1、 自动化生产线安装与调试（西门子 S7-200 SMART系列）项目六、分拣单元的安装与调试项目六、分拣单元的安装与调试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：1.掌握G120C变频器安装和接线，理解基本参数的含义，能熟练使用操作面板进行参数设置以及操控电动机的运行。掌握旋转编码器的结构、特点及电气接口特性，并能正确的进行安装和调试。掌握高速计数器的选用及其向导组态编程方法。能在规定时间内完成分拣单元的安装和调整，进行程序设计和调试，并能解决安装与运行过程中出现的常见问题。项目描述：项目描述：分拣单元是YL-335B中的最末单元，完成对上一单元送来的
2、成品工件分拣，使不同属性的工件从不同的料槽分流的功能。根据实际安装与调试的工作过程，本项目主要考虑完成分拣单元机械部件的安装、气路连接和调整、装置侧与PLC侧电气接线、变频器参数的设置、以及PLC程序的编写，最终机电联调，实现设备总工作目标：完成对白色芯、黑色芯和金属芯工件的分拣。本项目设置2个工作任务：装置侧机械部件的安装、气路连接和调整，以及电气接线。PLC控制系统的设计与调试，最终实现分拣任务要求。通过完成这2个工作任务，使学习者掌握G120C变频器、旋转编码器，以及高速计数器等相关知识和技能点。目标项目六项目六准备知识准备知识任务一任务一 分拣单元装置侧的安装和调试分拣单元装置侧的安装
3、和调试任务二任务二 分拣单元的分拣单元的PLCPLC控制实训控制实训目目 录录CONTENTSCONTENTS010203准备知识准备知识1 1l分拣单元的结构和工作过程分拣单元的结构和工作过程l认知旋转编码器认知旋转编码器lSMARTSMART系列系列PLCPLC内置的高速计数器内置的高速计数器l西门子西门子G120CG120C变频器的使用变频器的使用准备知识准备知识一、分拣单元的结构和工作过程 分拣单元是一台整合了分拣功能的带传送装置。当输送站送来工件放到传送带上，并为进料定位U形板内置的光纤传感器检测到时，即可以启动变频器使传送带运转，工件开始被传送并进行分拣。分拣单元主要包括：传送带及
4、其驱动机构、分拣机构。图图6-2 带传动装置的驱动机构带传动装置的驱动机构准备知识准备知识二、认知旋转编码器 旋转编码器是通过光电转换，将输出至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字信号的传感器，主要用于速度或位置（角度）的检测。根据旋转编码器产生脉冲的方式的不同，可以分为增量式、绝对式以及混合式三大类，YL-335B设备上只使用了增量式编码器1.1.增量式旋转编码器的工作增量式旋转编码器的工作原理原理准备知识准备知识2.2.增量式旋转编码器在增量式旋转编码器在YL-335B自动线中的应用自动线中的应用 3.3.工件在传送带上位移的计算工件在传送带上位移的计算准备知识准备知识三、SMART系列
5、PLC内置的高速计数器1.1.高速计数器的选用高速计数器的选用准备知识准备知识2.2.高速高速计数器的控制计数器的控制 S7-200 SMART 系列PLC的每个高速计数器都需要占用连续10字节的内部系统标志寄存器，地址范围固定为SMB36-45(HSC0)、SMB46-55(HSC1)、SMB56-65(HSC2)、SMB136-145(HSC3)。内部系统标志寄存器SM可为各高速计数器提供组态和操作，它们的分配如表所示。准备知识准备知识计数器控制信号每个高速计数器需要1字节的控制信号，4个高速计数器控制字节详见表。准备知识准备知识高速计数器寻址每个高速计数器都有一个初始值和一个预置值，它们
6、都是32位有符号整数。初始值是高速计数器计数的起始值，预置值是计数器运行的目标值，当前实际计数值等于预置值时会触发一个内部中断事件。必须先设置控制字节以允许装入新的初始值和预置值，并且把初始值和预置值存入特殊存储器中，然后执行HSC指令使其有效。当计数值达到最大值时会自动翻转，从负的最大值正向计数。以HSCO为例，其当前值是一个32位的有符号整数，从HCO读取。高速计数器当前值、初始值与预设值如表6-3所列。准备知识准备知识3.3.高速计数器编程高速计数器编程（1）两种方式：向导或者直接设置控制字。1）使用向导方式对高速计数器进行组态编程，具体如下。在STEP7-Micro/WIN SMART
