項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用工業機器人搬運應用是自動化生產線上不可或缺的一環。鑒于其高效率、高精度和強穩定性的特點，被廣泛應用于制造業、物流業等產業，特別是在重型物品搬運、高精度裝配等場景。伴隨新技術的發展，未來將朝向更智能化、模塊化和網絡化進一步發展。該技術主要涉及機械、電子、計算機和自動化控制等方面的內容，需要操作者具有熟悉搬運工作站的結構組成和關鍵設備的選型知識，掌握物料搬運工作站的機械電氣安裝與調試、工作站搬運任務的軟硬件編程調試，同時具備一絲不茍的工作態度以及精益求精的工匠精神。作為工業機器人操作員，你將與團隊成員共同完成搬運工作站主要設備如PLC和推料單元等的選型和安裝、搬運任務的程序規劃與編寫、工作站的日常維護等任務，滿足安裝、調試、操作、維護搬運工作站設備的項目要求。

【項目情境】某汽車零部件生產企業，引入方形毛坯物料的機器人搬運工序。作為操作員，需要認識搬運工作站的結構組成，對工作站的關鍵設備進行選型，通過任務的實施進行工作站的整體布局，選用合適的裝配工具完成搬運工作站的夾具、PLC、推料單元的結構安裝等技能點，養成“8S”素養和團隊合作精神。

【任務描述】項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝

【任務目標】知識目標1.概述工作站的項目控制要求2.能列舉工業機器人搬運工作站的結構組成及各部分功能3.掌握搬運工作站關鍵設備選型知識技能目標1.能進行工業機器人的末端工具和外圍系統的關鍵設備如PLC、傳感器等的選型2.能完成清點安裝工具、工作站設備與零配件、識讀布局圖和裝配圖等相關施工準備工作3.能正確規范地完成搬運工作站的關鍵設備如PLC、推料單元及電氣控制元件的機械結構安裝素養目標1.養成自覺遵守“8S”管理的職業素養；2.通過完成工作站的機械單元安裝，養成團隊合作精神任務一搬運工作站的結構組成及安裝項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用01

【任務準備】一、搬運工作站的控制要求1.工業機器人搬運應用搬運是機器人的一個典型應用場景，約40%的機器人被用于柔性搬運、碼垛、傳送等場合。搬運作業是指用一種設備握持工件，從一個位置移到另一個位置的過程。如果采用工業機器人來完成這個任務，整個搬運系統則構成了工業機器人搬運工作站。給搬運機器人安裝不同類型的末端執行器，可以完成不同形態和狀態的工件搬運工作。因此，工業機器人搬運工作站的任務是由工業機器人將物料工件搬運到指定的位置，以方便下一步的工作。工業機器人搬運工作站一般具有如下優點：（1）搬運效率高，全天候不間斷作業，比人工搬運效率高得多；（2）結構簡單，故障率低，易于保養及維修；（3）可以設置在狹窄的空間，場地使用效率高，應用靈活；（4）全部操作可在控制柜屏幕上手觸式完成，操作非常簡單；（5）一臺搬運機器人可以同時處理最多6條生產線的不同產品，大大節省了企業成本。任務一搬運工作站的結構組成及安裝項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用01

【任務準備】2.項目控制要求概述在確定本項目工業機器人搬運工作站所需的主要設備前，需要先分析出搬運作業的控制要求，本項目搬運作業的控制要求概述為：工作站啟動后，料倉將方形毛坯物料推出到出料平臺，傳感器檢測到物料到位后通過PLC發送信號給機器人。機器人收到PLC信號后，先到工具區的指定位置自動吸取所需要的搬運夾具，而后按照預先規劃的路徑到達出料平臺位置，夾取方形物料，再將物料搬運至加工平臺指定位置上，代替人工作業，搬運完成后，機器人將工具放回工具區。由此確定該工作站的具體組成包含工業機器人、工具快換裝置、搬運夾具、加工平臺、按鈕和指示燈模塊、傳感器、PLC、推料單元（含料倉、方形毛坯物料、出料平臺、電磁閥及推桿、傳感器等）等。搬運工作站以工業機器人為核心，推料單元和加工平臺都在機器人工作空間內，推料單元裝有兩個傳感器，分別檢測料倉是否有料和推料是否到位。任務一搬運工作站的結構組成及安裝項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用01

