PLC應(yīng)用技術(shù) 課件 項(xiàng)目十二 .小型自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)

PLC技術(shù)應(yīng)用（西門子）項(xiàng)目十二：.小型自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)01項(xiàng)目引入02項(xiàng)目目標(biāo)03項(xiàng)目分析04知識(shí)準(zhǔn)備05器材準(zhǔn)備06項(xiàng)目實(shí)施CONTENTS項(xiàng)目內(nèi)容07項(xiàng)目拓展12小型自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)械結(jié)構(gòu)是生產(chǎn)線的機(jī)械本體和執(zhí)行部件，各設(shè)備單元彼此之間的連接配合對(duì)完成整條自動(dòng)化生產(chǎn)線良好運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。01項(xiàng)目引入1.掌握自動(dòng)化生產(chǎn)線各單元間機(jī)械結(jié)構(gòu)配合調(diào)整方法2.能熟練進(jìn)行PPI通信系統(tǒng)連接與測試3.掌握兩個(gè)單元PPI通信程序設(shè)計(jì)與調(diào)試方法4.掌握整條生產(chǎn)線PPI通信程序設(shè)計(jì)與調(diào)試方法02項(xiàng)目目標(biāo)變頻器和PLC聯(lián)合控制自動(dòng)化生產(chǎn)線的多段速控制系統(tǒng)是比較經(jīng)典的一類控制。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)不同任務(wù)的需求，自動(dòng)化生產(chǎn)線在運(yùn)行過程中需要改變某段時(shí)間或路程內(nèi)的運(yùn)行速度，運(yùn)行速度的改變可根據(jù)改變變頻器對(duì)應(yīng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)，將變頻器對(duì)應(yīng)的方向信號(hào)和速度信號(hào)與PLC對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)相連，運(yùn)用PLC程序段，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)三段速頻率運(yùn)轉(zhuǎn)的控制。03項(xiàng)目分析

1.檢測與加工單元調(diào)整檢測單元上滑槽的落料口要調(diào)整在加工單元的一號(hào)工位正上方，并且保證滑槽落料口的高度不會(huì)與一號(hào)工位上的工件發(fā)生干涉，否則就要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整滑槽的傾斜度。圖12-1檢測單元機(jī)械部件03項(xiàng)目分析

2.搬運(yùn)與加工單元調(diào)整搬運(yùn)單元搬運(yùn)模塊的手爪工作時(shí)，要位于加工單元四號(hào)工位的正上方。搬運(yùn)單元的手爪下降抓取工件時(shí)，確保其不會(huì)與四號(hào)工位上的工件發(fā)生碰撞。圖12-2搬運(yùn)單元機(jī)械部件03項(xiàng)目分析

3.供料與檢測單元調(diào)整

調(diào)整供料單元擺臂、吸盤、轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸，使其工作時(shí)不會(huì)干涉到檢測單元。圖12-3供料與檢測單元機(jī)械部件03項(xiàng)目分析

4.搬運(yùn)與分揀輸送單元調(diào)整搬運(yùn)單元中手爪夾緊工件后移動(dòng)到右邊的位置，而下降必須保證工件能夠正好落到分揀輸送單元中工件進(jìn)入檢測接近開關(guān)正前方的傳送帶上。圖12-4搬運(yùn)與分揀輸送單元機(jī)械部件03項(xiàng)目分析

5.分揀輸送與提取安裝單元調(diào)整提取安裝單元的傳送帶與輸送單元的傳送帶在一條直線上，并且兩傳送帶之間不出現(xiàn)摩擦干涉的情況。兩傳送帶的位置在安裝時(shí)，彼此間要有一定間隙，中間可用滾針過渡，保證工件能夠被正常運(yùn)送。圖12-5分揀輸送與提取安裝單元機(jī)械部件03項(xiàng)目分析

6.提取安裝與操作手單元調(diào)整操作手單元要讓手爪下降后，不會(huì)出現(xiàn)與工件發(fā)生碰撞或干涉的情況，并且手爪所夾工件的位置在工件的中間部位。圖12-6提取安裝與操作手單元機(jī)械部件03項(xiàng)目分析

