产线装备数字化仿真与装调（NX MCD）课件全套 项目1-8 产线装备组成分析与数字孪生机电联合装调环境准备- 立体仓库的数字孪生机电联合装调与控制

项目一产线装备组成分析与数字孪生机电联合装调环境准备知识目标1.了解产线装备的主要类型和典型结构组成。2.了解产线装备的典型工作流程。3.掌握典型产线的生产过程及其装备组成。4.了解数字孪生技术与虚拟调试的作用及意义。5.了解基于NXMCD的数字孪生机电一体化装调方法的步骤和内涵。6.掌握数字孪生机电一体化装调环境的准备要点。技能目标1.能熟练完成典型产线及其组成装备的生产过程分析。2.能理解装备的软在环或硬在环虚拟调试的意义及大致做法。3.能独立进行数字孪生机电一体化装调环境的准备。

产线具有高的自动化程度、统一的控制系统及严格的生产节奏等特性，将机械、气动、传感检测、电动机驱动、PLC（可编程序控制器）、网络通信以及人机界面等多种技术进行有机结合，其传感检测、传输与处理、分析控制以及驱动与执行等部件在微处理单元的控制下协调有序地工作，并道过一定的辅助设备构成一个完整的机电一体化系统，自动完成预定的全部生产任务，实现了整个生产系统物质与信息传通的自动化，使得全部生产过程保持高度连经性和稳定性。

产线是面向制造业各种行业的，每一种行业其产品的生产制造都有特殊的工艺方法与要求，因此产线中使用的装备是根据各种行业、各种产品的具体生产工艺要求专门量身定做的。虽然形式上千差万别，但由于产线从原料进入生产现场开始，大多需要经过加工、运送、装配、检验等一系列生产活动，各种产品的制造过程是按一系列的工序次序对各种基本生产工艺进行集成来完成的。按用途分类加工设备装配设备检测设备包装设备产线装备的结构特征结构模块化部件专业化、标准化多由各种专用的功能模块组合而成，例如输送装置、自动上料装置、定位夹紧机构、导向部件、电机与传动部件、各种执行机构等，很多都已经形成标准的结构模块。这些模块在不同的设备或生产线上具有很强的相似性，只要将所需要的各种模块组合在一起，即可实现相应的功能。有许多制造商长期专业从事其研究与生产制造，例如气动元件、电机、导轨等导向部件、传动部件、自动送料装置、输送线、分度器、铝型材等，不仅形成了相当的规模，可以实现快速供货，大大缩短制造周期，而且达到了相当高的质量水平。产线装备的结构组成工件的输送及上下料机构辅助机械（定位、夹紧、分隔、换向等）传感器与控制系统驱动及传动系统执行机构（各种装配、加工、检测等执行机构）工件或产品的移送处理包括自动输送、自动上料、自动卸料动作，替代人工装配场合的搬运及人工上下料动作，主要分为输送装备和自动上下料装备两种。在各种产品加工、装配、检测、包装等工序的操作过程中，经常需要实现定位、夹紧、换向和间歇分料的机构或装置。用于完成工件的定位、夹紧、换向、分隔等辅助操作的统称为辅助机构。任何产线都是为完成特定的加工、装配、检测等生产工序而设计的，其核心功能也就是按具体的工艺参数完成生产工序，执行机构通常是产线的核心部分。

任何产线装备最终都需要通过一定机构的运动来完成要求的功能，即需要使用到驱动及传动部件。最基本的驱动部件主要为：气动执行元件（气缸、气动马达、气动手指、真空吸盘等）；液压缸；各类执行电机（步进电机、变频电机、伺服电机、直线电机等）。传动部件则最常选用齿轮传动、同步带传动和链传动等形式。

在设备的控制中，根据使用设备的情况，包含了气路控制用气动控制阀、凸轮机构等机械驱动形式，和采用继电器或PLC来控制。结合各种开关和传感器，通过PLC控制已经成为最基本的控制形式。输送与自动上料分隔与换向定位与夹紧工序操作卸料产线装备的典型工作流程

为了使工件在每一次工序操作过程中都保证操作的精度，必须保证每次操作时工件位置的一致性，保证确定的、准确的位置连续排列工件的分料和方向调整在具体的工艺操作之前，将需要被工序操作的对象（零件、部件、半成品）从其他地方移送到进行工序操作的位置。

工序操作的内容非常广泛，例如机械加工、装配、检测、标示、灌装等，这些工序操作都是采用特定的工艺方法，装备结构也不尽相同。完成工序操作后，必须将完成工序操作后的工件移出定位夹具，以便进行下一个工作循环。

该产线基于某电池产品的核心制造过程，围绕产品物料的分选、安装、检测和入库存储等过程开展生产。产线由振盘送料装置、分度盘送料装置、升降伸缩机械手、冲压上料机械手、压装装置、槽轮送料装置、盒盖输送装置、翻转上料机械手、皮带输送装置、十字滑台装置、摆臂搬运机械手、板链输送线、RFID和视觉检测、平移搬运机械手和立体仓库等典型产线装备组成。典型装备及产线认知数字孪生技术架构物理世界和数字孪生体的联系，先进的生产技术与物联网相结合，制造企业在实现互联互通的同时，能开展运输和分析活动，并利用信息采取更加智能的行动。其本质是一种数字化设计与制造技术。数字孪生技术与虚拟调试虚拟调试（VirtualCommissioning）技术，就是在真实设备或工厂调试之前，在一个软件环境里模拟一种或多种硬件系统的性能，以实现虚拟世界到真实世界的无缝转化，以求在真实设备进厂调试之前将所有硬件设备与程序调试到最佳的状态。

虚拟调试旨在减少甚至消除对实际机械设备的依赖，最大程度降低各方的风险和成本。虚拟调试使用3D建模来测试功能、评估功能，并基于数字模型（数字映射）识别潜在的改进，无需等待实际建造完成。虚拟调试可以在不同的层次上进行，既可以模拟一条完整的产线，也可以仅模拟某个工作单元或单个装配任务。长久以来，对于各类设备的调试，由于限制都是在设备已经完成机械和电气安装后进行的。对于调试工程师，由于紧张的调试时间和前期测试手段的不足，以及项目的工期要求，无论调试时间、调试质量还是调试难度，都是一项巨大的挑战。因而一般设备就绪都需要较长的时间，而且直接在实际设备上进行测试也需要承担非常大的安全和成本风险。