【任務準備】二、搬運工作站的結構組成工業機器人搬運工作站是一種集成化的系統。一個工業機器人工作站通常由工業機器人本體、工業機器人工具、工業機器人輔助設備三部分組成。因此，一個完整的工業機器人搬運工作站系統，一般包括以下主要設備，如圖3-1-1所示。①一臺或多臺工業機器人，包括機器人本體和機器人控制系統；②用于夾持工件的機器人末端執行器，如手爪、吸盤等；③工作站外圍設備及控制系統，如傳送物料的輸送裝置、存放物料的料倉、電氣控制柜等；④安全防護設備，如安全圍欄、安全門、安全鎖、安全光柵等。任務一搬運工作站的結構組成及安裝項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用01

【任務準備】圖3-1-1搬運工作站結構組成圖

任務一搬運工作站的結構組成及安裝項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用01

【任務準備】搬運工業機器人主要由機器人本體、控制柜和人機交互裝置三部分組成。機器人本體是完成搬運作業的機械主體，是機器人的執行機構。機器人控制柜相當于人的大腦，用于控制機器人運動和信號的輸入、輸出。人機交互裝置是指專用的手持示教器，通過示教器可以實現對工業機器人的編程和測試、輸出信號賦值以及工作時相對位置的顯示。物料或工件由人力或使用其他裝置輸送到預定位置，由機器人將其抓取并搬運到料架上，同時可按要求將工件堆放整齊。電氣控制柜用來安裝斷路器、PLC、變頻器、中間繼電器、變壓器等設備，機器人搬運工作站的控制設備可以是其本身，也可以是其他設備，如PLC。任務一搬運工作站的結構組成及安裝項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用01

【任務準備】三、關鍵設備的選型與功能介紹1.搬運夾具本項目中，工業機器人搬運的工件是方形物料，由查閱技術資料可知，該方形毛坯物料的尺寸為80mm*40mm*12mm，質量約為100g。外形如圖3-1-2所示，由圖可知，方形物料尺寸為80cm*40cm*12cm，質量約為100g。圖3-1-2方形物料尺寸任務一搬運工作站的結構組成及安裝項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用01

【任務準備】根據方形物料的幾何外形，末端執行器夾具可采用氣動驅動的平移型二指夾爪（即平口夾具）對其進行抓取，具有響應動作快、靈活、動力清潔等優點，且還需其平移范圍大于方型物料的橫向尺寸，斷電后夾緊的工件不會掉落等因素。依據以上要求，選用亞德客的HFKL25型手指氣缸符合項目要求，其外形及主要參數如圖3-1-3所示。末端執行器的相關組件如快換工具、氣爪等裝置安裝在工業機器人本體上。圖3-1-3HFKL25型手指氣缸任務一搬運工作站的結構組成及安裝項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用01

【任務準備】2.推料單元推料單元是在整個系統中，起著向其他單元提供原料的作用。具體的功能是:按照需要將放置在料倉中待加工工件(原料)自動地推出到物料臺上，以便機械手將其抓取，輸送到其他單元上。如圖3-1-4所示為推料單元的組成。圖3-1-4推料單元的組成任務一搬運工作站的結構組成及安裝項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用01

【任務準備】3.電磁閥根據本項目要求，搬運工作站共需使用三個電磁閥，分別用來控制法蘭盤工具端、氣動手爪的開合和料倉的推桿運動，在工藝上也沒有特殊的要求，但由于工作站空間比較狹小，選擇體積較小的電磁閥可以節省工作站的空間位置。因此，選用了SMC公司型號為SY3120-5LZD-M5單體式二位五通單控電磁閥，單體式的安裝方式比較自由，且具有低功率消耗的特點，在DC24V電源的情況下僅為0.4W，這有助于降低系統的能耗。電磁閥的具體規格、電氣性能參數見表3-1-1所示。類型(通道位置)內部先導式使用壓力0.15-0.7MPa適用介質空氣額定電壓DC24VLED及過電壓保護回路帶指示燈·過電壓保護回路最高動作頻率10Hz手動操作壓下回轉鎖定式(旋具操作型)品牌SMC工作溫度-10-50℃型號SY3120-5LZD-M5表3-1-1工作站選用的電磁閥參數表任務一搬運工作站的結構組成及安裝項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用01

【任務準備】用匯流板可以將這些電磁換向閥被集束為一個單元，其內部將各個換向閥的進氣口、排氣口連通，故氣路連接時只需一根引氣管連接其進氣口即可，如圖3-1-5所示。匯流板中兩個排氣口末端均連接了消聲器，消聲器的作用是減少壓縮空氣在向大氣排放時的噪聲。這種將多個閥與消聲器、匯流板等集中在一起構成的一組控制閥的集成稱為閥組，而每個閥的功能是彼此獨立的。。圖3-1-5常見的電磁閥閥組任務一搬運工作站的結構組成及安裝項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用01

