1、 自动化生产线安装与调试（西门子 S7-200 SMART系列）项目九、项目九、YL-335BYL-335B自动化生产线的总体安装与调试自动化生产线的总体安装与调试2 2主讲人：XXX所在院系：XX学院XX系0 02 20 0 项目目标：项目目标：掌握西门子SMART CPU以太网组网的相关知识和基本技能。掌握SMART CPU与G120C变频器之间的USS协议通信。3.掌握自动线整体安装和调试的基本方法和步骤。项目描述：项目描述：YL-335B自动化生产线，各工作单元PLC、人机界面，采用以太网实现互连。输送站PLC做主站。主令信号由人机界面发出，人机界面能实时显示各工作站状态。分拣站PLC
2、与变频器采用USS协议通信。总任务要求：按下人机界面上的启动按钮，输送站机械手抓取供料站工件，送往装配站装配，装配好的工件再送往分拣站进行分拣。根据实际安装与调试工作过程，本项目设置了2个工作任务。通过完成这2个工作任务，使学习者掌握自动线系统机械安装、以太网控制系统组建，SMART CPU与变频器之间USS协议通信等相关知识点与技能点。目标项目九项目九准备知识准备知识任务一任务一 自动线设备的安装和调整自动线设备的安装和调整任务二任务二 系统联机运行的人机界面组态和系统联机运行的人机界面组态和PLCPLC编编程程目目 录录CONTENTSCONTENTS010203准备知识准备知识1 1lS
3、MARTSMART系列系列PLCPLC的以太网通信方式的以太网通信方式lSMARTSMART系列系列PLCPLC与与G120CG120C变频器的变频器的USSUSS协议通信协议通信准备知识准备知识l一、SMART系列PLC的以太网通信方式 S7-200 SMART CPU的以太网接口是标准的RJ45口，可以自动检测全双工或半双工通信，10Mbps和100Mbps通信速率。通过基于TCP/IP的S7协议可以实现S7-200 SMART CPU与编程设备、HMI（人机界面）、上位机以及S7-200 SMART CPU之间的以太网通信。S7-200 SMART CPU可同时支持的最大通信连接资源数如
4、下：1个编程连接：用于与STEP7-Micro/WIN SMART软件的通信。最多8个HMI连接：用于与HMI之间的通信。最多8个GET/PUT主动连接：用于与其他S7-200 SMART CPU之间的GET/PUT主动连接。最多8个GET/PUT被动连接：用于与其他S7-200 SMART CPU之间的GET/PUT被动连接。1.SMART1.SMART系列系列PLC以太网通信特性以太网通信特性准备知识准备知识2.2.以太网网络组态示例以太网网络组态示例任务要求：2台S7-200 SMART CPU、1台工业交换机、1台触摸屏，要求进行以太网组网，完成如下功能：将1号站（主站）的I2.5的状
5、态映射到2号站的Q0.7；将2号站（从站）的I1.3的状态映射到1号站的Q1.5；将HMI（连接在主站）上按钮的状态映射到2号站的Q1.0。（1）硬件系统构成）硬件系统构成准备知识准备知识（2）分配）分配 Internet 协议协议(IP)地址地址编程设备分配 IP 地址：192.168.0.9，子网掩码：255.255.255.0然后为PLC分配地址CPU1的IP地址为192.168.0.1，子网掩码为255.255.255.0CPU2的IP地址为192.168.0.5，子网掩码为255.255.255.0（3）GET/PUT向导组态向导组态指定所需要的网络操作数目准备知识准备知识 指定网络
6、操作图9-5对2号站的网络写操作图9-6 对2号站的网络读操作如图9-5所示，选中Operation，类型选择“Put”（写操作），传送1字节，远程CPU的IP：192.168.0.5，本地地址：VB1000，远程地址：V1000。如图9-6所示，选中Operation02，类型选择“Get”（读操作），传送1字节，远程CPU的IP：192.168.0.5，本地地址：VB1050，远程地址：V1050。准备知识准备知识 分配V存储器；生成代码块用户配置的每项网络操作都需要16个字节V 存储区，在 GET/PUT 向导菜单中单击“存储器分配”，向导会自动建议一个起始地址，可以编辑该地址，但一般选
