自动化生产线安装与调试 教案 项目五 分拣站的安装与调试

PAGEPAGE8项目五分拣站的安装与调试课题名称分拣站的认知学时2学时授课班级22机电一体化技术二班总讲第18讲教材《自动化生产线安装与调试》高等教育出版社，钟苏丽主编教学目标素质目标1.具有团队协作和沟通能力；2.具有安全意识；3.具有刻苦钻研、积极进取的精神和能力。知识目标1.了解分拣站的功能及结构组成；2.掌握分拣站各传感器的类型、功能及安装调试的方法；3.掌握分拣站的操控步骤。能力目标1.能够利用系统原程序进行分拣站的操控运行；2.能够对分拣站所使用的传感器进行正确的选择、安装与调试；3.能够正确使用内六方、螺丝刀等工具。教学重点分拣站的功能及结构组成教学难点分拣站传感器的选择、安装与调试【讲授新课】一、任务引入提供YL-335B自动线分拣单元一个、检测元件若干（磁性开关、光电开关、光纤传感器、光电编码器）、安装工具一套。学生首先自主学习各传感器的工作原理，根据供料单元的动作要求确定各传感器的安装位置，然后完成供料单元各传感器的安装，并调节其精度以保证正常工作。二、任务资讯分拣单元是YL-335B中的最末单元，完成对上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣。使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。当输送站送来工件放到传送带上并被入料口光电传感器检测到时，即启动变频器，工件开始送入分拣区进行分拣。如图1所示为分拣单元实物的全貌。图1分拣单元实物的全貌分拣单元的结构组成包括：传送和分拣机构，传动带驱动机构，变频器模块，电磁阀组，接线端口，PLC模块，按钮/指示灯模块及底板等。（一）传送和分拣机构传送和分拣机构主要由传送带、出料滑槽、推料（分拣）气缸、漫射式光电传感器、光纤传感器、磁感应接近式传感器组成。传送已经加工、装配好的工件，在光纤传感器检测到并进行分拣。传送带是把机械手输送过来加工好的工件进行传输，输送至分拣区。导向器是用纠偏机械手输送过来的工件。两条物料槽分别用于存放加工好的黑色、白色工件或金属工件。传送和分拣的工作原理：当输送站送来工件放到传送带上并为入料口漫射式光电传感器检测到时，将信号传输给PLC，通过PLC的程序启动变频器，电机运转驱动传送带工作，把工件带进分拣区，如果进入分拣区工件为白色，则检测白色物料的光纤传感器动作，作为1号槽推料气缸启动信号，将白色料推到1号槽里，如果进入分拣区工件为黑色，检测黑色的光纤传感器作为2号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到2号槽里，自动生产线的加工结束。（二）传动带驱动机构传动带驱动机构机构如图2所示。采用的三相减速电机，用于拖动传送带从而输送物料。它主要由电机支架、电动机、联轴器等组成。图2传动机构三相电机是传动机构的主要部分，电动机转速的快慢由变频器来控制，其作用是带传送带从而输送物料。电机支架用于固定电动机。联轴器由于把电动机的轴和输送带主动轮的轴联接起来，从而组成一个传动机构。（三）旋转编码器概述旋转编码器是通过光电转换，将输出至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字信号的传感器，主要用于速度或位置（角度）的检测。典型的旋转编码器是由光栅盘和光电检测装置组成光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形狭缝。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图3所示；通过计算每秒旋转编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。