而随着虚拟调试技术的出现及发展，工程师们可以在设备就绪前采用虚拟调试技术，进行机械、电气、软件各方面的协同并行设计、装调等各项工作，直接在虚拟环境下对机械设计、工艺仿真、电气调试进行整合，通过机电一体化联合虚拟调试达到更佳的效果，并大幅缩减调试周期。

数字模型及虚拟调试技术的使用还可以降低产线及工厂更改流程的风险，使企业在生产方面取得显著的改进。虚拟调试可分为软件在环（SoftwareinLoop，SiL）与硬件在环（HardwareinLoop，HiL）两类。软件在环（SiL）把所有设备资源虚拟化，由虚拟控制器VRC、虚拟HMI、虚拟PLC模拟器、虚拟信号及算法软件等进行模拟仿真。这将在机器设备的机械研发、自动化组态、测试与验收的各个环节，全部应用数字孪生。软件在环（SiL）能尽早发现系统缺陷和故障，降低后期当元件数量和复杂性提高后故障排查的成本。SiL能帮助加快产品面市并保证更有效的软件开发，是硬件在环仿真（HiL）的极佳补充。硬件在环（HiL）是把全部设备硬件或部分核心硬件连接到仿真环境中，使用真实物理控制器、真实HMI、真实I／O信号与虚拟环境交互仿真。由于硬件在环（HiL）包含硬件或设备的仿真回路，能够解决纯软件仿真的不足。相比于软件在环，硬件在环（HiL）是在一个通用的仿真环境中将真实的部件和系统模型进行集成，即指控制部分用实际控制器，包括PLC、机器人控制器或CNC等，机电部分使用虚拟三维模型，在“虚-实”结合的闭环反馈回路中进行程序编辑与验证的调试。通过将机电系统数字化模型直接与自动化系统连接，进行虚拟测试，从而优化控制算法，验证设计改动是否合理，无须反复试制样机。基于NXMCD的数字孪生机电联合装调方法

数字孪生技术作为一种工具介入装备的设计、调试等各个环节，将装备的机械与电气作业过程充分融合，改变原有的装备开发模式，将串行模式（先机械后电气）改为并行模式（机械、电气同时进行），显著提升工作效率。

首先依托NXMCD，基于装备的数字化模型进行仿真，通过仿真熟悉装备的结构，并检查和验证装备运行过程中存在的结构或节拍问题；数字孪生虚拟调试是比仿真更进一步的手段，由于控制设备运行的信号都来自于真实的外部控制硬件和设备，可基于信号开展设备的各项调试任务，因而更具真实性，真正实现“在实物成形之前完成调试”。依托数字孪生虚拟调试，可以先行完成设备结构虚拟验证和设计问题修正；在通过虚拟验证后，基于修正后的设计引导完成机械与电气安装，减少制造过程的错误；最后，将程序经简单调整迁移真实设备，完成硬件设备的全方位调试。虚拟调试的基本流程1）设计装备的数字化模型，并进行数字化模型的MCD属性基本设置。使用NX软件进行数字化模型的设计，在NXMCD模块完成机电对象、运动副等属性设置，使得模型可以完成基础仿真，可对装备的设计和装配方案等进行验证和修改。在仿真序列运行的过程中，是没有外部信号驱动的。2）编制PLC程序。真实设备的运行是受传感器和控制设备提供的外部信号控制的，PLC程序的编制需要充分考虑外部信号逻辑，因而在PLC程序编制前需要设计控制逻辑流程图，并明确所需输入输出信号。软在环只需借助PLCSIMAdvanced建立虚拟S7-1500型PLC即可，硬在环则需基于真实PLC进行必要的硬件组态，除PLC外，部分装备还需要伺服驱动器、变频器等。本教材使用的基于OPCDA通讯协议硬在环方法，还需要组态OPC服务器。3）配置NXMCD端信号。根据流程图编制完成PLC程序时，PLC端的输入输出信号即已编制完毕，此时需要在MCD端依据相应信号完成数字化模型的信号设置，完成与PLC端信号的一一匹配。MCD端的信号与PLC端为逆关系，即MCD端的输入信号对应PLC端的输出信号，MCD端的输出信号对应PLC端的输入信号，4）配置PLC和NXMCD之间的通信。软在环基于PLCSIM通讯协议，硬在环基于OPCDA通讯协议进行“外部信号配置”，完成“信号映射”。

5）运行与调试。运行NXMCD数字化模型和PLC程序，实现数字化模型基于PLC程序逻辑的运行，校核编写的程序在逻辑及功能上是否满足控制要求，对于装备的设计和控制程序的不足之处可随时进行再次修改和调整。数字孪生联合调试过程中的信号转换方式

在虚拟调试时，由于PLC无法基于真实I和Q地址的状态进行设备的调试，在编写PLC程序时，为便于调试，一般会将输入和输出地址位设置为中间寄存器M中的地址，并与NXMCD端进行信号交互。在调试无误后，将程序下载到真实PLC中时，需将使用了中间寄存器M的输入和输出信号再转换为真实I和Q地址，保障其基于真实工况运行。常用方式一：修改变量地址直接修改变量地址是最直接的方式，即在虚拟调试完成后，直接将虚拟调试的PLC程序中相应变量用真实I和Q地址修改，直接下载入真实PLC中进行调试。这种方式最易理解，但需要修改程序，其在操作过程中可能存在修改错误的风险，尤其是设备较复杂变量较多时，程序的后续追溯性较差。常用方式二：通过M存储数据转换该方式是在虚拟调试完成后，程序中增加中间数据转换子程序，将实际硬件的输入地址[I]赋值给对应的中间寄存器，将中间寄存器赋值给实际硬件的输出地址[Q]。通过这种方式，可以将实际硬件的地址与程序中原先使用的中间寄存器[M]地址关联起来，直接对实际设备进行调试。

