《自动生产线安装与调试》-2项目基础篇

项目基础篇自动生产线核心技术基本认知学习项目一YL-335B自动生产线中的传感器知识YL-335B自动生产线中的气动知识YL-335B自动生产线中的电机驱动知识学习项目二学习项目三YL-335B自动生产线中的PLC知识学习项目四YL-335B自动生产线中的通信技术学习项目五YL-335B自动生产线中的人机界面及其组态技术学习项目六

知识能力

技能能力

素质能力掌握传感器的组成和分类，了解YL-335B中使用的传感器的用途及图形符号

规范操作、积极思考、勇于实践；

分工协作、善于总结、公正评价。123掌握生产线中磁性开关、光电式开关、光纤传感器、光电编码器和电感式接近开关等传感器的结构、特点。能进行各传感器在自动化生产线中的安装和调试。学习项目一YL-335B自动生产线中的传感器知识学习项目一YL-335B自动生产线中的传感器知识传感器是一种能感受被测量特性并按照一定规律转换成电量的器件和装置。随着科学技术不断发展，现在的传感器已经形成了智能化，这更便于实现自动化控制。学习任务一传感器基本知识磁性开关的使用光电式接近开关的使用学习任务二学习任务三光纤传感器的使用学习任务四光电式旋转编码器的使用学习任务五光电式接近开关的使用学习任务六学习项目一YL-335B自动生产线中的传感器知识传感器组成一、传感器组成框图学习任务一传感器的基础知识（1）敏感元件（2）转换元件（3）测量电路敏感元件是指能直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，它是传感器的核心。转换元件具有非电量向电量转换的功能，它是将敏感元件输出的物理量转换成适合于传输或测量的电信号的元件。测量电路将转换元件输出的电信号进行标准化处理，如放大、滤波、补偿、线性化等，测量电路也称为变送器。（4）辅助电源辅助电源可为转换元件和测量电路提供工作电源，使其输出电信号的能源具有一定的功率。

（1）按被测量划分传感器的被测量可以是物理量、化学量、生物量等非电量。

（2）按能量传递方式分类有源传感器无源传感器（3）按输出信号分类模拟量传感器数字量（开关量）传感器传感器分类二、

YL－335B中使用的传感器三、认识磁性开关一、磁性开关磁性开关是一种非接触式位置检测开关，这种非接触式位置检测不会磨损和损伤检测对象，响应速度快。磁性开关用于检测磁性物质的存在，安装方式有导线引出型、接插件型、接插件中继型。YL-335B中使用的磁性开关全部安装在双作用气缸上，这种气缸的活塞（或活塞杆）上安装有磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁性开关，就可以用这两个磁性开关标识气缸运动的两个极限位置。学习任务二磁性开关的使用带磁性开关的气缸工作原理图带磁性开关的双作用气缸的结构磁性开关上设置了LED，用于显示其信号状态，供调试时使用。YL-335B中使用的磁性开关为两线输出（棕色线和蓝色线），与负载连接时，棕色引出线连接PLC的输入端，蓝色引出线连接PLC的公共端。磁性开关的内部电路磁性开关的安装与调试二、电感式接近开关是利用电涡流效应制成的有开关量输出的位置传感器。接通电源后，以高频振荡器（LC振荡器）中的电感线圈作为检测元件的电感式接近开关，向外界发出交变的磁场。当没有金属接近时，此磁场不发生变化，即没有输出信号；当有金属接近时，磁场会在金属上形成电涡流效应（此时金属就像多个层叠的线圈），由此感应出新的磁场，两个磁场相互作用，使合成磁场的幅值和频率都发生变化，这一变化被电感式接近开关的内部电路所识别，经过整形和放大对外输出开关量信号，从而达到检测的目的。学习任务三光电式接近开关的使用认识光电式接近开关一、光电开关即光电式传感器，是利用光的各种性质，检测物体的有无和表面状态变化等的传感器。其中，输出形式为开关量的光电开关主要由光发射器和光接收器构成。如果光发射器发射的光线因检测物体不同而被遮挡或反射时，到达光接收器的光量将会发生变化。光接收器的敏感元件将检测出这种变化，并转换为电气信号后进行输出。光电开关大多使用红外光。光电开关工作原理示意图电感式接近开关类型1欧姆龙公司的CX-441（E3Z-L61）型放大器内置型光电开关漫反射式光电开关2.欧姆龙公司的CX-441（E3Z-L61）型光电开关的电路原理光电式接近开关安装与调试二、安装1(a)关电开关没有安装合适(b)关电开关调整到位检测到工件(c)光电开关没有检测到工件图

光电开关的调试调试2.光纤传感器也称光纤式接近开关，是光电传感器的一种。光纤传感器具有抗电磁干扰、可工作于恶劣环境、传输距离远、使用寿命长等特点。此外，由于光纤检测头具有较小的体积，所以可以安装在空间很小的地方，且光纤可以实现多空间位置的光线检测，所以在自动生产线中得到了广泛应用。学习任务四光纤传感器的使用认识光纤传感器一、图

