项目6任务一典型机电一体化控制装置的连接、编程与触摸屏组态教学课件 电气控制与PLC应用技术高教版.ppt

YCF项目6任务一典型机电一体化控制装置的连接、编程与触摸屏组态教学课件 电气控制与PLC应用技术 高教版项目六项目六 典型机电一体化控制装置的连接、编程与触摸屏组态典型机电一体化控制装置的连接、编程与触摸屏组态任务一任务一 物料分拣与打包设备控制物料分拣与打包设备控制【任务目标任务目标】知识目标：1.理解设备的初始位置，掌握设备恢复初始位置的编程方法；2.掌握设备起动与停止的编程方法以及按下停止按钮后，尾料处理的方法；3.掌握圆盘送料装置、机械手、皮带输送机的控制方法；4.理解物料分拣原理，掌握物料分拣及料仓物料计数及打包的编程方法；能力目标：1.完成某型物料自动分拣及打包控制系统电路连接、熟练掌握PLC控制 路连接方法及控制线路的安装工艺；2.能正确理解并熟练使用各种PLC控制指令编写控制程序；3.能正确使用历史表格等各种工具以及系统变量，进行触摸屏组态；素质目标：养成独立思考和动手操作的习惯，培养小组协调能力和互相学习的精神。任务一任务一 物料分拣与打包设备控制物料分拣与打包设备控制【任务呈现任务呈现】如图6-1-1所示为某型自动分拣及打包设备的安装布局图，该设备具有完成金属工件、白色塑料工件和黑色塑料工件分拣及打包任务的功能。请根据图6-1-2所示的某型自动分拣及打包设备的电气控制原理图进行操作：1.在YL-235A设备对应模块上选择电路需要的电器，并按照工艺要求，进行某型自动分拣及打包设备电路连接。2.根据下列要求，编写PLC控制程序：（1）起动前，设备的运动部件必须在规定的位置，这些位置称作初始位置。有关部件的初始位置是：机械手的悬臂靠在左限止位置，手臂气缸的活塞杆缩回，悬臂气缸的活塞杆缩回，手爪松开；位置A、B、C的气缸活塞杆缩回；处理盘、皮带输送机的拖动电动机不转动。上述部件在初始位置时，模块上的指示灯HL1（对应触摸屏画面上的原位指示灯）亮。只有上述部件在初始位置时，设备才能起动。若上述部件不在初始位置，指示灯HL1灭，按下按钮SB4进行复位。（2）接通电源，如果电源正常供电，工作台上双色警示灯中红灯闪亮。（3）设备的控制是通过YL-235A按钮与指示灯模块上的SB5、SB6按钮或者触摸屏组态画面上的“起动”与“停止”按钮，SB5为设备起动按钮（对应触摸屏上的“起动”按钮），SB6为设备停止按钮（对应触摸屏上的“停止”按钮）。（4）设备起动后，工作台上的双色警示灯中的绿灯（对应触摸屏画面中的“运行指示”开始闪亮，同时圆盘送料机构上的直流电机带动拨料杆开始转动，将物料推出到圆盘送料机构外面的接料平台上，当接料平台上的光电传感器检测到物料时，圆盘送料机构的直流电机停止转动，等待机械手将接料平台上的物料夹走以后，圆盘送料机构再次开始运行，重复上述动作。图6-1-2 某型自动分拣及打包设备的电气控制原理图（5）设备起动后，当圆盘送料机构外面的接料平台上的光电传感器检测到物料后，机械手起动运行，悬臂伸出手臂下降手爪合拢抓取工件手臂上升悬臂缩回机械手向右转动悬臂伸出手臂下降气爪松开，将物料放进皮带输送机的进料口，并等待1S手臂上升悬臂缩回机械手向左旋转回原位后停止。当接料平台上的光电传感器检测到物料后，机械手再次起动运行，重复上述动作。（6）设备起动后，当皮带输送机进料口的光电传感器检测到物料时，皮带输送机自动起动从A位置向C位置运行，拖动皮带输送机的三相交流电动机的运行频率为25Hz。