这种方式需要额外增加程序，在程序变量表中直接增加真实I和Q地址点位，但无需关注程序中的逻辑修改，程序架构较为清晰。常用方式三：通过DB数据块转换该方式是在虚拟调试程序编制中即设置DB数据块，使用DB数据块的地址驱动程序。当实体调试时，增加子程序将实际硬件的输入地址[I]赋值给对应的DB数据块，将输出的DB数据块赋值给实际硬件的输出地址[Q],即可在实际调试时对应到实际硬件点位。

这种方式同样需要增加程序，且需要用户对于DB数据块的相关操作和使用比较熟练，但该方式无需设置诸多中间寄存器[M]变量，且无需关注程序中的逻辑修改，程序架构较为清晰。数字孪生联合装调环境准备软件环境软件在环（SIL）：TIAPortal＋PLCSIMAdvanced＋NXMCD硬件在环（HIL）：TIAPortal＋SIMATICNET＋NXMCD。为便于进行变频器、伺服电机等设备的调试，还需准备Startdrive和V-ASSISTANT等软件。设备规格备注计算机Windows10、DDR416GB&CPU2.9GHz及以上

软件规格或版本（建议）备注NXMCD1847及以上

TIAPortal15.1及以上

PLCSIMAdvanced2.0及以上需与TIAPortal的软件版本相对应SINAMICSStartdriveV17V15及以上（可选）V-ASSISTANT

（可选）硬件环境产线装备常用的主流控制硬件包括开关、PLC、触控屏、伺服驱动器、变频器、分布式IO、必要的传感器等。硬件规格备注PLC（S7-1200/S7-1500）CPU1214CDC/DC/DC（6ES7214-1AG40-0XB0）CPU

1511-1

PN（6ES7

511-1AK02-0AB0）

存储卡4MB（6ES7

954-8LC03-0AA0）

70W负载电源（6EP1

332-4BA00）

数字量输入DI16×24VDC（6ES7

521-1BH10-0AA0）

数字量输出DQ16×24VDC（6ES7

522-1BH10-0AA0）数量：1套变频器G120C-PN

0.75KW/380V（6SL3

210-1KE12-3UF2）数量：2台伺服驱动器V90-PN/0.1KW（6SL3

210-5FB10-1UF2）数量：3台伺服驱动器V90-PN/0.2KW（6SL3

210-5FB10-2UF2）数量：2台分布式IOFR8210+FR110A+FR2108（CPU带PN通讯，具有16位数字量输入以及8位数字量输入）数量：7套步进驱动器SH-20403（SD-20403）数量：1个无刷驱动器BLD120A数量：1个电源模块DRA-60-24数量：2个继电器模块SSF08F+SR2HL-D24数量：8组

电工工具一字螺丝刀、十字螺丝刀、内六角扳手（组套）、万用表、剥线钳、压线钳等数量：1套工业网线3.0米超五类标准跳线数量：若干电缆黄、绿、红、蓝、黄绿（0.75㎡）数量：若干

装备侧和控制侧分离的布局形式，机械装置和电气控制部分相对分离，是当前机电装备相对比较主流的做法。控制侧独立放置主要的控制硬件，包括开关、触摸屏、PLC、IO端子台、分布式IO、变频器和伺服驱动器等，并预先已完成控制侧PLC、I/O模块到控制侧接线端子及电源等的接线，汇总信号线于控制侧IO端子台，即可在装调过程中对应所有的装备侧信号需求。控制侧端子台的接线已提前对应PLC的所有输入输出端子完成接线，在完成装备侧所需的相关接线后，装备侧和控制侧的IO端子台通过IO信号电缆完成连接。相应的，装备侧的24V供电由控制侧提供。当设备需要使用变频器和伺服驱动器时，则需要分别通过特定的电缆连接至设备端的交流电机和伺服电机。电机与变频器的连接采用四芯电缆，在本设备中为了安全及方便操作，采用了预制的4芯航空插作为连接，模块使用时需将设备侧4芯航空插（公头）与控制侧4芯航空插（母头）对插。

伺服电机则完成电机与伺服电机驱动器的动力电缆和编码器电缆连接（两种电缆通常使用不同的颜色），并将使用到的伺服驱动器通过Profinet电缆与PLC连接。虚拟调试注意事项由于虚拟调试环节常采用虚拟地址，在完成虚拟调试后进行机电实体调试阶段的程序修改任务时，若继续采用的是S7-1500系列PLC，则需在Portal软件的[设备视图]中对PLC的硬件IO模块进行组态，需要添加真实设备的DI模块和DQ模块，与真实的设备保持一致。如果存在其他模块也要组态，将【IO地址】的【起始地址】修改为对应的【起始地址】。机械与电气装调注意事项1）电气接线工艺应符合国家标准的规定，例如，导线连接到端子时，采用压紧端子压接方法；连接线必须有符合规定的标号等。2）导线线端应该处理干净，无线芯外露，裸露铜线不得超过2mm。一般应该做冷压插针处理。线端应该套规定的线号。3）导线在端子上的压接，以用手稍用外力拉不动为宜。4）导线走向应该平顺有序，不得重叠压折曲，顺序不能乱。线路应该用黑色尼龙扎带进行绑扎，以不使导线外皮变形为宜。设备侧接线完成后，应用扎带绑扎，力求整齐美观。5）元器件和传感器的接线一般遵循标准，接线前请仔细对照说明书，切勿出现接错接反的情况。传感器通常分为两线制和三线制。两线制通常一根接电源，另一根作为信号输出接至PLC，接线时需要充分考虑PLC公共端的情况；三线制则有两根线分别接+24V和0V，另一根线作为信号输出，线的颜色则各有不同，需仔细参阅对应的说明书。项目二振盘送料装置的数字孪生机电联合装调与控制知识目标1.了解振动盘的功能、运行原理及常见的结构组成。2.掌握光纤传感器、磁性开关和数字调频振动送料控制器的原理及使用方法。3.掌握使用NXMCD基于数字化模型进行仿真运行的方法。4.熟练掌握使用数字孪生技术进行虚拟调试的方法。5.熟练掌握振盘送料装置的机械和电气调试要点。6.掌握基于虚拟调试的振盘送料装置实体调试的方法。技能目标1.能熟练完成基于NXMCD的装备仿真运行验证。2.能结合NXMCD模型和PLC程序，熟练完成装备的软在环或硬在环虚拟调试。3.能根据电路图和气动图，正确安装电路和气路。4.能正确安装和使用光纤传感器和磁性开关等。5.能正确基于虚拟调试，完成振盘送料装置的机电实体调试。振盘及其作用振盘（vibratorybowlfeeder）在工程上也称振动盘、振动料斗，它大多是一种形状像倒锥形的盘状或圆柱形的容器。在其圆锥面或圆柱面的内侧设置有从容器底部逐渐延伸到顶部的螺旋导料槽，在螺旋导料槽的顶端沿切向设置一条供工件通行的输料槽。容器内一次倒入很多工件，因而工件的姿态方向是杂乱无章的。振盘接通电源开始工作后，工件在圆周方向的振动驱动力作用下沿螺旋导料槽自动向上爬行，最后经过外部的输料槽自动输送到装配部位或暂存取料位置。振盘的功能就是将料斗内集中放置、姿态方向杂乱无章的工件按规定的方向连续地自动输送到装配部位或暂存取料部位，供产线下一道工序取用。归纳起来有以下两方面：（1）自动输送；

