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自动化生产线安装与调试（岗课赛证一体化教程）

作译者：黄贵川,熊建国

出版时间：2024-01 千字数：423 版次：01-01 页数：278

开本：16开装帧： I S B N ：9787121468773

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纸质书定价：￥59.0

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项目 1  自动化生产线系统认知 ............................................................................................. 1 
知识准备 ............................................................................................................................ 1 
任务实施 ............................................................................................................................ 4 
任务 1.1  熟悉自动化生产线的组成及相应功能 ........................................................... 4 
1.1.1  认识自动化生产线的各个工作单元 ............................................................. 6 
1.1.2  熟悉自动化生产线的工艺流程 ..................................................................... 7 
任务 1.2  了解自动化生产线的结构特点 ....................................................................... 8 
项目测评 ............................................................................................................................ 9 
思考练习及知识拓展 ........................................................................................................ 9 
思政元素及职业素养元素 ................................................................................................ 9 
项目 2  共性技术准备 ........................................................................................................... 10 
知识准备 .......................................................................................................................... 10 
任务实施 .......................................................................................................................... 10 
任务 2.1  机械传动技术及其应用 ................................................................................ 10 
2.1.1  熟悉带传动 .................................................................................................. 10 
2.1.2  熟悉链传动 .................................................................................................. 13 
2.1.3  熟悉滚珠丝杠 .............................................................................................. 14 
2.1.4  熟悉直线导轨 .............................................................................................. 16 
2.1.5  熟悉齿轮传动 .............................................................................................. 19 
任务 2.2  西门子 S7-1200 PLC 编程及其应用 ............................................................. 21 
2.2.1  S7-1200 PLC 介绍 ........................................................................................ 21 
2.2.2  通过一个典型任务学习 S7-1200 PLC 编程及其应用 ............................... 22 
任务 2.3  气压传动技术及其应用 ................................................................................ 26 
2.3.1  气压传动系统认知 ...................................................................................... 26 
2.3.2  空气压缩机认知 .......................................................................................... 27 
2.3.3  气动执行元器件认知 .................................................................................. 28 
2.3.4  气动控制元器件认知 .................................................................................. 29 
2.3.5  气压传动系统的安装调试与使用维护 ....................................................... 31 
任务 2.4  传感器认知及其应用 .................................................................................... 33 
2.4.1  开关量传感器认知及其应用 ....................................................................... 33 
2.4.2  数字量传感器认知及其应用 ....................................................................... 36 
2.4.3  模拟量传感器认知及其应用 ....................................................................... 39 
项目测评 ........................................................................................................................... 40 
思考练习及知识拓展 ....................................................................................................... 40 
思政元素及职业素养元素 ............................................................................................... 40 
项目 3  主件供料单元的安装与调试 .................................................................................... 41 
知识准备 ........................................................................................................................... 41 
任务实施 ........................................................................................................................... 54 
任务 3.1  主件供料单元的电气控制系统设计 ............................................................. 54 
3.1.1  气动原理图设计 ........................................................................................... 54 
3.1.2  PLC 的 I/O 分配 ........................................................................................... 55 
3.1.3  电气原理图设计 ........................................................................................... 56 
3.1.4  关键元器件选型 ........................................................................................... 56 
任务 3.2  主件供料单元的机械零部件及 电气元器件安装与调试 ........................... 57 
3.2.1  安装流程 ....................................................................................................... 57 
3.2.2  机械零部件安装步骤 ................................................................................... 58 
3.2.3  安装注意事项 ............................................................................................... 59 
3.2.4  相应表格及记录 ........................................................................................... 60 
任务 3.3  主件供料单元的电气接线及编程调试 ......................................................... 60 
3.3.1  气路连接及初步手动调试 ........................................................................... 60 
3.3.2  电气接线及校核 ........................................................................................... 62 
3.3.3  编程与调试 ................................................................................................... 63 
项目测评 ........................................................................................................................... 68 
思考练习及知识拓展 ....................................................................................................... 70 
思政元素及职业素养元素 ............................................................................................... 70 
项目 4  次品分拣单元的安装与调试 .................................................................................... 71 
知识准备 ........................................................................................................................... 71 
任务实施 ........................................................................................................................... 78 
任务 4.1  次品分拣单元的电气控制系统设计 ............................................................. 78 
4.1.1  气动原理图设计 ........................................................................................... 79 
4.1.2  PLC 的 I/O 分配 ........................................................................................... 79 
4.1.3  电气原理图设计 ........................................................................................... 80 
4.1.4  关键元器件选型 ........................................................................................... 81 
任务 4.2  次品分拣单元的机械零部件及电气元器件安装与调试 ............................. 81 
4.2.1  安装流程 ...................................................................................................... 81 
4.2.2  机械零部件安装步骤 .................................................................................. 82 
4.2.3  安装注意事项、相应表格及记录 ............................................................... 84 
任务 4.3  次品分拣单元的电气接线及编程调试 ......................................................... 84 
4.3.1  气路连接、电气接线及初步手动调试 ....................................................... 84 
4.3.2  编程与调试 .................................................................................................. 84 
项目测评 .......................................................................................................................... 88 
思考练习及知识拓展 ...................................................................................................... 90 
思政元素及职业素养元素 .............................................................................................. 90 
项目 5  旋转工作单元的安装与调试 ................................................................................... 91 
知识准备 .......................................................................................................................... 91 
任务实施 ........................................................................................................................ 102 
任务 5.1  旋转工作单元的电气控制系统设计 ........................................................... 102 
5.1.1  气动原理图设计 ........................................................................................ 102 
5.1.2  PLC 的 I/O 分配 ......................................................................................... 102 
5.1.3  电气原理图设计 ........................................................................................ 103 
5.1.4  关键元器件选型 ........................................................................................ 104 
任务 5.2  旋转工作单元的机械零部件及电气元器件安装与调试 ........................... 104 
5.2.1  安装流程 .................................................................................................... 104 
5.2.2  机械零部件安装步骤 ................................................................................ 105 
5.2.3  安装注意事项、相应表格及记录 ............................................................. 106 
任务 5.3  旋转工作单元的电气接线及编程调试 ....................................................... 107 
5.3.1  气路连接、电气接线及初步手动调试 ..................................................... 107 
