YL

学校代码：

14057

学 号： ********

芜湖信息技术职业学院

毕业论文（设计）

学科专业： 电气自动化

作者姓名：

指导教师：

完成时间： 2012/05/04

论文题目：亚龙335B自动化生产线安装与调试

芜湖信息技术职业学院毕业论文（设计）

2

选题背景

可编程逻辑控制器（Programmable controller）简称PLC，是一种工业控制微

型计算机。由于PLC的编程方便、可靠性高、环境适应性强、使用方便以及维护简单

等优点，所以PLC在工业生产中得到广泛的应用。

亚龙YL-335B 型自动生产线实训考核装备在铝合金导轨式实训台上安装送料、

加工、装配、输送、分拣等工作单元，构成一个典型的自动生产线的机械平台，系统

各机构的采用了气动驱动、变频器驱动和步进（伺服）电机位置控制等技术。系统的

控制方式采用每一工作单元由一台 PLC 承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串

行通讯实现互连的分布式控制方式。因此，YL-335B 综合应用了多种技术知识，如气

动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC 控制和组

网、步进电机位置控制和变频器技术等。利用YL-335B，可以模拟一个与实际生产情

况十分接近的控制过程，使我们得到一个非常接近于实际的教学设备环境，缩短了理

论教学与实际应用之间的距离。

毕业论文进度安排：

12.03.01-12.03.8 收集、整理资料

12.03.09-12.03.29

12.03.30-12.05.04

论文资料和文献的整合编辑，拟初稿

初稿完成

指导教师意见：

指导教师签名： 年 月 日

2

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3

毕业论文（设计）写作提纲

一、论文题目

亚龙335B自动化生产与安装

二、论题观点来源：

可编程序控制器（PLC）以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编程简单

而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑——微处理单元的角

色。

三、基本观点：

亚龙YL-335B 型自动生产线实训考核装备在铝合金导轨式实训台上安装送料、加

工、装配、输送、分拣等工作单元，构成一个典型的自动生产线的机械平台，系统各机

构的采用了气动驱动、变频器驱动和步进（伺服）电机位置控制等技术。系统的控制方

式采用每一工作单元由一台 PLC 承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实

现互连的分布式控制方式。因此，YL-335B 综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、

机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC 控制和组网、步进电机位

置控制和变频器技术等。利用YL-335B，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制

过程，使我们得到一个非常接近于实际的教学设备环境，缩短了理论教学与实际应用之

间的距离。

四、论文结构：

1 YL-335B的系统介绍

1.1 YL-335B 的组成

1.2 YL-335B的电气控制

1.2.1 YL-335B 工作单元的结构特点

1.2.2 YL-335B的控制系统

2 供料单元控制系统

2.1供料单元的气动系统

2.1.1 气动元件

2.1.2气动控制回路

2.2传感器

2.3 供料单元的 PLC 控制系统

3 加工单元控制系统

3.1 加工单元的气动系统

3.2 加工单元的PLC控制系统

4 装配单元控制系统

4.1 示灯、传感器

4.2 装配单元的气动系统

4.3装配单元的PLC控制系统

3

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5 分拣单元控制系统

5.1 旋转编码器、超声波传感器

5.2 变频器的选用

5.3 分拣单元的气动系统

6 输送单元控制系统

6.1 伺服电机及伺服放大器

6.2 S7-200 PLC的脉冲输出功能及位控编程

6.3 输送单元的气动系统

7 335B的整体控制

7.1 任务的实现

7.2 人机界面组态

8总结

主要参考文献

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毕业论文（设计）工作中期检查表

系别： 自动化控制系 班级： 09电气（2）班

学生姓名 于北康 学号 20093719 指导教师 王龙宝 职称 学生

论文（设

亚龙335B自动化生产线安装与调试

计）题目

如有，请

选题是否有变化 否

填写原因

是否进行了选题背景、

是否一人一题 否 是 是否进行了文献调研 否

及写作提纲

本论文拟解决的关

安装与调试亚龙335B自动化生产线

键问题

教师填写部分

论文（设计）进度情况：

提前完成 正常进行 延期滞后（请写出原因）

工作态度情况（学生对毕业论文（设计）的认真程度、完成指导教师布置任务情况）：

认真 较认真 一般 不认真

中期质量评价（学生已完成部分的工作质量情况）：

好 中 差

存在的问题与建议：

指导教师（签名）：

年 月 日

系毕业论文（设计）工作领导小组意见（如被查学生为差的，请系毕业论文〈设计〉领导小组写出处

理意见）：

领导小组组长（签名）：

年 月 日

5

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目录

摘要 ............................................................................................................................................ 7

-335B的系统介绍 ............................................................................................................. 8

1.1 YL-335B 的组成 ....................................................................................................... 8

1.2 YL-335B的电气控制 ................................................................................................ 8

1.2.1 YL-335B 工作单元的结构特点 .................................................................... 9

1.2.2 YL-335B的控制系统 ..................................................................................... 9

2.1供料单元的气动系统 ................................................................................................ 11

2.1.1 气动元件 ........................................................................................................ 11

2.1.2气动控制回路 ................................................................................................. 11