图3旋转编码器原理示图一般来说根据旋转编码器产生脉冲的方式的不同可以分为增量式绝对式以及复合式三大类。自动线上常采用的是增量式旋转编码器。增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲AB和Z相A、B两组脉冲相位差90，用于辩向：当A相脉冲超前B相时为正转方向，而当B相脉冲超前A相时则为反转方向Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。如图4所示。图4增量式编码器输出的三组方波脉冲YL-335B分拣单元使用了这种具有A、B两相90º相位差的通用型旋转编码器，用于计算工件在传送带上的位置。编码器直接连接到传送带主动轴上。该旋转编码器的三相脉冲采用NPN型集电极开路输出分辨率500线工作电源DC12～24V工作单元没有使用Z相脉冲，A、B两相输出端直接连接到PLC（S7-224XPAC/DC/RY主单元）的高速计数器输入端。计算工件在传送带上的位置时，需确定每两个脉冲之间的距离即脉冲当量。分拣单元主动轴的直径为d=43mm,则减速电机每旋转一周，皮带上工件移动距离L=π•d=3.14×43=136.35mm。故脉冲当量μ为μ=L/500≈0.273mm。按如图5-5所示的安装尺寸，当工件从下料口中心线移至传感器中心时，旋转编码器约发出430个脉冲；移至第一个推杆中心点时，约发出614个脉冲；移至第二个推杆中心点时，约发出963个脉冲；移至第二个推杆中心点时，约发出1284个脉冲。图5传送带位置计算图应该指出的是，上述脉冲当量的计算只是理论上的。实际上各种误差因素不可避免，例如传送带主动轴直径（包括皮带厚度）的测量误差，传送带的安装偏差、张紧度，分拣单元整体在工作台面上定位偏差等等，都将影响理论计算值。因此理论计算值只能作为估算值。脉冲当量的误差所引起的累积误差会随着工件在传送带上运动距离的增大而迅速增加，甚至达到不可容忍的地步。因而在分拣单元安装调试时，除了要仔细调整尽量减少安装偏差外，尚须现场测试脉冲当量值。现场测试脉冲当量的方法，如何对输入到PLC的脉冲进行高速计数，以计算工件在传送带上的位置，将结合本项目的工作任务，在PLC编程思路中介绍。三、任务分析（一）知识目标1．了解分拣站的功能及结构组成；2．掌握分拣站各传感器的类型、功能及安装调试的方法；3．掌握分拣站的操控步骤。（二）能力目标1．能够利用系统原程序进行分拣站的操控运行；2．能够完成分拣站各传感器的安装与调节；3．能够正确使用内六方、螺丝刀等工具。（三）分拣站光纤传感器光纤型传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成，放大器和光纤检测头是分离的两个部分，光纤检测头的尾端部分分成两条光纤，使用时分别插入放大器的两个光纤孔。光纤式光电接近开关的放大器的灵敏度调节范围较大。当光纤传感器灵敏度调得较小时，反射性较差的黑色物体，光电探测器无法接收到反射信号；而反射性较好的白色物体，光电探测器就可以接收到反射信号。反之，若调高光纤传感器灵敏度，则即使对反射性较差的黑色物体，光电探测器也可以接收到反射信号。下图给出了放大器单元的俯视图，调节其中部的8旋转灵敏度高速旋钮就能进行放大器灵敏度调节（顺时针旋转灵敏度增大）。调节时，会看到“入光量显示灯”发光的变化。当探测器检测到物料时，“动作显示灯”会亮，提示检测到物料。四、任务实施学生每2-4人一组，分工协作，利用系统原程序完成分拣站的运行调试。工具、材料准备完成本次任务，需准备以下工具和材料，请填写表格。表1材料工具清单项目序号名称用途型号数量备注所用设备1自动化生产线分拣站所用仪表1万用表所用元件及材料1磁性开关2漫反射光电开关3光纤式光电开关4光纤转换器5金属传感器6尼龙扎带7绝缘软导线所需工具1斜口钳2尖嘴钳3钟表螺丝刀4一字螺丝刀5十字螺丝刀成员签字：教师签字：分拣站的运行调试同学们利用系统原程序，进行分拣站的运行调试，可参考以下步骤：1.