機電一體化綜合應用教程 課件 項目5、6 智能倉儲單元的安裝與調(diào)試、自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試

項目五智能倉儲單元的安裝與調(diào)試機電一體化綜合應用教程任務一智能倉儲單元的機械構件組裝與調(diào)整

【任務描述】

請根據(jù)圖紙資料，完成智能倉儲單元的垛機模塊、立體倉庫A模塊、立體倉庫B模塊部件安裝和氣路連接，并根據(jù)各機構間的相對位置將其安裝在本單元的工作臺上。項目三智能倉儲單元的安裝與調(diào)試【任務準備】1.模塊分解圖智能倉儲單元模塊分解，如圖所示。任務一智能倉儲單元的機械構件組裝與調(diào)整【任務準備】2.各機構初始位置各機構初始狀態(tài)，見表。任務一智能倉儲單元的機械構件組裝與調(diào)整【任務準備】3.桌面布局圖

將組裝好的垛機模塊、立體倉庫A模塊、立體倉庫B模塊按照合適的位置安裝到型材板上。任務一智能倉儲單元的機械構件組裝與調(diào)整【任務實施】1.智能倉儲單元機械安裝步驟，見表。任務一智能倉儲單元的機械構件組裝與調(diào)整【任務實施】2.智能倉儲單元氣路安裝（1）氣路連接圖

根據(jù)該單元的氣路連接圖，完成該機構執(zhí)行元件的電氣連接和氣路連接，確保各氣缸運行順暢、平穩(wěn)和電氣元件的功能正確。任務一智能倉儲單元的機械構件組裝與調(diào)整【任務實施】（2）智能倉儲單元氣路調(diào)試

打開氣源，利用小一字螺絲刀對氣動電磁閥的測試旋鈕進行操作，按下測試旋鈕，氣缸狀態(tài)發(fā)生改變即為氣路連接正確。調(diào)試內(nèi)容同項目一。任務一智能倉儲單元的機械構件組裝與調(diào)整任務二智能倉儲單元的電氣連接與調(diào)試

【任務描述】

請完成該單元中：

1.各接線端子電路的連接；

2.傳感器元件電路連接與調(diào)試；

3.步進電機驅動器的接線、參數(shù)設置與調(diào)試；

4.伺服電機驅動器的接線、參數(shù)設置與調(diào)試。

任務二智能倉儲單元的電氣連接與調(diào)試【任務準備】1.伺服驅動器介紹（1）伺服驅動器基本介紹

伺服驅動器（servodrives）又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來控制伺服電機的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進行控制，實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位，是傳動技術的高端產(chǎn)品。

伺服驅動器是現(xiàn)代運動控制的重要組成部分，被廣泛應用于工業(yè)機器人及數(shù)控加工中心等自動化設備中。尤其是應用于控制交流永磁同步電機的伺服驅動器已經(jīng)成為國內(nèi)外研究熱點。當前交流伺服驅動器設計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設計合理與否，對于整個伺服控制系統(tǒng)，特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關鍵作用。任務二智能倉儲單元的電氣連接與調(diào)試【任務準備】

任務二智能倉儲單元的電氣連接與調(diào)試【任務準備】

4.電氣原理圖

任務二智能倉儲單元的電氣連接與調(diào)試【任務實施】1.端子板連接

請完成智能倉儲單元臺面上，CN300堆垛升降模塊端子板接線；完成CN301堆垛旋轉模塊端子板接線；完成CN302倉庫A模塊端子板接線；完成CN303倉庫B模塊端子板接線；完成CN310桌面37針端子板接線；完成CN311桌面37針端子板接線；完成CN312桌面37針端子板接線。任務二智能倉儲單元的電氣連接與調(diào)試【任務實施】

