自动化使用手册.docx

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自动化使用手册

自动化使用手册（总28页）

第一章　自动生产线拆装与调试实训装置产品简介1

一、产品图片1

二、产品概述1

三、产品特点1

四、技术性能2

五、实训内容2

六、系统配置3

第二章网络控制方案6

一、西门子PPI通信6

二、三菱N：

N通信10

第三章触摸屏的使用13

第四章自动生产线拆装与调试实训装置组成、工作原理、控制要求及机构功能18

一、供料站18

二、加工站22

三、装配站28

四、分拣站39

五、搬运站51

第五章自动生产线安装与调试实训装置使用说明59

一、安全须知59

二、实训模块59

三、自动生产线安装与调试实训装置运行及操作60

第一章　自动生产线拆装与调试实训装置产品简介

一、产品图片

二、产品概述

本装置是一种最为典型的机电一体化产品，是为职业院校、职业教育培训机构而研制的，它适合机电一体化、自动化等相关专业的教学和培训。

该装置采用型材结构，其上安装有井式供料、切削加工、多工位装配、气动机械手搬运、皮带传送分拣等工作站及相应的电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器及交流电机模块、步进电机驱动模块、伺服电机驱动模块和各种工业传感器等控制检测单元。

系统采用PLC工业网络通信技术实现系统联动，真实再现工业自动生产线中的供料、检测、搬运、切削加工、装配、输送、分拣过程。

它在接近工业生产制造现场的基础上又针对教学及实训目的进行了专门设计，强化了自动化生产线的安装与调试能力，能较好地满足工学结合，以工作过程为导向的项目教学法。

通过该实训系统的工作任务训练，能较好地锻炼操作者团队协作能力、自动线拆装与调试能力、工程实施能力和安全意识。

引导高职院校机电及自动化等专业教学改革，满足机电一体化和自动化技术专业的核心能力训练要求，突出强调技术的综合运用。

三、产品特点

1.本实训装置贴近工业现场要求，是典型的自动生产线，设备从选材、工艺、流程、结构、控制等各方面都从实际工业现场出发，考虑工学结合要求，有机融合了机械、电气、气动、传感器、交流电机变频调速、步进电机驱动控制、伺服电机驱动控制、PLC控制及工业通信网络等多种技术，能开展任务驱动的项目教学法。

2.整体结构采用开放式和拆装式，具有明显的动手拆装实训功能，可以拆装到各零部件及每颗细小的螺丝，能很好的服务于项目实训教学；能根据不同的任务更换组合模块，具有很强的重组性，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块，非常适合广大职业院校自动化技能实训需求。

3.用于教学，可按工作过程导向、工学结合的模式规划教学活动，可完成多种工业现场环境下的技能培训任务。

4.该实训考核装置PLC模块I/O端子、变频器接线端子、各常用模块接线端子，均采用安全型插座，使用带安全插头的导线进行电路连接；各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路通过端子排进行连接。

插拔线连接电路与端子排连接电路相结合，既保证学生基本技能的训练、形成和巩固，又保证电路连接的快速、安全和可靠。

四、技术性能

1.输入电源：

三相四线（或三相五线）～380V±10%50Hz

2.工作环境：

温度-10℃～40℃，相对湿度≤85%（25℃），海拔＜4000m

3.装置容量：

≤1.5kVA

4.外形尺寸：

196cm×96cm×80cm

5.安全保护：

具有漏电保护，安全符合国家标准

五、实训内容

气动控制回路安装与调试

该装置配有多种类型的气缸、电磁阀，磁性开关，如：

单出单杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸等气动执行元件、单电控二位五通电磁阀、双电控二位五通电磁阀和磁性开关等，基于这些气动控制元件，可完成下列气动技术的安装调试训练任务：

