4.3智能控制系统的调试与安装

4.3智能控制系统的调试与安装服务教育成就未来北京新大陆时代教育科技有限公司4.3.1工作站简介4.3.2工作站组装4.3.3步进驱动设置4.3.4调速电机4.3.5电气连接4.3.6数据通信4.3智能控制系统的安装与调试智能控制系统的安装与调试是指利用各种检测仪器或专用工具，对智能控制系统包括对服务器进行安装、配置与调试。智能控制系统的安装与调试始于设备进场检测，是项目施工阶段的主要内容。4.3.1工作站简介智能控制系统安装和调测前，项目组提交项目开工报审相关资料，包括项目开工申请表及其附件(施工进度计划、现场组织机构及主要人员、施工技术方案等经审批的资料)，并经项目监理审批同意，下发开工令后，方可进行实施。4.3.1工作站简介智能控制系统集成项目在设备安装和调测过程应遵循相关国家标准、行业规范的前提下进行安装和调测，施工过程还应注意安装行业标准规范和监理单位要求编制项目过程文档，以符合项目资料验收相关要求。4.3.1工作站简介下面以某工业互联网集成应用平台为例，该平台分为供料单元、生产质检单元和仓储单元三个工作站，柜体内安装有PLC控制系统、交换机、防火墙、路由器、电源模块、物联网关、服务器等模块。4.3.1工作站简介本平台是服务于教学、融合工业化和信息化、面向加工产业的教学系统。在“中国制造2025”的背景下，其一：集成工业“智”造领域或先进、或广泛应用的技术和装备；4.3.1工作站简介

