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柔性制造教学系统实验手册.doc

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1、天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:300220柔性制造教学系统实验指导手册天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:300220一、了解系统组成:系统组成框图首先请先确认一下本设备系统组成

2、和实际的连接是否一致!对各单元的 EM277 地址和总线插头的说明:1. 8 个单元的 EM277 从站地址分别是 11、1218(EM277 模块左上方的两个带箭头的位置开关),要求和 STEP 7 中硬件组态的 EM277 地址一致;硬件地址选择 STEP 7 硬件组态2. 在 PROFIBUS-DP 网络中末端的总线插头需要终端偏置。天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:300220二

3、、使用系统前的准备工作:1. 请在通电之前确认: 所有单元旋钮开关的位置(启动/停止停止,手/ 自动手动); 0 号台及各单元电源开关(AC220V 和 DC24V)在 OFF 位置, ; 各单元之间的电源和气源连接正确; 第一站的储料管里有料。2. 启动气泵给各单元供气: 将 AUTO/OFF 开关打到 AUTO 位置; 观察气泵的启动情况,如果启动声音不对,请先把AUTO/OFF 开关打到 OFF 位置,关 闭泵上的气路开关将总的气管从 0 号台上拔下,慢慢打开气路开关,将泵中的剩余气体放干净后,把总气管插回 0 号台,关闭气路开关将 AUTO/OFF开关再次打到 AUTO 位置使泵启动,

4、待气泵停止工作气源压力到达规定要求后,打开气路开关; 打开 0 号台上的气路急停开关,检查气路是否正常供气。3. 依次打开 0 号台电源总开关、急停以及 8 个单元电源开关,确认所有的 PLC 通 电后的情况;4. 输入触摸屏的操作密码: 点击屏幕上的密码输入框,出现一个小键盘; 输入教师级密码并显示登录成功; 点击屏幕左下方的位置出现一个“START”的菜单按钮; 点击该按钮选择“系 统入门” ; 出现的“系统入门”画面中,将 “模式控制选择开关” 转换到“开关模式”; 如果是学生级登录将不能控制模式的选择。5. 从第 8 站开始逆顺序操作各站的复位动作和手动单步动作功能(在手动的情况下每按

5、动一下“单步” 按钮应 能实现正常功能的分解天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:300220动作),最后各站必须恢复原始位置,为自动工作做作好准备(除第一站的启动/停止开关外,其余各站的启动/停止启动,手/自动自动);6. 第一站的料盘上放置一个工件,并用手动将顶料汽缸推出顶住该工件;7. 再次确认各种操作的准备无误后(各站的开关状态和机械原始位置是否正确),将第一站的启动/停止启动的位置

6、,此时第二站的摆杆应向左旋转压住第一站料盘上的料块,开始一个正常的动作循环。三、各单元原始位置描述:1. 第一站初始位置应当在工件推出送料位置。此 时前极限,及料板有料信号应当有,以及库中有工作信号也有。2. 第二站初始位置摆 臂应当在左侧准备抓料位置。此 时摆臂中间位置传感器有信号。3. 第三站初始位置在低位,推料缸处于收回位置,此 时托盘低位,推料收回传感器有信号。4. 第四站初始位置在送料位置。因为本站是 传送带的形式,所以此时没有信号,在传送带移动工件的过程中相应的传感器有信号。5. 第五站初始位置为机械手在左侧、高位、松开状态。此时机械手在左侧信号,机械手在高位,有信号。6. 第六站

7、初始位置处于拉缸复位,钻机高位停止状 态。此时钻机高位信号拉缸释放位置有信号。7. 第七站初始位置处于旋臂在右侧、高位、吸盘释放状态。此时旋臂在右侧,在高位有信号。8. 第八站初始位置叉车在最下、最后和最外的原始位,叉车的下极限、右极限和外极限传感器有信号。以上各单元处于原始位置时,由于在试验中 PLC 的输入输出配置的不同,传感器有输出时对应的 PLC 输入输 出指示灯的位置及变化可能也会不同,应该以实际传感器的输出指示灯的为准!天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津 市 探 索 智 能 机 械 有

8、限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:300220四、各站的基本动作描述:1. 当第二站的摆杆将料块压住后, 顶料汽缸收回,延 时一段时间后再将后续的料快推出;2. 当第一站的启动信号发出后, 摆杆向左动 作压住料盘上的料,延时一段时间后吸住料块,摆杆向右动作将料 块放置到第三站的接料台上后,放下料块向左回复竖直的位置;3. 抬升料块进行高度检测,合格品下降到中 间位置,推料汽缸将料块推出到第四站,不合格品下降到最底部推出该料块,并给第一站发重新开始的信号;4. 料块随传送带移动依次通过三个传感器检测为何种料(金属/塑料/ 磁性),最后到达检测完成的位

