机电系统综合课程设计第五站(DOC 26页)

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1、机电系统综合课程设计MPS模块化生产教学系统的控制系统设计第五站：安装搬运站学院： 江苏大学 班级： 学号： 姓名： 目录第一章 MPS系统安装搬运站PLC控制设计1.1 电气线路图和气动回路图；1.2 PLC的I/O分配表，I/O接线图；1.3 顺序功能图及程序清单；1.4 触摸屏控制画面的说明，控制、信息软元件地址表；1.5 组态王控制方式与画面说明。第二章 MPS系统的安装搬运站和加工站联网PLC控制设计2.1 PLC和PLC之间联网通信的功能框图及程序清单2.2 通讯软元件地址表。第三章 调试过程中遇到的问题及解决方法第四章 设计的收获和体会附录附录一 安装搬运站单站PLC程序附录二

2、安装搬运站与加工站联网通讯程序第一章MPS系统安装搬运站PLC控制设计1.1 电气线路图和气动回路图；如图1.1.1所示，该设备由平移工作台、吊臂、机械手、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成工件的安装与搬运。图1.1.1 安装搬运站结构1平移工作台：由左缸、右缸和工作台面（直线轴承）等组成。该机械结构将左、右缸的直线运动转化成机械手臂圆周运动。利用两气缸的终末端位组合完成四位的定位（完成前站位、中间站位、后站位的操作）。2吊臂抓取结构：由吊臂结构升降缸、夹爪缸组成。手臂上下夹取完成几站间取和放工件操作。3I/O接口板：将桌面上的输入与输出

3、信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。4控制面板：完成设备启动上电等操作（具体在按钮上有标签说明）。5废料存放位：用来存放加工站中的不合格工件。6光纤传感器：在夹爪与安装工位装有光纤传感用来检测工件夹取成功与否并发出报警。电气特性指标：1输入电压：交流220V/0.8A，50Hz。2输出电压：直流24V/4.5A;(设备执行驱动电压)3工作环境：0到55工作，-20到70保存。相对湿度：35-85，禁止腐蚀性，可燃性气体接触，防止导电尘埃。 4气压工作在0.4-0.6 Mpa之间。图1.1.2 气动原理图1.2 PLC的I/O分配表，I/O接线图； I地址注 释O地址注 释X0磁电接近开关1B

4、1（固定缸缩回）Y0固定缸电控气动阀1Y1X1磁电接近开关1B2（固定缸伸出）Y1固定缸电控气动阀1Y2X2磁电接近开关2B1（活动缸缩回）Y2活动缸电控气动阀2Y1X3磁电接近开关2B2（活动缸伸出）Y3活动缸电控气动阀2Y2X4Y4手指缸电控气动阀3Y1X5磁电接近开关4B1（变幅缸缩回）Y5手指缸电控气动阀3Y2X6磁电接近开关4B2（变幅缸伸出）Y6变幅缸电控气动阀4Y1X10开始按钮S1Y10开始灯L1X11复位按钮S2Y11复位灯L2X12特殊按钮S3X15停止按钮S6X13自动/手动按钮S4X16上电按钮S7X14单站/联网按钮S5表1.2.1安装搬运站I/O地址分配表各站都可通

5、过一控制面板来控制PLC的控制程序使各站按要求进行工作，一个控制面板上有5个按钮开关，二个选择开关和一个急停开关（同时可用于简单PLC实验中单独使用）。A各按钮开关的控制功能定义为：（从左到右另有标签说明）带灯按钮，绿色开始（X10）带灯按钮，黄色复位（X11）按钮，黄色特殊功能按钮（X12两位旋钮，黑色自动/手动（X13）两位旋钮，黑色单站/联网（X14）按钮，红色停止（X15）带灯按钮，绿色上电急停按钮，红色急停表1.2.2输入部分X01B11#左缸的缩回位X11B21#左缸的伸出位X22B12#右缸的缩回位X32B22#右缸的伸出位X4B1夹爪有无工件检测X54B14#升降缸的下降位X6

6、4B24#升降缸的上升位X7B2安装位有无工件检测输出部分Y01Y1左缸出Y11Y2左缸回Y22Y1右缸出Y32Y2右缸回Y43Y1夹爪开Y53Y2夹爪闭Y64Y1升降缸降表1.2.3 PLC的I/O分配表图1.2.4 输入：（包含外部对应I/O接口板端口与PLC输入的连接）图1.2.5 输出：（包含外部对应I/O接口板端口与PLC输出的连接）1.3 顺序功能图及程序清单（说明：程序清单见附录）流程简介：PLC上电，等待上电操作（上电后X16为1）到下步，复位灯亮（提示按复位按钮），按下复位按钮，进行复位操作,完成后开始灯闪（提示按开始按钮），按下开始按钮进入下步，等待上站工件到，到后进入下步