（2）自动定向。振盘的送料对象一般为质量较轻的小型或微型工件，如：小型五金件（如螺钉、螺母、铆钉、弹簧、轴类、套管类等）、小型冲压件、小型塑胶件、电子元器件等。振盘之所以在产线中得到广泛应用，是因为振盘具有以下一系列优点：（1）体积小圆柱形状的振盘不仅占用的体积较小，排布方便，而且由于它是通过输料槽与设备相连接的，因而在空间的布置方面还具有非常大的柔性。它可以根据需要布置在各种可能的位置，可利用设备上各种剩余的空间，高度方向上也很灵活，甚至多个振盘可以上下安排在一起。（2）送料平稳、出料速度快振盘具有较高的出料速度，一般振盘的出料速度为200～300件／min，最高可达500件／min左右，可以保证产线的高生产效率。（3）结构简单、维护简单振盘是一种非常成熟的自动送料技术，在各种行业都有大量的工程应用。它的结构也非常简单，工件种类和数量都较少，性能稳定可靠，长期工作基本不需要太多的维护。（4）成本低廉振盘的结构比较简单，因而制造成本低廉，目前已基本实现国产化，国内企业供应的振盘价格大约为每套3000～5000元人民币。振盘的不足之处是在运行中会产生一定的振动噪声，对工作环境存在一定影响。

振盘和直线送料器负责理料和输送；顶料气缸负责将料槽末端的物料顶起，便于产线后续生产工序取用。振动盘经过理料后，将物料依次送出至输料槽口，经直线送料器再做一定直线距离的物料排列，由提升气缸将槽口的单个物料向上提升，由后续工序的机械手完成取料后退回初始位置。直线送料器继续向前送料，顶料气缸依此循环完成送料。振盘送料装置即可源源不断地将物料输送至下一工序。仿真序列节拍图结构分析与仿真验证序号点击对象条件设置值仿真序列描述是否运行链接1断开约束碰撞传感器（已触发）=true活动的=true当物料送至输料槽口（碰撞传感器触发），停止路径约束运动副

2

距离传感器（已触发）=true时间：1s（参考值）当物料到提升气缸处，系统停顿1s

3提升气缸的位置控制

定位：20mm速度：30mm/s（参考值）提升气缸向上抬起向上链接4

时间：2s（参考值）系统停顿2s向上链接5提升气缸的位置控制

定位：0mm速度：30mm/s（参考值）提升气缸向下回到初始位置向上链接仿真序列运行逻辑表虚拟调试

在设计该装置的PLC程序时，在振动盘出口即直线送料器的入口处、直线送料器的出口即提升气缸处都设置了条件信号，并为提升气缸的上下限都设置了信号。PLC控制程序的逻辑设计如下：装置启动后，振动盘会进行理料，将物料通过直线送料器排列输送至提升气缸处，当振动盘检测信号为ON（表示振动盘的输料槽已排满），振动盘暂停理料；当直线送料器检测信号为ON（表示直线送料器的料槽已排满），直线送料器暂停工作。物料被送至提升气缸，提升气缸基于下限信号向上运行；当运行至上限位置时，直至下一工序装备取料后，降至下限。装备基于自动控制逻辑，由信号控制运行与停止。PLC端信号分析与设置信号类型序号符号名IO地址数据类型附注输入信号1提升下限%M0.0布尔型（BOOL）提升气缸下限2提升到位%M0.1布尔型（BOOL）提升气缸上限3振动盘检测%M0.2布尔型（BOOL）直振段入口检测信号4触点就位（直振器检测）%M0.3布尔型（BOOL）直振段出口检测信号输出信号5提升气缸电磁阀%M1.0布尔型（BOOL）提升电磁阀启动信号6振动盘启动%M1.1布尔型（BOOL）振动盘工作信号7直振段启动%M1.2布尔型（BOOL）直振段工作信号

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。NXMCD端信号分析与设置输出信号适配器信号名称机电参数数据类型备注提升下限提升气缸_SJ(1)_PC(1).[定位]布尔型提升气缸下限提升到位提升气缸_SJ(1)_PC(1).[定位]布尔型提升气缸上限直振器检测CollisionSensor(1).[已触发]布尔型直振段入口检测信号触点就位DistanceSensor(1).[已触发]布尔型直振段出口检测信号输入信号适配器信号名称机电参数数据类型备注提升气缸电磁阀提升气缸_SJ(1)_PC(1).[定位]布尔型提升电磁阀振动盘继电器触头_PCJ(1)_SC(1).[速度]布尔型振动盘工作信号直振段TransportSurface(2).[平行速度]布尔型直振段工作信号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设定变量/程序块/数据块信号关系式序号指派对象关联对象公式备注1路径约束运动副的[速度控制]振动盘工作信号If振动盘工作信号Then3Else0由振动盘工作信号驱动路径约束运动副（理料送料）2提升气缸滑动副的[位置控制]提升电磁阀If提升电磁阀Then20Else0由提升电磁阀信号驱动提升气缸运行3直线送料器传输面的[速度控制]直振段工作信号If直振段工作信号Then10Else0由直振段工作信号驱动传输面运行4直振段出口检测信号距离传感器直振段出口检测信号=DistanceSensor（距离传感器）由距离传感器的状态触发直振段出口检测信号5直振段入口检测信号碰撞传感器直振段入口检测信号=CollisionSensor（碰撞传感器）由碰撞传感器的状态触发直振段入口检测信号6提升气缸上限提升气缸滑动副的[位置控制]IfParameter_2>17ThentrueElsefalse由提升气缸的位置触发提升气缸上限信号7提升气缸下限提升气缸滑动副的[位置控制]IfParameter_2<1ThentrueElsefalse由提升气缸的位置触发提升气缸下限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机械与电气装调机械组件传感器(光纤传感器)光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器，光纤传感器常用于检测物料的有无，给予传感器表示物料有无的BOOL信号。

