《自动线体控制》-1-《智能化生产设备设计安装与调试》教案

2024年版教案课程名称：智能化生产设备设计安装与调试学年学期：2024-2025上学期授课班级：2022电气自动化技术1、2班授课教师：

课程基本信息课程名称智能化生产设备设计安装与调试学分3.5开课学院机电工程学院课程性质专业必修课考核形式结果性考核+过程性考核课程总学时56其中：理论学时16，实践学时40。教学学时教师教学学时56，学生网络自学学时0。使用教材《自动化生产线集成与运维》北京理工大学出版社、蓝伟铭主编教学资源配套《智能化生产设备设计安装与调试》课程网站注：1.课程性质包括专业必修课、专业限选课、专业选修课、公共必修课、公共限选课、公共选修课、网络选修课等。2.考核形式包括结果性考核、过程性考核、结果性考核+过程性考核。3.使用教材要注明教材名称、出版社、编者等。

授课课题一、自动化机器人生产线实训设备整体介绍1授课方式理论+实训授课时数4教学目标1、课程介绍2、课程要求及注意事项。3、熟悉自动化机器人生产线实训设备的布局和结构，各个设备之间的关系及通讯方式；能够了解自动线工艺流程，机器人在生产线中的作用。熟悉设备中安全急停的位置和功能。教学重点及解决措施1、熟悉自动化机器人生产线实训设备的布局和结构，各个设备之间的关系及通讯方式；能够了解自动线工艺流程，机器人在生产线中的作用。熟悉设备中安全急停的位置和功能。教学难点及解决措施自动线集成整体控制之间的关系，配套微课重点讲解学情分析具备PLC编程基础、液压气动知识、传感器知识、变频器知识、人机界面知识。教学材料分析符合教学要求教学内容1、课程介绍2、课程要求及注意事项。3、熟悉自动化机器人生产线实训设备的布局和结构，各个设备之间的关系及通讯方式；能够了解自动线工艺流程，机器人在生产线中的作用。熟悉设备中安全急停的位置和功能。教学实施过程时间安排教学环节教师活动学生活动教学方法手段30分钟课程介绍介绍课程的要求，内容及考核等注意事项。1、机器人自动生产线的概念、自动生产线集成的基本工作原理及应用范围；★观看自动线相关视频并介绍西门子改造自动生产线实训设备说明；听讲讲授案例10分钟模块网络通讯功能介绍2.自动生产线实训设备的各工作模块网络通讯功能介绍；听讲，回答问题讲授10分钟工作站工位介绍实训设备的工作站工位介绍；本工作站由AGV、机器人、PLC、环形输送线、车床、主控台、电脑、显示屏、软件等组成。主控台：PC机:win10家庭中文版,登录密码：Liuzhou2020服务器：WindowsServer2012R2Standard,登录密码：Liuzhou2020显示器:75PUF6393/T3HMI显示屏:TP177B用户名：admin管理密码：liuzhou管理级交换机：用户名admin，密码：Liuzhou2020听讲，跟步骤进行软件使用练习讲授20分钟工作站工艺介绍实训设备的工作站工艺介绍；自动区工艺流程AGV小车将带有毛坯的满载托盘送至R1取件位置；机器人R1带动抓手GR01抓取毛坯托盘到毛坯料架上TAB01；机器人R2随地导轨移动，带抓手GR02依次从毛料托盘上抓取工件到输送线上；PLC计数当一个毛坯托盘上的工件抓取完后，机器人R1抓毛坯托盘到AGV料架上,AGV输送到人工上件位；当成品料架上放有成品托盘时，机器人R2随地导轨移动抓取成品工件依次放置到成品托盘上；PLC计数当一个成品托盘上的工件放满后，机器人R1抓成品托盘到AGV料架上，AGV输送到人工上件位；当收到工件为废品时，机器人R2抓取废品工件到废品托盘；PLC计数当废品托盘满料后，机器人R1抓取废品托盘到AVG料架上,AGV将废品托盘送回下料。巡堂指导，注意作业安全规范等细节，督促学生全过程注意安全细节。巡堂指导：线路安装及故障排除方法过程中帮助学生解决问题。20分钟主要设备介绍工作站主要设备介绍；主控台（MCP）HMI：西门子TP177B；按钮开关、蜂鸣器；PC机：联想；服务器：联想；交换机：TP-link；显示器：Dell。西门之HMI触摸屏ABB机器人：类型：IRB6700，有效载荷：235KG，机器人类型：IRB6700-235/2.65。川崎机器人：机床：802D数控系统：西门子802D数控系统，驱动器控制柜AGV：自动毛坯工件输送急停按钮的位置和作用：1、现场所有红色蘑菇状按钮均为急停按钮，分布在主控台操作面板、安全门盒、机器人控制柜和示教器上。