7、，升降缸下降，夹爪闭，升降缸上升，右缸回（到安装位），等安装站准备就绪，升降缸下降，夹爪开，升降缸上升给安装站放好信号，等安装完，升降缸下降，夹爪闭，左缸回（到后站位），等后站就绪，升降缸下降，夹爪开，升降缸上升，给后站放好信号，左、右缸出（到前站工位），返回M4等工件。 上电M0 复位灯闪 (L2)y1闪 (S2)X11=1 & X16=1M1 复位1(夹爪打开,夹臂抬起)(3Y1)y4=1 ,T5=0.8s (4B2)X6=1 &T5=1M2 复位2(夹臂转上工位)（1Y1）y0=1 & (2Y1)y2=1 (1B2)X1=1 &(2B2)X3=1M3 开始灯闪 (L1)Y10 闪 (S1

8、)X10=1M4 等工件 （coq）Y23=1 (ciq)X23=1or(S5)X14=0& (S3) X12=1 M5 夹臂下降(4Y1)y6=1 &（coq）Y23=0 (4B1)X5=1M6 夹工件(3Y2)y5=1, T0=0.5S T0=1M7 夹臂抬起（4Y1）y6=0 (4B2)X6=1&(ciq1)X25=1orX14=0& X12=1 (4站许可)M8 （coq）Y23=1 & (2Y2)y3=1(转安装工位) (2B1)X2=1M9 夹臂下降(4Y1)y6=1 (4B1)X5=1M10 夹爪开(3Y1)y4=1 &T5=0.8s T5=1M11 夹臂抬起（4Y1）y6=0

9、(4B2) X6=1M12 （coq1）Y25=1（许可4站安装） (ciq1)X25=0or(S5)X14=0& (S3) X12=1 M13 等装好（读信息） (ciq1) x25=1or (S5)X14=0& (S3) X12=1M14 夹臂下降(4Y1)y6=1& (coq1)Y25=0 (4B1)X5=1 M15 夹工件(3Y2)y5=1, T1=0.5S T1=1M16 夹臂抬起（4Y1）y6=0 (4B2) X6=1M17 夹臂转下工位（1Y2）y1=1 X0=1 & (cih)X24=1or (S5)X14=0& (S3) X12=1 (6站许可)M18 夹臂下降(4Y1)y6

10、=1&（coh）Y24=1，给出工件信息X5=1 & (cih) X24=0 or (S5)X14=0& (S3) X12=1 (6站收到工件)M19 夹爪开(3Y1)y4=1 ,T5=0.8s T5=1M20 夹臂抬起（4Y1）y6=0 X6=1 M21 夹臂转上工位y0=1 & y2=1&（coh）Y24=0 (许可6站分类) 返回M4 X1 =1 & X3=1 M22图1.3.1 第五站顺序功能图1.4 触摸屏控制画面的说明，控制、信息软元件地址表；触摸屏控制画面的说明简介：为使整个MPS系统能正常工作，在系统接通电源之前，首先检查MPS所属各站485BD通讯模板接口是否接牢，触摸屏与P

11、LC的通讯线是否已与PL连接好。MPS系统接通电源后，触摸屏随机启动，首先是开机画面。A, 各按钮地址开始（X10） 复位（X11） 特殊功能按钮（X12） 自动/手动（X13） 单站/联网（X14） 停止（X15） 上点（X16） 急停（X17）B,控制界面截图基本设置：触摸屏启动后进入图1.4.1界面，按enter键进入图1.4.2界面，按系统设置键进入图1.4.6界面图1.4.1触摸屏总界面图1.4.2 模式选择界面模式选择：当进入1.4.2界面后，按自动键进入图1.4.3界面，按手动键进入图1.4.4界面，按设置键进入图1.4.5界面 图1.4.3 手动界面手动界面：进入“手动”界面，

12、界面里有“机械臂下降”“抬升”“3到4站”“4到5站”“回原位”。手爪“开”和“关”，“停止”“上电”按钮组成，点击相应按钮，机床将实现相应的动作，按返回键，回到主界面图1.4.4 自动界面自动界面：PLC上电，M8002得电置M0为1（左移指令开始），等待上电操作（上电后X16为1）到下步，复位灯亮（提示按复位按钮），按下复位按钮到下步，进行复位操作完成后（用传感器信号等反映完成情况）进入下步，开始灯亮（提示按开始按钮），按下开始按钮进入下步，等待上站工件到，到后进入下步，升降缸下降，夹爪闭，升降缸上升，右缸回（到安装位），等安装站准备就绪，升降缸下降，夹爪开，升降缸上升给安装站放好信号，等