【任務準備】4.光纖傳感器本項目中的方形物料可為金屬或非金屬，為方便與西門子PLC連接，以及安裝位置、方便定位、響應速率等多方面綜合考慮，最終選用了歐姆龍的E3X-NA41PNP通用型光纖放大器，以及適配的光纖探頭E32-D211R（2M）。光纖傳感器具有高靈敏度、抗電磁干擾、電絕緣性好等優點，搬運工作站在出料單元共配備2個光纖傳感器，分別用來檢測料倉是否有料和物料是否推出到位，PLC接收到信號后發送給機器人，從而使機器人進行下一步的動作。圖3-1-6光纖傳感器的組成任務一搬運工作站的結構組成及安裝項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用01

【任務準備】5.磁性接近開關磁性開關的輸出為2線（棕色+，藍色-），連接時藍色線與直流電源的“-”相連，棕色線與PLC的輸入點相連。松開磁性接近開關的緊鎖螺栓，可以讓其沿著氣缸滑動，到達定位位置后:若LED燈亮，再將螺栓鎖緊即可；若LED燈不亮，檢查其接線是否正確;若其接線無誤風則該磁感應式接近開關損壞，應更換。圖3-1-7磁性接近開關

任務一搬運工作站的結構組成及安裝項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用01

【任務準備】磁性接近開關在安裝時是沒辦法直接確定具體位置的，只能把它放在凹槽中滑動，在調試環節測試確定位置后，再用小小的一字螺絲刀進行鎖緊固定位置。比如檢測推缸推出的接近開關，先將推缸置于推出狀態，再慢慢手動滑動，尋找到它剛好滅-亮-剛好滅的區間，再取中間位置，按住，用小一字螺絲刀旋轉固定下來。圖3-1-8磁性開關傳感器的安裝任務一搬運工作站的結構組成及安裝項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用02

【任務實施】一、施工準備搬運工作站的硬件安裝主要包括如表3-1-1所示設備和零配件的安裝，其中工業機器人本體、控制柜及法蘭盤等安裝過程可以參考項目一的內容，因此，本任務主要圍繞西門子S7-1200PLC、推料單元（含傳感器、推料氣缸和電磁閥）、夾具單元、加工平臺等設備的硬件裝配工作來展開。項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用圖3-1-1搬運工作站桌面布局圖任務一搬運工作站的結構組成及安裝021.清點設備和零配件根據前期任務分析可知，工業機器人搬運工作站的的主要設備選型應結合場地、工作環境、工作要求和對象等多方面的因素，從安全、環保、節約和為客戶服務的角度出發，最終確定既能服務于項目控制要求又能滿足客戶需求的產品。本項目中工業機器人搬運工作站的所需的主要設備型號如表3-1-2所示。項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝

【任務實施】02項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝

【任務實施】表3-1-2工業機器人搬運工作站的主要設備清單案例名稱設備型號功能說明實物圖片末端執行器平移型二指夾爪（氣動）與手指配套氣缸（1套）夾持輕重量的方形毛坯物料

PLC西門子CPU1214DC/DC/DC6ES7214-1AG40-OXBO（1臺）配置14個數字輸入信號和10個數字輸出信號，滿足工作站要求

推料機構包含料倉、出料平臺、底座、拉手以及用于支撐和固定的其它機械結構等用于推送物料到出料平臺的組合結構

加工平臺訂制用于放置物料的平臺02項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝

【任務實施】表3-1-2工業機器人搬運工作站的主要設備清單案例名稱設備型號功能說明實物圖片電磁閥及匯流板SMC二位五通單控電磁閥與匯流板用于工具快換裝置、手爪開合、推料機構驅動氣缸動作

氣缸雙杠氣缸與電磁閥配合使用

光纖傳感器歐姆龍E3X-NA41PNP、歐姆龍光纖探頭

E32-D211R2M用于檢測料倉是否有料以及推料是否到位

磁性開關CMSG-020用于檢測氣缸的伸出和縮回是否到位02

【任務實施】二、分析尺寸與畫線定位分析如圖所示的搬運工作站桌面布局圖，在工作臺上確定各安裝單元及零配件的大致位置，并進行畫線定位。項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝圖3-1-9工作臺畫線定位圖3-1-10機械裝配流程02

【任務實施】三、安裝西門子S7-1200PLC根據廠家安裝資料，西門子S7-1200PLC的主要安裝步驟如表3-1-4所示。項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝操作步驟示意圖步驟1：推出連接器，對準接口插入

