柔性制造教學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)

1、柔性制造教學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)一、了解系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成框圖首先請(qǐng)先確認(rèn)一下本設(shè)備系統(tǒng)組成和實(shí)際的連接是否一致！對(duì)各單元的EM277地址和總線插頭的說明：1. 8個(gè)單元的EM277從站地址分別是11、1218（EM277模塊左上方的兩個(gè)帶箭頭的位置開關(guān)）,要求和STEP 7中硬件組態(tài)的EM277地址一致；硬件地址選擇 STEP 7硬件組態(tài)2. 在PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中末端的總線插頭需要終端偏置。二、使用系統(tǒng)前的準(zhǔn)備工作：1. 請(qǐng)?jiān)谕娭按_認(rèn)： 所有單元旋鈕開關(guān)的位置（啟動(dòng)/停止停止，手/自動(dòng)手動(dòng)）； 0號(hào)臺(tái)及各單元電源開關(guān)（AC220V和DC24V）在OFF位置，； 各單元之間的電源和氣

2、源連接正確； 第一站的儲(chǔ)料管里有料。2. 啟動(dòng)氣泵給各單元供氣： 將AUTO/OFF開關(guān)打到AUTO位置； 觀察氣泵的啟動(dòng)情況，如果啟動(dòng)聲音不對(duì)，請(qǐng)先把AUTO/OFF開關(guān)打到OFF位置，關(guān)閉泵上的氣路開關(guān)將總的氣管從0號(hào)臺(tái)上拔下，慢慢打開氣路開關(guān)，將泵中的剩余氣體放干凈后，把總氣管插回0號(hào)臺(tái)，關(guān)閉氣路開關(guān)將AUTO/OFF開關(guān)再次打到AUTO位置使泵啟動(dòng)，待氣泵停止工作氣源壓力到達(dá)規(guī)定要求后，打開氣路開關(guān)； 打開0號(hào)臺(tái)上的氣路急停開關(guān)，檢查氣路是否正常供氣。3. 依次打開0號(hào)臺(tái)電源總開關(guān)、急停以及8個(gè)單元電源開關(guān)，確認(rèn)所有的PLC通電后的情況；4. 輸入觸摸屏的操作密碼： 點(diǎn)擊屏幕上的密碼輸

3、入框，出現(xiàn)一個(gè)小鍵盤； 輸入教師級(jí)密碼并顯示登錄成功； 點(diǎn)擊屏幕左下方的位置出現(xiàn)一個(gè)“START”的菜單按鈕； 點(diǎn)擊該按鈕選擇“系統(tǒng)入門”； 出現(xiàn)的“系統(tǒng)入門”畫面中，將“模式控制選擇開關(guān)”轉(zhuǎn)換到“開關(guān)模式”； 如果是學(xué)生級(jí)登錄將不能控制模式的選擇。5. 從第8站開始逆順序操作各站的復(fù)位動(dòng)作和手動(dòng)單步動(dòng)作功能（在手動(dòng)的情況下每按動(dòng)一下“單步”按鈕應(yīng)能實(shí)現(xiàn)正常功能的分解動(dòng)作），最后各站必須恢復(fù)原始位置，為自動(dòng)工作做作好準(zhǔn)備（除第一站的啟動(dòng)/停止開關(guān)外，其余各站的啟動(dòng)/停止啟動(dòng)，手/自動(dòng)自動(dòng)）；6. 第一站的料盤上放置一個(gè)工件，并用手動(dòng)將頂料汽缸推出頂住該工件；7. 再次確認(rèn)各種操作的準(zhǔn)備無誤后（

4、各站的開關(guān)狀態(tài)和機(jī)械原始位置是否正確），將第一站的啟動(dòng)/停止啟動(dòng)的位置，此時(shí)第二站的擺桿應(yīng)向左旋轉(zhuǎn)壓住第一站料盤上的料塊，開始一個(gè)正常的動(dòng)作循環(huán)。三、各單元原始位置描述：1. 第一站初始位置應(yīng)當(dāng)在工件推出送料位置。此時(shí)前極限，及料板有料信號(hào)應(yīng)當(dāng)有，以及庫中有工作信號(hào)也有。2. 第二站初始位置擺臂應(yīng)當(dāng)在左側(cè)準(zhǔn)備抓料位置。此時(shí)擺臂中間位置傳感器有信號(hào)。3. 第三站初始位置在低位，推料缸處于收回位置，此時(shí)托盤低位，推料收回傳感器有信號(hào)。4. 第四站初始位置在送料位置。因?yàn)楸菊臼莻魉蛶У男问?，所以此時(shí)沒有信號(hào)，在傳送帶移動(dòng)工件的過程中相應(yīng)的傳感器有信號(hào)。5. 第五站初始位置為機(jī)械手在左側(cè)、高位、松開狀