3.伺服驅動器的接線、參數(shù)設置與指令

伺服驅動器電源和控制器的接線步驟任務二智能倉儲單元的電氣連接與調(diào)試任務三智能倉儲單元的程序編寫與調(diào)試

【任務描述】

請完成智能倉儲單元控制程序、觸摸屏工程設計并進行單機調(diào)試，保證能夠進行正確運行，以便生自動線后期能夠實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。項目三智能倉儲單元的安裝與調(diào)試

【任務實施】

1.確定PLC的IO分配表項目三智能倉儲單元的安裝與調(diào)試

【任務實施】

1.確定PLC的IO分配表項目三智能倉儲單元的安裝與調(diào)試

【任務實施】

2.設計程序流程圖子程序調(diào)用將本單元劃分為多個模塊，除主程序外，子程序其中包括復位、停止、垛機取料、垛機放料等子程序。將程序分成多個模塊后，使編程思路更為清晰調(diào)試更為方便。在編程時可分別編出各個子程序，并且將各個子程序調(diào)試完成之后再進行組合，最終使整個單元的程序完整。項目三智能倉儲單元的安裝與調(diào)試

【任務實施】

2.設計程序流程圖

項目三智能倉儲單元的安裝與調(diào)試

【任務實施】

2.設計程序流程圖

項目三智能倉儲單元的安裝與調(diào)試

【任務實施】

3.設計觸摸屏畫面

智能倉儲單元組態(tài)畫面。指示燈輸入信息為1時為綠色，輸入信息為0時保持灰色。按鈕強制輸出1時為紅色，按鈕強制輸出0時為灰色，觸摸屏上必須設置一個手動/自動按鈕，只有在該按鈕被按下，且單元處于“單機”狀態(tài)，手動強制輸出控制按鈕有效。項目三智能倉儲單元的安裝與調(diào)試任務四智能倉儲單元的故障排除

【任務描述】

團隊的任務是依據(jù)智能倉儲單元與智能倉儲單元的控制功能要求、機械機構圖紙、電氣接線圖紙規(guī)定的I/O分配表安裝要求等，對單元進行運行調(diào)試，排除電氣線路及元器件等故障，確保單元內(nèi)電路、氣路及機械機構能正常運行。并將故障現(xiàn)象描述、故障部件分析、排除步驟填寫到《排除故障操作記錄表》。項目三智能倉儲單元的安裝與調(diào)試任務四智能倉儲單元的故障排除

【任務實施】

1.故障一

認真觀察故障現(xiàn)象，分析故障原因，撰寫故障分析流程，填寫排除故障操作記錄表。項目三智能倉儲單元的安裝與調(diào)試任務四智能倉儲單元的故障排除

【任務實施】

2.故障二

認真觀察故障現(xiàn)象，分析故障原因，撰寫故障分析流程，填寫排除故障操作記錄表。項目三智能倉儲單元的安裝與調(diào)試致謝項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試機電一體化綜合應用教程任務一系統(tǒng)的網(wǎng)絡通訊

【任務描述】

系統(tǒng)所有單元的單機功能已經(jīng)實現(xiàn)，現(xiàn)要求以智能倉儲單元為主站組建PLC之間的485網(wǎng)絡通信，并和觸摸屏建立以太網(wǎng)通信，完成各工作單元的PLC通訊程序編寫。項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務準備】1.數(shù)據(jù)通信介紹

通信是指通過傳輸介質(zhì)在兩個設備之間以電信號的形式交換任何類型的信息，根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)類型的不同，通信分為數(shù)字通信和模擬通信。通信包括了單工、半雙工和全雙工三種傳輸模式，串行通信、并行通信兩種基本通信方式。項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務準備】2.匯川PLC通訊介紹

匯川系列PLC主模塊自帶以太網(wǎng)通信和CAN通信，支持CANlink、CANopen協(xié)議、N:N協(xié)議，包含2個獨立物理串行通信口，分別為COM0和COM1。COM0具有編程、監(jiān)控功能；COM1功能完全由用戶自由定義。

