机电系统控制实验报告.docx

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机电系统控制实验报告

穿销单元工件穿销实验报告

一、前言模块化柔性制造综合实训系统最大特点是以机器人技术为核心的技术综合性和系统性，又兼顾模块化特征。

综合性体现在机器人技术、机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、PLC工控技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术的有机结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。

系统模块化结构，各工作单元是相对独立的模块，并具有较强的互换性。

可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目标，十分适合教学实训考核或技能竞赛的需要。

通过该系统，学生经过实验了解生产实训系统的基本组成和基本原理，为学生提供一个开放性的，创新性的和可参与性的实验平台，让学生全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术，帮助学生从系统整体角度去认识系统各组成部分，从而掌握机电控制系统的组成、功能及控制原理。

可以促进学生在掌握PLC技术及PLC网络技术、机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术等方面的学习,并对电机驱动及控制技术、PLC控制系统的设计与应用、计算机网络通信技术和高级语言编程等技能得到实际的训练，激发学生的学习兴趣，使学生在机电一体化系统的设计、装配、调试能力等方面能得到综合提高。

体现整体柔性系统教学的先进性。

二、实验目的

1、了解PLC的工作原理；

2、掌握PLC编程与操作方法；

3、了解气缸传感器的使用方法；

4、掌握PLC进行简单装配控制的方法。

三、实验设备

1、模块化柔性制造综合实训系统一套；

2、安装西门子编程软件STEP7-MicroWINSP6的计算机一台；

3、西门子S7-200PLC编程电缆一条。

四、实验原理

学生可通过实验验证工业现场中如何使用PLC对控制对象进行控制，我公司提供PLC源程序，学生可在源程序的基础上进行进一步编程，将编写好的程序通过编程电缆写入到PLC中，来验证自己的设计。

穿销单元包括漏斗型料仓、落料机构、穿销机构、工件输送带四部分，如图1-10-1所示。

图1-10-1穿销单元结构图

各部件名称和作用介绍如下：

SEN1:

光纤传感器，用来检测料库是否有料；

SEN2:

接近开关，用与皮带输入端托盘检测，检测托盘位置；

SEN3：

反射光电开关，用与穿销工位处工件检测，检测工件位置；

SEN4：

反射光电开关，用于皮带输出端托盘检测，检测托盘位置；

SEN5：

光电开关，用来检测旋转下料电机旋转的位置；

ELN1:

磁性开关，用来检测落料气缸缩回位置；

ELP1:

磁性开关，用来检测落料气缸伸出位置；

ELN2:

磁性开关，用来检测穿销气缸缩回位置；

ELP2：

磁性开关，用来检测穿销气缸伸出位置；

YV1:

阻挡气缸电磁阀，通过此电磁阀来控制阻挡气缸的伸出与缩回；

YV2:

落料气缸电磁阀，通过此电磁阀来控制落料气缸的伸出与缩回；

YV3:

穿销气缸电磁阀，通过此电磁阀来控制穿销气缸的伸出与缩回；

M1:

输送带电机，带动输送带运行；

M2:

旋转落料电机，通过电机带动落料机构的旋转实现落料。

本实验中用到的PLC控制部分输入输出点配置表如表1-10-1所示，请仔细阅读

此表。

表1-10-1穿销单元控制系统PLC部分输入输出点配置表

输入点

信号

说明

输入状态

OFF

I0.0

START

启动按钮

有效

无效

I0.1

STOP

停止按钮

有效

无效

I0.2

RESET:

复位按钮

有效

无效

I0.3

CEMG

紧急停止按钮

有效

无效

I0.4

SEN1:

销子下料处工件有无检测光纤传感器

有效

无效

I0.5

SEN2

传送带工件输入接近开关

有效

无效

I0.6

SEN3「

穿销工位反射光电开关

有效

无效

I0.7

SEN4

传送带工件输出反射光电开关

有效

无效

I1.0

1EL-

落料气缸缩回位置磁性开关

有效

无效

I1.1

1EL+

落料气缸伸出位置磁性开关

有效

无效

I1.2

2EL-「

穿销气缸缩回位置磁性开关

有效

无效

I1.3

2EL+

穿销气缸伸出位置磁性开关

有效

无效

I1.4

SEN5:

落料电机旋转位置光电开关

有效

无效

I1.5

M/A

单/联机选择开关

单机

联机

输出点

信号

说明

输出状态

OFF

Q0.4

START-HL

启动指示灯

有效

无效

Q0.5

STOP-HL

停止指示灯

有效

无效

Q0.6

RESET-HL

复位指示灯

有效

无效

Q0.7

ALM-H

报警指示灯

有效

无效

Q1.0

传送带电机

有效

无效

Q1.1

下料电机

有效

无效

Q1.2

YV1

穿销工位定位气挡电磁阀

有效

无效

Q1.3

YV2

落料气缸电磁阀

有效

无效

Q1.4

YV3

穿销气缸电磁阀

有效

无效

在这个项目中使用的是S7-200系列西门子PLC,我司首先选用西门子指定编程软件为STEP7-MicroWINSP6系列版本软件，如图：

启动编程软件即可进入西门子PLC编程界面如图1-10-2所示。

根据我司提供的西门子PLC编程手册操作西门子S7-200系列PLC，用特定编

程软件进行PLC程序的写入和更改

图1-10-2S7-200PLC编程界面

按照要求预先安装PLC下载电缆的驱动，显示下载虚拟口为COM4，如图1-10-3所示。

图1-10-3PPI编程电缆通信端口

以下是穿销单元触摸屏监控界面，如图1-10-4和图1-10-5所示，联机运行时通过触摸屏对系统运行状态进行监测，单机时通过触摸屏对系统进行手动控制并监测其运行状态；

孔滦合帯

图1-10-4穿销单元自动控制界面

图1-10-5穿销单元手动控制界面

面板接线说明

通过本系统进行学习和实验时，需要学生自己进行连线。

本单元接线面板如图

1-10-6至图1-10-9所示。

图1-10-6穿销单元接线区

电源模块

按钮、指示灯模块

（sei>

SlidCBM

宕勃It示灯

（HLV

停止授啊

13B"

夏住摄压

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HL2-9HJ4

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图1-10-7电源模块

■/联播齒毎

ISM）

Um鶴idUU

手/自动進撩[SA2|

1M-ISJUJSKl）

ISB7]