光纤传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成，放大器和光纤检测头是彼此分离的两个部分。E3X-NA41型光纤传感放大器FM-E31型光纤传感放大器两种光纤传感器的光轴调整和灵敏度设定方式大同小异。E3X-NA41型通过旋转灵敏度调节旋钮，FM-E31型通过设置按钮（SET），接收到光强逐渐变化的环境时的DATUM调节。当探头检测到物料时，“指示灯”会亮，提示检测到物料。使用两点校准即可设置完成检测。光纤传感放大器有三根引出线，通常会设置不同的颜色，接线时需要弄清其引出线不同的含义再进行准确接线使用（完全依靠颜色分辨并不准确），切勿错将信号输出线接到电源端，也勿将电源正负极接反。传感器(无触点磁性开关)

磁性开关即磁开关入侵探测器，其工作方式是当有磁性物质接近磁性开关时，传感器感应动作，并输出开关信号。

磁性开关可以直接安装于气缸缸体上，安装至指定位置时将固定螺丝拧紧。当带有磁环的活塞移动到磁性开关所在位置时，磁性开关内的两个金属簧片在磁环磁场的作用下吸合，发出信号。当活塞移开，舌簧开关离开磁场，触点自动断开，信号切断。信号触发时能将触发指示点亮。通过这种方式可以很方便地实现对气缸活塞位置的检测。磁性开关有2线式和3线式两种。本项目使用的D-M9B型无触点磁性开关为两线制的磁性开关，比较常见的为两种接法：当PLC（负载）公共端为0V时，蓝色线接入PLC端口，茶（棕）色线接入24V电源；当PLC（负载）公共端为24V时，茶（棕）色线接入PLC端口，蓝色线接入0V电源。接线时需要弄清其引出线不同的含义再进行准确接线使用，未按照正确方法接线可能会导致磁性开关不工作或者磁性开关的损坏。传感器(数字调频振动送料控制器)

数字调频振动送料控制器（驱动器）是应用微电子技术与IGBT交-直-交逆变变频调压技术，通过改变振动送料盘线圈的工作电源的频率和电压幅度的方式的高科技电能控制装置。序号名称含义1状态指示灯饱和指示灯输出电压设置高于输入电压，控制器输出，此灯点亮。2加速指示灯输出电压接近输入电压时，加速功能自动开启，此灯点亮。3线控指示灯外部速度控制信号有效时，此灯点亮。此时面板的电压按键效。4停止指示灯控制器输出被关闭时，此灯点亮。5锁定指示灯控制器面板被锁定时，此灯点亮。6电压指示灯进入电压调节状态时，此灯亮起。7频率指示灯进入频率调节状态时，此灯亮起。8开延时指示灯进入开延时时间调节状态时，此灯亮起。9关延时指示灯进入关延时时间调节状态时，此灯亮起。10缓启动指示灯进入缓启动时间调节状态时，此灯亮起。使用时，需连接好数字调频振动送料控制器对应的线缆。控制器含有电源输入和输出两个航空插头孔，将电源线截止下方的输入口，将输出线连接至振动盘和直线送料器，即可按下电源开关，启动控制器。气路设计与连接