光纤传感器工作原理示意图光纤传感器组件光纤传感器的安装与调试二、图2-11E3X-NA11型光纤传感器电路框图电气与机械安装1图2-12E3Z-NA11的放大器安装过程放大器单元的安装和拆卸2图2-13光纤的装卸示意图光纤的装卸3灵敏度调整4.图2-14光纤放大器的俯视图旋转编码器又称光电编码器，它主要是通过角位移产生的光电编码实现光电信号转换的。旋转编码器可将输出至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字信号，主要用于速度或位置（角度）的检测。一般来说，根据旋转编码器产生脉冲的方式不同，可以分为增量式、绝对式及复合式三大类。自动生产线上采用的是增量式旋转编码器。学习任务五光电式旋转编码器的使用认识光电编码器一、增量式旋转编码器的组成光电式旋转编码器分类二、增量式旋转编码器1.增量式旋转编码器的码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期。检测光栅上刻有A、B两组与码盘相对应的透光缝隙，用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线。它们的节距和码盘上的节距相等，并且两组透光缝隙错开1/4节距，使得光电检测器件输出的信号在相位上相差90°电角度。当码盘随着被测转轴转动时，检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的透光缝隙照射到光电检测器件上，光电检测器件就输出两组相位相差90°电角度的近似于正弦波的电信号。电信号经过转换电路的信号处理，可以得到被测轴的转角或速度信息。增量式旋转编码器的输出信号波形绝对式旋转编码器2.绝对式旋转编码器通过输出唯一的数字码来表征绝对位置、角度或转数信息。这种编码器将唯一的数字码分配给每一个确定角度。圈内的这些数字码的个数代表了单圈的分辨率。因为绝对的位置是用唯一的码表示的,因此无需初始参考点。该种旋转编码器有单圈绝对型和多圈绝对型两种。学习任务六电感式接近开关的使用在自动化生产线的供料单元中，为了检测待加工工件是否为金属材料，常常会使用电感式接近开关。电感式接近开关是利用电涡流效应制成的有开关量输出的位置传感器。电涡流效应是指，当金属物体处于一个交变的磁场中，在金属内部会产生交变的电涡流，该涡流又会反作用于产生它的磁场这样一种物理效应。如果这个交变的磁场是由一个电感线圈产生的，则这个电感线圈中的电流就会发生变化，用于平衡涡流产生的磁场。认识电感式接近开关一、电感式接近开关的工作原理框图(a)供料单元的金属检测器(b)输送单元的原点开关图2-19电感式传感器应用实例图2-20电感式接近开关安装距离注意说明电感式接近开关的安装二、

知识能力

技能能力

素质能力了解气动系统的基本构成；

规范操作、积极思考、勇于实践；

分工协作、善于总结、公正评价。123掌握气缸、气动控制阀等基本气动元件的功能、特性。能使用气动元件构成基本的气动系统、连接和调整气路。学习项目二YL-335B自动生产线中的气动元件知识学习项目二YL-335B自动生产线中的气动元件知识气动技术是以压缩空气为介质，以气源为动力的能源传递技术，是实现机械运动和自动化控制的方法之一。学习任务一气动控制系统认知气动执行元件认知气动控制元件认知学习任务二学习任务三学习项目二YL-335B自动生产线中的气动元件知识学习任务一气动控制系统认识气动控制系统一、气动（PNEUMATIC）是“气动技术”或“气压传动与控制”的简称。气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段。1.气源装置压缩空气的发生装置以及压缩空气的存贮、净化的辅助装置。它为系统提供合乎质量要求的压缩空气，是气动系统的重要组成部分。2.执行元件将气体压力能转换成机械能并完成做功动作的元件，如气缸、气马达。3.控制元件控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各种阀类；能完成一定逻辑功能的元件，即气动逻辑元件；感测、转换、处理气动信号的元器件，如气动传感器及信号处理装置。4.辅助元件用于辅助保证空气系统正常工作的一些装置。如过滤减压阀、干燥器、空气过滤器、消声器和油雾器等。图2-22简单气动控制系统气泵二、气泵（airpump）即“空气泵”（2.1），从一个封闭空间排除空气或从封闭空间添加空气的一种装置。气泵的作用是用来产生具有足够压力和流量的压缩空气，压缩空气经过过滤、调压、雾化后输送到各个单元。图2-23气泵气源处理的必要性1.工业上的气动系统，常常使用组合起来的气动三联件作为气源处理装置。气动三联件是指空气过滤器、减压阀和油雾器。各元件之间采用模块式组合的方式连接。工业上的气动系统常常使用组合起来的气动三联件作为气源处理装置。气动三联件是指空气过滤器、调压阀和油雾器，各元件之间采用模块式组合方式连接。这种方式安装简单、密封性好，易于实现标准化、系列化，可缩小外形尺寸、节省空间和配管，便于维修和集中管理。气源处理装置三、气动三联件输出的压缩空气通过快速三通接头和气管与气动三联件连接，压缩空气经过过滤、调压、雾化后输送到各工作单元。进行压力调节时，在转动旋钮前要先拉起再旋转，压下旋钮为定位，旋钮向右旋转为调高出口压力，向左旋转为调低出口压力。调节压力时，应逐步均匀地调至所需压力值，不应一步调节到位。YL-335B的气源处理组件2.(a)气源处理组件实物(b)气动原理图图2-25YL-335B的气源处理组件由以上气源系统的特性可以看出，气体经过压缩后可以进行储藏。气动系统主要是工作在等温的状态下，在封闭的容器内对气体进行压缩，导致气体的密度增加，而气体的密度增加又会使气体的压力增加。空气压缩机就是利用了这一原理来产生压缩空气的。学习任务二气动执行元件的认知气缸的结构一、