2、作用范围：自动模式下任意急停按钮拍下（外部控制箱上、川崎、机床急停除外），本工位的设备立即停止，本线体其他工位也都能收到急停信号，立即退出自动运行模式，设备停止。但当机器人选择了手动模式，主控台的急停按钮失效，那么不受其他工位的急停影响。3、急停操作：A.出现紧急情况时，可按下就近的急停按钮，工位立即进入停止状态。B.紧急情况解除后，先复位急停按钮，再按照步骤5.1，完成启动过程。讲授+现场介绍60分钟计划与分工计划与分工每组选定以为组长，做好成员的人工；针对自动线集成站进行专项训练；拟定小组工作计划和目标。实施系统控制程序及调试。（机动）学生组队及工位认知巡堂指导10分钟5.小结跟学生进行互动针对此次课的学生共性问题进行总结分享。评估本次所学，下课前的实训室设备场地整理归位及5S。总结本次课情况，检查场地整理教学评价教学反思备注说明：本页用于某一章节或某一课教学实施方案的设计，原则上按教学安排2-4学时授课内容编写，该表可根据内容加页。

授课课题二、PLC控制ABB机器人搬运控制项目2-1授课方式理论+实训授课时数4教学目标1、学生能够了解自动生产线实训设备结构以及基本工作原理，熟悉实训设备的机器人搬运部分单元的结构；2、能够进行搬运单元的PLC程序设计，利用通讯设置实现PLC与机器人的数据交换，进行机器人搬运设备工艺的控制。教学重点及解决措施1、学生能够利用通讯设置实现PLC与机器人的数据交换，进行机器人搬运设备工艺的控制。教学难点及解决措施PLC与机器人的通讯设置，通过案例引导及微课反复强调学情分析具备机器人基础应用知识，PLC编程基础、液压气动知识、传感器知识、变频器知识、人机界面知识。教学材料分析符合教学要求教学内容1、自动生产线实训设备结构以及基本工作原理；2、实训设备的机器人搬运部分单元的结构；3、搬运单元的PLC程序设计，利用通讯设置实现PLC与机器人的数据交换，进行机器人搬运设备工艺的控制。教学实施过程时间安排教学环节教师活动学生活动教学方法手段20分钟讲授自动生产线实训设备的中控单元作用功能讲授自动线控制系统的控制方式，对S7-400PLC与300PLC进行介绍，硬件结构涉及的知识点等等。整条产线采用西门子S7-400PLC与300PLC的网络组成，而本项目设计到300PLC与ABB机器人的控制。听讲、现场查看设备讲授+现场演示20分钟讲授PLC程序结构说明PLC程序结构说明：1、“程序块”文件夹存放着整个工作站的程序，又分别存放在“1PLC”、“11SZ”、“Lib”子文件夹下。2、主程序编写OB1主程序条用了模式程序FB400，机器人程序块FB440&FB441，PLC与PLC400之间的S7通讯程序FB14&FB15以及RFID功能块FC45，报警块FC1000，上下工件程序块：FC100&Fc101，气缸功能块在其内部调用。这里简易描述FC45RFID的功能块和FB440机器人功能块及S7通讯配置。机器人程序编写OB1调用FB440、FB441机器人程序块；FB120是ABB机器人启动时序块（ABB提供）；接口信号通过SFC14于SFC15实现从站信号的读写；听讲、现场查看设备讲授+现场演示20分钟任务布置布置机器人操作任务；现场指导查看设备情况；学生听讲讲授90分钟现场实操指导学生完成PLC的ABB机器人通信程序熟悉及编程调试。机器人的示教程序调试。学生分组进行现场查看设备，完成ABB机器人示教和程序调试巡回指导10分钟5.小结跟学生进行互动针对此次课的学生共性问题进行总结分享。评估本次所学，下课前的实训室设备场地整理归位及5S。总结本次课情况，检查场地整理教学评价教学反思备注

授课课题二、PLC控制ABB机器人搬运控制项目2-2授课方式理论+实训授课时数4教学目标1、学生能够了解自动生产线实训设备结构以及基本工作原理，熟悉实训设备的机器人搬运部分单元的结构；2、能够进行搬运单元的PLC程序设计，利用通讯设置实现PLC与机器人的数据交换，进行机器人搬运设备工艺的控制。教学重点及解决措施1、学生能够利用通讯设置实现PLC与机器人的数据交换，进行机器人搬运设备工艺的控制。教学难点及解决措施PLC与机器人的通讯设置、并能够进行联调数据关联的理解，详细重点针对性小组对接讲授。学情分析具备机器人基础应用知识，PLC编程基础、液压气动知识、传感器知识、变频器知识、人机界面知识。