自動化生產(chǎn)線圖解項目教程（西門子S7-200與S7-200SMART）課件 項目1-3 認識自動化生產(chǎn)線、供料站安裝與調(diào)試、加工站安裝與調(diào)試

項目1認識自動化生產(chǎn)線1.1自動化生產(chǎn)線簡介1.1.1自動化生產(chǎn)線的定義

自動化生產(chǎn)線是在沒有人直接參與的情況下，利用各種技術手段，通過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制，使機器、設備等按照預定的規(guī)律自動運行，實現(xiàn)預期的目標或使生產(chǎn)過程、管理過程、設計過程等按照人的要求高效自動地完成。

自動化生產(chǎn)線是在流水線的基礎上逐漸發(fā)展起來的。它不僅要求流水線上各種機械加工裝置能自動地完成預定的各道工序及工藝過程，使產(chǎn)品成為合格的制品，而且要求在裝卸工件、定位夾緊、工件在工序間的輸送、工件的分揀甚至包裝等都能自動地進行，使其按照規(guī)定的程序自動地進行工作。

自動化生產(chǎn)線綜合應用機械技術、控制技術、傳感技術、驅動技術、網(wǎng)絡技術、人機接口技術等，通過一些輔助裝置按工藝順序將各種機械加工裝置連成一體，并控制液壓、氣壓和電氣系統(tǒng)將各個部分動作聯(lián)系起來完成預定的生產(chǎn)加工任務。1.1.2自動化生產(chǎn)線的分類

自動化制造系統(tǒng)包括剛性制造和柔性制造?！皠傂浴钡暮x是指生產(chǎn)線只能生產(chǎn)某種或生產(chǎn)工藝相近的某種產(chǎn)品，表現(xiàn)為生產(chǎn)產(chǎn)品的單一性。剛性制造包括組合機床、專用機床、剛性自動化生產(chǎn)線等。

什么是柔性生產(chǎn)線？柔性生產(chǎn)線是將微電子學、計算機和系統(tǒng)工程等技術有機地結合起來。也是一種技術復雜、高度自動化的系統(tǒng)?！叭嵝浴笔侵干a(chǎn)組織形式和生產(chǎn)產(chǎn)品及工藝的多樣性和可變性，可具體表現(xiàn)為機床的柔性、產(chǎn)品的柔性、加工的柔性、批量的柔性等。

柔性生產(chǎn)線是保證企業(yè)生產(chǎn)適應市場變化的有效手段，可以根據(jù)需要調(diào)整設備組合和適應多種加工工藝，這種生產(chǎn)線能使多品種、小批量的產(chǎn)品生產(chǎn)速度與單一品種大批量的產(chǎn)品生產(chǎn)速度相似，使勞動生產(chǎn)率大幅度提高，生產(chǎn)成本下降，產(chǎn)品質量更有保證，因而能夠增加企業(yè)的市場適應能力。1.1.3自動化生產(chǎn)線的特點

自動化生產(chǎn)線的特點是它的綜合性和系統(tǒng)性，在這里，機械技術、電工電子技術、傳感器技術、PLC控制技術、接口技術、驅動技術、網(wǎng)絡通信技術、觸摸屏組態(tài)編程等多種技術有機地結合，并綜合應用到生產(chǎn)設備中；而系統(tǒng)性指的是生產(chǎn)線的傳感、檢測控制、傳輸與處理、執(zhí)行與驅動等機構在PLC的控制下協(xié)調(diào)有序地工作并有機地融合在一起。1.1.4自動化生產(chǎn)線的發(fā)展

自動線所涉及的技術領域是很廣泛的，所以它的發(fā)展、完善是與各種相關技術的進步及相互滲透是緊密相連的。因而自動線的發(fā)展概況就必須與整個支持自動生產(chǎn)線有關技術的發(fā)展聯(lián)系起來。技術應用發(fā)展如下：

