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自动生产线
实训报告
专业： 班级： 姓名： 袁 楫 指导老师： 时间：
目 录
一、自动生产线控制实训系统装备概述
系统的基本组成
系统的检测 系统的控制
二、工件搬运单元单元结构
（一）搬运单元的功能
（二）搬运单元的结构组成 1.传感器 2.电磁阀组 3.气缸
4.S7-200的PLC简介 （三）气动控制回路
三、搬运单元的PLC控制及编程
（一）PLC的I/O接线
（二）工件搬运单元的PLC接线图 （四）完整程序
四、实训总结
一、自动生产线控制实训系统装备概述
系统的基本组成
该系统是一套模块化组合系统分别安装在各个站的铝合金实训桌上。分别有仓储供料单元、工件搬运单元、工件加工单元、工件检测单元、分类存储及立体仓库单元五个单元组成如下实物图
其中每一个单元都是可以自成一个独立的系统，同时也是一个一体化的系统，各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，但工件加工单元和分类存储及立体仓库单元单元则是采取步进电机驱动、紧密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是一个典型的位置控制系统。
系统的检测
在此设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色等。
系统的控制
在控制方面系统采用了串行通信的PLC网洛控制方案，即每一个工作单元由一台PLC承担其控制任务，各个PLC之间通过串行通信实现互联的分布控制方式，使其系统组建成一个小型的PLC网络。
二、工件搬运单元
搬运单元单元结构
（一）搬运单元的功能
搬运单元的功能是完成把未加工的工件从上料台上搬运到后续加工区域去进行加工。
如图所示为搬运单元实物照片
（二）搬运单元的结构组成及主要元器件
搬运单元主要结构组成为：吸盘，垂直气缸，水平直线气缸，旋转气缸，电磁阀组，PLC模块，运行按钮，暂停按钮，急停按钮，单机/联网转换开关，自动/单步按钮等
1.磁性开关
搬运单元运用的传感器是一种磁性开关，其型号分别为：SMC D—A73（直线气缸）、SMC D—A93（摆动气缸）、SMC D—A90（垂直气缸），这些磁性开关都是开关量，气缸运动到位的时候磁性开关导通。磁性开关意思就是通过磁铁来感应的，这个“磁”就是磁铁，磁铁也有好几种，市场上面常用的磁铁有橡胶磁、永磁铁氧体、结钕铁硼等。开关就是干簧管了。干簧管是干式舌簧管的简称，是一种有触点的无源电子开
关元件，具有结构简单，体积小便于控制等优点，其外壳一般是一根密封的玻璃管，管中装有两个铁质的弹性簧片电板，还灌有一种叫金属铑的惰性气体。平时，玻璃管中的两个由
特殊材料制成的簧片是分开的。当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，簧片就会吸合在一起，使结点所接的电路连通。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分 开，线路也就断开了。因此，作为一种利 用磁场信号来控制的线路开关器件，干簧 管可以作为传感器用，用于计数，限位等 等（在安防系统中主要用于门磁、窗磁的 制作），同时还被广泛使用于各种通信设备 中。在实际运用中，通常用永久磁铁控制 这两根金属片的接通与否，所以又被称为 “磁控管”。 干簧管又叫磁控管，它同霍尔
元件差不多，但原理性质不同，是利用磁 场信号来控制的一种开关元件，无磁断开，
可以用来检测电路或机械运动的状态， 另一种磁性开关就是市场上所说接近开关、门磁开关、又叫感应开关，它是有干一个开好模具并且是标准尺寸塑胶外壳，将干簧管灌封在黑色外壳里面导线引出来另一半带有磁铁的塑料外壳固定在另一端当这个磁铁靠近带有导线的开关时，发出开关信号！一般信号距离为10mm接通
2.电磁阀组
此系统的吸盘，垂直气缸，
水平直线气缸，旋转气缸都是由此电磁阀 进行控制的，电磁阀所带手控开关有锁定 （LOCK）和开启（PUSH）2 种位置。在进 行设备调试时，使手控开关处于开启位置， 可以使用手控开关对阀进行控制，从而实 现对相应气路的控制，从而实现对相应气 路的控制，以改变气动手爪等执行机构的 控制，达到调试的目的。