步驟2：推出背面四個卡扣

步驟3：安裝固定導軌

表3-1-4西門子S7-1200PLC主要安裝步驟02

【任務實施】三、安裝西門子S7-1200PLC根據廠家安裝資料，西門子S7-1200PLC的主要安裝步驟如表3-1-4所示。項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝操作步驟示意圖步驟4：將PLC卡入卡槽，按下上方卡扣

步驟5：按入下方卡扣，PLC安裝完畢。

表3-1-4西門子S7-1200PLC主要安裝步驟02

【任務實施】四、安裝推料單元1.識讀推料單元安裝示意圖安裝前認真觀察、識圖，要注意安裝的順序，以免先安裝部分對后安裝部分造成機械干涉，造成無法安裝，從而因返工耽誤裝配的時間。推料單元的裝配示意圖如圖3-1-12所示。項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝圖3-1-12推料單元裝配示意圖02

【任務實施】2.安裝推料單元步驟

推料單元部分的具體安裝過程如表3-1-5所示。項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝操作步驟示意圖步驟1：在底板上安裝把手使用M4乘以20的內六角螺絲將把手安裝、固定在底座正面上。

步驟2：安裝航空插頭將集成在航空插頭上的傳感器、電源線等，穿過螺母，穿過集成蓋的孔位，再根據接線圖焊接在航空插頭對應的引腳上，最后將航空插頭嵌入到孔內鎖緊。表3-1-5推料單元安裝步驟02

【任務實施】項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝操作步驟示意圖步驟3：安裝電磁閥出氣口

步驟4：安裝進氣口和堵頭首先安裝中間的進氣口，再安裝旁邊兩個堵頭。步驟5：電磁閥的電源接線02

【任務實施】項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝操作步驟示意圖步驟6：安裝氣管在安裝氣管時，要有一定的預留長度，并且在剪氣管時，切口一定要水平。

步驟7：將電磁閥安裝在集成蓋內。注意使用M2.5x10螺絲固定。步驟8：將電磁閥的氣管接到集成蓋的快速接頭上。02

【任務實施】項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝操作步驟示意圖步驟12：將兩塊支撐板安裝在底座上帶有導軌的支撐板，安裝在靠近傳感器側，使用M3x20的螺絲鎖緊。

步驟13：安裝料倉使用M4x30螺絲。步驟14：將出料平臺安裝在底座上注意使用M3x25的螺絲，通過初步對角擰螺絲，進行預定位，最后加力鎖緊。02

【任務實施】項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝操作步驟示意圖步驟9：整理集成蓋內的電線捋順接線并且做工藝，用扎帶扎整齊，將其內置在集成蓋內。

步驟10：將集成蓋安裝在底座上使用M4x20螺絲鎖緊。鎖緊時遵循對角原則。步驟11：在支撐板上安裝導軌使用M3x20十字螺絲。02

【任務實施】項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝操作步驟示意圖步驟16：將推缸安裝在出料平臺上觀察找準位置，此處使用的是M4乘以35的螺絲，初步定位，最后鎖緊。

步驟17：安裝光纖傳感器光纖傳感器的放大器安裝在導軌上，探頭端安裝在料倉底下和出料平臺底下，此處使用M3x20的螺絲進行固定。步驟18：安裝磁性開關傳感器一個是后限位傳感器，一個是為前限位傳感器，將其卡入卡槽，不用擰一字螺絲進行鎖緊，具體位置需要在調試中才能確定。02

【任務實施】項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝操作步驟示意圖步驟19：安裝氣管此時根據電路圖和氣路圖接上氣管和電線，但是推缸兩根氣管的位置需調試后再確定，位置決定了氣缸的常規狀態是推缸還是縮缸。至此推料單元的機械安裝結束，整理工位。

02

【任務實施】五、安裝夾具單元及加工平臺1.識讀推料單元安裝示意圖安裝原則：先安裝復雜的，有接線的，以免接線時受到其他模塊的影響。夾具單元、加工平臺以及底座定位機構的安裝過程如表所示3-1-6所示。項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝操作步驟示意圖步驟1：在底板上安裝把手使用M4乘以20的內六角螺絲將把手安裝、固定在底座正面上。

表3-1-6夾具單元及加工平臺安裝步驟02

【任務實施】項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝操作步驟示意圖步驟2：固定推料單元

步驟3：安裝加工平臺單元02

【任務實施】項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝操作步驟示意圖步驟4：安裝夾具單元

各單元底下有定位銷，定位銷對應裝入各銷孔位置，安裝完畢整體檢查，清理臺面即可。03

【任務工單】任務名稱任務3.1搬運工作站的結構組成及安裝班級姓名學號小組名稱組長姓名指導教師學習活動一：搬運工作站認知學習目標1.概述工作站的項目控制要求；2.能列舉工業機器人搬運工作站的結構組成及各部分功能；3.掌握搬運工作站關鍵設備選型知識。學習過程走進實操工位，查閱教材，認識搬運工作站的各個組成部分及其功能，組內成員互相隨機提問，互相考核通過后，回到理論工位再完成以下問題的填寫。問題1：

