC与电磁阀、传感器的引脚接线图。3-2-16PLC引脚接线图

项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用02

【任务实施】2.识读航空插引脚图纸为了增加设备的集成性和拆卸便利性，现引入7针航空插头进行转换。位于集成盖的7针航空插公头底座接线图如下，每个针脚都有对应的数字编号，根据如图3-2-15所示的编号连接对应的元件。由图可知，通过该航空插头集中了直流电源、供料码垛气缸与传感器的连接线。任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置图3-2-157针航空插公头底座示意图项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用02

【任务实施】任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置2.连接航空插与外部设备根据如图3-2-16所示7针航空插公头底座示意图，将以上元器件的引脚分别接至对应的引脚号，连接好的实物如图3-2-17所示。根据连接电路，连接好后的实物如图3-2-17所示。图3-2-17航空插头与外部设备接线示意图

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【任务实施】任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置3.连接工业机器人与PLC等外围设备的电路根据如图3-2-18所示的工业机器人数字量输入输出接线示意图，使用相应工具连接实物。图3-2-18工业机器人数字量输入信号接线示意图

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【任务实施】三、识读气路连接图纸并连接气路1.连接气源用Φ6气管连接空气压缩机与气动二联件，再将气动二联件与电磁换向阀阀组用Φ4气管相连。

图3-2-9搬运工作站气路连接示意图任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用02

【任务实施】2.连接执行元件根据气路连接示意图，本工作站执行元件包括了分别用于控制ABB快换接头、气爪松夹和推料的三个气缸与电磁阀的气路连接，工作站使用的是单控二位五通电磁阀。连接时，将各气缸与其对应的电磁换向阀用Φ4气管进行气路连接。连接步骤如表快速接头与气管对接：气管插入接头时，应用手拿着气管端部轻轻压入，使气管通过弹簧片和密封圈到达底部，保证气动回路连接可靠、牢固、密封；气管从接头拔出时，应用手将管子向接头里推一下，然后压下接头上的压紧圈再拔出，禁止强行拔出。用软管连接气路时，不允许急剧弯曲，通常弯曲半径应大于其外径的9~10倍。由于电磁阀需安装在集成盖内，故先将电磁阀的出气口和进气口接到集成盖上，如图3-2-10所示，由集成盖上的进气口转换接到汇流排的阀口，由集成盖上的出气口转换接到推缸的两个阀口，这两个出气口的气管接线将直接影响推缸的常规状态是推出还是缩回，在初步安装中可以先不考虑，先将气管连接好，在后续调试中再确定位置。任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用02

【任务实施】本工作站利用单控二位五通电磁阀，通过Φ4气管连接三个气缸至对应电磁阀，分别控制ABB快换接头、气爪及推料动作。连接时，确保快速接头与气管对接稳固密封，禁止强拔。软管连接避免急弯，弯曲半径大于外径9-10倍。电磁阀装于集成盖内，其进出口预接集成盖再转接到汇流排与推缸，推缸状态调试时确定。任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置图3-2-20推料气缸的气路连接示意图

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【任务实施】四、调试自动控制系统电气线路1.设备上电前检查(1）观察机构上各元件外表是否有明显移位、松动或损坏等现象，如果存在以上现象，及时放置、调整、坚固或更换元件。(2）对照接口板端子分配表或接线图检查桌面和挂板接线是否正确，尤其要检查24V电源、电气元件电源线等线路是否有短路、断路现象。【提示】设备初次组装调试时必须认真检查线路是否正确。任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用02

【任务实施】2.手动调试搬运夹具如图3-2-21所示，本任务选用平口夹具搬运方形材料，手动安装搬运夹具步骤如下：（1）按下控制快换装置的电磁阀的手动按钮；（2）另一只手拿着夹具去匹配工具快换头的凹槽；（3）松开电磁阀的手动按钮，直到确认夹具已安装牢固不会掉落后才能松开拿着夹具的手。任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置图3-2-21安装平口夹具项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用02

【任务实施】3.调试推料单元任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置操作步骤示意图步骤1：确认位置

将推料单元安装在固定位置，手动摇一下，确认定位无误且稳固即可。

步骤2：通电

打开工作站的总电源，注意上电是从左往右依次打开断路器，下电反方向。按下工作台面板的上电按钮，接通24伏电源。将航空插头插到对应位置，根据接线图，航空叉应该接在LC-7接口，观察此处应有一个凹槽，对准，插入，再锁紧。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用02