1．可編程控制器應用技術

可編程控制器不僅能完成邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術運算等功能，而且能大規(guī)模地控制開關量和模擬量，克服了工業(yè)控制計算機用于開關控制系統(tǒng)所存在的編程復雜、非標準外部接口的配套復雜、機器資源未能充分利用而導致功能過剩、造價高昂、對工程現(xiàn)場環(huán)境適應性差等缺點。由于可編程控制器具有一系列優(yōu)點，因而替代了許多傳統(tǒng)的順序控制器，如繼電器控制邏輯等，并廣泛應用于自動線的控制。

2．應用機器手、機器人技術

是機器手、機器人技術的飛速發(fā)展。機器手在自動線中的裝卸工件、定位夾緊、工件在工序間的輸送、加工余料的排除、加工操作和包裝等部分得到廣泛使用?，F(xiàn)在正在研制的智能機器人但具有運動操作技能，而且還有視覺、聽覺等感覺的辨別能力。具有判斷、決策能力，能掌握自然語言的自動裝置也正在逐漸應用到自動線中。這種機器人的研制成功將把自動化生產(chǎn)帶入一個全新的領域。

3．應用傳感技術

是傳感技術的形成。傳感技術隨著材料科學的發(fā)展和固體物理效應的不斷出現(xiàn)，形成并建立一個完整的獨立科學體系—傳感器技術。在應用上出現(xiàn)了帶微處理器的“智能傳感器”，它在使用自動線的生產(chǎn)過程中監(jiān)視著各種復雜的自動控制程序，起著極重要的作用。

4．應用液壓和氣壓傳動技術

就是液壓和氣壓傳動技術。特別是氣動技術，由于使用的是取之不盡的空氣作為介質，具有傳動反應快、動作迅速、氣動元件制作容易、成本小和便于集中供應和長距離輸送等優(yōu)點，而引起人們的普遍重視。氣動技術已經(jīng)發(fā)展到一個獨立的技術領域。在各行業(yè)，特別是在自動線中得到迅速發(fā)展和廣泛地應用。

5．應用網(wǎng)絡技術的飛躍發(fā)展

就是網(wǎng)絡技術的飛躍，無論是現(xiàn)場總線還是工業(yè)以太網(wǎng)絡，使得自動線中的各個控制單元構成一個諧調(diào)運轉的整體。

總之，所有這些支持自動線的機電一體化技術的進一步發(fā)展，使得自動線功能更加齊全、完善、先進，從而能完成技術性更加復雜的操作和生產(chǎn)線裝配工藝要求更高的產(chǎn)品。1.2亞龍YL-335B型自動生產(chǎn)線實訓考核裝備的基本組成及功能1.2.1基本組成

由安裝在鋁合金導軌式實訓臺上的供料站、加工站、裝配站、輸送站和分揀站5個站基本組成。其俯視圖如圖1-1所示。1.2.2基本功能1．

供料站的基本功能。2．加工站的基本功能：3．裝配站的基本功能：4．分揀站的基本功能：5．輸送站的基本功能：1.3YL-335B型自動生產(chǎn)線實訓考核裝備的控制結構

1.3.1PLC通信及配置

各工作站通過網(wǎng)絡互連構成的控制系統(tǒng)，采用西門子S7-200系列PLC，采用了PPI網(wǎng)絡通信方式。

各工作站PLC配置如下：（1）輸送站：S7-226DC/DC/DC主站1，24點輸入和16點晶體管輸出。（2）供料站：S7-224AC/DC/RLY從站2，14點輸入和10點繼電器輸出。（3）加工站：S7-224AC/DC/RLY從站3，14點輸入和10點繼電器輸出。（4）裝配站：S7-226AC/DC/RLY從站4，24點輸入和16點繼電器輸出。（5）分揀站：S7-224XPAC/DC/RLY從站5，14點輸入和10點繼電器輸出。1.3.2人機界面

