1现代电气控制技术

1、现代电气控制技术主讲教师主讲教师 蒋玲蒋玲前导课程：前导课程：电机与电气控制技术电机与电气控制技术、PLC基础及应用基础及应用、自动检测技术自动检测技术、液压液压与气动技术与气动技术、自动控制原理与系统自动控制原理与系统后续课程：毕业综合实习后续课程：毕业综合实习 课程内容MCGS触摸屏及人机界面设计触摸屏及人机界面设计步进电机和伺服电机的定位控制步进电机和伺服电机的定位控制变频器的使用变频器的使用PLC网络组建网络组建任务以以THJDAL-2型自动生产线为载体型自动生产线为载体用触摸屏控制供料站的运行用触摸屏控制供料站的运行用用PLC对步进电机及驱动器控制实现加工站对步进电机及驱动器控制实现

2、加工站运行运行PLC对伺服电机及驱动器控制完成装配任务对伺服电机及驱动器控制完成装配任务PLCPLC对变频器控制实现不同工件的分拣对变频器控制实现不同工件的分拣THJDAL-2自动生产线的整体控制自动生产线的整体控制什么是自动线自动线是在流水线的基础上逐渐发展起来的。它不仅自动线是在流水线的基础上逐渐发展起来的。它不仅要求线体上各种机械加工装置能自动地完成预定的要求线体上各种机械加工装置能自动地完成预定的各道工序及工艺过程，使产品成为合格的制品，而各道工序及工艺过程，使产品成为合格的制品，而且要求在装卸工件、且要求在装卸工件、定位夹紧、工件定位夹紧、工件在工序间的输在工序间的输送、工件的分拣甚

3、至包装等都能自动地进行。使其送、工件的分拣甚至包装等都能自动地进行。使其按照规定的程序自动地进行工作。按照规定的程序自动地进行工作。我们称这种自动工作的机械电气一体化系统为自我们称这种自动工作的机械电气一体化系统为自动生产线（简称自动线）动生产线（简称自动线）自动线技术自动线技术自动线技术通过一些辅助装置按工艺顺序将各种机械加工装置自动线技术通过一些辅助装置按工艺顺序将各种机械加工装置连成一体，并控制液压、气压和电气系统将各个部分动作联系连成一体，并控制液压、气压和电气系统将各个部分动作联系起来，完成预定的生产加工任务。起来，完成预定的生产加工任务。自动线的发展概况应用可编程控制技术应用可编程

4、控制技术应用机械手、机器人技术应用机械手、机器人技术应用传感器技术应用传感器技术应用液压和气压传动技术应用液压和气压传动技术应用网络技术的飞速发展应用网络技术的飞速发展应用机械手、机器人技术应用机械手、机器人技术 机械手在自动线中装卸工件、机械手在自动线中装卸工件、定位夹紧、工件定位夹紧、工件在工序间的输送、工件的分拣甚至包装等等部分得在工序间的输送、工件的分拣甚至包装等等部分得到广泛应用。现在正在研制的第二代智能机器人不到广泛应用。现在正在研制的第二代智能机器人不但具有运动操作技能，而且还有视觉、听觉、触觉但具有运动操作技能，而且还有视觉、听觉、触觉等感觉的判别能力，具有判断、决策能力，能掌

5、握等感觉的判别能力，具有判断、决策能力，能掌握自然语言的自动装置也正在逐渐应用到自动生产线自然语言的自动装置也正在逐渐应用到自动生产线中。中。传感技术 传感技术在自动生产线的生产中监视着各种复杂的传感技术在自动生产线的生产中监视着各种复杂的自动控制程序，起着重要的作用。自动控制程序，起着重要的作用。应用液压和气压传动技术应用液压和气压传动技术 尤其是气动技术，由于是使用取之不尽的空尤其是气动技术，由于是使用取之不尽的空气作介质。具有传动反应快、动作迅速、启气作介质。具有传动反应快、动作迅速、启动元件制造容易、成本小和便于集中供应和动元件制造容易、成本小和便于集中供应和长距离输送等优点，而引起人

6、们的普遍视。长距离输送等优点，而引起人们的普遍视。气动技术已经发展到一个独立的技术领域。气动技术已经发展到一个独立的技术领域。在各行业，特别是在自动线中得到迅速发展在各行业，特别是在自动线中得到迅速发展和广泛地应用。和广泛地应用。 网络技术的飞跃，无论是现场总线还是工业网络技术的飞跃，无论是现场总线还是工业以太网络，使得自动线中的各个控制单元构以太网络，使得自动线中的各个控制单元构成一个协调运转的整体。成一个协调运转的整体。 随着工业自动化技术的飞速发展，企业对精通可随着工业自动化技术的飞速发展，企业对精通可编程控制器（简称编程控制器（简称PLC）、变频器、触摸屏、电气控）、变频器、触摸屏、电

7、气控制、气动控制、网络通讯等多项技术的复合型人才的制、气动控制、网络通讯等多项技术的复合型人才的需求日益旺盛。需求日益旺盛。PLC应用也逐渐向应用也逐渐向智能化和网络化方智能化和网络化方向发展向发展（智能化是指（智能化是指PLC应用除具有传统的顺序控制应用除具有传统的顺序控制功能外，还增加了用于过程控制和位置控制的各种专功能外，还增加了用于过程控制和位置控制的各种专用接口及智能控制算法；而网络化是指以触摸屏为代用接口及智能控制算法；而网络化是指以触摸屏为代表的人机接口实现了表的人机接口实现了PLC与用户之间的、灵活的信息与用户之间的、灵活的信息交换）且逐渐成为主流趋势，此类应用人员的需求量交换

