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1、可编程序控制系统设计及应用可编程序控制系统设计及应用1可编程序控制系统设计及应用设备模块机械手变频器触摸屏总体介绍浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-071.1 1.1 概述概述 “THPFSF-3A/3B/3C型可编程序控制系统设计师综合实训装置”是根据人力资源和社会保障部制定的“可编程序控制系统设计师”培训及国家职业标准考核大纲内容，适当增加新技术，按照职业教育培训、职业技能鉴定和实训教学要求而 研制的。适合职业培训学校、职教中心、 鉴定站/所对可编程序控制系统设计师的 四级、三级开展培训及技能鉴定。2可编程序控制系统设计及应用设备模
2、块机械手变频器触摸屏总体介绍浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-071.2 1.2 装置特点装置特点 采用模块组合式结构，含开关量、模拟量、变频调速、触摸屏、通信模块等，配套MCGS工控组态监控软件，实现仿真化、信息化实训教学。 项目实训模块：利用目前典型的可编程控制器及总线技术完成对工业生产中典型案例的模拟对象、实物模型中的逻辑、模拟、过程、运动等的控制。 实训装置由控制屏、实训桌、PLC模块、通信模块、变频器模块、模拟实训模块、触摸屏模块、五自由度机械手、交流电机、电机导轨、测速机构、加载系统、MCGS工控组态软件等组成。1.3 1.
3、3 装置组成装置组成3可编程序控制系统设计及应用总体介绍机械手变频器触摸屏设备模块浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-072.1 2.1 设备图片设备图片 主机电源输出磁粉制动器加载漏保及电压指示数字仪表触摸屏组件变频器组件温度、光电控制组件4可编程序控制系统设计及应用总体介绍机械手变频器触摸屏设备模块浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-072.2 2.2 模块介绍模块介绍 配置西门子CPU226CN(AC/DC/RLY) PLC，内置数字量I/O（24路数字量输入/16路继电器输出
4、）；EM235模拟量模块（4路模拟量输入/1路模拟量输出）；将所有PLC输入输出端子全部引致安全插座。 2.2.1 SB10 ： S7-200 PLC实训组件5可编程序控制系统设计及应用总体介绍机械手变频器触摸屏设备模块浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-07 配置三菱FX2N-48MR-001 PLC，内置数字量I/O（24路数字量输入/24路继电器输出）；FX0N-3A模拟量模块（2路模拟量输入/1路模拟量输出）； FX2N-485BD通信模块，将所有PLC输入输 出端子全 部引致安全插座。 2.2.2 FA10 ： FX PLC实训
5、组件6可编程序控制系统设计及应用总体介绍机械手变频器触摸屏设备模块浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-072.2.3 FA11 ：变频器实训模块 配置FR-D720S-0.4kW变频器，功率0.4kW, AC220V供电，带有RS485通信接口及基本操作面板。 7可编程序控制系统设计及应用总体介绍机械手变频器触摸屏设备模块浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-072.2.4 SF11 ：开关量控制模块四层电梯、十字路口交通灯、自动售货机。 四层电梯十字路口交通灯自动售货机信号端子8可编
6、程序控制系统设计及应用总体介绍机械手变频器触摸屏设备模块浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-072.2.5 SF12 ：温度、光电控制模块 温度控制：由驱动模块、电加热器、温度变送器、温度传感器、温度表及测温触发按钮等组成。 光电控制：由调光触发控制电路、色标 传感器、多种颜色板、直流电机驱动电路、 移动滑轨等组成。 光电控制模块温度控制模块9可编程序控制系统设计及应用总体介绍机械手变频器触摸屏设备模块浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-072.2.6 SF13 ：触摸屏实训模块 采
7、用西门子Smart700 彩色触摸屏，7英寸。10可编程序控制系统设计及应用总体介绍机械手变频器触摸屏设备模块浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-072.2.7 SF14 ：磁粉制动器加载实训组件 该挂件与ML01磁粉制动器配套使用，完成对ML01磁粉制动器加载控制，同时显示相应加载转矩。挂件提供一路连续可调恒流源和一路冷却风扇电源， 完成对电机的加载，最大加载转矩为2Nm。11可编程序控制系统设计及应用总体介绍机械手变频器触摸屏设备模块浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-072.2
8、.8 ML01 ：磁粉制动器 采用磁粉制动器克服涡流测功机在低转速时无法保证恒转矩加载的缺点，同时磁粉制动器内部还设有强制冷却风扇和温度传感器。 12可编程序控制系统设计及应用总体介绍机械手变频器触摸屏设备模块浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-072.2.9 DD03-3 ：电机导轨、光码盘测速系统 包含光码盘测速系统（配有欧姆龙1024光电编码器）、数显转速表及固定电机的不锈钢导轨等。不锈钢导轨平整度好，能保证电机与编码盘之间 连接的同心度不超过5丝，能较好满足实 训要求。13可编程序控制系统设计及应用总体介绍机械手变频器触摸屏设备模
9、块浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-072.2.10 WDJ26 ：电机模块 交流380V/，功率100W,三相鼠笼异步电机14可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-073.1 3.1 机械手介绍机械手介绍 由型材实训桌、五自由度机械手及电气控制三部分组成。五自由度机械手运动机械部分包括底座水平移动、底座旋转、大臂上下摆动，小臂上下摆动，手爪旋转，手爪夹紧与松开，用于实现定位功能。15可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模
