实践篇YL-1633B系统联机调试电子教案自动化生产线安装与调试.docx

项目描述:YL-1633B系统采用每一工作单元由一台PLC承担控制任务，各PLC 之间通过RS485串行通信实现互连的分布式控制方式。组建成网络后，系统 中每一个工作单元称作工作站。自动化生产线的工作目标：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的小圆柱零件嵌入装配台上的工件中，再将装配完 成后的成品送往分拣单元分拣输出，最后，由工业机器人取走码垛。需要完成的工作任务如下：1.自动化生产线设备部件安装完成YL-1633B自动化生产线的供料、加工、装配、分拣、输送和码垛 单元的部分装配工作，并把这些工作单元安装在YL-1633B的工作台面上。YL-1633B自动化生产线各工作单元装置部分的安装位置按照要求布 局。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的 定位。（3）输送单元的直线导轨和底板组件已装配好，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装置侧的安装和调整。2.气路连接及调整1）按照前面介绍的分拣和输送单元气动系统图完成气路连接。1 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 合应进行适当调整。2 3）完成气路调整，确保各气缸运行顺畅和平稳。3 .电路连接及调整根据生产线的运行要求完成分拣和输送单元的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）。将上述参数记录在提供 的电路图上。（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、伺服电动机及驱动器控制电路。电路连 接完成后应根据运行要求设定伺服电动机驱动器的参数，并将参数记录在提 供的电路图上。4 .各站PLC网络连接该系统应采用PPI协议通信的分布式网络控制，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，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，如复位、起动、停止、报警等。5 .连接触摸屏并组态用户界面触摸屏应连接到系统主站的PLC编程口。在TPC7062K人机界面上组 态画面的要求：用户窗口包括主界面和欢迎界面，欢迎界面是起动界面，触 摸屏上电后运行，屏幕上方的标题文字向右循环移动。触摸欢迎界面上的任 意部位都将切换到主界面。主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，以及系统复位、起动 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（4050Hz）。（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。故障状态包括：1）供料单元的供料不足状态和缺料状态。2）装配单元的供料不足状态和缺料状态。3）输送单元抓取机械手装置越程故障（左或右极限开关动作）。（6）指示全线运行时系统的紧急停止状态。6 .程序编制及调试当各工作站均处于停止状态时，各站的按钮/指示灯模块上的工作方式 选择开关置于全线模式，此时若人机界面中的选择开关切换到全线运行模 式，则系统进入全线运行状态。任务1 YL-1633B系统联机调试的PLC数据规划任务描述：亚龙YL-1633B的全线组态通信。任务目标：1.掌握YLJ633B的通信方式。2.完成YL-1633B通信数据规划。任务实施：PLC网络的具体通信模式取决于所选厂家的PLC类型。对于 YL-1633B,若PLC选用Smart 200系列，通信方式则采用西门子专用TCP/IP 协议通信。TCP/IP协议是Smart 200 CPU最基本的通信方式，通过原来自身的LAN 端口即可实现通信，是Smart 200默认的通信方式。TCP即TCP/IP中的传输控制协议，提供了数据流通信，但不将数据封 装成消息块，因而用户并不会接收到每一个任务的确认信号，该协议最大支 持8KB数据传输。如果在用户程序中使能TCP/IP主站模式，就可以在主站 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。下面以YL-1633B各工作站PLC实现以太网通信为例，说明使用TCP/IP 协议实现通信的步骤。（1）对网络上的每一台PLC设置其系统块中的以太网端口参数，设置 后将系统块下载到该PLC。具体操作如下：运行个人电脑上的STEP7 SMART V2.0程序，打开设置端口界面，如 图7-4所示。利用网线单独将输送单元CPU系统块里的IP地址设置为 192.168.0.1,如图7-5所示。