若传送带上的物料为金属，则当A位置的传感器检测到物料时，由A位置对应的推料气缸推入料仓1；若传送带上的物料为白色物料，则当B位置的传感器检测到物料时，由B位置对应的推料气缸推入料仓2；若传送带上的物料为黑色，则当C位置的传感器检测到物料时，由C位置对应的推料气缸推入料仓3。物料推入料仓后，推料气缸缩回，皮带输送机自动停止，等待下一个物料，当进料口传感器再次检测到物料时，皮带输送机起动，重复上述动作。（7）当三个料仓中任意一个料仓的物料数量达到3个时，圆盘送料机构、皮带输送机以及机械手停止工作，同时触摸屏画面上的“打包指示”灯以1HZ的频率开始闪烁，提示该料仓物料打包，持续5S后打包完成，触摸屏画面上的打包指示灯熄灭，此时设备继续运行，进行物料分拣工作。三个料仓中任意一个料仓的打包数量达到10个时，该料仓的打包数量自动清零。（8）任意时刻按下停止按钮SB6，设备必须完成当前物料的传送和打包任务，并返回设备的初始位置才能停止工作，同时工作台上的双色指示灯中的绿灯熄灭。（9）触摸屏控制设置：某型自动分拣及打包设备控制系统的触摸屏组态画面如图6-1-3所示：图6-1-3中，三个指示灯均设置为：条件成立时显示绿色，条件不成立时显示红色。图中的表格采用MCGS工具箱中的历史表格工具。按下图中的“清零”按钮时，表格中记录的所有数据均清零。图6-1-3 某型自动分拣及打包设备控制系统的触摸屏组态画面一、一、设备设备的初始位置及复位的初始位置及复位 1.1.设备设备的初始位置的初始位置 很多机电设备都需要设置初始位置，当设备中的相关部件不在初始位置时，设备就不能起动运行。本次任务中，要求设备的初始位置为：机械手左旋到位，悬臂缩回到位，手臂上升到位，气爪松开，圆盘送料机构的直流电机为停止状态，皮带输送机的拖动电机为停止状态，三个推料气缸的活塞杆均为缩回状态,设备初始位置如图6-1-4所示知识解析知识解析2.2.初始位置初始位置标标志位控制志位控制 设辅助继电器M0为设备初始位置的标志位，当M0=0时，说明设备没有在初始位置；当M0=1时，说明设备在初始位置。当设备处于初始位置时，原位指示灯HL1亮，否则HL1灭。初始位置标志位控制程序如图6-1-5所示，当机械手的悬臂左旋到位，手臂上升到位，悬臂缩回到位，手爪松开，位置A、B、C的气缸缩回到位，处理盘、皮带输送机的拖动电动机不转动时，设备处于初始位置，初始位置标志位M0=1，原位指示灯HL1亮（Y005=1）。图6-1-5 设备初始位置标志位控制程序3.3.设备设备的复位的复位 设备起动前，设备的运动部件必须在初始位置，否则设备无法起动。因此在设备起动前要检查设备是否处于初始状态，如果设备处于初始状态则可以正常起动设备，如果设备的运动部件不在初始状态，要先使设备复位回到初始状态，才能起动设备。本任务中，要求采用按钮SB4或通过触摸屏上的“复位”按钮进行复位，控制程序如图6-1-6所示：二、二、设备设备的起的起动动与停止与停止 1.1.设备设备的起的起动动控制控制 当设备处于初始位置时，按下起动按钮SB5或者触摸屏画面中的“起动”按钮，系统运行标志位M1置位，同时双色警示灯中的绿灯闪亮，设备起动控制程序如图6-1-7所示：图6-1-7 设备起动控制程序用辅助继电器M4代表已经按下了停止按钮，但设备仍在处理当前没有完成的物料的工作状态（备注：任务要求按下停止按钮后，必须完成当前正在处理的物料后返回设备的初始位置才能停止）。