教学材料分析符合教学要求教学内容1、通信联调讲解；3、搬运单元的PLC程序设计，利用通讯设置实现PLC与机器人的数据交换，进行机器人搬运设备工艺的控制。教学实施过程时间安排教学环节教师活动学生活动教学方法手段20分钟通讯配置讲授1、通讯配置通讯协议又称通信规程，是指通信双方对数据传送控制的一种约定。约定中包括对数据格式，同步方式，传送速度，传送步骤，检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，它也叫做链路控制规程。S7通信协议是西门子S7系列PLC内部集成的一种通信协议。它是一种运行在传输层之上的（会话层/表示层/应用层）、经过特殊优化的通信协议，其信息传输可以基于MPI网络、PROFIBUS网络或者以太网。2、S7通信支持两种方式：基于客户端（Client）/服务器（Server）的单边通信；基于伙伴（Partner）/伙伴（Partner）的双边通信；客户端（Client）/服务器（Server）模式是最常用的通信方式，也称作S7单边通信。在该模式中，只需要在客户端一侧进行配置和编程；服务器一侧只需要准备好需要被访问的数据，不需要任何编程（服务器的“服务”功能是硬件提供的，不需要用户软件的任何设置）。共同点和区别：ModbusTCP、TCP/IP、S7的介质都是网线。ModbusTCP:是基于以太网介质的Modbus通讯协议。TCP/IP:基于以太网Ethernet的TCP/IP协议。S7:基于以太网或者PROFINET的西门子通讯协议(不是公开的协议).硬件搭建：使用RJ45的网线将PLC之间连接起来。听讲、现场查看设备讲授+现场演示20分钟讲授组态FigureSEQFigure\*ARABIC1单击配置网络FigureSEQFigure\*ARABIC2点击CPU：建立连接类型 FigureSEQFigure\*ARABIC3配置站点IDFigureSEQFigure\*ARABIC4听讲、现场查看设备讲授+现场演示20分钟任务布置及网络配置1、布置机器人网络配置操作任务；每组选定以为组长，做好成员的人工；2、现场指导查看设备网络配置情况；1、拟定小组工作计划和目标。2、实施系统控制程序及调试。巡回指导90分钟现场实操3、指导学生完成PLC的ABB机器人通信程序熟悉及编程调试。4、机器人的示教程序调试。5、PLC控制机器人上下料项目。3、学生分组进行现场查看设备，完成ABB机器人示教和程序调试巡回指导10分钟5.小结与学生进行互动针对此次课的学生搬运项目问题进行总结分享。评估本次所学，下课前的实训室设备场地整理归位及5S。总结本次课情况，检查场地整理教学评价教学反思备注

授课课题三、自动线PLC的通信控制控制项目3-1授课方式理论+实训授课时数4教学目标1.了解自动生产线的网络组成结构；2.掌握PLC之间的通信配置组态方法。3.能对自动生产线网络进行查看分析。教学重点及解决措施熟悉自动化机器人生产线实训设备的网络能够了解自动线通信方式及作用。针对性的进行设备网络组态的教学，细致讲解。教学难点及解决措施自动线集成整体控制之间的通信数据发送和接收，需要多次演示示范讲解学情分析具备PLC编程基础知识、机器人基础编程及操作。教学材料分析符合教学要求教学内容1、自动线网络结构项目介绍2、了解自动生产线的网络组成结构；3、介绍PLC之间的通信配置组态方法。4、能对自动生产线网络进行查看分析。教学实施过程时间安排教学环节教师活动学生活动教学方法手段15分钟互动引入一、自动线网络结构介绍1、开场白：同学们大家好，今天我们开始学习自动线PLC的通信控制，我们将介绍：自动线网络结构、PLC与PLC的S7通信设置方法、PLC与远程I/O设备的查看等几个方面的内容。那么我们为什么需要学习通信内容呢？2、视频引入接下来我们看看自动线运行的演示视频听讲及互动引导法、讲授法、互动15分钟自动线网络结构介绍3、讲解步骤如下：1）我们给启动信号给线体输送链进行运行，循环输送工件托盘；2）当工件运送至上料位后进行定位，并发送信号给机器人进行抓取工作；3）然后机器人抓取工件放入线体工件托盘，实现上料过程；4）机器人完成工作后回到原位后，返回一个完成信号。小结：通信的重要性4、介绍自动线系统组成：自动线系统总共有四个控制柜，总共5台PLC。1）CNC1和CNC2两台PLC分别控制这两个数控机床工位的川崎机器人上下料及线体档停控制。