设备的工作目标是完成对白色芯金属工件、白色芯塑料工件和黑色芯的金属或塑料工件进行分拣。为了在分拣时准确推出工件，要求使用旋转编码器作定位检测。并且工件材料和芯体颜色属性应在推料气缸前的适应位置被检测出来。2.设备上电和气源接通后，若工作单元的三个气缸均处于缩回位置，则“正常工作”指示灯1HL1常亮，表示设备已准备好。否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。3.若设备已准备好，按下启动按钮，系统启动，“设备运行”指示灯2HL2常亮。当传送带入料口人工放下已装配的工件时，变频器立即启动，驱动传动电动机以频率固定为30Hz的速度，把工件带往分拣区。五、任务检查与评价教师检查各组完成情况，对学生分组设计过程中出现的个别问题，单独讲解，对出现的共性问题集体讲解，填写考核表，并给出考核成绩，展示学生优秀设计方案和程序，激发学生学习热情。评分内容配分重点检查内容扣分得分备注检测元件安装与调试70磁性开关在气缸上的位置精度光纤传感器的安装位置调整光纤传感器的灵敏度调整各传感器的工作电平调整各传感器接线是否正确布线是否合理、美观职业素养与安全意识30现场操作安全保护是否符合安全操作规程；工具摆放、包装物品、导线线头等的处理是否符合职业岗位的要求；是否有分工又有合作，配合紧密；遵守工作现场纪律，爱惜设备和器材，保持工位的整洁。项目五分拣站的安装与调试课题名称分拣站机械结构的拆装学时1学时授课班级22机电一体化技术二班总讲第19讲教材《自动化生产线安装与调试》高等教育出版社，钟苏丽主编教学目标素质目标1.具有团队协作和沟通能力；2.具有安全意识；3.具有刻苦钻研、积极进取的精神和能力。知识目标1.掌握分拣站机械结构的安装步骤；2.掌握安装过程中的注意事项。能力目标1.能够熟练掌握安装工具的使用方法；2.能够完成分拣站机械结构的安装。教学重点分拣站机械结构的安装步骤教学难点分拣站机械结构的安装【讲授新课】一、任务引入提供YL-335B自动线分拣单元一个、耗材若干和安装工具一套。学生首先自主学习分拣单元的功能结构和工作过程，然后完成分拣单元各零部件的拆除和安装工作，并调试设备的安装精度以保证各部件的相对运动。任务分析知识目标1.掌握分拣站机械结构的安装步骤；2.掌握安装过程中的注意事项。能力目标1.能够熟练掌握安装工具的使用方法；2.能够完成分拣站机械结构的安装。各种组件的分拣过程1.安装步骤和方法分拣单元机械分拣可按如下4个阶段进行：（1）完成传送机构的组装，分拣传送带装置及其支座，然后将其安装到底板上。如图1所示。图1传送机构组件安装（2）完成驱动电机组件分拣，进一步分拣联轴器，把驱动电机组件与传送机构相连接并固定在底板上，见图2。图2驱动电机组件安装（3）继续完成推料气缸支架、推料气缸、传感器支架、出料槽及支撑板等分拣，见图3。上述三个阶段的详细安装过程，请参阅分拣单元分拣幻灯片。图3机械部件安装完成时的效果图（4）最后完成各传感器、电磁阀组件、装置侧接线端口等分拣。2.安装注意事项传送带和的安装应注意：①皮带托板与传送带两侧板的固定位置应调整好，以免皮带安装后凹入侧板表面，造成推料被卡住的现象。②主动轴和从动轴的安装位置不能错，主动轴和从动轴的安装板的位置不能相互调换。③皮带的张紧度应调整适中。④要保证主动轴和从动轴的平行。⑤为了使传动部分平稳可靠，噪音减小，特使用滚动轴承为动力回转件，但滚动轴承及其安分拣合零件均为精密结构件，对其拆装需要一定的技能和专用的工具，建议不要自行拆卸。三、任务实施学生每2-4人一组，分工协作，完成分拣单元机械结构的安装。工具、材料准备完成本次任务，需准备以下工具和材料，请填写表格。