PLC应用技术 课件 项目十二 .小型自动化生产线的设计

PLC技术应用（西门子）项目十二：.小型自动化生产线的设计01项目引入02项目目标03项目分析04知识准备05器材准备06项目实施CONTENTS项目内容07项目拓展12小型自动化生产线的设计自动化生产线机械结构是生产线的机械本体和执行部件，各设备单元彼此之间的连接配合对完成整条自动化生产线良好运行起着至关重要的作用。01项目引入1.掌握自动化生产线各单元间机械结构配合调整方法2.能熟练进行PPI通信系统连接与测试3.掌握两个单元PPI通信程序设计与调试方法4.掌握整条生产线PPI通信程序设计与调试方法02项目目标变频器和PLC联合控制自动化生产线的多段速控制系统是比较经典的一类控制。在实际生产中，应不同任务的需求，自动化生产线在运行过程中需要改变某段时间或路程内的运行速度，运行速度的改变可根据改变变频器对应参数实现，将变频器对应的方向信号和速度信号与PLC对应的输出信号相连，运用PLC程序段，实现对电动机三段速频率运转的控制。03项目分析

1.检测与加工单元调整检测单元上滑槽的落料口要调整在加工单元的一号工位正上方，并且保证滑槽落料口的高度不会与一号工位上的工件发生干涉，否则就要适当的调整滑槽的倾斜度。图12-1检测单元机械部件03项目分析

2.搬运与加工单元调整搬运单元搬运模块的手爪工作时，要位于加工单元四号工位的正上方。搬运单元的手爪下降抓取工件时，确保其不会与四号工位上的工件发生碰撞。图12-2搬运单元机械部件03项目分析

3.供料与检测单元调整

调整供料单元摆臂、吸盘、转动气缸，使其工作时不会干涉到检测单元。图12-3供料与检测单元机械部件03项目分析

4.搬运与分拣输送单元调整搬运单元中手爪夹紧工件后移动到右边的位置，而下降必须保证工件能够正好落到分拣输送单元中工件进入检测接近开关正前方的传送带上。图12-4搬运与分拣输送单元机械部件03项目分析

5.分拣输送与提取安装单元调整提取安装单元的传送带与输送单元的传送带在一条直线上，并且两传送带之间不出现摩擦干涉的情况。两传送带的位置在安装时，彼此间要有一定间隙，中间可用滚针过渡，保证工件能够被正常运送。图12-5分拣输送与提取安装单元机械部件03项目分析

6.提取安装与操作手单元调整操作手单元要让手爪下降后，不会出现与工件发生碰撞或干涉的情况，并且手爪所夹工件的位置在工件的中间部位。图12-6提取安装与操作手单元机械部件03项目分析

7.操作手与立体存储单元调整操作手单元的双活塞杆气缸伸出时不能与立体存储单元的丝杠模块发生碰撞。调整整个立体存储单元的位置使工件正好落在工作平台上。并且保证工件放置到工作平台上时，不会与推料模块的干涉。图12-7操作手与立体存储单元机械部件03项目分析

实训注意事项：在自动化生产线整机调试运行之前，将静音气泵一次调压后输出的压缩气源通过气管和T形连接头分别并联连接到各单元的气源处理元件进气口进行二次调压处理后输出利用。但必须要注意气路的供气主回路气管要足够粗。加工单元起始位置定位很重要，必须保证整个旋转台工作模块位于加工单元工作台面的正中间对称定位。调整时要注意前面单元相互配合已调好的单元，在与后续单元再次配合调整时千万不能再做调整，否则会造成后续配合调好而前面配合位置又改变了。03项目分析

04知识准备

1．I/O接口通信设计、连接与测试（1）I/O通信原理示意图外部直流给两台PLC1和PLC2的1L+供电，同时将两电源的24V端连接在一起；1M分别连接各自电源的0V；Q0.0连接到PLC2的I0.0；PLC2的输出端口Q0.0连接到PLC1的I0.0。

