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1、- 1 - 目录 1 机电一体化柔性装配系统概述. . - 2 - 1.1 系统基本组成. - 2 - 1.2 下料单元的介绍. . - 4 - 2. 上料单元PLC设计 . . - 8 - 2.1PLC 简介 . - 8 - 2.2 控制方式说明. - 9 - 2.3I/O编号分配表. - 9 - 2.4 功能表图. 错误 !未定义书签。 2.5PLC 程序说明. - 10 - 2.5.1上料单元初始原位程序. - 10 - 2.5.2步进电机的驱动程序. - 15 - 2.5.3启动、停止、手自动，复位按钮程序. - 15 - 3 .S7-300 PLC主站控制部分. 错误 !未定义书签。
2、 3.1PROFIBUS-DP总线介绍. 错误 !未定义书签。 3.2 主站控制的基本要求. 错误 !未定义书签。 3.3 S7-300PLC 介绍 . 错误 !未定义书签。 3.3.1 S7-300PLC概述 . 错误 !未定义书签。 3.3.2 S7-300PLC的组成 . 错误 !未定义书签。 3.4 S7-200与 S7-300 的 PROFIBUS DP通信 . 错误 !未定义书签。 3.4.1 配置主站硬件组态. . 错误 !未定义书签。 3.4.2软件编程. 错误 !未定义书签。 3.5 S7-300PLC 程序部分. 错误 !未定义书签。 3.6 S7-300总结 . - 19
3、 - 4监控软件的设计. . 错误 !未定义书签。 4.1 监控软件的功能. 错误 !未定义书签。 4.2 登录界面的设置. 错误 !未定义书签。 4.3 监控界面. 错误 !未定义书签。 4.4 组态设计小结. - 25 - - 2 - 1 机电一体化柔性装配系统概述 Me093399 型机电一体化教学系统是以工业生产中的自动化装配生产线为原型开发的 教学、实验、实训综合应用平台。本装置采用铝合金结构件搭建各分站主体设备，选取 多种机械传动方式实现站间串联，整条生产线充分展现了实际工业生产中的典型部分。 系统控制过程中除涵盖多种基本控制方法外，还凸现组态控制、工业总线、电脑视觉、 实时监控等
4、先进技术，为培养现代化应用型人才创设了完整、灵活、模块化、易扩展的 理想工业场景。 图 1-1连续生产线示意图 为便于协调整个生产线的全程控制，系统设置了一个主站总控制台，主站总控制台 是整个装配生产线连续运行的指挥调度中心，其主要功能是实现全程运行的总体控制， 完成全系统的通讯连接等。 1.1 系统基本组成 - 3 - 装配生产线示意图如图1-2 所示 装配生产线示意图如图1-2 所示。 整个系统主要由 12 个从站点组成，每个从站单元完成特定的工作任务，以装配、检 验、分拣、入库的方式顺序完成各种装配操作和物流处理过程。各单元的主要功能如下 所述： 1铣床单元（站点1）：本站有工件时，进行
5、自动卡紧和铣削加工。 上料单元（站点 2）：根据工件的位置情况，从料槽中抓取装配主体送入数控铣 床单元或将铣床单元加工后的产品转送下料单元。 下料单元（站点 3）：将前站送入本单元下料仓的工件主体，通过直流电机驱动 间歇机构带动同步齿型带使之下落，工件主体下落至托盘后经传送带向下站运行。 加盖单元（站点 4）：通过直流电机带动蜗轮蜗杆，经减速电机驱动摆臂将上盖 装配至工件主体，完成装配后工件随托盘向下站传送。 穿销单元（站点 5）：通过旋转推筒推送销钉的方法，完成工件主体与上盖的实 体连接装配，完成装配后的工件随托盘向下站传送。 模拟单元（站点 6）：本站增加了模拟量控制的PLC特殊功能模块，
6、以实现对完 成装配的工件进行模拟喷漆和烘干，完成喷漆烘干后的工件随托盘向下站传送。 7伸缩换向单元（站点7）：将前站传送过来的托盘及组装好的工件经换向、提升、 旋转、下落后伸送至传送带向下站传送。 图 1-2连续生产线示意图 升降梯立体仓库 站点 10 分拣单元 站点 9 检测单元 站点 8 模拟单元 站点 6 穿销单元 站点 5 加盖单元 站点 4 废品道 上料单元 站点 2 下料单元 站点 3 伸缩换向单元 站点 7 铣床单元 站点 1 滚筒 转角 皮带 转角 - 4 - 8检测单元（站点8）：运用各类检测传感装置对装配好的工件成品进行全面检测 （包括上盖、销钉的装配情况，销钉材质、标签有