表1材料工具清单项目序号名称用途型号数量备注所用设备1自动化生产线分拣站所用仪表1万用表所用材料1分拣单元安装底板2分拣台底板3料仓机构固定底板4机械手固定底板5支撑架16管型料仓7料仓底座8顶料气缸9顶块10挡料气缸11挡块12气缸固定板13漫反射式光电接近开关14传感器支架15电磁开关16摆动气缸17摆台18料盘19料斗20光纤传感器21导向气缸22导轨23导杆24行程调节板25气动手指26手抓所需工具1内六角扳手2活动扳手3尖嘴钳4一字螺丝刀5十字螺丝刀6钟表螺丝刀成员签字：教师签字：四、任务检查与评价教师检查各组完成情况，对学生分组设计过程中出现的个别问题，单独讲解，对出现的共性问题集体讲解，填写考核表，并给出考核成绩，展示学生优秀设计方案和程序，激发学生学习热情。表2分拣单元机械结构安装任务检查表评分内容配分重点检查内容扣分得分备注机械安装及分拣工艺70电机机构支撑架的装配分拣传送带及气缸的安装光电编码器的安装分拣支架、电磁阀组的安装传感器、电路接线及线路布线职业素养与安全意识30现场操作安全保护是否符合安全操作规程；工具摆放、包装物品、导线线头等的处理是否符合职业岗位的要求；是否有分工又有合作，配合紧密；遵守工作现场纪律，爱惜设备和器材，保持工位的整洁。项目五分拣站的安装与调试课题名称分拣站气路设计及安装调试学时1学时授课班级22机电一体化技术二班总讲第20讲教材《自动化生产线安装与调试》高等教育出版社，钟苏丽主编教学目标素质目标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、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。知识目标1.掌握直线气缸的结构及调节方法；2.掌握单电控电磁阀的结构及调节方法。能力目标1.能够对分拣站的气路进行设计、安装及调试；2.能够正确使用内六方、螺丝刀等工具。教学重点分拣站气路的安装与调试教学难点单电控电磁阀的调节方法【讲授新课】一、任务引入现我系举办自动生产线项目的技能比武，需提前对YL-335B自动生产线的分拣站气路进行功能测试，同时要做分拣站气路部分拆装一遍的时间预估，任务交由你来完成，需要做哪些工作？二、任务资讯1.自动分拣系统自动分拣系统由于其能有效地解决了早期物流系统未整体规划造成“配”和“送”工艺环节人工作业运行成本高、效率低等弊病。如图5-1所示。图5-1 生产供应物流分拣线2.单电控电磁阀分拣单元的电磁阀组使用了三个由二位五通的带手控开关的单电控电磁阀，它们安装在汇流板上。这三个阀分别对金属、白料和黑料推动气缸的气路进行控制，以改变各自的动作状态。图5-2 电磁阀组3.气动回路本单元气动控制回路的工作原理如图5-3所示。图中1A、2A和3A分别为分拣一气缸、分拣二气缸和分拣三气缸。1B1、2B1和3B1分别为安装在各分拣气缸的前极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1、2Y1和3Y1分别为控制3个分拣气缸电磁阀的电磁控制端。图5-3分拣单元气动控制回路三、任务分析当输送站送来工件放到传送带上并被入料口漫射式光电传感器检测到时，将信号传输给PLC，通过PLC的程序启动变频器，电机运转驱动传送带工作，把工件带进分拣区，如果进入分拣区工件为白色，则检测白色物料的光纤传感器动作，作为1号槽推料气缸启动信号，将白色料推到1号槽里；如果进入分拣区工件为黑色，检测黑色的光纤传感器作为2号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到2号槽里，如果是金属工件被金属传感器检测到将其推到3号槽里。自动生产线的加工结束。四、任务实施1.气路连接和调试连接步骤：从汇流排开始，按气动控制回路图用直径4mm的气管连接电磁阀、薄型气缸、气动手指，然后用直径为6mm的气管完成气源处理器与汇流板进气孔之间的连接。2.