系統(tǒng)運行的主令信號（復位、啟動、停止等）通過觸模屏人機界面給出。同時，人機界面上也顯示系統(tǒng)運行的各種狀態(tài)信息。

人機界面是在操作人員和機器設備之間做溝通的界面。使用人機界面能夠指示并告知操作員機器設備目前的狀況，使操作簡單生動，并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個機器設備。使用人機界面還可以使機器的配線標準化、簡單化，同時也能減少PLC控制器所需的I/O點數(shù)，降低生產(chǎn)的成本，同時由于面板控制的小型化及高性能，相對的提高了整套設備的附加價值。生產(chǎn)線采用了昆侖通態(tài)MCGS觸摸屏作為它的人機界面。1.3.3按鈕和指示燈模塊

1.3.4工作站裝置側和PLC側的接線端口1.3.5供電電源

YL-335B外部供電電源為三相五線制AC380V/220V，圖1-11為供電電源模塊原理圖。總電源開關選用DZ47LE-32/C32型三相四線漏電開關。系統(tǒng)各主要負載通過斷路器單獨供電。其中，變頻器電源通過DZ47C16/3P三相斷路器供電；各工作站PLC均采用DZ47C5/1P單相斷路器供電。此外，系統(tǒng)配置4臺DC24V6A開關穩(wěn)壓電源分別用作供料、加工和分揀站，及輸送站的直流電源。1.3.6氣源處理的必要性

質量不良的壓縮空氣是氣動系統(tǒng)出現(xiàn)故障的最主要因素，它使氣動系統(tǒng)的可靠性大大降低，使用壽命大大縮短。氣源處理組件及其回路原理圖分別如圖1-13所示。氣源處理組件是氣動控制系統(tǒng)中的基本組成器件，它的作用是除去壓縮空氣中所含的雜質、水、油及粉塵，達到氣動系統(tǒng)所需要的凈化程度。

為確保系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定性，減小因氣源氣壓突變對閥門或執(zhí)行器件等硬件損傷，進行空氣過濾后，調(diào)節(jié)氣壓的變化，并保持降壓后的壓力在固定的需要值上。實現(xiàn)的方法是使用減壓閥。

氣壓系統(tǒng)的運動部件須進行潤滑，對不方便加潤滑油的部件潤滑，可采用油霧器，它是一種注油裝置，其作用是把潤滑油霧化后，經(jīng)壓縮空氣攜帶進入系統(tǒng)各潤滑油部位，滿足潤滑的需要。

工業(yè)上的氣動系統(tǒng)，常使用氣動三聯(lián)件作為氣源處理裝置。氣動三聯(lián)件是指空氣過濾器、減壓閥和油霧器。

有些品牌的電磁閥和氣缸能夠實現(xiàn)無油潤滑，靠潤滑酯實現(xiàn)潤滑功能，便不需要使用油霧器。這是就是空氣過濾器和減壓閥組合在一起，可以稱為氣動二聯(lián)件。1.3.7氣源處理組件

設備的氣動二聯(lián)件如圖1-13所示。氣源處理組件輸入氣源來自空氣壓縮機，所提供的壓力為0.6～1.0MPa,輸出壓力為0～0.8MPa可調(diào)。在使用時，手動排水時，應注意經(jīng)常檢查過濾器中凝結水的水位，在超過最高標線以前，必須排放，以免被重新吸入。氣源處理組件的氣路入口處安裝一個快速氣路開關，用于啟/閉氣源，當把氣路開關向左拔出時，氣路接通氣源，反之把氣路開關向右推入時氣路關閉。

圖1-13氣源處理組件

進行壓力調(diào)節(jié)時，在轉動壓力調(diào)節(jié)旋鈕前，請先拔起再旋轉，調(diào)到合適的壓力后，壓下壓力調(diào)節(jié)旋鈕為定位。壓力調(diào)節(jié)旋鈕順時針轉動為調(diào)高出口壓力，逆時針為調(diào)低出口壓力，調(diào)壓時要均勻調(diào)到所需值，不要太快一下調(diào)到位。

