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可编程控制器应用技术三菱FX2N系列PLC教学课件模块五PLC综合应用实例项目5-5一体化流水线的装配与调试南京技师学院PLC精品课程课题组1、机械手控制系统硬件?整个系统分为8个部分作为介绍：步进电机、步进电机驱动模块、传感器、传感器、PLC模块、直流电机、直流电机控制板、电源模块、旋转码盘。2、步进电机的工作原理?步进电机是数字控制系统中的执行电动机，当系统将一个电脉冲信号加到步进电机定子绕组时，转子就转一步，当电脉冲按某一相序加到电动机时，转子沿某一方向转动的步数等于电脉冲个数。一、复习提问:二、情景模拟：1、任务引入一体化流水线在工程实际中应用广泛，它由不同的模块组成，实现各种生产要求。本课题我们以亚龙YL-235A型光机电一体化实训装置为例，学习一体化流水线中的知识。亚龙YL-235A型光机电一体化实训装置由铝合金导轨式实训台、典型的机电一体化设备的机械部件、PLC模块单元、触摸屏模块单元、变频器模块单元、按钮模块单元、电源模块单元、模拟生产设备实训模块、接线端子排和各种传感器等组成。整体结构采用开放式和拆装式，实训装置用于机械部件组装，可根据现有的机械部件组装生产设备，也可添加机械部件组装其他生产设备，使整个装置能够灵活的按教学或者竞赛要求组装成具有模拟生产功能的机电一体化设备。该加工设备由工件放置台，气动机械手，皮带输送机等部件组成，各部件和一些主要元件的名称、安装位置如图5-5-1所示。模块采用标准结构和抽屉式模块放置架，互换性强；按照具有生产性功能和整合学习功能的原则确定模块内容，使可方便的选择需要的模块。图5-5-1加工设备示意图该系统包含了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、机械传动、气动、触摸屏控制、可编程控制器、传感器，变频调速等多项技术，为学生提供了一个典型的综合实训环境，使学生对过去学过的诸多单科的专业和基础知识，在这里能得到全面的认识、综合的训练和实际运用。2、任务分析（1）自动物料搬运分检系统加工设备（以下简称加工设备）是将工件甲（试件为金属件）、工件乙（试为塑料件）,用机械手搬运到分拣传送带上，再由传送带送到相应的工位进行装配加工的设备。（2）工作过程要求按启动按钮，系统复位（回系统初始状态）。系统复位后进入运行状态，提升位有料，送料电机驱动放料盘旋转，物料由送料槽滑到物料提升位置；如果送料电机运行10S后，提升位物料检测传感器仍未检测到物料，则说明送料机构已经无物料，5S灯光闪烁报警（在此时间内有料自动解除）后停机；当物料检测传感器检测到有物料，发出信号，驱动上料机构上料，机械手臂伸出手爪下降抓物，然后手爪提升臂缩回，手臂向右旋转到位，手臂伸出，手爪下降将物料放到传送带上；有料，传送带开始输送物料，根据物料性质（金属和塑料），分别控制相应汽缸动作，对物料进行分拣。（3）技术要求1）对于系统的启停控制要求有四种方式：①启动：开始自动物料搬运；②停止：停止物料搬运分拣不再进行循环，但是如果在一个搬运分拣过程还没有结束时给出停止信号，系统要将本次搬运分拣过程做完才能停止；说明：“启动/停止”为一键起停，即第1次按时为启动，第2次按时为停止；③状态选择：状态一为循环运行（各工步连续高效运行），状态二为单次循环（系统单周期运行）；④急停：当发生紧急情况时系统断电立刻停止系统运行。说明：系统停止并且为单周期状态时，可使用手动调试按钮控制手爪的夹紧或放松，传送带的前进或后退（20HZ运行），分拣汽缸的推料（手动调整按钮不占用PLC的I/O口）。a2）要求机械手臂的复位和默认位置为左摆，机械手复位和默认状态为夹紧，提升装置复位和默认位置为下降位置，其他各汽缸的位置符合工业现场和常规要求。3）要求准确地调整机械手取工件和工件到位的位置，各传感器的位置和灵敏度要求调整准确，各汽缸的动作速度要求调整合适（满足应用需要，不出现安全隐患）。