7、无等），并将检测结果送至PLC进行 处理，以此作为后续站控制方式选择的依据（如分拣站依标签有无判别正、次品；仓库 站依销钉材质确定库位）。 9分拣单元（站点9）：根据检测单元的检测结果（标签有无），采用气动机械手 对工件进行分类，合格产品随托盘进入下一站入库；不合格产品进入废品线，空托盘向 下站传送。 10升降梯立体仓库（站点10）：本站由升降梯与立体仓库两部分组成，可进行两 个不同生产线的入库和出库。在本装配生产线中可根据检测单元对销钉材质的检测结果 将工件进行分类入库（金属销钉和尼龙销钉分别入不同的仓库）。若传送至本单元的为 分拣后的空托盘，则将其放行。 综上所述，站点 1、2、3、4、5
8、 主要完成顺序逻辑控制；站点6 实现对模拟量的控 制；站点 8 综汇了激光发射器、电感式、电容式、色彩标志等多种传感器的应用，站点9 突出体现了气动机械手的控制，站点10 则实现步进电机的控制。 在装配生产线运行中各个站点既可以自成体系，彼此又有一定的关联。为此，采用 了 PROFIBUS 现场总线技术，通过1 个主站（ S7300 系列 PLC ）和 10 个从站（ S7200 系列 PLC ）组成系统，实现主从站之间的通信联系，控制系统组成框图如图2 所示。 在主站总控制台的上位计算机上安装有Wincc 组态监控软件， Wincc 所创建的监控 功能可通过动画组件对各单元的工作情况进行实时
9、模拟，为操作人员提供系统运行的相 关信息，实现装配生产线的全程监控。 完成本实训项目涉及到现场所需的诸多综合技术应用，如：机械传动技术、电气控 制技术、气动与液压技术、传感器的应用、PLC控制技术、过程控制技术和现代化生产中 的组态控制、工业总线、电脑视觉、实时监控等。 2 下料单元的介绍 2.1 实践目的： 1、了解装配一站的装配过程 2、观察机械传动的全过程 3、了解每种传感器的功能和在此站的作用 4、用 PLC控制整站过程并编程 - 5 - 5、熟悉全部电气接线与功能 2.2 实践材料： 1、整套装配一站机械设备 2、整机配套，西门子“ S7 200 ”可编程序控制器 3、万用表 4、电
10、工工具 5、装配一站接线图，电气原理图、气动原理图 2.3 实践内容： 1、检查机械传动部分及PLC上的输入输出点的接线是否与图纸完全一致。检测本站 中 S7 200 的通讯地址是否与 S7 300 硬件通讯中设置的地址相同， 以便使用总线控制。 2、进行无工件手动测试。 3、将手动 / 自动转换开关：拨到“手动”。 9、根据手动功能的全过程，编写PLC程序。 2.4 编程要求： 首先设计本站开关盒上每个按钮的作用，同时总站开关盒可对各站进行控制（总站 开关盒的详细说明见总站编程），此要求为每站必须编写内容，以后各站将不在详述。 1、工件托盘到位后，工作指示灯亮，显示机械开始工作，2 秒后送料
11、电机启动。 2、主体工作靠自重下落到托盘后，电容传感器检测工件确实到位后启动定位气缸， 同时第二站必须是预备工作状态，才可将工件放行，继续工作； 3、定位气缸放行，托盘沿传送带下行，工作指示灯灭，同时进行3 秒延时， 3 秒后 气缸复位，该站恢复预备工作状态。 - 6 - 图 2-1 下料单元 图 2-2 为下料单元检测元件、控制机构安装位置示意图 S1工件检测 S2托盘检测 S3料仓底部工件检测 M1传送电机 M2 下料电机 YM直流电磁吸铁 HL1 红色指示灯 HL2 绿色指示灯 - 7 - 表 2-1 下料单元检测元件、执行机构、控制元件一览表 - 8 - 3 下料单元 PLC设计 3.
12、1 PLC 简介 本次工程实践中的上料单元中的PLC设计所用到的 PLC是西门子 S7-200。 S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测 及控制的自动化。 S7-200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实 现复杂控制功能。因此S7-200 系列具有极高的性能 / 价格比。 S7-200 系列出色表现在以下几个方面： 1）极高的可靠性。 2）极丰富的指令集。 3）易于掌握。 4）便捷的操作。 5）丰富的内置集成功能。 6）实时特性。 7）强劲的通讯能力。 8）丰富的扩展模块。 S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电 器的简单控制到更复杂的自动