2）线性机械手PLC主要完成线体在ABB机器人上下料工位的档停控制，以及机器人上下料的控制。3）S7-412-3型号的2台400PLC（其中一台为冗余），主要负责整个线体的联调控制，包括与各个站的信息交互。自动生产线整线联调，需要产线中的各个区域工位均已经完成了工位的调试后，再由主控系统上位机进行联调信号的统一协调发送，通过通信进行生产线工艺流程的整体控制。听讲、现场查看设备讲授+现场演示20分钟讲授PLC的S7通信设置PLC与PLC的S7通信设置线体中的PLC之间通信方式介绍：线体PLC与PLC之间数据交换：1、采用西门子S7-412-3型号的PLC通过S7通信协议与其他S7-315PLC实现工业现场总线通讯，实现线体的数据交换。2、S7-315PLC之间的通信也是由S7通信协议与其他S7-315PLC实现工业现场总线通讯来配置。3、查看400PLC的网络拓扑页面添加PLC与其他PLC的通信5、数据地址的查看为了在两个S7-400站之间或S7-400站与S7-300站之间通过在NetPro中组态的一个S7连接进行数据通信，必须在S7程序中调用通信函数。SFB14 (“GET”)用于从远程CPU读取数据，SFB15 (“PUT”)用于向远程CPU写入数据。6、S7-400与S7-300之间以太网通讯方法通信指令介绍播放通信指令动画：8、重点介绍SFB指令的作用：三、PLC的通信动画演示及远程I/O查看同学们大家好，前面我们已经学习过了自动线网络结构、PLC与PLC的S7通信设置方法，今天我们继续学习自动线PLC的通信控制，我们将通过通信动画来介绍PLC与PLC的通信原理。让大家更直观的理解通信的原理过程。1、观看通信动画原理：小结：从动画中可以知道重要的地方：就是地址的关系是什么？为了方便编程，我们通过查看400PLC的SFB14与SFB15指令，结合标准程序中FC22通信模块的地址发送及接收关系，可以获得如图所示的数据发送和接收关系图。后续可以直接使用这些地址进行编程，协调各个站PLC的数据，实现各个站点的信息数据交互。需要注意的是：数据都需要经过400PLC进行集中协调处理。查表查看表400PLC与300PLC通信表。听讲、现场查看设备讲授+现场演示20分钟现场实操2、PLC与远程I/O设备的查看每个控制柜PLC对应的站点除了主PLC外，还有外部的设备与之连接通信，主要是通过PROFIBUS-DP工业现场总线进行通信，部分设备也通过PROFINET进行网络通信。图中的机器人及远程IO模块在PLC中进行组态，可以查看每个设备的通信信息，设备的通信方式是PROFINET还是PROFIBUS。例如我们查看线性机械手站点的DP网络，在STEP7软件中，点击线性机械手站点的PLC，进入硬件组态界面，可以看到挂在线性机械手站点PLC上的外部设备连接情况，包括DP地址等信息。本站点有1个PROFIBUS-DP网络，挂有三个设备：1个ET200S远程I/O模块（IM151）；1个ASM456模块（RFID）;本站点有1个PROFINET网络，挂有三个设备：1个ET200S远程I/O模块（IM151）；1个ABB机器人R1通信模块;1个ABB机器人R2通信模块;听讲巡回指导80分钟任务布置及实训1、布置PLC间网络配置操作任务；每组选定以为组长，做好成员的人工；2、现场指导查看设备网络配置情况；3、指导学生完成多站间通信程序熟悉及编程调试。4、机器人的示教程序调试。5、PLC通信项目实施。1、拟定小组工作计划和目标。2、实施系统控制程序及调试。巡回指导10分钟5.小结与学生进行互动针对此次课的学生PLC网络项目问题进行总结分享。评估本次所学，下课前的实训室设备场地整理归位及5S。总结本次课情况，检查场地整理教学评价教学反思备注