4）传送带分拣装置运行参数设置：正对设备从左到右第一个料库分出金属工件，第二个料库分出塑料工件。电机可通过调节以３种速度稳定运行，对应各速的输出频率分别为12HZ、20HZ、30HZ，电机启动时加速时间为2S，停车时须准确停止，停止时间1S。当传送带入口检测到工件后以第一速度运行，4S后以第二速度运行，8S后如果工件没被分拣出去则以第三速度运行，本次工件分拣完成后传送带再运行2S后停止，等待下一次工件来。自行设计参数，实现功能要求。5）电源要有指示信号，电气线路的设计要符合工艺要求，系统动作设计要符合工业现场应用需要和安全规范。（4）完成的工作任务1）按设备组装图组装自动物料搬运分检系统设备；2）按物料传送分检系统的工作要求画出电气原理图并连接电路；3）按气动元件的工作任务和动作要求画出气动系统图并连接设备的气路；4）根据自动物料搬运分检系统的工作要求编写PLC控制程序和设置变频器参数；5）调试自动物料搬运分检系统和控制程序，达到以上任务分析的工作要求和技术要求。三、知识准备1、设备概述（1）外观设备外观如图5-5-2所示：图5-5-2机电一体化实训装置（2）整机工作流程整机工作流程如图5-5-3所示：图5-5-3整机工作流程（3）工作原理在触摸屏上按启动按扭后，装置进行复位过程，当装置复位到位后，由PLC启动送料电机驱动放料盘旋转，物料由送料盘滑到物料检测位置，物料检测光电传感器检测；如果送料电机运行若干秒钟后，物料检测光电传感器仍未检测到物料，则说明送料机构已经无物料或故障，这时要停机并报警；当物料检测光电传感器检测到有物料，将给PLC发出信号,由PLC驱动机械手臂伸出手爪下降抓物，然后手爪提升臂缩回，手臂向右旋转到右限位，手臂伸出，手爪下降将物料放到传送带上，落料口的物料检测传感器检测到物料后启动传送带输送物料，同时机械手按原来位置返回进行下一个流程；传感器则根据物料的材料特性、颜色特性进行辨别，分别由PLC控制相应电磁阀使气缸动作，对物料进行分拣。2、触摸屏说明（1）软件的安装1）将光盘放入光驱，计算机将会自动运行安装程序，或者您手动运行光盘下的根目录[Setup.exe]屏幕显示如下图：图5-5-132）根据向导提示，一路按下【下一步】，输入用户信息，如图所示图5-5-143）按下[完成]，软件安装完毕。4）要运行程序时，可以从菜单[开始]/[程序]/[Stepservo]/[ev5000]下找到相应的可执行程序即可。图5-5-15（2）接口图MT5000、MT4000上的COM0/COM1口均可以连接到计算机，也可以连接PLC。MT5000、MT4000具。有非常强大的通讯能力，MT5000拥有一个以太网接口（MT4000没有以太网接口），一个USB接口。一个打印接口，两个串行接口。因此MT5000，MT4000具有了和绝大多数具有通讯能力的设备进行通讯的能力,由此可MT5000，MT4000的应用范围非常的广泛。下面我们就来介绍此课题所用到的接口。1）串行接口MT5000/4000目前有两个串行接口，标记为COM0,COM1。两个口分别为公头和母头,以方便区分，管脚的差别仅在于PIN7和PIN8。COM0为9针公头，管脚定义如图5-5-16所示:图5-5-16COM0管脚定义COM1为9针母头，管脚图如图5-5-17，与COM0的区别仅在于PC_RXD,PC_TXD被换成了PLC232连接的硬件流控TRS_PLC,CTS_PLC。图5-5-17COM1管脚定义2）USB接口MT5000，MT4000提供了一个高速的下载通道，这就是USB口，它将大大加快下载的速度，且不需要预先知道目标触摸屏的IP地址，因此建议使用USB来下载。3、变频器知识（1）变频器操作面版说明（见图5-5-18所示）图5-5-18变频器操作面版说明（2）变频器部分按键说明见表5-5-1所示。表5-5-1变频器按键说明按明正运行指令可用于操作模式或定模式用于确定率和参数的定用于增加或降低运行率。