Ø气动方向控制回路的安装与调试

Ø气动速度控制回路的安装与调试

Ø气动旋转控制回路的安装与调试

Ø气动顺序控制回路的安装与调试

Ø气动机械手装置的安装与调试

Ø气动系统的安装与调试

电气控制电路的安装和PLC程序编写（用户可根据需求选择其他品牌PLC）

该装置配有西门子S7-200主机模块、MM420变频器模块、伺服电机驱动模块、步进电机驱动模块和各种传感器等，基于这些模块，可完成下列PLC应用技术训练任务：

Ø三相交流异步电机控制电路的连接与控制程序编写

Ø步进电机控制电路的连接与控制程序编写

Ø交流伺服电机控制电路的连接与控制程序编写

Ø气动顺序动作控制程序编写

Ø气动机械手控制程序编写

Ø皮带输送控制程序编写

Ø自动生产线控制程序编写

PLC工业通讯网络的安装及调试（用户可根据需求选择其他品牌PLC）

本系统选用西门子S7-200PLC作为主控制器，其本身集成RS485通信口具备PPI网络通信功能，基于本网络通信功能，可完成下列工业现场总线通信技术训练任务：

ØPPI网络的硬件连接、调试

ØPPI网络参数设置、调试

Ø基于多台西门子S7-200PLC的复杂PPI网络数据读写程序编写与调试

机电设备安装与调试项目

以井式供料、切削加工、多工位装配、气动机械手搬运、皮带传送分拣等工作站及相应的电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器模块、步进电机驱动模块、伺服电机驱动模块和各种工业传感器等控制检测单元构成硬件平台，可完成下列机电设备安装和控制的训练任务：

Ø井式供料机构的安装与调试

Ø切削加工机构的安装与调试

Ø多工位装配机构的安装与调试

Ø气动机械手设备安装与调试

Ø输送线设备安装与调试

Ø工件分拣机构的安装与调试

Ø自动生产线系统安装与调试

六、系统配置

该系统由型材实训台、供料站、加工站、装配站、成品分拣站、搬运站、电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器模块、步进电机驱动器模块、各种传感器、警示灯、电磁阀和I/O接口板等组成，完成工件上料、加工、装配、分拣、输送等功能。

整体结构采用开放式和拆装式设计，学生可以对各零件、部件、单元、直至整体机构进行零部件拆装、调试、运行。

表1:

基本配置表

序号

名称

规格

数量

单位

备注

工作台

1980mm×960mm×800mm

1

张

PLC模块

西门子CPU222（AC/DC/RLY）

2

台

8DI/6DO

西门子CPU224（DC/DC/DC）

2

台

14DI/10DO

西门子CPU226（DC/DC/DC）

1

台

24DI/16DO

变频器模块

西门子MM420功率≥0.75KW

1

台

电源模块

三相电源总开关（带漏电和短路保护）1个、熔断器4只、单相三极电源插座4个、安全插座7个，DC24V5A电源

1

块

按钮模块

开关电源24V/5A、12V/2A各1组、转换开关2只、复位按钮（红、黄、绿各1只）、自锁按钮（红、黄、绿各1只）、24V指示灯（红黄绿各2只）、急停按钮1只、蜂鸣器1只