YL-335B所使用的气源来自电动气泵，通过电动机带动空气压缩机旋转后输出压缩空气。压缩空气是一种重要的动力源。与其他能源相比，它具有清晰透明、输送方便、无毒无害、不怕高温等特点，且空气取之不尽，用之不竭。气动执行元件是用来驱动机械设备做直线运动、摆动运动和旋转运动的元件。它将气压能转换成机械能，气缸主要驱动机械做直线运动，摆动缸和气马达主要驱动机械做摆动和旋转运动，气动手指主要用来做机械手或夹紧装置。气缸是气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。气缸主要由缸筒、活塞杆、前后端盖、磁环（有sensor的气缸）及密封件等组成。如图2-27普通气缸内部结构气缸的分类二、气缸的种类很多，分类的方法也不同，一般可按压缩空气作用在活塞端面上的方向、结构特征和安装形式来分类。。

YL-335B自动生产线常用气动执行元件三、普通气缸1.（1）单作用气缸图2-28单作用气缸工作示意图及其图形符号学习单元二YL-335B自动生产线中的气动知识直线（双作用）气缸是主要完成直线运动的执行元件，主要执行机构是活塞杆。活塞杆可以进行双向运动，而活塞将缸体的内部分为两个气室。当某一个气室进入压缩气体时（此时另一个气室与大气相通），便会推动活塞向前运动，于是活塞杆也会相应地移动。双作用直线气缸的外部结构（2）双作用气缸图2-29双作用气缸工作示意图学习单元二YL-335B自动生产线中的气动知识当某一个气室进入压缩气体时（此时另一个气室与大气相通），便会推动活塞向前运动，于是活塞杆也会相应地移动。气缸缩回气缸伸出双作用直线气缸的工作示意学习单元二YL-335B自动生产线中的气动知识薄形气缸2.薄型气缸属于省空间类气缸，即气缸的轴向或径向尺寸比标准气缸有较大减小的气缸，具有结构紧凑、重量轻、占用空间小等优点。薄型气缸的外形及剖视图学习单元二YL-335B自动生产线中的气动知识气动手指3.气动手指用于抓取、夹紧工件，通常有支点开闭型、滑动导轨型和回转驱动型等形式。气动手指外形图学习单元二YL-335B自动生产线中的气动知识气动摆台4.回转物料台的主要器件是气动摆台，它是由直线气缸驱动齿轮齿条实现回转运动的，回转角度能在0°~90°和0°~180°任意调节，而且可以安装磁性开关，检测旋转到位信号，多用于方向和位置需要变换的机构。气动摆台外形及剖视图学习单元二YL-335B自动生产线中的气动知识导向气缸5.导向气缸是具有导向功能的气缸，它由气缸和滑动单元组合而成。导向气缸具有导向精度高、抗扭矩性强、承载能力强、工作平稳等特点。导向气缸的外部结构图图2-34导向气缸的构成学习任务三气动控制元件的认知气动控制元件用来为执行元件和其他控制元件提供气源，主要功能是控制气路中的执行元件动作变换。常见的气动控制元件有流量控制阀、方向控制阀和压力控制阀等。单向节流阀1.单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的流量控制阀，常用于控制气缸的运动速度，所以也称为速度控制阀。单向阀的功能是靠单向密封圈来实现的。图0-26所示为排气节流方式的单向节流阀剖面图，当空气从气缸排气口排出时，单向密封圈处于封堵状态，单向阀关闭，这时只能通过调节手轮使节流阀杆上下移动，改变节流阀开度，从而达到节流作用；反之，在进气时，单向密封圈被气流冲开，单向阀开启，压缩空气直接进入气缸进气口，节流阀不起作用。因此，这种节流方式称为排气节流方式。流量控制阀一、(a)实物（剖面）图(b)工作原理示意图图2-35排气节流方式的单向节流阀剖面图图2-36节流阀连接和调整原理示意图图2-37安装上节流阀的气缸方向控制阀二、图2-38单电控电磁换向阀的工作原理单电控电磁换向阀的结构划分见表0-1。它分为二通阀（常断型、常通型）、三通阀（常断型、常通型）、四通阀、五通阀，气口包括P（压力进气口）；A、B（压力工作口）；R、S（压力排气口）。单电控的二通电磁换向阀、三通电磁换向阀常用来控制单作用气缸的运动；四通电磁换向阀、五通电磁换向阀常用来控制双作用气缸的运动。图2-39部分单电控电磁换向阀的图形符号二通阀又称直通阀，它有2个气口，即P口和A口。三通阀为换向阀，它有3个气口，即P口、A口和R口。二通阀、三通阀有常通型和常断型之分。常通型是指阀的控制口未加控制信号（即零位）时，P口和A口相通；而常断型阀在零位时，P口和A口是断开的。四通阀为换向阀，它有4个气口，即P口、A口、B口和R口。工作时通路为P—A、B—R或P—B、A—R。五通阀为换向阀，它有5个气口，即P口、A口、B口、R口和S口。工作时通路为P—A、B—S（R封堵）或P—B、A—R（S封堵）。有2个通口的二位阀称为二位二通阀（常表示为2/2阀，前一位数表示通口数，后一位数表示工作位置数），它可以实现气路的通或断。有3个通口的二位阀称为二位三通阀（常表示为3/2阀），在不同的工作位置，可实现P、A相通或A、R相通。常用的还有二位四通阀（常表示为4/2阀）和二位五通阀（常表示为5/2阀），它可以用于推动双作用气缸的缩回与伸出。单电控5/2换向阀的内部结构双电控电磁换向阀3.双电控电磁换向阀与单电控电磁换向阀的区别在于，对于单电控电磁换向阀，在无电控信号时，阀芯在弹簧力的作用下会复位；而对于双电控电磁换向阀，在两端都无电控信号时，阀芯的位置取决于前一个电控信号。双电控电磁换向阀的外形结构注意阀座又称汇流板，是能将多个气动控制元件（主要是气动阀）集合安装在一起的公共阀板。电磁阀组是指将多个阀与消声器、汇流板等集中在一起构成的一组控制阀的集成，而每个阀的功能是彼此独立的，其结构如图所示。两个电磁阀集中安装在汇流板上，汇流板中两个排气口末端均连接了消声器，其作用是降低压缩空气在向大气排放时的噪声。电磁阀座的结构压力控制阀三、消声器1.压力阀用来控制气动控制系统中压缩空气的压力，以满足各种压力需求或节能，将压力减到每台装置所需的压力，并使压力稳定保持在所需的压力值上。在YL-335B中使用的压力控制阀主要有减压阀、安全阀（溢流阀）、顺序阀。电磁阀的更换与安装四、