2.2传感器 ........................................................................................................................ 11

2.3 供料单元的 PLC 控制系统 ................................................................................... 13

3.加工单元控制系统 .............................................................................................................. 14

3.1 加工单元的气动系统 ............................................................................................. 14

3.2 加工单元的PLC控制系统 ..................................................................................... 14

4.装配单元控制系统 .............................................................................................................. 16

4.1 示灯、传感器 ......................................................................................................... 16

4.2 装配单元的气动系统 ............................................................................................. 17

4.3装配单元的PLC控制系统 ........................................................................................ 17

5.分拣单元控制系统 .............................................................................................................. 19

5.1 旋转编码器、超声波传感器 ................................................................................. 19

5.2 变频器的选用 ........................................................................................................... 20

5.3 分拣单元的气动系统 ............................................................................................. 21

6.输送单元控制系统 .............................................................................................................. 22

6.1 伺服电机及伺服放大器 ......................................................................................... 22

6.2 S7-200 PLC的脉冲输出功能及位控编程 .......................................................... 23

6.3 输送单元的气动系统 ............................................................................................. 23

7.335B的整体控制 ................................................................................................................. 24

7.1 任务的实现 ............................................................................................................. 24

7.2 人机界面组态 ......................................................................................................... 25

8.总结 ...................................................................................................................................... 33

主要参考文献 .......................................................................................................................... 34