1

块

步进电机驱动模块

步进电机驱动器、指示灯、开关电源24V/5A

1

套

伺服电机驱动模块

交流伺服电机、伺服电机驱动器

1

套

触摸屏模块

10.4英寸TFT真彩，65K色

1

套

供料站

主要由井式工件库、推料气缸、物料台、光电传感器、磁性开关、电磁阀、支架、机械零部件构成。

1

套

加工站

主要由物料台、物料夹紧装置、龙门式二维运动装置、主轴电机、刀具以及相应的传感器、磁性开关、电磁阀、步进电机及驱动器、滚珠丝杆、支架、机械零部件构成。

1

套

装配站

主要由井式供料单元、三工位旋转工作台、平面轴承、冲压装配单元、光电传感器、电感传感器、磁性开关、电磁阀、交流伺服电机及驱动器、支架、机械零部件构成。

1

套

分拣站

主要由传送带、变频器、三相交流减速电机、旋转气缸、磁性开关、电磁阀、调压过滤器、光电传感器、光纤传感器、对射传感器、支架、机械零部件构成。

1

套

搬运站

主要由电机驱动器、直线导轨、四自由度搬运机械手、行程开关、支架、机械零部件构成。

1

套

接线端子板

接线端子排及安全型插座

1

套

工件

含大小黑白工件

1

套

电源线

单相三芯电源线

4

根

实训导线

强电、弱电连接导线

1

套

挂线架

1

件

PU气管

Ф4/Ф6若干

1

套

气动接头

气动快插式三通接头EPE6

5

只

PLC编程电缆

PC/PPI

2

根

配套光盘

PLC编程软件（DEMO版）、使用手册、程序等

1

套

配套工具

工具箱：

十字长柄螺丝刀、大、中、小号一字螺丝刀，中、小号十字螺丝刀，钟表螺丝刀，剥线钳，尖嘴钳，剪刀，电烙铁，验电笔，镊子，活动扳手，内六角扳手（8把）

1

套

挂线架

TH-JD20

1

个

型材电脑桌

TH-JD21

1

张

静音气泵

0.4～0.8MPa

1

台

表2：

PLC及变频器选配表（用户可根据需要进行选配）

三菱：

序号

名称

型号规格

数量

1

三菱PLC

FX2N-16MR8字量输入/8路继电器输出

2只

2

三菱PLC

FX2N-16MT8路数字量输入/8路晶体管输出

1只

3

三菱PLC

FX2N-48MT24路数字量输入/24路晶体管输出

2只

4

三菱通信模块

FX2N-485BD

5只

5

三菱变频器

FR-E740功率≥0.75KW

1只

松下：

序号

名称

型号规格

数量

1

松下PLC

AFPX-C14R8路数字量输入/6路继电器输出

2只

2

松下PLC

AFPX-C14T8路数字量输入/6路晶体管输出

1只

3

松下PLC

AFPX-C60T32路数字量输入/28路晶体管输出

2只

4

松下通信模块

AFPX-COM3

5只

5

松下变频器

BFV0C0074功率≥0.75KW

1只

欧姆龙：

序号

名称

型号规格

数量

1

欧姆龙PLC

CP1L-L14DR8路数字量输入/6路继电器输出

2只

2

欧姆龙PLC

CP1L-L14DT8路数字量输入/6路晶体管输出

1只

3

欧姆龙PLC

CP1H-X40DT24路数字量输入/16路晶体管输出

2只

4

欧姆龙通信模块

CP1W-CIF11

5只

5

欧姆龙变频器

3G3JV-A4007功率≥0.75KW

1只

第二章网络控制方案

THJDAL-2系统的控制方式采用每一个工作站由一台PLC承担控制任务，各PLC之间通过RS485串行通信实现互连的分布式控制方式。

一、西门子PPI通信

1．PPI通信概述

PPI协议是S7-200系列PLC最基本的通信方式，通过自身的端口（PORT0或PORT1）就可实现通信。

PPI是一种主—从协议通信，主—从站在一个令牌环网中，主站发送要求到从站设备，从站设备响应，从站不发送信息，只是等待主站的要求并对要求做出响应。

主站靠一个PPI协议管理的共享连接来与从站通信。

PPI并不限制与任意一个从站通信的主站数量，但在一个网络中，主站个数不能超过32。

如果在用户程序中使用PPI主站模式，可以使用网络读写指令来读写从站信息。

2．PPI通信实现步骤

（1）设置通信端口参数

对网络上的每一台PLC，应设置其系统块中的通信端口参数。

对用作PPI通信的端口（PORT0或PORT1），指定其PLC地址（站号）和波特率。

设置后把系统块下载到PLC。

具体操作如下：

运行个人电脑上的STEP7V4.0程序，打开设置端口界面，如图2-1所示。

利用PC/PPI编程电缆把输送站PLC系统块里端口0的PLC地址设置为1，波特率设置为9.6kbp。

如图2-2所示。

同样方法设定供料站PLC端口0的PLC地址设置为2，波特率为9.6kbp；加工站PLC端口0的PLC地址设置为3，波特率为9.6kbp；装配站PLC端口0的PLC地址设置为4，波特率为9.6kbp；分拣站PLC端口0的PLC地址设置为5，波特率为9.6kbp。

图2-1

图2-2

（2）用专用网线连接各站PLC的端口0，用PC/PPI编程电缆连接网络连接器的编程口，将主站的运行开关拨到STOP状态。

利用SETP7V4.0软件搜索网络中的5个站。

如图2-3所示。

如果能全部搜索到表明网络连接正常。

图2-3

（3）网络结构图

（4）通信口设置

西门子S7-200PLC中的SMB30和SMB130为自由端口控制寄存器。

其中SMB30控制自由端口0的通信方式，SMB130控制自由端口1的通信方式。

我们可以对SMB30、SMB130进行读、写操作，如下表所示，这些字节设置自由端口通讯的操作方式，并提供自由端口或者系统所支持的协议之间的选择。

Msb7Lsb0

p

p

d

b

b

b

m

m

SMB30控制自由端口0SMB130控制自由端口1

pp

校验选择00=不校验；01=偶校验；10=不校验；11=奇校验

d

字符数据0=每个字符8位；1=每个字符7位

bbb

通讯速率000=38400bps；001=19200bps；010=9600bps；011=4800bps；100=2400bps；101=1200bps；110=115.2Kbps；111=57.6Kbps；

mm

协议选择00=PPI/从站模式；01=自由口模式；10=PPI/主站模式；

11=保留

如上程序所示，此段程序是将PLC的自由端口0的通信方式设置为“PPI/主站模式”。

（5）网络读写指令使用

网络读写指令NETR/NETW，用于在西门子S7-200PPI网络中的各CPU之间通信。

网络读写指令只能由在网络中充当PPI主站的CPU执行，从站CPU不必专门编写通信程序，只须将与主站通信的数据放入数据缓冲区即可；此种通信方式中的主站CPU可以对PPI网络中其他任何从站CPU进行网络读写操作。