两位五通双电控电磁阀动作原理：给正动作线圈通电，则正动作气路接通(正动作出气孔有气)，即使给正动作线圈断电后正动作气路仍然是接通的，将会一直维持到给反动作线圈通电为止。 给反动作线圈通电，则反动作气路接通(反动作出气孔有气)，即使给反动作线圈断电后反动作气路仍然是接通的，将会一直维持到给正动作线圈通电为止。这相当于“自锁”。 基于两位五通双电控电磁阀的这种特性，在设计机电控制回路或编制PLC程序的时候，可以让电磁阀线圈动作1—2秒就可以了，这样可以保护电磁阀线圈不容易损坏。
在气路上来说，两位三通电磁阀具有1个进气孔(接进气气源)、1个出气孔(提供给目标设备气源)、1个排气孔(一般安装一个消声器，如果不怕噪音的话也可以不装)。 对于小型自动控制设备，气管一般选用8—12mm的工业胶气管。电磁阀一般选用日本SMC、台湾亚德客或其它国产品牌等等。 在电气上来说，两位三通电磁阀一般为单电控(即单线圈)，两位五通电磁阀一般为双电控(即
双线圈)。线圈电压等级一般采用DC24V、AC220V等。 两位三通电磁阀分为常闭
型和常开型两种，常闭型指线圈没通电时气路是断的，常开型指线圈没通电时气路是通的。 常闭型两位三通电磁阀动作原理：给线圈通电，气路接通，线圈一旦断电，气路就会断开，这相当于“点动”。 基于两位五通双电控电磁阀的这种特性，在设计机电控制回路或编制PLC程序的时候，可以让电磁阀线圈动作1—2秒就可以了，这样可以保护电磁阀线圈不容易损坏。
3.气缸
工件搬运单元运用了直线气缸和摆动气缸两种气缸，是本单元的主要执行机构，其主要的作用是将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动机构作直线往复运动、摆动和旋转运动。
工作原理：根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力。由此来选择
气缸时应使气缸的输出力稍有余量。若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作；但缸径过大，不仅使设备笨重、成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。在夹具设计时，应尽量采用增力机构，以减少气缸的尺寸。
4.S7-200的PLC简介
S7系列PLC分为S7-200小型机、 S7-300中型机、S7-400大型机。S7-200系列PLC 是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型机，其结构紧凑、功能强，具有很 高的性能价格比，在中小规模控制系统中应用广泛。
S7-200工作方式
S7-200在扫描循环中完成一系列任务。任 务循环执行一次称为一个扫描周期。S7-200 的工作过程如图4所示。在一个扫描周期中， S7-200主要执行下列五 （Ⅰ）读输入：S7-200从输入单元读取输入 状态，并存入输入 （Ⅱ）执行程序：CPU根据这些输入信号控
个映部像分寄的存操器作中： 。
制相应逻辑，当程序执行时刷新相关数据。程 序执行后，S7-200将程序逻辑结果写到输出映 像 （
Ⅲ）
寄处理
通
讯
存请求
：
器S7-200模
块
执是
行否
中通讯工
处作
理正
。 。 常
（Ⅳ）执行CPU自诊断：S7-200检查固件、 程序存储器和扩展
（Ⅴ）写输出：在程序结束时，S7-200将数据从输出映像寄存器中写入把输出锁存器，最后复制到物理输出点，驱动外部负载。
S7-200系列PLC5种基本规格的主要技术参数如下表：（工件搬