图12-8I/O通信原理示意图（2）I/O通信的连接图中Q1.0和Q1.1或I1.0和I1.1组合用于传送编码的工件类型信息，Q1.3和I1.2、Q1.2和I1.3传送前后单元之间运行状态信息。图12-9通信信号指向关系图04知识准备

（3）I/O接口通信指向信号地址表12-1IO通信接口表04知识准备

（4）认识I/O通信模块I/O通信模块是一个I/O通信信号转接模块。I/O通信模块接线端为上、下两层端子结构，上层为I/O通信信号输出接口，用于直流24V电源和PLC输出端口的接线；下层为I/O通信信号输入接口，为24V直流电源和PLC输入端口的接线端。图12-10IO口通信模块图图12-10IO口通信模块图

PLC中用于进行通信的输入口对应连接到I/O通信模块下层的I0、I1、I3、I4接口上；PLC中用于进行通信输出口对应连接到I/O通信模块上层的O0、O1、O3、O4接口上；I/O通信模块的电源接线端引入PLC输入端电源24V。D型公端口的通信电缆前后两单元的I/O通信模块连接起来。04知识准备

（5）I/O通信测试（a）PLC1调试程序（b）PLC2调试程序图12-11IO口通信测试程序04知识准备

2．基于I/O接口通信的两个单元联机调试联机后要考虑设备运行的安全，供料单元供料时要检查检测单元是否做好接收准备。检测单元请求供料单元供料时，也要等待供料单元是否准备好输送工件，否则就不能协调运行。两单元之间的制约协调关系是通过信息的交换（通信）解决的。图12-12供料单元和检测单元IO口连接（1）I/O的接口数量的规划

在供料单元中只需要2根向检测单元发送/接收通信信息的通信接线，分别用于接收检测单元的供料请求信号和向检测单元发送供料完成信号。表12-2供料单元与检测单元I/O通信地址分配04知识准备

（2）供料单元的通信控制工艺流程图图12-13供料单元的通信控制流程图（3）检测单元的通信控制工艺流程图图12-14检测单元的通信控制流程图（4）编写I/O通信程序1）等待检测单元请求供料程序联网运行状态下，当接收到检测单元的请求供料信号时，方可执行后面的供料操作。图12-15等待检测单元请求供料程序04知识准备

2）供料单元发送完成信号程序待供料单元供料完成回到初始位置，向检测单元发送供料完成信号,同时判断有无供料请求信号，无请求信号后，再进行后续工序中。图12-16供料单元程序04知识准备

3）向供料单元请求供料信号程序检测单元回到初始位置后，检测到无工件时，向供料单元发送请求供料信号；待接收到供料完成信号后，才能执行后续工序程序。实训应注意事项：（1）供料单元和检测单元拉开一段距离（2）把单/联开关关到ON（3）两单元上电后，先复位后面单元，后复位前面单元（4）两个单元并未实际的连接起来需要通过人工“辅助”（5）多次运行程序，观察两站之间是否能协调运行图12-17向供料单元请求供料信号程序04知识准备

3．基于I/O接口通信的整条生产线联机调试三个单元的联机运行中，当加工单元返回到初始位置后，向检测单元发出供料请求，检测单元才可以给加工单元供料。由于检测单元可进行工件材质、颜色信号的辨别，因此检测单元对加工单元增加了工件信息内容的传递要求，同时加工单元也需要接收检测单元的工件信息和运行状态信息。（1）I/O的接口数量的规划检测单元需要2根通信线；检测单元与加工单元组成系统时，检测单元还要向加工单元传递工件信息，因此检检测单元还要有2根通信线用于发送工件信息给加工单元。同理，加工单元需要4根的通信线。图12-18供料单元和检测单元、加工单元IO口连接04知识准备

（2）I/O通讯地址分配表12-3供料单元与检测单元、加工单元I/O通信地址分配04知识准备

（3）检测单元设计工艺流程图12-19检测单元设计流程图（4）加工单元设计工艺流程图12-20加工单元设计流程图（5）检测单元向加工单元发送信息检测单元接收加工单元的供料请求信号(I2.3)，有请求信号检测单元输送工件，输送工件完成向加工单元发送工件完成信号和工件类型信息。工件类型信息存储V1002.0和V1002.1地址中。图12-21检测单元向加工单元发送信息程序04知识准备

