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
工程
说明
序号
工程
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
以以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。
安装站
搬运站
加工站
安装搬运站
分类站
上料检测站
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别离元件，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时机。
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局部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局部全部的或局部的拆去，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
局部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、播送（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平安状态，然后进入去除（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平安状态。
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
通过网络可以实现以下功能：
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局部从站。
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。
第三章实训工程
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，不能下载到PLC中。
6.假设要删除一行，可将光标移至要删除行的起始处，点击右键，选择“删除”菜单中的“行”命令即可；假设要插入一行，可将光标移至要插入处，选择“插入”菜单中的“行”命令；假设删除后留有一些竖线，可将光标移至该竖线的右上侧，然后按键盘上的删除按钮“Delete”即可。
7.将编辑好的程序存盘。
选择“文件”菜单中的“保存”或工具栏中的保存按钮，即可弹出保存对话框，在保存对话框中选择所保存的驱动器、文件夹、文件名等。
（二）将编辑好的程序传入PLC。
1.点击“查看”菜单中的“设置PG/PC接口”，在弹出的对话框里选择“PC/PPIcable（PPI）”，再单击“属性”按钮，然后选择“本地连接”对话框中选择通讯串口，在“PPI”对话框中不做改动。
完成后点击“确认”关闭属性对话框，再点击“确定”关闭“设置PG/PC接口”对话框。
2.点击“查看”菜单中的“通信”，在弹出的对话框中双击“双击刷新”，程序搜索连接上的PLC站点。
PLC在出厂时默认设定站点号为2，点中搜索到PLC，再点击“确定”键。
3.当多台PLC组成PPI网络使用时，必须先单台连接，将每个站点重新设置站点号为互不重复的号码。
点击“查看”菜单中的“系统块”，在“PLC地址”中输入要给定的网络站点号，然后点击“确定”退出。
4.选择“文件”菜单中的“下载”或工具栏中的下载按钮，将编译好的程序下载到PLC中。
（三）程序运行
1.选择“PLC”菜单中的“RUN运行”，在弹出的“RUN运行”对话框上单击“确定”按钮，就可使PLC处于运行状态。
2.运行程序结果：
上电后，按“开始”按钮I1.0，指示灯Q1.0亮，按“复位”按钮I1.1，指示灯Q1.0灭。
检查运行结果是否正确。
3.选择“调试”菜单中的“开始程序状态监控”，可在屏幕中看到运行过程中各触点的接通与断开状态，以检查程序中的错误。
通过本实训学会了如何输入一个程序，如何将输入的程序保存在磁盘上，如何将程序输入PLC，如何运行一个程序，如何检查一个程序在运行过程中的接通与断开情况。
如果已掌握这局部内容，则可进入下一个实训。
在以后的实训中，实训步骤均相同，不再重复说明。
第二节上料检测站（第一站）
一、目的
1.利用所学的指令完成上料检测站的程序编制。
2.将所学的知识运用于实践中，培养分析问题、解决问题的能力。
3.熟悉第一站中各控制部件、执行部件的组成，用一些最常用的基本指令完成一些生产实践中的常规控制。
4.本实训是六个单元中的第一站，通过熟悉第一站，就可获得其它各站的相关内容，为整个六站的拼合与调试作准备。
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.上料检测站（第一站）的设备。
三、内容
将编制好的程序送入PLC并运行。
上电后“复位按钮”灯闪烁，按“复位”按钮，气缸进行复位，假设气缸复位完成，则1B2=1，此时“开始按钮”灯闪烁；按“开始”按钮后，送料电机转，假设没料（B1=0），则电机转动10秒后停止，同时报警灯亮；假设有料（B1=1），则气缸1上升（1Y1=1），假设在3秒内没有到达气缸上限位则报警灯亮，同时蜂鸣器发出报警声；按“调试”按钮，气缸下降，待1B2=1后，送料电机再次转动，循环上料过程。
四、步骤
新建一个程序,根据上述控制要求和下面顺控图，编写出相应的程序，并运行通过。
第三节搬运站（第二站）
一、目的
1.利用所学的指令完成搬运站的程序编制。
2.将所学的知识运用于实践中，培养分析问题、解决问题的能力。
3.培养学生根据不同的控制要求编制程序的能力，逐步培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
4.进一步熟悉第二站各部件的工作情况，为整个六站的拼合与调试作准备。
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.搬运站（第二站）的设备。
三、内容
将编制好的程序送入PLC并运行。
上电后“复位按钮”灯闪烁，按“复位”按钮，气缸进行复位，气缸复位完成后，1B1=1、2B1=1、3B1=0、4B1=1，此时“开始按钮”灯闪烁；按“开始”按钮，程序开始运行。