9、置,为第五站的 夹取动作作好准备;5. 夹子先向下再 闭合,将 夹住的料块提起,悬臂逆时针旋转到位后,把料块放置到第六站的接料台上;6. 如果料块是塑料的材质,第六站将拉 动料 块到最里端,然后进行电钻打孔的动作,如果是其他的材质,该站不 动等待第七站的取料;7. 摆臂顺时针旋转到位下降将料块压住,然后吸住料块并提起,再逆时针旋转到右放料的位置等待,最后放置到第八站的空接料 块上;8. 在第四站的料块检测完成后叉车开始进仓库 里的相应库位取空料块(同种工件放在同一列,具体库位由程序 进行设定),放置到接料库位等待工件的到来,当第七站发出触 发信号后表明工件已经被放置到刚刚放置的空料块上,叉车动

10、作将 该料块提起放置到刚才取空料快的库位,叉车回复原始位置同 时给第一站发再次启动的信号,当所有的库位全部满了以后,可以按复位按 钮进行复位。天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:300220注:1. 当库仓已满时,整个系统不会再次动作,这时应将第一站的启动/停止键拨向停止位置上。2. 人工从已满的库仓 中将成品料拿到第一站中,并将第八站按复位键进行复位。3、做完上述动作,第一站启动/停止键

11、拨向启动位置即启动进行新的工作循环。实验一、气路基本原理实验目的:使学生通过动手了解掌握1. 气路原理2. 基本气压元件3. 典型气缸功能4. 气路的实际应用实验内容及步骤:选择第一站为例:1. 将第一站工件全取走,并将其余各站气路断开,整个系统断电。2. 打开气泵,给第一站送气。3. 直观了解气动回路,各单元的功能。气源气动 三联件 气路急停电磁阀 气缸4. 手动气动三联件输出调节阀,左右旋转 ,观察气压表,调整气压输出大小。了解掌握三联件的功能及使用方法。5. 手 动电磁阀按钮,调节气缸上的调压接 头,调节进、出气量,使气缸中的活塞杆运动达到预期速度。了解和掌握调压接头的功能及使用方法。6

12、. 手动电磁阀左右按钮,使气缸活塞杆重复运 动,了解二位五通双控电磁阀的实际意义。7. 通 电、送气把工件放入料管中,将第二 单元移开。按动单步开关,观察气缸上的传感器指示灯,当气缸重复运动时,传感器上的指示灯交替指示。了解带磁环气缸与传感器相互配合指示活塞杆所天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:300220处位置的基本思路。这时仔细观察电磁阀两侧线圈中的指示灯,哪边灯亮、气从那边入,从另

13、一侧出。仔 细观察再结合书本上的知识,很容易掌握并从这些观察中找出故障。8. 建议将此站气路插头全部拔掉,注意气管拔出的方法,学生自己 动手回复原状。思考题:1. 典型的气动系统中,各组成部分的功能是什么?2. 当某个气缸动作速度过快时,应如何解决这个问题?实验二、电气接线实验实验目的:1. 提高学生在电路方面的工作技能,读懂电 路原理图,正确选择合适的电路组成元件。2. 能够把原理图转换为实际的布线图。实验内容及步骤:1. 关闭系统的气源、电源,提供给学生每一站的 电路原理图,让其依据系统布线的走向,画出实际的布线图。2. 直观的查找故障,在布线中能更进一步了解和掌握电路组成元件的使用功能。

14、因为每一站 PLC 的输入与输出端都引出到开放的 输入输出插接盒中。这样学生可依据电路原理图,先从输入盒中开始直接插接引线,再从输出端开始插接引线。思考题:1. 请举出常用电气原理图中使用的电气元件?2. 请解释停止优先的自锁线路是怎样工作的?天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:300220实验三、传感器实验实验目的:使学生掌握开关量传感器在 PLC 系统中的实际应用实验内容及步骤:以第一

15、站为例:1. 移动光电反射传感器的位置,使其指示灯 处于亮与不亮 2 个位置,观察该系统是否能够正确运行。2. 移动气缸上的任意一个磁性传感器的位置,观察气缸推出的位置。3. 直观检测传感器的好、坏,并通过输出信号控制系统运行。4. 用万用表直流 电压 档测量光电传感器的 输出电压,分别记录有料和无料的电压值,并观察 PLC 输入指示灯的 变化,理解传感器在PLC 系 统中的使用方法。思考题:1. 传感器在 PLC 系统中的作用是什么?本套教学系统中都有哪些传感器?2. 实际中的开关量传 感器一般分为三线式和两 线式两种情况,请分别简单画出这两种情况下和 PLC 输入模块的接法?3. 接近开关

16、的工作原理是什么?天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:300220实验四、PLC 控制编程实验实验目的:使学生掌握 PLC 控制系统的常用编程思路、程序功能。实验方法:1. 依据系统组成原理深入了解各 单元的动 作功能要求,画出其动作流程图。2. 根据各单元之间的动作关系,写出站与站之间的触发条件3. 结合学生自己画出的动作流程图分析演示程序,总结出编程思路4. 由指导教师打乱原有的输入、