（6）检测单元接收加工单元供料请求程序当检测单元供料完成回到初始位置时，再次判断有无加工单元的供料请求信号，无请求信号，方可执行后续工序。图12-22检测单元接收加工单元供料请求程序04知识准备

（7）加工单元供料请求和接收工件信号程序Q1.2为检测单元发送供料请求信号，I1.2加工单元等待接收检测单元供料完成信号，同时接收检测单元采集的工件类型信息，将其存储在V1003.0和V1003.1地址中，以供下次使用。图12-23加工单元供料请求和接收工件信号程序04知识准备

（8）加工单元通信控制工艺流程图图12-24加工单元通信控制工艺流程图（9）搬运单元通信控制工艺流程图图12-25搬运单元通信控制工艺流程图（10）提取安装单元通信控制工艺流程图图12-26提取安装单元通信控制工艺流程图（11）分拣输送单元通信控制工艺流程图图12-27分拣输送单元通信控制工艺流程图图12-28操作手单元通信控制工艺流程图（12）操作手单元通信控制工艺流程图（13）立体存储单元通信控制工艺流程图图12-29立体存储单元通信控制工艺流程图05器材准备

名称型号数量变频器MM4201可编程控制器S7-200SMART1交流电机

1外接部件

1导线

106项目实施（一）PPI通信系统连接与测试1.网络连接器网络连接器是一种能与RS-485兼容的9针D型连接器，D型连接器的插座与总线站相连接，D型网络连接器的插头与连接电缆连接。包括两种类型：（1）不带编程口不带编程口的插头用于一般联网。（2）带编程口编程口的插头可以在联网的同时仍然提供一个编程连接端口，用于编程或者连接HMI等。（3）西门子的网络连接器内置终端电阻：在线型网络两端，并联在一对通信线上的电阻。两个终端电阻并联后的值应当基本等于传输线在通信频率上的特性阻抗。内置偏置电阻：偏置电阻用于在电气情况复杂时确保A、B信号的相对关系，保证“0”、“1”信号的可靠性。表12-5网络连接器的管脚分配针引脚名称设计描述1SHIELD屏蔽或功能地2M2424V辅助电源输出的地线3RXD/TXD-P接收/发送数据正端，RS-485的B信号线4CNTR-P方向控制信号正端5DGND数据基准电位6VP+5V供电电源，与100欧电阻串联7P24+24V辅助电源输出的正端8RXD/TXD-N接收/发送数据负端，RS485的A信号线9CNTR-N方向控制信号负端06项目实施2.通信网络部认知通信连接电缆型号有多种，其中使用比较广泛的是PROFIBUS电缆。PROFIBUS电缆的最大长度取决于通信波特率和电缆的类型。如图所示该电缆是屏蔽的双绞线，在屏蔽层内部有红、绿的信号线。标准的PROFIBUS电缆与网络连接器连接，包括：剥离电缆、打开网络连接器、连接芯线。注意首末两个连接器要把开关拨到“ON”，中间的均拨到“OFF”。图12-31电缆与网络连接器连接示意图图12-30双绞线06项目实施3.

控制要求进行两台PLC之间的PPI通信控制测试。当一号PLC作为主站发送启动、停止信号给二号PLC，使二号PLC接收到信号后，PLC输出端Q1.0指示灯输出指示；一号PLC读取作为从站的二号PLC的通信信息，使一号PLC的输出端Q1.6指示灯输出指示。（1）硬件连接将制作完成的PPI通信电缆的网络连接器分别连接到一号PLC和二号PLC的端口0上，并将其用螺钉旋具锁紧，完成两PLC进行PPI通信硬件上的连接。（2）连接芯线PPI网络的实现有两种形式，一种是直接调用NETR/NETW指令来配置PPI，另一种是利用指令向导来配置PPI网络。在命令菜单中选择“工具”→“指令向导”，在指令向导窗口选择。06项目实施配置网络读/写操作对话框，在“您需要配置多少项网络读/写”中输入“2”。通信端口配置和子程序命名对话框，选择PLC的“端口0”作为通信端口；可以给子程序命名或使用默认的名称。图12-34子程序命名对话框图12-32窗口选择图12-33配置网络读/写操作对话框06项目实施