用同样的方法将供料单元CPU以太网端口的IP 地址设置为；加工单元CPU以太网端口的IP地址设置为 ；装配单元CPU以太网端口的IP地址设置为；分拣 单元CPU以太网端口的IP地址设置为；最后将码垛单元CPU 以太网端口的IP地址设置为分别将系统块下载到相应的CPU 中（将个人电脑的IP和设备IP设在同一个网段中）。（2）利用交换机和网线将各台PLC中的LAN连接，然后利用STEP7 SMART V2.0软件和网线搜索出TCP/IP网络的6个站。（3） TCP/IP网络的主站（输送站）PLC程序中，必须在上电的第1 个扫描周期使能其主站模式。在YLJ633B系统中，将按钮及指示灯模块的按钮、开关信号连接到输 送单元的PLC （Smart ST40 ）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。（4）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，应预先规划好以下数据：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。以上数据，应根据系统工作要求和信息交换量等统一筹划。对于 YL- 1633B而言，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。网络读写指令可以向远程站发送或接收39字节的信息，在CPU内同 一时间最多可以有10条指令被激活。YL-1633B有5个从站，可以考虑同时 激活5条网络读指令和5条网络写指令。根据上述数据即可编制主站的网络读写程序。此外，还有更简便的方 法，就是借助网络读写向导来编写程序，该向导可以帮助用户快捷地配置复 杂的网络读写指令，为所需的功能提供一系列选项。最后，向导将为所选配 置生成程序代码，并初始化指定的PLC为以太网主站模式，同时使能网络读 写操作。在STEP7SMARTV2.0软件中选择“工具”-“Get/Put”菜单命令，并 且在指令向导窗口中选择“Get/Put网络读写”，即可打开“Get/Put向导”对 话框，如图7-6所示。用户可在该对话框中设置网络读写操作总数、创建名 称、设置要进行网络读写的个数，设置完成后，即可对每一条网络读或写指 令进行详细设置。本例将对10项网络读写操作进行如下安排：第15项为网络写操作，主站向各从站发送数据；主站读取各从站数 据。第610项为网络写操作，主站读取各从站数据。如图7-7所示为第1 项操作配置界面，选择“Put”操作，主站（输送站）向各从站发送的数据 都位于主站PLC的VB1000-VB1003处,所有从站都在其PLC的VB1000 VB1003处接收数据。所以前5项填写都是相同的，仅站号不一样。填写完成前5项数据后，单击“下一页”按钮，进入第6项配置，第6 10项都选择网络读操作，根据表7-2表7-6所列各站规划逐项填写数据， 直至10项操作配置完成。如图7-8所示为对2#从站（供料单元）的网络写 操作配置。10项配置完成后，单击“下一页”按钮，导向要求指定一个V存储区 的起始地址，如图7-9所示，以便将此配置放入V存储区。若在输入框中填 入一个VB值（如VB100）或单击“建议”按钮，程序会建议一个大小合适 且未使用的V存储区地址范围。单击“下一页”按钮，全部配置完成，向导将为所选的配置生成项目 组件，单击“生成”按钮即可。此时，程序编辑器窗口将增加NET_EXE子 程序标记。要在程序中调用上述配置，应先在主程序块中加入对子程序 “NET_EXE”的调用。使用SM0.0在每个扫描周期内调用此子程序，即可 执行配置好的网络读/写操作。子程序NET_EXE的调用梯形图NET_EXE 包括 Timeout、Cycle> Error 等参数，含义如下： Timeout：设定的通信超时时限，132767s,若为0,则不计时O Cycle：输出开关量，所有网络读/写操作，每完成一次即切 换状态。 Error：发生错误时报警输出。本例中，Timeout设定为0, Cycle输出到QL6,故网络通信时，Q1.6 所连接的指示灯将闪烁。Error输出到Q1.7,发生错误时，所连接的指示灯 将点亮。任务2 YL-1633B系统联机调试的PLC程序设计任务描述：亚龙YL-1633B的全线组态通信。任务目标：1.完成YL-1633B的从站控制程序编制。2.完成YL-1633B的主站控制程序编制。任务目标：1 .从站控制程序的编制YL-1633B各工作站在联机运行情况下，由于工作任务书规定的各从站 工艺过程是基本固定的，因此可在单站程序的基础上修改、编制联机控制程 序。下面以供料站的联机编程为例说明编程思路。联机运行情况下，一是运行条件不同，主令信号来自系统通过网络传 输的信号；二是各工作站之间通过网络不断交换信号，由此确定各站的程序 流向和运行条件。对于前者，首先须明确工作站当前的工作模式，以此确定 当前有效的主令信号。工作任务书明确规定了工作模式切换条件，目的是避 免发生误操作，确保系统可靠运行。