工业基础及机器 8

智能制造控制技术项目三：料盒供料单元的设计与调试任务1料盒供料系统搭建项目三：料盒供料单元的设计与调试任务一：料盒供料系统搭建完成料盒供料单元的机械组装与电气接线，掌握传感器检测原理，构建基础自动化供料的逻辑闭环与运行机制。任务二：双供料流程进阶调试基于单供料系统拓展双料道协同控制，应用RFID射频识别技术实现物料精准追溯，攻克复杂时序调度难题。模拟量处理精准采集电压电流信号，实现物料状态的实时监测与反馈控制。RFID身份识别非接触式数据交互，实现物料身份识别与生产数据自动绑定。PLC逻辑编程编写高效稳定的控制程序，实现供料、输送与检测的逻辑联动。系统联调优化全流程调试与参数优化，保障设备运行稳定性与生产效率提升。目录任务一：料盒供料单元设计01任务要求

明确单路料盒供料的机械结构与气动控制设计目标，确立性能指标与验收标准。02知识准备

学习光电/接近传感器选型、PLC模拟量处理原理及气动回路基础理论知识。03任务实施

完成硬件接线、PLC程序编写与调试，实现单供料单元的稳定运行与动作优化。04拓展任务

设计防卡料检测逻辑，优化供料速度闭环控制，增加异常状态报警与停机机制。05课后习题

结合典型故障案例分析供料单元常见问题，撰写完整的设计方案与调试总结报告。任务二：料盒料芯双供料单元设计01任务要求

构建双路智能供料系统，集成转盘分拣与RFID身份识别，实现柔性化物料配送。02知识准备

掌握RFID通信协议、步进电机精准控制及多设备协同调度的PLC编程逻辑。03任务实施

完成转盘机构安装、RFID读写配置，编写并调试多模块联动的控制程序。04拓展任务

开发物料全流程追溯系统，实现生产数据实时采集、分析与云端可视化监控。05课后习题

分析双供料系统的时序逻辑瓶颈，优化物料流转效率，编写系统故障排查手册。任务一：料盒供料单元设计工业自动化生产线核心模块解析·从机械结构到控制系统的全面实践01单元定位作为自动化产线的起始环节，承担工件的存储、分拣与定向输送任务，是实现产线无人化运行的基础保障与核心前提。02设计重点聚焦机械结构的稳定性与耐用性，优化气动驱动系统的响应速度，精准配置传感器以实现工件的可靠检测与定位。03实训目标掌握料盒供料单元的组装调试技巧，深入理解PLC控制逻辑与程序编写，具备独立排查设备故障及优化运行参数的能力。3.1.1任务要求1.1任务要求任务目标：

控制DLDS-532平台供料单元完成底盒自动供料，通过搬运机构将工件精准移送至高度检测工位，实现上料与检测环节的自动化衔接。要求可以设定搬运机构运行速度、移动位置等参数，可以实现点动正转、点动反转、原点归位、相对定位、绝对定位以及单元自动运行等功能控制。同时系统也能实时显示伺服机构的当前位置、当前速度和测量高度等信息。观看书中运行效果二维码视频3.1.2知识准备1.2知识准备图示：工业现场模拟量信号处理全流程模拟量是工业控制中对连续变化物理量的数字化统称，涵盖电压、电流、压力、温度等。传感器输出的标准信号（如0~10V电压或4~20mA电流），需通过PLC模拟量模块（AI/AO）进行采集与转换，实现对生产过程的精准闭环控制。▍信号处理四大关键环节01过程信号采集采集现场压力、温度、流量等连续变化的物理信号，是系统的感知源头。02信号变送转换变送器将非标准信号转换为PLC可识别的标准电信号（0-10V或4-20mA）。03PLC模数转换模拟量输入模块接收电信号，通过A/D转换将模拟量转为数字量供CPU处理。04数值换算还原利用工程量转换公式，将数字值还原为实际物理量，用于监控显示与逻辑控制。知识准备—模拟量换算通用换算公式：Ov=[(Osh-Osl)/(Ish-Isl)×(Iv-Isl)]+Osl线性映射原理图解图示直观展示了输入数字量与输出工程量之间的线性对应关系，横轴为模拟输入值，纵轴为缩放后的工程量，是理解模拟量换算的基础模型。指令应用示例在博途软件中，通过调用标准化(NORM_X)和缩放(SCALE_X)指令，可直接实现公式计算，简化编程步骤，提高效率。知识准备—光纤传感器01核心原理与机制光信号的调制与解调利用光的全反射原理，将被测物理量的变化转化为光的强度、相位或波长的改变。光源发出的光束经光纤传输至调制区，与被测对象（如物料遮挡）交互后，光学特性发生变化，再通过光电转换将光信号还原为电信号，实现非接触式检测。02工业应用与信号输出料仓检测与PLC对接广泛应用于自动化料仓的物料有无识别、料盒到位检测等场景。其输出为标准的开关量信号（数字量0/1），可直接接入PLC的数字量输入（DI）模块，无需额外转换模块，响应速度快且抗电磁干扰能力强，是工业自动化中的常用检测手段。3.1.3任务实施1.3任务实施01底盒供料模块核心组成：