7.操作手與立體存儲(chǔ)單元調(diào)整操作手單元的雙活塞桿氣缸伸出時(shí)不能與立體存儲(chǔ)單元的絲杠模塊發(fā)生碰撞。調(diào)整整個(gè)立體存儲(chǔ)單元的位置使工件正好落在工作平臺(tái)上。并且保證工件放置到工作平臺(tái)上時(shí)，不會(huì)與推料模塊的干涉。圖12-7操作手與立體存儲(chǔ)單元機(jī)械部件03項(xiàng)目分析

實(shí)訓(xùn)注意事項(xiàng)：在自動(dòng)化生產(chǎn)線整機(jī)調(diào)試運(yùn)行之前，將靜音氣泵一次調(diào)壓后輸出的壓縮氣源通過氣管和T形連接頭分別并聯(lián)連接到各單元的氣源處理元件進(jìn)氣口進(jìn)行二次調(diào)壓處理后輸出利用。但必須要注意氣路的供氣主回路氣管要足夠粗。加工單元起始位置定位很重要，必須保證整個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)工作模塊位于加工單元工作臺(tái)面的正中間對(duì)稱定位。調(diào)整時(shí)要注意前面單元相互配合已調(diào)好的單元，在與后續(xù)單元再次配合調(diào)整時(shí)千萬不能再做調(diào)整，否則會(huì)造成后續(xù)配合調(diào)好而前面配合位置又改變了。03項(xiàng)目分析

04知識(shí)準(zhǔn)備

1．I/O接口通信設(shè)計(jì)、連接與測試（1）I/O通信原理示意圖外部直流給兩臺(tái)PLC1和PLC2的1L+供電，同時(shí)將兩電源的24V端連接在一起；1M分別連接各自電源的0V；Q0.0連接到PLC2的I0.0；PLC2的輸出端口Q0.0連接到PLC1的I0.0。

圖12-8I/O通信原理示意圖（2）I/O通信的連接圖中Q1.0和Q1.1或I1.0和I1.1組合用于傳送編碼的工件類型信息，Q1.3和I1.2、Q1.2和I1.3傳送前后單元之間運(yùn)行狀態(tài)信息。圖12-9通信信號(hào)指向關(guān)系圖04知識(shí)準(zhǔn)備

（3）I/O接口通信指向信號(hào)地址表12-1IO通信接口表04知識(shí)準(zhǔn)備

（4）認(rèn)識(shí)I/O通信模塊I/O通信模塊是一個(gè)I/O通信信號(hào)轉(zhuǎn)接模塊。I/O通信模塊接線端為上、下兩層端子結(jié)構(gòu)，上層為I/O通信信號(hào)輸出接口，用于直流24V電源和PLC輸出端口的接線；下層為I/O通信信號(hào)輸入接口，為24V直流電源和PLC輸入端口的接線端。圖12-10IO口通信模塊圖圖12-10IO口通信模塊圖

PLC中用于進(jìn)行通信的輸入口對(duì)應(yīng)連接到I/O通信模塊下層的I0、I1、I3、I4接口上；PLC中用于進(jìn)行通信輸出口對(duì)應(yīng)連接到I/O通信模塊上層的O0、O1、O3、O4接口上；I/O通信模塊的電源接線端引入PLC輸入端電源24V。D型公端口的通信電纜前后兩單元的I/O通信模塊連接起來。04知識(shí)準(zhǔn)備

（5）I/O通信測試（a）PLC1調(diào)試程序（b）PLC2調(diào)試程序圖12-11IO口通信測試程序04知識(shí)準(zhǔn)備

2．基于I/O接口通信的兩個(gè)單元聯(lián)機(jī)調(diào)試聯(lián)機(jī)后要考慮設(shè)備運(yùn)行的安全，供料單元供料時(shí)要檢查檢測單元是否做好接收準(zhǔn)備。檢測單元請(qǐng)求供料單元供料時(shí)，也要等待供料單元是否準(zhǔn)備好輸送工件，否則就不能協(xié)調(diào)運(yùn)行。兩單元之間的制約協(xié)調(diào)關(guān)系是通過信息的交換（通信）解決的。圖12-12供料單元和檢測單元IO口連接（1）I/O的接口數(shù)量的規(guī)劃