8、）且逐渐成为主流趋势，此类应用人员的需求量急剧增加。急剧增加。 在实际的在实际的PLC控制系统中，触摸屏作为控制系统中，触摸屏作为人机对话的界面，变频器、步进电机及驱动人机对话的界面，变频器、步进电机及驱动器、伺服电机及驱动器作为器、伺服电机及驱动器作为PLC的重要执行的重要执行机构，触摸屏、机构，触摸屏、PLC、执行机构三者紧密相、执行机构三者紧密相连，技术人员需要有综合应用方面的知识与连，技术人员需要有综合应用方面的知识与技能。技能。 中华人民共和国劳动和社会保障部于中华人民共和国劳动和社会保障部于2007年公布第七批职业标准时将年公布第七批职业标准时将“可编程序控制可编程序控制系统设计师

9、系统设计师”纳入其中，经培训考核合格后纳入其中，经培训考核合格后颁发全国统一的职业资格证书。芜湖职业技颁发全国统一的职业资格证书。芜湖职业技术学院电气系在电气自动化专业开设术学院电气系在电气自动化专业开设现代现代电气控制控制技术电气控制控制技术，正是顺应社会需求。，正是顺应社会需求。自动生产线的构成自动生产线的构成 亚龙亚龙YL335B型型-全国高职院校全国高职院校“自动自动线安装与调试线安装与调试”技能大赛指定设备技能大赛指定设备-教育部教育部高职高专自动化技术类教学指导委员会主办高职高专自动化技术类教学指导委员会主办 天煌天煌 THJDAL-2自动生产线自动生产线THJDAL-2自动生产线

10、 图图1-14 THJDAL-2外观外观 其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主。执行机构基本上以气动执行机构为主。 加工单元的加工单元的龙门式二维装置运动采用步进电机驱动、定位。（两相步进电动机（两相步进电动机 2台分别实现台分别实现X轴、轴、Y轴方轴方向的定位控制）向的定位控制） 装配单元的三工位旋转工作台则采用装配单元的三工位旋转工作台则采用伺服电机伺服电机及驱及驱动器驱动，根据动器驱动，根据PLC发出的脉冲数量实现三工位旋发出

11、的脉冲数量实现三工位旋转工作台精确定位。转工作台精确定位。 输送单元的机械手装置整体运动则采取步进电机步进电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是一个典型的一维位置控制系统。（三相步进电动机）（三相步进电动机） 分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置。相异步电动机的交流传动装置。 在在THJDAL-2设备上应用了多种类型的传设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体感器，分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等。传感器通过的状态、物体的颜色及材质等

12、。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提之一。是现代工业实现高度自动化的前提之一。 在控制方面，在控制方面，THJDAL-2采用了基于采用了基于RS485串行通信串行通信的的PLC网络控制方案，即每一工作单元由一台网络控制方案，即每一工作单元由一台PLC承承担其控制任务，各担其控制任务，各PLC之间通过之间通过RS485串行通讯实现串行通讯实现互连的分布式控制方式。用户可根据需要选择不同厂互连的分布式控制方式。用户可根据需要选择不同厂家的家的PLC及其所支持的及其所支持的RS485通信模式，组建成一个通信模式，组建成一个

13、小型的小型的PLC网络。小型网络。小型PLC网络以其结构简单，价格网络以其结构简单，价格低廉的特点在小型自动生产线仍然有着广泛的应用，低廉的特点在小型自动生产线仍然有着广泛的应用，在现代工业网络通信中仍占据相当的份额。在现代工业网络通信中仍占据相当的份额。 另一方面，掌握基于另一方面，掌握基于RS485串行通信的串行通信的PLC网络技术，将为进一步学习现场总线技术、网络技术，将为进一步学习现场总线技术、工业以太网技术等打下了良好的基础。工业以太网技术等打下了良好的基础。THJDAL-2的基本功能的基本功能1、供料单元的基本功能： 供料单元是供料单元是THJDAL-2中的起始单元，在整个系中的起

14、始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。如图的机械手将其抓取，输送到其他单元上。如图1-3所所示为供料单元实物的全貌。示为供料单元实物的全貌。图图1-3 供料单元实物的全貌供料单元实物的全貌2、加工单元的基本功能： 主要完成对工件的模拟钻孔、切屑加工过程。主要完成对工件的模拟钻孔、切屑加工过程。加工单元物料台的物料检测传感

15、器检测到工件（工加工单元物料台的物料检测传感器检测到工件（工件由输送单元的抓取机械手装置送来）后，机械手件由输送单元的抓取机械手装置送来）后，机械手指夹紧工件，二维运动装置开始动作，主轴下降并指夹紧工件，二维运动装置开始动作，主轴下降并启动电机，模拟切削加工。切削加工完成后，主轴启动电机，模拟切削加工。切削加工完成后，主轴电机提升并停止，二维运动装置回零点，向系统发电机提升并停止，二维运动装置回零点，向系统发出加工完成信号，待输送单元的抓取机械手装置取出加工完成信号，待输送单元的抓取机械手装置取出。如图出。如图1-4所示为加工单元实物的全貌。所示为加工单元实物的全貌。图图1-4 加工单元实物的

16、全貌加工单元实物的全貌3、装配单元的基本功能、装配单元的基本功能： 完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配过程。装配件嵌入到已加工的工件中的装配过程。装配单元总装实物图如单元总装实物图如1-5。a)前视图前视图 b) 背视图背视图图图1-5 装配单元总装实物图装配单元总装实物图4、分拣单元的基本功能： 完成将上一单元送来的已加工、装配的工件完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。如图分流的功能。如图1-6所示分拣单元实物的全所示分拣单元实物的全