授课课题四、AGV小车的控制项目专项训练4授课方式理论+实训授课时数4教学目标1、学生能够了解自动生产线实训设备结构以及基本工作原理，熟悉实训设备的AGV小车单元的结构；2、能够进行AGV小车控制，利用手动及通讯设置实现PLC与AGV小车的数据交换，PLC与AGV小车的运行控制、完成出库和入库的控制。教学重点及解决措施1、学生能够手动实现对AGV小车的出库入库控制，进行出库入库的控制。分组点对点介绍。教学难点及解决措施1、利用通讯设置实现PLC与AGV小车的数据交换，完成出库和入库的控制。分组点对点介绍。学情分析具备PLC编程基础、液压气动知识、传感器知识。教学材料分析符合教学要求教学内容1、PLC实训设备结构以及基本工作原理；2、AGV小车部分单元的结构；3、利用手动及通讯设置实现PLC与AGV小车的数据交换，PLC与AGV小车的运行控制、完成出库和入库的控制。教学实施过程时间安排教学环节教师活动学生活动教学方法手段25分钟一、AGV小车部分单元作用功能介绍一、AGV小车部分单元作用功能介绍；整条产线毛坯件及成品件的出入库由AGV小车负责完成。1、AGV小车的基本使用介绍：1）AGV操作盒OP2机器人在安全位置，可以按启动按钮，将托盘送至R1抓取位置。（OP2上的急停不能影响AGV）启动按钮：当启动按钮0.5s闪烁时请求废品空托盘上AGV；1S闪烁时请求满料毛坯托盘上AGV；2s时请求成品空托盘上AGV，按下按钮AGV将从人工上托盘位置“1”前往R1取件位置，（此过程中托盘处于上升状态）2）AGV前后操作界面3）控制面板的介绍：4）AGVHMI操作界面介绍2、PLC与AGV小车的通讯设置从机器人315PLC对应发送信息给AGV小车实现启动动作。听讲、现场查看设备讲授+现场演示15分钟任务布置：现场实操1）手动实现对AGV小车的出库入库控制2）通过设置完成PLC与AGV的通讯试机；3）编写一个简单的PLC程序，要求能接受AGV小车信号和发送信号让小车运行动作，能进行小车出入库行走动作；1、拟定小组工作计划和目标。实操20分钟实训1、现场指导查看设备配置情况；2、指导学生完成小车设置。学生分组完成设置巡回指导90分钟实训完成PLC端的查看地址及编程；完成PLC与AGV项目实施。学生进行项目实施巡回指导10分钟小结与学生进行互动针对此次课的学生AGV项目问题进行总结分享。评估本次所学，下课前的实训室设备场地整理归位及5S。总结本次课情况，检查场地整理教学评价教学反思备注

授课课题五、自动化生产线体运行调试项目5-1授课方式理论+实训授课时数4教学目标1、学生能够了解自动生产线实训设备结构以及基本工作原理，熟悉实训设备的机器人线体部分单元的结构；2、能够进行自动线体单元的PLC程序设计，利用通讯设置实现PLC与变频器的数据交换，进行生产线运行工艺的控制。教学重点及解决措施1、学生能够利用通讯设置实现PLC与变频器的数据交换，进行生产线运行工艺的控制。通过视频和图片详细介绍。教学难点及解决措施PLC与机器人的通讯设置，根据实际连接项目进行详细介绍。学情分析具备机器人基础应用知识，PLC编程基础、液压气动知识、传感器知识、变频器知识、人机界面知识。教学材料分析符合教学要求教学内容1、自动生产线实训设备结构以及基本工作原理；2、实训设备的生产线体输送部分单元的结构；3、线体输送单元的PLC程序设计，利用通讯设置实现PLC与变频器的数据交换，，进行生产线运行工艺的控制。4、能够控制线体挡停气缸实现托盘的位置挡停及放行。教学实施过程时间安排教学环节教师活动学生活动教学方法手段20分钟一、中控单元作用功能介绍1自动生产线实训设备的中控单元作用功能介绍；整条产线采用西门子300PLC与变频器的DP网络组成，本项目需要300PLC与变频器的DP网络构建。任务1：采用西门子412-3DP型号的PLC通过PROFIBUS现场总线与智能从站MM440变频器实现通讯，PLC和变频器的PROFIBUS地址分别为2和4，发送“起/停”、“正/反转”和“速度设定值”等指令，变频器运行速度参数返回给PLC。通过STEP7在线监控。完成变频器参数设置、电气接线、PLC编程监控。1、变频器参数设置：1）电动机参数设置；2）涉及信号源的参数设置；2、PLC硬件组态过程介绍：3、变频器控制字的说明：PLC(主站)→MM440：变频器的控制字STW——PQW520。启动：W#16#47F;停止：W#16#47E;变频器速度控制字HSW——PQW522。LC(主站)←MM440：ZSW——PIW560；速度反馈HIW——PIW562。听讲、现场查看设备讲授+现场演示20分钟任务演示4、在PLC程序中的试验及演示：变频器速度控制字HSW——PQW522。HSW：PZD任务报文的第2个字是主设定值（HSW）。这就是主频率设定值，是由主设定值信号源提供的，（参看参数P1000）。数值是以十六进制数的形式发送，即4000H（16384）规格化为由P2000设定的频率（比如本例为默认值50Hz），那么2000H即规格化为25Hz，负数则反向。