在网络读/写操作第1项中选择配置“NETR”操作，从远程PLC读取的数据长度为1个字节，将远程PLC地址选择2，本地PLC数据存储在VB2001中，从远程PLC的VB2001读取数据。（3）配置实现的两台PLC之间的数据通信区在此对话框中可以看到所选的配置的生成项目组件子程序“NET_EXE”和全局符号表“NET_STMS”，单击“完成”。在程序编辑器指令树的“调用子程序”中，调用“NET_EXE(SBR1)”，了解NET_EXE子程序各参数的含义。

图12-35网络读/写操作对话框图12-36数据通信对话框06项目实施图12-38一号PLC设置通道端口设置图12-39二号PLC的通信端口设置二号PLC的通信端口设置方式与一号PLC的设置方式相同，只要将“端口0”的PLC地址为“2”(即一号PLC里配置的远程PLC地址)。06项目实施一号PLC的通信测试程序：图12-40一号PLC的通信测试程序06项目实施二号PLC通信测试程序：图12-41二号PLC的通信测试程序06项目实施站名通信地址地址含义供料单元（主）V1001.2向检测单元发送供料完成信号V2001.0接收检测单元的请求供料信号检测单元（从）V1001.2接收供料单元供料完成信号V2001.0向供料单元发送请求供料信号（二）基于PPI通信的两个单元联机调试供料单元与检测单元PPI通信前，必须预先合理规划这两个单元之间的通信数据信息。两个单元通信时，供料单元作为主站，因此网络读写操作应在供料单元中配置。根据两个单元的PPI通信数据分配，在此只要在读/写指令向导中配置一个网络读操作和一个网络写操作即可。表12-6PPI通信联机调试地址分配06项目实施图12-43两个单元的PPI通信数据分配2图12-42两个单元的PPI通信数据分配106项目实施1.供料单元的通信控制部分处理程序图12-44供料单元的通信控制部分处理程序06项目实施2.检测单元的通信控制部分处理程序图12-45检测单元的通信控制部分处理程序06项目实施3.两个单元的联机调试方法调试前，供料单元和检测单元拉开一定距离，以避免因程序出错导致两个单元的机构发生碰撞。运行并监控供料单元程序，若通信子程序的参数Cycle值在0和1之间周期性变化，则说明这两个单元已经通信上；否则通信出错，那么根据Cycle错误代码找出出错原因进行排除。检查PPI网络连接线是否接好；通过软件检查两个单元PLC通信端口地址是否设置正确，通信波特率设置是否一致。（三）基于PPI通信的整条生产线联机调试1.三个单元PPI通信控制要求检测单元接收供料单元工件，进行工件材质、颜色、工件高度的检测，根据检测结果判断工件是否合格，若不合格则把工件剔除；若工件合格，送往准备接收检测单元工件的加工单元。待检测单元供料完成后，加工单元开始加工工件，直到完成工件加工为止。2.三个单元PPI通信硬件和软件连接硬件连接时，只要将中间的网络连接器的的终端电阻开关拨到“OFF”，首尾两端的网络连接器的终端电阻的开关拨到“ON”位置。软件上，必须将该三单元PLC的通信波特率设置相同，但通信端口的地址不同。06项目实施站

名通信地址地址功能供料单元（1号站）V1001.2向检测单元发送供料完成信号V2001.0接收检测单元的请求供料信号检测单元（2号站）V1001.2接收供料单元供料完成信号V1002.0向加工单元发送工件信息V1002.1向加工单元发送工件信息V1002.2向加工单元发送完成信号V2001.0向供料单元发送请求供料信号V2002.0接收加工单元请求供料信号加工单元（3号站）V1002.0接收检测单元工件状态信息V1002.1接收检测单元工件状态信息V1002.2接收检测单元供料完成信号V2002.0向检测单元发送请求供料信号3.三个单元通信数据规划表12-7三个单元通信数据规划地址