其二：利用工业通信和工业网络实现信息互联、数据云边协同，实现数据采集，实现装备制造和信息跨专业多技术融合的一体化联控；其三：用系统工程学的原理和方法组织和指导生产，将理论与实践相结合，完成一个具有输入和输出的系统化平台。4.3.1工作站简介平台采用铝合金型材桌面，喷涂金属柜体结构，柜体内安装有PLC控制系统、交换机、防火墙、路由器、电源模块、物联网关、服务器等模块。4.3.1工作站简介桌面上配有药瓶供给模块、填充物供给模块、皮带输送单元、传感器检测与视觉检测单元、分拣单元、三轴模组、立体仓库、人机交互模块等。4.3.1工作站简介该设备主要包括第一工站供料单元、第二工站生产质检单元、第三工站立库单元、以及机架和控制系统等。如所展示的是平台的三个工作站。4.3.1工作站简介1、供料单元供料单元由上瓶体装置、上填充物装置、传输线、阻挡装置、电源控制盒组成。4.3.1工作站简介1、供料单元上瓶体装置由3个气缸、6个磁性开关及加工件组成；上填充物装置由2个气缸、4个磁性开关、一个真空系统及加工件组成。4.3.1工作站简介1、供料单元传输线由皮带、调速电机、轴承及加工件组成；阻挡装置由1个气缸、2个磁性开关及加工件组成；面板上设有指示灯、启动、停止以及急停按钮，整体设计成独立模块。供料单元的具体尺寸是600mm*600mm*1350mm。4.3.1工作站简介1、供料单元上填充物装置包含有旋转气缸、升降气缸、取料吸真空、填充物有无检测感应器、旋转气缸原位感应器、旋转气缸工作位感应器、升降气缸上感应器、升降气缸下感应器等控制信号。4.3.1工作站简介2、生产质检单元加工单元由传输线、视觉检测装置、瓶体固定装置、三轴取料旋盖装置组成。4.3.1工作站简介2、生产质检单元传输线由皮带、调速电机、轴承及加工件组成；视觉检测装置由1个相机、1个镜头、1个光源及加工件组成；瓶体固定装置由1个气缸、2个磁性开关及加工件组成。4.3.1工作站简介2、生产质检单元三轴取料旋盖装置由三套模组、4个步进电机、两个气缸、4个磁性开关、3个光电开关及加工件组成。生产质检单元的具体尺寸是600mm*600mm*1410mm。4.3.1工作站简介4.3.1工作站简介4.3.2工作站组装4.3.3步进驱动设置4.3.4调速电机4.3.5电气连接4.3.6数据通信4.3智能控制系统的安装与调试设备采用三工作站独立发货，到达现场后拆卸固定完三个工作站，需要对工作站内部的电路、气路及网络进行还原。组装步骤如下：（1）打开供料站电气柜抽屉，保证端子台与加工站的端子台连接。（2）保证供料站中空压机的气管连接到加工站及仓库站。4.3.2工作站组装（3）保证供料站与加工站的对插头对插、网线连接到交换机上。（4）保证加工站与仓储站的供电插头插到供料站插座上。4.3.2工作站组装将三个工作站组装完成后，进行设备上电检查。设备上电前需保证设备处于安全环境下，设备各电气柜内无杂物，设备台面无摆放无关物品、各机械位置处于安全位置，无人员对设备电气柜进行触摸接触等。设备上电后，打开空压机开关及气阀，同时调节调压阀，保证气压在0.4~0.6之间为佳。4.3.2工作站组装4.3.1工作站简介4.3.2工作站组装4.3.3步进驱动设置4.3.4调速电机4.3.5电气连接4.3.6数据通信4.3智能控制系统的安装与调试一般情况，设备的参数在出厂时已设置好，不需要再额外改动。1、电流设定出厂默认输出峰值电流为4.2A，即SW1、SW2、SW3都拨向off。为实现不同的输出峰值电流，可以通过改变SW1、SW2、SW3的状态。4.3.3步进驱动设置4.3.3步进驱动设置输出峰值电流输出均值电流SW1SW2SW31.00A0.71Aononon1.46A1.04Aoffonon1.91A1.36Aonoffon2.37A1.69Aoffoffon2.84A2.03Aononoff3.31A2.36Aoffonoff3.76A2.69Aonoffoff4.20A3.00Aoffoffoff步进驱动的电流设定2、步数设定出厂默认步数为12800转，即SW5、SW6、SW7、SW8分别拨向on、off、off、on。为实现不同的步数，可以通过改变SW5、SW6、SW7、SW8的状态。4.3.3步进驱动设置4.3.3步进驱动设置步进驱动的步数设定步数/转SW5SW6SW7SW8400offononon800onoffonon1600offoffonon3200ononoffon6400offonoffon12800onoffoffon25600offoffoffon1000onononoff2000offononoff4000onoffonoff5000offoffonoff8000ononoffoff10000offonoffoff20000onoffoffoff25000offoffoffoff3、常见问题及处理4.3.3步进驱动设置现象可能问题解决措施电机不转电源灯不亮正常供电电流设定太小根据电机额定电流。选择合适电流挡驱动器已保护排除故障后，重新上电使能信号为低此信号拉高或不接控制信号问题检查控制信号的幅值和宽度是否满足要求电机转向错误电机线接错任意交换电机同一相的两根线（例如A+、A-交换接线位置）电机线有故障检查并接对报警指示灯亮电机线接错检查接线电压过高或过低检查电源电压电机或驱动器损坏更换电机或驱动器位置不准信号受干扰排除干扰屏蔽地未接或未接好可靠接地细分错误设对细分电流偏小适当加大电流控制信号问题检查控制信号是否满足时序要求电机加速时堵转加速时间太短适当增大加速时间电机扭距太小选大扭矩电机电压偏低或电流太小适当提高电压或设置更大的电流4.3.1工作站简介4.3.2工作站组装4.3.3步进驱动设置4.3.4调速电机4.3.5电气连接4.3.6数据通信4.3智能控制系统的安装与调试电机不同的功能码对应不同的功能。例如，当功能码为F-06时，进入电机速度调整模式，可以通过触摸屏上不同按键来改变电机速度。其他不同功能码所代表的功能具体见下表。4.3.4调速电机4.3.4调速电机电机功能码功能码名称参数详细说明设定范围缺省值更改F-01显示内容1.电机转速设定值2.倍率转速设定值1~21R/WF-02倍率设定倍率值1.0-999.9倍率转速设定值=电机转速设定值/倍率1.0~999.91.0R/WF-03运转控制模式1.正转/反转2.正转/停机1~21R/WF-04旋转方式1.允许正反转2.允许正转，禁止反转3.允许反转，禁止正转1~31R/WF-05旋转方向1.不取反2.取反1~21R/WF-06调速方式1.面板UP/DOWN按键调速2.面板旋钮调速3.外部模拟量1~31R/WF-07最高转速F-8（最低转速）~1700限制最高转速，防止超速，发生损坏F-8~17001400R/W4.3.4调速电机电机功能码功能码名称参数详细说明设定范围缺省值更改F-08最低转速90~F-07（最高转速）限制最低转速，防止过低转速运行导致电机不稳定90~F-07120R/WF-09正转启动加速时间0.1~10.0秒0.1~10.01.0R/WF-10正转停止方式1.自由停止2.快速停止3.缓慢停止1~31R/WF-11正转快速停机强度F-10=2时有效，参数值越大，停止越快1~105R/WF-12正转停止减速时间0.1~10.0秒（F-10=2时有效）0.1~10.01.0R/WF-13反转启动加速时间0.1~10.0秒0.1~10.01.0R/WF-14反转停止方式1.自由停止2.快速停止3.缓慢停止1~31R/WF-15反转停止减速时间0.1~10.0秒（F-14=3时有效）0.1~10.01.0R/W若电机出现故障，屏幕上也会提示故障码说明故障原因。屏幕上的提示码会提示当前具体状态。不同故障码和提示码所代表的设备状态见下表。4.3.4调速电机4.3.4调速电机电机故障码