5、態(tài)。此時(shí)機(jī)械手在左側(cè)信號(hào)，機(jī)械手在高位，有信號(hào)。6. 第六站初始位置處于拉缸復(fù)位，鉆機(jī)高位停止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)鉆機(jī)高位信號(hào)拉缸釋放位置有信號(hào)。7. 第七站初始位置處于旋臂在右側(cè)、高位、吸盤釋放狀態(tài)。此時(shí)旋臂在右側(cè)，在高位有信號(hào)。8. 第八站初始位置叉車在最下、最后和最外的原始位，叉車的下極限、右極限和外極限傳感器有信號(hào)。以上各單元處于原始位置時(shí)，由于在試驗(yàn)中PLC的輸入輸出配置的不同，傳感器有輸出時(shí)對(duì)應(yīng)的PLC輸入輸出指示燈的位置及變化可能也會(huì)不同，應(yīng)該以實(shí)際傳感器的輸出指示燈的為準(zhǔn)！四、各站的基本動(dòng)作描述：1. 當(dāng)?shù)诙镜臄[桿將料塊壓住后，頂料汽缸收回，延時(shí)一段時(shí)間后再將后續(xù)的料快推出；2. 當(dāng)?shù)?/p>

6、一站的啟動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，擺桿向左動(dòng)作壓住料盤上的料，延時(shí)一段時(shí)間后吸住料塊，擺桿向右動(dòng)作將料塊放置到第三站的接料臺(tái)上后，放下料塊向左回復(fù)豎直的位置；3. 抬升料塊進(jìn)行高度檢測(cè)，合格品下降到中間位置，推料汽缸將料塊推出到第四站，不合格品下降到最底部推出該料塊，并給第一站發(fā)重新開始的信號(hào)；4. 料塊隨傳送帶移動(dòng)依次通過三個(gè)傳感器檢測(cè)為何種料（金屬/塑料/磁性），最后到達(dá)檢測(cè)完成的位置，為第五站的夾取動(dòng)作作好準(zhǔn)備；5. 夾子先向下再閉合，將夾住的料塊提起，懸臂逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到位后，把料塊放置到第六站的接料臺(tái)上；6. 如果料塊是塑料的材質(zhì)，第六站將拉動(dòng)料塊到最里端，然后進(jìn)行電鉆打孔的動(dòng)作，如果是其他的材質(zhì)，

7、該站不動(dòng)等待第七站的取料；7. 擺臂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到位下降將料塊壓住，然后吸住料塊并提起，再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到右放料的位置等待，最后放置到第八站的空接料塊上；8. 在第四站的料塊檢測(cè)完成后叉車開始進(jìn)倉庫里的相應(yīng)庫位取空料塊（同種工件放在同一列，具體庫位由程序進(jìn)行設(shè)定），放置到接料庫位等待工件的到來，當(dāng)?shù)谄哒景l(fā)出觸發(fā)信號(hào)后表明工件已經(jīng)被放置到剛剛放置的空料塊上，叉車動(dòng)作將該料塊提起放置到剛才取空料快的庫位，叉車回復(fù)原始位置同時(shí)給第一站發(fā)再次啟動(dòng)的信號(hào)，當(dāng)所有的庫位全部滿了以后，可以按復(fù)位按鈕進(jìn)行復(fù)位。注：1. 當(dāng)庫倉已滿時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)再次動(dòng)作，這時(shí)應(yīng)將第一站的啟動(dòng)/停止鍵撥向停止位置上。2. 人工從已滿

8、的庫倉中將成品料拿到第一站中，并將第八站按復(fù)位鍵進(jìn)行復(fù)位。3、做完上述動(dòng)作，第一站啟動(dòng)/停止鍵撥向啟動(dòng)位置即啟動(dòng)進(jìn)行新的工作循環(huán)。實(shí)驗(yàn)一、氣路基本原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏箤W(xué)生通過動(dòng)手了解掌握1.氣路原理2. 基本氣壓元件3. 典型氣缸功能4. 氣路的實(shí)際應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：選擇第一站為例：1. 將第一站工件全取走，并將其余各站氣路斷開，整個(gè)系統(tǒng)斷電。2. 打開氣泵，給第一站送氣。3. 直觀了解氣動(dòng)回路，各單元的功能。氣源>氣動(dòng)三聯(lián)件>氣路急停>電磁閥>氣缸4. 手動(dòng)氣動(dòng)三聯(lián)件輸出調(diào)節(jié)閥，左右旋轉(zhuǎn)，觀察氣壓表，調(diào)整氣壓輸出大小。了解掌握三聯(lián)件的功能及使用方法。5. 手動(dòng)電磁閥按鈕