当M4=0时，表示设备正在运行，或已经停止；当M4=1时，代表运行过程中按下了停止按钮，但设备还在处理最后的物料。按下停止按钮SB6或触摸屏画面中的“停止”按钮时，若设备正处于初始位置，说明设备没有正在处理的物料，则系统停止，运行标志位M1复位，运行指示灯灭。按下停止按钮或触摸屏画面中的“停止”按钮时，若设备没有在初始位置，说明设备还有正在处理的物料，则标志位M4置位，待当前物料处理完成并回到初始位置，系统停止，同时运行标志位M1和按下停止按钮时还有物料正在处理标志位M4复位，运行指示灯灭。设备停止控制程序如图6-1-8所示：2.设备的停止控制设备的停止控制如图6-1-8所示：三、三、圆盘圆盘送料机构的控制送料机构的控制圆盘送料机构的主要功能是向接料平台自动送料，其控制要求：当控制系统处于启动状态、接料平台上没有物料、不处于打包状态且不处于尾料处理（按下了停止按钮，设备正在处理最后一个物料）过程时，圆盘送料机构的直流电机启动，带动圆盘内的拨料杆开始转动，拨料杆转动过程中将圆盘送料机构内的物料从圆盘出口处挤压到圆盘送料机构外面的接料平台上。当接料平台上的光电传感器检测到物料时，圆盘送料机构的直流电机自动停止，等待机械手将接料平台上的物料夹走以后，直流电机再次启动，重复上述动作。圆盘送料机构的控制程序如图6-1-9所示：四、机械手的控制四、机械手的控制 1.1.机械手的起动与停止机械手的起动与停止 在本任务中，机械手搬运机构的主要功能是从接料平台上将物料搬运到皮带输送机的进料口。其控制要求是：（1）当系统处于运行状态且机械手处于初始位置，并且系统处于非打包状态时，若接料平台上的光电传感器检测到有物料，则机械手起动运行；若接料平台上的光电传感器没有检测到物料，则机械手停在初始位置等待，直到接料平台上有物料后起动运行。检测到物料，则机械手停在初始位置等待，直到接料平台上有物料后起动运行。（2）若按下停止按钮时，机械手正停在初始位置，且接料平台上没有物料，则机械手直接停止运行。若按下停止按钮时，机械手仍在搬运物料，则必须完成当前物料的搬运并返回初始位置，若此时接料平台上没有物料，则机械手停止，若接料平台上还有物料，则必须将接料平台上的最后一个物料搬运完成并回到初始位置才能最终停止。机械手起动与停止控制程序如图6-1-10所示：图6-1-10 机械手起动与停止控制程序 当机械手运行标志位M3置位（M3=1）时，机械手起动一个完整的动作周期：悬臂伸出手臂下降手爪合拢抓取工件手臂上升悬臂缩回机械手向右转动悬臂伸出手臂下降气爪松开，将物料放进皮带输送机的进料口，并等待1S手臂上升悬臂缩回机械手向左旋转回原位后停止。当接料平台上的光电传感器检测到物料后，机械手再次起动运行，重复上述动作。机械手运行控制程序如图6-1-11所示：2.机械手运行控制机械手运行控制图6-1-11 机械手运行控制程序图6-1-11 机械手运行控制程序 在本任务中，传送与分拣机构的主要功能是将机械手搬运到皮带输送机进料口的物料传送到指定位置，并由相应位置的推料气缸推入料仓，其中金属物料进1#料仓，白色物料进2#料仓，黑色物料进3#料仓。传送分拣机构的功能说明如图6-1-12所示。