【任务实施】任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置操作步骤示意图步骤3：通气

将集成盖上的气管快速插到气源接口，按下去，整理气管，再去打开气阀，将气阀往右边推，观察气压计指针，气压合适即可。

步骤4：调节气缸状态

通气后，用螺丝刀压下电磁阀按钮，控制推缸推出或缩回。若发现此时气缸为推出状态，不符合气缸的常规状态（缩回状态），可以通过对调气缸两根气管的位置，进行调节。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用02

【任务实施】任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置操作步骤示意图步骤5：配置推缸信号

在示教器的控制面板定义名称为tuigang，地址为15的数字输出信号，重启示教器生效。

步骤6：信号强制测试

在输入输出界面的数字输出信号页面，找到刚刚定义tuigang信号，置1，气缸推出，置0，气缸缩收回，信号测试成功。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用02

【任务实施】任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置操作步骤示意图步骤7：调节磁性开关传感器位置

将气源关闭，手动拉动气缸向前移动到合适的位置，调节前限位传感器的位置，此时亮灯，往后拉动灭灯，反复测试，耐心捕捉出亮红灯区间的中间值位置，按住，用一字螺丝刀锁紧固定好即可。用同样的方法设置后限位传感器的位置。

步骤8：调节气缸速度

按压电磁阀按钮，控制气缸推出和缩回，观察它的速度，过快或者过慢，不合理则要调节前后节流阀的旋钮，控制气流量。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用02

【任务实施】任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置操作步骤示意图步骤9：调节光纤传感器

首先测试物料到位，将物料放在出料平台，观察到第一个光纤传感器有亮灯变化，掀开放大器盖板，旋转橙色的一字旋钮，进行调节，当物料在几乎贴近平台的时候，才亮灯为合适位置，第一个传感器调节完毕，合上盖板。第二个传感器的调节同理，将物料放于料仓当中合适位置，传感器才亮灯为合理。

步骤10：整理清洁

推料气缸调试完毕后，再进行最终的确认检查，最后再遵守“8S”管理规定，进行工艺整理和工位清洁。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用03

【任务工单】任务名称任务3.2搬运工作站自动控制系统的信号配置班级姓名学号小组名称组长姓名指导教师学习活动一：安装与使用平口夹爪学习目标1.识读气路连接图纸并连接气路；2.认识不同的电磁阀及其使用方法；3.掌握夹具安装、信号配置的方法；4.掌握控制夹爪开合的编程。学习过程

此学习活动是对已有知识的复习与强化，应独立思考完成，确保熟练、理解。问题1：

夹具的更换需要通过快换装置来实现，快换装置的工作原理是什么呢？这就需要去识读气路图了。想要实现气路工作，首先要给工作站通气，这要怎么操作呢？请学会后简要写出操作步骤。任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用03

【任务工单】任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置问题2：

以下是气源处理装置，请填写出各部分名称。问题3：

夹爪单元里的夹具是如何手动安装到机器人的法兰盘的呢？请你分别用三种方法安装平口手爪工具：电磁阀手动测试法、输出信号强制法、快捷键控制法。问题4：

请你根据自己的理解说出以上3种方法的特点及区别。如果示教器里没有控制夹爪的信号，该怎么办？项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用03

【任务工单】任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置问题5：

请简要写出在示教器配置信号的步骤。注意信号地址不能重复，新建后示教器要重启才能生效。问题6：

请在实训工位找到以下三种电磁阀，认识并写出三者的不同。①双控电磁阀②单控电磁阀③单控电磁阀项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用03

【任务工单】任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置问题7：

分别用单控电磁阀和用双控电磁阀来控制夹爪的开合，在编程时有什么不同？①用单控电磁阀，夹爪信号为DO12,则夹爪打开的程序为：

②用单控电磁阀，夹爪信号为DO12,则夹爪闭合的程序为：

③用双控电磁阀，夹爪打开信号为DO4,夹爪闭合信号为DO7，则夹爪打开的程序为：

④用双控电磁阀，夹爪打开信号为DO4,夹爪闭合信号为DO7，则夹爪闭合的程序为：

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【任务工单】任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置活动一考核项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用03

【任务工单】任务二搬运工作站自动控制系统的信号配置学习活动二：调试推料单元学习目标1.掌握自动控制系统的关键设备的电气接线方法；2.掌握自动控制系统的硬件调试方法；3.能够调整自动化设备的参数，使设备之间的信号对接正常，动作力度适中。学习过程

活动需要耐心细心来完成，涉及的知识点较多，注意及时做好笔记。问题1：

请静下心来学习一下相关的理论知识，为后续的实践操作夯实基础。①传感器可以分为（

）制、（

）制、（

）制。磁性开关传感器是（

）制，有（

）色和（

）色的引出线，分别是（

）

线和（