搬運工作站主要由那幾部分組成呢？

根據你的認知，看圖填寫各個部分的名稱。項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝03

【任務工單】0項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝03

【任務工單】問題2：

推料單元里有什么呢？分別有什么作用呢？項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝03

【任務工單】問題3：關鍵設備的型號是什么呢？為什么要選擇它？主要設備清單表項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝03

【任務工單】活動一考核項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝03

【任務工單】學習活動二：機械結構安裝學習目標1.能進行工業機器人的末端工具和外圍系統的關鍵設備如電磁閥、傳感器等的選型；

2.能完成清點安裝工具、工作站設備與零配件、識讀布局圖和裝配圖等相關施工準備工作；3.能正確規范地完成搬運工作站的關鍵設備如PLC、推料單元及電氣控制元件的機械結構安裝。學習過程

請你根據以下問題，到相應工位完成相應的機械結構安裝學習及考核，學習的順序不一定要按問題順序，可根據現場情況自主靈活完成學習任務。教材里有安裝步驟，教室一體機里有微課視頻，可合理利用資源學習。問題1：

因磨損碰撞等原因，平口夾爪已變形無法繼續使用，請你選擇合適零件進行安裝完成更換。項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝03

【任務工單】問題2：

請領取設備并選擇合適的工具，參考課本里的安裝步驟，完成西門子S7-1200PLC的拆裝。其中是有一點小技巧的，多思考，主動請教安裝成功的同學，或者到大屏幕觀看微課。問題3：

請根據你對推料單元組成的認識，領取并清點零件和工具，整齊擺放，按照“零件—組件—組裝”的順序進行安裝。項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝03

【任務工單】問題4：請你識讀工作站布局圖，根據尺寸要求安裝桌面定位塊，再把加工平臺單元、夾具單元、推料單元牢固安裝在相應位置，安裝完成后要檢查確保平整無松動。項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝03

【任務工單】活動二考核任務3.1總結項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用任務一搬運工作站的結構組成及安裝04

【任務評價】任務3.1搬運工作站的結構組成及安裝所在班級學生姓名考核日期考核內容及配分考核點及配分考核評估小組自評（M1）小組互評（M2）教師考核（M3）綜合評價（M0）職業知識（30分）1.能夠正確概述工作站的項目控制要求（10分）2.能列舉工業機器人搬運工作站的結構組成及其功能（10分）3.掌握搬運工作站關鍵設備選型知識（10分）職業技能（40分）1.能進行工業機器人的末端工具和外圍系統的關鍵設備如PLC、傳感器等的選型（10分）2.能完成清點安裝工具、工作站設備與零配件、識讀布局圖和裝配圖等相關施工準備工作（15分）3.能正確規范地完成搬運工作站的關鍵設備如PLC、推料單元及電氣控制元件的機械結構安裝。（15分）職業素養（30分）1.遵守“8S”管理條例（10分）2.通過完成工作站的機械單元安裝，養成團隊合作精神。（10分）3.學習態度表現，即學習過程中的積極性，參與程度等（10分）合計（100分）表3-1-5完成任務評價表項目三工業機器人物料搬運工作站集成應用搬運工作站自動控制系統的信號配置是完成工作站電氣線路安裝與調試的關鍵環節。需要掌握自動控制系統的關鍵設備PLC、傳感器、電磁閥等電氣設備的接線方法，識讀電氣接線圖紙，通過任務的實施完成搬運工作站自動控制系統的電氣線路連接，掌握PLC、傳感器、電磁閥等電氣設備的硬件調試等技能點，養成細心、耐心、吃苦耐勞的工作態度。

【任務描述】項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置

【任務目標】知識目標1.掌握自動控制系統的關鍵設備元件如PLC、傳感器、電磁閥等的電氣接線方法；2.掌握以PLC為核心的自動控制系統的硬件調試方法；3.分析工作站的I/O信號。技能目標1.能識讀工作站的I/O分配和電路等相關圖紙，正確規范地完成自動控制系統的電路連接；2.能識讀工作站氣路連接圖紙，正確規范地完成自動控制系統的氣路連接；3.能夠調整自動化設備的參數，使設備之間的信號對接正常，動作力度適中。素養目標1.增強團隊合作精神、與隊員交流、合作、協調的能力；2.養成細心、耐心、吃苦耐勞的工作態度任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用01