5.3.2  编程与调试 ................................................................................................ 107 
项目测评 ......................................................................................................................... 113 
思考练习及知识拓展 ..................................................................................................... 114 
思政元素及职业素养元素 ............................................................................................. 114 
项目 6  方向调整单元的安装与调试 .................................................................................. 115 
知识准备 ......................................................................................................................... 115 
任务实施 ........................................................................................................................ 139 
任务 6.1  方向调整单元的电气控制系统设计 ........................................................... 139 
6.1.1  气动原理图设计 ........................................................................................ 140 
6.1.2  PLC 的 I/O 分配 ......................................................................................... 140 
6.1.3  电气原理图设计 ......................................................................................... 141 
6.1.4  关键元器件选型 ......................................................................................... 142 
任务 6.2  方向调整单元的机械零部件及 电气元器件安装与调试 ......................... 142 
6.2.1  安装流程 ..................................................................................................... 142 
6.2.2  机械零部件安装步骤 ................................................................................. 143 
6.2.3  安装注意事项、相应表格及记录 ............................................................. 144 
任务 6.3  方向调整单元的电气接线及编程调试 ....................................................... 144 
6.3.1  气路连接、电气接线及初步手动调试 ..................................................... 144 
6.3.2  编程与调试 ................................................................................................. 145 
项目测评 ......................................................................................................................... 150 
思考练习及知识拓展 ..................................................................................................... 151 
思政元素及职业素养元素 ............................................................................................. 151 
项目 7  产品组装单元的安装与调试 .................................................................................. 153 
知识准备 ......................................................................................................................... 153 
任务实施 ......................................................................................................................... 160 
任务 7.1  产品组装单元的电气控制系统设计 ........................................................... 160 
7.1.1  气动原理图设计 ......................................................................................... 160 
7.1.2  PLC 的 I/O 分配 ......................................................................................... 161 
7.1.3  电气原理图设计 ......................................................................................... 162 
7.1.4  关键元器件选型 ......................................................................................... 162 
任务 7.2  产品组装单元的机械零部件及电气元器件安装与调试 ........................... 163 
7.2.1  安装流程 ..................................................................................................... 163 
7.2.2  机械零部件安装步骤 ................................................................................. 164 
7.2.3  安装注意事项、相应表格及记录 ............................................................. 165 
任务 7.3  产品组装单元的电气接线及编程调试 ....................................................... 165 
7.3.1  气路连接、电气接线及初步手动调试 ..................................................... 165 
7.3.2  编程与调试 ................................................................................................. 166 
项目测评 ......................................................................................................................... 170 
思考练习及知识拓展 ..................................................................................................... 172 
思政元素及职业素养元素 ............................................................................................. 172 
项目 8  产品分拣单元的安装与调试 .................................................................................. 173 
知识准备 ......................................................................................................................... 173 
任务实施 ......................................................................................................................... 176 
任务 8.1  产品分拣单元的电气控制系统设计 ........................................................... 176 
8.1.1  气动原理图设计 ........................................................................................ 176 
8.1.2  PLC 的 I/O 分配 ......................................................................................... 176 
8.1.3  电气原理图设计 ........................................................................................ 177 
8.1.4  关键元器件选型 ........................................................................................ 177 
任务 8.2  产品分拣单元的机械零部件及电气元器件安装与调试 ........................... 178 
8.2.1  安装流程 .................................................................................................... 178 
8.2.2  机械零部件安装步骤 ................................................................................ 179 
8.2.3  安装注意事项、相应表格及记录 ............................................................. 180 
任务 8.3  产品分拣单元的电气接线及编程调试 ....................................................... 180 
8.3.1  气路连接、电气接线及初步手动调试 ..................................................... 180 
8.3.2  编程与调试 ................................................................................................ 180 
项目测评 ........................................................................................................................ 185 
思考练习及知识拓展 .................................................................................................... 187 
思政元素及职业素养元素 ............................................................................................ 187 
项目 9  自动化生产线总体安装与调试 ............................................................................. 188 
知识准备 ........................................................................................................................ 188 
任务实施 ........................................................................................................................ 195 
任务 9.1  自动化生产线总体安装 .............................................................................. 195 
任务 9.2  自动化生产线编程与调试........................................................................... 196 
9.2.1  绘制自动化生产线运行流程图 ................................................................. 196 
9.2.2  系统构建及组态 ........................................................................................ 197 
9.2.3  编程与调试 ................................................................................................ 198 
项目测评 ........................................................................................................................ 198 
思考练习及知识拓展 .................................................................................................... 198 
思政元素及职业素养元素 ............................................................................................ 199 
项目 10  自动化生产线数字化仿真与虚拟调试 ............................................................... 200 
知识准备 ........................................................................................................................ 200 
任务实施 ........................................................................................................................ 202 
任务 10.1  使用 PLC 与仿真系统进行数字化仿真 ................................................... 202 
10.1.1  熟悉智能制造数字化产线仿真系统的基本操作 ................................... 202 
10.1.2  使用 PLC 与仿真系统进行虚拟调试 ..................................................... 205 任务 
10.2  使用 NX MCD 进行虚拟调试 ................................................................... 207 
10.2.1  导入模型 .................................................................................................. 208 
10.2.2  定义刚体 .................................................................................................. 210 
10.2.3  定义碰撞体 ............................................................................................... 215 
10.2.4  添加运动副 ............................................................................................... 220 
10.2.5  定义传感器 ............................................................................................... 225 
10.2.6  定义执行机构 ........................................................................................... 230 
10.2.7  建立信号连接 ........................................................................................... 232 
10.2.8  外部信号、信号映射 ............................................................................... 236 
10.2.9  定义物料流 ............................................................................................... 240 
项目测评 ......................................................................................................................... 248 
思考练习及知识拓展 ..................................................................................................... 248 
思政元素及职业素养元素 ............................................................................................. 249 
参考文献 ................................................................................................................................. 250