五、传送分拣机构的运行与控制五、传送分拣机构的运行与控制序号序号名名 称称型号型号数量数量作作 用用1PLC模块FX2N-48MR1块控制设备运行2按钮模块专配1个提供DC24V电源、操作按钮及指示灯3双色警示灯组LTA0205双色1个电源警示与运行指示4安全插接导线专配若干电路连接一、清点器材一、清点器材对照下表6-1-1，清点某型自动分拣与打包设备控制电路需要的设备、工具及材料表6-1-1 某型自动分拣与打包设备控制电路任务所需设备、工具及材料（各组配备）【任务实施】5端子接线排专配1个连接安全插线6扎带120mm若干电路连接工艺7斜口钳或者剪刀1把剪扎带8电源模块专配1个提供三相五线电源9计算机安装有编程软件1台用于编写、下载程序等10220V电源连接线专配2条供按钮模块和PLC模块用11光电传感器OMRON E3Z-LS631个接料平台物料检测12光电传感器圆柱型1个进料口物料检测13电感传感器3个皮带输送机位置A物料检测，机械手左右限位14磁性开关D-C738个气缸前后限位15磁性开关D-Z732个机械手悬臂气缸前后限位16磁性开关D-Y59B1个机械手气爪检测17光纤传感器E3X-NA112个皮带输送机位置B，C物料检测18三相异步电机JSCC 精研80YS25GY381台皮带输送机拖动电机1924V直流电机DC24V 7.4r/min1台圆盘送料机构拖动电机20双电控电磁阀亚德客4个机械手气缸控制21单电控电磁阀亚德客3个推料气缸控制二、二、编编制制输输入入输输出（出（I/OI/O）分配表）分配表根据任务，分析作出输入输出（I/O）分配表，如表6-1-2所示。表6-1-2 输入输出（I/O）分配输入输入输出输出输输入元件入元件功能作用功能作用输输入入继电继电器器输输出元件出元件控制控制对对象象输输出出继电继电器器SB5启动按钮X0变频器 STF电机正转Y0SB6停止按钮X1变频器 RL低速运行Y1SB4复位按钮X2变频器 RM中速运行Y2光电传感器料台检测X3变频器 RH高速运行Y3光电传感器进料口检测X4直流电机圆盘送料电机Y4电感传感器位置A检测X5指示灯HL1初始位置指示灯Y5光纤传感器位置B检测X6电磁阀1Y1气爪夹紧Y6光纤传感器位置C检测X7电磁阀1Y2气爪松开Y7电感传感器左旋限位X10电磁阀2Y1机械手左旋转Y10电感传感器右旋限位X11电磁阀2Y2机械手右旋转Y11磁性开关悬臂伸出到位X12电磁阀3Y1悬臂伸出Y12磁性开关悬臂缩回到位X13电磁阀3Y2悬臂缩回Y13磁性开关手臂上升到位X14电磁阀4Y1手臂上升Y14磁性开关手臂下降到位X15电磁阀4Y2手臂下降Y15磁性开关气爪夹紧到位X16电磁阀5Y推料气缸1Y16磁性开关1#气缸伸出到位X17电磁阀6Y推料气缸2Y17磁性开关1#气缸缩回到位X20电磁阀7Y推料气缸3Y20磁性开关2#气缸伸出到位X21绿色警示灯运行指示灯Y21磁性开关2#气缸缩回到位X22磁性开关3#气缸伸出到位X23磁性开关3#气缸缩回到位X24图6-1-19 YL-235A光机电一体化实训装置的外设接线端子图（3）建立按钮、标签及指示灯的数据对象连接如图6-1-20所示，组态画面上的标签16用于显示当前日期和时间，画面上的“起动”、“停止”、“复位”分别与按钮模块上的SB5、SB6、SB4相对应，三个指示灯分别与设备初始位置、设备运行、物料打包相对应，组态画面上按钮、标签及指示灯的数据对象连接如表6-1-3所示：元件名称元件名称连接类型连接类型数据对象连接数据对象连接操作方法操作方法指示灯1可见度设备0_读写M0000双击元件数据对象可见度问号按钮根据采集信息生成通道类型：M辅助寄存器，地址：0指示灯2可见度设备0_读写M0001参照指示灯1设置方法，地址1指示灯3可见度设备0_读写M0011参照指示灯1设置方法，地址11表6-1-3 