5、变频器带动线体运转后，可以通过检测线体各个位置，对托盘进行挡停和放行控制。各个I/O如表所示，可以直接利用进行程序控制。（可参考FC21线体控制）挡停气缸演示动作：6.PLC程序设计调试与运行。（10分钟）（1）讲解功能流程图。（2）单元工作原理及PLC程序编写方法；听讲讲授+现场演示90分钟作业布置、现场实操1）通过设置完成PLC与线体变频器的通讯；2）编写一个简单的变频器控制程序，要求有能控制自动线体进行启停动作；3）编制简单PLC程序进行控制线体的工艺顺序程序动作，要求能检测托盘位置及控制挡停。学生分组进行现场查看设备，完成项目巡回指导20分钟任务计划1）任务计划：在线体能控制基础上，将ABB机器人上下料工作结合线体工艺动作，完成自动线的自动上下料过程。学生分组进行现场查看设备，完成项目巡回指导10分钟小结与学生进行互动针对此次课的学生项目问题进行总结分享。评估本次所学，下课前的实训室设备场地整理归位及5S。总结本次课情况，检查场地整理教学评价教学反思备注

授课课题六、数控机床的工业机器人上下料控制项目6-1授课方式理论+实训授课时数4教学目标1、学生能够了解自动生产线实训设备结构以及基本工作原理，熟悉实训设备的数车机器人搬运部分单元的结构；2、能够进行CNC搬运单元的PLC程序设计，利用通讯设置实现PLC与机器人的数据交换，PLC与数车的开关门控制、进行机器人搬运上下料工艺的控制。3、数控机床基本界面应用。教学重点及解决措施1、学生能够利用通讯设置实现PLC与机器人的数据交换，进行机器人搬运设备工艺的控制。教学难点及解决措施PLC与机器人的通讯设置，配置步骤结合网站工作页流程来梳理讲解学情分析具备机器人基础应用知识，PLC编程基础、液压气动知识、传感器知识、数控维修基本知识。教学材料分析符合教学要求教学内容1、数车、机器人、PLC实训设备结构以及基本工作原理；2、实训设备的机器人搬运部分单元的结构；3、CNC搬运单元的PLC程序设计，利用通讯设置实现PLC与机器人的数据交换，PLC与数车的开关门控制、进行机器人搬运上下料工艺的控制。教学实施过程时间安排教学环节教师活动学生活动教学方法手段20分钟一、中控单元作用功能介绍一、自动生产线实训设备的中控单元作用功能介绍；（10分钟）整条产线的机床上下料由西门子S7-300PLC与数车、机器人组成。目标实现：按要求设置PLC、数控车床以及机器人通信地址，并调试主控PLC系统与数控车床、工业机器人以及工作站相关设备的通信，实现机器人将生产线输送的工件搬运至数车进行装夹功能。要求实现CNC1号工位挡停工件托盘后，数控车床自动开启安全门，机器人完成对工件抓取后放入数车的夹盘固定后自动退回，安全门再自动关闭。当加工完工件后，安全门自动开启，机器人完成对工件抓取后放回挡停工件托盘。1、CNC1的300PLC的硬件组态CNC1的组态网络为PRIFIBUS（CNC1）。硬件组成：1）315F-2PN/DP主控PLC（DP地址2）；2）IM151远程I/O模块（DP地址3）；3）DP/AS-ILINK20E链路模块（DP地址4）(3RK14001CE00AA2)；4）CommunicationmoduleASM456RFID接口模块（DP地址5）；5）DP/PACOUPLERDP/PA耦合器和连接器（DP地址6）；网络拓扑图在300PLC控制CNC1的程序界面，可以查看对应数控车床的硬件输出点，可以进行查看。2、机床输入信号在PLC中的对应点：3、机床输出信号在PLC中的对应点：监控界面进行手动对数控机床的控制：3、数控机床基本界面应用。听讲、现场查看设备讲授+现场演示30分钟作业布置1）通过设置完成PLC与数控机床的通讯；2）编写一个简单的数控机床控制程序，要求有能控制自动线体进行启停动作学生分组进行现场查看设备巡回指导80分钟现场实操3）按照任务要求编制PLC程序进行控制数控机床的工艺顺序程序动作，要求能与检测托盘位置及控制挡停联动。完成项目巡回指导10分钟5.小结与学生进行互动针对此次课的学生项目问题进行总结分享。评估本次所学，下课前的实训室设备场地整理归位及5S。总结本次课情况，检查场地整理教学评价教学反思备注