7、软件“工具”菜单功能区的“向导”区域中选择“高速计数器”。在STEP7-Micro/WIN SMART项目树的“向导”文件夹中双击“高速计数器”。2）使用直接设置控制字方式对高速计数器进行编程，步骤如下。在SM存储器中设置控制字节。在SM存储器中设置当前值（起始值）。在SM存储器中设置预设值（目标值）。分配并启用相应的中断例程。定义计数器和模式（对每个计数器只执行一次HDEF指令）。激活高速计数器（执行HSC指令）。准备知识准备知识无论选择哪种方式，都必须首先进入系统块对选定的高速计数器输入点进行滤波设置，如图6-8所示。图6-8 高速计数器输入点滤波时间设置准备知识准备知识图6-9 滤波时间
8、与检测频率对应关系 高速计数器输入点滤波时间与可检测到的最大频率关系如图6-9所示。按分拣单元三相异步电动机同步转速1500r/min,即25r/s，考虑减速比1:10，所以分拣站主动轴转速理论最大值2.5r/s，编码器500线（500pls/r）,所以PLC脉冲输入的最大频率为2.5*500=1250pls/s，即1.25kHz，实际运行达不到此速度，故可选0.4ms。准备知识准备知识（2）向导组态1）在弹出的“高速计数器向导”对话框中选择需要组态的高速计数器，本项目选择如图6-10所示。准备知识准备知识2）高速计数器的模式选择如图6-11，下拉菜单中选择模式0,1,3,4,6,7,9,10
9、。本项目选择模式9。准备知识准备知识3）高速计数器初始化组态高速计数器初始化设置。初始化子程序名。预设值（PV），用于产生预设值（CV=PV）中断。当前值（CV），设置当前计数器的初始值，可用于初始化或复位高速计数器。初始计数方向选择，对于没有外部方向控制的计数器，需要在此定义计数器的计数方向。复位信号电平选择，若有外部复位信号，则需要选择复位的有效电平，上限为高电平有效，下限为低电平有效。A/B相计数时倍速选择，可选1倍速（1X）与4倍速（4X）。1倍速时，相位相差90的两个脉冲输入后，计数器值加1。4倍速时，相位相差90的两个脉冲输入后，计数器值加4。由于其对两个脉冲的上升沿下降沿分别进行
10、计数，所以可提升编码器的分辨率。准备知识准备知识4）I/O映射表 如图6-13所示，I/O映射表中显示了所使用的HSC资源以及占用的输入点，同时显示了根据滤波器的设置，当前计数器所能达到的最大计数频率。由于CPU的HSC输入需要经过滤波器，所以在使用HSC之前一定要注意所使用的输入点的滤波时间。准备知识准备知识5）生成代码在图6-13界面中，选择“完成”页，单击下方的“生成”按钮，项目中便生成了高速计数器的初始化子程序“HSC0_INIT”。在项目树的程序块中，右击生成的HSC_INIT子程序，在弹出快捷菜单中选择“打开”选项即可在程序编辑器中打开对应的子程序，如表6-4所示。准备知识准备知识
11、四、西门子G120C变频器的使用1.G120C1.G120C变频器的安装与接线变频器的安装与接线 图图 6-17 变频器G120C USS/MB控制接口准备知识准备知识（1）主回路接口及接线（2）控制回路接口及接线 在变频器的底部布有电源，电机和制动电阻的接口，如图6-18所示。其中，L1L2L3PE接三相电源，UVWPE接三相异步电动机，R1R2接制动电阻。准备知识准备知识2.BOP-22.BOP-2操作面板操作面板（1）BOP-2按键功能（2）BOP-2面板图标（3）BOP-2菜单结构准备知识准备知识（4）BOP-2常用操作1）参数过滤2）参数编辑和修改 用于设置读写参数的权限的参数为P0