料仓、推料气缸、磁性开关、光纤传感器。功能定位：

负责料盒的自动化储存与精准推出，作为产线的物料供给源头，确保上料环节稳定有序，是自动化生产的基础保障。02搬运机械手模块核心组成：

气缸、磁性开关、微动开关、光纤传感器、夹爪、伺服电机、称重传感器。功能定位：

实现料盒的精准夹取与跨工位搬运，集成了伺服驱动与精密传感技术，兼具称重检测功能，是产线中物料流转的核心执行单元。03高度检测模块核心组成：

气缸、磁性开关、自复位式位移传感器。功能定位：

通过高精度位移传感器实时采集料盒高度数据，完成尺寸精度检测与质量判定，为后续工序提供关键的质量反馈依据。任务实施—系统安装与编程01系统安装：基础搭建与硬件部署IO地址分配：依据控制需求规划PLC输入输出点位，明确DI/DO/AI/AO映射关系，形成标准化清单，为软硬件交互奠定基础。

硬件接线实施：按图纸完成电源、传感器、执行机构及伺服系统的物理接线，确保强电弱电分离，保障线路稳固与信号抗干扰。图3-11PLC本体端子接线图任务实施—系统安装与编程01系统安装：基础搭建与硬件部署IO地址分配：依据控制需求规划PLC输入输出点位，明确DI/DO/AI/AO映射关系，形成标准化清单，为软硬件交互奠定基础。

硬件接线实施：按图纸完成电源、传感器、执行机构及伺服系统的物理接线，确保强电弱电分离，保障线路稳固与信号抗干扰。图3-12远程拓展模块EX210H输入端子接线图任务实施—系统安装与编程02系统编程：逻辑构建与功能实现运动控制：编写V90伺服点动、回零及相对/绝对定位程序，实现轴的精准驱动与多轴协同。流程逻辑：构建“供料→抓取→搬运→检测”全自动闭环控制，保障生产节拍稳定可控。模拟量处理：利用NORM_X/SCALE_X指令完成信号标准化转换，精准采集高度等关键工艺参数。HMI交互：设计可视化触控界面，实现参数配置、状态监控与故障报警的实时交互。图3-15伺服控制程序设计图3-17模拟量转换任务实施—界面设计任务实施—系统调试与验收01核心调试步骤程序下载部署将编写好的PLC控制逻辑与HMI交互界面下载至控制器，完成软硬件联调基础部署。原点归位校准设备上电后执行回零操作，确立机械运动的绝对坐标基准，保证定位精度。手动功能测试逐项测试点动、单轴定位及IO输出，验证执行机构响应准确性与稳定性。自动流程验证启动自动运行模式，测试产线全流程节拍、逻辑闭环及异常处理机制。02验收标准与优化依据《设备质量验收表》核查：电气线路规范、功能动作精度、安全防护达标及文明生产情况，针对问题即时优化，确保交付质量。3.1.4拓展任务1.4拓展任务任务目标：