知识能力

技能能力

素质能力掌握步进电动机的特性和控制方法，步进电动机驱动器的原理及电气接线

规范操作、积极思考、勇于实践；

分工协作、善于总结、公正评价。123掌握伺服电动机的特性和控制方法，伺服电动机驱动器的原理及电气接线。会设置步进电动机驱动器和伺服电动机驱动器的参数学会使用FR-E740、MM420变频器，并掌握设置FR-E740、MM420变频器的参数学习项目三自动化生产线中的电机驱动技术学习任务一步进电动机及其驱动器的使用伺服电动机及其驱动器的使用变频器的使用学习任务二学习任务三学习项目三自动化生产线中的电机驱动技术步进电动机是一种将脉冲信号转为相应的角位移或线位移的机电元件。它由专门的电源供给脉冲信号电压，再由相应的驱动器将脉冲信号转换成电压相序的变化信号。当输入一个电脉冲信号时，步进电动机就前进一步，输出的角位移量或线位移量与输入脉冲数成正比，而转速与脉冲频率成正比。步进电动机作为执行元件在经济型数控系统中得到广泛应用。学习任务一YL-335B自动生产线中的传动系统知识步进电动机概述一、步进电动机分类二、步进电动机的构造1.步进电动机的分类2.（1）反应式（VariableReluctance，VR）定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。（2）永磁式（PermanentMagnet，PM）永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。（3）混合式（HybridStepping，HS）混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。三相反应式步进电动机的工作原理如图所示，它的定子铁心为凸极式，共有3对(6个)磁极，每两个空间相对的磁极上绕有一相控制绕组。转子用软磁性材料制成，也是凸极结构，只有4个齿，齿宽等于定子的极宽。三相反应式步进电动机的工作原理步进电动机工作原理三、1）三相单三拍运行方式每次只有一相绕组通电，使步进电动机按顺时针或逆时针方向旋转，这种控制方式称为单相控制方式，对三相电动机又称单三拍控制方式（单拍方式）。其绕组的通电按A—B—C—A顺序进行，其绕组电流波形如图所示。三相单三拍运行时绕组电流波形学习单元六YL-335B自动生产线中的传动系统知识2）三相六拍运行方式三相六拍运行方式（单双拍方式）的绕组通电按A—AB—B—BC—C—CA—A顺序进行，其绕组电流波形如图所示。三相六拍运行时绕组电流波形3）三相双三拍运行方式三相双三拍运行方式（双拍方式）工作比较稳定，其绕组通电按AB—BC—CA—AB顺序进行，功耗比单拍方式增大近一倍，其绕组电流波形如图所示。三相双三拍运行时绕组电流波形（1）正确安装。必须严格按照产品说明的要求安装步进电动机。步进电动机是精密装置，安装时注意不要敲打它的轴端，更不要拆卸电动机。（2）正确接线。不同步进电动机的接线有所不同，3S57Q04056步进电动机的接线图如图0-112所示，三相绕组的6根引出线必须按头尾相连的原则连接成三角形。改变绕组的通电顺序就能改变步进电动机的转动方向。步进电动机的使用四、步进电动机需要专门的驱动装置（驱动器）供电。驱动器和步进电动机是一个有机的整体，步进电动机的运行性能是电动机及其驱动器二者配合所反映的综合效果。一般来说，每台步进电动机都有与之对应的驱动器。Kinco3M458三相步进驱动器的外观图步进电动机的驱动装置四、