气动回路包括调压过滤器、二位五通电磁阀、气缸、单向节流阀组成。1）气动元件安装。将二位五通电磁阀安装在底板上，将三个气口（1进气、2出气）安装好气管接头，将两个节流阀拧至气缸侧面的两个气口。2）电磁阀的进气口外接气源，两个出口分别用气管连接至气缸侧面上下两个节流阀。电磁阀的电源及信号线需接入设备侧IO端子台。3）气路手动测试。确认气路都已正确连接完毕后，打开气源阀门，将气源组件（油水分离器）供气气压调节至0.4-0.6MPa。调节方法为将气源组件的旋钮开关向上拉起，顺时针旋转增大气压，逆时针旋转减小气压。使用一字螺丝刀按压电磁阀手动测试按钮，若气路连接正确，则气缸将会伸出；若气缸未伸出，则表示由电磁阀连接至气缸处的气管接反，需拔下并正确接入后，再次手动测试直至气缸正确伸出，气路连接即完成。设备侧与控制侧相关电路的连接1）设备侧，首先完成振动盘、直线送料器与各自控制器的连接。方式如前所述，先将输入电源线航空插头插到控制器输入口，锁紧螺母，再将电源线三角插头插到电源插座上。2）进行两个控制器、继电器和端子台的接线。KA1与KA2为继电器。振动盘要通过PLC控制时，需连接控制器的端口地线端C1与信号线端C2，当C1与C2接通时控制器开始工作。接线时，首先将控制器的接线仓门打开，将地线C1接入继电器KA1的6号接口，信号线接入继电器KA1的5号接口，继电器KA1的8号接口连接端子台的22号口，1号接口则连接电源的0V。在振动盘模块PLC的Q0.1（振动盘启动）输出时，即XT1-22得电24V，此时KA1继电器线圈得电，常开触点吸合，常闭触点断开。由此可得知继电器KA1-5和KA1-6这组常开触点闭合，振动盘控制器C1与C2接通，故振动盘模块开始启动。同理，直振器的C1和C2分别连接继电器KA2的相应接口，当振动盘模块PLC的Q0.2（直振器启动）输出时，直振器控制器的C1与C2接通，直振器开始启动。3）进行设备侧端子台接线。根据前述装置所需的输入输出信号，需接线至端子台的为PLC输入部分的各传感器信号线和输出端的电磁阀信号线及两个继电器的8号接口。PLC输入PLC输出地址信号说明地址信号说明I0.0振动盘检测Q0.0升降电磁阀I0.1直振段检测Q0.1KA1-8(振动盘工作信号)I0.2升降气缸上限Q0.2KA2-8(直振段工作信号)I0.3升降气缸下限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，从而实现装备与PLC等硬件控制系统的连接。机电实体调试振盘送料装置设备需要先进行光纤传感器、顶料气缸和磁性开关的调整，使各元器件运行正常；再将程序下载入实体设备，进行最后的机电一体化实体调试。虚拟调试时所使用的输入信号均为PLC的内部继存器（如：M存储区或DB数据块），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。装备调整1）提升气缸运行速度调整。通过气动三联件完成气动系统的供气气压调节后，进行顶料气缸的调整，主要调试其运行速度。当调试气缸伸出的速度时，将气缸上电磁阀出气口对应节流阀的推压锁打开，顺时针旋转至完全闭合，再逆时针旋转3-4圈，之后将电磁阀的手动调节按钮点动按下，观察气缸上升时的速度，通过旋转节流阀的调节旋钮，将气缸调节至合适的上升速度，最后将推压锁闭合。同理，气缸下降的速度也按照此方法调节。注：节流阀应从全闭状态逐渐打开，从低速慢慢地将气缸调整到所需速度！2）光纤传感器（E3X-NA41）调整。传感器安装完成之后，在传感器检测位置上放一些需要被检测的物料，同时调节光纤放大器上的8旋转灵敏度调节按钮，使放大器的动作指示灯亮起，同时将物料拿开时，动作指示灯熄灭，即调试完成。（注：无物料的检测距离不宜过大，易造成误差）。3）光纤传感器（FM-E31）调整。传感器安装完成之后，在无工件的情况下按下SET按钮，之后将工件放在传感器检测位置，再次按下SET按钮，此时OUT工作状态指示灯亮起，同时将物料拿开时，OUT动作指示灯熄灭，即调试完成。4）磁性开关调整。先将磁性开关的固定螺丝拧松，使其可以在气缸的导轨中自由移动。上下移动下限检测的磁性开关，使其上面的工作指示灯亮起时，停止移动，将磁性开关固定。之后按下气缸电磁阀的手动控制按钮并锁住，这时气缸升起，下限检测的磁性开关指示灯熄灭，然后就可以上下移动上限检测的磁性开关了，同样的方法将上限检测的磁性开关固定完成，松开电磁阀的手动控制按钮，出现下限检测指示灯亮起，上限检测指示灯熄灭，即完成检测的位置调试。5）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，将振盘送料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提升下限%M0.0%I0.0Bool提升气缸下限2提升到位%M0.1%I0.1Bool提升气缸上限3振动盘检测%M0.2%I0.2Bool直振段入口检测信号4触点就位（直振器检测）%M0.3%I0.3Bool直振段出口检测信号5提升气缸电磁阀%M1.0%Q0.0Bool提升电磁阀启动信号6振动盘启动%M1.1%Q0.1Bool振动盘工作信号7直振段启动%M1.2%Q0.2Bool直振段工作信号序号常见故障描述故障分析处理方法1PLC程序启动后，振动盘不工作。1.检测电源输入是否接通。2.检查继电器是否工作。3.检查航空插头是否插好。1.用万用表测量电源插座上的220V电压，再将控制器船型开关打开。2.用万用表测量继电器线圈（1号与8号口）两端是否存在24V电压。3.将航空插头完全插入至航空插座，并拧紧螺丝。2振动盘与直振段料满，设备未停止工作。1.检查光纤头工作是否正常。2.调整光纤传放大器上的旋转灵敏度调节旋钮。1.用物体堵住光纤口，检查光纤放大器余裕度指示灯是否有变化；顺着玻璃纤维看看有无折弯的情况；将玻璃限位完全插入光纤放大器内2.将物料放置在检测口，使用小一字螺丝刀旋转8旋灵敏度调节旋钮至动作指示灯亮起。4物料至出料口，气缸无动作1.检查气源是否供气2.检查电磁阀是否得电。3.检查顶料气缸节流阀是否打开1.将气源组件的手滑阀打开且需要将油水分离器上的压力设置为0.4-0.6Mpa2.用万用表测量端子台21与20端子间是否有24V电压，同时电磁阀上的指示灯亮起即表示电磁阀工作。3.打开节流阀推压锁，逆时针旋转，调大节流阀的进气，之后关闭推压锁。5顶料气缸工作完成后不缩回1.检查上限传感器是否工作2.检查顶料气缸节流阀是否打开1.使用一字螺丝刀将传感器固定螺丝松开，移动传感器至工作指示灯亮起，此时PLC上输入I0.2口指示灯亮起。2.打开节流阀推压锁，逆时针旋转，调大节流阀的进气，之后关闭推压锁。振盘送料装置常见故障及处理方法项目三