PLC的N∶N網(wǎng)絡適用于小規(guī)模的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，能夠實現(xiàn)最多8臺PLC之間的互連。該網(wǎng)絡采用廣播方式進行通信，網(wǎng)絡中每一個站都有特定的輔助繼電器和數(shù)據(jù)寄存器，其中有系統(tǒng)指定的共享數(shù)據(jù)區(qū)域，即網(wǎng)絡中的每一臺PLC都要提供各自的輔助繼電器和數(shù)據(jù)寄存器組成網(wǎng)絡交換數(shù)據(jù)的共享區(qū)間。項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務準備】

H3U主模塊自帶以太網(wǎng)通信接口，支持MODBUSTCP協(xié)議和10M/100M的自適應速率。H3U通用機型支持16個連接（IP地址相同且端口號相同為一個連接），無論作為主站或從站，最大可與16個站點進行數(shù)據(jù)交換，同一個站點可同時作為主站與從站。以太網(wǎng)收發(fā)幀是在每個用戶程序掃描周期進行處理，所以讀寫速度受用戶程序掃描周期的影響。項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務實施】1.N∶N通信方案（1）硬件連接

N∶N網(wǎng)絡通信協(xié)議的通信格式是固定的，采用半雙工的通信方式，波特率為固定值，數(shù)據(jù)長度、奇偶校驗、停止位、標題字符、終結字符和校驗等都為固定的。485通信硬件連接網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸如圖所示，其中智能倉儲單元為主站，其余站為從站。項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務實施】（2）通信程序

①編寫各工作單元的PLC通信程序，通過特殊寄存器的賦值來設置COM1的通信方式。其中，特殊寄存器D8126指定智能倉儲單元PLC為N:N主站（站號0），其余工作單元的PLC為N:N從站（站號1~4）。特殊寄存器D8178在主站中定義N:N通信的數(shù)據(jù)刷新范圍采用模式2，該模式能夠實現(xiàn)64個M元件和8個D元件的數(shù)據(jù)交換。需要注意的是，在N∶N通信網(wǎng)絡中，站點數(shù)越多、數(shù)據(jù)刷新范圍越大，通信所需時間就越長，每增加一站掃描時間增長約10%。項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務實施】（2）通信程序

項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務實施】（2）通信程序

項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務實施】（2）通信程序

通過PLC通信程序即可實現(xiàn)多臺PLC間互相交換數(shù)據(jù)，用戶程序既可以在本PLC內(nèi)部特定的數(shù)據(jù)區(qū)讀取其他PLC發(fā)送的狀態(tài)數(shù)據(jù)，也可以將需要廣播的數(shù)據(jù)復制到特定數(shù)據(jù)單元以供其他PLC讀取。在D8178設定的模式2下，各站點PLC的變量區(qū)域定義。

項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務實施】（2）通信程序

在AutoShop中完成PLC程序編譯后“下載”至PLC，通過工具欄中的“監(jiān)控”按鈕即可監(jiān)控各主從站。

項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務實施】2.以太網(wǎng)方案（1）軟件配置

①在AutoShop軟件“工程管理”窗口雙擊“以太網(wǎng)配置”打開“以太網(wǎng)配置”對話框，如圖所示，配置以太網(wǎng)通信參數(shù)。

項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務實施】2.以太網(wǎng)方案（1）軟件配置

②IP地址是設備在網(wǎng)絡中的身份標識，由AutoShop軟件設置前3段，最后一段地址可以選擇軟件自定義或者PLC撥碼開關設置，取值范圍1~254。例如：將PLC的旋碼開關設置為255（或撥碼開關全部設置為ON），強制IP地址的最后一段為1。智能倉儲單元的IP地址設置為192.168.3.50，其余四個單元的IP地址設置如圖6-1-7所示。