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亚龙335B自动化生产线安装与调试

摘要

可编程逻辑控制器（Programmable controller）简称PLC，是一种工业控制微型计

算机。由于PLC的编程方便、可靠性高、环境适应性强、使用方便以及维护简单等优点，

所以PLC在工业生产中得到广泛的应用。

亚龙YL-335B 型自动生产线实训考核装备在铝合金导轨式实训台上安装送料、加

工、装配、输送、分拣等工作单元，构成一个典型的自动生产线的机械平台，系统各机

构的采用了气动驱动、变频器驱动和步进（伺服）电机位置控制等技术。系统的控制方

式采用每一工作单元由一台 PLC 承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实

现互连的分布式控制方式。因此，YL-335B 综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、

机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC 控制和组网、步进电机位

置控制和变频器技术等。利用YL-335B，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制

过程，使我们得到一个非常接近于实际的教学设备环境，缩短了理论教学与实际应用之

间的距离。

关键词：PLC；供料站

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-335B的系统介绍

1.1 YL-335B 的组成

亚龙YL-335B型自动生产线实训考核装备由安装在铝合金导轨式实训台上的送料单

元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元 5 个单元组成。如图 1-1 所示。

图1-1 YL-335B外观图

每一工作单元既可自成一个独立的系统，同时又是一个机电一体化的系统。各个单

元的执行机构基本上以气动执行机构为主，输送单元的机械手装置整体运动则采取步进

电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是一个典

型的一维位置控制系统。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相交流异步

电动机的传动装置。位置控制和变频器技术是现代工业应用最为广泛的电气控制技术。

本设计中YL-335B应用传感器来判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的

颜色及材质等。传感器技术是机电一体化装备应用技术中的关键技术之一，也是现代工

业实现高度自动化的前提之一。在控制方面，YL-335B 采用基于RS485 串行通信的PLC

网络控制方案，每一工作单元由一台 PLC 承担其控制任务，各 PLC 之间通过 RS485 串

行通信实现互连的分布式控制方式。用户可根据需要选择不同厂家的 PLC 型号及其所

支持的 RS485 通信模式，组建成一个小型的 PLC 网络。小型 PLC 网络以其结构简单，

价格低廉的特点在小型自动生产线上有着广泛的应用，在现代工业网络通信中占据相当

的份额。

1.2 YL-335B的电气控制

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1.2.1 YL-335B 工作单元的结构特点

YL-335B 设备中的各工作单元的结构特点是机械装置和电气控制部分的相对分离。

图1-2 装置侧接线端口 图 1-3 PLC侧接线端口

每一工作单元机械装置整体安装在底板上，而控制工作单元生产过程的 PLC 装置

则安装在工作台两侧的抽屉板上。因此，工作单元机械装置与 PLC 装置之间的信息交

换是一个关键的问题。YL-335B 的解决方案是：机械装置上的各电磁阀和传感器的引线

均连接到装置侧的接线端口上。图1-2和图1-3分别是装置侧的接线端口和PLC侧的接

线端口。

1.2.2 YL-335B的控制系统

YL-335B 的每一工作单元都可自成一个独立的系统， 同时也可以通过网络互连构

成一个分布式的控制系统。

1、当工作单元自成一个独立的系统时，其设备运行的主令信号以及运行过程中的

状态显示信号，来源于该工作单元按钮指示灯模块。模块上的指示灯和按钮的端脚全部

引到端子排上。模块盒上器件包括： ⑴指示灯（24VDC） ：黄色（HL1）、绿色（HL2）、

红色（HL3）各一个。 ⑵主令器件：绿色常开按钮SB1一个、红色常开按钮SB2一个、

选择开关SA（一对转换触点）、急停按钮QS（一个常闭触点）

2、当各工作单元通过网络互连构成一个分布式的控制系统时，对于采用西门子

S7-200 系列 PLC 的设备，YL-335B 的标准配置是采用 PPI 协议的通信方式。设备出

厂的控制方案如图1-4所示。

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图1-4

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各工作站PLC 配置如下：

⑴输送单元：S7-226 DC/DC/DC 主单元，共24点输入，16点晶体管输出。

⑵供料单元：S7-224 AC/DC/RLY 主单元，共14点输入和10点继电器输出。

⑶加工单元：S7-224 AC/DC/RLY 主单元，共14点输入和10点继电器输出。

⑷装配单元：S7-226 AC/DC/RLY 主单元，共24点输入，16点继电器输出。

⑸分拣单元：S7-224 XP AC/DC/RLY 主单元，共14点输入和10点继电器输出。

3、人机界面

系统运行的主令信号（复位、启动、停止等）通过触模屏人机界面给出。同时，人

机界面上也显示系统运行的各种状态信息。

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。使用人机界面能够明确

指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变的简单生动，并且可以减少操作上的

失误，即使是新手也可以很轻松的操作整个机器设备。使用人机界面还可以使机器的配

线标准化、简单化，同时也能减少PLC 控制器所需的I/O 点数，降低生产成本，同时

由于面板控制的小型化及高性能，相对的提高了整套设备的附加价值。

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2. 供料单元控制系统

2.1供料单元的气动系统

2.1.1 气动元件

供料站气动控制回路采用标准双作用直线气缸作为执行元件为了使气缸的动作平

稳可靠，使用单向节流阀单对气缸的运动速度加以控制，向节流阀是由单向阀和节流阀

并联而成的流量控制阀，常用于控制气缸的运动速度，也称为速度控制阀。

单电控电磁换向阀、电磁阀组。YL-335B 所有工作单元的执行气缸都是双作用气缸，

因此控制它们工作的电磁阀需要有二个工作口和二个排气口以及一个供气口，故使用的

电磁阀均为二位五通电磁阀。 供料单元用了两个二位五通的单电控电磁阀。两个电磁

阀是集中安装在汇流板上的。 汇流板中两个排气口末端均连接了消声器， 消声器的作

用是减少压缩空气在向大气排放时的噪声。 这种将多个阀与消声器、 汇流板等集中在

一起构成的一组控制阀的集成称为阀组， 而每个阀的功能是彼此独立的。

2.1.2气动控制回路

气动控制回路是本工作单元的执行机构，该执行机构的控制逻辑与控制功能是由

PLC 实现的。气动控制回路的工作原理如图2-1所示。图中1A和2A分别为推料气缸和

顶料气缸。1B1和1B2为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，2B1和

2B2为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1和2Y1分别为控制推

料缸和顶料缸的电磁阀的电磁控制端。通常，这两个气缸的初始位置均设定在缩回状态。

图 2-1 供料单元气动控制回路工作原理图

2.2传感器

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YL-335B 各工作单元所使用的传感器都是接近传感器， 它利用传感器对所接近的