脉冲分配器是一个数字逻辑单元，它接收来自控制器的脉冲信号和转向信号，把脉冲信号按一定的逻辑关系分配到每一相脉冲放大器上，使步进电动机按选定的运行方式工作。由于步进电动机各相绕组是按一定的通电顺序并不断循环来实现步进功能的，因此脉冲分配器也称为环形分配器。实现这种分配功能的方法有多种，可以由双稳态触发器和门电路组成，也可由可编程器件组成。

脉冲放大器脉冲放大器用于进行脉冲功率放大。因为从脉冲分配器输出的电流很小（毫安级），而步进电动机工作时需要的电流较大，因此需要进行功率放大。此外，输出的脉冲波形、幅度、波形前沿陡度等因素对步进电动机的运行性能均有重要的影响。步进电动机驱动器采用交流伺服驱动原理，把直流电压通过脉宽调制技术变为三路阶梯式正弦波形电流，如图所示。相位差120°的三相阶梯式正弦波形电流在Kinco3M458驱动器的侧面连接端子中间有一个红色的8位DIP功能设定开关，可以用来设定驱动器的工作方式和工作参数，包括细分设置、静态电流设置和运行电流设置。3M458DIP开关功能划分说明驱动器和步进电动机是一个有机的整体，步进电动机的运行性能是电动机及其驱动器二者配合所反映的综合效果。Kinco3M458的典型接线图步进电动机的使用注意问题六、控制步进电动机运行时，应注意考虑在防止步进电机运行中失步的问题。步进电动机失步包括丢步和越步。丢步时，转子前进的步数小于脉冲数，越步时，转子前进的步数多于脉冲数。丢步严重时，将使转子停留在一个位置上或围绕一个位置振动；越步严重时，设备将发生过冲。（1）提高内部驱动直流电压，提供更好的高速性能。（2）具有电动机静态锁紧状态下的自动半流功能，可大大降低电动机的发热。步进电动机由于静止时的电流很大，所以一般驱动器都提供半流功能。（3）为调试方便，驱动器还有一对脱机信号输入线FREE+和FREE-，当这一信号为ON时，驱动器将断开输入到步进电动机的电源回路。采用如下措施改善步进电动机的运行性能学习任务二伺服电动机及其驱动器的使用现代高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。永磁交流伺服系统概述一、伺服电动机作为执行元件在自动控制系统中被广泛应用，它将所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度，用来驱动直线运动或旋转运动的机械设备。伺服电动机分为直流和交流两大类，在YL-335B中采用松下MINAS-A4系列伺服电动机及驱动器。永磁同步交流伺服电动机1.伺服驱动器控制交流永磁伺服电动机（PMSM）时，可分别工作在电流（转矩）、速度、位置控制方式下。伺服电动机内部的转子是永久磁铁，驱动器控制的U、V、W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电动机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电动机的精度决定于编码器的精度（线数）。智能功率模块的主要拓扑结构是采用了三相桥式逆变电路，如图0-120所示。利用脉宽调制技术（pulsewidthmodulation，PWM），通过改变功率晶体管交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率，改变每半周期内晶体管的通断时间比，即通过改变脉冲宽度来改变逆变器输出电压幅值的大小，以达到调节功率的目的。三相桥式逆变电路位置控制模式下电子齿轮的概念2.伺服电动机结构松下MINASA4系列AC伺服电机和驱动器二、伺服驱动器的面板伺服电动机及驱动器与外围设备之间的连接1）主回路接线MADDT1207003伺服驱动器的主接线图接线时，电源电压务必按照驱动器铭牌上的指示；电动机接线端子（U、V、W）不可以接地或短路，交流伺服电动机的旋转方向不同于感应电动机可以通过交换三相相序来改变，必须保证驱动器上的U、V、W、E接线端子与电动机主回路接线端子按规定的次序一一对应，否则可能造成驱动器损坏。电动机的接地端子和驱动器的接地端子及滤波器的接地端子必须保证可靠地连接到同一个接地点上，机身也必须接地。本型号伺服驱动器外接放电电阻的规格为100Ω/10W。伺服电动机光电编码器与伺服驱动器的接线图2）伺服电动机光电编码器与伺服驱动器的接线在YL-335B中使用的MHMD022PIU伺服电动机编码器为2500p/r的5线增量式编码器，其接线如图所示。接线时采用屏蔽线，且距离最长不超过30m。3）PLC与伺服驱动器的接线MADDT1207003伺服驱动器的控制端口CNX5松下的伺服驱动器有7种控制方式，即位置控制、速度控制、转矩控制、位置/速度控制、位置/转矩控制、速度/转矩控制和全闭环控制。位置控制方式就是输入脉冲串来使电机定位运行，电机的转速与脉冲串的频率相关，电机转动的角度与脉冲个数相关。速度控制方式有两种：一是通过输入直流-10~+10V指令电压调速，二是选用驱动器内设置的内部速度来调速。转矩控制方式是通过输入直流-10~+10V指令电压调节电机的输出转矩，这种方式下运行必须要进行速度限制，有两种限速方法：设置驱动器内的参数来限速；输入模拟量电压限速。伺服电动机的参数设置与调整2.1）参数设置操作说明