17、貌。貌。图图1-6 分拣单元实物的全貌分拣单元实物的全貌 5、输送单元的基本功能：该单元通过直线运动传动机构驱动抓取机械手装置到指定单元的物料台上精确定位，并在该物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下，实现传送工件的功能。输送单元的外观如图1-7所示。图图1-7 输送单元外观图输送单元外观图THJDAL-2的控制系统的控制系统 THJDAL-2的每一工作单元都可自成一个独的每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也可以通过网络互连构成一立的系统，同时也可以通过网络互连构成一个分布式的控制系统。个分布式的控制系统。 1、为了节约硬件配置，当工作单元自成一个独立的系统时，、为了节约

18、硬件配置，当工作单元自成一个独立的系统时，其设备运行的主令信号以及运行过程中的状态显示信号，来其设备运行的主令信号以及运行过程中的状态显示信号，来源于人机界面。源于人机界面。 人机界面的组态画面包括：人机界面的组态画面包括：指示灯指示灯 ：黄色（：黄色（HL1）、绿色（）、绿色（HL2）、红色（）、红色（HL3）各一）各一只。只。主令器件：主令器件：绿色常开按钮绿色常开按钮SB1一只一只红色常开按钮红色常开按钮SB2一只一只急停按钮急停按钮QS 2、当各工作单元通过网络互连构成一个分布、当各工作单元通过网络互连构成一个分布式的控制系统时，对于采用三菱式的控制系统时，对于采用三菱FX系列系列PL

19、C的设备，的设备，THJDAL-2的标准配置是采用了基的标准配置是采用了基于于RS485串行通信的串行通信的N：N通信方式。设备出通信方式。设备出厂的控制方案如图厂的控制方案如图1-8所示。所示。FX2N-48MT主站（0#站）485BDFX2N-16MR从站（1#站）485BDFX2N-16MT从站（2#站）485BDFX2N-48MT从站（3#站）485BDFX2N-16MR从站（4#站）485BD输送站供料站加工站装配站分拣站MT4500T触摸屏编程口装有GX Developer8.34的个人电脑图图1-8 THJDAL-2的通信网络的通信网络 各工作站PLC配置如下： 输送单元：输送单

20、元：FX2N-48MT主单元，共主单元，共24路数字量输路数字量输入，入，24路晶体管输出。路晶体管输出。 供料单元：供料单元：FX2N-16MR主单元，共主单元，共8路数字量输入，路数字量输入，8路继电器输出。路继电器输出。 加工单元：加工单元：FX2N-16MT主单元，共主单元，共8路数字量输入，路数字量输入，8路晶体管输出。路晶体管输出。 装配单元：装配单元：FX2N-48MT主单元，共主单元，共24路数字量输路数字量输入，入，24路晶体管输出。路晶体管输出。 分拣单元：分拣单元：FX2N-16MR主单元，共主单元，共8路数字量输入，路数字量输入，8路继电器输出。路继电器输出。3、人机界

21、面 系统运行的主令信号（复位、启动、停止等）系统运行的主令信号（复位、启动、停止等）通过触模屏人机界面给出。同时，人机界面通过触模屏人机界面给出。同时，人机界面上也显示系统运行的各种状态信息。上也显示系统运行的各种状态信息。THJDAL-2实训装置使用安全须知 1、在进行安装、接线等操作时，请务必在切断电源、在进行安装、接线等操作时，请务必在切断电源后进行，以避免发生事故。后进行，以避免发生事故。 2、在进行配线时，请勿将配线屑或导电物落入可编、在进行配线时，请勿将配线屑或导电物落入可编程控制器或变频器内。程控制器或变频器内。 3、请勿将异常电压接入、请勿将异常电压接入PLC或变频器电源输入端

22、，或变频器电源输入端，以避免损坏以避免损坏PLC或变频器或变频器 4、请勿将、请勿将AC电源接于电源接于PLC或变频器输入或变频器输入/输出端子输出端子上，以避免烧坏上，以避免烧坏PLC或变频器，请仔细检查接线是或变频器，请仔细检查接线是否有误。否有误。 5、在变频器输出端子（、在变频器输出端子（U、V、W）处不要）处不要连接交流电源，以避免受伤及火灾，请仔细连接交流电源，以避免受伤及火灾，请仔细检查接线是否有误。检查接线是否有误。 6、伺服关闭电源至少十五分钟后才能进行配、伺服关闭电源至少十五分钟后才能进行配线或检查，否则可能导致触电。线或检查，否则可能导致触电。 7、当变频器通电或正在运行

23、时，请勿打开变、当变频器通电或正在运行时，请勿打开变频器前盖板，否则危险。频器前盖板，否则危险。 8、在插拔通信电缆时，请务必确认、在插拔通信电缆时，请务必确认PLC输入输入电源处于断开状态。电源处于断开状态。气源处理装置 THJDAL-2的气源处理组件及其回路原理图分别如图1-14所示。气源处理组件是气动控制系统中的基本组成器件，它的作用是除去压缩空气中所含的杂质及凝结水，调节并保持恒定的工作压力。在使用时，应注意经常检查过滤器中凝结水的水位，在超过最高标线以前，必须排放，以免被重新吸入。气源处理组件的气路入口处安装一个快速气路开关，用于启/闭气源，当把气路开关向左拔出时，气路接通气源，反之

