本书是施耐德电气绿色低碳产教融合项目系列丛书的重要组成部分。本书响应职业教育三教 改革中加强教材建设的要求,由校企双元 合作开发,以职业能力培养为核心内容来编写。
本书立足于企业生产项目中智能运动控制应用的典型工作任务,依托施耐德电气 EcoStruxure Machine Expert 软件平台,由浅入深地讲解 M262 PLC 的基本控制理论与实操、传动控制的调试方法、触摸屏的基础操作,以及运动控制技术从单轴到多轴的实现路径。本书在编写过程中紧密结合实际工业场景,将理论知识融入具体应用,在夯实基础理论的同时,着重强化工业现场场景的实践能力;作为旨在推动工业企业数字化转型及绿色智能制造的指导用书,其内容严格对标制造装备类电气自动化专业人才培养及相关岗位要求,尤其是对如何利用编程软件开展智能运动控制编程进行了详细的说明与指导。
此外,本书严格遵循职业规范编写,通过能力训练潜移默化地培育职业素养,实践操作环节严格遵循规范要求,着力彰显工匠精神的培养;编写中注重凸显学生的学习主体地位,操作过程图文并茂,便于学生自主学习;书中综合项目均源自企业真实工程实施案例,从具体工程项目实施视角进行系统解析,助力读者提升综合应用能力。
本书是施耐德电气绿色低碳产教融合项目系列丛书的重要组成部分。本书响应职业教育三教 改革中加强教材建设的要求,由校企双元 合作开发,以职业能力培养为核心内容来编写。
本书立足于企业生产项目中智能运动控制应用的典型工作任务,依托施耐德电气 EcoStruxure Machine Expert 软件平台,由浅入深地讲解 M262 PLC 的基本控制理论与实操、传动控制的调试方法、触摸屏的基础操作,以及运动控制技术从单轴到多轴的实现路径。本书在编写过程中紧密结合实际工业场景,将理论知识融入具体应用,在夯实基础理论的同时,着重强化工业现场场景的实践能力;作为旨在推动工业企业数字化转型及绿色智能制造的指导用书,其内容严格对标制造装备类电气自动化专业人才培养及相关岗位要求,尤其是对如何利用编程软件开展智能运动控制编程进行了详细的说明与指导。
此外,本书严格遵循职业规范编写,通过能力训练潜移默化地培育职业素养,实践操作环节严格遵循规范要求,着力彰显工匠精神的培养;编写中注重凸显学生的学习主体地位,操作过程图文并茂,便于学生自主学习;书中综合项目均源自企业真实工程实施案例,从具体工程项目实施视角进行系统解析,助力读者提升综合应用能力。
前言Preface
为深入贯彻党的二十大精神,积极响应习近平总书记关于加快建设教育强国,为中华民族伟大复兴提供有力支撑的重要指示,进一步强化产教融合,推动职业教育与高等教育高质量发展,为国家碳达峰碳中和战略培育专业人才,助力我国向制造强国迈进、实现工业数字化转型与绿色发展,培养急需的技术技能人才成为当务之急。在此背景下,需统筹职业教育、高等教育,大力推进职普融通、产教融合、科教融汇,源源不断地为社会输送高素质技术技能人才、大国工匠与能工巧匠。
2019年,在教育部国际合作与交流司的支持与指导下,中国教育国际交流协会与施耐德电气(中国)有限公司共同创建了 法国施耐德电气绿色低碳产教融合项目。该项目聚焦于创新职业教育发展模式,致力于赋能年轻人,使其成长为产业所需的技能型人才。通过这一项目,为有志向的年轻人创造机会,使其能够投身于工业自动化、高端制造和能源管理等领域,成长为专业人才,进而更好地实现自身的社会价值,同时为中国特色现代职业教育体系建设贡献力量。此项目构建了从专业建设到学生就业的完整职业教育闭环,为职业教育的创新发展提供了有力范例 。
当前,数字化与人工智能、气候变化、能源转型、全球多极化等趋势正重塑产业格局。面对重重挑战,数字经济已成为未来发展的大趋势。各大行业亟需先进的数字化技术深化数实融合、协同产业链上下游、全面提升效率和可持续性。同时,人工智能技术的快速发展,也为各大行业提供了产品创新和系统优化的强大工具,将推动产业数实融合进一步升级。作为影响力创造者,施耐德电气以全球领先的数字化技术融合电气化、自动化,推动构建一个更高效、更可持续的世界。2017年,施耐德电气推出基于物联网的新一代EcoStruxure开放架构与平台,融合IT与OT,面向楼宇、家居、数据中心、工业和基础设施五大终端市场,提供配电、信息技术、楼宇、机器、工厂、电网等各大专业领域的端到端解决方案,为用户与合作伙伴的数字化转型赋能。新一代EcoStruxure发布至今,已经成为一个拥有完整三层架构和全生命周期管理的开放数字化生态圈。EcoStruxure数字化架构和平台已经在全球部署超过50万个站点,拥有65万家服务提供商和合作伙伴。