授课课题六、数控机床的工业机器人上下料控制项目6-2授课方式理论+实训授课时数4教学目标1、学生能够对川崎机器人进行编程；2、学生能够PLC控制川崎机器人进行通信控制。3、数控机床基本界面应用。教学重点及解决措施1、学生能够利用通讯设置实现PLC与机器人的数据交换，进行机器人搬运设备工艺的控制。教学难点及解决措施PLC与机器人的通讯设置及综合实操的完成度学情分析具备机器人基础应用知识，PLC编程基础、液压气动知识、传感器知识、数控维修基本知识。教学材料分析符合教学要求教学内容1、学生能够对川崎机器人进行编程；2、学生能够PLC控制川崎机器人进行通信控制。教学实施过程时间安排教学环节教师活动学生活动教学方法手段20分钟一、川崎机器人的编程与通信川崎机器人的上下料；1、PLC输出连接至川崎机器人2、PLC与川崎机器人的接线；3、PLC输入点地址分配及功能；4、PLC输出点地址分配及功能听讲、现场查看设备讲授+现场演示30分钟川崎机器人示教及程序编写川崎机器人信号配置：川崎机器人信号配置步骤；设定搬运夹具信号；川崎机器人上料程序编写；讲解搬运工艺动作流程；听讲讲授+步骤演示20分钟作业布置布置搬运具体实施任务学生分组巡回指导80分钟现场实操1、根据动作流程编写数控机床CNC2加工完成后的取工件至线体的程序。2、数控机床CNC1工位的控制可参考CNC2工位进行编程控制。进行现场查看设备，完成项目巡回指导10分钟5.小结与学生进行互动针对此次课的学生项目问题进行总结分享。评估本次所学，下课前的实训室设备场地整理归位及5S。总结本次课情况，检查场地整理教学评价教学反思备注

授课课题六、数控机床的工业机器人上下料控制项目6-3授课方式理论+实训授课时数4教学目标工业机器人上下料程序设计及联调数控机床基本界面应用。2、学生能够PLC控制川崎机器人进行通信控制。教学重点及解决措施1、学生能够利用通讯设置实现PLC与机器人的数据交换，进行机器人搬运与数控车床上下料工艺的控制。教学难点及解决措施PLC与机器人的通讯设置学情分析具备机器人基础应用知识，PLC编程基础、液压气动知识、传感器知识、数控维修基本知识。教学材料分析符合教学要求教学内容学生能够对川崎机器人进行编程；数控机床基本界面应用。2、工业机器人上下料程序设计及联调。教学实施过程时间安排教学环节教师活动学生活动教学方法手段20分钟一、工业机器人上下料程序设计及联调具体要求介绍讲解工业机器人上下料程序设计及联调具体要求：步骤1、CNC2前线体挡停CNC2前线体两个位置的抓位挡停气缸和放位挡停气缸均伸出，当检测到有托盘进入CNC2工位区域时，在抓位挡停处对托盘进行挡停及抓位定位气缸夹紧动作，固定托盘并发回信号至CNC2的PLC。（如果是空托盘，则单个放行）步骤2、川崎机器人取工件PLC给川崎机器人工件夹取信号，机器人自动进行工件抓取至机床安全门外，完成抓取动作后给PLC上抓取完成信号。步骤3、CNC机床夹爪和安全门动作1）PLC给CNC1开门信号，开门到位后将开门到位信号发回PLC。2）PLC给机器人放件信号进入放件程序，将工件放置卡盘处，卡盘夹紧工件，机器人打开夹爪回到HOME点。3）机床关门，关门到位信号发回PLC。步骤4、CNC机床加工PLC给数控机床加工信号，机床自动加工，完成后返回加工完成信号至PLC。步骤5、川崎机器人取工件1）PLC获取加工完成工件信号后，机器人进入机床进行取件并放置回线体托架上，放工件后回到HOME点，将完成信号发回PLC。2）PLC对抓位定位气缸及抓位挡停气缸进行缩回放行，放行后及时伸出阻挡后一托盘。步骤6：测试PLC、机器人、数控机床的动作是否成功。操作步骤如下：1、示教器中机器人指针光标移至主程序打开，等待命令运行信号。2、在控制柜面板上通过钥匙将机器人切换至左侧的自动模式，之后在弹出的提示框中点击确定。3、非单步执行状态。以上步骤完成后，按下启动按钮，即可运行全部自动下料程序。听讲、现场查看设备讲授+现场演示20分钟介绍数控机床基本界面功能3、数控机床基本界面应用。听讲、现场查看设备讲授+现场演示10分钟作业布置分组布置基本控制任务学生分组巡回指导80分钟、现场实操1、根据动作流程编写数控机床CNC2加工完成后的取工件至线体的程序。2、数控机床CNC1工位的控制可参考CNC2工位进行编程控制。进行现场查看设备，完成项目巡回指导10分钟5.小结与学生进行互动针对此次课的学生项目问题进行总结分享。评估本次所学，下课前的实训室设备场地整理归位及5S。总结本次课情况，检查场地整理教学评价教学反思备注