按下个可改率。在定模式中按下此，可定参数。用于出正指令用于出正指令用于停止运行。用于保功能作出停止复位器。（2）变频器运行显示说明见表5-5-2所示。表5-5-2变频器运行显示说明表示明HZ表示率，灯亮。A表示流，灯亮。RUN器运行灯亮。正/灯亮，反/亮MON示示模式灯亮。PUPU操作模式灯亮EXT外部操作模式灯亮四、任务实施1、控制系统程序分析根据本系统控制要求，先将输入输出口进行定义，了解到各模块作用后，根据控制过程，编写送料盘及机械手程序，本程序的难点在于对物料颜色的判断，用金属传感器和光纤传感器区分出金属和塑料，并用传感器上升沿信号做气缸分拣的信号。2、控制系统程序设计（1）I/O分配表输入地址输出地址序号地址备注序号地址备注1M3一键启停1Y000绿色指示灯2M4单步/循环2Y002驱动转盘电机3X004物料检测光电传感器3Y003手爪夹紧4X005旋转左限位传感器4Y004手爪松开5X006旋转右限位传感器5Y005提升气缸下降6X007传送带入料检测传感器6Y006提升气缸上升7X010启动推料一传感器7Y007手臂气缸伸出8X012启动推料二传感器8Y010手臂气缸缩回表5-5-5I/O分配表续输入地址输出地址序号地址备注序号地址备注9X013手爪夹紧限位传感器9Y011手臂气缸左摆10X014手爪下降限位传感器10Y012手臂气缸右摆11X015手爪上升限位传感器11Y013推料一伸出12X016气动手臂伸出传感器12Y015推料二伸出13X017气动手臂缩回传感器13Y020变频器正转14X020推料一伸出限位传感器14Y021变频器反转15X021推料一缩回限位传感器15Y022变频器高速16X024推料二伸出限位传感器16Y023变频器中速17X025推料二缩回限位传感器17Y024变频器低速（2）状态转移图图5-5-19状态转移图（3）外部接线图图5-5-20外部接线图（4）变频器参数设置根据题目要求，需要设置参数Pr.4=30HZ，Pr.5=20HZ，Pr.6=12HZ，Pr.7=2S，Pr.8=1S，Pr.79=2。下面是设置步骤：1)按键，切换到“点动模式”，显示“JOG”。如果在按下模式键时，变频器发出响声，并显示“Er4”，这说明模式制定错误。将参数Pr.79设定为0。再按键，切换到PU模式，“PU”灯亮。然后继续下面的操作。2)按MODE键进行参数设定。3)按到参数Pr.7。4)按键读取当前值显示“5”。5)按键进行设置旋钮旋转显示“2”。6)按键1.5S，设置完成数值会闪烁。7)再按下键显示参数Pr.8。9)按键进行设置旋钮旋转显示“1”。10)按键1.5S，设置完成数值闪烁。11)按到参数Pr.4。12)按键读取当前值显示“50”。13）按键进行设置旋钮旋转显示“30”。14）按键1.5S，设置完成数值闪烁。15)按到参数Pr.5。16)按键读取当前值显示“30”。8)按键读取当前值显示“0”。18）按键1.5S，设置完成数值闪烁。19)按到参数Pr.6。20)按键读取当前值显示“20”。21）按键进行设置旋钮旋转显示“12”。22）按键1.5S，设置完成数值闪烁。17）按键进行设置旋钮旋转显示“20”。23）设置完成后，按到参数Pr.79设定为“2”。如果系统在运行中改变参数，会出现Er.2（运行中不允许改变参数），只有将系统切断，从新上电，重新设置参数才可。（5）触摸屏程序设计1）制作一个简单的工程“使用便捷”是EV5000组态软件的最大优点。在这里我们将通过演示制作一个只包含一个开关控制元件的工程来说明EV5000工程的简单制作方法，以此作为本书的开始。而其它元件的制作方法和这个开关的制作方法基本上类似。首先，我们来创建一个新的空白的工程⑴安装好EV5000软件后，在[开始]/[程序]/[Stepservo]/[EV5000]下找到相应的可执行程序点击。图5-5-21⑵这时将弹出如下画面：图5-5-22⑶点击菜单[文件]里的[