24、把气路开关向右推入时气路关闭。伺服系统的位置控制编程伺服系统的位置控制编程（一）脉冲输出指令（一）脉冲输出指令PLSY 和带加减速的脉冲和带加减速的脉冲输出指令输出指令PLSR （二）使用简易定位控制指令（二）使用简易定位控制指令（二）脉冲输出指令（二）脉冲输出指令PLSY 和带加减速的脉冲和带加减速的脉冲输出指令输出指令PLSR 使用脉冲输出指令使用脉冲输出指令PLSY 和带加减速的脉冲输出指和带加减速的脉冲输出指令令PLSR就可以实现对伺服电机（或步进电动机）就可以实现对伺服电机（或步进电动机）的控制。的控制。 但但PLSY和和 PLSR 两指令未考虑旋转方向。两指令未考虑旋转方向。为了电

25、机实现正反转，必须另外指定方向输出。并为了电机实现正反转，必须另外指定方向输出。并且两指令仅用特殊寄存器（且两指令仅用特殊寄存器（Y0:D8141 （高位）（高位） ，D8140（低位）（低位）（32位）位）;Y1:D8143 （高位）（高位）, D8142 （低位）（低位） （32位）位）保存输出的脉冲总数，保存输出的脉冲总数，不能反映当前的位置信息。不能反映当前的位置信息。脉冲输出指令脉冲输出指令PLSY （FNC57）该指令用于指定输出继电器该指令用于指定输出继电器Y0或或Y1输出给定输出给定频率的脉冲。频率的脉冲。PLSY指令用于产生指定数量和频率的脉冲。指令用于产生指定数量和频率的脉

26、冲。S1.用来指定脉冲频率用来指定脉冲频率(220KHz)，S2.用来指定产生的脉冲个数，用来指定产生的脉冲个数，16位指令的脉位指令的脉冲数范围为冲数范围为132767，32位指令的脉冲数范位指令的脉冲数范围为围为12147483647。若指定脉冲数为若指定脉冲数为0，则持续产生脉冲。，则持续产生脉冲。图图3-20 脉冲输出指令的使用脉冲输出指令的使用脉冲输出指令脉冲输出指令PLSY （FNC57）脉冲输出指令脉冲输出指令PLSY （FNC57）D.用来指定脉冲输出元件用来指定脉冲输出元件(只能用晶体管输出型的只能用晶体管输出型的Y0或或Y1)。脉冲的占空比为。脉冲的占空比为50%，以中断方

27、式输出。，以中断方式输出。指定脉冲数输出完后，指令执行完成标志指定脉冲数输出完后，指令执行完成标志M8029置置1。脉冲输出指令的使用示例如图脉冲输出指令的使用示例如图3-20所示。图所示。图3-20中中X10由由ON变为变为OFF时，时，M8029复位，脉冲输出停止。复位，脉冲输出停止。X10再次变为再次变为ON时，脉冲重新开始输出。时，脉冲重新开始输出。在发出脉在发出脉冲串期间冲串期间X10若变为若变为OFF，Y0也变为也变为OFF。可调速脉冲输出指令可调速脉冲输出指令 PLSR （FNC59） 源操作数和目标操作数的类型与源操作数和目标操作数的类型与PLSY指令相同，指令相同，只能用于晶

28、体管输出型只能用于晶体管输出型PLC的的Y0或或Y1。 该指令是按照该指令是按照S1.指定的最高频率分指定的最高频率分10级加速，达级加速，达到到S2.指定的输出脉冲数时，再以最高频率分指定的输出脉冲数时，再以最高频率分10级级减速。减速。 S1.用来指定最高频率用来指定最高频率(10kHz20kHz)，应为，应为10的整倍数。的整倍数。 可调速脉冲输出指令的使用示例如图可调速脉冲输出指令的使用示例如图3-21所示。所示。图图3-21 可调速脉冲输出指令的使用可调速脉冲输出指令的使用图图3-21中的中的X10为为OFF时，输出中断；时，输出中断；X10为为ON时，从初始值时，从初始值开始输出。

29、输出频率范围为开始输出。输出频率范围为2kHz20kHz，最高速度、加减速时，最高速度、加减速时的变速速度超过此范围时，将自动调到允许值内。的变速速度超过此范围时，将自动调到允许值内。可调速脉冲输出指令可调速脉冲输出指令 PLSR （FNC59） S2.用来指定总的输出脉冲，用来指定总的输出脉冲，16位指令的脉冲数位指令的脉冲数范围为范围为11032767，32位指令的脉冲数范围为位指令的脉冲数范围为1102147483647。设定值不到。设定值不到110时，脉冲不能正常输出。时，脉冲不能正常输出。S3.用来设定加减速时间用来设定加减速时间(0ms5000ms)，其值，其值应大于应大于PLC扫

30、描周期最大值扫描周期最大值(D8012)的的10倍。且应满倍。且应满足式足式(3-1)。 90005S2 818S3S1S1 可调速脉冲输出指令可调速脉冲输出指令 PLSR （FNC59） 加减速的变速次数固定为加减速的变速次数固定为10次。次。 D.用来指定脉冲输出的元件号用来指定脉冲输出的元件号(Y0或或Y1)。以THJDAL-2的加工站为例的加工站为例 由物料台、物料夹紧装置、龙门式二维运动由物料台、物料夹紧装置、龙门式二维运动装置、主轴电机、刀具以及相应的传感器、装置、主轴电机、刀具以及相应的传感器、磁性开关、电磁阀、步进电机及驱动器、滚磁性开关、电磁阀、步进电机及驱动器、滚珠丝杆、支