12、003，设置3时为专家级，4为维修级。此外，BOP-2参数菜单中，也有两个过滤器可用于协助选择和搜索所有变频器参数，它们是：标准过滤器（STANDARD FILTER）可以访问安装有 BOP-2 的特定类型控制单元最常用的参数。专家过滤器（EXPERT FILTER）可以访问所有变频器参数。准备知识准备知识3.3.用用BOP-2对对G120C进行基本调试进行基本调试（1）恢复出厂设置（2）快速调试步骤通过BOP-2恢复出厂设置可以采用两种方式，一种是通过EXTRAS菜单项的DRVRESET”实现，另一种是在基本调试SETUP”菜单项中集成的“RESET实现。此外，也可以通过设置参数P0010和
13、P0970来实现变频器全部参数的复位。操作步骤：设定P0010=30，设定P0970=1。准备知识准备知识（3）预设置接口宏 SINAMICS G120C变频器为满足不同的接口定义，提供了17种预设置接口宏：预设置1、2、3、4、5、7、8、9、12、13、14、15、17、18、19、20、21。利用预设置接口宏可以方便地设置变频器命令源和设定值源。可以通过参数P0015修改宏，但只有在P0010=1时才能修改。所以，修改P0015步骤：设置 P0010=1；修改参数P0015；设置P0010=0。预设置1：2种固定频率预设置7：通过DI3在现场总线和JOG之间切换准备知识准备知识预设置12
14、：带模拟量设定值的标准I/O预设置13：带模拟量设定值和安全功能的标准I/O预设置17：2线制（向前/向后1）预设置21：USS现场总线准备知识准备知识（4）二段速调速示例 M3UVW变 频 器G120C1L11L21L3PE-2PE电源进线来自配电箱DI0+24VDI1DICOM1DICOM2GNDDI4DI55616179693428正转ON/OFF反转ON/OFF固定转速3固定转速4任务一任务一 分拣单元装置侧的安装与调试分拣单元装置侧的安装与调试2 2l工作任务工作任务l机械部件装配的步骤和方法机械部件装配的步骤和方法l气路连接、调整和电气接线气路连接、调整和电气接线任务一、分拣单元任
15、务一、分拣单元装置侧装置侧的安装与调试的安装与调试一、工作任务分拣单元装置侧设备安装平面图如图6-25所示，要求完成装置侧机械部件的安装，气路连接和调整，以及电气接线。并能熟练使用变频器操作面板驱动电动机试运行，检查传动机构的安装质量。任务一、分拣单元任务一、分拣单元装置侧装置侧的安装与调试的安装与调试二、机械部件装配的步骤和方法 带传动机构的安装步骤任务一、分拣单元任务一、分拣单元装置侧装置侧的安装与调试的安装与调试任务一、分拣单元任务一、分拣单元装置侧装置侧的安装与调试的安装与调试 分拣机构的安装步骤任务一、分拣单元任务一、分拣单元装置侧装置侧的安装与调试的安装与调试四、通过变频器操作面板
16、的操控电动机试运行，检测传动机构的安装质量快速调试:进入菜单“SETUP”，执行完“RESET”后，设置宏连接参数P15=1，其他参数与表6-11相同。除此之外，还需要进行：设置点动速度：进入菜单“PARAMS”，找到P1058并设置JOG1速度为1000r/min。设置长动速度：切换BOP-2面板上 键至手动模式 ，然后进入菜单“CONTROL”，找到“SETPOINT”，设定SP长动速度为1100r/min。返回监控菜单MONITOR的转速显示界面。功能测试：返回监控菜单MONITOR的转速显示界面。按 键，变频器拖动电动机以1100r/min的速去旋转起来，按 键，电动机停止。如在“CO
17、NTROL”菜单中选择了JOG为ON，则按下 时，电动机旋转，松开时电动机停止，旋转速度为1000r/min。如在“CONTROL”菜单中选择了REVERSE，则电动机便会反转。传动机构投入试运行后，应仔细观察运行状况，例如机构运行时的跳动、工件有无跑偏、传送带有无打滑等情况，以便采取相应措施进行调整。三、气路连接、调整和电气接线任务二任务二 分拣单元的分拣单元的PLCPLC控制实训控制实训3 3l工作任务工作任务lPLCPLC控制电路的设计和电路接线控制电路的设计和电路接线l变频器参数设置变频器参数设置l编写和调试编写和调试PLCPLC控制程序控制程序任务二、分拣单元的任务二、分拣单元的PL