物体具有的敏感特性来识别物体的接近，并输出相应开关信号。

1、磁性开关

YL-335B 所使用的气缸都是带磁性开关的气缸。这些气缸的缸筒采用导磁性弱、隔

磁性强的材料，如硬铝、不锈钢等。在非磁性体的活塞上安装一个永久磁铁的磁环，这

样就提供了一个反映气缸活塞位置的磁场。而安装在气缸外侧的磁性开关则是用来检测

气缸活塞位置，即检测活塞的运动行程的。

在磁性开关上设置的 LED 显示用于显示其信号状态，供调试时使用。磁性开关动

作时，输出信号“1” ，LED亮；磁性开关不动作时，输出信号“0” ，LED不亮。

磁性开关的安装位置可以调整，调整方法是松开它的紧固定位螺栓，让磁性开关着

气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧固定螺栓。

磁性开关有蓝色和棕色2根引出线， 使用时蓝色引出线应连接到 PLC 输入公共

端，棕色引出线应连接到PLC 输入端。磁性开关的内部电路如图 2-1 中虚线框内所示。

图 2-1 磁性开关内部电路图

2、漫射式光电接近开关

漫射式光电接近开关供料单元中，用来检测工件不足或工件有无的漫射式光电接近

开关选用神视（OMRON）公司的 CX-441（E3Z-L61）型放大器内置型光电开关（细小光

束型，NPN 型晶体管集电极开路输出），。该光电开关的外形和顶端面上的调节旋钮与显

示灯如图2-2所示。CX-441（E3Z-L61）光电开关的外形和调节旋钮、显示灯。

图 2-2

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图2-3给出该光电开关的内部电路原理框图。

图 2-3 CX-441（E3Z-L61）光电开关电路原理图

用来检测物料台上有无物料的光电开关是一个圆柱形漫射式光电接近开关，工作时

向上发出光线，从而透过小孔检测是否有工件存在， 。该光电开关选用 SICK 公司产

品MHT15-N2317 型，其外形如图2-4所示。

图 2-4 MHT15-N2317 光电开关外形

2.3 供料单元的 PLC 控制系统

PLC 的 I/O 接线

根据工作单元装置的I/O 信号分配（表2-1）和工作任务的要求，供料单元PLC 选

用S7-224 AC/DC/RLY 主单元，共14点输入和10点继电器输出。PLC 的 I/O 信号分

配如表2-2所示，接线原理图则见图2-5。

表 2-1 供料单元装置侧的接线端口信号端子的分配

图2-5 供料单元PLC的 I/O接线原理图

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3.加工单元控制系统

3.1 加工单元的气动系统

加工单元所使用气动执行元件包括标准直线气缸、薄型气缸和气动手指。加工单元

图3-1 加工单元气动控制回路工作原理图

的气动控制元件均采用二位五通单电控电磁换向阀，各电磁阀均带有手动换向和加锁

钮。它们集中安装成阀组固定在冲压支撑架后面。 气动控制回路的工作原理如图3-1

所示。 1B1 和1B2为安装在冲压气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关， 2B1和

2B2为安装在加工台伸缩气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，3B1 为安装在手

爪气缸工作位置的磁感应接近开关。1Y1、2Y1 和3Y1分别为控制冲压气缸、加工台伸

缩气缸和手爪气缸的电磁阀的电磁控制端。

3.2 加工单元的PLC控制系统

PLC的 I/O分配及系统安装接线，装置侧接线端口信号分配如表3-1所示

表3-1 加工单元装置侧的接线端口信号端子的分配

2)加工单元选用S7-224 AC/DC/RLY 主单元，共14点输入和10点继电器输出。PLC

的I/O信号表如表3-2所示，接线原理图如图3-2所示。

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表 3-2 加工单元 PLC的 I/O信号表

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4.装配单元控制系统

4.1 示灯、传感器

1、警示灯本工作单元上安装有红、橙、绿三色警示灯，它是作为整个系统警示用

的。警示灯有五根引出线，其中黄绿双色线：黄绿双色线为”“地线”；红色线：红色灯

控制线；黄色线：橙色灯控制线，绿色线：绿色灯控制线；黑色线：信号灯公共控制线。

接线如图4-1所示。

图 4-1 警示灯及其接线

2、光纤传感器

光纤型传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成，放大器和光纤检测头是分离

的两个部分，光纤检测头的尾端部分分成两条光纤，使用时分别插入放大器的两个光纤

孔。光纤传感器组件如图 4-2所示。图4-3是放大器的安装示意图。

图4-4给出了放大器单元的俯视图， 调节其中部的8旋转灵敏度高速旋钮就能进行

放大器灵敏度调节（顺时针旋转灵敏度增大）。调节时，会看到“入光量显示灯”发光

图 4-2 光纤传感器组件图 4-3 光纤传感器组件外形

的变化。当探测器检测到物料时， “动作显示灯”会亮，提示检测到物料。

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图 4-4 光纤传感器放大器单元的俯视图

图 4-5 E3X-NA11 型光纤传感器电路框图

4.2 装配单元的气动系统

图4-6 装配单元气动控制回路

4.3装配单元的PLC控制系统

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装配单元的 I/O 点较多，选用 S7-226 AC/DC/RLY 主单元，共 24 点输入，16 点