9、，調(diào)節(jié)氣缸上的調(diào)壓接頭，調(diào)節(jié)進(jìn)、出氣量，使氣缸中的活塞桿運(yùn)動(dòng)達(dá)到預(yù)期速度。了解和掌握調(diào)壓接頭的功能及使用方法。6. 手動(dòng)電磁閥左右按鈕，使氣缸活塞桿重復(fù)運(yùn)動(dòng)，了解二位五通雙控電磁閥的實(shí)際意義。7. 通電、送氣把工件放入料管中，將第二單元移開。按動(dòng)單步開關(guān)，觀察氣缸上的傳感器指示燈，當(dāng)氣缸重復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器上的指示燈交替指示。了解帶磁環(huán)氣缸與傳感器相互配合指示活塞桿所處位置的基本思路。這時(shí)仔細(xì)觀察電磁閥兩側(cè)線圈中的指示燈，哪邊燈亮、氣從那邊入，從另一側(cè)出。仔細(xì)觀察再結(jié)合書本上的知識(shí)，很容易掌握并從這些觀察中找出故障。8. 建議將此站氣路插頭全部拔掉，注意氣管拔出的方法，學(xué)生自己動(dòng)手回復(fù)原狀。思考

10、題：1. 典型的氣動(dòng)系統(tǒng)中，各組成部分的功能是什么？2. 當(dāng)某個(gè)氣缸動(dòng)作速度過快時(shí)，應(yīng)如何解決這個(gè)問題？實(shí)驗(yàn)二、電氣接線實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 提高學(xué)生在電路方面的工作技能，讀懂電路原理圖，正確選擇合適的電路組成元件。2. 能夠把原理圖轉(zhuǎn)換為實(shí)際的布線圖。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：1.關(guān)閉系統(tǒng)的氣源、電源，提供給學(xué)生每一站的電路原理圖，讓其依據(jù)系統(tǒng)布線的走向，畫出實(shí)際的布線圖。2.直觀的查找故障，在布線中能更進(jìn)一步了解和掌握電路組成元件的使用功能。因?yàn)槊恳徽綪LC的輸入與輸出端都引出到開放的輸入輸出插接盒中。這樣學(xué)生可依據(jù)電路原理圖，先從輸入盒中開始直接插接引線，再從輸出端開始插接引線。思考題：1. 請(qǐng)舉出

11、常用電氣原理圖中使用的電氣元件？2. 請(qǐng)解釋停止優(yōu)先的自鎖線路是怎樣工作的？實(shí)驗(yàn)三、傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏箤W(xué)生掌握開關(guān)量傳感器在PLC系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：以第一站為例：1. 移動(dòng)光電反射傳感器的位置，使其指示燈處于亮與不亮2個(gè)位置，觀察該系統(tǒng)是否能夠正確運(yùn)行。2. 移動(dòng)氣缸上的任意一個(gè)磁性傳感器的位置，觀察氣缸推出的位置。3. 直觀檢測(cè)傳感器的好、壞，并通過輸出信號(hào)控制系統(tǒng)運(yùn)行。4. 用萬用表直流電壓檔測(cè)量光電傳感器的輸出電壓，分別記錄有料和無料的電壓值，并觀察PLC輸入指示燈的變化，理解傳感器在PLC系統(tǒng)中的使用方法。思考題：1. 傳感器在PLC系統(tǒng)中的作用是什么？本套教學(xué)系統(tǒng)中

12、都有哪些傳感器？2. 實(shí)際中的開關(guān)量傳感器一般分為三線式和兩線式兩種情況，請(qǐng)分別簡(jiǎn)單畫出這兩種情況下和PLC輸入模塊的接法？3. 接近開關(guān)的工作原理是什么？實(shí)驗(yàn)四、PLC控制編程實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏箤W(xué)生掌握PLC控制系統(tǒng)的常用編程思路、程序功能。實(shí)驗(yàn)方法：1. 依據(jù)系統(tǒng)組成原理深入了解各單元的動(dòng)作功能要求，畫出其動(dòng)作流程圖。2. 根據(jù)各單元之間的動(dòng)作關(guān)系，寫出站與站之間的觸發(fā)條件3. 結(jié)合學(xué)生自己畫出的動(dòng)作流程圖分析演示程序，總結(jié)出編程思路4. 由指導(dǎo)教師打亂原有的輸入、輸出端子由學(xué)生自己重新編排，自主編程。思考題：1. 一般實(shí)際的設(shè)備在使用之前常需要進(jìn)行初始化的工作，請(qǐng)問用PLC控制的設(shè)備怎樣實(shí)