MADDT1207003伺服驱动器的参数共有128个，即Pr00~Pr7F，可以通过与PC连接后在专门的调试软件上进行设置，也可以在驱动器的面板上进行设置。在PC上安装驱动器参数设置软件Panaterm，通过与伺服驱动器建立通信，即可将伺服驱动器的参数状态读出或写入。驱动器操作面板当现场条件不允许或修改少量参数时，也可以通过驱动器上的操作面板来完成。2）部分参数说明变频器的简介一、变频技术是将电源频率按照控制要求，通过具体的电路（电力电子器件）实现电源的频率变换，主要用于交流电动机的无级调速。它不但具有卓越的调速性能，还具有显著的节能作用。变频技术的发展是建立在电力电子技术的创新、电力电子器件及材料的开发和制造工艺水平的提高的基础之上的，尤其是高压大容量绝缘栅双极晶体管、集成门极换流晶闸管的成功开发，使大功率变频技术得以迅速发展且性能日益完善。学习任务三变频器的使用变频器主要分类1）按变频器的原理分类压频比控制变频器、转差率控制变频器、矢量控制变频器和直接转矩控制变频器等。通用变频器和专用变频器。2）按变频器的控制方式分类2）用途分类认识FR-E740变频器二、FR-E740变频器的安装和接线1.FR-E740变频器的操作面板操作2.1）FR-E700系列的操作面板西门子MM420变频器的主要结构及工作原理2.1）西门子MM420变频器的主要结构2）MM420变频器的BOP操作面板3）MM420变频器的安装和拆卸MM420型变频器安装和拆卸的步骤MM420变频器的接线端子3）MM420变频器的接线端子打开变频器的盖子后就可以看到连接电源和电动机的接线端子。接线端子在变频器机壳下盖板内，拆卸盖板后可以看到变频器的接线端子。4）MM420变频器的操作面板

MM420变频器的基本操作面板（BOP）如图所示，利用BOP可以改变变频器的参数。BOP具有7段码显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值、报警和故障信息及设定值和实际值。参数的信息不能用BOP存储。4）MM420变频器的操作面板MM420变频器与交流电动机的连接系统变频器的主要任务是将工频交流电变换为另一频率的交流电，以满足交流电动机的变频调速需要。现在使用的变频器主要采用交-直-交方式（变压变频或矢量控制变频，VVVF），它首先把工频交流电通过整流转换成直流电，然后再把直流电转换成频率、电压均可控制的交流电，以供给电动机。变频器的电路一般由整流器、中间直流环节、逆变器和控制电路4个部分组成，如图0-103所示。整流部分为三相桥式不可控整流器；逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形；中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。MM420变频器电路图学习单元六YL-335B自动生产线中的传动系统知识2）端口数字开关量控制变频器运行

（1）电动机正向运行。当按下按钮SB1（带有锁定功能）时，变频器数字输入端口5为ON，电动机按P1120所设置的5s斜坡上升时间正向起动，经5s后稳定运行在560r/min的转速上，此转速与P1040所设置的20Hz频率对应。

（2）电动机反向运行。如果要使电动机反转，则按下带锁按钮SB2，变频器数字输入端口6为ON，电动机按P1120所设置的5s斜坡上升时间反向起动，经5s后反向运行在560r/min的转速上，此转速与P1040所设置的20Hz频率对应。学习单元六YL-335B自动生产线中的传动系统知识

（3）电动机正向点动运行。当按下正向点动带锁按钮SB3时，变频器数字输入端口7为ON，电动机按P1060所设置的5s点动斜坡上升时间正向点动运行，经5s后正向稳定运行在280r/min的转速上，此转速与P1058所设置的10Hz频率对应。

（4）电动机反向点动运行。当按下反向点动带锁按钮SB4时，变频器数字输入端口8为ON，电动机按P1060所设置的5s点动斜坡上升时间反向点动运行，经5s后反向稳定运行在280r/min的转速上，此转速与P1058所设置的10Hz频率对应。

MM420变频器实施模拟量控制时，可通过外部电位器输入0~10V电压信号，控制变频器的频率在0~50Hz运行。MM420变频器模拟量参数见表0-21，MM420变频器模拟量控制接线图如图所示。MM420变频器模拟量控制接线学习单元六YL-335B自动生产线中的传动系统知识MM420变频器模拟量控制4.学习单元六YL-335B自动生产线中的传动系统知识（1）电动机正转当按下电动机反转带锁按钮SB1时，数字输入端口5为ON，电动机正转运行。转速由外接电位器RP1控制，模拟电压信号在0~+10V变化，对应变频器的频率在0~50Hz变化，对应电动机的转速在0~1400r/min变化。通过调节电位器RP1改变MM420变频器3端口模拟输入电压信号的大小，可平滑无级地调节电动机转速的大小。学习单元六YL-335B自动生产线中的传动系统知识（2）电动机反转当按下电动机反转带锁按钮SB2时，数字输入端口6为ON，电动机反转运行。转速由外接电位器RP1控制，模拟电压信号在0~+10V变化，对应变频器的频率在0~50Hz变化，对应电动机的转速在0~1400r/min变化。通过调节电位器RP1改变MM420变频器3端口模拟输入电压信号的大小，可平滑无级地调节电动机转速的大小。

