工业基础控制 讲义 9

《工业组态控制技术》PAGEPAGE6项目六柔性自动化生产线工控组态监控系统任务2加工站工控组态设计一、教学基本情况任务2加工站工控组态设计教学时间课程类型理实一体化教学方法任务驱动教学法；演练结合；以学生为主体的行为引导教学法。教学设备计算机、组态王6.55软件、西门子S7-200PLC、YL-335B自动化生产线学情分析知识基础：掌握了组态软件的组态设计、PLC编程设计和自动线供料单元控制系统设计。能力水平：具备了组态软件基本组态设计、PLC编程设计及供料单元系统设计能力。不足之处：组态软件对自动化生产线设备监控系统设计调试不熟悉。教学目标知识目标：1.掌握加工站控制系统的硬件接线；2.掌握组态软件与加工站控制系统的通信方式；3.掌握加工站控制系统的组态设计方法。能力目标：1.能进行加工站控制系统的构建；2.能调试且实现加工站组态监控工程。素质目标：1.通过任务的提前布置，培养学生在生活中不断发现问题，学习知识，信息收集和归纳能力。2.通过学生分组、成员协作完成任务来培养学生的交往沟通能力和团队合作精神。教学重点组态I/O变量定义及与PLC通信设置教学难点加工站组态工程调试与排故考核方式过程性考核和形成性考核相结合，任务检查与评价（考核表）教学过程采用一体化教学，完成组态王软件的认识教学任务。课前，教师将学习资源上传到课程平台，并通过QQ群、微信群等发布课前预习通知。课中：通过以下环节完成本节课的教学内容。工程引入：创设情境，视频演示，启发诱导，培养学生学习兴趣和严谨的工匠精神。工程设计：示范操作，视频讲解，实践演练，培养学生自主设计控制方案的意识和能力。运行调试：平台微课学习、实训设备调试运行，培养学生自主创新思维能力。总结评价：总结本节课内容，合理进行综合评价，客观评价别人，并接受别评价，培养学生精益求精技能水平。课后，学生利用学习平台完成课后作业，并对疑惑的问题进行提问。学习过程中，学生经过分组、分工合作，培养了团队协作意识；整个学习过程中，教师不断给学生灌输规范意识和安全意识，提高学生的职业素养。二、教学实施过程（一）课前预习教学环节教学活动方法手段备注教师发布学习任务，学生完成课前预习。1.教师将碎片化的课程资源上传到数字化学习平台，并推送到学生手机。课前预习任务1：思考加工站工作流程，并进行组态工程设计。课前预习任务2：寻找生活中各种自动化生产线控制的实例。2.通过学习平台学生课前预习成绩反馈查看学生的课前预习效果，进行总结。3.通过学习平台信息反馈查看学生在预习过程中提出的问题，并将问题进行汇总。通过职教云平台运用，拓展了学生的学习时间和空间拓展了学生的学习时间和空间。鼓励学生自主学习，提升勤劳的学习态度。（二）课上学习教学环节教学活动方法手段备注工程引入1.教师引导，创设情境，视频演示，实操示范，启发诱导，培养学生学习兴趣和严谨的工匠精神。2.学生概括：教师引导学生概括组态工程所用到的组态功能及如何进行组态设计。1.观看演示视频。2.启发引导，小组讨论。工程展示，激发兴趣，自主认识，独立概括，培养学生独立思考、语言表达能力。培养学生学习知识技能的同时精益求精的品质精神.1.任务引入本任务只考虑加工单元作为独立设备运行时的情况，单元工作的主令信号和工作状态显示信号来自PLC旁边的按钮/指示灯模块。并且，按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关SA应置于“单站方式”位置。具体的控制要求为：（1）初始状态：设备上电和气源接通后，滑动加工台伸缩气缸处于伸出位置，加工台气动手爪松开的状态，冲压气缸处于缩回位置，急停按钮没有按下。若设备在上述初始状态，则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备已准备好。