17、输出端子由学生自己重新 编排,自主编程。思考题:1. 一般实际的设备 在使用之前常需要进 行初始化的工作,请问用PLC 控制的设备怎样实现这种功能?2. 西门子 S7-200 和 S7-300 的程序结构是什么?3. 常用的编程语言都有哪些?4. 请简述在 S7-200 中如何使用定时器和计数器?5. 两个按钮(I0.0,I0.1)和两个继电器(Q0.0,Q0.1),要求用 S7-200 PLC分别实现以下的功能: I0.0 按下时 Q0.0 动作,I0.0 按钮抬起 时, Q0.0 释放;天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教

18、 学 培 训 系 统天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:300220 I0.0 按下时 Q0.0 动作,I0.0 按钮抬起 时, Q0.0 保持动作的状态,I0.1 按下时,Q0.0 释放; I0.0 按下时 Q0.0 动作,I0.0 按钮抬起 时, Q0.0 保持动作的状态,延时 5 秒钟后 Q0.1 动作,I0.1 按下时,Q0.0 和 Q0.1 释放; I0.0 按下 3 次 Q0.0 动作并保持,按下 5 次 Q0.1 动作并保持,按下 I0.1 时,Q0.0 和 Q0.1 释放。实验五、常用驱动电机控

19、制实验实验目的:使学生掌握 PLC 控制系统中对驱动电机的控制方式。实验方法:以第二站为例:1. 明确第二站在系统中的具体功能2. 观察机械结构,明确摆臂的旋转动作是由电机的转动实现的3. 观察电机的线圈驱动部分原理,掌握 PLC 是如何通过继电器的通断控制电机正反转的4. 由指导教师给出一个故障,让学生自主排除,巩固 电气原理图和实际接线的对应关系GNDPLC继电器R1继电器R2Q0.0Q0.1GNDM+24VR1-N.O R2-N.OR1-N.C R2-N.C天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津

20、市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:300220电机正反转驱动原理图思考题:1. 请仔细分析并解释上图是如何实现直流电机的正反转的?如果有人编程错误,控制电机的 Q0.0 和 Q0.1 同时有输出,会有什么现象出现?在断电的情况下,推不动摆杆(因为电机保持),这是为什么?2. 为了使步进电机旋转,请问需要什么样的信号?实验六、西门子 PLC PROFIBUS-DP 组网 实验目的:1.了解西门子 PLC 的基本使用方法;2. 学习西门子 PLC 的 PROFIBUS-DP 组网基本原理二、实验内容及步骤:1. 按照下图

21、,连接 S7-300 和某个单元的 S7-200,并检查网络连接是否正确,给系统送电:S7-300 与 S7-200 通过 EM277 进行 PROFIBUS DP 通讯,需要在STEP7 中进 行 S7-300 站组态,在 S7-200 系 统中不需要对通讯进行组态和编程,只需要将要进行通讯的数据整理存放在 V 存储区与 S7-300 的组态 EM277 从站时的硬件 I/O 地址相对应就可以了。S7-300S7-200 EM277PROFIBUS-DP天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津 市 探

22、索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:3002202. 插入一个 S7-300 的站:2. 选 中 STEP7 的硬件组态窗口中的菜单 Option Install new GSD,导入 SIEM089D.GSD 文件,安装 EM277 从站配置文件,如下图:3. 在 SIMATIC 文件夹 中有 EM277 的 GSD 文件:天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系

23、统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:3002204. 导入 GSD 文件后,在右侧的设备选择 列表中找到 EM277 从站,PROFIBUS DPAdditional Field DevicesPLCSIMATICEM277,并且根据您的通讯字节数,选择一种通讯方式,我们这里选择 8 字节入/8 字节出的方式,如下图:天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:3002205. 根据 EM27

24、7 上的拨位开关设定 EM277 从站的站地址,如下图:EM277 硬件的从站地址设定6. 组态完系统的硬件配置后,将硬件信息下载到 S7-300 的 PLC 当中:天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:300220S7-300 的硬件下载完成后,将 EM277 的拨位开关拨到与以上硬件组态的设定值一致,在 S7-200 中编写程序将进行交换的数据存放在VB0 VB15,对应 S7-300

25、的 PQB0-PQB7 和 PIB0-PIB7,打开 STEP7中的变量表和 STEP7 MicroWin32 的状态表 进行监控,它们的数据交换结果如下图:STEP7 中的变量表监控状态天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司面 向 基 础 与 未 来 教 育 的 理 工 科 教 学 培 训 系 统天 津 市 探 索 智 能 机 械 有 限 公 司 柔 性 制 造 教 学 系 统地址:天津市西青开发区大寺科技园邮编:300220STEP7 MicroWin32 的状态表 监控状态注意:VB0 VB7 是 S7300 写到 S7200 的数据, VB8VB15 是S7300 从 S7200 读 取的值。EM277 上拨 位开关的位置一定要和S7300 中 组态的地址 值一致。思考题:1. 西门子 S7-200 PLC 都支持哪些通讯协议?2. 西门子 S7-300 PLC 和 S7-200 使用 PROFIBUS-DP 通讯时,各自的编程软件和硬件需要作什么工作?3. PROFIBUS-DP 扩展从站模块 EM277 如何使用?

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