③子網(wǎng)掩碼是在同一個網(wǎng)絡地址下為多個物理網(wǎng)絡編址。掩碼用于劃分子網(wǎng)地址和主機ID的設備地址。獲取子網(wǎng)地址的方法是：保留IP地址中與包含1的掩碼的位置相對應的位，然后用0替換其他位。如無特殊要求，子網(wǎng)掩碼均為255.255.255.0。

項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務實施】2.以太網(wǎng)方案（1）軟件配置

④網(wǎng)關地址可將消息路由到不在當前網(wǎng)絡中的設備。如果沒有網(wǎng)關，則網(wǎng)關地址為0.0.0.0。

⑤端口TCP502的偵聽是為modbusTCP通信保留的，用戶不可以設置。

⑥需要補充說明的是，如果以智能倉儲單元作為主站構造以太網(wǎng)主從網(wǎng)絡時，除了上述設置外，還需點擊“以太網(wǎng)配置”來配置主站訪問設備的一些詳細信息，如設備名稱、從站IP地址、通信方式、功能、從站寄存器地址、數(shù)據(jù)長度、主站緩沖區(qū)起始地址、端口號、站號。

項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務實施】2.以太網(wǎng)方案（1）軟件配置

④網(wǎng)關地址可將消息路由到不在當前網(wǎng)絡中的設備。如果沒有網(wǎng)關，則網(wǎng)關地址為0.0.0.0。

⑤端口TCP502的偵聽是為modbusTCP通信保留的，用戶不可以設置。

⑥需要補充說明的是，如果以智能倉儲單元作為主站構造以太網(wǎng)主從網(wǎng)絡時，除了上述設置外，還需點擊“以太網(wǎng)配置”來配置主站訪問設備的一些詳細信息，如設備名稱、從站IP地址、通信方式、功能、從站寄存器地址、數(shù)據(jù)長度、主站緩沖區(qū)起始地址、端口號、站號。

項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試任務二系統(tǒng)的組態(tài)控制

【任務描述】

設計觸摸屏總控畫面，能夠實現(xiàn)“單機/聯(lián)機”模式選擇、“聯(lián)機啟動”、“聯(lián)機停止”、“聯(lián)機復位”，并具有“單機/聯(lián)機”、“系統(tǒng)啟動”、“系統(tǒng)停止”、“系統(tǒng)復位”的狀態(tài)指示功能，以上4個指示燈的輸入信號為1時，分別指示藍色、綠色、紅色、黃色，輸入信號為0時指示灰色。

項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務準備】1.MCGS介紹

MCGS是一種用于快速構造和生成監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、數(shù)據(jù)采集、流程控制、工程報表、數(shù)據(jù)與曲線等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案。

在實施系統(tǒng)組態(tài)控制前，需要分析總控畫面的系統(tǒng)構成、技術要求和工藝流程，弄清系統(tǒng)的控制流程和測控對象的特征，明確監(jiān)控要求和動畫顯示方式，分析工程中的設備采集及輸出通道與軟件中實時數(shù)據(jù)庫變量的對應關系，分清哪些變量是要求與設備連接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來傳遞數(shù)據(jù)及動畫顯示的。項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務實施】1.規(guī)劃監(jiān)控數(shù)據(jù)

在智能倉儲單元配置的觸摸屏上，完成總控畫面是組態(tài)控制設計，總控畫面需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)。項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務實施】2.搭建工程框架

在MCGS中建立新工程。主要內(nèi)容包括：定義工程名稱、封面窗口名稱，指定存盤數(shù)據(jù)庫文件的名稱以及存盤數(shù)據(jù)庫，設定動畫刷新的周期。3.制作畫面

動畫制作分為靜態(tài)圖形設計和動態(tài)屬性設置兩個過程。前一部分類似于“畫畫”，用戶通過MCGS組態(tài)軟件中提供的基本圖形元素及動畫構件庫，在用戶窗口內(nèi)“組合”成各種復雜的畫面。后一部分則設置圖形的動畫屬性，與實時數(shù)據(jù)庫中定義的變量建立相關性的連接關系，作為動畫圖形的驅動源。項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務實施】4.完善控件功能