在供料單元中只需要2根向檢測單元發(fā)送/接收通信信息的通信接線，分別用于接收檢測單元的供料請(qǐng)求信號(hào)和向檢測單元發(fā)送供料完成信號(hào)。表12-2供料單元與檢測單元I/O通信地址分配04知識(shí)準(zhǔn)備

（2）供料單元的通信控制工藝流程圖圖12-13供料單元的通信控制流程圖（3）檢測單元的通信控制工藝流程圖圖12-14檢測單元的通信控制流程圖（4）編寫I/O通信程序1）等待檢測單元請(qǐng)求供料程序聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下，當(dāng)接收到檢測單元的請(qǐng)求供料信號(hào)時(shí)，方可執(zhí)行后面的供料操作。圖12-15等待檢測單元請(qǐng)求供料程序04知識(shí)準(zhǔn)備

2）供料單元發(fā)送完成信號(hào)程序待供料單元供料完成回到初始位置，向檢測單元發(fā)送供料完成信號(hào),同時(shí)判斷有無供料請(qǐng)求信號(hào)，無請(qǐng)求信號(hào)后，再進(jìn)行后續(xù)工序中。圖12-16供料單元程序04知識(shí)準(zhǔn)備

3）向供料單元請(qǐng)求供料信號(hào)程序檢測單元回到初始位置后，檢測到無工件時(shí)，向供料單元發(fā)送請(qǐng)求供料信號(hào)；待接收到供料完成信號(hào)后，才能執(zhí)行后續(xù)工序程序。實(shí)訓(xùn)應(yīng)注意事項(xiàng)：（1）供料單元和檢測單元拉開一段距離（2）把單/聯(lián)開關(guān)關(guān)到ON（3）兩單元上電后，先復(fù)位后面單元，后復(fù)位前面單元（4）兩個(gè)單元并未實(shí)際的連接起來需要通過人工“輔助”（5）多次運(yùn)行程序，觀察兩站之間是否能協(xié)調(diào)運(yùn)行圖12-17向供料單元請(qǐng)求供料信號(hào)程序04知識(shí)準(zhǔn)備

3．基于I/O接口通信的整條生產(chǎn)線聯(lián)機(jī)調(diào)試三個(gè)單元的聯(lián)機(jī)運(yùn)行中，當(dāng)加工單元返回到初始位置后，向檢測單元發(fā)出供料請(qǐng)求，檢測單元才可以給加工單元供料。由于檢測單元可進(jìn)行工件材質(zhì)、顏色信號(hào)的辨別，因此檢測單元對(duì)加工單元增加了工件信息內(nèi)容的傳遞要求，同時(shí)加工單元也需要接收檢測單元的工件信息和運(yùn)行狀態(tài)信息。（1）I/O的接口數(shù)量的規(guī)劃檢測單元需要2根通信線；檢測單元與加工單元組成系統(tǒng)時(shí)，檢測單元還要向加工單元傳遞工件信息，因此檢檢測單元還要有2根通信線用于發(fā)送工件信息給加工單元。同理，加工單元需要4根的通信線。圖12-18供料單元和檢測單元、加工單元IO口連接04知識(shí)準(zhǔn)備

（2）I/O通訊地址分配表12-3供料單元與檢測單元、加工單元I/O通信地址分配04知識(shí)準(zhǔn)備

（3）檢測單元設(shè)計(jì)工藝流程圖12-19檢測單元設(shè)計(jì)流程圖（4）加工單元設(shè)計(jì)工藝流程圖12-20加工單元設(shè)計(jì)流程圖（5）檢測單元向加工單元發(fā)送信息檢測單元接收加工單元的供料請(qǐng)求信號(hào)(I2.3)，有請(qǐng)求信號(hào)檢測單元輸送工件，輸送工件完成向加工單元發(fā)送工件完成信號(hào)和工件類型信息。工件類型信息存儲(chǔ)V1002.0和V1002.1地址中。圖12-21檢測單元向加工單元發(fā)送信息程序04知識(shí)準(zhǔn)備