7、择建议就好，如图9-7所示。在GET/PUT向导菜单中单击“组件”(Components)，根据向导生成子例程代码如图9-8所示。点击“下一页”按钮，单击“生成”(Generate)即完成向导组态。准备知识准备知识（4）组网程序的编写与下载）组网程序的编写与下载图9-9 1号主站程序图9-10 2号从站程序准备知识准备知识（5）人机界面组态）人机界面组态（6）联网调试）联网调试 按下CPU1侧I2.5按钮，CPU2侧的Q0.7指示灯点亮，松开即熄灭。按下CPU2侧的I1.3按钮，CPU1侧的Q1.5指示灯点亮，松开即熄灭。按下HMI界面上按钮，CPU2侧的Q1.0点亮，松开即熄灭。HMI界面指
8、示灯跟随CPU2侧的Q1.0状态。准备知识准备知识二、SMART系列PLC与G120C变频器的USS协议通信 USS协议(Universal Serial Interface Protocol，通用串行接口协议)是西门子专为驱动装置开发的通用通信协议，它是种基于串行总线进行数据通信的协议。USS工作机制是由主站不断轮询各个从站，从站不会主动发送数据。准备知识准备知识1.USS1.USS通信指令通信指令 变频器初始化指令USS_INIT用来使能、初始化或禁止变频器通信。站点号具体计算如表9-2所示，D0D31代表32台变频器，表中将D0位置“1”，其16进制为16#1，表示激活第0台变频器。如要
9、激活第18台变频器，Active端应为16#00040000。准备知识准备知识 USS_CTRL 指令指令 变频器控制指令USS_CTRL用于控制处于激活状态的西门子变频器，每条变频器只能使用一条USS_CTRL指令。准备知识准备知识 USS_RPM指令指令参数读出指令USS_RPM用于读取变频器参数值。准备知识准备知识 USS_WPM指令指令参数写入指令USS_WPM_X用于写入变频器的参数值。准备知识准备知识3.SMART3.SMART系列系列PLC与与G120C变频器的变频器的USS协议通信实例协议通信实例SMART 200 PLC与G120C变频器之间采用USS协议通信，实现对变频器的
10、运行控制以及参数读写。具体要求：旋合开关I1.2，变频器启动并以设定的频率百分比运行；每隔0.3秒，读取参数r0024的数值，以监视变频器实际输出频率；在I1.5的上升沿，写入变频器运行的斜坡上升时间（P1120=3.0s）。已知三相异步电动机参数：额定功率为25W，额定转速1300r/min，额定电压380V，额定电流0.18A，额定频率为50HZ。AC220VL1 NHL4HL3HL2HL1SB4SB3SB2SB12L1MQ1.1 Q1.2Q1.0Q0.7I1.224VSMART 200 SR40 AC/DC/RLY2(P)38RS485通信M3变 频 器G120CPE电源进线来自配电箱P
11、E-23(N)0V0V24V3LI1.3 I1.4 I1.5L1L2L3UVW硬件接线硬件接线 采用屏蔽双绞线，将G120C的现场总线通信端子P+（2），N（3）分别接至SMART 200的RS485通信端口的3号与8号针即可准备知识准备知识变频器参数设置变频器参数设置准备知识准备知识PLC程序编写程序编写每隔0.3秒产生一脉冲。利用此脉冲上升沿发参数读出请求。变频器未运行时，或参数读出指令未使能时，送0.0给VD1060；当变频器运行且执行参数读出指令正确后，读出结果送V1060。变频器初始化指令：USS协议，选CPU集成的RS485通信口，波特率9600，激活第0台变频器。正确执行完后Q0