设计一套完整的伺服循环往返运行系统，实现参数的灵活配置与设备状态的实时监控，掌握运动控制逻辑与定时器的综合应用。1.4拓展任务任务目标：

设计一套完整的伺服循环往返运行系统，实现参数的灵活配置与设备状态的实时监控，掌握运动控制逻辑与定时器的综合应用。01参数灵活配置支持通过HMI界面设定正向/反向运行速度、工位停留时间及循环往返总次数。参数实时写入PLC寄存器，实现系统工况的快速切换与适配。02实时状态监控实时采集并显示当前循环次数、累计停留时长、伺服轴当前绝对位置及实时运行速度。数据毫秒级刷新，确保设备运行状态透明、可控。思路一：循环逻辑判定定义“当前次数”与“目标次数”两个整型变量。单次往返流程结束后执行自增操作，通过比较指令判断是否达成目标，满足则终止循环，否则触发下一轮动作。思路二：精准定时控制位置到位信号触发定时器启动，计时值由HMI设定的“停留时间”参数动态赋值。定时器到达预设值后输出完成信号，触发电机反向运行，实现工位精准停留。3.1.5课后习题1.5课后习题01填空题(1)料盒料仓通过光电/漫反射式

传感器感应信号，识别当前料仓是否存在料盒，是实现自动上料的前提条件。(2)磁性开关可以检测气缸活塞杆的伸出或缩回状态，将机械位移转化为电信号反馈给控制系统。(3)高度检测模块的模拟量信号线应接入PLC的AI（模拟量输入）端子，用于采集连续变化的电压信号以判断物料高度。02简答题Q1：料盒供料单元的主要作用是什么？

答：负责自动存储料盒并将其输送到指定的抓取工位，实现物料的自动化供给，替代人工上料，确保生产线的连续性和自动化运行。Q2：供料气缸是怎样完成伸缩动作的？

答：由气动电磁阀控制压缩空气的流向。电磁阀得电时，压缩空气进入气缸无杆腔推动活塞杆伸出；电磁阀失电复位时，压缩空气进入有杆腔，推动活塞杆缩回。Q3：如何判断气缸的伸缩状态？

答：通过安装在气缸上的磁性开关检测活塞上的磁环位置。当气缸伸出或缩回到位时，磁性开关会输出通断信号给PLC，从而判断气缸状态。任务二：料盒料芯双供料单元设计01料盒储料输送采用大容量标准料盒进行原料缓存，通过输送线实现自动上料。具备兼容性强、换型快的特点，完美适配多品种、小批量的柔性生产需求。02料芯精密上料利用振动盘实现料芯的自动排序与送料，配合高精度传感器与定位机构，确保工件姿态精准无误，满足精密装配的严苛要求。03智能协同控制基于PLC的控制系统统筹双供料单元，实现按需供料、自动切换与故障报警。智能调度保障产线连续稳定运行，提升整体生产节拍。设计目标：构建柔性化、高可靠性的自动化供料系统，为后续装配工序奠定坚实基础。3.2.1任务要求2.1任务要求任务目标：

本任务要求通过触摸屏控制DLDS-532工业网络智能控制与维护平台中供料单元的流程运行，流程为料盒供料→转盘旋转90°至料芯装配位→料芯装配→转盘再次旋转至180°（高度检测位）→高度检测→搬运机械手将料盒搬运至下一站,转盘回原点，自动流程结束。同时系统也能读取、写入RFID数据并显示当前实时运行速度、实时位置等信息。手动控制步进电机、伺服电机的运行。3.2.2知识准备2.2知识准备DLRF-7075A型RFID读写器专为工业现场设计，工作频率为13.56MHz，支持ISO15693国际标准协议。其采用工业级电路设计，具备高抗干扰能力，通过标准的MODBUSTCP协议与PLC或上位机进行稳定、高速的数据交互，是实现智能制造产线数据自动采集与追溯的核心硬件。核心硬件配置与通信参数该设备通过以太网接口接入工业网络，配置简单、即插即用。在本项目中，它负责读取电子标签数据并上传至控制系统，同时接收控制指令，实现对标签的写入操作。通信协议MODBUSTCP