NETR指令：

网络“读”指令，用于主站CPU通过指定的通信口从其他从站CPU中指定的数据区读取以字节为单位的数据，存入本站CPU中指定地址的数据区中；读取的最大数据量为16个字节。

NETW指令：

网络“写”指令，用于主站CPU通过指定的通信口将本站CPU指定地址的数据区中的以字节为单位的数据写入其他从站CPU中指定的数据区中；写入的最大数据量为16个字节。

（6）利用指令向导完成网络配置

根据上述指令，即可完成主站的网络读写程序。

借助网络读写向导更加方便。

具体步骤如下：

A.在SEEP7V4.0软件命令菜单中选择工具→指令向导，并在指令向导窗口中选择NETR/NETW，单击“下一步”后，就会出现NETR/NETW指令向导界面，设置网络读写数为8。

见下图

B.单击“下一步”，填写对加工站（2号站）读操作的参数，见下图。

单击“下一项操作”，填写其它站参数，如此类推，直到第4项，完成对分拣站（5号站）读操作的参数的填写；再单击“下一项操作”，完成写操作的参数填写。

C.单击“下一步”直至配置完成。

D.在主程序中调用子程序“NET_EXE”。

说明：

Timeout：

设定通信超时时限，1～32767秒，若=0，则不计时。

Cycle：

输出开关量，所有网络读/写操作每完成一次切换状态。

Error：

发生错误时报警。

二、三菱N：

N通信

1．N：

N网络框图

2．相关标志和数据寄存器介绍

（1）辅助继电器

特性

辅助继电器FX2N

名称

描述

响应类型

只读

M8038

N：

N网络参数设置

用来设置N：

N网络参数

主站点，

从站点

只读

M8183

主站点的通讯错误

当主站点产生通讯错误时它是ON

从站点

只读

从M8184到M8191

从站点的通讯错误

当从站点产生通讯错误时它是ON

主站点，

从站点

只读

M8191

数据通讯

当与其它站点通讯时它是ON

主站点，

从站点

说明：

在CPU错误，程序错误或停止状态下，对每一站点处产生的通讯错误数目不能进行计数。

（2）数据寄存器。

特性

辅助继电器

（FX2N）

名称

描述

响应类型

只读

D8173

站点号

存储它自己的站点号

主站，从站

只读

D8174

从站点总数

存储从站点总数

主站，从站

只读

D8175

刷新范围

存储刷新范围

主站，从站

只写

D8176

站点号设置

设置它自己的站点号

主站，从站

只写

D8177

总从站点数设置

设置从站点总数

主站

只写

D8178

刷新范围设置

设置刷新范围

主站

读写

D8179

重试次数设置

设置重试次数

主站

读写

D8180

通讯超时设置

设置通讯超时

主站

只读

D8201

当前网络扫描时间

存储当前网络扫描时间

主站，从站

只读

D8202

最大网络扫描时间

存储最大网络扫描时间

主站，从站

只读

D8203

主站点的通讯错误数目

主站点的通讯错误数目

从站

只读

D8204到D8210

从站点的通讯错误数目

从站点的通讯错误数目

主站，从站

只读

D8211

主站点的通讯错误代码

主站点的通讯错误代码

从站

只读

D8212到D8218

从站点的通讯错误代码

从站点的通讯错误代码

主站，从站

3．设置

当程序运行或可编程控制器电源打开时，N：

N网络的每一个设置都变为有效。

1）设定站点号（D8176）

设定0到7的值到特殊数据寄存器D8176中。

设定值

描述

0

主站点

1到7

从站点号例子：

1是第1从站点，2是第2从站点

如：

设定主站0：

MOVK0D8176；

设定从站1：

MOVK1D8176；

2）设定从站点的总数（D8177）

设定0到7的值到特殊数据寄存器中（默认=7）。

对于从站点此设定不需要。

设定值

描述

设定值

描述

1

1个从站点

5

5个从站点

2

2个从站点

6

6个从站点

3

3个从站点

7

7个从站点

4

4个从站点

3）设置刷新范围（D8178）

设定0到2的值到特殊数据寄存器D8178中（默认=0）。

对于从站此设置不需要。

在每种模式下使用的元件被N：

N网络的所有点所占用。

通讯设备

刷新范围

模式0

模式1

模式2

位软元件（M）

0点

32点

64点

字软元件（D）

4点

4点