31、架、机械零部件构成。主要完成珠丝杆、支架、机械零部件构成。主要完成工件模拟钻孔、切屑加工。工件模拟钻孔、切屑加工。加工站：加工站： 步进电机：步进电机：JNT 42J1834-810； 步进电机驱动器：步进电机驱动器：Leadshine M415B(两相两相 )输入信号输入信号输出信号输出信号 序序号号PLC输入输入点点信号名称信号名称序号序号PLC输出点输出点信号名称信号名称1X000加工台物料加工台物料检测检测1Y000X轴脉冲轴脉冲PUL2X001X轴原点检测轴原点检测2Y001Y轴脉冲轴脉冲PUL3X002Y轴原点检测轴原点检测3Y002X轴脉冲方向轴脉冲方向DIR4X003气夹夹紧检

32、气夹夹紧检测测4Y003Y轴脉冲方向轴脉冲方向DIR5X004主轴上限检主轴上限检测测5Y004夹紧电磁阀夹紧电磁阀6X005主轴下限检主轴下限检测测6Y005主轴升降电磁主轴升降电磁阀阀7Y006主轴电机主轴电机M415B两相步进电机驱动器的主要参数两相步进电机驱动器的主要参数 参数设定参数设定 在驱动器的侧面连接端子中间有六位在驱动器的侧面连接端子中间有六位SW功功能设置开关，用于设定电流和细分。该站能设置开关，用于设定电流和细分。该站X轴、轴、Y轴驱动器电流都设定为轴驱动器电流都设定为0.84A，细分，细分设定为设定为16。工作电流设定工作电流设定输出峰值电流输出峰值电流 SW1SW2S

33、W30.21 A offonOn0.42 A onoffon0.63 A offoffOn0.84 A ononoff1.05 A offonOff1.26 A onoffoff1.5 A offoffoff微步细分设定微步细分设定细分细分步数步数/转转 SW4SW5SW61200ononon2400offOnon4800onOffon81600offOffon163200onOnoff326400offOnoff6412800onOffoff动态改细分动态改细分 offoffoffY0Y2PULDIRB+B-+DC24V+VOPTOGNDM415BFX2N-16MTA+A-黑绿黄橙红蓝棕白4

34、2J1834K1K22K 1/2W2K 1/2WX轴驱动器接线图轴驱动器接线图Y1Y3PULDIRB+B-+DC24V+VOPTOGNDM415BFX2N-16MTA+A-黑绿黄橙红蓝棕白42J1834K1K22K 1/2W2K 1/2WY轴驱动器接线图轴驱动器接线图 装配站 伺服电机驱动器：R7D-BP02HH-Z 伺服电机：R88M-G20030H-Z伺服电动机及其驱动器型号的含义伺服电动机及其驱动器型号的含义AC伺服驱动器伺服驱动器R7D-B P 01 H- Z 编号编号项目项目记号记号规格规格SMARTSTEP2系列伺服驱动器 驱动器类型驱动器类型P脉冲串输入型脉冲串输入型 适用电机容

35、量适用电机容量A550W01100W02200W04400W电源电压电源电压LAC100VH单相单相/三相三相AC200VHH单相单相AC200V（仅（仅AC200V可选单相规格）可选单相规格）语言对照语言对照Z中文对照中文对照AC伺服电机伺服电机R88M-G P 100 30 H B0S2 -Z 编号编号项目项目记号记号规格规格G系列伺服电机系列伺服电机 电机类型电机类型无无圆柱型圆柱型P扁平型扁平型 伺服电机容量伺服电机容量05050W100100W200200W400400W额定转数额定转数303000r/min施加电压施加电压HAC200V（增量型）（增量型）LAC100V（增量型）（

36、增量型）可选配件可选配件无无直轴直轴B带制动器带制动器O带油封带油封（二）使用简易定位控制指令（二）使用简易定位控制指令 在在YL-335B和和THJDAL-2自动生产线自动生产线 对伺服和步进对伺服和步进电机的控制主要是定位控制。电机的控制主要是定位控制。晶体管输出的晶体管输出的FX系列系列PLC CPU单元支持高速脉冲输出功能，但仅限于单元支持高速脉冲输出功能，但仅限于Y000和和Y001点。输出脉冲的频率最高可点。输出脉冲的频率最高可100KHZ。 晶体管输出的晶体管输出的FX1N 和和FX1S系列要实现定位系列要实现定位控制可以采用控制可以采用简易定位控制指令。简易定位控制指令。（二）

37、使用简易定位控制指令（二）使用简易定位控制指令 原点回归原点回归FNC156（ZRN） 相对位置指令相对位置指令FNC158(DRVI) 绝对位置指令绝对位置指令FNC158(DRVA) 可变速脉冲输出指令可变速脉冲输出指令FNC157（PLSV） 1 1、原点回归指令、原点回归指令FNC156FNC156（ZRNZRN）当可编程控制器断电时会消失，因此上电时和初当可编程控制器断电时会消失，因此上电时和初始运行时，必须执行原点回归将机械动作的原点位始运行时，必须执行原点回归将机械动作的原点位置的数据事先写入。原点回归指令格式如图。置的数据事先写入。原点回归指令格式如图。图图 ZRNZRN的指令

38、格式的指令格式 原点回归指令格式说明 :原点回归速度原点回归速度 指定原点回归开始的速度。指定原点回归开始的速度。 16位指令位指令：1032,767(HZ) 32位指令位指令：10100(KHZ) :爬行速度爬行速度 指定近点信号（指定近点信号（DOG）变为）变为ON后的低速部分后的低速部分的速度。的速度。 原点回归指令格式说明 ：近点信号近点信号指定近点信号输入。指定近点信号输入。当指令输入继电器（当指令输入继电器（X）以外的元件时，由于会受）以外的元件时，由于会受到可以编程控制器运算周期的影响，会引起原点位到可以编程控制器运算周期的影响，会引起原点位置的偏移增大。置的偏移增大。 指定有脉