运单元采用的是CPU224） 主要技术参数 CPU221 CPU222 CPU224 CPU224XP CPU226 固定I/O基本单元+扩展型 PLC结构类型 型 最大可连接开关10（6/4） 78 168 168 248 量的I/O点总数 最大可连接模拟无 10 35 38 35 量的I/O点总数 本单元集成的I/O10（6/4） 14（8/6） 24（14/10） 24（14/10） 40（24/16） 数量 可增加的扩展模无 2 7 7 7 块数 程序存储器容量 4KB 4KB 8KB 12KB 16KB 数据存储器容量 2KB 2KB 8KB 10KB 10KB 编程软件 STEP7-Micro/WIN 逻辑指令执行时0.22Us 间 标志寄存器数量 256,其中断电记忆型112点 256，其中1ms定时4个，10ms定时16个，100ms定时236定时器数量 个 计数器数量 256（电池保持） 中断输入 2点，分辨率1ms 高速计数输入 4点 4点 6点 6点 6点 高速脉冲输入 2点 2点 2点 2点 2点 1个，1个，2个，通信接口 1个，RS-485 2个，RS-485 RS-485 RS-485 RS-485 PPI、 支持的通信协议 MPI、自PPI、MPI、自由口、PROFIBUS-DP 由口 模拟电位器 1点，8位分辨率 2点，8位分辨率
（三）气动控制回路
运动过程：
本单元有单步运行、连续运行以及联网运行3种运行方式可供选择。可以通过旋钮选择运行方式。单步运行是将本单元的动作分解成8步来完成，每按一次运行键执行1步动作，方便老师讲解以及学生试验。其中第1步：回转臂向左摆；第2步：水平臂伸出，然后垂直臂伸出；第3步：真空阀打开，将工件吸起；第4步：垂直臂缩回，然后水平臂缩回；第5步：回转臂向右摆；第6步：水平臂伸出，然后垂直臂伸出；第7步：真空阀断，将工件放置到下一个单元；第8步：垂直臂缩回，然后水平臂缩回，恢复初始位置，如此就完成了一个动作循环。如果有工件不合格信号，则第6步水平臂不会伸出，第7步真空阀断，工件直接被放入废料槽中。连续运行就是将这些动作连起来运行，只需按一次运行键就完成一个动作循环。如果选择联网运行就是使本单元进入联网状态，动作将不受按钮控制（急停按钮除外），由上位机组态监控系统控制。
三、搬运单元的PLC控制及编程
（一）PLC的I/O分配表
_SB1 _SB2 _SB3 _SB4 _SB5 _SB6 _SB7 _4B1 _1B1 _1B2 _2B2 _2B1 _3B2 _3B1 _1Y1 _1Y2 _2Y1 _2Y2 _3Y1 _3Y2 _4Y1 _L1 _L2 _L3 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 运行开关 复位开关 功能开关 自动/单步开关 单机/联网开关 暂停开关 退出开关 真空压力开关 摆动缸右端传感器 摆动缸左端传感器 水平缸伸出传感器 水平缸缩回传感器 垂直气缸下端传感器 垂直气缸上端传感器 控制摆动缸右摆的电磁铁 控制摆动缸左摆的电磁铁 控制水平缸活塞杆返回的电磁铁 控制水平缸活塞杆伸出的电磁铁 控制垂直气缸活塞下降的电磁铁 控制垂直气缸活塞上升的电磁铁 控制吸盘吸料的电磁铁 运行灯 复位灯 功能灯 显 示 灯 电 磁 阀 组 气缸上面 的传感器 按 钮
（二）工件搬运单元的PLC接线图
（四）完整程序
实训总结
此次因为我先前在工厂实训，因此，在学校实训时间较短。但在这有限的时间中我也学到了许多的东西，主要集中在PLC的编程方面，以前的PLC编程我们是建立在分析程序——编程序——再分析程序——总结的基础上的，没有进过实际的操作实验。
此次，我们终于可以将自己编得程序在实物上得到验证了，这是我感到兴奋异常，因为终于感到我们还是能做许多的事、会做许多事的，并能将其运用于实际。对此PLC编程，我乐不知疲！
在编程之初，我对一些磁性开关，及传感器的了解不够仔细，因此，我犯下了许多初级的错误：将各个磁性开关控制的位置搞混了，所以我编出来的程序根本就不动，即便是简化到一、两句简单的程序，对我所控制的气缸都是不动，当时的心情是郁闷的，后来我又耐心分析和经过老师的指导，让我搞明白了我错误的地方，当时感觉心中就像重新打开了一扇窗户般透亮、清明。在此基础上，我又对程序进行了修改，情况大为改变。
这次的PLC编程我是从控制一个气缸开始的，因为在将程序导入实物，让实物运动的过程中经常发生这样那样的问题，所以经过无数次的调试我所编的程序从控制一个气缸到控制两个、三个，到最后能完整的走一遍。对此我甚感欣慰。 以上就是我此次实训的大体总结！
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