對監(jiān)控器件、操作按鈕的功能組態(tài)；實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、報警信息輸出等功能。5.編寫程序調(diào)試工程

利用調(diào)試程序產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)，檢查動畫顯示和控制流程是否正確。6.連接設備驅動程序

選定與設備相匹配的設備構件，連接設備通道，確定數(shù)據(jù)變量的數(shù)據(jù)處理方式，完成設備屬性的設置。此項操作在設備窗口內(nèi)進行。7.工程完工綜合測試

最后測試工程各部分的工作情況，完成整個工程的組態(tài)工作，實施工程交接。項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試任務三控制程序的優(yōu)化

【任務描述】

1.以智能倉儲單元為主站組建PLC通訊網(wǎng)絡，編寫PLC連接通信程序。完善顆粒上料單元PLC程序，在觸摸屏上手動輸入“填裝顆粒數(shù)量”時，顆粒上料單元能夠按要求完成填裝作業(yè)，同時觸摸屏實時顯示填裝數(shù)量。

2.系統(tǒng)啟停復位控制：PLC程序能夠實現(xiàn)“單機/聯(lián)機”模式選擇、“聯(lián)機啟動”、“聯(lián)機停止”、“聯(lián)機復位”，并具有“單機/聯(lián)機”、“系統(tǒng)啟動”、“系統(tǒng)停止”、“系統(tǒng)復位”的狀態(tài)輸出。

3.生產(chǎn)計劃設置與顯示：PLC程序能夠手動設定和實時統(tǒng)計“單瓶填裝總數(shù)”、“單瓶白料數(shù)量”，能夠實時統(tǒng)計“總填裝數(shù)量”、“合格物料瓶數(shù)量”、“不合格物料瓶數(shù)量”、“運行用時”。項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務準備】1.控制流程分析

分析自動線的工藝流程，繪制PLC控制流程，規(guī)劃各單元控制程序的調(diào)用。項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務準備】2.以太網(wǎng)通信的數(shù)據(jù)規(guī)劃

匯川系列PLC的主站與從站之間采用modbusTCP協(xié)議進行通信，主從站數(shù)據(jù)規(guī)劃見表。表中列出了各單元之間聯(lián)網(wǎng)通信所使用的數(shù)據(jù)地址，在各主從站中規(guī)劃了1段M地址用于保存PLC的繼電器狀態(tài)，以及4段M地址用于接收其它站的數(shù)據(jù)。為滿足主從通信的需要，各主從站分別規(guī)劃了1個數(shù)據(jù)緩存寄存器用于保存需要輸出的數(shù)據(jù)，主站還另外規(guī)劃了12個數(shù)據(jù)緩存寄存器，用于保存從從通信傳送的數(shù)據(jù)。項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試【任務實施】1.聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送程序

項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試任務四系統(tǒng)的運行調(diào)試

【任務描述】

在完成聯(lián)機程序的編寫和觸摸屏組態(tài)控制后，運行并調(diào)試自動線，排除可能出現(xiàn)的通信故障、單元之間的機械連接等故障，確保自動線功能完備、運行正常。項目六自動線系統(tǒng)程序優(yōu)化與調(diào)試任務四系統(tǒng)的運行調(diào)試

【任務實施】

1.生產(chǎn)準備

①依次檢測清理五個工作站的在線物料，確保生自動線無生產(chǎn)余料；

②檢查顆粒上料單元上料帶的料瓶準備情況、顆粒料筒A、B的物料準備情況、加蓋擰蓋單元加蓋料筒的瓶蓋準備情況、標簽臺面的準備情況、底盒和盒蓋的準備情況，確保生產(chǎn)運行的原料條件；

③檢查智能存儲單元的倉位狀態(tài)，確保倉庫有足夠的空位。項目六自