工业基础及机器 2

智能制造控制技术项目4罐装和检测分拣单元的设计与

调试项目4罐装和检测分拣单元的设计与调试智能制造控制技术·任务一智能罐装单元/任务二检测分拣单元任务要求→知识准备→任务实施→拓展任务→课后习题项目引入：本项目要解决什么产品罐装和检测分拣单元在系统产线中主要作用是：按MES系统或HMI下单信息进行产品罐装和检测分拣。罐装工序包括不同数量的大小球罐装流程；检测分拣工序对罐装结果进行视觉检测，合格件送入下一道工序，不合格件推入废料滑槽。知识目标掌握颜色传感器的设定及数据读取方法掌握编码器的数据读取方法掌握称重传感器的基本使用方法能力目标正确设置颜色传感器各类参数并读取颜色数据连接编码器硬件，用PLC读取转盘数据连接称重传感器，用标准砝码校准用ModbusRTU指令读取称重数据素质目标独立查阅手册、调试校准，形成工程思维遵守安全规程，增强风险预判与责任意识多传感器协同，锻炼系统思维基于数据验证，形成创新实践能力TASK01任务1智能罐装单元的设计与调试通过步进驱动器控制转盘完成8mm、10mm钢珠落料通过变频器控制传输带，颜色传感器识别料盒颜色4.1.1任务要求任务1智能罐装单元|4.1.1任务要求用步进转盘完成8mm/10mm钢珠落料，并识别料盒颜色工艺路线8mm和10mm钢珠落料工序有两种完成方式：①步进驱动器控制电机+转盘配合完成落料；②料柱+推料气缸配合完成落料。本任务采用第一种方式：步进驱动器控制电机落料。控制要求通过硬件接线和参数设置，实现PLC对步进驱动器和变频器的通信控制，完成料盒转运与智能罐装动作；通过颜色传感器对料盒颜色进行检测。HMI设计要点订单信息设定：8mm/10mm钢珠个数输入框数据检测：颜色检测指示灯操作按钮：订单下发、8mm正/反转、10mm正/反转观看书中运行效果二维码视频4.1.2知识准备任务1知识准备|1.颜色传感器颜色传感器：靠反射光强度差异判别物体颜色工作原理：通过测量物体表面反射的光来确定颜色。内置红、绿、蓝LED照射目标物，不同颜色表面反射不同波长光，光电探测器接收反射光强度差异，经电路分析后判别物体颜色。配置方法（长按按键进入配置模式）短按按键循环切换：00→01→02→03→04→EE→FF00界面：配置当前环境光照，长按停止闪烁即成功01-04：四种颜色学习界面，长按学习、停止闪烁即成功EE：复位界面；FF：模式切换界面任务1知识准备|2.绝对式编码器绝对式编码器：每个位置对应唯一数字码，掉电不丢位基本概念编码器将角位移或直线位移转换为电信号。按读数方式分接触式与非接触式；按工作原理分增量式与绝对式。绝对式编码器每个位置对应一个确定数字码，示值只与起止位置有关，与中间过程无关。主要特点可直接读出角度坐标的绝对值，无累积误差电源切除后位置信息不会丢失抗干扰特性强，数据可靠性高4.1.3任务实施任务1任务实施|1.任务准备与系统IO分配列出设备清单，规划输入/输出地址序号设备（软件）名称版本1T60步进驱动器锐特T602V20变频器V1.03TIA博途V164S7-1214CDC/DC/DCV4.45KTP700Basic16.0.0.0系统IO分配要点5个实体输入按钮：启动、停止、复位、急停、手自动12个传感器输入：8mm/10mm钢珠检测、挡停伸缩、料盒到达、推料伸缩、柱状料仓有无12个输出：8mm/10mm步进脉冲与方向信号、挡停与推料气缸、三色指示灯、声光报警PLC选用S7-1214CDC/DC/DC（PLC2），按I/O分配表完成硬件接线任务1任务实施|2.系统安装与PLC组态硬件接线→TIA建工程→组态PLC与工艺对象硬件连接要点PLC使用罐装单元S7-1214CDC/DC/DC，提供24V供电输入侧1M接24V负极，正极经按钮/传感器接入输出侧4L接正极、4M接负极DQ0.0/DQ0.1接8mm、10mm步进PULS+DQ0.2/DQ0.3接8mm、10mm步进DIR+DQ0.4–DQ0.6接黄/绿/红指示灯，DQ0.7接蜂鸣器扩展IO模块EX_1110分配不同IP，输入EX_210H、输出EX_3208PLC工程与工艺对象组态TIA博途V16新建工程"罐装单元设计"添加S7-1214DC/DC/DC，订货号与固件版本一致设置IP192.168.0.1，勾选"允许来自远程PUT/GET通信访问"扩展EX_1110，IP不与PLC重复添加2个工艺对象TO_PositioningAxis："8mm步进"、"10mm步进"按工艺要求不设置左右限位和原点开关任务1任务