名称原因处理方式故障码E.LOC电机堵转故障检查调速器与电机的连接：检查机械故障E.EEP参数存储故障重新上电解除警报提示码S.run电机当前处于运行状态，禁止修改功能码停机后修改S.not该按键当前处于无效状态修改F-04或F-06功能码S.Err驱动器当前处于故障状态清除故障后重试S.loc按键当前处于上锁状态同时按下DOWN和ENTER键解锁4.3.1工作站简介4.3.2工作站组装4.3.3步进驱动设置4.3.4调速电机4.3.5电气连接4.3.6数据通信4.3智能控制系统的安装与调试电气连接是指通过一定的方式将电源、用电设备以及保护装置等连接起来，形成一个完整的电路，以实现电能的传输、分配和保护。4.3.5电气连接电气连接的方式有很多种，包括插头插座连接、接线端子连接、焊接等。4.3.5电气连接在工业互联网集成应用平台中，电气连接可能涉及各种不同的设备和系统，如传感器、执行器、控制器等，需要综合考虑不同设备的特性、功率、信号类型等因素，选择合适的连接方式。4.3.5电气连接同时，为了保证电气连接的安全性和可靠性，还需要采取一系列的防护措施，如加装保护装置、设置隔离等。下图是该工业互联网技术应用平台供料单元和生产质检单元两个工作站的接线图。4.3.5电气连接4.3.5电气连接以第二个工作站生产质检单元为例，X轴是左右移动，Y轴是前后移动，Z轴是上下移动，三个轴共同控制相机的移动方向。PLC可以通过发送指令来控制步进电机，进而驱动三个轴的移动。4.3.5电气连接4.3.5电气连接加工X轴电路图4.3.5电气连接加工Y轴电路图4.3.5电气连接加工Z轴电路图4.3.5电气连接IO编号对接端子定义元器件X00X0急停按钮蘑菇头X01X1启动按钮带灯绿色X02X2停止按钮带灯红色X03X3瓶子料仓检测传感器QF-35N1X04X4填充物料仓检测传感器QF-35N1X05X5流水线瓶子位传感器QF-35N1X06X6流水线填充物位传感器QF-35N1X07X7

X10X10瓶子取料旋转气缸原始位

X11X11瓶子取料旋转气缸旋转到位

X12X12瓶子取料升降气缸上限

X13X13瓶子取料升降气缸下限

PLC输入IO分配表4.3.5电气连接IO编号对接端子定义元器件X14X14瓶子取料夹爪气缸夹紧位

X15X15瓶子取料夹爪气缸张开位

X16X16填充物取料旋转气缸原始位

X17X17填充物取料旋转气缸旋转到位

X20X20填充物取料升降气缸上限

X21X21填充物取料升降气缸下限

X22X22阻挡气缸上限

X23X23阻挡气缸下限

X24X24X轴原点GE-SL671-WX25X25Y轴原点GE-SL671-WX26X26Z轴原点GE-SL671-WPLC输入IO分配表4.3.5电气连接IO编号对接端子定义元器件X27X27流水线产品到位传感器QF-35N1X30X30装配为产品检测传感器QF-35N1X31X31取料上下气缸上限

X32X32取料上下气缸下限

X33X33取料夹爪气缸张开位

X34X34取料夹爪气缸夹紧位

X35X35装配固定气缸松开位

X36X36装配固定气缸固定位

X37X37

X40X40X轴步进报警

X41X41Y轴步进报警

X42X42Z轴步进报警

PLC输入IO分配表4.3.5电气连接IO编号对接端子定义元器件X43X43旋转C轴步进报警

X200X0急停按钮蘑菇头X201X1堆垛机X轴原点

X202X2堆垛机Y轴原点

X203X3堆垛机Z轴原点

X204X4仓位11传感器

X205X5仓位12传感器

X206X6仓位13传感器

X207X7仓位14传感器

X210X10仓位21传感器

X211X11仓位22传感器

X212X12仓位23传感器

X213X13仓位24传感器

X214X14堆垛夹爪限位

PLC输入IO分配表4.3.5电气连接IO编号对接端子定义元器件X215X15堆垛旋转气缸原始位放料位X216X16堆垛旋转气缸到位取料位X217X17流水线产品到位传感器

