产线装备数字化仿真与装调（NX MCD）课件 项目四 链条输送装置的数字孪生机电联合装调与控制

项目四

链条输送装置的数字孪生机电联合装调与控制知识目标1.了解链条输送装置的功能、运行原理及常见的结构组成。2.掌握使用NXMCD基于数字化模型进行仿真运行的方法。3.熟练掌握使用数字孪生技术进行带变频器装备的虚拟调试方法。4.熟练掌握链条输送装置的机械组装和电气接线方法。5.掌握基于虚拟调试的链条输送装置实体调试的方法。技能目标

1.能熟练完成基于NXMCD的装备仿真运行。2.能结合MCD模型和PLC程序，熟练完成带变频器装备的软在环或硬在环虚拟调试。3.能根据电路图，正确安装电路。4.能正确安装和使用光电传感器、交流电机、变频器等。5.能正确基于虚拟调试，完成链条输送装置的机电实体调试。链条输送装置及其作用由于皮带输送是依靠皮带与驱动辊轮之间的摩擦力来进行的，所以皮带输送系统一般用于输送质量不大的产品或物料；链条输送系统由于使用啮合传动关系而不存在打滑的情况，既可以输送小型的物料，也可以输送质量更大的物料。

链条输送系统就是利用链条的运动，结合其他附加装置（例如吊架、挂钩、工装板等），将物料从一个位置自动输送到另一个位置的系统，物料的输送路线既可以是水平输送，也可以是倾斜的；可以是直线输送，也可以是弯曲的。目前，在自动化生产线上，最典型且大量使用的链条输送装置主要为下列类型：倍速链输送线；平顶链输送线；悬挂链输送线。链条输送装置之所以在自动化生产线上得到大量使用，是因为它们具有以下众多优点：（1）承载能力大链条输送装置的承载能力比皮带输送装置大，所以皮带输送装置一般用于输送物料质量不大的产品，而链条输送装置则一般可用于负载较大的场合，而且结构紧凑。（2）可以在恶劣的环境下运行由于输送线的主要传动部件为输送链条，与链传动的特点类似，链条输送装置可以在较恶劣的环境下运行，例如高温、灰尘、潮湿的环境，这些环境是皮带输送所无法进行的，而且链条输送装置的维护更简单。（3）输送物料灵活链条输送装置输送的物料既可以是成件的物品，也可以是散装的物料。（4）输送位置准确链条输送装置既可以应用于比较准确的步进输送，也可以在生产线上通过专用的阻挡气缸，使工件准确停留在需要的位置，而不影响链条的连续运行。

链条输送装置同样也存在一些缺点，比如：运动不均匀，有一定噪声，不适宜用于频繁启动、制动、反转及高速输送的场合。

链条输送是依靠啮合传动来进行输送的，所以相比皮带输送装置的承载能力更大，适用范围更广，主要应用于电子、通信、电器、轻工、食品等多行业。

该U型平顶链输送线主要由板链、物料检测传感器、三相异步输送电机、接线端子等组成。本项目中链条输送的物料为图中所示的电池产品装配成品，通过输送放置于立体仓库中。仿真序列节拍图结构分析与仿真验证仿真序列运行逻辑表序号点击对象条件设置值仿真序列描述是否运行链接1创建物料头部路径（头部点在线上副）起始端有料检测碰撞传感器（已触发）=true连接件=有料检测碰撞传感器时间：0s当物料送至板链入口（碰撞传感器触发），明确点在线上副的连接件

2创建物料尾部路径（尾部点在线上副）起始端有料检测碰撞传感器（已触发）=true连接件=有料检测碰撞传感器时间：0s当物料送至板链入口（碰撞传感器触发），明确点在线上副的连接件

3解除物料头部路径（头部点在线上副）物料到位检测碰撞传感器（已触发）=true连接件=null时间：0s当物料送至板链出口处（碰撞传感器触发），明确点在线上副的连接件

4解除物料尾部路径（尾部点在线上副）物料到位检测碰撞传感器（已触发）=true连接件=null时间：0s当物料送至板链出口处（碰撞传感器触发），明确点在线上副的连接件