39、冲输出的指定有脉冲输出的Y编号（仅限于编号（仅限于Y000或或Y001）。）。 原点回归动作顺序驱动指令后，以原点回归速度驱动指令后，以原点回归速度 开始移动。开始移动。当在原点回归过程中，指令驱动接点变当在原点回归过程中，指令驱动接点变OFFOFF状态时，将不状态时，将不减速而停止。减速而停止。指令驱动接点变为指令驱动接点变为OFFOFF后，在脉冲输出中监控（后，在脉冲输出中监控（Y000Y000：M8147M8147，Y001Y001：M8148M8148）处于）处于ONON时，将不接受指令的再次驱时，将不接受指令的再次驱动。动。当近点信号（当近点信号（DOGDOG）由）由OFFOFF变为

40、变为ONON时，减速至爬运速度时，减速至爬运速度 。当近点信号（当近点信号（DOGDOG）由）由ONON变为变为OFFOFF时，在停止脉冲输出的同时，时，在停止脉冲输出的同时，向当前值寄存器（向当前值寄存器（Y000Y000：D8141D8141，D8140D8140，Y001Y001：D8143D8143，D8142D8142）中写入）中写入0 0。另外，。另外，M8140M8140（清零信号输出功能）（清零信号输出功能）ONON时，同时输出清零信号。随后，当执行完成标志（时，同时输出清零信号。随后，当执行完成标志（M8029M8029）动作的同时，脉冲输出中监控变为动作的同时，脉冲输出中监

41、控变为OFFOFF。原点归零示意图原点归零示意图2 2、相对位置控制和绝对位置控制指令、相对位置控制和绝对位置控制指令进行定位控制时，目标位置的指定可以用两种方式。进行定位控制时，目标位置的指定可以用两种方式。 一是指定当前位置到目标位置的位移量（以带符号一是指定当前位置到目标位置的位移量（以带符号的脉冲数表示），的脉冲数表示），用相对位置指令用相对位置指令FNC158(DRVI)实现；实现； 另一种是指定目标位置对于原点的坐标值（以带符另一种是指定目标位置对于原点的坐标值（以带符号的脉冲数表示），号的脉冲数表示），绝对位置指绝对位置指FNC158(DRVA) 。相对位置控制和绝对位置控制指令

42、格式相对位置控制和绝对位置控制指令格式 以相对驱动方式执行单速位置控制的指令，以相对驱动方式执行单速位置控制的指令，相对位置指令相对位置指令DRVI的指令格式的指令格式以绝对驱动方式执行单速位置控制的指令，以绝对驱动方式执行单速位置控制的指令， 绝对位置控制指令绝对位置控制指令DRVA 2 2、相对位置控制和绝对位置控制指令、相对位置控制和绝对位置控制指令 这两个指令均须提供这两个指令均须提供2个源操作数和个源操作数和2个目标操作数。个目标操作数。源操作数源操作数 ：给出目标位置信息。给出目标位置信息。 对于相对位置控制指令对于相对位置控制指令 ，此操作数指定从当前位置此操作数指定从当前位置到

43、目标位置所需输出的脉冲数（带符号的）；到目标位置所需输出的脉冲数（带符号的）； 对于绝对位置控制指令对于绝对位置控制指令 ，指定目标位置对于原点的指定目标位置对于原点的坐标值（带符号的脉冲数）。执行指令时，输出的坐标值（带符号的脉冲数）。执行指令时，输出的脉冲数是目标设定值与当前值之差；脉冲数是目标设定值与当前值之差；指令格式说明： ：输出脉冲数输出脉冲数16位指令：-32,768+32,76732位指令：-999,999+999,999 :输出脉冲频率输出脉冲频率16位指令：1032,767(HZ)32位指令：10100(KHZ) ：脉冲输出地址：脉冲输出地址 仅能指令仅能指令Y000、Y0

44、01。 ：旋转方向信号输出地址：旋转方向信号输出地址根据的正负，按照以下方式动作根据的正负，按照以下方式动作 +（正）（正） ON -（负）（负） OFF在编程在编程DRVI或或DRVA指令时还要注意各操指令时还要注意各操作数的相互配合：作数的相互配合： 加减速时的变速级数固定在加减速时的变速级数固定在10级，故一次变速量是级，故一次变速量是最高频率最高频率1/10。因此设定最高频率时应考虑在步进。因此设定最高频率时应考虑在步进电机不失步的范围内。电机不失步的范围内。 加减速时间至少不小于加减速时间至少不小于PLC的扫描时间最大值的扫描时间最大值（D8012值）的值）的10倍，否则加减速各级时

45、间不均等。倍，否则加减速各级时间不均等。（更具体的设定要求，请参阅（更具体的设定要求，请参阅FX1N编程手册）。编程手册）。 伺服电机驱动器参数设置表伺服电机驱动器参数设置表序序号号参数参数设置值设置值功能和含义功能和含义参数编号参数编号参数名称参数名称1Pr4行程限位禁止行程限位禁止输入无效设置输入无效设置2当左或右限位动作，则会发生当左或右限位动作，则会发生Err38行程行程限位禁止输入信号出错报警。设置此参数限位禁止输入信号出错报警。设置此参数值必须在控制电源断电重启之后才能修改、值必须在控制电源断电重启之后才能修改、写入成功。写入成功。2Pr20惯量比惯量比1678该值自动调整得到，具