13、現(xiàn)這種功能？2. 西門子S7-200和S7-300的程序結(jié)構(gòu)是什么？3. 常用的編程語言都有哪些？4. 請(qǐng)簡(jiǎn)述在S7-200中如何使用定時(shí)器和計(jì)數(shù)器？5. 兩個(gè)按鈕（I0.0,I0.1）和兩個(gè)繼電器（Q0.0,Q0.1）,要求用S7-200 PLC分別實(shí)現(xiàn)以下的功能： I0.0按下時(shí)Q0.0動(dòng)作，按鈕抬起時(shí)，釋放；保持動(dòng)作的狀態(tài)，I0.1按下時(shí)，Q0.0釋放；I0.0按下時(shí)Q0.0動(dòng)作，I0.0按鈕抬起時(shí)，Q0.0保持動(dòng)作的狀態(tài)，延時(shí)5秒鐘后Q0.1動(dòng)作，釋放；并保持，按下5次Q0.1動(dòng)作并保持，按下I0.1時(shí)，Q0.0和Q0.1釋放。實(shí)驗(yàn)五、常用驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏箤W(xué)生掌握PLC控制

14、系統(tǒng)中對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制方式。實(shí)驗(yàn)方法：以第二站為例：1. 明確第二站在系統(tǒng)中的具體功能2. 觀察機(jī)械結(jié)構(gòu)，明確擺臂的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作是由電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的3. 觀察電機(jī)的線圈驅(qū)動(dòng)部分原理，掌握PLC是如何通過繼電器的通斷控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的4. 由指導(dǎo)教師給出一個(gè)故障，讓學(xué)生自主排除，鞏固電氣原理圖和實(shí)際接線的對(duì)應(yīng)關(guān)系GNDPLC繼電器R1繼電器R2GNDM+24VR1-N.OR2-N.OR1-N.CR2-N.C電機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)原理圖思考題：1. 請(qǐng)仔細(xì)分析并解釋上圖是如何實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的？如果有人編程錯(cuò)誤，控制電機(jī)的Q0.0和Q0.1同時(shí)有輸出，會(huì)有什么現(xiàn)象出現(xiàn)？在斷電的情況下，推不動(dòng)擺桿（因?yàn)殡姍C(jī)保

15、持），這是為什么？2. 為了使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，請(qǐng)問需要什么樣的信號(hào)？實(shí)驗(yàn)六、西門子PLC PROFIBUS-DP組網(wǎng)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.了解西門子PLC的基本使用方法；2. 學(xué)習(xí)西門子PLC的PROFIBUS-DP組網(wǎng)基本原理二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：1. 按照下圖，連接S7-300和某個(gè)單元的S7-200，并檢查網(wǎng)絡(luò)連接是否正確，給系統(tǒng)送電：S7-300PROFIBUS-DPS7-200EM277S7-300與S7-200通過EM277進(jìn)行PROFIBUS DP通訊，需要在STEP7中進(jìn)行S7-300站組態(tài)，在S7-200系統(tǒng)中不需要對(duì)通訊進(jìn)行組態(tài)和編程，只需要將要進(jìn)行通訊的數(shù)據(jù)整理存放在V 存儲(chǔ)區(qū)

16、與S7-300的組態(tài)EM277從站時(shí)的硬件I/O地址相對(duì)應(yīng)就可以了。2. 插入一個(gè)S7-300的站：2. 選中STEP7的硬件組態(tài)窗口中的菜單 Optionà Install new GSD，導(dǎo)入文件，安裝EM277從站配置文件，如下圖：3. 在SIMATIC文件夾中有EM277的GSD文件：4. 導(dǎo)入GSD文件后，在右側(cè)的設(shè)備選擇列表中找到EM277從站，PROFIBUS DPàAdditional Field DevicesàPLCàSIMATICàEM277,并且根據(jù)您的通訊字節(jié)數(shù)，選擇一種通訊方式，我們這里選擇8字節(jié)入/8字節(jié)出的方式，如下圖：5. 根據(jù)EM277上的撥位開關(guān)設(shè)定EM277從站的站地址，如下圖：EM277硬件的從站地址設(shè)定6. 組態(tài)完系統(tǒng)的硬件配置后，將硬件信息下載到S7-300的PLC當(dāng)中：S7-300的硬件下載完成后，將EM277的撥位開關(guān)撥到與以上硬件組態(tài)的設(shè)定值一致，在S7-200中編寫程序?qū)⑦M(jìn)行交換的數(shù)據(jù)存放在VB0VB15，對(duì)應(yīng)S7-300的PQB0-PQB7和PIB0-PIB7，打開STEP7中的變量表和STEP7 MicroWi