18、CPLC控制实训控制实训一、工作任务 在任务一分拣单元装置侧安装的基础上，本任务主要考虑PLC侧电气接线、程序编写、参数设置，系统机电联调，最终实现设备工作目标：完成对白色芯、黑色芯和金属芯工件的分拣，根据芯件属性的不同，分别推入1号、2号和3号出料滑槽中。具体要求如下：设备上电和气源接通后，若工作单元的三个气缸均处于缩回位置，电动机停止状态，且传送带进料口没有工件，则“准备就绪”指示灯HL1HL1常亮，表示设备准备好。否则，以1Hz闪烁。若设备准备好，按下按钮SB1，系统启动，“设备运行”指示灯HL2HL2常亮，HL1熄灭。当物料口传感器检测到进料口有料时，变频器启动，驱动传送带运转，带动工
19、件首先进入检测区，经传感器检测获得工件属性，然后进入分拣区进行分拣。当满足某一滑槽推入条件的工件到达该滑槽中间时，传送带应停止，相应气缸伸出，将工件推入槽中。气缸复位后，分拣单元的一个工作周期结束。这时可再次向传送带下料，开始下一工作周期。如果在运行期间再次按下SB1按钮，该工作单元在本工作周期结束后停止运行，“设备运行”指示灯HL2熄灭。变频器可以输出600r/min和750r/min两个固定转速驱动传送带，两个转速的切换控制使用按钮/指示灯上的急停按钮QS实现。当QS抬起时输出频率为600r/min，QS按下时为750r/min。当传送带正在运转时，若改变QS状态，则变频器应在下一工作周期
20、才改变输出频率。任务二、分拣单元的任务二、分拣单元的PLCPLC控制实训控制实训二、PLC控制电路的设计和电路接线1LNL1SMART 200 SR40 AC/DC/RLYL+MFU1M0.00.10.20.30.40.50.60.71.01.11.31.4DIaDIbDIc120-240VAC InputMAC Address IE(LAN)去交换机5口0.00.10.20.32L0.40.50.60.73L1.01.11.224VDC OutputDQaDQb0V+24V0V+24V.1.34L光电编码器红(24V)黑(0V)白(B)绿(A)BG1510BG2510BG4510BG3510
21、1B2B3B1.21.51Y2Y3YHL1HL2HL3电源进线来自配电箱FUM3UVW变 频 器G120CDI0L3L2L1U3N7L1NV+COMPEPE电源进线来自配电箱PE+24V0VPE开关稳压电源DI4DI5DICOM1GND+24VDICOM2U3N7PE电源进线来自配电箱任务二、分拣单元的任务二、分拣单元的PLCPLC控制实训控制实训三、变频器参数设置任务二、分拣单元的任务二、分拣单元的PLCPLC控制实训控制实训四、编写和调试PLC控制程序1.程序控制结构2.PLC程序编写（1）系统启动与停止（2）分拣单元的主要工作过程 (S0.0)系统运行ON，料口有料，高速计数器复位，输出
22、频率给定，延时电机启动3S延时到SM0.1 (S0.1)白金芯检测步光纤头2中心点 (S0.2)金芯检测步电感2中心点 (S0.3)流向分析步去料槽1 (S2.1)推杆1动作步去料槽2 (S2.2)推杆2动作步去料槽3 (S2.3)推杆3动作步不入三槽推杆2伸出到位推杆1伸出到位推杆3伸出到位 (S2.4)复位工件属性标志，延时电机停止1S延时到 主要包括：主程序MAIN、“分拣控制”子程序、高速计数器初始化子程序“HSC0_INIT”。类似于其他工作单元，主程序主要完成系统启停、准备就绪检查、状态显示以及两个子程序的调用等。初始步S0.0在PLC上电时被置位。当启动条件满足，系统运行状态标志
23、为ON时，只要料口检测有料，便初始化高速计数器，同时给出变频器输出频率信号，延时时间到，启动电机运行，进入工件检测步1、工件检测步2，当确认工件属性后，在流向分析步里分析工件去处。当推杆推出后，进入返回步，复位工件属性标志，然后返回初始步。小结与思考小结与思考思思1、分拣单元安装过程中，需要注意哪些分拣单元安装过程中，需要注意哪些？2、任任务二变频器参数设定中，减速时间设定为务二变频器参数设定中，减速时间设定为0.1s0.1s。若。若将此设定为将此设定为111s1s，运行时会出现什么现象？试设计解决方，运行时会出现什么现象？试设计解决方案，使得程序运行时，能使工件顺利推入预定料槽中。案，使得程序运行时，能使工件顺利推入预定料槽中。科技文献阅读科技文献阅读译译