皮带输送装置的数字孪生机电联合装调与控制知识目标1.了解皮带输送装置的功能、运行原理及常见的结构组成。2.掌握光电传感器、交流电机和变频器的原理及使用方法。3.掌握使用NXMCD基于数字化模型进行仿真运行的方法。4.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。5.熟练掌握皮带输送装置的机械和电气调试要点。6.掌握基于虚拟调试的皮带输送装置实体调试的方法。技能目标1.能熟练完成基于NXMCD的装备仿真运行验证。2.能结合NXMCD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.能根据电路图和气动图，正确安装电路和气路。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，完成皮带输送装置的机电实体调试。皮带输送装置及其作用皮带输送是最基本、应用非常广泛的输送方式，广泛应用于各种生产流水线中，与各种机械手等上下料装备相配合，可以非常方便地满足各类产品的产线生产。产线中往往会大量使用多条皮带输送装置，由于其结构简单，使用灵活，且配件具备很高的标准化程度，因而在使用皮带输送装置时，可以向专业制造商配套订购，也可根据产线实际需要自行设计制造。皮带输送装置主要具备以下特点。（1）制造成本低廉皮带输送装置结构简单，制造成本低廉，是自动化工程设计中最优先选用的连续输送方式。（2）使用灵活方便由于广泛采用标准的铝型材结构，在装配连接方面具有高度的柔性。通过对铝型材进行切割加工，既可以方便地组成各种形状与尺寸的机架，也可以非常方便地在皮带输送装置上安装各种传感器、分隔机构、挡料机构、导向定位机构等，并可以非常方便地对上述机构的位置进行调整。1）皮带的运行速度可以根据生产节拍的需要进行调整。2）皮带的宽度与长度可以根据需要灵活选用。3）不仅可以在水平面内输送，还可以在具有一定高度差的倾斜方向上实现倾斜输送。4）既可以采用单条的皮带输送装置，也可以同时采用2条或3条平行的皮带输送装置并列输送而共用电机驱动系统；各条输送线的方向既可以相同也可以相反，以将不合格的产品反方向送回。5）既可以作为大型的输送线用于生产线，也可以作为小型或微型的输送装置用于通常对空间非常敏感的自动化专机上。6）如果将皮带输送装置委托给专业制造商制造，只需要向对方提出具体的尺寸及技术要求即可，方便自动化生产线的快速集成。（3）结构标准化皮带输送装置的结构相对比较简单，目前基本上已经是标准化的结构，大部分元件与材料都已经实现标准化并可以通过外购获得，这样就可以实现快速设计、快速制造、低成本制造，提高企业的市场竞争力。由于皮带输送装置的上述优点，其广泛应用于各类自动线和智造产线中进行物料输送，对产线的运行起到重要的作用。由于皮带输送是依靠工件与皮带之间的摩擦力来进行输送的，所以皮带输送装置的功率一般不大，输送的物料包括单件的工件及散装的物料，主要应用在电子、通信、电器、轻工、食品等行业的手工装配流水线及自动化生产线上，所输送的工件多为小型、重量较轻的单件产品。

该皮带输送装置基本具备产线中皮带输送装置的典型结构，主要由输送带系统、同步带机构、物料检测传感器、三相异步输送电机、接线端子等组成。通过同步带机构将电机的动力传输至输送带系统的张紧轮，实现双向的物料输送。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传送带的速度控制皮带入口有料检测距离传感器（已触发）=true速度：100mm/s（参考值）当物料触发入口有料检测（碰撞传感器触发），皮带向出料口输送

2传送带的速度控制皮带出口到位检测距离传感器（已触发）=true速度：0mm/s（参考值）当物料触发出口到位检测（碰撞传感器触发），皮带停止

3

皮带出口到位检测距离传感器（已触发）=true时间：2s（参考值）系统延时停顿2s向序号2链接4传送带的速度控制

速度：100mm/s（参考值）皮带反向输送向序号3链接5传送带的速度控制皮带入口有料检测距离传感器（已触发）=true速度：0mm/s（参考值）当物料触发入口有料检测（碰撞传感器触发），皮带停止向序号4链接虚拟调试

在产线中，由于皮带输送装置需要先承接槽轮机构下方的继电器底座，反向运行将底座送至输送带入料口，以便机械手将继电器铜片放入底座，再正向运行将物料送至出料口。而在设计皮带输送装置单装备的PLC程序逻辑时，主要进行皮带输送装置的正向和反向运行测试。输送皮带的入料口和出料口处都设置了条件信号，设备的初始状态是：设备在正式运行之前，需要将皮带输送模块左右两个检测传感器处于未检测状态，即为无信号。PLC控制程序的逻辑较简单：装置启动后，入料口会检测是否有料，若检测到有料，即控制输送电机正转，使输送带运转，将物料向出料口传送；当出料口会检测有料，则表示物料运送至另一端已完成。经过2S的停顿，输送电机反转，将物料反向输送回入料口处。当入料口检测到有料，则表示物料已回至初始位置，皮带输送装置停止。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）皮带输送装置入口端是否有料2物料到位检测%M0.1布尔型（BOOL）皮带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）皮带输送线的实时运行速度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入口物料检测入口检测（距离传感器）.[已触发]布尔型传送带入口有料检测信号出口物料检测出口检测（距离传感器）.[已触发]布尔型传送带出口有料检测信号信号名称机电参数数据类型备注速度值皮带输送_SC(1).速度控制[速度]双精度型传送带运行的速度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组态虚拟1500系列PLC和变频器

组态时，在添加PLC后，首先通过“Otherfielddevices”添加G120CPN型变频器，设置其IP地址和分配设备名称（也可后期通过startdrive进行在线设置），并设置其报文为“标准报文1，PZD-2/2”。选取以后会自动分配输入2个字，输出2个字123

由于无法在软在环中直接通讯变频器，在编程时，遵循变频器PROFINETPZD通讯方式，采用控制字赋值进行驱动：地址QW64中赋值“047E”表示停止；在此基础上，将QW64赋值为“047F”，变频器即可收到正转信号；若将QW64赋值为“0C7F”，变频器即可收到反转信号。S7-1200通过PROFINMETPZD通讯方式将控制字和主设定值周期性的发送与变频器，变频器将状态字1和实际转速发送给PLC。

