《自动化生产线安装与调试》-7.3人机界面控制与调试一

任务目标掌握西门子以太网通信的组态了解西门子以太网通信完成系统整体控制实训的工作任务一、西门子以太网通信概述

在前面的项目中，重点介绍了自动化生产线的各个组成单元在作为独立设备工作时用PLC对其实现控制的基本思路，这相当于模拟了一个简单的单体设备的控制过程。本项目将以自动化生产线为实例，介绍如何通过PLC实现由几个相对独立的单元组成的一个群体设备（生产线）的控制功能。

系统的控制方式采用每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过以太网通讯实现互连的分布式控制方式。组建成网络后，系统中每一个工作单元也称作工作站。PLC网络的具体通信模式，取决于所选厂家的PLC类型。自动化生产线的标准配置为：若PLC选用300系列，通信方式则采用西门子PROFINET以太网协议通信。二、实现以太网通信的步骤PLCPROFINET通信是基于传统的Ethernet通信机制，使用以太网和TCP/IP协议作为通信基础，在任何场合下都提供对TCP/IP通信的绝对支持。为了能够满足自动化中的实时要求，基于PLC以太网层的优化实时通信通道，减少了通信栈上占用的时间，提高了自动化数据刷新方面的性能。下面以自动化生产线各工作站PLC实现PROFINET以太网通信的操作步骤为例，说明使用以太网协议实现通信的步骤。二、实现以太网通信的步骤（1）对网络上每一台PLC，设置其以太网端口参数。具体操作如下：运行个人电脑上的TIA博图程序，打开网络视图界面，如图所示。二、实现以太网通信的步骤

单击PLC_5输送单元的Ethernet以太网接口，在属性菜单的以太网地址处设置IP地址192.168.0.1。同样方法设置供料单元CPU以太网端口IP地址192.168.0.2；加工单元CPU以太网端口IP地址192.168.0.3；装配单元CPU以太网端口IP地址192.168.0.4；最后设置分拣单元CPU以太网端口IP地址192.168.0.5。在网络视图右侧的网络数据中可以查看各单元设置好的IP地址，如图所示五个站已完成以太网连接。二、实现以太网通信的步骤五个站已完成以太网连接二、实现以太网通信的步骤自动化生产线系统中，按钮及指示灯模块的按钮、开关信号连接到输送单元的PLC输入口，以提供系统的主令信号。因此在网络中输送站是指定为主站的，其余各站均指定为从站。图所示为自动化生产线的以太网网络。二、实现以太网通信的步骤编写主站网络读写程序段如前所述，在以太网网络中，只有主站程序中使用网络读写指令来读写从站信息。而从站程序没有必要使用网络读写指令。在编写主站的网络读写程序前，应预先规划好下面数据：(1)主站向各从站发送数据的长度（字节数）。(2)发送的数据位于主站何处。(3)数据发送到从站的何处。(4)主站从各从站接收数据的长度（字节数）。(5)主站从从站的何处读取数据。(6)接收到的数据放在主站何处。

二、实现以太网通信的步骤以上数据，应根据系统工作要求，信息交换量等统一筹划。考虑自动化生产线中，各工作站PLC所需交换的信息量不大，主站向各从站发送的数据只是主令信号，从从站读取的也只是各从站状态信息，发送和接收的数据均1个字（2个字节）已经足够。作为例子在主站建立一个DB块作为主从站通信数据交互存储，详细数据如图所示。二、实现以太网通信的步骤在TIA博图软件指令-通信菜单中选择S7通信，并且拖动S7通信中的GET命令到程序段，随后继续拖动S7通信的PUT命令到另一个程序段，如图所示。三、系统整体控制实训的工作任务描述下面提出的自动生产线整体实训工作任务是一项综合性的工作.■自动生产线的工作目标：将供料单元料仓内的工件送往加工单元的物料台，加工完成后，把加工好的工件送往装配单元的装配台，然后把装配单元料仓内的白色和黑色两种不同颜色的小圆柱零件嵌入到装配台上的工件中，完成装配后的成品送往分拣单元分拣输出。已完成加工和装配工作的工件如图所示。三、系统整体控制实训的工作任务描述■需要完成的工作任务1.自动生产线设备部件安装完成自动化生产线自动生产线的供料、加工、装配、分拣单元和输送单元的部分装配工作，并把这些工作单元安装在自动化生产线的工作桌面上。各工作单元装置部分的装配要求如下：①供料、加工和装配等工作单元的装配工作已经完成。②完成分拣单元装置侧的安装和调整以及工作单元在工作台面上定位。③输送单元的直线导轨和底板组件已装配好，须将该组件安装在工作台上，并完成其余部件的装配，直至完成整个工作单元的装置侧安装和调整。三、系统整体控制实训的工作任务描述(2)气路连接及调整①按照前面所介绍的分拣和输送单元气动系统图完成气路连接。②接通气源后检查各工作单元气缸初始位置是否符合要求，如不符合须适当调整。③完成气路调整，确保各气缸运行顺畅和平稳。三、系统整体控制实训的工作任务描述(3)电路设计和电路连接根据生产线的运行要求完成分拣和输送单元电路设计和电路连接。①设计分拣单元的电气控制电路，并根据所设计的电路图连接电路。电路图应包括PLC的I/O端子分配和变频器主电路及控制电路。电路连接完成后应根据运行要求设定变频器有关参数，并现场测试旋转编码器的脉冲当量（测试3次取平均值，有效数字为小数后3位），上述参数应记录在所提供的电路图上。三、系统整体控制实训的工作任务描述②设计输送单元的电气控制电路，并根据所设计的电路图连接电路；电路图应包括PLC的I/O端子分配、伺服电机及其驱动器控制电路。电路连接完成后应根据运行要求设定伺服电机驱动器有关参数，参数应记录在所提供的电路图上。三、系统整体控制实训的工作任务描述(4)各站PLC网络连接系统的控制方式应采用以太网协议通信，并指定输送单元作为系统主站。系统主令工作信号由触摸屏人机界面提供，但系统紧急停止信号由输送单元的按钮/指示灯模块的急停按钮提供。安装在工作桌面上的警示灯应能显示整个系统的主要工作状态，例如复位、启动、停止、报警等。三、系统整体控制实训的工作任务描述(5)连接触摸屏并组态用户界面触摸屏应连接到系统中的交换机。在WinCC人机界面上组态画面要求：用户窗口包括主界面和欢迎界面两个窗口，其中，欢迎界面是启动界面，触摸屏上电后运行。当触摸欢迎界面上任意部位时，都将切换到主窗口界面。主窗口界面组态应具有下列功能：①提供系统工作方式（单站/全线）选择信号和系统复位、启动和停止信号。②在人机界面上设定分拣单元变频器的输入运行频率（40Hz～50Hz）。三、系统整体控制实训的工作任务描述③在人机界面上动态显示输送单元机械手装置当前位置（以原点位置为参考点，度量单位为毫米）。④指示网络的运行状态（正常、故障）。⑤指示各工作单元的运行、故障状态。其中故障状态包括：a供料单元的供料不足状态和缺料状态。b装配单元的供料不足状态和缺料状态。c输送单元抓取机械手装置越程故障（左或右极限开关动作）。三、系统整体控制实训的工作任务描述（6）指示全线运行时系统的紧急停止状态欢迎界面和主界面分别如图所示。三、系统整体控制实训的工作任务描述（7）程序编制及调试系统的工作模式分为单站工作和全线运行模式。从单站工作模式切换到全线运行方式的条件是：各工作站均处于停止状态，各站的按钮/