（6）檢測單元接收加工單元供料請(qǐng)求程序當(dāng)檢測單元供料完成回到初始位置時(shí)，再次判斷有無加工單元的供料請(qǐng)求信號(hào)，無請(qǐng)求信號(hào)，方可執(zhí)行后續(xù)工序。圖12-22檢測單元接收加工單元供料請(qǐng)求程序04知識(shí)準(zhǔn)備

（7）加工單元供料請(qǐng)求和接收工件信號(hào)程序Q1.2為檢測單元發(fā)送供料請(qǐng)求信號(hào)，I1.2加工單元等待接收檢測單元供料完成信號(hào)，同時(shí)接收檢測單元采集的工件類型信息，將其存儲(chǔ)在V1003.0和V1003.1地址中，以供下次使用。圖12-23加工單元供料請(qǐng)求和接收工件信號(hào)程序04知識(shí)準(zhǔn)備

（8）加工單元通信控制工藝流程圖圖12-24加工單元通信控制工藝流程圖（9）搬運(yùn)單元通信控制工藝流程圖圖12-25搬運(yùn)單元通信控制工藝流程圖（10）提取安裝單元通信控制工藝流程圖圖12-26提取安裝單元通信控制工藝流程圖（11）分揀輸送單元通信控制工藝流程圖圖12-27分揀輸送單元通信控制工藝流程圖圖12-28操作手單元通信控制工藝流程圖（12）操作手單元通信控制工藝流程圖（13）立體存儲(chǔ)單元通信控制工藝流程圖圖12-29立體存儲(chǔ)單元通信控制工藝流程圖05器材準(zhǔn)備

名稱型號(hào)數(shù)量變頻器MM4201可編程控制器S7-200SMART1交流電機(jī)

1外接部件

1導(dǎo)線

106項(xiàng)目實(shí)施（一）PPI通信系統(tǒng)連接與測試1.網(wǎng)絡(luò)連接器網(wǎng)絡(luò)連接器是一種能與RS-485兼容的9針D型連接器，D型連接器的插座與總線站相連接，D型網(wǎng)絡(luò)連接器的插頭與連接電纜連接。包括兩種類型：（1）不帶編程口不帶編程口的插頭用于一般聯(lián)網(wǎng)。（2）帶編程口編程口的插頭可以在聯(lián)網(wǎng)的同時(shí)仍然提供一個(gè)編程連接端口，用于編程或者連接HMI等。（3）西門子的網(wǎng)絡(luò)連接器內(nèi)置終端電阻：在線型網(wǎng)絡(luò)兩端，并聯(lián)在一對(duì)通信線上的電阻。兩個(gè)終端電阻并聯(lián)后的值應(yīng)當(dāng)基本等于傳輸線在通信頻率上的特性阻抗。內(nèi)置偏置電阻：偏置電阻用于在電氣情況復(fù)雜時(shí)確保A、B信號(hào)的相對(duì)關(guān)系，保證“0”、“1”信號(hào)的可靠性。表12-5網(wǎng)絡(luò)連接器的管腳分配針引腳名稱設(shè)計(jì)描述1SHIELD屏蔽或功能地2M2424V輔助電源輸出的地線3RXD/TXD-P接收/發(fā)送數(shù)據(jù)正端，RS-485的B信號(hào)線4CNTR-P方向控制信號(hào)正端5DGND數(shù)據(jù)基準(zhǔn)電位6VP+5V供電電源，與100歐電阻串聯(lián)7P24+24V輔助電源輸出的正端8RXD/TXD-N接收/發(fā)送數(shù)據(jù)負(fù)端，RS485的A信號(hào)線9CNTR-N方向控制信號(hào)負(fù)端06項(xiàng)目實(shí)施2.通信網(wǎng)絡(luò)部認(rèn)知通信連接電纜型號(hào)有多種，其中使用比較廣泛的是PROFIBUS電纜。PROFIBUS電纜的最大長度取決于通信波特率和電纜的類型。如圖所示該電纜是屏蔽的雙絞線，在屏蔽層內(nèi)部有紅、綠的信號(hào)線。標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS電纜與網(wǎng)絡(luò)連接器連接，包括：剝離電纜、打開網(wǎng)絡(luò)連接器、連接芯線。注意首末兩個(gè)連接器要把開關(guān)撥到“ON”，中間的均撥到“OFF”。圖12-31電纜與網(wǎng)絡(luò)連接器連接示意圖圖12-30雙絞線06項(xiàng)目實(shí)施3.