气路连接的专业规范要求（1）连接时注意气管走向，应按序排布，均匀美观，不能交叉、打折；线槽内不走气管；气管要在快速接头中插紧，不能够有漏气现象。（2）气路连接完毕后，应用扎带绑扎，两个绑扎带之间的距离不超过50mm。电缆和气管应分开绑扎，但当它们都来自同一个移动模块上时，允许绑扎在一起。（3）无气管缠绕，绑扎变形现象。3.气路的调试（1）调整气动部分，检查气路是否正确，气压是否合理、恰当，气缸的动作速度是否合适。（2）检查磁性开关的安装位置是否到位，磁性开关工作是否正常。五、任务检查与评价教师检查各组完成情况，对学生分组设计过程中出现的个别问题，单独讲解，对出现的共性问题集体讲解，填写考核表，并给出考核成绩，展示学生优秀设计方案和程序，激发学生学习热情。项目五分拣站的安装与调试课题名称分拣站电路设计及接线学时2学时授课班级22机电一体化技术二班总讲第21讲教材《自动化生产线安装与调试》高等教育出版社，钟苏丽主编教学目标素质目标1.培养积极查阅相关资料的能力；2.养成多角度思考、不断创新、主动探究新事物的习惯；3.培养团队协作和沟通能力,具有安全意识。知识目标1.掌握分拣单元PLC控制的I/O地址分配；2.掌握分拣单元电气控制接线图绘制。能力目标1.能按照分拣单元控制要求进行PLC的I/O地址定义；2.能够根据分拣单元电气控制接线图进行接线。教学重点电气控制原理图绘制教学难点电气控制线路接线及故障排除【讲授新课】一、任务引入1.分拣单元的基本功能完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。。如图1所示为分拣单元实物的全貌。图1分拣单元实物的全貌2.基本结构分拣单元的结构组成包括：传送和分拣机构，传动带驱动机构，变频器模块，电磁阀组，接线端口，PLC模块，按钮/指示灯模块及底板等。3.工作任务（1）设备的工作目标是完成对白色芯金属工件、白色芯塑料工件和黑色芯的金属或塑料工件进行分拣。为了在分拣时准确推出工件，要求使用旋转编码器作定位检测。并且工件材料和芯体颜色属性应在推料气缸前的适应位置被检测出来。（2）设备上电和气源接通后，若工作单元的三个气缸均处于缩回位置，则“正常工作”指示灯1HL1常亮，表示设备已准备好。否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。（3）若设备已准备好，按下启动按钮，系统启动，“设备运行”指示灯2HL2常亮。当传送带入料口人工放下已装配的工件时，变频器立即启动，驱动传动电动机以频率固定为30Hz的速度，把工件带往分拣区。如果工件为白色芯金属件，则该工件对到达1号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到1号槽中；如果工件为白色芯塑料，则该工件对到达2号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到2号槽中；如果工件为黑色芯，则该工件对到达3号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到3号槽中。工件被推出滑槽后，该工作单元的一个工作周期结束。仅当工件被推出滑槽后，才能再次向传送带下料。如果在运行期间按下停止按钮，该工作单元在本工作周期结束后停止运行。二、相关知识1.PLC的I/O分配及系统安装接线（1）分拣单元PLC选用S7-224XPAC/DC/RLY主单元，共14点输入和10点继电器输出。选用S7-224XP主单元的原因是，当变频器的频率设定值由HMI指定时，该频率设定值是一个随机数，需要由PLC通过D/A变换方式向变频器输入模拟量的频率指令，以实现电机速度连续调整。S7-224XP主单元集成有2路模拟量输入，1路模拟量输出，有两个RS-485通信口。可满足D/A变换的编程要求。