建立按钮、标签及指示灯的数据对象连接起动按钮数据对象值操作（按1松0）设备0_读写M0006双击元件操作属性勾选“数据对象值操作”选择按1松0问号按钮根据采集信息生成通道类型：M辅助寄存器，地址：6停止按钮数据对象值操作（按1松0）设备0_读写M0007参照起动按钮设置方法，地址：7复位按钮数据对象值操作（按1松0）设备0_读写M0008参照起动按钮设置方法，地址：8清零按钮数据对象值操作（按1松0）设备0_读写M0012参照起动按钮设置方法，地址：12标签1显示输出$Year（系统变量）双击元件属性设置勾选“显示输出显示输出输出类型：数值量输出、单位：年、然后点击表达式后面的问号按钮从数据中心选择$Year标签2显示输出$Month（系统变量）参照标签1设置方法，单位：月，表达式：$Month标签3显示输出$Day（系统变量）参照标签1设置方法，单位：日，表达式：$Day标签4显示输出$Hour（系统变量）参照标签1设置方法，单位：时，表达式：$Hour标签5显示输出$Minute（系统变量）参照标签1设置方法，单位：分，表达式：$Minute标签6显示输出$Second（系统变量）参照标签1设置方法，单位：秒，表达式：$Second根据表6-1-3对组态画面中的按钮、标签及指示灯进行数据连接，全部设置完成以后保存工程。在单元连接属性设置界面，提供了三种表格单元连接的类型，分别是：连接到指定表达式、对指定单元格进行计算（包括求和、求平均值、求最大值、求最小值等四种运算方式）、对指定单元格进行计算（运算表达式）。单元格单元格连接类型连接类型数据对象连接数据对象连接操作方法操作方法2行2列连接到指定表达式设备0_读写CNWUB001单元连接属性设置连接到指定表达式问号按钮根据采集信息生成通道类型：CN计数器值，地址：13行2列连接到指定表达式设备0_读写CNWUB002参照2行2列单元格进行设置，地址：24行2列连接到指定表达式设备0_读写CNWUB003参照2行2列单元格进行设置，地址：32行3列连接到指定表达式设备0_读写CNWUB004参照2行2列单元格进行设置，地址：43行3列连接到指定表达式设备0_读写CNWUB005参照2行2列单元格进行设置，地址：5表6-1-4 建立历史表格的数据对象连接4行3列连接到指定表达式设备0_读写CNWUB006参照2行2列单元格进行设置，地址：62行4列连接到指定表达式设备0_读写CNWUB004*3+设备0_读写CNWUB001单元连接属性设置连接到指定表达式键入表达式：设备0_读写CNWUB004*3+设备0_读写CNWUB0013行4列连接到指定表达式设备0_读写CNWUB005*3+设备0_读写CNWUB002键入表达式：设备0_读写CNWUB005*3+设备0_读写CNWUB0024行4列连接到指定表达式设备0_读写CNWUB006*3+设备0_读写CNWUB003键入表达式：设备0_读写CNWUB006*3+设备0_读写CNWUB0035行2列对指定单元格计算求和单元连接属性设置对指定单元格计算（第二项）选择“求和：开始位置：2行2列，结束位置：4行2列5行3列对指定单元格计算求和开始位置：2行3列，结束位置：4行3列5行4列对指定单元格计算求和开始位置：2行4列，结束位置：4行4列全部设置完成以后保存工程，并将工程下载到触摸屏中，调试并查看控制效果。步骤调试流程正确现象观察结果及解决措施1设备上电及部件复位（1）合上设备电源，双色警示灯中的红灯闪亮，绿灯熄灭。