控制要求進(jìn)行兩臺(tái)PLC之間的PPI通信控制測試。當(dāng)一號(hào)PLC作為主站發(fā)送啟動(dòng)、停止信號(hào)給二號(hào)PLC，使二號(hào)PLC接收到信號(hào)后，PLC輸出端Q1.0指示燈輸出指示；一號(hào)PLC讀取作為從站的二號(hào)PLC的通信信息，使一號(hào)PLC的輸出端Q1.6指示燈輸出指示。（1）硬件連接將制作完成的PPI通信電纜的網(wǎng)絡(luò)連接器分別連接到一號(hào)PLC和二號(hào)PLC的端口0上，并將其用螺釘旋具鎖緊，完成兩PLC進(jìn)行PPI通信硬件上的連接。（2）連接芯線PPI網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)有兩種形式，一種是直接調(diào)用NETR/NETW指令來配置PPI，另一種是利用指令向?qū)砼渲肞PI網(wǎng)絡(luò)。在命令菜單中選擇“工具”→“指令向?qū)А?，在指令向?qū)Т翱谶x擇。06項(xiàng)目實(shí)施配置網(wǎng)絡(luò)讀/寫操作對(duì)話框，在“您需要配置多少項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)讀/寫”中輸入“2”。通信端口配置和子程序命名對(duì)話框，選擇PLC的“端口0”作為通信端口；可以給子程序命名或使用默認(rèn)的名稱。圖12-34子程序命名對(duì)話框圖12-32窗口選擇圖12-33配置網(wǎng)絡(luò)讀/寫操作對(duì)話框06項(xiàng)目實(shí)施

在網(wǎng)絡(luò)讀/寫操作第1項(xiàng)中選擇配置“NETR”操作，從遠(yuǎn)程PLC讀取的數(shù)據(jù)長度為1個(gè)字節(jié)，將遠(yuǎn)程PLC地址選擇2，本地PLC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在VB2001中，從遠(yuǎn)程PLC的VB2001讀取數(shù)據(jù)。（3）配置實(shí)現(xiàn)的兩臺(tái)PLC之間的數(shù)據(jù)通信區(qū)在此對(duì)話框中可以看到所選的配置的生成項(xiàng)目組件子程序“NET_EXE”和全局符號(hào)表“NET_STMS”，單擊“完成”。在程序編輯器指令樹的“調(diào)用子程序”中，調(diào)用“NET_EXE(SBR1)”，了解NET_EXE子程序各參數(shù)的含義。