10、块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-073.2 3.2 各部件位置分布各部件位置分布机械手工位步进电机驱动器主机按钮控制盒漏电保护器接线端子排单片机控制板开关电源水平移动导轨16可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-073.3 3.3 步进电机控制及驱动器参数设置步进电机控制及驱动器参数设置3.3.1 两相步进电机（两相步进电机（ 57H500Q30/减速比减速比1:30 ）17可编程序控制系统设计及应用总
11、体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-073.3.2 3.3.2 两相步进电机驱动器两相步进电机驱动器（M542M542）参数设定参数设定 M542 驱动器采用八位拨码开关设定细分精度、动态电流和半流/全流。详细描述如下： 18可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-07电流设定电流设定19可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-
12、天煌教仪天煌教仪 2011-072011-07细分设定细分设定20可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-07接线信号描述接线信号描述信号功能PUL+脉冲信号：上升沿有效，每当脉冲由低变高时电机走PUL-DIR+方向信号:用于改变电机转向DIR-ENA+使能信号：禁止或允许驱动器工作，低电平禁止ENA-GND直流电源地+V直流电源正极，典型值+24VA+电机A相A-电机A相B+电机B相B-电机B相21可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司
13、浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-073.3.3 3.3.3 三相步进电机驱动器三相步进电机驱动器（3ND5833ND583）电流设定电流设定22可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-07细分设定细分设定23可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-07静止（静态）电流设定静止（静态）电流设定静态电流可用SW5 拨码开关设定，off 表示静
14、态电流设为动态电流的一半，on 表示静态电流与动态电流相同。如果电机停止时不需要很大的保持力矩，建议把SW5 设成off，使得电机和驱动器的发热减少，可靠性提高。脉冲串停止后约0.4 秒左右电流自动减至一半左右（实际值的60），发热量理论上减至36。24可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-07信号接口描述信号接口描述25可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-073ND
15、583与西门子主机接线与西门子主机接线26可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-073ND583与三菱主机接线与三菱主机接线27可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-073.4 3.4 电气图纸电气图纸28可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-073.4 3
16、.4 电气图纸电气图纸29可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-073.4 3.4 机械手工作过机械手工作过程程控制程序具有“复位”、“启动”、“停止”及“急停”功能，黄色按钮为“复位”、绿色按钮为“启动”、红色按钮为“停止”。按下“复位”按钮，五自由度机械手开始复位，基座旋转至原位，五自由度机械手水平移动至左侧原位传感器处停止，复位完成（其中五自由度机械手手臂及手爪复位由单片机来完成）。复位完成后，按下“启动”按钮，五自由度机械手依次将1、2号位的工件搬运至3、4号位置；完成后在
17、依次将3、4号位的工件搬运至5、6好位；最后再依次将5、6号位的工件搬运至1、2位置。这样，一个工作周期完成，如需运行，可再次按“启动”按钮即可。在运行过程中，按“复位”3S，系统重新复位。30可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-074.1 4.1 三菱三菱D720D720变频变频器器操作按钮LED数码显示调节轮变频器主体31可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-07
18、4.2 D7204.2 D720变频器接线图变频器接线图32可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-074.2 .1 4.2 .1 主电路主电路33可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-074.2. 24.2. 2数字量输入电路数字量输入电路34可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪
19、2011-072011-074.2.3 4.2.3 数字量输出电路数字量输出电路35可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-074.2.4 4.2.4 模拟量输入输出电路模拟量输入输出电路36可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-074.2.5 4.2.5 参数清零参数清零操作步骤显示结果1按 键，选择PU操作模式2按 键，进入参数设定模式3拨动 设定用旋钮，选择参数号码
