自動化生產線安裝與調試（西門子S7-200SMART系列）項目六、分揀單元的安裝與調試2主講人：XXX所在院系：XX學院XX系020

項目目標：1.掌握G120C變頻器安裝和接線，理解基本參數的含義，能熟練使用操作面板進行參數設置以及操控電動機的運行。

⒉掌握旋轉編碼器的結構、特點及電氣接口特性，并能正確的進行安裝和調試。掌握高速計數器的選用及其向導組態編程方法。

⒊能在規定時間內完成分揀單元的安裝和調整，進行程序設計和調試，并能解決安裝與運行過程中出現的常見問題。項目描述：

分揀單元是YL-335B中的最末單元，完成對上一單元送來的成品工件分揀，使不同屬性的工件從不同的料槽分流的功能。根據實際安裝與調試的工作過程，本項目主要考慮完成分揀單元機械部件的安裝、氣路連接和調整、裝置側與PLC側電氣接線、變頻器參數的設置、以及PLC程序的編寫，最終機電聯調，實現設備總工作目標：完成對白色芯、黑色芯和金屬芯工件的分揀。本項目設置2個工作任務：①裝置側機械部件的安裝、氣路連接和調整，以及電氣接線。②PLC控制系統的設計與調試，最終實現分揀任務要求。通過完成這2個工作任務，使學習者掌握G120C變頻器、旋轉編碼器，以及高速計數器等相關知識和技能點。目標項目六準備知識任務一分揀單元裝置側的安裝和調試任務二分揀單元的PLC控制實訓目錄CONTENTS010203準備知識1分揀單元的結構和工作過程認知旋轉編碼器SMART系列PLC內置的高速計數器西門子G120C變頻器的使用準備知識一、分揀單元的結構和工作過程

分揀單元是一臺整合了分揀功能的帶傳送裝置。當輸送站送來工件放到傳送帶上，并為進料定位U形板內置的光纖傳感器檢測到時，即可以啟動變頻器使傳送帶運轉，工件開始被傳送并進行分揀。分揀單元主要包括：傳送帶及其驅動機構、分揀機構。圖6-2帶傳動裝置的驅動機構準備知識二、認知旋轉編碼器

旋轉編碼器是通過光電轉換，將輸出至軸上的機械、幾何位移量轉換成脈沖或數字信號的傳感器，主要用于速度或位置（角度）的檢測。根據旋轉編碼器產生脈沖的方式的不同，可以分為增量式、絕對式以及混合式三大類，YL-335B設備上只使用了增量式編碼器1.增量式旋轉編碼器的工作原理準備知識2.增量式旋轉編碼器在YL-335B自動線中的應用3.工件在傳送帶上位移的計算準備知識三、SMART系列PLC內置的高速計數器1.高速計數器的選用準備知識2.高速計數器的控制S7-200SMART系列PLC的每個高速計數器都需要占用連續10字節的內部系統標志寄存器，地址范圍固定為SMB36-45(HSC0)、SMB46-55(HSC1)、SMB56-65(HSC2)、SMB136-145(HSC3)。內部系統標志寄存器SM可為各高速計數器提供組態和操作，它們的分配如表所示。準備知識⑴計數器控制信號每個高速計數器需要1字節的控制信號，4個高速計數器控制字節詳見表。準備知識⑵高速計數器尋址每個高速計數器都有一個初始值和一個預置值，它們都是32位有符號整數。初始值是高速計數器計數的起始值，預置值是計數器運行的目標值，當前實際計數值等于預置值時會觸發一個內部中斷事件。必須先設置控制字節以允許裝入新的初始值和預置值，并且把初始值和預置值存入特殊存儲器中，然后執行HSC指令使其有效。當計數值達到最大值時會自動翻轉，從負的最大值正向計數。以HSCO為例，其當前值是一個32位的有符號整數，從HCO讀取。高速計數器當前值、初始值與預設值如表6-3所列。準備知識3.高速計數器編程（1）兩種方式：向導或者直接設置控制字。1）使用向導方式對高速計數器進行組態編程，具體如下。