本项目工作任务仅要求以30Hz的固定频率驱动电动机运转，只须用固定频率方式控制变频器即可。本例中，选用MM420的端子“5”（DIN1）作电机启动和频率控制，PLC的I/O分配如表1所示。图2是PLC接线原理图。表1 分拣单元PLC的I/O信号表图2分拣单元PLC的I/O接线原理图（2）电气接线电气接线包括，在工作单元装置侧完成各传感器、电磁阀、电源端子等引线到装置侧接线端口之间的接线；在PLC侧进行电源连接、I/O点接线等。分拣单元装置侧的接线端口上各电磁阀和传感器的引线安排如表2所示。表2分拣单元装置侧的接线端口信号端子的分配接线时应注意，装置侧接线端口中，输入信号端子的上层端子（+24V）只能作为传感器的正电源端，切勿用于电磁阀等执行元件的负载。电磁阀等执行元件的正电源端和0V端应连接到输出信号端子下层端子的相应端子上。装置侧接线完成后，应用扎带绑扎，力求整齐美观。PLC侧的接线，包括电源接线，PLC的I/O点和PLC侧接线端口之间的连线，PLC的I/O点与按钮指示灯模块的端子之间的连线。具体接线要求与工作任务有关。电气接线的工艺应符合国家职业标准的规定，例如，导线连接到端子时，采用压紧端子压接方法；连接线须有符合规定的标号；每一端子连接的导线不超过2根等等。项目五分拣站的安装与调试课题名称变频器参数设置学时2学时授课班级22机电一体化技术二班总讲第22讲教材《自动化生产线安装与调试》高等教育出版社，钟苏丽主编教学目标素质目标1.培养积极查阅相关资料的能力；2.养成多角度思考、不断创新、主动探究新事物的习惯；3.培养团队协作和沟通能力,具有安全意识。知识目标1.了解G120变频器操作面板；2.掌握变频器参数设置方法；3.掌握变频器模拟量控制方法。能力目标1.能进行G120参数设置；2.能够进行变频器模拟量的运行调试。教学重点掌握G120变频器参数设置方法教学难点变频器模拟量控制方法【讲授新课】一、任务引入SINAMICSG120系列变频器的设计目标是为交流电机提供经济的高精度的速度/转矩控制。按照尺寸的不同，功率范围覆盖0.37kW-250kW，广泛适用于变频驱动的应用场合，其高性能的IGBT及电机电压脉宽调制技术和可选的择的脉宽调制频率的采用，使得电机运行极为灵活。多方面的保护功能可以为电机提供更高一级的保护。二、任务资讯1.G120变频器操作面板BOP具有7段显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值，报警和故障信息，以及设定值和实际值。参数的信息能用BOP存储。基本操作面板（BOP）上的按钮及其功能如下表所示。2.G120参数设置方法G120C的每一个参数名称对应一个参数的编号。参数号用0000到9999的4位数字表示。在参数号的前面冠以一个小写字母“r”时，表示该参数是“只读”的参数。其它所有参数号的前面都冠以一个大写字母“P”。这些参数的设定值可以直接在标题栏的“最小值”和“最大值”范围内进行修改。3.参数设置方式操作说明G120变频器模拟量参数设置参数如下表所示。三、任务实施1.变频器模拟量控制变频器的速度由PLC模拟量输出来调节（0-10V），启停由外部端子来控制。SM1232模拟量模块有两路模拟量输出，信号格式有电压和电流两种。电压信号范围是0--10V，电流信号是0--20MA，在PLC中对应的数字量满量程都是0--27648。这里采用电压信号，见分拣站原理图5-25所示，如何把触摸屏给定的频率转化为模拟量输出？变频器频率和PLC模拟量输出电压成正比关系，模拟量输出是数字量通过D/A转换器转换而来，模拟量和数字量也成正比关系，因此频率和数字量是成正比关系，如下图5-19。由图可知，只要把触摸屏给定的频率×553作为模拟输出就可。该部分程序参考如下图5-20所示。调试与运行①调整气动部分，检查气路是否正确，气压是否合理、恰当，气缸的动作速度是否合适。