46、体请参该值自动调整得到，具体请参AC伺服电伺服电机机驱动器使用说明书驱动器使用说明书82页。页。3Pr21实时自动增益实时自动增益设置设置1实事自动调整为常规模式，运行时负载惯实事自动调整为常规模式，运行时负载惯量的变化情况很小。量的变化情况很小。4Pr22实时自动增益实时自动增益的机械刚性选的机械刚性选择择1此参数值设得很大，响应越快。此参数值设得很大，响应越快。5Pr41指令脉冲旋转指令脉冲旋转方向设置方向设置0指令脉冲指令脉冲 + 指令方向。指令方向。设置此参设置此参数值必须在控制电源断电重启之后才能修数值必须在控制电源断电重启之后才能修改、写入成功。改、写入成功。6Pr42指令脉冲输入

47、指令脉冲输入方式方式37Pr4B指令脉冲分倍指令脉冲分倍频分母频分母6000如果如果pr48或或pr49=0，pr4B即可设为电机即可设为电机每转一圈所需的指令脉冲数每转一圈所需的指令脉冲数560350430310 输送单元程序控制的关键点是伺服电机的定位控制，输送单元程序控制的关键点是伺服电机的定位控制，本程序采用本程序采用FX1N绝对位置控制指令来定位。因此需要绝对位置控制指令来定位。因此需要知道各工位的绝对位置脉冲数。知道各工位的绝对位置脉冲数。表表 伺服电机运行的运动位置伺服电机运行的运动位置序号站点脉冲量移动方向0低速回零（ZRN） 1ZRN（零位）供料站 22mm 22002供料站

48、加工站 430mm43000DIR3供料站装配站 780mm78000 DIR4供料站分拣站 1040mm104000 DIR序号站点脉冲量移动方向0低速回零（ZRN） 1ZRN（零位）供料站 22mm 3 6672供料站加工站 430mm71 667DIR3供料站装配站 780mm130 000 DIR4供料站分拣站 1040mm173 333 DIR表表 步进电机运行的运动位置步进电机运行的运动位置以YL-335B的输送站为例的输送站为例 在在YL-335B的输送单元上中，采用了松下的输送单元上中，采用了松下MHMD022P1U永磁同步交流伺服电机，及永磁同步交流伺服电机，及MADDT12

49、07003全数字交流永全数字交流永磁同步伺服驱动装置作为运输机械手的运动控制装置。磁同步伺服驱动装置作为运输机械手的运动控制装置。 MHMD022P1U的含义：的含义：MHMD表示电机类型为大惯量，表示电机类型为大惯量，02表示电机的额定功率为表示电机的额定功率为200W，2表示电压规格为表示电压规格为200V，P表示编码器为增量式编码器，脉冲数为表示编码器为增量式编码器，脉冲数为2500p/r，分辨率，分辨率10000，输出信号线数为输出信号线数为5根线。根线。 MADDT1207003的含义：的含义：MADDT表示松下表示松下A4系列系列A型驱型驱动器，动器，T1表示最大瞬时输出电流为表示

50、最大瞬时输出电流为10A，2表示电源电压规表示电源电压规格为单相格为单相200V，07表示电流监测器额定电流为表示电流监测器额定电流为7.5A，003表表示脉冲控制专用。示脉冲控制专用。 脉冲输入方式：指令脉冲指令脉冲+指令方向指令方向 在YL-335B上，伺服驱动装置工作于位置控制模式， FX1N-40MT的Y000输出脉冲作为伺服驱动器的位置指令，脉冲的数量决定伺服电机的旋转位移，即机械手的直线位移，脉冲的频率决定了伺服电机的旋转速度，即机械手的运动速度。 FX1N-40MT的Y002输出信号作为伺服驱动器的方向指令方向指令。对于控制要求较为简单，伺服驱动器可采用自动增益调整模式。 伺服驱

51、动器参数设置如下表伺服驱动器参数设置如下表7-4 变频器控制技术 电动机以电动机以30HZ的固定频率运行的固定频率运行任务 若设备准备好，按下启动按钮，系统启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。当传送带入料口人工放下已装配的工件时，变频器即启动，驱动传动电动机以频率固定为30Hz的速度，把工件带往分拣区。 分拣单元分拣单元PLC选用三菱选用三菱FX2N-32MR主单元，共主单元，共16点输入和点输入和16点继电器输出。由于工作任务中规定电点继电器输出。由于工作任务中规定电动机的运行频率固定为动机的运行频率固定为30Hz，可以只连接一个变频，可以只连接一个变频器的速度控制端子，例如器的速度控制端子

52、，例如“RH”端，设定参数端，设定参数Pr.79 =2（固定为外部运行模式），同时须设定（固定为外部运行模式），同时须设定Pr.4 =30Hz。这样，。这样，当当FR-E740的端子的端子“STF”和和“RH” ON时，电机启动并以固定频率为时，电机启动并以固定频率为30Hz的速度正向的速度正向运转。运转。 分拣控制的初始步分拣控制的初始步 在传感器位置判别工件属性在传感器位置判别工件属性变频器控制技术 变频器输出的模拟量控制变频器输出的模拟量控制为了实现变频器输出频率连续调整的目的，分拣单元为了实现变频器输出频率连续调整的目的，分拣单元PLC连接了特殊功能模拟量模块连接了特殊功能模拟量模块F

53、X0N-3A。启停由。启停由外部端子来控制。外部端子来控制。因此在项目五的任务基础上，变因此在项目五的任务基础上，变频器的参数要作相应得调整，要调整的参数设置如频器的参数要作相应得调整，要调整的参数设置如下表下表1 1：表表1 1 变频器参数设置变频器参数设置参数号参数号参数名称参数名称默认值默认值设置值设置值设置值含义设置值含义Pr.73模拟量输入选择模拟量输入选择100-10VPr.79运行模式选择运行模式选择02外部运行模式固定外部运行模式固定特殊功能模块特殊功能模块FX0N-3A的主要性能的主要性能 FX0N-3A是具有两路输入通道和一路输出通是具有两路输入通道和一路输出通道，最大分辨

