天煌自动生产线.docx
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天煌自动生产线
第一章网络型模块式柔性自动化生产线实训系统介绍
第一节系统结构
柔性自动化生产线实训系统是我公司为提高学生动手能力和实践技能而设计、生产的一套实用性实训设备。
该装置由六套各自独立而又紧密相连的工作站和一套监控站组成。
这六站分别为：
上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站和分类站。
该实训装置的一大显著特点是：
具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制。
将六个模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习。
在基本单元模块培训完成以后，通过组建PLC网络，又可以将相邻的两站、三站……直至六站连在一起，学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。
由于该系统囊括了机电一体化等专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、PLC（可编程控制器）、传感器等多种技术，给学生提供了一个典型的综合操作平台，使学生将学过的各门专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升。
一、各站简介
1.上料检测站
由料斗、回转台、工件滑道、提升装置、检测工件和颜色的光电开关、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、直流减速电机、电磁阀及SMC气缸组成，主要完成回传上料台将工件依次送到检测工位，提升装置将工件提升并检测工件颜色。
2.搬运站
由机械手、气爪、回转台、电感式传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成将工件从上站搬至下一站。
3.加工站
由回转工作台、打孔电机组件、检测缸组件、检测工件转台到位传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、直流减速电机、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成用回转工作台将工件在四个工位间转换，钻孔单元打孔，检测打孔深度。
4.安装站
由吸盘机械手、上下摇臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。
5.安装搬运站
由平移工作台、回转工作台、塔吊臂、机械手、气爪、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、多种类型电磁阀及SMC气缸组成，主要完成将上站工件拿起放入安装工位，将装好工件拿起放下一站。
7.分类站
由滚珠丝杠、滑杠推出部件、分类料仓、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、步进电机及驱动器、直流减速电机、电磁阀及SMC气缸组成，主要完成按工件类型分类，将工件推入不同的仓位。
二、控制技术
1.该柔性自动化生产线实训系统每一站都有一套独立的控制系统，因此，该系统可拆分开来学习，以保证初学者容易入门和足够的学习工位，而将各站联在一起集成为系统后，能为学员提供一个学习复杂和大型控制系统的学习平台，该系统可用不同厂商所提供的控制器进行控制
2.各站与PLC之间由一个标准电缆进行连接，通过这个电缆可连接8个传感器信号和8个输出控制信号。
通过该电缆各站的传感器和输出控制器可得到24V电压。
3.各站都可通过一块控制面板来控制PLC使各站按要求进行工作，一个控制面板上有5个按钮开关，二个选择开关和一个急停开关。
各开关的控制功能定义为：
序号
项目
说明
序号
项目
说明
1.
带灯按钮，绿色
开始
5.
两位旋钮，黑色
单站/联网
2.
带灯按钮，黄色
复位
6.
按钮，红色
停止
3.
按钮，黄色
调试按钮
7.
带灯按钮，绿色
上电
4.
两位旋钮，黑色
手动/自动
8.