软在环在程序中无法通过控制字和状态字给予电机实际的运行速度，因此设置输送带速度时，无法采用控制字赋值方式，可直接使用MOVE指令将值赋给代表输送带速度的变量信号关系式序号指派对象关联对象公式备注1入口检测信号皮带入口有料检测距离传感器.[已触发]入口检测信号=皮带入口有料检测距离传感器.[已触发]由距离传感器的状态触发入口检测信号2出口检测信号皮带出口有料检测距离传感器.[已触发]出口检测信号=皮带出口有料检测距离传感器.[已触发]由距离传感器的状态触发出口检测信号3皮带输送的[速度控制]速度值信号速度数值[速度控制]中的速度值由信号中的数值来赋值获得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电机(三相交流减速电机)三相交流减速电机（80YS25GY38+80GK10HF702），自带减速箱，减速比为1:10，额定功率为25W。传感器(光电开关)GTB6-P1212型光电开关是一种漫反射式光电传感器。光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应，是用于检测工件不足或工件有无的一种光电接近开关。它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。GTB6-1212型光电开关上有检测距离调节旋钮，可以根据需要调节最大250mm的检测距离，顺时针旋转调小检测距离，逆时针调大检测距离。此外“亮通/暗通”按钮是对光电开关的动作模式的调整，动作模式开关切换拨至L时，则输出状态为入光时ON；当拨至D时，则输出状态为遮光时ON。变频器西门子变频器G120C变频器的使用主要需注意接线和变频参数的BOP面板设置。G120C变频器的电源供电为AC380V。左侧L1、L2、L3和PE外接三相电源，右侧的U、V、W、PE接三相异步电机。“制动电阻”为选件，当电机高速运转时，需要立即停止转动时，则需要用到制动电阻。变频器的BOP面板用于变频器的参数设置与故障/报警显示等G120C变频器具备稳定的性能、丰富的组合功能、高性能的矢量控制技术、低速高转矩输出、良好的动态特性、过载能力、创新的BiCo(内部功能互联)功能以及无可比拟的灵活性等优点,应用非常广泛。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。皮带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）P3050.135并联电机数量P30616电机额定功率P3070.037设置电机额定功率因数（注：当参数值为0.000时，会在内部计算功率因数）P30808设置电机额定功率（注：当参数值为0.000时，会在内部计算功率因数）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P6400.1913设置电机最小转速P1080014设置电机最高转速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）P9711基于Startdrive配置G120C变频器参数1.打开TIAPortal博途软件2.在TIAPortal博途软件中操作1）打开博途编程软件，创建一个新项目2）在项目导航栏中，展开【在线访问】→展开与变频驱动器连接的网卡“Intel(R)EthernetConnection(7)1219-LM”→展开变频驱动器“

”→双击【在线并诊断】3）展开【功能】→选择【分配IP地址】，输入IP后，点击【分配IP地址】按钮1234.调试（变频器快速调试）121）双击【调试】2）点击【调试向导】，此时弹出“调试向导窗口”5.调试向导应用等级设定值指定[1]StandardDriveControl（SDC）基本定位器，通过PLC控制设定值/指定源的默认值

[7]现场总线，带有数据组转换

[1]标准报文1，PZD-2/2驱动设置

[0]IEC电机；380V驱动选件

[0]无筛选5.调试向导电机1.输入电机数据2.[1]异步电机3.星形4.电机数据 1）额定电流：0.13A 2）额定功率：0.03KW 3）电机额定转速：1300rpm 4）电机额定电压：380V 5）电机额定频率：50HZ 6）电机冷却方式：[0]自冷却5.[0]无传感器电机抱闸

[0]无电机抱闸5.调试向导重要参数1.参考转速度：1300rpm2.最大转速度：1500rpm3.斜坡上升时间：根据工艺要求配置，默认10秒4.OFF1斜坡下降时间：根据工艺要求配置，默认10秒5.OFF3(急停)斜坡下降时间：根据工艺要求配置，默认10秒6.电流极限：0.19Arms驱动功能

1.工艺应用：[0]恒定负载(线性特性曲线)2.电机识别：[2]电机数据检测(静止状态)总结勾先【RAM数据到EEPROM(将数据保存至驱动中)】G120C变频器报文简要说明1.报文结构PKWPZD01PZD02报文1，转速控制STW1NSOLL_AZSW1NIST_A缩写说明STW1控制字1ZSW1状态字1NSOLL_A转速度设定值16位NIST_A转速度实际值16位1）控制字：常用控制字如下，有关控制字1（STW1）详细定义请参考“控制字表和状态字表”。•047E(16进制)-OFF1停车•047F(16进制)-正转启动/0C7F(16进制)–反转启动2）主设定值：速度设定值要经过标准化 接收十进制有符号整数16384（4000H十六进制）对应于100%的速度； 接收的最大速度为32767（200%）。 参数P2000中设置100%对应的参考转速。G120C变频器报文简要说明控制字位含义参数设置控制字位含义参数设置0ON/OFF1P840=r2090.08预留1OFF2停车P844=r2090.19预留2OFF3

停车P848=r2090.210通过PLC控制P854=r2090.103脉冲使能P852=r2090.311反向P1113=r2090.114使能斜坡函数发生器P1140=r2090.412未使用5继续斜坡函数发生器P1141=r2090.513电动电位计升速P1035=r2090.136使能转速设定值P1142=r2090.614电动电位计降速P1036=r2090.147故障应答P2103=r2090.715CDS位0P0810=r2090.152.控制字3.状态字控制字位含义参数设置控制字位含义参数设置0接通就绪r899.08转速差在公差范围内r2197.71运行就绪r899.19控制请求r899.92运行使能r899.210达到或超出比较速度r2199.13故障r2139.311I、P、M比较r1407.74OFF2激活r899.412打开抱闸装置r899.125OFF3

激活r899.413报警电机过热r2135.146禁止合闸r899.614正反转r2197.37报警r2139.715CDSr836.03）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）机电实体调试皮带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，将皮带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入口物料检测%M0.0%I0.0Bool入料口有料检测2物料到位检测%M0.1%I0.1Bool出料口有料检测皮带输送装置常见故障及处理方法序号常见故障描述故障分析处理方法1入料口放入物料后电机无动作1.检查电源线连接是否正确2.检查变频器AC380V电压供电是否正常3.检查变频器参数设置是否正确4.检查光电开关工作是否正常1.将电机的航空插座与航空插头拔下重新接插，并使其完全对接。2.使用万用表测量变频器L1、L2、L3之间的输入电压是否存在AC380V。3.按照参数设置表的内容将参数再次检查对照。4.若光电开关工作指示灯未亮起，则需要用万用表检查传感器两端的是否存在24V电压；反之则需要将物料放置在入料口通过使用十字螺丝刀调节检测距离调节旋钮至黄色工作指示灯亮起，PLC上有信号输入2电机在运行时按照相反的方向运行1.检查PLC方向输出是否正确2.检查电机电源线连接是否正确1.打开博途软件，在监视画面观看电机的方向输出是否正确。2.使用十字螺丝刀将电机电源盒打开，检查里面的UVW三相电与变频器电机接口UVW是否一致，若不一致则需要改为一致；一致的话需要将电机侧的UVW三相中任意两相调换。3变频器上BOP2面板闪烁且面板显示界面出现Fxxxx或Axxxx字样。变频器出现报警或者故障1.检查参数设置是否正确2.打开博途，在“在线访问”中检查已激活的故障/报警。3.重新启动变频器。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