54、率为道，最大分辨率为8位的模拟量位的模拟量I/O模块，模模块，模拟量输入和输出方式均可以选择电压或电流，拟量输入和输出方式均可以选择电压或电流，取决于用户接线方式。取决于用户接线方式。2、 接线 模拟输入和输出的接线原理图分别如图模拟输入和输出的接线原理图分别如图6-23、6-24所示。接线时要注意，使用电流输入时，端子所示。接线时要注意，使用电流输入时，端子Vin与与Iin应短接；反之，使用电流输出时，不要短接应短接；反之，使用电流输出时，不要短接VOUT和和IOUT端子。端子。 模拟输出接线图模拟输出接线图 模拟输入接线图模拟输入接线图 重量比列第页描写描校旧底图总号底图总号图样标记标准化

55、（审定）共页日 期设 计校 对工 艺审 核日期签字标记处数 更改文件号签字日期数量335B-SM-00-005#站(分拣站)电气原理图中国亚龙科技集团YL-335B型自动生产线实训考核装备 说 明1.PLC输入口及各传感器工作电源均使用外部电源，其正极标号为24V，负极为0V,PLC内部电源不使用。Y000COM1Y001 Y002 Y003COM2 Y004 Y005Y011COM24+X001X005Y006 Y007COM3Y010Y012COM4Y013Y014 Y015 Y016 Y017MELSEC FX2N-32MRLNX002 X003 X004X006 X007 X010 X

56、011 X012 X013X014 X015 X016X017AC220VVCC0VVCC0VX000SB2SAQSSB1黄色指示灯绿色指示灯0VHL3HL2光电编码器白金属传感器检测光电编码器绿光电编码器黄物料口检测急停按钮启动按钮停止按钮单机/全线0VI2I3I4I5I6I71B2B3BSC1SC2SC3推杆三到位检测推杆二到位检测推杆一到位检测光纤传感器检测光电编码器白(B)绿(A)黄(Z)HL1红色指示灯0V2Y3Y1YE700变频器STFSTRo2o3o4推料一电磁阀推料二电磁阀推料三电磁阀FX0N-3ACOM VOUTIOUTE700变频器I9I10I1152SDFU3、编程与控制

57、 可以使用特殊功能模块读指令可以使用特殊功能模块读指令FROM（FNC78）和）和写指令写指令TO（FNC79）读写）读写FX0N-3A模块实现模拟模块实现模拟量的输入和输出。量的输入和输出。 FROM指令用于从特殊功能模块缓冲存储器（指令用于从特殊功能模块缓冲存储器（BFM）中读入数据，如图中读入数据，如图6-25（a）所示。这条语句是将模）所示。这条语句是将模块号为块号为m1的特殊功能模块内，从缓冲存储器的特殊功能模块内，从缓冲存储器（BFM）号为）号为m2开始的开始的n个数据读入个数据读入PLC，并存放，并存放在从在从D开始的开始的n个数据寄存器中。个数据寄存器中。TO指令用于从指令用于

58、从PLC向特殊功能模块缓冲存储器（向特殊功能模块缓冲存储器（BFM）中写入数据，如图中写入数据，如图6-25（b）所示。这条语句是将）所示。这条语句是将PLC中从中从S元件开始的元件开始的n个字的数据，写到特殊功能模块个字的数据，写到特殊功能模块m1中编号为中编号为m2开始的缓冲存储器（开始的缓冲存储器（BFM）中。）中。 特殊功能模块是通过缓冲存储器（特殊功能模块是通过缓冲存储器（BFM）与）与PLC交交换信息的，换信息的，FX0N-3A共有共有32通道的通道的16位缓冲寄存器位缓冲寄存器（BFM），如表所示。），如表所示。表表 FX0N-3A的缓冲寄存器（的缓冲寄存器（BFM）分配）分配通

59、道号通道号b15-b15-b8b8b7b7 b6b6 b5b5 b4b4 b3b3b2b2b1b1b0b0#0#0保留保留当前输入通道的当前输入通道的A/DA/D转换值（以转换值（以8 8位二进制数表示）位二进制数表示）#16#16当前当前D/AD/A输出通道的设置值输出通道的设置值#17#17D/AD/A转换转换启动启动A/DA/D转换启转换启动动A/DA/D通道通道选择选择#1#1#15#15#18#18#31#31保留保留 其中其中#17通道位含义：通道位含义： b0=0,选择模拟输入通道选择模拟输入通道1； b0=1,选择模拟输入通道选择模拟输入通道2. b1从从0到到1，A/D转换启

60、动转换启动 b2从从1到到0，D/A转换启动转换启动D/A输出程序输出程序 当当X0=ON 时，实现输出通道的时，实现输出通道的D/A 转换，转换，D/A 转换转换对应值为主机单元对应值为主机单元D00分拣站变频器速度调节部分的程序如下图：分拣站变频器速度调节部分的程序如下图：PLC网络控制技术 PLC网络的具体通信模式，取决于所选厂家的网络的具体通信模式，取决于所选厂家的PLC类型。亚龙类型。亚龙YL-335B和天煌和天煌THJDAL-2的标准配置的标准配置为：若为：若PLC选用三菱选用三菱FX系列，通信方式则采用系列，通信方式则采用N：N网络通信。网络通信。FX系列系列PLC支持以下支持以