【任務準備】一、西門子S7-1200PLC與傳感器的接線傳感器根據輸出類型可以分為NPN（也稱為漏型傳感器）和PNP（也稱為源型傳感器）兩大類。S7-1200CPU的輸入端既支持漏型也支持源型，所以既可以接NPN傳感器也可以接PNP傳感器，其他型號可以參照產品手冊。1.S7-1200CPU的接線方法以CPU1214CDC/DC/DC的接線圖為例來介紹PLC的接線，其電源電壓、輸入回路電壓和輸出回路電壓均為24VDC，如圖3-2-3所示。圖3-2-3CPU1214CDC/DC/DC的接線圖任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用01

【任務準備】2.S7-1200CPU與NPN型傳感器的連接NPN型傳感器接入PLC，對西門子PLC來說是源型輸入接法，連接方法如圖3-2-4所示，電流流向順序為：24V→1M端→I0.0（電流從I端口流出)→傳感器OUT端→傳感器0V端→0V圖3-2-4NPN型傳感器接線示例

任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用01

【任務準備】3.S7-1200CPU與PNP型傳感器的連接PNP傳感器接入PLC對西門子PLC來說是漏型輸入接法，連接方法如圖3-2-5所示，電流流向順序為：24V→傳感器24V→傳感器OUT端→I0.0（電流流入I端口)→M端→0V任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置圖3-2-5PNP型傳感器接線示例

項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用01

【任務準備】二、明確工作站I/O信號

表3-2-1工業機器人的輸入/輸出信號表任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置

板卡DI地址

對應關系

對應I/O

板卡DO地址

對應關系

對應I/O0PLCQ0.01PLCI0.01PLCQ0.12PLCI0.12PLCQ0.23PLCI0.23PLCQ0.34PLCI0.34PLCQ0.45PLCI0.45PLCQ0.56PLCI0.56急停按鈕8紅燈7停止按鈕9綠燈8啟動按鈕10黃燈9復位按鈕11蜂鳴器12快換工具接頭13手爪工具開合15推料氣缸項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用02

【任務準備】任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置表3-2-2PLC的輸入/輸出信號表序號地址功能描述1I0.0氣缸推出限位2I0.1氣缸縮回限位3I0.2物料到位檢測4I0.3料倉有料檢測5Q0.6推料氣缸電磁閥項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用02

【任務實施】一、準備施工施工前應仔細閱讀設備隨機技術文件，識讀工作站電路圖、氣動回路圖等圖紙，按照要求檢查電壓狀態，準備樣圖、工具及線號管，然后根據施工任務制訂施工計劃、施工方案等。任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置圖3-2-3電氣線路連接施工流程項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用02

【任務實施】二、識讀圖紙并連接自動控制系統電路搬運工作站的電路連接主要包括兩部分工作，一是推料單元的傳感器、電磁閥與西門子PLC的電路接線，通過7針的航空插頭進行連接；二是工業機器人與外圍設備，如PLC、按鈕指示燈模塊的電路連接。電路連接應符合工藝、安全規范要求，所有導線應置于線槽導線與端子排連接時，應套線號管并及時編號，避免錯編、漏編。插入端子排的連接線應接觸良好且緊固。任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用02

【任務實施】任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置1.連接PLC與電磁閥、傳感器電路在推料單元中，用到的傳感器有光纖傳感器和磁性接近開關。本次任務選用PNP型光纖傳感器，其探頭分別安裝在在料倉底下和出料平臺處，進行檢測料倉有無物料、物料是否被推出到位。磁性接近開關安裝在推缸凹槽出，分別檢測推缸推出和縮回的位置，以判斷其狀態。因此，搬運工作站傳感器主要集中在推料單元，如圖3-2-16所示是PLC與電磁閥、傳感器的引腳接線圖。3-2-16PLC引腳接線圖

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【任務實施】2.識讀航空插引腳圖紙為了增加設備的集成性和拆卸便利性，現引入7針航空插頭進行轉換。位于集成蓋的7針航空插公頭底座接線圖如下，每個針腳都有對應的數字編號，根據如圖3-2-15所示的編號連接對應的元件。由圖可知，通過該航空插頭集中了直流電源、供料碼垛氣缸與傳感器的連接線。任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置圖3-2-157針航空插公頭底座示意圖項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用02