本书以 EcoStruxure Machine Expert 软件平台为基础,结合施耐德电气智能运动控制实训平台,采用由浅入深的方式,系统讲解智能运动控制实训平台的特点、M262 PLC 硬件基础、EcoStruxure Machine Expert软件编程基础、运动控制技术基础等内容。书中紧密结合实际工业场景应用进行编写,将理论知识巧妙地融入实际项目中,既注重基础理论的阐释,又强调工业现场场景的实践应用。本书旨在为高等职业院校、应用型本科院校等高校相关专业的广大师生提供有力的支持与帮助。由于编者水平所限,书中难免存在疏漏和不妥之处,恳请广大读者批评指正。
本书由施耐德电气(中国)有限公司组织编写,得到了施耐德电气(中国)有限公司标准化与教育合作中心总监韩文秀、教育合作中心自动化解决方案经理李晨炀的大力支持,在此表示衷心的感谢!参与本书编写的人员有李幼涵老师,以及7所合作院校的11名老师(名单见下)。
合作院校名单:(排名不分前后)
重庆三峡职业技术学院 杨治刚、曾洪兵
湖南铁道职业技术学院 刘彤、姜娟
陕西国防工业职业技术学院 韩征、赵连娟
郑州铁路职业技术学院 关宁
江西职业技术大学 但超
广东工贸职业技术学院 陈启明、王超超
合肥大学 李尚荣
第一作者李幼涵曾在德国一汽大众任技术员,回国后加盟施耐德电气(中国)有限公司,主要从事技术支持和培训工作,积累了丰富的实践经验。其余作者都是职业院校的教师,具有丰富的教学经验。
目录Contents
前言
第1章 了解施耐德电气智能运动控制实训平台1
1.1 认识施耐德电气智能运动控制实训平台1
1.2 掌握施耐德电气智能运动控制系统网络拓扑结构7
第2章 施耐德电气M262 PLC的硬件特点10
2.1 认识智能运动控制实训平台及功能10
2.2 掌握智能运动控制实训平台M262 PLC嵌入式I/O通道配置20
2.3 了解智能运动控制实训平台M262集成的通信端口29
第3章 PLC编程软件机器专家应用36
3.1 了解6种编程语言模式并用顺序功能图模式建立一个程序组织单元36
3.1.1 6种编程语言36
3.1.2 采用顺序功能图创建程序组织单元40
3.2 采用梯形图模式编辑一个电机起动程序并在计算机上仿真47
3.2.1 梯形图编程语言的创建47
3.2.2 使用梯形图编程语言编辑电机起动程序并仿真49
3.3 采用连续功能图编程语言完成PLC实际I/O点的输出57
3.3.1 组态实训平台控制元素57
3.3.2 采用连续功能图编程语言完成I/O点输出使接触器吸合63
3.4 采用数据跟踪功能记录电机起动过程68
3.4.1 电机起动程序的编写68
3.4.2 电机起动程序数据跟踪76
3.5 采用梯形图编程语言编写延时打开程序及脉冲输出程序83
3.5.1 延时打开程序的编写83
3.5.2 脉冲输出程序的编写88
3.6 采用梯形图编程语言编辑一个计数程序97
3.6.1 梯形图编程语言介绍97
3.6.2 梯形图编程常用指令介绍99
3.6.3 梯形图计数程序108
3.7 采用结构化文本编程语言编写计数递增和递减程序119
3.7.1 结构化文本编程语言介绍119
3.7.2 结构化文本编程常用指令介绍121
3.7.3 结构化文本数字递增和递减程序126
3.8 采用连续功能图模式实现十字路口交通灯控制功能130
3.8.1 连续功能图编程语言介绍130
3.8.2 连续功能图编程常用指令介绍132
3.8.3 编写连续功能图十字路口交通信号灯控制程序135
第4章SoMove软件的安装调试与应用144
4.1 SoMove软件的安装144