12、.7为1。准备知识准备知识按下I1.2时，当M1.5M1.6V100.3为0时，变频器以VD52中指定的频率百分比运行。变频器运行时，Q1.0为1。注意：a.实际运行频率=P2000中基准频率*VD52设定百分比。b.VD52存浮点数，百分比输入应为小数。c.若出现变频器报警，故障解除后，可按I1.3对变频器故障复位。按下I1.4时，每隔0.3秒，T37接通一次，利用其上升沿触发参数读出请求。参数读出结果暂存VD72中。正确执行完后V100.5为1。准备知识准备知识按下I1.5时，利用其上升沿把Value处输入的“3.0”写入参数P1120中。正确执行完后Q1.2为1。程序编辑完后，在编译前需
13、要给USS指令库指定402字节的全局V存储器，一般单击“建议地址”，使用自动生成的即可。此外，还需注意：不要带电插拔USS通信电缆，尤其是正在通信过程中，否则极易损坏变频器和PLC的通信端口。即使掉电后，也要等几分钟，让电容放电后，再去插拔通信电缆。任务一任务一 自动线设备的安装和调整自动线设备的安装和调整2 2l工作任务工作任务lYL-335BYL-335B系统安装及调整系统安装及调整任务一、任务一、自动线设备的安装和调整自动线设备的安装和调整一、工作任务YL-335B自动化生产线的设备布局如图9-21所示。任务一、任务一、自动线设备的安装和调整自动线设备的安装和调整二、YL-335B系统安
14、装及调整 各工作单元装置侧在工作台面的安装与定位各工作单元装置侧在工作台面的安装与定位 注意事项：注意事项：供料、装配单元物料台中心位置沿工作台面T形槽方向的定位，是以输送单元原点传感器中心线为基准的。所以，整体安装首先要考虑的是输送单元在工作台面上的定位与安装。其余工作单元定位前，务必在相应T形槽预置入数量足够的紧定螺母。要定位某工作单元，在大体找好位置后，将其放置在工作台面上，调整固定该单元的紧定螺母的位置，然后用紧定螺栓穿过安装孔旋入螺母中（注意不要旋紧）；接着即可进行沿T形槽方向的准确定位。安装工作完成后，必须进行必要的检查、局部试验等工作。在投入运行前，应清理工作台上残留线头、管线、
15、工具等，养成良好的职业素养。各从站的工作单元在工作台面上定位以后，紧定螺栓暂不要完全紧固，可在完成电气接线以及伺服驱动器有关参数设置后，编制一个简单的输送单元测试程序，运行此测试程序，检查各工作单元的定位是否满足任务书的要求，进行适当的微调，最后才将紧定螺栓完全紧固。任务二任务二 系统联机运行的人机界面组态和系统联机运行的人机界面组态和PLCPLC编程编程3 3l以太网系统构建以太网系统构建l人机界面的组态人机界面的组态lPLCPLC控制程序的编写控制程序的编写l系统调试系统调试任务二、任务二、系统联机运行的人机界面组态和系统联机运行的人机界面组态和PLCPLC编程编程一、以太网系统构建任务要
16、求：（1）人机界面提供系统启停及复位等主令信号，能显示各站联机/就绪等工作状态，能设置变频器运行频率，并实时显示输出频率。（2）装配站采用装配单元。（3）分拣站变频器G120C与CPU SR40采用USS协议通信。以太网 交换机触摸屏计算机S7-200 SMART PLC（CPU ST40）输送站供料站装配站分拣站S7-200 SMART PLC（CPU ST40）S7-200 SMART PLC（CPU SR40）S7-200 SMART PLC（CPU SR40）伺服驱动器步进驱动器伺服电机步进电机变频器三相电机USS通信76124 51.系统IP地址分配输送单元（主站）：IP地址为192
17、.168.0.1供料单元：IP地址为192.168.0.2装配单元：IP地址为192.168.0.3分拣单元：IP地址为192.168.0.5触摸屏：IP地址为192.168.0.6任务二、任务二、系统联机运行的人机界面组态和系统联机运行的人机界面组态和PLCPLC编程编程2.网络读写数据规划3.3.GET/PUT向导组态步骤1：添加GET/PUT 网络读写操作6项。任务二、任务二、系统联机运行的人机界面组态和系统联机运行的人机界面组态和PLCPLC编程编程步骤2：Operation配置本地CPU（输送站）向远程CPU（供料站）网络写操作（PUT）。主站VB1000-VB1007数据写入供料站