①在STEP7-Micro/WINSMART軟件“工具”菜單功能區的“向導”區域中選擇“高速計數器”。

②在STEP7-Micro/WINSMART項目樹的“向導”文件夾中雙擊“高速計數器”。2）使用直接設置控制字方式對高速計數器進行編程，步驟如下。①在SM存儲器中設置控制字節。②在SM存儲器中設置當前值（起始值）。③在SM存儲器中設置預設值（目標值）。④分配并啟用相應的中斷例程。⑤定義計數器和模式（對每個計數器只執行一次HDEF指令）。⑥激活高速計數器（執行HSC指令）。準備知識無論選擇哪種方式，都必須首先進入系統塊對選定的高速計數器輸入點進行濾波設置，如圖6-8所示。圖6-8高速計數器輸入點濾波時間設置準備知識圖6-9濾波時間與檢測頻率對應關系

高速計數器輸入點濾波時間與可檢測到的最大頻率關系如圖6-9所示。

按分揀單元三相異步電動機同步轉速1500r/min,即25r/s，考慮減速比1:10，所以分揀站主動軸轉速理論最大值2.5r/s，編碼器500線（500pls/r）,所以PLC脈沖輸入的最大頻率為2.5*500=1250pls/s，即1.25kHz，實際運行達不到此速度，故可選0.4ms。準備知識（2）向導組態1）在彈出的“高速計數器向導”對話框中選擇需要組態的高速計數器，本項目選擇如圖6-10所示。準備知識2）高速計數器的模式選擇如圖6-11，下拉菜單中選擇模式0,1,3,4,6,7,9,10。本項目選擇模式9。準備知識3）高速計數器初始化組態①高速計數器初始化設置。②初始化子程序名。③預設值（PV），用于產生預設值（CV=PV）中斷。④當前值（CV），設置當前計數器的初始值，可用于初始化或復位高速計數器。⑤初始計數方向選擇，對于沒有外部方向控制的計數器，需要在此定義計數器的計數方向。⑥復位信號電平選擇，若有外部復位信號，則需要選擇復位的有效電平，上限為高電平有效，下限為低電平有效。⑦A/B相計數時倍速選擇，可選1倍速（1X）與4倍速（4X）。1倍速時，相位相差90°的兩個脈沖輸入后，計數器值加1。4倍速時，相位相差90°的兩個脈沖輸入后，計數器值加4。由于其對兩個脈沖的上升沿下降沿分別進行計數，所以可提升編碼器的分辨率。

準備知識4）I/O映射表

如圖6-13所示，I/O映射表中顯示了所使用的HSC資源以及占用的輸入點，同時顯示了根據濾波器的設置，當前計數器所能達到的最大計數頻率。由于CPU的HSC輸入需要經過濾波器，所以在使用HSC之前一定要注意所使用的輸入點的濾波時間。準備知識5）生成代碼在圖6-13界面中，選擇“完成”頁，單擊下方的“生成”按鈕，項目中便生成了高速計數器的初始化子程序“HSC0_INIT”。在項目樹的程序塊中，右擊生成的HSC_INIT子程序，在彈出快捷菜單中選擇“打開”選項即可在程序編輯器中打開對應的子程序，如表6-4所示。準備知識四、西門子G120C變頻器的使用1.G120C變頻器的安裝與接線圖6-17變頻器G120CUSS/MB控制接口準備知識（1）主回路接口及接線（2）控制回路接口及接線

在變頻器的底部布有電源，電機和制動電阻的接口，如圖6-18所示。其中，L1\L2\L3\PE接三相電源，U\V\W\PE接三相異步電動機，R1\R2接制動電阻。準備知識2.BOP-2操作面板（1）BOP-2按鍵功能（2）BOP-2面板圖標（3）BOP-2菜單結構準備知識（4）BOP-2常用操作1）參數過濾2）參數編輯和修改