Str-I$計4SR4

图1-10-8按钮、指示灯模块

图1-10-9CPU226CN可编程控制器模块

凡需24V直流电源供电的，请将其连接至电源模块24V区，需接地的请连接至电源模块GND区。

连接时24V连接使用红色线，GND连接使用黑色线，输入点（I）连接使用黄色线，输出点（Q）连接使用绿色线。

具体连接请参见表

1-10-2。

表1-10-2穿销单元面板接线说明

模块

被连接点

连接点

连接点所属模块

信号说明

穿销单元接线区

I0.4

可编程控制器（输入部分）

SEN1

I0.5

可编程控制器（输入部分）

SEN2

I0.6

可编程控制器（输入部分）

SEN3

I0.7

可编程控制器（输入部分）

SEN4

I1.0

可编程控制器（输入部分）

1EL-

I1.1

可编程控制器（输入部分）

1EL+

I1.2

可编程控制器（输入部分）

2EL-

I1.3

可编程控制器（输入部分）

2EL+

I1.4

可编程控制器（输入部分）

SEN5

Q1.0

可编程控制器（输出部分）

Q1.1

可编程控制器（输出部分）

Q1.2

可编程控制器（输出部分）

YV1

Q1.3

可编程控制器（输出部分）

YV2

Q1.4

可编程控制器（输出部分）

YV3

V+

24V

电源模块24V区

V-

GND

电源模块GND区

可编程控制器模块（输入部分）

I0.0

SB1-1

按钮、指示灯模块

START

I0.1

SB2-1

按钮、指示灯模块

STOP

I0.2

SB3-1

按钮、指示灯模块

RESET

I0.3

SB7-3

按钮、指示灯模块

CEMG

I0.4

穿销单元接线区

SEN1

I0.5

穿销单元接线区

SEN2

I0.6

穿销单元接线区

SEN3

I0.7

穿销单元接线区

SEN4

I1.0

穿销单元接线区

1EL-

I1.1

穿销单元接线区

1EL+

I1.2

穿销单元接线区

2EL-

I1.3

穿销单元接线区

2EL+

I1.4

穿销单元接线区

SEN5

I1.5

SA1-2

按钮、指示灯模块

M/A

24V

电源模块24V区

24V

电源模块24V区

可编程控制器模块（输出部分）

Q0.4

HL1-1

按钮、指示灯模块

START-HL

Q0.5

HL2-1

按钮、指示灯模块

STOP-HL

Q0.6

HL3-1

按钮、指示灯模块

RESET-HL

Q0.7

HL4-1

按钮、指示灯模块

ALM-HL

模块

被连接点

连接点

连接点所属模块

信号说明

Q1.0

穿销单元接线区

Q1.1

穿销单元接线区

Q1.2

穿销单元接线区

YV1

Q1.3

穿销单元接线区

YV2

Q1.4

穿销单元接线区

YV3

L+

24V

电源模块24V区

GND

电源模块GND区

按钮、指示灯模块

SB1-1

10.0

可编程控制器（输入部分）

START

SB1-2

GND

电源模块GND区

SB2-1

I0.1

可编程控制器（输入部分）

STOP

SB2-2

GND

电源模块GND区

SB3-1

I0.2

可编程控制器（输入部分）

RESET

SB3-2

GND

电源模块GND区

SB7-3

I0.3

可编程控制器（输入部分）

CEMG

SB7-1

GND

电源模块GND区

SA1-1

GND

电源模块GND区

SA1-2

11.5

可编程控制器（输入部分）

M/A

HL1-1

Q0.4

可编程控制器（输出部分）

START-HL

HL1-2

GND

电源模块GND区

HL2-1

Q0.5

可编程控制器（输出部分）

STOP-HL

HL2-2

GND

电源模块GND区

HL3-1

Q0.6

可编程控制器（输出部分）

RESET-HL

HL3-2

GND

电源模块GND区

HL4-1

Q0.7

可编程控制器（输出部分）

ALM-HL

HL4-2

GND

电源模块GND区

五、实验步骤

1、关闭气泵气路开关，启动气泵到预定压力后开启气路开关;

03卜■期岸一「附

LbTEI1T-lLcr«/rJN°當#恃岭•沖匸Ih-llftTlLLUl

图1-10-10穿销单元单机实验程序

图1-10-13通信端口

2、接通总控台连接器操作盒上的电源连线，打开电源开关；

3、启动计算机，将西门子编程电缆（PPI）连接穿销单元的PLC和计算机，运行STEP7-MicroWIN软件，打开资料库的实验文件夹中穿销单元单机实验程序.mwp'，出现如图1-10-10所示界面；

4、按下快捷団应按钮，编译程序;

5、查看西门子PLC硬件上模式选择选项把它拨到“STOP”模式，如图1-10-11

所示;

UJF©赍濾昔理器（X）

（1）…

图1-10-14

7、STEP7-Micro/WIN中，单击浏览条中查看的“通信”图标，或从菜单选择查看>组件>通信。

如图1-10-14所示；

8、从通信”对话框的左侧窗格，单击显示设置PG/PC接口”的按钮，如图

1-10-15所示。

图1-10-14通信选项

出现通讯协议接口设置对话框，如图1-10-16所示。

选中PC/PPICable（PPI）选项，为PPI电缆下载模式。

点击属性”按钮配置PPI下载线属性。

出现属性对话框选中本地连接”连接到“COM”，确定”以后配置完成；

9、从通信”对话框的右侧窗格，单击显示双击刷新”的蓝色文字，如图

1-10-17所示。

烧性-PC/PPI£able（PPI）

访问路轻I

ppi

本地迓按

|"l.1cable（PPI）

^tuidu-dgMieto/WIN）

为使用的接口分配秦戲疋）：

|PC/PPIcable（TFI）

屈性⑧…

应用程序访问点⑥：

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蜩工SOInd.Ethernet-》Broadca严|SISOInd->Int^l（E_|

ITCF/IP->BroadcomNetKtrene_xlIr

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默认⑼

ParaneterstoanPC/PFIc&blefaranPFIletwcurk）

摄口

诵加闻除:

选拇◎…

确定

图1-10-16通讯协议接口设置

PC/PPIcablefPHl地址：

地址

本埴：

i[23

nx类型：

图1-10-17通信对话框

PPI连接

使用“选顶”按辺选择需要下载的块“

远趕地址：

CPU224CNREL02.01

单击“下载”开妬°

LCLCTrFpF至至全

选顶±

配

录块块块记序据總方据n程数系配数嗣HRI7厂厂

❷卑击荒麻驾助和支持

1/成功后关闭对话框

17提示从KUH到isiur模式转换匠提示从STOr到RUN模式转换

图1-10-18下载窗口

如果您成功地在网络上的个人计算机与设备之间建立了通讯，会显示一个设

备列表（及其模型类型和站址）。

STEP7-Micro/WIN在同一时间仅与一个PLC通讯。

会在PLC周围显示一个红色方框，说明该PLC目前正在与STEP7-Micro/WIN通讯。

您可以双击另一个PLC，更改为与该PLC通讯；

10、按下快捷三尸按钮，将把已经编译好的没有错误的文件下载到PLC中，如果通信正确将出现如图1-10-18所示界面。

点击按钮“下载”，程序将下载到PLC内存中；

11、一旦下载成功，在PLC中运行程序之前，您必须将PLC从STOP（停止）模式转换回RUN（运行）模式。

单击工具条中卜的“运行”按钮，或选择PLC＞运行，转换回RUN（运行）模式。

12、程序下载完成后点击“确定”按钮，程序开始运行；

13、将“单/联机”选择开关转向“单机”；

14、按下操作面板上的“复位按钮”，喷涂烘干单元输送带运行3s后停止，完成复位。

复位时复位指示灯亮，停止灯灭。

复位完成复位指示灯熄灭，停止灯亮；

15、本实验程序分为两个流程，当穿销动作完成后，程序就开始分为输送带

运行流程和落料流程，输送带流程在程序中的起始步是S3.0,实验步骤从21步

到23步，落料流程在程序中的起始步是S1.5；实验步骤从24步到27步；

16、将装好工件的托盘放在皮带输入端，此时可以观察到PLC输入点I0.5变亮，表明已经检测到皮带输入端有工件。

把销子装入落料漏斗中，至少2个光纤传感器才可以检测到有料，按下启动按钮，输送带开始运行；

17、当穿销工位检测到工件时，阻挡气缸伸出，延时0.3秒后，输送带停止；

18、延时1秒后，穿销气缸伸出，当伸出位置磁性开关检测到穿销气缸到位后，延时1秒；

19、延时时间到，穿销气缸缩回，当缩回位置磁性开关检测到穿销气缸缩回到位后，延时1秒；

20、延时时间到，程序开始分为两个流程，输送带运行流程在程序中的开始步是S3.0，落料流程在程序中的开始步是S1.5；

21、S3.0接通时，阻挡气缸缩回，延时1秒；

22、延时时间到，输送带第2次启动；

23、当皮带输出端检测到工件时，输送带停止，等待落料动作完成信号S2.0,落料完成时，S2.0接通，程序返回初始步，等待下一次启动；

24、S1.5接通时，落料电机启动；

25、当落料电机位置检测开关再次检测到时，落料电机停止，表明落料电机已旋转一周，延时1秒；

26、延时时间到，落料气缸伸出，当伸出位置磁性开关检测到落料气缸到位

后，延时1秒；

27、延时时间到，落料气缸缩回，落料流程结束；

28、需要重复实验时，可等待流程结束后再次放好工件，重新启动；

29、在任何情况下，按下“停止按钮”或“急停按钮”后，需重新复位，才能启动设备运行；

30、参考联机程序，思考一下，如何实现两个单元托盘的传递；

31、学生可以在教师的指导下参考本例程编写自己的程序，然后下载到PLC；

32、实验做完后，打开程序文件夹中的“穿销单元联机程序.mwp”，将程序下载到PLC，恢复PLC里原有的程序，否则系统联机时将不会运行；

六、注意事项

1、在老师的指导下进行实验；

2、系统通电后，身体的任何部位不要进入系统运动可达范围之内；

3、系统操作前，确保气泵已启动达到预定压力并且气路已开启；

4、系统运动中，不要人为干扰系统的传感器信号，否则系统会工作不正常；

5、系统运动不正常时，及时按下总控台操作盒上的急停开关；

6实验做完后，打开资料光盘中的“穿销单元联机程序.mwp”，将程序下载到PLC，恢复PLC里原有的程序，否则系统联机时将不会运行。

七、实验心得

能够在大四期间选择研究生的课，无疑为今后的研究生生涯节省了一些时间。

虽然在这间实验室已经做过不下三次实验了，但是每次都会有收获。

能够跟随着研究生师兄师姐一起上课，可以从他们那里汲取到很多正能量和学习态度。

也许是保研经历太轻松，所以对实验课还是用老眼光等闲视之，当看到学历在上的师兄师姐们求知若渴的学习态度时，不得不为自己敲响警钟，读研又将是一个新的开始。

除此之外，处处留心皆学问，实验室里的设备都充满了设计者的智慧，在以后的研究生生涯中，可以从这里找到很多借鉴之处。

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