②检查磁性开关的安装位置是否到位，磁性开关工作是否正常。③检查I/O接线是否正确。④检查光电传感器安装是否合理，灵敏度是否合适，保证检测的可靠性。⑤放入工件，运行程序，观察分拣单元动作是否满足任务要求。⑥调试各种可能出现的情况，比如在任何情况下都有可能加入工件，系统都要能可靠工作。⑦优化程序。四、任务检查与评价教师检查各组完成情况，对学生分组设计过程中出现的个别问题，单独讲解，对出现的共性问题集体讲解，填写考核表，并给出考核成绩，展示学生优秀设计方案和程序，激发学生学习热情。项目五分拣站的安装与调试课题名称分拣站PLC编程及调试运行学时4学时授课班级22机电一体化技术二班总讲第23讲教材《自动化生产线安装与调试》高等教育出版社，钟苏丽主编教学目标素质目标1.培养积极查阅相关资料的能力；2.养成多角度思考、不断创新、主动探究新事物的习惯；3.培养团队协作和沟通能力,具有安全意识。知识目标1.掌握S7-1200编程基本指令、顺控指令、子程序调用指令使用；2.掌握分拣单元PLC编程与调试的方法编程方法。能力目标1.能按照控制要求进行PLC的I/O分配；2.能够编写PLC程序控制分拣单元的运行。教学重点分拣站PLC编程设计教学难点分拣站PLC程序故障排除及整机调试运行【讲授新课】一、任务引入1.分拣单元的基本功能分拣单元是YL--B335B中的最末单元，完成对上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣。使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。当输送站送来工件放到传送带上并被入料口光电传感器检测到时，即启动变频器，工件开始送入分拣区进行分拣。如图1所示为分拣单元的实物全貌。图1分拣单元实物的全貌2.工作任务（1）设备的工作目标是完成对白色芯金属工件、白色芯塑料工件和黑色芯的金属或塑料工件进行分拣。为了在分拣时准确推出工件，要求使用旋转编码器作定位检测。并且工件材料和芯体颜色属性应在推料气缸前的适应位置被检测出来。（2）设备上电和气源接通后，若工作单元的三个气缸均处于缩回位置，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。（3）若设备已准备好，按下启动按钮，系统启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。当传送带入料口人工放下已装配的工件时，变频器立即启动，驱动传动电动机以频率固定为30Hz的速度，把工件带往分拣区。如果工件为白色芯金属件，则该工件对到达1号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到1号槽中；如果工件为白色芯塑料，则该工件对到达2号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到2号槽中；如果工件为黑色芯，则该工件对到达3号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到3号槽中。工件被推出滑槽后，该工作单元的一个工作周期结束。仅当工件被推出滑槽后，才能再次向传送带下料。如果在运行期间按下停止按钮，该工作单元在本工作周期结束后停止运行。二、任务资讯1.PLC的I/O分配及接线端子分配；2.进行系统安装接线；3.按控制要求编制PLC程序；4.进行调试与运行。三、任务实施（一）PLC的I/O接线