（2）上电初始，设备不在初始位置，模块上的HL1熄灭，同时触摸屏上的原位指示灯熄灭。（3）按下按钮模块上的复位按钮SB4或者触摸屏上的“复位“按钮，设备回到初始位置，模块上的HL1以及触摸屏上的原位指示灯亮。2设备的起动（1）设备处于初始位置且非尾料处理过程时，按下模块上起动按钮SB5或者按下画面上的“起动”按钮，设备进入运行状态，此时双色警示灯中的绿色警示灯闪亮，触摸屏画面中的运行指示灯亮。（2）起动条件不满足时，按下起动按钮SB5或者画面上的“起动”按钮无效。表6-1-5 设备调试记录表3料盘起停（1）设备起动后，若料台无料且系统非打包状态、非尾料处理过程，则料盘电机转动。（2）若料台有料，则料盘停止；若物料打包，则料盘停止；若按下了停止按钮SB6或触摸屏上的“停止”按钮，则料盘停止。4机械手起停（1）若系统处于非打包状态，则料台有料时，机械手起动，开始一个完整的搬运周期，观察搬运动作是否符合要求；（2）物料打包状态下，即使料台有料，机械手不能起动；（3）按下停止按钮SB6后，机械手必须处理完当前抓取的物料，并且料台无料时才能停止，若料台上还有料，则搬运完成当前抓取的物料后还需要把料台上最后一个物料搬运完成后才能停止。5皮带输送机起停（1）进料口检测到物料，皮带输送机起动运行，正转25HZ；（2）三个推料气缸中的任意一个推料时，皮带输送机停止；（3）按下停止按钮后，皮带机须完成尾料的处理后才能停止。6物料计数与打包（1）三个料仓中任意一个计数达到3时，开始打包，触摸屏上的“打包”指示灯以1HZ的频率闪烁5S；（2）打包完成后，该料仓的未打包物料数自动清零，打包数量加1；（3）任意料仓打包数量等于10时，该料仓打包数清零，观察表格中的计数及数据统计是否正确，任意时刻按下“清零”按钮，表格中的所有记录均变成0；（4）打包过程中，圆盘不送料，机械手不抓料，皮带输送机停止；（5）打包完成后，设备按原有方式继续运行。任务评价任务评价对任务实施的完成情况进行检查，并将结果填入表1-2-1所示评分表内。表1-2-1 任务测评表序号主要内容考核要求评分标准配分扣分得分1组成机构识别根据任务，识别YL-235A机电一体化设备的主要组成机构1.不能正确识别送料机构扣5分。2.不能正确识别搬运机构扣5分。3.不能正确识别物料传送与分拣机构扣5分。152电气控制模块识别根据任务，识别YL-235A机电一体化设备的主要电气控制模块1.不能正确识别电源模块扣5分。2.不能正确识别按钮与指示灯模块扣5分。3.不能正确识别控制模块扣5分。4.不能正确识别变频器模块扣5分。5.不能正确识别电磁阀、双色警示灯、直流电机、交流电机每处扣5分。30任务评价任务评价对任务实施的完成情况进行检查，并将结果填入表1-2-1所示评分表内。表1-2-1 任务测评表3传感器识别根据任务，识别YL-235A机电一体化设备的各类传感器1.不能正确识别各类磁性开关扣10分。2.不能正确识别各类光电传感器扣10分。3.不能正确光纤传感器扣10分。4.不能正确电感式传感器扣10分。404安全文明生产劳动保护用品穿戴整齐；电工工具佩带齐全；遵守操作规程；尊重考评员，讲文明礼貌；考试结束要清理现场1.考试中，违犯安全文明生产考核要求的任何一项扣2分，扣完为止2.当考评员发现考生有重大事故隐患时，要立即予以制止，并每次扣安全文明生产总分5分15合 计开始时间:结束时间:学习者姓名：指导教师：任务实施日期：