工作模式切换条件的逻辑判断应在主程 序开始时进行，根据当前工作模式，确定当前有效的主令信号。处理工作站之间通过网络交换信息的方法有两种：一种是直接使用网 络下传的信号，同时在需要上传信息时立即在程序的相应位置插入上传信 息，例如直接将系统发来的全线运行指令(V 1000.0)作为联机运行的主令 信号，即在供料控制子程序的最后工步，当一次推料完成，顶料气缸缩回到 位时，向系统发出持续1S的推料完成信号，然后返回初始步，系统在接收 到推料完成信号后，命令输送站机械手抓取工件。对于网络信息交换量不大 的系统，上述方法是可行的。如果网络信息交换量很大，应采用另一种方法, 即专门编写一个通信子程序，供主程序在每个扫描周期调用。这种方法使程 序更加清晰，更具可移植性。其他从站的编程方法与供料站类似。2 .主站控制程序的编制输送站是YL-1633B系统中最重要、承担任务最繁重的工作单元之一。 因此，将输送站的单站控制程序修改为联机控制程序，工作量较大。下面着 重讨论编程时应注意的问题和相关编程思路。(1)内存的配置。为了使程序更为清晰合理，编写程序前应尽可能详细地规划需使用的 内存。前面已经规划了供网络变量使用的内存，它们从V1000单元开始。在 借助NETR/NETW指令向导生成网络读写子程序时，指定了需要的V存储 区的地址范围（VB395VB481,共占87字节的V存储区）。在借助位控 向导组态PTO时、也要指定V存储区的地址范围。YL-1633B的出厂例程指 定的输出Q0.0的PTO包络表在V存储区的首地址为VB524,从VB500至 VB523的存储区是空的，留给位控向导生成的子程序PTOO_CTR、 PTOO_RUN等使用。此外，在人机界面组态中也规划了人机界面与PLC的连接变量的设备 通道只有在配置了上面提到的存储器后，才能考虑编程所需的其他中间变 量。避免非法访问内部存储器是编程时必须注意的问题。（2）主程序结构。由于输送站承担的任务较多，联机运行时，主程序会有较大的变动。1）每个扫描周期，除调用PTOO_CTR子程序，使能PTO外，还须调 用网络读写子程序和通信子程序。2）完成系统工作模式的逻辑判断，除了输送站本身要处于联机方式外, 所有从站都必须处于联机方式。3）联机方式下，系统复位的主令信号由HMI发出。在初始状态检查 中，系统准备就绪的条件除包括输送站就绪外，所有从站也应准备就绪。因 此，初态检查复位子程序中，除了完成输送站初始状态检查和复位操作外， 还要通过网络读取各从站准备就绪的信息。4）总体来说，整体运行过程仍是按初态检查一准备就绪一等待起动一 投入运行等阶段逐步进行的，但阶段的开始或结束的条件则发生变化。3 3） “运行控制”子程序的结构。输送站联机的工艺过程与单站过程略有不同，需修改之处并不多，主 要包括以下几点：1）工作任务中，传送功能测试子程序在初始步就开始执行机械手向供 料站出料台抓取工件的操作；而在联机方式下，初始步的操作应为通过网络 向供料站请求供料，收到供料站供料完成信号后，如果没有停止指令，则转 移至下一步，即抓取工件。2）单站运行时，机械手向加工站加工台放下工件，然后等待2s取回工 件；而在联机方式下，取回工件的条件是收到来自网络的加工完成信号。装 配站的情况与此相同。3）单站运行时，测试过程结束即退出运行状态；而在联机方式下，一 个工作周期完成后，返回初始步，如果没有停止指令则开始下一个工作周期。4 4） “通信”子程序的结构。“通信”子程序的功能包括从站报警信号处理、转发（从站间、HMD 以及向HMI提供输送站机械手当前位置信息。主程序在每个扫描周期都调 用这一子程序。报警信号处理、转发包括以下内容：1）将供料站“工件不足”和“工件没有”的报警信号转发至装配站， 为警示灯工作提供信息。2）处理供料站“工件没有”或装配站“零件没有”的报警信号。3）向HMI提供网络正常/故障信息。向HMI提供输送站机械手的当前位置信息，是通过调用PTOO_LDPOS 装载位置子程序来实现的。1）在每个扫描周期将由PTOO_LDPOS输出参数C_Pos报告的、以脉 冲数表示的当前位置转换为长度信息（mm）,转发给HMI的连接变量 VD2000o2）当机械手的运动方向发生改变时，相应地改变高速计数器HCO的 计数方式（增或减计数）。3）每当返回原点信号被确认后，将PTOO_LDPOS输出参数C_Pos清 零。【调试与运行】（1）调整气动部分，检查气路是否正确，气压是否合适，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）检查光电接近开关安装是否合理，灵敏度是否合适，保证检测的 可靠性。（5）放入工件，运行程序，观察联机调试是否满足任务要求。（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, 要确保系统随时能够可靠工作。（7）优化程序。【问题与思考】.TCP/IP网络通信报错是由哪些原因造成的？1 .简述联机调试的步骤。2 .思考自动化生产线联机调试时可能出现的故障及解决方法。