分拣单元PLC选用S7-224XPAC/DC/RLY主单元，共14点输入和10点继电器输出。选用S7-224XP主单元的原因是，当变频器的频率设定值由HMI指定时，该频率设定值是一个随机数，需要由PLC通过D/A变换方式向变频器输入模拟量的频率指令，以实现电机速度连续调整。S7-224XP主单元集成有2路模拟量输入，1路模拟量输出，有两个RS-485通信口。可满足D/A变换的编程要求。PLC的I/O信号分配如表1所示，接线原理图则见图2。表1分拣单元PLC的I/O信号表图2分拣单元PLC的I/O接线原理图（二）分拣单元单站控制的编程思路1.高速计数器的编程高速计数器的编程方法有两种，一是采用梯形图或语句表进行正常编程，二是通过STEP7-Mico/WIN编程软件进行引导式编程不论那一种方法都先要根据计数输入信号的形式与要求确定计数模式；然后选择计数器编号，确定输入地址。分拣单元所配置的PLC是S7-224XPAC/DC/RY主单元，集成有6点的高速计数器，编号为HSC0～HSC5，每一编号的计数器均分配有固定地址的输入端。同时，高速计数器可以被配置为12种模式中的任意一种。如表2所示。表2S7-1200PLC的HSC0～HSC5输入地址和计数模式模式中断描述输入点HSC0I.0I.1I.2HSC1I.6I.7I.0I.1HSC2I.2I.3I.4I.5HSC3I.1HSC4I.3I.4I.5HSC5I.40带有内部方向控制的单相计数器时钟1时钟复位2时钟复位启动3带有外部方向控制的单相计数器时钟方向4时钟方向复位5时钟方向复位启动6带有增减计数时钟的双相计数器增时钟减时钟7增时钟减时钟复位8增时钟减时钟复位启动9A/B相正交数器时钟A时钟B10时钟A时钟B复位11时钟A时钟B复位启动根据分拣单元旋转编码器输出的脉冲信号形式(A/B相正交脉冲，Z相脉冲不使用，无外部复位和启动信号)，由表2容易确定，所采用的计数模式为模式9，选用的计数器为HSC0，B相脉冲从I0.0输入，A相脉冲从I0.1输入，计数倍频设定为4倍频。分拣单元高速计数器编程要求较简单，不考虑中断子程序，预置值等。使用引导式编程，很容易自动生成了符号地址为“HSC_INIT”的子程序。其程序清单如图3所示。（引导式编程的步骤从略，请参考S7-1200系统手册）图3子程序HSC_INIT清单在主程序块中使用SM0.1（上电首次扫描ON）调用此子程序，即完成高速计数器。定义并启动计数器。例：旋转编码器脉冲当量的现场测试。前面已经指出，根据传送带主动轴直径计算旋转编码器的脉冲当量，其结果只是一个估算值。在分拣单元安装调试时，除了要仔细调整尽量减少安装偏差外，尚须现场测试脉冲当量值。一种测试方法的步骤如下：（1）分拣单元安装调试时，必须仔细调整电动机与主动轴联轴的同心度和传送皮带的张紧度。调节张紧度的两个调节螺栓应平衡调节，避免皮带运行时跑偏。传送带张紧度以电动机在输入频率为1Hz时能顺利启动，低于1Hz时难以启动为宜。测试时可把变频器设置为在BOP操作板进行操作（启动/停止和频率调节）的运行模式，即设定参数P0700=1（使能BOP操作板上的起动/停止按钮），P1000=1（使能电动电位计的设定值）。（2）安装调整结束后，变频器参数设置为：P0700=2（指定命令源为“由端子排输入”），P0701=16（确定数字输入DIN1为“直接选择+ON”命令）P1000=3（频率设定值的选择为固定频率），P1001=25Hz（DIN1的频率设定值）（3）在PC机上用STEP7-Micro/WIN编程软件编写PLC程序，主程序清单见图4，编译后传送到PLC。图4脉冲当量现场测试主程序（4）运行PLC程序，并置于监控方式。在传送带进料口中心处放下工件后，按启动按钮启动运行。工件被传送到一段较长的距离后，按下停止按钮停止运行。观察STEP7-Micro/WIN软件监控界面上VD0的读数，将此值填写到表3的“高速计数脉冲数”一栏中。然后在传送带上测量工件移动的距离，把测量值填写到表中“工件移动距离”一栏中；计算高速计数脉冲数/4的值，填写到“编码器脉冲数”一栏中，则脉冲当量μ计算值=工件移动距离/编码器脉冲数，填写到相应栏目中。表3脉冲当量现场测试数据内容序号工件移动