PLC输入IO分配表4.3.5电气连接PLC输出IO分配表IO编号对接端子定义元器件Y00Y0X轴PUL

Y01Y1Y轴PUL

Y02Y2Z轴PUL

Y03Y3旋转C轴PUL

Y04Y4X轴DIR

Y05Y5Y轴DIR

Y06Y6Z轴DIR

Y07Y7旋转C轴DIR

Y10Y10瓶子取料旋转气缸

Y11Y11瓶子取料升降气缸

Y12Y12瓶子取料夹爪气缸

Y13Y13填充物取料旋转气缸

Y14Y14填充物取料升降气缸

Y15Y15填充物取料吸真空

Y16Y16阻挡气缸

Y17Y17流水线启停

Y20Y20启动按钮灯

Y21Y21停止按钮灯

Y22Y22取料上下气缸

Y23Y23取料夹爪气缸

Y24Y24装配固定气缸

4.3.5电气连接PLC输出IO分配表IO编号对接端子定义元器件Y25Y25流水线启停

Y26Y26

Y27Y27

Y200Y0堆垛机X轴PUL

Y201Y1堆垛机Y轴PUL

Y202Y2堆垛机Z轴PUL

Y203Y3备用

Y204Y4备用

Y205Y5备用

Y206Y6备用

Y207Y7备用

Y210Y10备用

Y211Y11备用

Y212Y12堆垛机X轴DIR

Y213Y13堆垛机Y轴DIR

Y214Y14堆垛机Z轴DIR

Y215Y15备用

Y216Y16备用

Y217Y17备用

Y220Y20备用

4.3.5电气连接PLC输出IO分配表IO编号对接端子定义元器件Y221Y21备用

Y222Y22备用

Y223Y23备用

Y224Y24流水线启停

Y225Y25堆垛夹爪气缸

Y226Y26堆垛旋转气缸正转

Y227Y27备用

4.3.5电气连接

PLC扩展模块输出IO分配表IO编号对接端子定义元器件Y10100Y0塔灯·红灯

Y10101Y1塔灯·黄灯

Y10102Y2塔灯·绿灯

Y10103Y3塔灯·蜂鸣器

Y10104Y4

Y10105Y5

Y10106Y6

Y10107Y7

4.3.1工作站简介4.3.2工作站组装4.3.3步进驱动设置4.3.4调速电机4.3.5电气连接4.3.6数据通信4.3智能控制系统的安装与调试数据通信可以实现设备与设备之间、设备与计算机之间、不同系统之间等的数据交换和共享，使得各种工业应用能够更高效地进行数据交互和协同工作。4.3.6数据通信同时，工业互联网中的数据通信还可以实现数据的实时采集、传输、处理和分析，从而为各种工业应用提供更准确、更及时的数据支持，帮助企业提高生产效率、降低成本、提升质量等。4.3.6数据通信在某工业互联网集成应用平台上，PLC与触摸屏、工业相机、工业通信网关、路由器、服务器的数据通信都是TCP/IP协议。4.3.6数据通信又网关与传感器间的通信需要遵守Modbus协议。而西门子PLC与西门子触摸屏之间走的都是S7协议。在前面章节中介绍了Modbus协议。下面将详细介绍TCP/IP协议和S7协议｡4.3.6数据通信1、TCP/IP协议TCP/IP协议是Internet互联网最基本的协议，其设计参考了七层ISO模型。ISO模型是一个理论模型，共有七层，从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。然而，这个模型过于复杂，4.3.6数据通信因此在TCP/IP协议的实际应用中，这七层被简化为四个层次。TCP/IP模型中的各种协议在功能上被归类到这四层之中，因此常被视为是简化过后的七层OSI模型。4.3.6数据通信在TCP/IP协议中，每个层次都有其特定的功能和职责，这些层次分别是：网络接口层：这一层对应于ISO模型的物理层和数据链路层，主要负责处理网络硬件接口和数据链路控制。4.3.6数据通信网络层：这一层对应于ISO模型的网络层，负责处理网络间的通信和路由。传输层：这一层对应于ISO模型的传输层，主要负责端到端的通信和数据传输控制。应用层：这一层对应于ISO模型的会话层、表示层和应用层，包含各种应用程序特定的协议，如HTTP、FTP等。4.3.6数据通信通过这种简化设计，TCP/IP协议实现了互联网通信的基本功能，成为互联网上各种应用的基础。4.3.6数据通信TCP/IP协议与七层ISO模型的对应关系2、S7协议S7Comm（S7Communication）是西门子特有的协议，是西门子S7通讯协议簇中的一种。S7通信协议是西门子S7系列PLC内部集成的核心通信协议，它位于传输层之上，涵盖了会话层、表示层和应用层。4.3.6数据通信2、S7协议经过精心优化，该协议可确保信息在MPI网络、PROFIBUS网络或以太网上实现高效传输。S7在TCP连接上后还需要进行两次握手。4.3.6数据通信S7通信支持两种方式：1）基于客户端（Client）/服务器（Server）的单边通信；2）基于伙伴（Partner