继电器输出。图4-7是PLC接线原理图。

表4-7 装配单元装置侧的接线端口信号端子的分配

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5.分拣单元控制系统

5.1 旋转编码器、超声波传感器

1、旋转编码器

YL-335B 分拣单元使用了这种具有 A、B 两相 90º相位差的通用型旋转编码器，用

于计算工件在传送带上的位置。编码器直接连接到传送带主动轴上。该旋转编码器的三

相脉冲采用NPN型集电极开路输出，分辨率 500线，工作电源DC12～24V。本工作单元

没有使用 Z 相脉冲，A、B 两相输出端直接连接到 PLC（S7-224XP AC/DC/RLY 主单元）

的高速计数器输入端。

计算工件在传送带上的位置时，需确定每两个脉冲之间的距离即脉冲当量。分拣单

元主动轴的直径为 d=43 mm,则减速电机每旋转一周，皮带上工件移动距离 L=π•d

=3.14×43=136.35 mm。故脉冲当量μ为μ=L/500≈0.273 mm。按如图1-6所示的安装

尺寸，当工件从下料口中心线移至传感器中心时，旋转编码器约发出 604 个脉冲；移

至第一个推杆中心点时，约发出 945 个脉冲；移至第二个推杆中心点时，约发出1282

个脉冲；移至第二个推杆中心点时，约发出1546个脉冲。

2、超声波传感器

如5-1图所示：左边绿色指示灯为电源和信号强度指

示灯，右边黄色指示灯为信号输出指示灯，TEACH为调节

按钮

参数设置

近限和远限手动设置

（1） 进入编程模式：长按TEACH Push Button 直到

OUT灯变红；

（2） 设置低限：短按TEACH Push Button，设置完

成OUT灯闪烁；

（3）

设置高限：短按TEACH Push Button，设置完

成退出编程模式，进入RUN 模式OUT灯变回初

始状态；

图5-1

（4） 低限或高限没有设置完成前，长按TEACH Push Button，退出编程模式；

（5） 在编程模式下，低限设置前，如果时间超过120秒，退出编程模式

超声波传感器接线说明：

棕色（bn）：+24v

蓝色(bu)：0V（模拟量输出公共端）

白色(wh):模拟量输出端

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黑色(bk)：开关量信号端

灰色(gy):远程终端

屏蔽线(shiled)：接地端

• 额定输出功率：0.75KW

• 额定输入电流：2.4A

• 额定输出电流：2.1A

• 外形尺寸：A型

• 操作面板：基本操作板（BOP）

图5-2

5.2 变频器的选用

分拣单元输送皮带的速度由变频

器控制，该单元选用的变频器型号为：

西门子 MM420变频器。该变频器额定

参数为：

• 电源电压：380V～480V，三相

交流

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图 5-4 变频器外形

图5-5 MM420变频器的接线端子

5.3 分拣单元的气动系统

分拣单元的电磁阀组使用了三个由二位五通的带手控开关的单电控电磁阀，它们安

装在汇流板上。这三个阀分别对金属、白料和黑料推动气缸的气路进行控制，以改变各

自的动作状态。

本单元气动控制回路的工作原理如图 5-6 所示。图中 1A、2A 和 3A 分别为分拣一

气缸、分拣二气缸和分拣三气缸。1B1、2B1 和 3B1 分别为安装在各分拣气缸的前极限

工作位置的磁感应接近开关。1Y1、2Y1 和 3Y1 分别为控制 3 个分拣气缸电磁阀的电

磁控制端。

图5-6 分拣单元气动控制回路工作原理图

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6.输送单元控制系统

6.1 伺服电机及伺服放大器

YL-335B 所使用的松下MINAS A4 系列AC 伺服电机•驱动器，电机编码器反馈脉冲

为 2500 pul/rev。缺省情况下，驱动器反馈脉冲电子齿轮分-倍频值为 4 倍频。如

果希望指令脉冲为6000 pul/rev，那末就应把指令脉冲电子齿轮的分-倍频值设置为

10000/6000。从而实现PLC每输出6000个脉冲，伺服电机旋转一周，驱动机械手恰好

移动60mm的整数倍关系。

松下 MINAS A4 系列 AC 伺服电机•驱动器

在 YL-335B 的输送单元上中，采用了松下 MHMD022P1U 永磁同步交流伺服电机，

及 MADDT1207003 全数字交流永磁同步伺服驱动装置作为运输机械手的运动控制装置。

MADDT1207003 伺服驱动器面板上有多个接线端口，其中：

X1：电源输入接口，AC220V电源连接到 L1、L3主电源端子，同时连接到控制电源

端子L1C、L2C上。

X2：电机接口和外置再生放电电阻器接口。U、V、W 端子用于连接电机。必须注意，

电源电压务必按照驱动器铭牌上的指示，电机接线端子（U、V、W）不可以接地或短路，

交流伺服电机的旋转方向不象感应电动机可以通过交换三相相序来改变，必须保证驱动

器上的U、V、W、E接线端子与电机主回路接线端子按规定的次序一一对应，否则可能

造成驱动器的损坏。电机的接线端子和驱动器的接地端子以及滤波器的接地端子必须保

证可靠的连接到同一个接地点上。机身也必须接地。RB1、RB2、RB3端子是外接放电电

阻，MADDT1207003 的规格为100Ω/10W，YL-335B 没有使用外接放电电阻。

X6：连接到电机编码器信号接口，连接电缆应选用带有屏蔽层的双绞电缆，屏蔽层

应接到电机侧的接地端子上，并且应确保将编码器电缆屏蔽层连接到插头的外壳（FG）

上。

X5：I/O 控制信号端口，其部分引脚信号定义与选择的控制模式有关，不同模式下

的接线请参考《松下A 系列伺服电机手册》 。YL-335B 输送单元中，伺服电机用于定

位控制，选用位置控制模式。所采用的是简化接线方式，如图6-1所示。

伺服驱动器的参数设置与调整

松下的伺服驱动器有七种控制运行方式，即位置控制、速度控制、转矩控制、位置

/速度控制、位置/转矩、速度/转矩、全闭环控制。位置方式就是输入脉冲串来使电机

定位运行，电机转速与脉冲串频率相关，电机转动的角度与脉冲个数相关；速度方式有

两种，一是通过输入直流-10V至—+10V指令电压调速，二是选用驱动器内设置的内部

速度来调速；转矩方式是通过输入直流-10V至—+10V指令电压调节电机的输出转矩，

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这种方式下运行必须要进行速度限制，有如下两种方法：1）设置驱动器内的参数来限