急停按钮，红色
急停
三、工作过程
下图给出了系统中工件从一站到另一站的物流传递过程：
上料检测站将大工件按顺序排好后提升送出。
搬运站将大工件从上料检测站搬至加工站。
加工站将大工件加工后送出工位。
安装搬运站将大工件搬至安装工位放下。
安装站再将对应的小工件装入大工件中。
而后，安装搬运站再将安装好的工件送分类站，分类站再将工件送入相应的料仓。
第二节自动化生产线教学系统可进行的培训
由于柔性自动化生产线实训系统所提供的是一个综合的科技环境，因此在本设备上可进行多种技术的培训。
在本设备上我们可进行传感器技术、气动技术、电机驱动和PLC技术等多方面的培训，而且随这套装置我们介绍给大家的是一种不同的教学理念和教学方法。
一、传感器培训
该系统所使用的传感器数量达四十多个，有电容式的、电感式的、光电式的以及电磁式的，每一个都有着各自的特性、发挥着不同的作用，使系统得以可靠工作。
学员可通过了解工作中各类传感器的工作特性来加强对这些传感器的感性认识，再结合老师对传感器的工作原理分析和特性演示，可使学员快速掌握所学知识。
二、气动技术培训
该装置上使用了大量的气动元件，包括多种电控气动阀、多种气动缸、气动夹爪、真空吸盘、真空发生器、过滤减速阀等。
在学习这些气动元件时，我们不但可以单独学习每一种分离元件，而且还可以在学习时了解各种气动元件之间以及气动元件与其它元件之间是如何配合起来进行协调工作的。
三、PLC技术培训
自动化生产教学系统所提供的六套工作站各自都有一套PLC控制器，这使得自动化生产教学系统可以分成六个完全独立的工作单元，使二十几个学生可以同时进行学习，而且每个学员都有动手的机会。
在该设备上学员不但可以学习PLC的各种技术，而且可以学习综合科技环境下PLC的多种应用。
为灵活学习和掌握PLC的各方面知识提供了条件。
四、电气控制系统培训
自动化生产教学系统六个工作站其电控部分全部按照工业标准和习惯进行设计，并且以附件方式提供全部设计图纸和说明书。
学员在该设备上可学习电路原理图分析、PLC各I/O地址查对和新设备电路连线分析方法。
五、机械系统安装调试培训
自动化生产教学系统上的六个工作站可让各组学员将机械部分全部的或部分的拆去，再按要求将其重新组装，并且调试至系统可正常、可靠地工作。
这对提高在校学生动手能力有极大帮助。
六、系统维护和故障检测技术培训
部分培训重点介绍机电一体化系统日常维护的内容和方法，以及系统常见故障分析、排除的方法。
第二章网络控制方案
第一节Profibus-DP网络
Profibus-DP（DecentralizedPeriphery,分布式外围设备），在Profibus现场总线中，Profibus-DP的应用最广。
Profibus-DP协议主要用于PLC与分布式I/O和现场设备的高速数据传输。
典型的DP配置是单主站结构，也可以是多主站结构。
Profibus-DP使用第一层、第二层和用户接口层，这种精简的结构保证了数据的高速传输。
它的基本功能如下：
一、总线存取方法
各主站间为令牌传送，主站与从站间为主-从循环传送，支持单主站或多主站系统，总线上最多126个站。
可以采用点对点用户数据通信、广播（控制指令）方式和循环主-从用户数据通信。
二、循环数据交换
DP-V0可以实现中央控制器（PLC,PC或过程控制系统）与分布式现场设备（从站，例如I/O、阀门、变送器和分析仪等）之间的快速循环数据交换，主站发出请求报文，从站收到后返回响应报文。
这种循环数据交换是在被称为MS0的连接上进行的。
三、诊断功能
经过扩展的PROFIBUS-DP诊断，能对站级、模块级、通道级这3个故障进行诊断和快速定位，诊断信息在总线上传输并由主站采集。
本站诊断操作：
对本站设备的一般操作状态的诊断，例如温度过高，压力过低；
模块诊断操作：
对站点内部某个具体的I/O模块的故障定位；
通道诊断操作：
对某个输入/输出通道的故障定位。
四、保护功能
所有信息的传输按海明距离HD=4进行。
对DP从站的输出进行存取保护，DP主站用监控定时器监视与从站的通信，对每个从站都有独立的监控定时器。