实施|3.PLC程序设计步进控制数据块任务1任务实施|3.PLC程序设计MotionControl指令+ModbusTCP读取颜色数据步进控制程序建立"步进控制"DB数据块，存储正反转、运动距离、速度、当前位置等变量MC_Power：启用/禁用轴；MC_Reset：确认轴停止运行错误和组态错误MC_MoveJog：JogForward置TRUE转盘正转，传感器检测到物料下落后置FALSE停止用MOVE指令把工艺对象Position、Velocity读出到数据变量，监视实际角度与速度10mm步进程序与8mm一致颜色传感器ModbusTCP通讯创建通讯DB块，取消"优化的块访问"使用MB_CLIENT指令实现ModbusTCP通信REQ=1一直请求；DISCONNECT=0保持连接MB_MODE=0读取模式；MB_DATA_ADDR=453249起始地址MB_DATA_LEN=1；MB_DATA_PTR指向DB5.DBX14.0CONNECT端口填入颜色传感器IP地址变量任务1任务实施|3.PLC程序设计MotionControl指令+ModbusTCP读取颜色数据步进控制程序建立"步进控制"DB数据块，存储正反转、运动距离、速度、当前位置等变量MC_Power：启用/禁用轴；MC_Reset：确认轴停止运行错误和组态错误MC_MoveJog：JogForward置TRUE转盘正转，传感器检测到物料下落后置FALSE停止用MOVE指令把工艺对象Position、Velocity读出到数据变量，监视实际角度与速度10mm步进程序与8mm一致任务1任务实施|3.PLC程序设计MotionControl指令+ModbusTCP读取颜色数据步进控制程序建立"步进控制"DB数据块，存储正反转、运动距离、速度、当前位置等变量MC_Power：启用/禁用轴；MC_Reset：确认轴停止运行错误和组态错误MC_MoveJog：JogForward置TRUE转盘正转，传感器检测到物料下落后置FALSE停止用MOVE指令把工艺对象Position、Velocity读出到数据变量，监视实际角度与速度10mm步进程序与8mm一致图4-11实际运行角度和速度监视程序设计任务1任务实施|3.PLC程序设计MotionControl指令+ModbusTCP读取颜色数据3)颜色传感器通讯设计任务1任务实施|4.自动流程与验收双PLC间PUT通信驱动变频器，完成罐装全流程自动流程HMI设定8mm/10mm钢珠个数，点"订单下发"料盒从传输带左侧向右移动，到8mm装料位停止8mm、10mm步进分别转动落料，直到达到订单个数8mm推料气缸将钢珠推入料盒，挡停复位10mm重复上述罐装动作，料盒送至仓储站停止双PLC通信：传输带由仓储站PLC控制，分拣站PLC用PUT指令把"发送"变量（5Hz时钟触发）发给仓储站"接收"变量，再由MOVE控制变频器正反转启动停止。验收优化（设备质量验收表）验收项目配分考核要点设备电气检查20步进/IO/输出线路设备功能70上电、颜色检测、正反转、自动流程设备附件10资料齐全、归类有序安全生产—安全文明生产、现场整理时间定额120min；提前完成每5min加5分，超定额每5min扣2分。4.1.4拓展任务任务1拓展任务罐装完成后，把料盒送到颜色传感器位置复检任务描述在触摸屏中设定8mm和10mm钢珠个数，点击下单按钮，料盒从传输带左侧向右侧移动，依次进行8mm、10mm钢珠罐装；装配完成后，将料盒从传输带右侧运送至颜色传感器位置进行颜色检测。思考要点如何在原自动流程末尾增加一段"料盒继续右行到颜色检测位"的步序？颜色传感器返回值如何与预期料盒颜色比对？比对结果在哪里显示？4.1.5课后习题任务1课后习题课后习题（填空）1.T60步进驱动器的步数细分最大可以到达______脉冲/步，最小______脉冲/步。2.启动/禁用轴指令块——MC_Power中的输入参数"Axis"需要连接TIA博途中组态的______。3."PUT"指令中ADDR端口关联为______PLC的数据块，SD端口关联为______PLC数据块的______。4."MB_CLIENT"通讯指令中"MB_Mode"端口中0表示______模式、1表示______模式。5.读取颜色传感器颜色数据的寄存器起始地址为______。TASK02任务2检测分拣单元的设计与调试视觉检测→滑台搬运称重→盒盖装配，不合格推入废料滑槽HMI显示钢珠颜色、大小、数量、物料重量和当前状态4.2.1任务要求任务2检测分拣单元|4.2.1任务要求视觉检测+称重+盒盖装配，黄色钢珠判为不合格通过触摸屏控制DLDS-532工业网络智能控制与维护平台中检测分拣单元的流程运行。