否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。（2）若设备已准备好，按下启动按钮，设备启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。当待加工工件送到加工台上并被检出后，设备执行将工件夹紧，送往加工区域冲压，完成冲压动作后返回待料位置的工件加工工序。如果没有停止信号输入，当再有待加工工件送到加工台上时，加工单元又开始下一周期工作。在工作过程中，若按下停止按钮，加工单元在完成本周期的动作后停止工作。HL2指示灯熄灭。（3）在工作过程中，若按下停止按钮，加工单元在完成本周期的动作后停止工作。HL2指示灯熄灭。加工站的具体的控制要求见上方任务2的1至3点说明。本方法是用MCGS嵌入式组态软和TPC7062KX触摸屏实现自动化生产线设备加工站的人机界面功能。加工单元采用西门子S7-200PLC224CN作为控制器，完成将料件冲压加工。加工单元及MCGS组态监控画面如图6—2-1、6-2-2所示。图6-2-1加工单元实物的全貌图6-2-2加工单元组态监控画面教学环节教学活动方法手段备注工程设计1.教师示范：视频讲解，巡回指导，学生手机抢答。3.学生实践演练概括：教师引导学生概括组态工程设计步骤。1.动画演示，探究学习。2.启发引导，小组讨论。1.手机抢答，激励学生的学习兴趣。2.培养学生勤于动脑，独立分析问题，解决问题的能力，文档整理能力。三、任务分析（一）技能点1.能够根据加工站动作要求进行监控画面的制作；2.能建立组态王软件与PLC设备的连接；3.能根据加工站的I/O信号定义组态系统变量；4.会使用脚本程序进行系统设计。（二）知识点1.熟悉按钮、指示灯等图素的使用及动画连接；2.掌握组态王软件与PLC设备连接设置步骤；3.掌握通讯口参数使用方法。（三）工匠素养1.通过任务的学习，培养学生在生活中不断发现问题，学习知识，创新设计，信息收集和归纳能力；2.通过学生分组、小组各成员协作完成任务来培养学生的交往沟通能力和团队合作精神，培养学生敬业、精益、专注、创新的工匠素养。（四）仪器设备计算机、组态软件6.55、自动化生产线加工单元。（五）图形界面加工单元组态画面如图6-2-1所示。（六）定义变量加工单元组态王软件定义I/O变量如图6-2-3所示。图6-2-3加工单元组态监控定义变量四、任务实施（一）加工站梯形图中需要增加组态软件控制的启动和停止按钮，为I/O离散变量，组态王中启动按钮定义变量为“M8.0”，停止按钮为“M8.1。（二）新建工程1.在“工程管理器”窗口中，选择菜单“文件”下的“新建工程”。2.添加串口设备：组态王工程浏览器的左侧选择“设备/COM1”选项，在右侧双击“新建”按钮，运行“设备配置向导”对话框。具体设置步骤与项四五任务2组态王软件添加硬件设备步骤相同，这里不再详述。3.设置串口通信参数双击“设备/COM1”,弹出设置串口对话框，设置串口COM1的通信参数，波特率选“9600”，奇偶校验选“无校验”，数据位选“8”，停止位选“1”，通信方式选“RS-232”,具体参数与项目四任务2相同。设置完毕，单击“确定”按钮，就完成了对COM1的通信参数配置，保证COM1与I/O设备模块通信能够正常进行。4.加工站变量定义新建I/O变量时，以夹紧气缸电磁阀为例，数据词典中双击“新建”，在“定义变量”对话框中输入变量名，变量类型选择I/O离散，连接设备选择增加的“PLC”设备，选择对应PLC程序的地址“Q0.0”数据类型“bit”,读写属性选“只读”或者“读写”均可以，采集频率可以设置小一点如100ms。如图6-2-4所示。其他变量的定义相同。图6-48夹紧气缸电磁阀I/O变量定义图6-2-5画面组态窗口5.创建画面窗口，如图6-2-5所示。