8点

a.在模式0的情况下b.在模式1的情况下

c.模式2的情况下

站点号

软元件号

位软元件（M）

字软元件（D）

64点

8点

第0号

M1000到M1063

D0到D7

第1号

M1064到M1127

D10到D17

第2号

M1128到M1191

D20到D27

第3号

M1192到M1255

D30到D37

第4号

M1256到M1319

D40到D47

第5号

M1320到M1383

D50到D57

第6号

M1384到M1447

D60到D67

第7号

M1448到M1511

D70到D77

4）设定重试次数（D8178）

设定0到10的值到特殊寄存器D8178中。

（默认=3）

从站点不需要此设置。

5）设置通讯超时（D8179）。

设定5到255的值到特殊寄存器D8179中。

（默认=5）

此值乘以10（ms）就是通讯超时的持续时间。

通讯超时是主站与从站间的通讯驻留时间。

例如：

确保把以上的程序作为N：

N网络参数设定程序从第0步开始写入。

此程序不需要执行，因为当把其编入此位置时，它自动变为有效。

6）N：

N网络接线图如下：

第三章触摸屏的使用

THJDAL-2系统的人机界面采用MT4500C触摸屏。

人机界面是在操作人员和机器设备之间作双向沟通的桥梁，用户可以在屏幕上自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息。

1.MT4500C触摸屏的接口

（1）串行接口

MT4000有两个串行接口，标记为COM0、COM1。

两个口分别为公头和母头,以方便区分。

COM0为9针公头，管脚定义如下图:

COM1为9针母头，管脚图如下。

与COM0的区别仅在于PC_RXD,PC_TXD被换成了PLC232连接的硬件流控TRS_PLC,CTS_PLC。

（2）USB接口

MT4000提供了一个USB高速下载通道，它将大大加快下载的速度，且不需要预先知道目标触摸屏的IP地址。

2.EV5000软件安装

（1）将EV5000软件光盘放入光驱，计算机将会自动运行安装程序，或者手动运行光盘目录[Setup.exe]

（2）按向导提示，一路按下【下一步】。

（3）按下[完成]，软件安装完毕。

（4）要运行程序时，可以从菜单[开始]/[程序]/[eview]/[EV5000_UNICODE_CHS]下找到相应的可执行程序点击即可。

3.制作一个最简单的工程

（1）安装好EV5000软件后，在[开始]/[程序]/[eview]/[EV5000_UNICODE_CHS]下找到相应的可执行程序点击，打开触摸屏软件。

（2）点击菜单[文件]里的[新建工程]，这时将弹出如下对话框，输入所建工程的名称。

也可以点“>>”来选择所建文件的存放路径。

在这里我们命名为“test_01”。

点击[建立]即可。

（3）选择所需的通讯连接方式,MT5000支持串口、以太网连接,点击元件库窗口里的通讯连接,选中所需的连接方式拖入工程结构窗口中即可。

（4）选择所需的触摸屏型号，将其拖入工程结构窗口

（5）选择需要连线的PLC类型,拖入工程结构窗口里。

如下图所示:

适当移动HMI和PLC的位置，将连接端口靠近连接线的任意一端，就可以顺利把它们连接起来。

注意：

连接使用的端口号要与实际的物理连接一致。

这样就成功的在PLC与HMI之间建立了连接。

拉动HMI或者PLC检查连接线是否断开，如果不断开就表示连接成功。

（6）然后双击HMI0图标,就会弹出下图所示的对话框：

在此对话框中需要设置触摸屏的端口号。

在弹出的[HMI属性]框里切换到[串口1设置]，修改串口1的参数（如果PLC连接在COM0,请切换到[串口0设置]，修改串口0的参数），如下图所示：

（7）在工程结构窗口中，选中HMI图标，点击右键里的[编辑组态]，进入了组态窗口。

（8）在左边的PLC元件窗口里，轻轻点击图标，将其拖入组态窗口中放置，这时将弹出位状态切换开关元件属性对话框，设置位控元件的输入/输出地址。

（9）切换到[位状态切换开关]页，设定开关类型，这里设定为切换开关

（10）切换到[标签]页,选中[使用标签]，分别在[内容]里输入状态0、状态1相应的标签,并选择标签的颜色。

（您可以修改标签的对齐方式，字号，颜色）

（11）切换到[图形]页，选中[使用向量图]复选框，选择一个您想要的图形，这里选择了下图所示的开关。

（12）最后点[确定]关闭对