用于設置讀寫參數的權限的參數為P0003，設置3時為專家級，4為維修級。此外，BOP-2參數菜單中，也有兩個過濾器可用于協助選擇和搜索所有變頻器參數，它們是：標準過濾器（STANDARDFILTER）可以訪問安裝有BOP-2的特定類型控制單元最常用的參數。專家過濾器（EXPERTFILTER）可以訪問所有變頻器參數。準備知識3.用BOP-2對G120C進行基本調試（1）恢復出廠設置（2）快速調試步驟通過BOP-2恢復出廠設置可以采用兩種方式，一種是通過"EXTRAS"菜單項的"DRVRESET”實現，另一種是在基本調試"SETUP”菜單項中集成的“RESET實現。此外，也可以通過設置參數P0010和P0970來實現變頻器全部參數的復位。操作步驟：①設定P0010=30，②設定P0970=1。準備知識（3）預設置接口宏SINAMICSG120C變頻器為滿足不同的接口定義，提供了17種預設置接口宏：預設置1、2、3、4、5、7、8、9、12、13、14、15、17、18、19、20、21。利用預設置接口宏可以方便地設置變頻器命令源和設定值源。可以通過參數P0015修改宏，但只有在P0010=1時才能修改。所以，修改P0015步驟：①設置P0010=1；②修改參數P0015；③設置P0010=0。①預設置1：2種固定頻率②預設置7：通過DI3在現場總線和JOG之間切換準備知識③預設置12：帶模擬量設定值的標準I/O④預設置13：帶模擬量設定值和安全功能的標準I/O⑤預設置17：2線制（向前/向后1）⑥預設置21：USS現場總線準備知識（4）二段速調速示例任務一分揀單元裝置側的安裝與調試2工作任務機械部件裝配的步驟和方法氣路連接、調整和電氣接線任務一、分揀單元裝置側的安裝與調試一、工作任務分揀單元裝置側設備安裝平面圖如圖6-25所示，要求完成裝置側機械部件的安裝，氣路連接和調整，以及電氣接線。并能熟練使用變頻器操作面板驅動電動機試運行，檢查傳動機構的安裝質量。任務一、分揀單元裝置側的安裝與調試二、機械部件裝配的步驟和方法⑴帶傳動機構的安裝步驟任務一、分揀單元裝置側的安裝與調試任務一、分揀單元裝置側的安裝與調試⑵分揀機構的安裝步驟任務一、分揀單元裝置側的安裝與調試四、通過變頻器操作面板的操控電動機試運行，檢測傳動機構的安裝質量⑴快速調試:進入菜單“SETUP”，執行完“RESET”后，設置宏連接參數P15=1，其他參數與表6-11相同。除此之外，還需要進行：設置點動速度：進入菜單“PARAMS”，找到P1058并設置JOG1速度為1000r/min。設置長動速度：切換BOP-2面板上鍵至手動模式

，然后進入菜單“CONTROL”，找到“SETPOINT”，設定SP長動速度為1100r/min。返回監控菜單MONITOR的轉速顯示界面。⑵功能測試：返回監控菜單MONITOR的轉速顯示界面。按鍵，變頻器拖動電動機以1100r/min的速去旋轉起來，按

鍵，電動機停止。如在“CONTROL”菜單中選擇了JOG為ON，則按下

時，電動機旋轉，松開時電動機停止，旋轉速度為1000r/min。如在“CONTROL”菜單中選擇了REVERSE，則電動機便會反轉。

傳動機構投入試運行后，應仔細觀察運行狀況，例如機構運行時的跳動、工件有無跑偏、傳送帶有無打滑等情況，以便采取相應措施進行調整。三、氣路連接、調整和電氣接線任務二分揀單元的PLC控制實訓3工作任務PLC控制電路的設計和電路接線變頻器參數設置編寫和調試PLC控制程序任務二、分揀單元的PLC控制實訓一、工作任務

在任務一分揀單元裝置側安裝的基礎上，本任務主要考慮PLC側電氣接線、程序編寫、參數設置，系統機電聯調，最終實現設備工作目標：完成對白色芯、黑色芯和金屬芯工件的分揀，根據芯件屬性的不同，分別推入1號、2號和3號出料滑槽中。具體要求如下：

①設備上電和氣源接通后，若工作單元的三個氣缸均處于縮回位置，電動機停止狀態，且傳送帶進料口沒有工件，則“準備就緒”指示燈HL1常亮，表示設備準備好。否則，以1Hz閃爍。

②若設備準備好，按下按鈕SB1，系統啟動，“設備運行”指示燈HL2常亮，HL1熄滅。當物料口傳感器檢測到進料口有料時，變頻器啟動，驅動傳送帶運轉，帶動工件首先進入檢測區，經傳感器檢測獲得工件屬性，然后進入分揀區進行分揀。當滿足某一滑槽推入條件的工件到達該滑槽中間時，傳送帶應停止，相應氣缸伸出，將工件推入槽中。氣缸復位后，分揀單元的一個工作周期結束。這時可再次向傳送帶下料，開始下一工作周期。

③如果在運行期間再次按下SB1按鈕，該工作單元在本工作周期結束后停止運行，“設備運行”指示燈HL2熄滅。

④變頻器可以輸出600r/min和750r/min兩個固定轉速驅動傳送帶，兩個轉速的切換控制使用按鈕/指示燈上的急停按鈕QS實現。