制，2）输入模拟量电压限速。

6.2 S7-200 PLC的脉冲输出功能及位控编程

S7-200 有两个内置 PTO/PWM 发生器，用以建立高速脉冲串（PTO）或脉宽调节（PWM）

信号波形。一个发生器指定给数字输出点Q0.0，另一个发生器指定给数字输出点Q0.1。

当组态一个输出为PTO 操作时，生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺服电

机的速度和位置的开环控制。内置 PTO 功能提供了脉冲串输出，脉冲周期和数量可由

用户控制。但应用程序必须通过PLC 内置I/O 提供方向和限位控制。

为了简化用户应用程序中位控功能的使用， STEP7--Micro/WIN 提供的位控向导可

以帮助用户在很短的时间内全部完成 PWM、PTO 或位控模块的组态。向导可以生成位置

指令，用户可以用这些指令在其应用程序中为速度和位置提供动态控制。

运动包络组态完成后，向导会为所选的配置生成四个项目组件（子程序），分别是：

PTOx_CTRL子程序 （控制）、 PTOx_RUN子程序 （运行包络）， PTOx_LDPOS 和PTOx_MAN

子程序（手动模式）子程序。一个由向导产生的子程序就可以在程序中调用。

6.3 输送单元的气动系统

输送单元的气动系统由：气动手爪、伸缩气缸、回转气缸、提升气缸、2个二位五

通双向控阀、2个二位五通单向电控阀电组成。

输送单元的抓取机械手装置上的所有气缸连接的气管沿拖链敷设，插接到电磁阀组

上，其气动控制回路如图6-1所示。

图 6-1 输送单元气动控制回路原理图

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7.335B的整体控制

7.1 任务的实现

1、供料站的工作流程：供料站接收到系统发来的供料指令后，如果出料台上没有

工件，即进行把工件推到出料台上的操作。工件推出到出料台后，应向系统发出出料台

上有工件信号。若供料站的料仓内没有工件或工件不足，则向系统发出报警或预警信号。

2、装配站的工作流程： ① 启动后，如果回转台上的左料盘内没有小园柱零件，

就执行下料操作；如果左料盘内有零件，而右料盘内没有零件，执行回转台回转操作。

② 如果回转台上的右料盘内有小园柱零件且装配台上有待装配工件，开始执行装配过

程。执行装配机械手抓取小园柱零件，放入待装配工件中的操作。装入动作完成后，向

系统发出装配完成信号。③ 完成装配任务后，装配机械手应返回初始位置，等待下一

次装配。④ 若计划生产任务已经完成，本站收到来自系统的停止运行指令时，则芯料

供料机构应立即停止供料，正在进行装配工作的情况下，装配单元在完成本次装配后停

止工作。⑤ 如果装配站的料仓或料槽内没有小园柱零件或零件不足，应向系统发出报

警或预警信号。

3、加工站的工作流程：加工站接收到系统发来的启动信号时，即进入运行状态。

当加工台上有工件且被检出后，设备执行将工件夹紧，送往加工区域冲压，完成冲压动

作后返回待料位置的工件加工工序。冲压动作完成且加工台返回待料位置后，向系统发

出加工完成信号。如果没有停止信号输入，当再有待加工工件送到加工台上时，加工单

元又开始下一周期工作。

4、输送站的工作流程：① 输送站接收到人机界面发来的启动指令后，即把启动指

令发往各从站。② 在接收到供料站的“出料台上有工件”信号后，输送站抓取机械手

装置应执行抓取供料站工件的操作。动作完成后，伺服电机驱动机械手装置以不小于

300mm/s的速度移动到装配站装配台的正前方，把工件放到装配站的装配台上。③ 接收

到装配完成信号后，机械手装置应抓取已装配的工件，然后从装配站向加工站运送工件，

到达加工站的加工台正前方，把工件放到加工台上。机械手装置的运动速度要求与②相

同。④ 接收到加工完成信号后，机械手装置应执行抓取已压紧工件的操作。抓取动作

完成后，机械手臂逆时针旋转90°，然后伺服电机驱动机械手装置移动到分拣站进料口。

执行在传送带进料口上方把工件放下的操作。机械手装置的运动速度要求与②相同。⑤

机械手装置完成放下工件的操作并缩回到位后，手臂应顺时针旋转90°，等待下一次搬

运工作。

5、分拣站的工作流程：分拣站接收到系统发来的启动信号时，即进入运行状态。

当输送站机械手装置放下工件、缩回到位后，分拣站的变频器即启动，驱动传动电动机

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人机界面所指定的变频器运行频率的速度，把工件带入检测区进行芯件嵌入高度检测和

芯件颜色检测。进行芯件嵌入高度检测时允许传送带停车，停车时间可根据检测装置的

特性自行确定。

7.2 人机界面组态

在TPC7062KS人机界面上组态画面，要求用户窗口包括欢迎界面和运行界面2个窗

口。欢迎界面是启动界面，触摸屏上电并进行权限检查后运行，欢迎界面屏幕上方的标

题文字向左循环移动，循环周期约14秒，当触摸欢迎界面位图框内的任意部位时，都

将切换到“运行界面”。

1、根据工作任务，对工程分析并规划如下：

⑴ 工程框架：有2个用户窗口，即欢迎画面和运行画面，其中欢迎画面是启动界

面。1个策略：循环策略。 ⑵ 数据对象： 各工作站以及全线的工作状态指示灯、单机

全线切换旋钮、启动、停止 、复位按钮、变频器输入频率设定、机械手当前位置等。 ⑶

图形制作： 欢迎画面窗口：①图片：通过位图装载实现；②文字：通过标签实现；③

按钮：由对象元件库引入。 运行画面窗口： ①文字： 通过标签构件实现； ②各工作

站以及全线的工作状态指示灯、时钟：由对象元件库引入；③单机全线切换旋钮、启动、

停止 、复位按钮：由对象元件库引入。

2、建立欢迎画面：

选中“窗口0” ，单击“窗口属性” ，进入用户窗口属性设置，包括： ①窗口名

称改为“欢迎画面” ②窗口标题改为：欢迎画面。 ③在“用户窗口”中，选中“欢迎” ，

点击右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口”选项，将该窗口设置为运行时自动加

载的窗口选中“欢迎画面”窗口图标，单击“动画组态” ，进入动画组态窗口开始编

辑画面。

3、“欢迎画面”组态：

⑴ 装载位图： 选择“工具箱”内的“位图”按钮鼠标的光标呈“十字”