4.2 SoMove软件界面介绍155
4.3 SoMove软件内部仪表介绍161
4.4 掌握离线创建SoMove项目166
4.5 SoMove软件在线调试173
4.6 通过SoMove软件查看及配置ATV340变频器输出端190
4.7 用SoMove调试软件查看电机与变频器状态204
4.8 利用SoMove调试软件查看变频器警告及历史故障记录220
第5章伺服驱动器LXM28S的硬件结构及应用230
5.1 SoMove调试软件查看伺服驱动器LXM28S的运动模式和I/O点状态230
5.2 学习SoMove调试软件设定伺服驱动器LXM28S的左、右限位和原点239
5.3 掌握SoMove调试软件调试、整定伺服驱动器电机特性并记录运动曲线248
第6章运动控制系统中的总线系统及硬件结构255
6.1 CANopen总线系统及硬件结构255
6.2 采用SoMove调试软件设定变频的CAN总线地址及传输速率261
6.3 在PLC中采用连续功能图模式编辑变频运动程序266
6.4 采用视图组态成HMI对变频进行控制和观察270
6.5 使用SoMove设置伺服SERCOS总线地址276
6.6 采用机器专家编程软件在SERCOS通信口添加伺服驱动器及设定端口地址283
6.6.1 在Machine Expert软件组态SERCOS主站和TM5扩展模块283
6.6.2 能够在Machine Expert软件中对LXM28S进行组态296
6.7 PLC中采用连续功能图模式编辑伺服运动程序304
6.7.1 LXM28S伺服驱动器上电和总线复位304
6.7.2 用连续功能图编写LXM28S单轴速度运行控制程序311
6.8 采用视图组态成用户界面对伺服进行控制和观察318
6.8.1 采用视图组态对单轴伺服进行控制与观察318
6.8.2 回原点模式设置及修改325
6.8.3 回原点视图组态及调试335
6.9 在PLC中采用连续功能图模式编辑3个伺服轴运动程序342
6.9.1 使用结构体变量修改单轴伺服运动程序342
6.9.2 编写第二、三轴伺服运动控制程序349
6.10 采用视图组态对3个伺服轴进行控制和观察356
第7章 多轴运动控制系统370
7.1 在PLC中采用连续功能图模式编辑一个伺服轴的电子齿轮运动和
电子凸轮运动370
7.1.1 电子齿轮运动370
7.1.2 电子凸轮运动380
7.1.3 电子凸轮相位控制395
7.2 按要求设计一台灌装机并编辑相关程序实现机器运动并记录运动曲线401
7.2.1 灌装机CupTransport轴和CupLift轴控制401
7.2.2 灌装机DosingPiston轴和ShuttleValve轴控制412
7.2.3 灌装机运行和监视421
7.3 G代码编辑机械手画圆426
7.4 借助帮助文件进行出错处理和功能块学习437
7.4.1 帮助文件导航437
7.4.2 借助帮助文件处理出错问题444
7.4.3 借助帮助文件学习功能块450
7.5 通过工业互联网,采用手机或计算机浏览器监控伺服和变频器的运动参数455
7.5.1 工业互联网通信搭建455
7.5.2 手机端控制伺服和变频运动461
7.5.3 计算机端控制伺服和变频运动466
7.6 采用柜面上的HMI控制伺服和变频运动470
7.6.1 柜面HMI搭建470
7.6.2 柜面HMI控制伺服运动488
7.6.3 柜面HMI控制变频运动494
第8章 施耐德电气触摸屏硬件500
8.1 HMI编程软件及应用500
8.1.1 完成HMI触摸屏硬件安装与接线500
8.1.2 描述软件界面所有窗口与图标的功能509
8.2 借助帮助文件建立一个编辑界面522
8.3 Vijeo Designer Basic软件与PLC的变量关联539
8.3.1 能根据HMI显示的要求正确设置HMI变量539
8.3.2 能根据HMI要求正确设置外部数据以及完成设备间的数据交换544
8.3.3 能根据HMI显示要求完成典型控制系统的设置与仿真549
8.4 罐装生产线实用案例555