流程：视觉检测→合格件由滑台搬运至称重模块称重→盒盖装配；视觉检测不合格件通过分拣模块推入废料滑槽。本项目中黄色钢珠为不合格。HMI显示内容钢珠数量识别区：大绿、大黄、小绿、小黄四个数量瓶体重量反馈区：物料重量（g）、当前状态（未检测/合格/不合格）"流程启动"按钮4.2.2知识准备任务2知识准备|1.称重传感器电阻应变式称重传感器+ModbusRTU称重仪表工作原理：将质量信号转变为可测电信号。本项目使用JLBT-M2（5kg）电阻应变式传感器——弹性体受外力产生弹性变形，粘贴在表面的电阻应变片随之变形，阻值变化经测量电路转换为电压/电流信号。称重仪表XMT-808-Q：支持ModbusRTU协议，可与PLC通信。通讯参数：RS通信方式、Addr仪表地址（0–99）、baud波特率（2400/4800/9600/19200/34800）、Prot通信协议。校准方法：空载清零→放200g标准砝码→计算新校准系数=需要显示值÷当前显示值×当前校准系数→替换校准系数。任务2知识准备|2.负压传感器数显压力开关：把压力转换为数字信号并输出控制信号负压传感器又称数显压力开关，按规格型号分为正压式、负压式和混合式。其工作原理基于压力传感器和数字电路技术：压力传感器把压力转换为电信号（压阻式、电容式或压电式），经内部电路处理和放大后转换为数字信号，通过数码管显示；当压力超过或低于设定值时，可触发报警或控制输出信号。本项目使用型号型号：ZSE30AF-01-P-ML混压式压力开关，量程-100kPa~+100kPa01：配管R1/8（带M5内螺纹）P：PNP开路集电输出M：固定单位kPa，不能切换L：带插头导线，长度2m在本任务中的作用检测真空吸盘是否可靠吸住盒盖负压达到设定阈值后，吸盘夹紧信号有效作为盒盖搬运工步的互锁条件防止掉盖、空吸等异常状态4.2.3任务实施任务2任务实施|1.任务准备与IO分配5个按钮+18路输入+13路输出，扩展远程IO输入信号（部分关键地址）符号地址功能SB1/SB2/SB3I0.7/I1.0/I1.1启动/停止/复位S1/S2/S3/S4I2.1-I2.4挡停/滑台到位信号B7/B8/B9I1.4-I2.0料盒检测/到位S7-S9I2.7-I3.1滑台夹爪/推料S10-S17I3.2-I5.0盒盖/取料伸缩输出信号（13路）符号地址功能KA4/KA5Q0.6/Q0.7变频正转/反转YV1-YV4Q2.0-Q2.3挡料/滑台/夹爪气缸YV5-YV7Q2.4-Q2.6推料/称重抬升/盒盖推料YV8-YV10Q2.7-Q3.1取料伸缩/升降/吸盘远程IO模块：使用EX210H（16DI）×2块、EX2108（8DI）、EX3208（16DO）。PLC选用仓储单元S7-1214CDC/DC/DC（PLC3），称重传感器经称重仪表通过CB1241通信板以ModbusRTU与PLC通信。任务2任务实施|2.系统编程与调试MB_COMM_LOAD+MB_MASTER实现称重，相机拍照判定合格称重程序（ModbusRTU主站）TIA新建工程"检测分拣单元设计"，添加CB1241通信板MB_COMM_LOAD：对485模块端口初始化（波特率9600、无校验）MB_MASTER：与称重仪表（从站）通信读取重量REQ串在"全局数据.称重启动"常开触点上——仅在称重工步才读取，不一直显示MB_ADDR=6，DATA_ADDR=40001，DATA_LEN=2任务2任务实施|2.系统编程与调试MB_COMM_LOAD+MB_MASTER实现称重，相机拍照判定合格运行程序与调试流程启动→PLC触发相机拍照有黄色珠子→不合格，料盒由推料气缸推入滑槽合格→搬运气缸搬运至盒盖装配位，先称重再装盒盖调试：绿色大钢珠1颗+绿色小钢珠2颗→合格；混入黄色大钢珠→不合格HMI实时显示大绿/大黄/小绿/小黄数量、物料重量和当前状态请参考书中二维码内的示例程序任务2任务实施|验收优化验收项目及要求配分配分标准扣分得分设备电气检查1.称重传感器电气线路检查2.称重仪表RS485接线正确3.PLC输入输出电气线路检查

251.称重传感器电气线路检查，共10分2.称重仪表RS485接线正确，共8分3.PLC输入输出电气线路检查共7分

设备功能1.设备上电正常2.流程正常运行正常无卡顿3.显示钢珠数量正确4.显