謝謝！2.1項目要求（供料站結構與動作過程）2.1.1供料站結構

供料站由管型料倉、推料氣缸、頂料氣缸、磁感應接近開關、光電傳感器、工件裝料管、工件推出裝置、支撐架、閥組、端子排組件、PLC、按鈕、走線槽及底板等結構組成。項目2供料站安裝與調(diào)試2.1.2供料站動作過程2.3相關知識12.3.1供料站的氣動元件供料站的主要執(zhí)行機構是氣缸，所以會使用大量的氣動元件。1．標準雙作用直線氣缸2．單電控電磁換向閥、電磁閥組2.3.2磁感應式接近開關、電感式接近開關、光電接近開關1．磁感應式接近開關（磁性開關）2、電感式接近開關3．光電接近開關1）漫射式光電開關的調(diào)試2）漫射式光電開關的接線3）圓柱形漫射式光電接近開關4.接近開關的圖形符號2.4相關知識22.4.1PLC定義與分類1．PLC的定義PLC是可編程序控制器，英文稱ProgrammableController，簡稱PC。但由于PC容易和個人計算機（PersonalComputer，PC）混淆，故人們習慣用PLC作為可編程序控制器的縮寫。PLC是英文ProgrammableLogicController的縮寫?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。2．根據(jù)結構形式分類（1）整體式PLC。一般的微型機和小型機多為整體式結構。這種結構PLC的電源、CPU、I/O部件都集中配置在一個箱體中，有的甚至全部裝在一塊印刷電路板上。如圖2-19所示為西門子公司的S7-200PLC。是整體式PLC。（2）模塊式PLC。模塊式PLC的各部分以單獨的模塊分開設置，如電源模塊、CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊等。3．根據(jù)生產(chǎn)廠家分類（1）德國西門子（SIEMENS）股份公司的S5系列、S7系列。（2）日本歐姆龍（OMRON）集團的C系列。（3）三菱（Mitsubishi）的FX系列。（4）日本松下（Panasonic）的FP系列。（5）法國施耐德（Schneider）的Twido系列。（6）美國通用電氣公司（GE）的GE-FANUC系列。（7）美國AB公司的PLC-5系列。2.4.2STEP7-Micro/WIN軟件的安裝2.4.3STEP7-Micro/WIN軟件英文界面轉換中文界面2.5相關知識32.5.1常開觸點

常開觸點又稱動合觸點，

當常開觸點對應位地址的存儲器單元位是“1”狀態(tài)時，常開觸點取對應位地址存儲單元位“1”的狀態(tài)，該常開觸點閉合。

當常開觸點對應位地址的存儲器單元位是“0”狀態(tài)時，常開觸點取對應位地址存儲單元位“0”的狀態(tài)，該常開觸點斷開。

觸點指令放在線圈的左邊，是布爾型，只有兩種狀態(tài)。

位地址的存儲單元可以是I（輸入繼電器）、Q（輸出繼電器）、M（位存儲器）等。

注意：對于梯形圖程序，常開觸點的個數(shù)是無限的。2.5.2常閉觸點

常閉觸點，又稱動斷觸點，??.?是位地址。

當常閉觸點對應位地址的存儲器單元位是“1”狀態(tài)時，常閉觸點取對應位地址存儲單元位“1”的反狀態(tài)，該常閉觸點斷開。

當常閉觸點對應位地址存儲器單元的位是“0”狀態(tài)時，常閉觸點取對應位地址存儲單元位“0”的反狀態(tài)，該常閉觸點閉合。

觸點指令放在線圈的左邊，是布爾型，只有兩種狀態(tài)。

位地址的存儲單元可以是I、Q、M等。

注意：對于梯形圖程序，常閉觸點的個數(shù)是無限的。2.5.3輸出線圈輸出線圈又稱輸出指令（邏輯串輸出指令），當程序中驅動輸出線圈的觸點接通時，線圈得電接通，這個“電”是“概念電流”或“能流”，而不是真正的物理電流。輸出線圈得電，該位地址的存儲單元位是“1”；輸出線圈失電，該位地址的存儲單元位是“0”。輸出線圈屬于布爾型，只有兩種狀態(tài)。輸出線圈應放在梯形圖的最右邊。位地址的存儲單元可以是Q、M等。注意：避免雙線圈輸出。所謂雙線圈輸出，就是指在程序中，同一個地址的輸出線圈出現(xiàn)2次或2次以上。另外，程序中也不能出現(xiàn)I的線圈。2.5.4置位與復位指令