授课课题七、RFID与HMI触摸屏应用项目7-1授课方式理论+实训授课时数4教学目标掌握RFID的编程调试；掌握RFID对零件的数据读取和写入方式，并能了解信息含义。教学重点及解决措施1、学生能够利用通讯设置实现PLC与RFID的数据交换，进行RFID的控制。教学难点及解决措施PLC与的RFID的数据交换通讯设置，步骤要详细讲解两次，配合视频微课反复学习理解。学情分析具备机器人基础应用知识，PLC编程基础、液压气动知识、传感器知识基本知识。教学材料分析符合教学要求教学内容1、RFID的基本知识和编程；2、RFID对零件的数据读取和写入方式。教学实施过程时间安排教学环节教师活动学生活动教学方法手段20分钟一、RFID的硬件组态1、RFID的硬件组态ASM456RFID模块 2、设置PROFIBUSDP地址3、STEP7创建项目1）OB1中初始化；2）查看DB45中的命令；3、MOBY命令介绍听讲、现场查看设备讲授+现场演示40分钟项目任务布置、现场实操CNC1工位RFID写数据1）定义好存放数据信息含义；2）利用RFID对在CNC1工位现场载码体写入数据；学生分组进行现场查看设备，完成项目巡回指导3分钟提问互动如何知道是否写入数据成功？互动引导讨论式7分钟项目任务布置、现场实操CNC2工位RFID读数据1）CNC2工位定义好读取数据信息含义；2）利用RFID对在CNC2工位放置的现场载码体读取数据；3）比对之前在在CNC1工位现场载码体写入数据是否一致验证读写是否成功；学生分组进行现场查看设备，完成项目巡回指导80分钟现场实操完成多工位间的RFID的数据读写项目学生分组完成项目巡回指导10分钟小结与学生进行互动针对此次课的学生项目问题进行总结分享。评估本次所学，下课前的实训室设备场地整理归位及5S。总结本次课情况，检查场地整理教学评价教学反思备注

授课课题RFID与HMI触摸屏应用项目7-2授课方式理论+实训授课时数4教学目标掌握HMI的编程调试；掌握HMI能够显示RFID对零件的数据，并能了解信息含义。了解MES系统应用教学重点及解决措施1、学生能够利用通讯设置实现PLC与RFID的数据交换，进行HMI的监控。教学难点及解决措施HMI的监控画面设计，变量与PLC、RFID的数据交换通讯设置，步骤要详细讲解两次，配合视频微课反复学习理解。学情分析具备机器人基础应用知识，PLC编程基础、液压气动知识、传感器知识基本知识。教学材料分析符合教学要求教学内容人机界面的组成及工作原理；连接组态及界面设计；对产线进行启动停止设计、读取显示生产线RFID信息。了解MES系统应用教学实施过程时间安排教学环节教师活动学生活动教学方法手段30分钟一、RFID的硬件组态一、HMI读取RFID项目设计1、人机界面的组成及工作原理创建项目建立连接，重点是IP地址讲解。添加变量，变量的分类及类型讲解；画面的设计及变量的对接方式；HMI设备与组态PC机的连接以太网下载设置HMI设计与调试MES系统介绍中控台MES系统界面介绍。听讲、现场查看设备讲授+现场演示20分钟项目任务布置任务要求：1、通过HMI触摸屏启动系统运行，AGV小车上料过程是否正常；2、通过HMI触摸屏启动输送链运转，线体运送空托盘；3、通过HMI触摸屏启动ABB机器人R1将工件托架盘取出放入固定上料位；4、通过HMI触摸屏启动ABB机器人R2将工件托架盘中的毛坯工件取出放入线体；5、通过HMI触摸屏启动CNC1工位的川崎机器人的上下料工作与数控机床联调是否正常。6、通过HMI触摸屏启动CNC2工位的川崎机器人的上下料工作与数控机床联调是否正常。7、通过HMI触摸屏启动各个工位挡停和放行动作是否流畅正常。8、通过HMI触摸屏监控RFID是否读写正常；学生分组进行现场查看设备，完成项目巡回指导3分钟提问互动如何知道是否写入数据成功？互动引导讨论式80分钟现场实操完成项目RFID的数据读取地址编写；触摸屏进行页面设计及数据地址的规划并读取RFID的信息。学生分组进行现场查看设备，完成项目巡回指导7分钟5.小结与学生进行互动针对此次课的学生项目问题进行总结分享。评估本次所学，下课前的实训室设备场地整理归位及5S。总结本次课情况，检查场地整理教学评价教学反思备注

授课课题八、机器人自动线集成项目联调8-1授课方式理论+实训授课时数4教学目标掌握生产线各工位集成项目联调方法；能够完成生产线的联调控制。教学重点及解决措施学生能够利用通讯设置实现各工位的数据交换，进行HMI的监控整