5传输面（起始板链）起始端有料检测碰撞传感器（已触发）=true速度=200mm/s时间：3s（参考值）当物料送至板链入口（碰撞传感器触发），传输面开始运行

6传输面（环形板链）起始端有料检测碰撞传感器（已触发）=true速度=200mm/s时间：3s（参考值）当物料送至板链入口（碰撞传感器触发），传输面开始运行

7传输面（末端板链）起始端有料检测碰撞传感器（已触发）=true速度=200mm/s时间：3s（参考值）当物料送至板链入口（碰撞传感器触发），传输面开始运行

8传输面（起始板链）物料到位检测碰撞传感器（已触发）=true速度=0mm/s时间：3s（参考值）当物料送至板链出口处（碰撞传感器触发），传输面停止

9传输面（环形板链）物料到位检测碰撞传感器（已触发）=true速度=0mm/s时间：3s（参考值）当物料送至板链出口处（碰撞传感器触发），传输面停止

10传输面（末端板链）物料到位检测碰撞传感器（已触发）=true速度=0mm/s时间：3s（参考值）当物料送至板链出口处（碰撞传感器触发），传输面停止

虚拟调试

在产线中，链条输送装置承接机械手运送的物料，将其送至出口处，由机械手抓取放置于立体仓库。在设计该装置的PLC程序时，在链条输送装置的入料口和出料口都设置了条件信号。PLC控制程序的逻辑设计与任务1的仿真序列逻辑基本一致。区别为：仿真序列的入口和出口有料检测基于碰撞传感器，为模型本身的虚拟信号；在虚拟调试环节，入口和出口有料检测为基于信号适配器与PLC的信号映射，为与PLC交互的真实信号。装备基于自动控制逻辑，由信号控制运行与停止PLC端信号分析与设置

由于虚拟调试时PLC无法基于真实I和Q地址的输出状态进行设备的调试，在编写PLC程序时，为便于调试，需将输出地址位设置为中间寄存器M中的地址。

其中，皮带输送线的三向异步电机采用变频器驱动。在本项目中，变频器采用G120CPN型，PLC通过PROFINETPZD通讯方式将控制字和主设定值周期性地发送与变频器，变频器将状态字和实际转速发送给PLC。信号类型序号符号名IO地址数据类型附注输入信号1入口物料检测%M0.0布尔型（BOOL）链条输送装置入口端是否有料2物料到位检测%M0.1布尔型（BOOL）链条输送装置末端物料是否到位输出信号3输送速度%MD4实数型（REAL）链条输送装置的实时运行速度NXMCD端信号分析与设置输出信号适配器输入信号适配器信号名称机电参数数据类型备注起始端有料检测起始端有料检测.[已触发]布尔型链条输送装置起始端检测信号末端有效检测物料到位检测.[已触发]布尔型链条输送装置末端检测信号信号名称机电参数数据类型备注板链输送速度板链输送速度.[速度]双精度型板链的输送速度板链输送装置的运行速度在MCD中分为起始板链、环形板链、末端板链3部分，但在实际运行中，运行速度都由一个电机驱动，因而在信号适配器中需要构建MCD中3部分的速度与输入信号之间的公式关联。软在环设置与操作虚拟PLC组态设定变量/程序块完成信号关系式设置[信号适配器]外部信号配置信号映射信号关系式序号指派对象关联对象公式备注1起始板链输送带.[速度]板链输送速度起始板链输送带.[速度]=板链输送速度.[速度]将起始板链输送带的速度赋值为外部输入传输面速度2环形板链输送带.[速度]板链输送速度环形板链输送带.[速度]=板链输送速度.[速度]将环形板链输送带的速度赋值为外部输入传输面速度3末端板链输送带.[速度]板链输送速度末端板链输送带.[速度]=板链输送速度.[速度]将末端板链输送带的速度赋值为外部输入传输面速度4起始端有料检测起始端有料检测.[已触发]起始端有料检测=起始端有料检测.[已触发]由起始端传感器的状态触发起始端有料检测信号5末端有效检测物料到位检测.[已触发]末端有效检测=物料到位检测.[已触发]由末端传感器的状态触发末端有料检测信号硬在环设置与操作虚拟PLC组态设定变量/程序块完成信号关系式设置[信号适配器]外部信号配置信号映射