在電動機啟?？刂瞥绦蛑?，如果梯形圖中沒有自鎖常開觸點

Q0.0，就一直要按著

啟動按鈕，不能松開，這顯然太麻煩，而下面要學習的指令可以解決這個問題。

置位指令

一種情況是當置位指令左邊的邏輯運算結果為“1”時，置位指令執(zhí)行，使指定位地址的內(nèi)容為“1”。此時即使置位指令左邊的邏輯運算結果變?yōu)椤?”，位地址的內(nèi)容還是“1”。例如，自鎖功能不需要另外的自鎖觸點就可以保持位地址的內(nèi)容為“1”，只有接通執(zhí)行復位指令后，位地址的內(nèi)容才為“0”。

另一種情況是當置位指令左邊的邏輯運算結果為“0”時，置位指令沒執(zhí)行，指定位地址內(nèi)容狀態(tài)保持不變。

位地址可使用存儲區(qū)

I、Q、V、M等。置位指令中的

N為從指定位地址開始的

N位，可以為

1～255。

復位指令

一種情況是當復位指令左邊的邏輯運算結果為“1”時，復位指令使指定位地址的內(nèi)容為“0”。此時即使復位指令左邊的邏輯運算結果變?yōu)椤?”，位地址的內(nèi)容還是為“0”。

另一種情況是當復位指令左邊的邏輯運算結果為“0”時，指令沒執(zhí)行，指定位地址內(nèi)容狀態(tài)保持不變。

該指令可以對定時器或計數(shù)器位進行復位并清零定時器或計數(shù)器的當前值。位地址可使用存儲區(qū)

I、Q、V、M、T、C等。復位指令中的

N為從指定位地址開始的

N位，可以

為

1～255。

注意：當置位指令和復位指令同時出現(xiàn)時，如果復位指令在置位指令后，則按照掃描的結果，最終執(zhí)行的是復位指令；如果置位指令在復位指令后，則最終執(zhí)行的是置位指令。

用置位和復位指令編寫的電動機啟停控制程序如圖所示。2.5.5觸發(fā)器復位優(yōu)先型RS觸發(fā)器如圖2-36所示。置位優(yōu)先型SR觸發(fā)器2.5.6跳變沿指令

當信號狀態(tài)由“0”變化到“1”時，會產(chǎn)生正跳沿（上升沿、前沿）；如果信號狀態(tài)由“1”變化到“0”，則會產(chǎn)生負跳沿（下降沿、后沿）。正跳沿指令：

正跳沿指令：

在正跳沿指令左邊程序邏輯運算結果由0變?yōu)?，即左邊能流由斷開變?yōu)榻油〞r，該指令檢測到一次正跳，能流只在該掃描周期內(nèi)流過檢測元件，右邊的元件僅在當前掃描周期內(nèi)通電，因為只有一個掃描周期，所以時間很短。

負跳沿指令：

。在負跳沿指令左邊程序邏輯運算結果由1變?yōu)?，即左邊能流由接通變?yōu)閿嚅_時，該指令檢測到一次負跳，能流只在該掃描周期內(nèi)流過檢測元件，右邊的元件僅在當前掃描周期內(nèi)通電。只有一個掃描周期，時間很短。2.6相關知識4（S7-200PLC下載）可以選擇S7-200PLC下載線（USB/PPI編程電纜）將USB口下載線的USB口插到計算機的USB端口，將USB口下載線另一端COM口插到PLC的PORT0口，旋緊螺絲。雙擊設置PG/PC接口，選擇PC/PPIcable.PPI.1。單擊“OK”按鈕。如圖2-41所示。單擊編譯按鈕，顯示總錯誤數(shù)目：0。