20、ALLC 4按 键，读出当前的设定值5拨动 设定用旋钮，把设定值变为16按 键，完成设定 37可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-074.2.6 4.2.6 改变参数操作改变参数操作操作步骤显示结果1按 键，选择PU操作模式2按 键，进入参数设定模式3拨动 设定用旋钮，选择参数号码P7 4按 键，读出当前的设定值5拨动 设定用旋钮，把设定值变为106按 键，完成设定 闪烁38可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公
21、司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-075.1 5.1 触摸屏概述触摸屏概述 人机界面采用西门子Smart 700触摸屏。人机界面是在操作人员和机器设备之间做双向沟通的桥梁，用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理、监控、管理随时可能变化的信息的多功能显示屏幕。39可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-075.2 5.2 面板说面板说明明40可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教
22、仪 2011-072011-075.2 5.2 面板说面板说明明可对Smart 700进行以下设置:操作设置密码保护传送设置屏幕保护程序声音信号41可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-075.3 5.3 软件使软件使用用1.WinCC flexible 2008 SP2 China2.HSP of Smart 700 & Smart 10005.3.1 5.3.1 软件需求软件需求42可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技
23、实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-075.3.2 5.3.2 程序下载程序下载2、主要步骤： 控制面板中允许串口传输 面板已切换到 Transfer 状态 WinCC flexible 中设置1、只能使用如下两种电缆： RS232/PPI 电缆 USB/PPI电缆43可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-075.3.3 5.3.3 下载主要步下载主要步骤骤Smart 700选择Transfer模式（1 1）触摸屏设置）触摸屏设置44可编程序控制系统设计及应用总
24、体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-07（2 2） WCF WCF 设置画面的传输数据设置画面的传输数据45可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-075.4 5.4 软件界面说明软件界面说明在项目视图窗口中体现项目名称、选择的HMI设备46可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-075
25、.4 5.4 软件使用说明软件使用说明5.4.1 WCF 5.4.1 WCF 中都使用变量名称来标识中都使用变量名称来标识 PLC PLC 变量变量47可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-075.4.2 WCF 5.4.2 WCF 的变量管理器的一些操作技巧的变量管理器的一些操作技巧（1） 控制列的显示与隐藏在列标题上右键单击，在弹出的菜单中选择需要查看的列名称。 48可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天
26、煌教仪天煌教仪 2011-072011-075.4.2 WCF 5.4.2 WCF 的变量管理器的一些操作技巧的变量管理器的一些操作技巧（2）按列进行排序 单击类型列标题，变量将按照数据类型进行排序。单击地址列标题，将按照地址类型及编号大小进行排序。49可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-075.4.2 WCF 5.4.2 WCF 的变量管理器的一些操作技巧的变量管理器的一些操作技巧（3）连续创建或修改多个变量连续创建多个名称、类型及地址满足一定关系的变量。修改多个变量的类型、地
27、址或名称等参数。50可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-075.4.3 5.4.3 常用操作技巧视频常用操作技巧视频51可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-075.4.4 WCF 5.4.4 WCF 的趋势曲线的趋势曲线WCF 的趋势曲线控件可以显示实时数据及缓冲区中的数据。 控件本身支持很多属性，用于设置显示的外观。 提供了多个系统函数，用于控制曲线翻页、缩放等操
28、作。52可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-075.5 5.5 连接的连接的 PLC PLC 类型类型 Smart700：S7-200，Mitsubishi，Omron 语言支持 Smart700：所有语言 在线帮助 Smart700：有 模拟运行 Smart700：仅离线模拟运行53可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-075.6 5.6 和不同和不同 PLC PL
29、C 通讯设置通讯设置（1） 与西门子S7-200 PLC通讯DIP 开关设置开关设置(RS485)通讯电缆通讯电缆54可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-075.6 5.6 和不同和不同 PLC PLC 通讯设置通讯设置（1） 与三菱FX PLC通讯DIP 开关设置（开关设置（422）通讯电缆通讯电缆55可编程序控制系统设计及应用总体介绍设备模块机械手变频器触摸屏浙江天煌科技实业有限公司浙江天煌科技实业有限公司-天煌教仪天煌教仪 2011-072011-0756可编程序控制系统设计及应用