按“调试”按钮，手臂伸出，手臂伸出到位后，再下降到位，之后气夹将物料夹紧并上升，手臂退回后右转到位1B2=1、2B1=1、4B1=1，再按“调试”按钮，手臂前伸到第三站一号工位上方，然后下降，气夹翻开，将物料放入一号工位中。
各气缸复位，等待下一个工件到来。
四、步骤
新建一个程序,根据上述控制要求和下面顺控图，编写出相应的程序，并运行通过。
第四节加工站（第三站）
一、目的
1.在已熟悉第三站的控制程序时，增加一些新的控制要求，培养学生修改程序、调试程序的能力。
2.树立编程是为生产效劳的思想，只要是生产上需要的，编程时必须充分考虑，设法满足。
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.加工站（第三站）的设备。
三、内容
1.将编制好的程序送入PLC并运行。
上电后“复位按钮”灯闪烁，按“复位”按钮，工作转盘及各工位进行复位，复位完成后，B2=1、1B2=1、2B2=1、3B1=1，此时“开始按钮”灯闪烁；按“开始”按钮，有物料放入时，一号工位传感器置1即B1=1。
按“调试”按钮，物料转动一个工位，物料进入二号工位。
加工气缸、加工电机和辅助气缸同时动作；检测气缸动作，模拟检测工件质量。
2.重复第一步操作，转盘再次转动一个工位时，二号工位物料进入三号工位。
3.再次重复第一步操作，转盘再次转动一个工位，三号工位物料进入四号工位。
四、步骤
新建一个程序,根据上述控制要求和下面顺控图，编写出相应的程序，并运行通过。
第五节安装站（第四站）
一、目的
1.利用所学的指令完成安装站的程序编制。
2.将所学的知识运用于实践中，培养分析问题、解决问题的能力。
3.本实训是六个单元中的第四站，通过熟悉第四站，可获得其它各站的相关内容，为整个六站的拼合与调试作准备。
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.安装站（第四站）的设备。
三、内容
将编制好的程序送入PLC并运行。
上电后“复位按钮”灯闪烁，按“复位”按钮，各气缸进行复位，复位完成后，1B2=1、2B1=1OR2B2=1,此时“开始按钮”灯闪烁；按“开始”按钮。
程序开始运行。
按“调试”按钮，吸盘手臂先从配件货台转到安装位，待配件推动气缸将小配件推入到配件货台上时再转回，在吸盘对准小配件后真空发生器动作，将小配件吸住，吸盘手臂再次从配件货台转到安装位，把小配件放入到工件后真空发生器停止动作，安装完成后吸盘手臂退回。
四、步骤
新建一个程序,根据上述控制要求和下面顺控图，编写出相应的程序，并运行通过。
M7
M6
M5
（1B2）x6=1
气缸下降y3=0
[（Cih）x24=1&（S5）x14=1]（or）[（S5）x14=0&（S3）x12=1]
（Coh）y24=1（T2=1S）1秒后向后站发信并传工件信
（1B1）x5=1
返回M3
M7
返回M3
第六节安装搬运站（第五站）
一、目的
1.利用所学的指令完成安装搬运站的程序编制。
2.将所学的知识运用于实践中，培养分析问题、解决问题的能力。
3.本实训是六个单元中的第五站，通过熟悉第五站，就可获得其它各站的相关内容，为整个六站的拼合与调试作准备。
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.安装搬运站（第五站）的设备。
三、内容
将编制好的程序送入PLC并运行。
上电后“复位按钮”灯闪烁，按“复位”按钮，各气缸进行复位，复位完成后，1B2=1、2B2=1，此时“开始按钮”灯闪烁；按“开始”按钮。
程序开始运行。
按“调试”按钮，手臂低下，气夹夹紧后手臂抬起并搬运到安装位置，再按“调试”按钮,手臂下降，气夹夹紧后手臂抬起，右转到位。
四、步骤
新建一个程序,根据上述控制要求和下面顺控图，编写出相应的程序，并运行通过。
M7
（1B2）x6=1
返回M3
第七节分类站（第六站）
一、目的
1.学会步进电机的控制指令，完成第六站中工件的入库指令，为完成更复杂的控制作准备。
2.进一步熟悉步进电机的控制特点，培养学生根据任务需求，编制相应程序的能力。
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.分类站（第六站）的设备。
三、内容
1.将编制好的程序送入PLC并运行。
上电后“复位按钮”灯闪烁，按“复位”按钮，两轴分别向左、向下运行进行复位，复位完成后，I0.0=1、I0.1=1、I0.4=1，此时“开始按钮”灯闪烁；按“开始”按钮，两轴运行到等待位置。
按“调试”按钮，货台据此运行到右侧第一列，从第四层开始将工件推入仓位，再返回到等待位置。
2.每层在放入三个之后放入下一层，全部放满之后重新从第四层开始。
四、步骤
新建一个程序,根据上述控制要求和下面顺控图，编写出相应的程序，并运行通过。
第八节六站联网
一、实训目的
在前八个实训的基础上，实现六站的拼合。
二、实训设备
1.安装有WINDOWS操作系统的PC机一台（具有STEP7MICROWIN、SIMATICManager软件）。
2.柔性自动化生产线实训系统六站。
3.PC与PLC的通信电缆一根（PC/PPI）。
4.PC/MPI电缆一根。
5.柔性自动化生产线实训系统中的六站。
6.六站之间的DP通信连线一根。
三、实训内容
根据六站的控制要求，组建PROFIBUS-DP网络，通过S7-300主机采集并处理各站的相应信息，完成六站间的联动控制。
四、实训步骤
首先设定各站的EM277模块地址，用一字螺丝刀调节模块上的编址开关，出厂设定为3、4、5、6、7、8。
将DP联线首端出线的网络联接器接到300主机的DP口上，其它网络联接器依次接到六个站的EM277模块DP口上，将联线末端网络联接器上的终端电阻开关打到“ON”位置,其它网络联接器上的终端电阻开关全部打到“OFF”位置。
运行SIMATICManager软件，创立一个工程，创立一个新工程有二种方式：
直接创立和使用向导创立。
两者的区别在于：
直接创立将产生一个空工程，用户按需要添加工程框架中的各项内容，新建工程向导则向用户提供一系列选项，根据用户的选择，自动生成整个工程的框架。
（1）在文件菜单下单击新建，或者单击工具栏按钮，可以直接创立一个新工程。
在弹出的对话框中输入工程名称，单击“OK”完成。
直接创立的工程中只
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