在规定的监视时间间隔内，如果没有执行用户数据传送，将会使监控定时器超时，通知用户程序进行处理。
如果参数“Auto_Clear”为1，DPM1将退出运行模式，并将所有有关的从站的输出置于故障安全状态，然后进入清除（Clear）状态。
DP从站用看门狗（WatchdogTimer，监控定时器）检测与主站的数据传输，如果在设置的时间内没有完成数据通信，从站自动地将输出切换到故障安全状态。
在多主站系统中，从站输出操作的访问保护是必要的。
这样可以保证只有授权的主站才能直接访问。
其他从站可以读它们的输入的映像，但是不能直接访问。
五、通过网络的组态功能与控制功能
通过网络可以实现下列功能：
动态激活或关闭DP从站，对DP主站（DPM1）进行配置，可以设置站点的数目、DP从站的地址、输入/输出数据的格式、诊断报文的格式等，以及检查DP从站的组态。
控制命令可以同时发送给所有的从站或部分从站。
六、同步与锁定功能
主站可以发送命令给一个从站或同时发送给一组从站。
接收到主站的同步命令后，从站进入同步模式。
这些从站的输出被锁定在当前状态。
在这之后的用户数据传输中，输出数据存储在从站，但是它的输出状态保持不变。
同步模式用“UNSYNC”命令来解除。
七、DPM1和DP从站之间的循环数据传输
DPM1与有关DP从站之间的用户数据传输是由DPM1按照确定的递归顺序自动进行的。
在对总线系统进行组态时，用户定义DP从站与DPM1的关系，确定哪些DP从站被纳入信息交换的循环。
DMP1和DP从站之间的数据传送分为3个阶段：
参数化、组态和数据交换。
在前两个阶段进行检查，每个从站将自己的实际组态数据与从DPM1接收到的组态数据进行比较。
设备类型、格式、信息长度与输入/输出的个数都应一致，以防止由于组态过程中的错误造成系统的检查错误。
只有系统检查通过后，DP从站才进入用户数据传输阶段。
在自动进行用户数据传输的同时，也可以根据用户的需要向DP从站发送用户定义的参数。
八、DPM1和系统组态设备间的循环数据传输
PROFIBUS-DP允许主站之间的数据交换，即DPM1和DPM2之间的数据交换。
该功能使组态和诊断设备通过总线对系统进行组态，改变DPM1的操作方式，动态地允许或禁止DPM1与某些从站之间交换数据。
第三章实训项目
第一节STEP7MICROWIN软件的使用
一、目的
1.熟悉STEP7MICROWIN软件的主要操作功能。
2.初步掌握STEP7MICROWIN软件对PLC的编程和监控。
3.学会编制一个简单的程序并能正确的运行。
二、设备
1.安装有WINDOWS操作系统的PC机一台（具有STEP7MICROWIN软件）。
2.PLC（西门子S7-200系列）一台。
3.PC与PLC的通信电缆一根（PC/PPI）。
4.按钮开关板（输入）及指示灯板（输出）各一块（可用六站中的任一站取代）。
三、步骤
（一）编辑程序
1.将PC与PLC按正确方式连接。
2.将PLC的工作状态开关放在“STOP”处。
3.启动STEP7MICROWIN软件，用鼠标单击工具栏上的“新建”按钮或者在“文件”菜单中选择“新建”，新建一个程序。
在“PLC”菜单中选择“类型”，然后在下拉菜单中选择使用的PLC（CPU224CN），或者点击“读取PLC”软件将自动选定已连接上的PLC类型，再单击“确认”按钮。
4.将光标定位于左上角，选择功能图上的常开按钮（或按F4）,然后输入常开触点编号I1.0；接着再选择常闭按钮，输入触点编号I1.1，最后选择功能图（按F6）上的线圈按钮，输入线圈编号M0.0；然后将光标移至下一行起始处，选择功能图上的常开按钮（或按F4）,输入常开触点M0.0，然后选择功能图上的竖线按钮（或按Ctrl＋↑），这样就完成了一个网络的输入。
5.按步骤4输入常开触点M0.0和线圈Q1.0，最后选择“PLC”菜单中的“编译”，软件将输入完成的程序进行编译，如果有错误，在输出窗口中出现错误提示，根据提示找到原因并解决。
程序未通过编译时，不能下
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