本书以S7-1200 PLC控制的典型自动化生产线DPRO-IFAE-ADV（“西门子杯”中国智能制造挑战赛竞赛设备）为载体，其知识体系涉及机械、电气控制、液压与气动、传感器、PLC、HMI、工业网络应用、机器视觉、RFID、变频器等专业技术知识，并将其通过典型项目融入各个任务中，实现学生的“做中学，学中做”，培养学生机械系统安装与调试、电气系统安装与调试、气动系统安装与调试、PLC编程与调试、工业网络应用、机器视觉系统安装与调试、变频驱动系统安装与调试、HMI组态与编程等专业技能。本书主要内容包括自动化生产线系统认知、共性技术准备、主件供料单元的安装与调试、次品分拣单元的安装与调试、旋转工作单元的安装与调试、方向调整单元的安装与调试、产品组装单元的安装与调试、产品分拣单元的安装与调试、自动化生产线总体安装与调试、自动化生产线数字化仿真与虚拟调试，共10个项目，在各个项目中依次融入了机械、电气控制、液压与气动、传感器、PLC、HMI、工业网络应用、机器视觉、RFID、变频器等专业技术知识，以及大国重器、求实精神、工匠精神、劳模精神、团队合作、质量意识和安全生产等思政元素和职业素养元素。考虑到部分学校可能存在的设备缺乏问题，本书还加入了自动化生产线数字化仿真与虚拟调试等内容。本书结构紧凑、图文并茂、讲述连贯，配套了电子课件、动作视频、微课视频、源程序、关键元器件说明书、相关软件安装包等丰富的信息化资源，具有较强的可读性、实用性和先进性。本书由重庆城市职业学院黄贵川、熊建国，重庆科创职业学院邓文亮和北京德普罗尔科技有限公司许欣编写，各项目由重庆城市职业学院信息与智能制造学院专任教师和北京德普罗尔科技有限公司技术工程师联合完成。本书在编写过程中得到了中国智能制造挑战赛组委会和专家组、北京德普罗尔科技有限公司技术人员，以及中国智能制造挑战赛部分参赛学生的大力支持，全书由杨代强教授主审，在此一并表示衷心感谢。由于编者水平有限，书中难免存在疏漏之处，敬请广大读者批评指正。

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