形，在窗口左上角位置拖拽鼠标，拉出一个矩形，使其填充整个窗口在位图上单击右键，

选择“装载位图” ，找到要装载的位图，点击选择该位图，然后点击“打开”按钮，

则图片该装载到了窗口。

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⑵ 制作按钮 单击绘图工具箱中图标，在窗口中拖出一个大小合适的按钮，

双击按钮，出现属性设置窗口。在可见度属性页中点选“按钮不可见” ；在操作属性

页中单击“按下功能” ，打开用户窗口时候选择主画面，并使数据对象“HMI

就绪”的值置1。

⑶ 制作循环移动的文字框图

① 选择“工具箱”内的“标签”按钮 ，拖拽到窗口上方中心位置，根据需要拉出

一个大小适合的矩形。在鼠标光标闪烁位置输入文字“欢迎使用YL-335B自动化生产线

实训考核装备！” ，按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下，完成文字输入。 ② 静

态属性设置如下：文字框的背景颜色：没有填充；文字框的边线颜色为：没有边线；字

符颜色：艳粉色； ③ 为了使文字循环移动，在“位置动画连接”中勾选“水平移动” ，

这时在对话框上端就增添“水平移动”窗口标签。水平移动属性页的设置如图7-2所示。

图7-2 设置水平移动属性

组态“循环策略”的具体操作：

a) 在“运行策略”中，双击“循环策略”进入策略组态窗口。

b) 双击图标进入“策略属性设置” ，将循环时间设为：100ms，按“确认”

c) 在策略组态窗口中，单击工具条中的“新增策略行” 图标，增加一策略行。

d) 单击“策略工具箱”中的“脚本程序” ，将鼠标指针移到策略块图标上，

单击鼠标左键，添加脚本程序构件，如图7-3所示

图7-3

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e) 双击进入策略条件设置，表达式中输入1，即始终满足条件。

f) 双击进入脚本程序编辑环境，输入下面的程序：

if 移动<=140 then

移动=移动+1

el

移动=-140

Endif

g) 单击“确认” ，脚本程序编写完毕。

4、建立运行画面

① 选中“窗口1” ，单击“窗口属性” ，进入用户窗口属性设置。 ② 将窗口名

称改为：主画面；窗口标题改为：运行画面； “窗口背景”中，选择所需要颜色。

定义数据对象和连接设备：各工作站以及全线的工作状态指示灯、单机全线切换旋

钮、启动、停止 、复位按钮、变频器输入频率设定、机械手当前位置等，都是需要与 PLC

连接，进行信息交换的数据对象。定义数据对象的步骤： ⑴ 单击工作台中的“实时数

据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。 ⑵ 单击“新增对象” 按钮，在窗口的数

据对象列表中，增加新的数据对象。 ⑶ 选中对象，按“对象属性”按钮，或双击选中

对象，则打开“数据对象属性设置” 窗口。然后编辑属性，最后加以确定。使定义好

的数据对象和PLC 内部变量进行连接，步骤如下： ⑴ 打开“设备工具箱” ，在可选

设备列表中，双击“通用串口父设备” ，然后双击“西门子_S7200PPI” 。出现“通

用串口父设备” ， “西门子_S7200PPI”⑵ 设置通用串口父设备的基本属性，如图7-4

所示。⑶双击“西门

图7-4

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子_S7200PPI” ，进入设备编辑窗口，按表设定的数据，逐个 “增加设备通道” ，变