圖12-35網(wǎng)絡(luò)讀/寫操作對(duì)話框圖12-36數(shù)據(jù)通信對(duì)話框06項(xiàng)目實(shí)施圖12-38一號(hào)PLC設(shè)置通道端口設(shè)置圖12-39二號(hào)PLC的通信端口設(shè)置二號(hào)PLC的通信端口設(shè)置方式與一號(hào)PLC的設(shè)置方式相同，只要將“端口0”的PLC地址為“2”(即一號(hào)PLC里配置的遠(yuǎn)程PLC地址)。06項(xiàng)目實(shí)施一號(hào)PLC的通信測試程序：圖12-40一號(hào)PLC的通信測試程序06項(xiàng)目實(shí)施二號(hào)PLC通信測試程序：圖12-41二號(hào)PLC的通信測試程序06項(xiàng)目實(shí)施站名通信地址地址含義供料單元（主）V1001.2向檢測單元發(fā)送供料完成信號(hào)V2001.0接收檢測單元的請(qǐng)求供料信號(hào)檢測單元（從）V1001.2接收供料單元供料完成信號(hào)V2001.0向供料單元發(fā)送請(qǐng)求供料信號(hào)（二）基于PPI通信的兩個(gè)單元聯(lián)機(jī)調(diào)試供料單元與檢測單元PPI通信前，必須預(yù)先合理規(guī)劃這兩個(gè)單元之間的通信數(shù)據(jù)信息。兩個(gè)單元通信時(shí)，供料單元作為主站，因此網(wǎng)絡(luò)讀寫操作應(yīng)在供料單元中配置。根據(jù)兩個(gè)單元的PPI通信數(shù)據(jù)分配，在此只要在讀/寫指令向?qū)е信渲靡粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)讀操作和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)寫操作即可。表12-6PPI通信聯(lián)機(jī)調(diào)試地址分配06項(xiàng)目實(shí)施圖12-43兩個(gè)單元的PPI通信數(shù)據(jù)分配2圖12-42兩個(gè)單元的PPI通信數(shù)據(jù)分配106項(xiàng)目實(shí)施1.供料單元的通信控制部分處理程序圖12-44供料單元的通信控制部分處理程序06項(xiàng)目實(shí)施2.檢測單元的通信控制部分處理程序圖12-45檢測單元的通信控制部分處理程序06項(xiàng)目實(shí)施3.兩個(gè)單元的聯(lián)機(jī)調(diào)試方法調(diào)試前，供料單元和檢測單元拉開一定距離，以避免因程序出錯(cuò)導(dǎo)致兩個(gè)單元的機(jī)構(gòu)發(fā)生碰撞。運(yùn)行并監(jiān)控供料單元程序，若通信子程序的參數(shù)Cycle值在0和1之間周期性變化，則說明這兩個(gè)單元已經(jīng)通信上；否則通信出錯(cuò)，那么根據(jù)Cycle錯(cuò)誤代碼找出出錯(cuò)原因進(jìn)行排除。檢查PPI網(wǎng)絡(luò)連接線是否接好；通過軟件檢查兩個(gè)單元PLC通信端口地址是否設(shè)置正確，通信波特率設(shè)置是否一致。（三）基于PPI通信的整條生產(chǎn)線聯(lián)機(jī)調(diào)試1.三個(gè)單元PPI通信控制要求檢測單元接收供料單元工件，進(jìn)行工件材質(zhì)、顏色、工件高度的檢測，根據(jù)檢測結(jié)果判斷工件是否合格，若不合格則把工件剔除；若工件合格，送往準(zhǔn)備接收檢測單元工件的加工單元。待檢測單元供料完成后，加工單元開始加工工件，直到完成工件加工為止。2.三個(gè)單元PPI通信硬件和軟件連接硬件連接時(shí)，只要將中間的網(wǎng)絡(luò)連接器的的終端電阻開關(guān)撥到“OFF”，首尾兩端的網(wǎng)絡(luò)連接器的終端電阻的開關(guān)撥到“ON”位置。軟件上，必須將該三單元PLC的通信波特率設(shè)置相同，但通信端口的地址不同。06項(xiàng)目實(shí)施站

名通信地址地址功能供料單元（1號(hào)站）V1001.2向檢測單元發(fā)送供料完成信號(hào)V2001.0接收檢測單元的請(qǐng)求供料信號(hào)檢測單元（2號(hào)站）V1001.2接收供料單元供料完成信號(hào)V1002.0向加工單元發(fā)送工件信息V1002.1向加工單元發(fā)送工件信息V1002.2向加工單元發(fā)送完成信號(hào)V2001.0向供料單元發(fā)送請(qǐng)求供料信號(hào)V2002.0接收加工單元請(qǐng)求供料信號(hào)加工單元（3號(hào)站）V1002.0接收檢測單元工件狀態(tài)信息V1002.1接收檢測單元工件狀態(tài)信息V1002.2接收檢測單元供料完成信號(hào)V2002.0向檢測單元發(fā)送請(qǐng)求供料信號(hào)3.三個(gè)單元通信數(shù)據(jù)規(guī)劃表12-7三個(gè)單元通信數(shù)據(jù)規(guī)劃地址