【任務實施】任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置2.連接航空插與外部設備根據如圖3-2-16所示7針航空插公頭底座示意圖，將以上元器件的引腳分別接至對應的引腳號，連接好的實物如圖3-2-17所示。根據連接電路，連接好后的實物如圖3-2-17所示。圖3-2-17航空插頭與外部設備接線示意圖

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【任務實施】任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置3.連接工業機器人與PLC等外圍設備的電路根據如圖3-2-18所示的工業機器人數字量輸入輸出接線示意圖，使用相應工具連接實物。圖3-2-18工業機器人數字量輸入信號接線示意圖

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【任務實施】三、識讀氣路連接圖紙并連接氣路1.連接氣源用Φ6氣管連接空氣壓縮機與氣動二聯件，再將氣動二聯件與電磁換向閥閥組用Φ4氣管相連。

圖3-2-9搬運工作站氣路連接示意圖任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用02

【任務實施】2.連接執行元件根據氣路連接示意圖，本工作站執行元件包括了分別用于控制ABB快換接頭、氣爪松夾和推料的三個氣缸與電磁閥的氣路連接，工作站使用的是單控二位五通電磁閥。連接時，將各氣缸與其對應的電磁換向閥用Φ4氣管進行氣路連接。連接步驟如表快速接頭與氣管對接：氣管插入接頭時，應用手拿著氣管端部輕輕壓入，使氣管通過彈簧片和密封圈到達底部，保證氣動回路連接可靠、牢固、密封；氣管從接頭拔出時，應用手將管子向接頭里推一下，然后壓下接頭上的壓緊圈再拔出，禁止強行拔出。用軟管連接氣路時，不允許急劇彎曲，通常彎曲半徑應大于其外徑的9~10倍。由于電磁閥需安裝在集成蓋內，故先將電磁閥的出氣口和進氣口接到集成蓋上，如圖3-2-10所示，由集成蓋上的進氣口轉換接到匯流排的閥口，由集成蓋上的出氣口轉換接到推缸的兩個閥口，這兩個出氣口的氣管接線將直接影響推缸的常規狀態是推出還是縮回，在初步安裝中可以先不考慮，先將氣管連接好，在后續調試中再確定位置。任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用02

【任務實施】本工作站利用單控二位五通電磁閥，通過Φ4氣管連接三個氣缸至對應電磁閥，分別控制ABB快換接頭、氣爪及推料動作。連接時，確保快速接頭與氣管對接穩固密封，禁止強拔。軟管連接避免急彎，彎曲半徑大于外徑9-10倍。電磁閥裝于集成蓋內，其進出口預接集成蓋再轉接到匯流排與推缸，推缸狀態調試時確定。任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置圖3-2-20推料氣缸的氣路連接示意圖

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【任務實施】四、調試自動控制系統電氣線路1.設備上電前檢查(1）觀察機構上各元件外表是否有明顯移位、松動或損壞等現象，如果存在以上現象，及時放置、調整、堅固或更換元件。(2）對照接口板端子分配表或接線圖檢查桌面和掛板接線是否正確，尤其要檢查24V電源、電氣元件電源線等線路是否有短路、斷路現象。【提示】設備初次組裝調試時必須認真檢查線路是否正確。任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用02

【任務實施】2.手動調試搬運夾具如圖3-2-21所示，本任務選用平口夾具搬運方形材料，手動安裝搬運夾具步驟如下：（1）按下控制快換裝置的電磁閥的手動按鈕；（2）另一只手拿著夾具去匹配工具快換頭的凹槽；（3）松開電磁閥的手動按鈕，直到確認夾具已安裝牢固不會掉落后才能松開拿著夾具的手。任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置圖3-2-21安裝平口夾具項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用02

【任務實施】3.調試推料單元任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置操作步驟示意圖步驟1：確認位置

將推料單元安裝在固定位置，手動搖一下，確認定位無誤且穩固即可。

步驟2：通電

打開工作站的總電源，注意上電是從左往右依次打開斷路器，下電反方向。按下工作臺面板的上電按鈕，接通24伏電源。將航空插頭插到對應位置，根據接線圖，航空叉應該接在LC-7接口，觀察此處應有一個凹槽，對準，插入，再鎖緊。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用02

【任務實施】任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置操作步驟示意圖步驟3：通氣

將集成蓋上的氣管快速插到氣源接口，按下去，整理氣管，再去打開氣閥，將氣閥往右邊推，觀察氣壓計指針，氣壓合適即可。

步驟4：調節氣缸狀態

通氣后，用螺絲刀壓下電磁閥按鈕，控制推缸推出或縮回。若發現此時氣缸為推出狀態，不符合氣缸的常規狀態（縮回狀態），可以通過對調氣缸兩根氣管的位置，進行調節。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用02