量表7-1。

表7-1触摸屏用到的通道

变量名称 通道 对应组态画面 变量名称 通道 对应组态画面

复位按钮 M6.0 复位按钮 输送联机 M9.3 输送联机

停止按钮 M6.1 停止按钮 初始状态 V1000.0 初始状态

启动按钮 M6.2 启动按钮 紧急停止 V1000.2 紧急停止

网络状态 M6.3 网络故障/正常 供料有料 V1000.5 工料有料

输送有料 M6.4 输送有料 全线运行 V1000.7 全线运行/停止

HIM就绪 M9.0 频率 VDUB1002 频率输入

越程故障 M9.1 越程故障 供料联机 V1020.4 供料联机

输送运行 M9.2 输送运行/停止 供料运行 V1020.5 供料运行/停止

供料供料

不足

V1020.6 供料站料不足 分拣联机 V1050.4 分拣联机

供料站缺料 分拣运行 V1050.5 分拣运行/停止 供料缺料 V1020.7

加工站联机 工件高度 VDUB1051 工件高度 加工联机 V1030.4

VWUB1060 加工运行 V1030.5 加工站运行/停止 分拣总数

VWUB1070 分拣套数 装配联机 V1040.4 装配站联机 分拣套数

VWUB1074 废品数 装配运行 V1040.5 装配站运行/停止

VDUB1628 机械手位置 V1040.6 装配站工料不足

机械手位装配供料

置 不足

需要通道处理的变量：机械手位置处理方式选中机械手位置单机右侧“通道处理设

置”点击后设置多项式如图7-5，设置完成后点确认键确认。

废品率的属性设置：双击百分比填充构件，出现如图7-6对话框，按图更改相应的

选项。修改完成按“确认”键确认。

5、运行画面制作和组态

⑴ 制作主画面的标题文字、插入时钟、在工具箱中选择直线构件。

⑵ 制作各从站单元画面并组态。以供料单元组态为例，其画面如图 7-3 所示，图

中还指出了各构件的名称。这些构件的制作和属性设置前面已有详细介绍，但“供料不

足”和“缺料”两状态指示灯有报警时闪烁功能的要求，下面通过制作供料站缺料报警

指示灯着重介绍这一属性的设置方法。

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图7-5通道设置

图7-6百分比填充构件属性

与其他指示灯组态不同的是：缺料报警分段点1设置的颜色是红色，并且还需组态

闪烁功能。步骤是：在属性设置页的特殊动画连接框中勾选“闪烁效果”，“填充颜色”

旁边就会出现“闪烁效果”页。点选 “闪烁效果”页，表达式选择为“缺料_供料”；

在闪烁实现方式框中点选“用图元属性的变化实现闪烁”；填充颜色选择黄色。

⑶ 制作主站输送单元画面。这里只着重说明滑动输入器的制作方法。步骤如下：

① 选中“工具箱”中的滑动输入器 图标，当鼠标呈“十”后，拖动鼠标到适当大

小。调整滑动块到适当的位置。 ② 双击滑动输入器构件，进入属性设置窗口。按照下

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面的值设置各个参数： “基本属性”页中，滑块指向：指向左（上）； “刻度与标注

属性”页中，“主划线数目”：11，“次划线数目”：2；小数位数：0； “操作属性”页

中，对应数据对象名称：手爪当前位置_输送；滑块在最左（下）边时对应的值：1100；

滑块在最右（上）边时对应的值：0； 其它为缺省值。

制作状态指示灯：

① 单击绘图工具箱中的 （插入元件）图标，弹出对象元件管理对话框，选

择指示灯6，按“确认”按钮。双击指示灯，弹出的对话框如图7-7所示：

图7-7 对象元件库管理设置界面

② 数据对象中，单击右角的“？”按钮，从数据中心选择“单机全线切换”变量。

③ 动画连接中，单击“填充颜色” ，右边出现， 按钮。

④ 单击按钮，出现如下对话框。见图7-8所示。

⑤“属性设置”页中，填充颜色：白色；

⑥“填充颜色”页中，分段点0对应颜色： 白色；分段点1对应颜色：浅绿色。见

图7-9所示，单击“确认”按钮完成。

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图7-8 标签动画组态属性设置界面 图7-9 填充颜色设置界面

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数值输入框

① 选中“工具箱”中的“输入框” 图标，拖动鼠标，绘制1个输入框。

② 双击 图标，进行属性设置。只需要设置操作属性：

数据对象名称：最高频率设置；

■ 使用单位：Hz

■ 最小值：10；

■ 最大值：30；

■ 小数点位：0。

数据显示,以白色金属料累计数据显示为例：

① 选中“工具箱”中的 图标，拖动鼠标，绘制1个显示框。

② 双击显示框，出现对话框，在输入输出连接域中，选中“显示输出”选项，在

组态属性设置窗口中则会出现“显示输出”标签，如图7-10：

③ 单击“显示输出”标签，设置显示输出属性。参数设置如下：

■ 表达式：白色金属料累计；

■ 单位：个；

■ 输出值类型：数值量输出；

■ 输出格式：十进制；

■ 整数位数：0；

■ 小数位数：0。

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图7-10 标签动画组态属性设置界面

④ 单击“确认”，制作完毕。

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8.总结

三年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍

与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用

到实际工作中去。

回首三年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师三年来对我孜孜不

倦的教诲，对我成长的关心和爱护。

学友情深，情同兄妹。三年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了

值得珍藏的最美好的记忆。

在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的

付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的

抚养与培育。

最后，我要特别感谢王老师。是他在我毕业的最后关头给了学生巨大的帮助与鼓励,

使我能够顺利完成毕业设计，在此表示衷心的感激.

王老师认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。

他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以

后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。

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主要参考文献

［1］ 陶权，韦瑞录.PLC控制系统设计、安装与调试. 北京理工大学出版社.2009

［2］ 岳庆来．变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术[m]．北京:机械工业出版社,2006,

［3］手册编委．机电工程手册基础卷(二)[z]．北京:机械工业出版社,2002,1

［4］自动化生产线安装与调试．吕景泉

［5］李增国，易运池 齐玉强.传感器与检测技术.北京航空航天大学出版社

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