MM420变频器实施3段速控制时，可通过外部逻辑开关信号控制变频器按照预先设置的固定频率运行。MM420变频器3段速控制接线图学习单元六YL-335B自动生产线中的传动系统知识MM420变频器多段速控制5.学习单元六YL-335B自动生产线中的传动系统知识1）3段速控制参数学习单元六YL-335B自动生产线中的传动系统知识2）3段速控制变频器运行（1）3个频段的频率值可根据用户要求通过P1001、P1002和P1003参数来修改。（2）按下自锁按钮SB3（7~8接通），数字输入口DIN3为ON，允许电动机运行。（3）第1段速控制。当自锁按钮SB1接通（5~8接通）、SB2断开时，变频器的数字输入口DIN1为ON，数字输入口DIN2为OFF，变频器工作在由P1001所设定的10Hz第1频率段上。（4）第2段速控制。当自锁按钮SB1断开、SB2接通（6~8接通）时，变频器的数字输入口DIN1为OFF，数字输入口DIN2为ON，变频器工作在由P1002所设定的25Hz第2频率段上。学习单元六YL-335B自动生产线中的传动系统知识（5）第3段速控制。当自锁按钮SB1、SB2都接通时，变频器的数字输入口DIN1、DIN2均为ON，变频器工作在由P1003所设定的45Hz第3频率段上。（6）电动机停止运行。当自锁按钮SB1、SB2都断开时，变频器的数字输入口DIN1、DIN2均为OFF，电动机停止运行；或在电动机正常运行在任一频段时，将SB3断开，使数字输入口DIN3为OFF，电动机也能停止运行。（7）当电动机需要反向运行时，只要将相对应频段的频率值设定为负就可以实现。例如，在第二频段上，要求电动机运行在反向的转速上，只要将P1002参数值25Hz修改为-25Hz即可。

知识能力

技能能力

素质能力掌握三菱FX系列PLC的输入/输出接线

规范操作、积极思考、勇于实践；

分工协作、善于总结、公正评价。123掌握西门子S7-200PLC的输入/输出接线。能在规定时间内完成三菱FX系列PLC和西门子S7-200PLC的输入/输出接线，能解决接线过程中出现的常见问题学习项目四自动化生产线中的PLC知识学习任务一认知三菱FX系列PLC认知西门子S7-200系列PLC学习任务二学习项目四自动化生产线中的PLC知识可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式和模拟式的输入与输出，控制各种类型的机械或自动化设备及生产过程。学习任务一认知三菱FX系列PLCPLC的功能与特点（3）数据运算（5）高速计数（6）中断处理（8）联网通信（2）顺序控制（4）准确计时（7）程序与数据存储（9）自检测、自诊断PLC的功能（1）逻辑处理PLC的功能与特点（2）使用方便，通用性强（4）可靠性高，抗干扰能力强（5）编程方法简单，容易掌握（7）性价比高，经济合算（1）体积小，重量轻，功耗低（3）功能强大、完善、通用，适用面广（6）设计、安装、调试和维修方便容易（8）系统组网方便、简单PLC的特点

PLC主要用于自动化控制，如自动生产线、机械制造与加工等多项控制领域。它降低了人们的工作劳动强度，使生产过程和生产管理实现了自动化与科学化。PLC的主要应用三菱FX系列PLC简介一、三菱FX系列PLC基本组成1.PLC硬件系统的基本组成框图PLC的基本组成

FX系列可编程控制器由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成。（1）基本单元：CPU、存储器、输入输出及电源，是PLC的主要部分。（2）扩展单元：用于增加可编程控制器I/O点数的装置，内部设有电源。（3）扩展模块：用于增加可编程控制器I/O点数及改变可编程控制器I/O点数比例，内部无电源，所用电源由基本单元或扩展单元供给。三菱FX系列PLC型号说明2.输入/输出接口二、开关量输入/输出接口1.1）开关量输入接口图2-72PLC输入回路的接线2）开关量输出接口模拟量输入/输出接口2.1）模拟量输入接口2）模拟量输出接口图2-75模拟量输出单元框图西门子S7-200系列PLC基本结构一、西门子S7-200系列PLC是针对小型自动控制系统设计的一款具有可编程控制功能的控制器，它适用于各行各业各种场合中的检测、监测及控制自动化。S7-200系列PLC的强大功能使其无论在独立运行中或联成网络皆能实现复杂控制功能。因此，S7-200系列PLC具有极高的性价比。学习任务二认知西门子S7-200系列PLCS7-200系列PLC的基本单元有CPU21X和CPU22X两代产品，其中CPU21X已经停产，CPU22X是CPU21X的升级替代产品。CPU22X系列产品指令丰富、运行速度快，具有较强的通信能力，适用于要求较高的中小型控制系统。CPU22X主要有CPU221、CPU222、CPU224（CPU224XP）和CPU226四种基本型号，所有型号都带有数量不等的数字量输入/输出（I/O）点。S7-200系列PLC的CPU模块示意图在顶部端子盖内有电源及输出端子；在底部端子盖内有输入端子及传感器电源；在中部右前侧盖内有CPU工作方式开关（RUN/STOP/MERS）、模拟量调节电位器和扩展I/O连接接口；在模块的左侧分别有状态LED、存储卡及通信接口。