工业以太网标准设备IP192.168.40.19

静态固定配置通信端口502

MODBUS默认端口从站地址设备号：1

总线唯一标识读取起始地址453249

(16#D000)写入起始地址457345

(16#E000)（1）RFID读写器模块知识准备（2）MODBUSTCP通信图示：STEP7编程环境中MB_CLIENT指令的参数配置界面提示：指令需在背景OB1循环中调用，配合上升沿指令避免重复触发通信请求。01通信架构逻辑PLC作为客户端(Client)主动发起连接，RFID模块作为服务器端(Server)响应。通过“MB_CLIENT”指令封装TCP报文，实现工业现场的数据读写交互。02核心指令参数解析REQ·请求触发上升沿有效信号，脉冲式触发单次读写操作，避免重复执行。CONNECT·连接句柄指向连接参数DB块，配置服务器IP、端口号（默认502）及超时。MB_MODE·读写模式0=读取数据（从服务器获取），1=写入数据（向服务器发送）。MB_DATA_ADDR·起始地址指定服务器端寄存器的起始地址，需严格匹配设备地址映射表。MB_DATA_LEN·数据长度本次通信涉及的寄存器数量，需与实际交互的数据量保持一致。DISCONNECT·连接控制置1时主动断开TCP连接，置0时保持连接，用于灵活管理链路。3.2.3任务实施2.3任务实施01转盘机构模块核心组成：

集成步进电机、精密减速机、同步皮带总成，配备光电与光纤传感器实现高精度定位。功能定位：

作为产线的“流转中枢”，通过步进电机的精准角度控制，驱动料盒在不同加工工位间平稳旋转切换，确保各工序间的无缝衔接与高效流转。02料芯双供料模块核心组成：

由气动执行气缸、磁性开关、光纤传感器及真空吸盘组件构成，实现物料的自动化抓取与输送。功能定位：

负责料芯的自动化上料与装配作业，利用传感器实时检测物料状态，配合真空吸盘完成料芯的精准拾取与装配，保障供料环节的连续性与稳定性。💡学习提示：

本任务重点掌握转盘与双供料模块的联动逻辑。料盒供料、搬运机械手及高度检测等基础模块，请参照任务一的实操演示与理论讲解进行复习，确保对产线全流程的整体把控。任务实施—系统安装与编程01设备组态02V90伺服驱动器添加报文任务实施—系统安装与编程03EX-1110远程I/O04

工艺对象添加任务实施—系统安装与编程02核心程序开发硬件组态配置PLC与伺服、HMI及远程模块的网络参数，建立设备通信连接。MODBUS通信编写MB_CLIENT指令，实现PLC对RFID模块的数据读写与解析。自动流程整合转盘、装配、检测等工序，编写联锁保护与自动运行逻辑。程序示例：MB_CLIENT指令应用图示为PLC编程中使用MB_CLIENT指令进行MODBUSTCP通信的配置界面，通过数据块关联实现对RFID设备的实时数据读写，是实现工业物联网数据交互的关键环节。任务实施—验收验收项目及要求配分配分标准扣分得分备注设备电气检查1.伺服驱动器电气线路检查2.PLC输入输出电气线路检查3.V90设备名称及IP地址检查251.伺服驱动器与伺服电机线路检查，共5分2.步进驱动器与步进电机线路检查，共5分3．PLC输入侧电气线路检查，共5分，每错一处扣一分。

4．PLC输出侧电气线路检查，共5分，每错一处扣一分。5.V90设备名称及IP地址检查，共5分

设备功能1．设备上电正常

2.机械手回原点功能常

3.转盘回原点功能正常

4.自动流程正常

5.触摸屏显示正常651.设备上电正常能正确使能，5分2.机械手回原点功能正常，5分

3.转盘回原点功能正常，5分

4.自动流程底盒供料模块功能正常，5分5.自动流程转盘模块功能正常，5分6.自动流程搬运机械手模块功能正常，5分7.自动流程料芯双供料模块功能正常，5分8.自动流程检测机构模块功能正常，5分9.触摸屏功能显示正常，10分10.RFID读写功能正常，15分

设备附件1.资料齐全，归类有序101．设备电气装配图缺少，每份扣2分

2．梯形图缺少，每份扣2分3．技术说明书、工具明细表、元件明细表缺少，每份扣2分

安全生产1．自觉遵守安全文明生

产规程

2．保持现场干净整洁，

工具摆放有序

1．漏接接地线，一处扣5分

2．每违反一项规定，扣3分

3．发生安全事故，0分处理

4．现场凌乱、乱放工具、乱丢杂物、完成任务后不清理现场扣5分

时间120min

提前正确完成，每5min加5分

超过定额时间，每5min扣2分

开始时间：

结束时间：

实际时间：

3.2.4拓展任务2.4拓展任务任务目标：在本项目的基础功能上，可以自行设计一个自动流程，流程为料盒供料→转盘旋转至料芯检测位进行料盒高度检测→转盘旋转至料芯装配位→料芯装配→转盘旋转至料芯检测位→料芯深度检测→搬运机械手将料盒