6.用户窗口组态添加文字，利用工具箱“文本”，在画面上输入文字。选中文字，右键选图素位置下的图素前移。再利用工具箱的圆角矩形，在画面上左键拖住“+字”，画出所需的矩形框，选中矩形框，画刷类型选择空心，利用工具箱的“显示调色板”边线颜色选择为白色，绘制完成白色边框。双击加工站画面窗口，打开动画组态界面，在菜单中点击图库下的打开图库，点击“指示灯”，选择一款指示灯，如图6-2-6所示。图6-2-6添加指示灯按此方法，依次将指示灯添加到画面上，对于不同颜色指示灯，需要修改指示灯的正常色和报警色。以夹紧气缸电磁阀指示灯制作为例，双击此指示灯，将指示灯文本删去，变量名点击右侧“？”选择变量“夹紧电磁阀”，正常色为“绿色”，报警色选为“白色”，如图6-2-7所示，确定即可。其他指示灯的颜色可自行修改，正常色选择适合的颜色，报警色统一都是白色。图6-2-7指示灯动画连接设置单站运行框中，黄灯指示灯正常色需要修改为“黄色”，状态显示框中“急停状态”、“停止状态”指示灯正常色需要修改为白色，报警色统一都是红色。指示灯连接相应的变量。“单站启动”和“单站停止”按钮的命令语言连接如下，画面添加两个按钮后，例如“单站启动”按钮，左键双击“单站启动”按钮，在动画连接对话框中，命令语言连接处，“按下时”和“弹起时”输入如下命令语言，如图6-2-8所示。单站停止按钮动画设置方法相同。图6-2-8单站启动按钮动画连接本工程所连接变量均为I/O设备变量，不需要再设计脚本命令语言。全部存后即可进行监控系统的调试运行。组态王软件处于运行监控状态与PLC程序软件不同同时打开。因为两个软件使用的是同一个串口。7.系统调试（1）制作好的组态画面进行动画连接好，并将PLC编程口与计算机串口进行连接，并对PLC的通讯参数与组态王设置一致，PLC采用默认的通讯参数，即波特率：9600bps，数据位长度：8位，停止位长度：1位，奇偶校验位：偶校验，同时组态王系统的COM1口设置要与PLC一致，如图6-2-9所示。（2）输入程序，将设计好的PLC程序正确的下载到西门子S7−200PLC中。（3）系统调试，按要求正确将计算机和PLC连接好，进行系统调试，观察组态画面动画运行效果是否正常，否则，检查组态画面动画命令语言正确与否，直至修改组态动画正常运行为止。图6-2-9设置串口参数教学环节教学活动方法手段备注运行调试1.教师协助，引导学生对工程调试排故，培养学生自主学习，刻苦钻研的意识。2.学生汇报，平台微课学习、仿真调试，对出现的问题解决并汇总，培养学生自主创新思维能力。组态软件与PLC硬件联调可有效避免错误情况的发生。加工站组态监控系统运行图如图6-3-10所示。图6-3-10加工站组态监控系统运行状态本工程所连接变量均为I/O设备变量，不需要再设计脚本命令语言。全部存后即可进行监控系统的调试运行。组态王软件处于运行监控状态与PLC程序软件不同同时打开。因为两个软件使用的是同一个串口。教学环节教学活动方法手段备注总结评价1.学生在小组课堂任务提交后依据评分标准开展自评和互评和教师评价。2.平台统计结果：包括各小组课堂作业得分、实物作品得分情况。3.综合评价：教师对学生提交的课堂作业、课堂表现和课后作业根据评分标准给予评价，统计各个考核环节的成绩，按不同权重进行统计分析。多元化评价表，平台大数据评价模块运用。采用教学平台上的评价模块实施多元化评价，起到实时、高效和直观的评价效果。激励性评价关注每个学生。学生养成良好的工作习惯和职业素养。任务拓展布置课后任务,教师将加工单元组态工程设计学习资料上传平台。职教云平台的运用巩固课堂学习成果，通过拓展学习，为下次课的学习做好准备。教学反思1.课程实施过程中，通过课程思政，在传授科学知识与技术的同时引导学生养成热爱劳动，服务大众，严谨认真的工作作风，以“工匠精神”实现