CPU是PLC的控制中枢，它由运算器、控制器和寄存器等组成，不同型号的CPU具有不同的技术指标。CPU22X模块的主要技术指标见表0-2。1）CPU2）存储器存储器是用来保存系统或用户相关程序、参数、变量和其他数据信息的专用存储单元。存储器主要有两种：一种是具有读/写功能的存储器，称为随机存储器（RAM），它相当于现代计算机中的内存；另一种是只能读取信息的存储器，称为只读存储器，包括ROM、PROM、EPROM和EEPROM。ROM、PROM的信息是通过专用的程序写入器进行程序写入的，要想删除这部分程序必须在紫外线的照射下完成；EPROM、EEPROM是可完成电写入和电擦除的存储器。在PLC中，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。3）输入/输出点及接线

CPU224的主机共有14个数字量输入点（I0.0~I0.7、I1.0~I1.5）和10个数字量输出点（Q0.0~Q0.7，Q1.0~Q1.1）。CPU224有两种型号，一种是CPU224AC/DC/RLY（继电器），输入电源为交流，提供24V直流给外部元件（如传感器等），继电器方式输出，其接线图如图0-51所示；另一种是CPU224DC/DC/DC，直流24V输入电源，提供24V直流给外部元件（如传感器等），直流（晶体管）方式输出。用户可根据需要选用以上任意一种。CPU224AC/DC/RLY的输入/输出单元接线图开关量输入/输出接线二、

CPU224的输出电路有晶体管输出和继电器输出两种。当PLC由24V直流电源供电时，输出点为晶体管输出，采用功率器件（MOSFET）驱动负载，只能用直流为负载供电。当PLC由220V交流电源供电时，输出点为继电器输出，此时既可以选用直流又可以选用交流为负载供电。晶体管输出的数字量输出分为2组，每组有一个公共端（1L、2L），可接入不同电压等级的负载电源。继电器输出的数字量输出分为3组，Q0.0~Q0.3公用1L，Q0.4~Q0.6公用2L，Q0.7~Q1.1公用3L，各组之间可接入不同电压等级、不同电压性质的负载电源。对于继电器输出，负载的激励电源由负载性质决定。输出端子排右端的N、L1端子是供电电源AC120/240V输入端。模拟量输入/输出接线三、

S7-200的通信接口是保障PLC与其他外部设备之间保持数据通信的一种数据通道，通过这些通信接口可与触摸屏、其他PLC、计算机等设备进行通信，实现不同的功能，更好地为系统控制服务。通信接口四、电源五、

知识能力

技能能力

素质能力掌握FX系列PLCN:N通信协议

规范操作、积极思考、勇于实践；

分工协作、善于总结、公正评价。123掌握PLC的PPI通信协议。能进行N:N通信网络的安装、编程宇调试能进行PPI通信网络的安装、编程与调试学习项目五自动化生产线中的通信技术知识学习任务一认知三菱FX系列PLCN:N通信认知PPI通信学习任务二学习项目五自动化生产线中的通信技术知识三菱FX系列PLCN:N通信网络的特性一、学习任务一认知三菱FX系列PLCN:N通信12345N:N网络。并行链接计算机链接（用专用协议进行数据传输）可选编程端口无协议通信(用RS指令进行数据传输)安装和连接N:N通信网络二、组建N:N通信网络三、

PPI通信协议简介一、学习任务二认知PPI通信

PPI(pointtopointInterface)协议是点对点的串行通信，串行通信是指每次只传送1位二进制数。因而其传输的速度较慢，但是其接线少，可以长距离传输数据。PPI也是一个主/从协议，协议规定主站向从站发出申请，从站进行响应。从站不能初始化信息，但当主站发出申请或查询时，从站才对其响应。020103050604通信参数波特率由于是以位为单位进行数据传输，所以必须规定每位传输的时间，一般用每秒传输多少位来表示。常用的有1200kbit/s、2400kbit/s,4800kbit/s、9600kbit/s、19200kbit/s。站号在通信网络中，为了标示不同的站，必须给每个站一个唯一的标示符，称为站号。站号也可以称为地址。同一个网络中所有站的站号不能相同，否则会出现通信混乱。停止位当一次数据位数传输完毕后，必须发出传输完成的信号，即停止位。停止位一般有1位、1.5位和2位的形式。。起始位个数开始传输数据的位，称为起始位，在通信之前双方必须确定起始位的个数，以便协调一致。起始位数一般为一个。数据位数一次传输数据的位数。每次传输数据时，为提高数据传输的效率，一次不仅仅传输1位,而是传输多位，一般为8位，正好1字节。常见的还有7位，用于传输ASCⅡ码检验位为了提高传输的可靠性，一般要设定检验位，以指示在传输过程中是否岀错，一般单独占用1位。常用的检验方式有偶检验、奇检验，当然也可以不用检验位。通信参数二、通信接口三、网络运行读/写命令（NETR/NETW指令）四、表2-33NETR/NETW的TBL参数参照表

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