單擊“系統(tǒng)塊”，因為下載線插在PLC的端口0（PORT0），所以在軟件中選擇通信端口的“端口0”，PLC地址設置為“2”，單擊“確認”按鈕，下載成功，PLC的地址變?yōu)椤?”。如圖2-43所示。2.7項目解決步驟步驟1機械安裝步驟2.氣路連接和調(diào)試步驟3.輸入和輸出信號器件分析根據(jù)項目要求，得出輸入和輸出信號器件。

輸入信號器件：啟動按鈕SB1（常開觸點）停止按鈕SB2（常開觸點）頂料伸出到位檢測開關1B1（常開觸點）頂料縮回到位檢測開關1B2（常開觸點）推料伸出到位檢測開關2B1（常開觸點）推料縮回到位檢測開關2B2（常開觸點）物料臺物料檢測傳感器SC1（常開觸點）物料不足檢測傳感器SC2（常開觸點）物料有無檢測傳感器SC3（常開觸點）

輸出信號器件：頂料電磁閥YV1線圈推料電磁閥YV2線圈步驟4.控制系統(tǒng)硬件和軟件配置根據(jù)控制系統(tǒng)輸入和輸出信號器件數(shù)，進行硬件PLC配置。配置為S7-200-224CNAC/DC/RLY。步驟4.控制系統(tǒng)硬件和軟件配置

根據(jù)控制系統(tǒng)輸入和輸出信號器件數(shù)，進行硬件PLC配置。配置為S7-200-224CNAC/DC/RLY。步驟5.輸入和輸出信號器件地址分配輸入：啟動按鈕SB1（常開觸點）：I1.3停止按鈕SB2（常開觸點）：I1.2頂料伸出到位檢測開關1B1（常開觸點）：I0.0頂料縮回到位檢測開關1B2（常開觸點）：I0.1推料伸出到位檢測開關2B1（常開觸點）：I0.2推料縮回到位檢測開關2B2（常開觸點）：I0.3物料臺物料檢測傳感器SC1（常開觸點）：I0.4物料不足檢測傳感器SC2（常開觸點）：I0.5物料有無檢測傳感器SC3（常開觸點）：I0.6輸出：頂料電磁閥YV1線圈：Q0.0推料電磁閥YV2線圈：Q0.1步驟6繪制接線圖步驟7建立符號表步驟8編寫控制程序

根據(jù)供料站的項目要求，根據(jù)I/O地址分配，編寫供料站子程序。第二步：供料站聯(lián)機調(diào)試在斷電情況下，全部接線，確保在接線正確的情況下送電。

滿足要求，調(diào)試成功。如果不能滿足要求，則檢查原因，修改程序，重新調(diào)試，直到滿足要求。謝謝！3.1項目要求（加工站結構與動作過程）3.1.1加工站結構加工站由加工臺、滑動機構、加工（沖壓）機構、電磁閥組、接線端口、底板等結構組成。項目3加工站安裝與調(diào)試3.1.2加工站的動作過程只考慮加工站作為獨立設備運行的情況，具體的控制要求為:1.初始狀態(tài)：設備上電和氣源接通后，滑動加工臺伸縮氣缸處于伸出位置，加工臺氣動手指處于松開狀態(tài)，沖壓氣缸處于縮回狀態(tài)，急停按鈕沒有按下。2.若設備準備好，按下啟動按鈕，設備啟動。當待加工工件送到加工臺上被檢測出之后，加工臺氣動手指將工件夾緊，送往加工區(qū)域沖壓，完成沖壓動作后返回待料位置，如果沒有停止信號輸入，當再有待加工工件送到加工臺上時，加工站又開始下一周期工作。3.在工作過程中，若按下停止按鈕，加工站在完成本周期動作后停止工作。當急停按鈕被按下時，本站所有機構立即停止運行。急停解除后，從急停前的斷電開始繼續(xù)運行。3.3相關知識

3.3.1了解直線導軌

3.3.2加工站的氣動元件

1．薄型氣缸2．氣動手指（氣爪）

3.4項目解決步驟

步驟1機械安裝步驟2氣路連接和調(diào)試步驟3.輸入和輸出信號器件分析輸入：加工臺工件檢測開關SC1（常開觸點）夾緊檢測開關1B