【任務實施】任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置操作步驟示意圖步驟5：配置推缸信號

在示教器的控制面板定義名稱為tuigang，地址為15的數字輸出信號，重啟示教器生效。

步驟6：信號強制測試

在輸入輸出界面的數字輸出信號頁面，找到剛剛定義tuigang信號，置1，氣缸推出，置0，氣缸縮收回，信號測試成功。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用02

【任務實施】任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置操作步驟示意圖步驟7：調節磁性開關傳感器位置

將氣源關閉，手動拉動氣缸向前移動到合適的位置，調節前限位傳感器的位置，此時亮燈，往后拉動滅燈，反復測試，耐心捕捉出亮紅燈區間的中間值位置，按住，用一字螺絲刀鎖緊固定好即可。用同樣的方法設置后限位傳感器的位置。

步驟8：調節氣缸速度

按壓電磁閥按鈕，控制氣缸推出和縮回，觀察它的速度，過快或者過慢，不合理則要調節前后節流閥的旋鈕，控制氣流量。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用02

【任務實施】任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置操作步驟示意圖步驟9：調節光纖傳感器

首先測試物料到位，將物料放在出料平臺，觀察到第一個光纖傳感器有亮燈變化，掀開放大器蓋板，旋轉橙色的一字旋鈕，進行調節，當物料在幾乎貼近平臺的時候，才亮燈為合適位置，第一個傳感器調節完畢，合上蓋板。第二個傳感器的調節同理，將物料放于料倉當中合適位置，傳感器才亮燈為合理。

步驟10：整理清潔

推料氣缸調試完畢后，再進行最終的確認檢查，最后再遵守“8S”管理規定，進行工藝整理和工位清潔。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用03

【任務工單】任務名稱任務3.2搬運工作站自動控制系統的信號配置班級姓名學號小組名稱組長姓名指導教師學習活動一：安裝與使用平口夾爪學習目標1.識讀氣路連接圖紙并連接氣路；2.認識不同的電磁閥及其使用方法；3.掌握夾具安裝、信號配置的方法；4.掌握控制夾爪開合的編程。學習過程

此學習活動是對已有知識的復習與強化，應獨立思考完成，確保熟練、理解。問題1：

夾具的更換需要通過快換裝置來實現，快換裝置的工作原理是什么呢？這就需要去識讀氣路圖了。想要實現氣路工作，首先要給工作站通氣，這要怎么操作呢？請學會后簡要寫出操作步驟。任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用03

【任務工單】任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置問題2：

以下是氣源處理裝置，請填寫出各部分名稱。問題3：

夾爪單元里的夾具是如何手動安裝到機器人的法蘭盤的呢？請你分別用三種方法安裝平口手爪工具：電磁閥手動測試法、輸出信號強制法、快捷鍵控制法。問題4：

請你根據自己的理解說出以上3種方法的特點及區別。如果示教器里沒有控制夾爪的信號，該怎么辦？項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用03

【任務工單】任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置問題5：

請簡要寫出在示教器配置信號的步驟。注意信號地址不能重復，新建后示教器要重啟才能生效。問題6：

請在實訓工位找到以下三種電磁閥，認識并寫出三者的不同。①雙控電磁閥②單控電磁閥③單控電磁閥項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用03

【任務工單】任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置問題7：

分別用單控電磁閥和用雙控電磁閥來控制夾爪的開合，在編程時有什么不同？①用單控電磁閥，夾爪信號為DO12,則夾爪打開的程序為：

②用單控電磁閥，夾爪信號為DO12,則夾爪閉合的程序為：

③用雙控電磁閥，夾爪打開信號為DO4,夾爪閉合信號為DO7，則夾爪打開的程序為：

④用雙控電磁閥，夾爪打開信號為DO4,夾爪閉合信號為DO7，則夾爪閉合的程序為：

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【任務工單】任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置活動一考核項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用03

【任務工單】任務二搬運工作站自動控制系統的信號配置學習活動二：調試推料單元學習目標1.掌握自動控制系統的關鍵設備的電氣接線方法；2.掌握自動控制系統的硬件調試方法；3.能夠調整自動化設備的參數，使設備之間的信號對接正常，動作力度適中。學習過程

活動需要耐心細心來完成，涉及的知識點較多，注意及時做好筆記。問題1：

請靜下心來學習一下相關的理論知識，為后續的實踐操作夯實基礎。①傳感器可以分為（

）制、（

）制、（

）制。磁性開關傳感器是（

）制，有（

）色和（

）色的引出線，分別是（

）

線和（