18、VB1000-VB1007。Operation2、Operation3：写装配站与分拣站，配置类似，只远程IP不一样。每完成一项设置，点击按钮“下一个”。步骤3：Operation04配置本地CPU（输送站）从远程CPU（供料站）网络读操作（GET）。主站VB1020-VB1029从供料站VB1020-VB1029读数据。Operation5与Operation6：读装配站与分拣站，配置类似，只读出字节与远程IP不一样，详见表9-12。任务二、任务二、系统联机运行的人机界面组态和系统联机运行的人机界面组态和PLCPLC编程编程步骤4：存储器分配6项配置完成后，向导程序将要求指定一个V存储区的起
19、始地址，以便将此配置放入V存储区。可在框中自行填入V存储区起始值，也可单击“建议”按钮，系统自动建议一个大小合适且尚未使用的V存储区。步骤5：全部配置完成后，向导将为所选的配置生成项目组件。单击“生成”按钮，编程软件STEP 7-Micro/WIN SMART项目树“指令-调用子例程”将增加NET_EXE子程序可供调用。任务二、任务二、系统联机运行的人机界面组态和系统联机运行的人机界面组态和PLCPLC编程编程二、人机界面的组态任务二、任务二、系统联机运行的人机界面组态和系统联机运行的人机界面组态和PLCPLC编程编程任务二、任务二、系统联机运行的人机界面组态和系统联机运行的人机界面组态和PL
20、CPLC编程编程三、PLC控制程序的编写 GET/PUT网络的数据规划网络的数据规划 主站控制程序编写主站控制程序编写3.3.从站控制程序编写从站控制程序编写4.4.主从站工艺控制信息交换主从站工艺控制信息交换 主站启停编程要点：网络子例程调用；系统复位；联机与就绪检查；系统启动；系统运行；系统停止；启用和初始化运动轴，输送站手爪位置显示；缺料暂停 从站控制程序编写，以供料站为例，启停部分编程要点：供料站联机、就绪；供料站启动；供料站运行；供料站停止；供料站料不足及缺料以输送站（主站）与供料站（从站）通信为例，主从站工艺过程控制信息交换，详细见教材。任务二、任务二、系统联机运行的人机界面组态和
21、系统联机运行的人机界面组态和PLCPLC编程编程四、系统调试 系统上电前：须将触摸屏、计算机、各工作站PLC，通过网线全部连接至交换机。系统调试前：分拣站变频器参数按表9-10设置好，另需设置电机转动惯量P0341=0.00001，最大转速P1082=1500；PLC程序编写好后，编译并下载到各自PLC；MCGS工程组态好后，下载至人机界面。系统调试时：每个站点旋钮开关打到联机状态（右侧）。系统启动前先执行复位，待整机系统就绪后才能启动。系统启动后，输送站即到供料站抓料，送到装配站装配，然后把装配好的工件送往分拣站进行成品分拣，最后返回到原点。小结与思考小结与思考思思1、基于YL-335B自动
22、线，如何构建工业以太网系统？2、案例中，输送站为主站。若更换分拣站为主站，该如何进行网络数据规划？科技文献阅读科技文献阅读译译Ethernet SwitchHMIS7-200 SMART PLC（CPU ST40）DeliveryUnitFeedingUnitAssemblyUnitSortingUnitS7-200 SMART PLC（CPU ST40）S7-200 SMART PLC（CPU SR40）S7-200 SMART PLC（CPU SR40）Servo DriverStep DriverServo MotorStepping MotorInverter Three-phaseAsynchronous MotorUSS communicationPCFig.9-47 YL-335B Automatic Line System Based on Ethernet