变频器的PROFINETPZD通讯方式与软在环一致，采用标准控制字给予变频器信号。硬在环使用真实变频器，可以通过给地址QW66赋16位数值进行调频调速。速度设定值需要经过标准化处理，变频器接收十进制有符号整数16384（4000H十六进制）对应电机100％的速度，因而赋值2000H，可将传送带的速度调整为电机额定转速的50%。机械与电气装调机械组件板链输送组件的安装链轮轴、围板和挡停块的安装轴承、张紧螺杆组件等安装驱动电机的安装传感器(光电开关)电机（三相交流减速电机）装置使用了三相交流减速电机（90YS90GY38+90GK(F)90RC），该减速电机自带减速箱，减速比为1:90，额定功率为90W。设备侧与控制侧相关电路的连接1）完成电机与变频器的连接与设置。板链输送装置所使用的三相交流减速电机通过G120C变频器控制，变频器分别外接三相电源和三相电机。由于电机不存在高速运转，变频器无需连接制动电阻。电机通过四芯电缆连接至变频控制器，电机与变频器的连接需要大于0.75平方的四芯护套线。2）变频器参数设置BOP参数设置法序号参数说明参数号设置值1进入参数调试状态（注：作为所有参数设置的第一步）P1012设置为异步电机P30013设置电机额定电压（看铭牌）P3043804设置电机额定电流（看铭牌）P3050.285并联电机数量P30616电机额定功率P3070.097设置电机额定功率因数P30808设置电机额定功率P30909设置电机频率P3105010设置电机额定转速P3111300序号参数说明参数号设置值11设置为标准驱动P500012极限电流P6400.3313设置电机最小转速P1080014设置电机最高转速度P1082160015设置加速时间P11200.116设置减速时间P11210.117设置电机数据检测为禁止P1900018变频器控制就绪（注：作为参数设置倒数第二步，不可提前设置）P10019保存参数（注：作为所有参数设置最后一步）P97113）进行设备侧端子台接线。4）设备侧与控制侧的接线。以IO信号电缆与控制侧的端子台相连，皮带输送装置经电机与变频器连接、IO连接，从而实现装备与PLC等硬件控制系统的连接。PLC输入PLC输出地址信号说明地址信号说明I0.0入料口有料检测（左）无

I0.1出料口有料检测（右）机电实体调试链条输送装置设备需要首先进行光电传感器的手动调试，使其信号触发效果正常；再将程序修改后下载入实体设备，进行最后的机电实体调试。虚拟调试时所使用的输入信号均为PLC的内部继存器，因而程序在完成硬在环调试后下载到真实设备上时，PLC程序不需要修改，也不需要映射IO。但由于在做虚拟调试时，由于无法修改真实PLC的IO，所以使用PLC内部寄存器的M点。在调试真实设备时，需要修改回原来的I点和Q点。注：若未提前实施硬在环虚拟调试，必须在实体调试时提前完成变频器的设置。装备调整1）光电传感器调整。GTB6-P1212型光电传感器上电之后，电源指示灯绿灯亮起，将需要被检测的物料放置在检测位置，调节传感器的距离检测旋钮，使传感器工作指示灯黄灯亮起，PLC相应点位得电指示灯亮，之后将物料拿开黄色指示灯熄灭，PLC相应指示灯熄灭，传感器调解即完成。（注：无物料的检测距离不宜过大，易造成误差）。2）修改PLC程序的变量表。对程序的变量地址进行调整和修改，即可适配真实设备。结合实际的接线图，将链条输送装置的部分由外部反馈信号启动程序的变量地址由虚拟调试时使用的M存储区地址修改为真实IO地址。序号变量名（参考）虚拟调试地址实体调试地址数据类型注释1起始端物料检测%M0.0%I0.0Bool入料口有料检测2物料到位检测%M0.1%I0.1Bool出料口有料检测链条输送装置常见故障及处理