13、安装完，升降缸下降，夹爪闭，左缸回（到后站位），等后站就绪，升降缸下降，夹爪开，升降缸上升，给后站放好信号，左、右缸出（到前站工位），返回M5。图1.4.5 设置界面设置界面：在此界面，可以调节时间，背灯光亮，对比度等的控制。图1.4.6 状态显示界面主运行界面，PLC上电，M8002得电置M0为1（左移指令开始），等待上电操作（上电后X16为1）到下步，复位灯亮（提示按复位按钮），按下复位按钮到下步，进行复位操作完成后（用传感器信号等反映完成情况）进入下步，开始灯亮（提示按开始按钮），按下开始按钮进入下步，等待上站工件到，到后进入下步，升降缸下降，夹爪闭，升降缸上升，右缸回（到安装位），等安

14、装站准备就绪，升降缸下降，夹爪开，升降缸上升给安装站放好信号，等安装完，升降缸下降，夹爪闭，左缸回（到后站位），等后站就绪，升降缸下降，夹爪开，升降缸上升，给后站放好信号，左、右缸出（到前站工位），返回M51.5 组态王控制方式与画面说明。组态王控制方式与画面说明组态王开发监控系统软件是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上

15、传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。TOUCHMAK是应用工程的开发环境。您需要在这个环境中完成画面设计、动画连接等工作。TOUCHMAK具有先进完善的图形生成功能；数据库提供多种数据类型，能合理地提取控制对象的特性；对变量报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能都有简洁的操作方法

16、。PROJMANAGER是应用程序的管理系统。PROJMANAGER具有很强的管理功能，可用于新工程的创建及删除，并能对已有工程进行搜索、备份及有效恢复，实现数据词典的导入和导出。TOUCHVEW是“组态王6.0x”软件的实时运行环境，在应用工程的开发环境中建立的图形画面只有在TOUCHVEW中才能运行。TOUCHVEW从控制设备中采集数据，并存在于实时数据库中。它还负责把数据的变化已动画的方式形象地表示出来，同时可以完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能，并按实际需求记录在历史数据库中。A, 各按钮地址开始（X10） 复位（X11） 特殊功能按钮（X12） 自动/手动（X13） 单站/联

17、网（X14） 停止（X15） 上点（X16） 急停（X17）B，运行系统界面图片图1.5.1 运行系统界面图片图1.5.2 组态王运行系统图PLC上电，M8002得电置M0为1（左移指令开始），等待上电操作（上电后X16为1）到下步，复位灯亮（提示按复位按钮），按下复位按钮到下步，进行复位操作完成后（用传感器信号等反映完成情况）进入下步，开始灯亮（提示按开始按钮），按下开始按钮进入下步，等待上站工件到，到后进入下步，升降缸下降，夹爪闭，升降缸上升，右缸回（到安装位），等安装站准备就绪，升降缸下降，夹爪开，升降缸上升给安装站放好信号，等安装完，升降缸下降，夹爪闭，左缸回（到后站位），等后站就绪，

18、升降缸下降，夹爪开，升降缸上升，给后站放好信号，左、右缸出（到前站工位），返回M第二章 MPS系统的安装搬运站和联网PLC控制设计2.1 PLC和PLC之间联网通信的功能框图及程序清单 Y11闪Y6=0,Y4=1,T4Y0,Y2=1(上升，夹爪开)等前站工件到信号M80Y10闪读前站颜色信号M89等前站工件到M89前站到位信号Y6=1 ,T0发前站工件取走信号M151Y5=1,T1(夹爪闭)Y6=0,T20(上升),M704Y3=1(到安装工位)等安装站就绪Y6=1(下降),T0Y4=1,T2(夹爪开)Y6=0(上升)等安装站安装完M151/发已放好信号M200 Y6=1(下降)，T0等安装站

19、就绪到信号M100给安装站工件放好信号M200等安装站安装完信号M151读安装站颜色信号M80发安装站工件取走信号M100Y5=1,T1(夹爪闭)Y6=0(上升)Y1=1(到右边工位)等后站就绪M81等后站就绪信号M95Y6=1(下降)，T0Y4=1,T2(夹爪开)图2.1.1 第五站联网PLC序流程图地址具体说明主站地址/CCINK地址从站号/地址地址具体说明5站给3站信号(废品处理结束)M80FROM-M805站TO-M80给3站处理结束5站给3站信号(已取走)M80FROM-M895站TO-M89给3站已取走信号3站给5站信号(颜色)M151TO-M1005站FROM-M1003站工件颜

20、色3站给5站信号(废品)M151TO-M2005站FROM-M2003站有信号3站给5站信号(可以取)M95TO-M955站FROM-M813站工件到位表2.1.2软元件地址表（说明：程序清单见附录。）第三章 调试过程中遇到的问题及解决方法问题1：PLC上电，等待上电操作到下步，复位灯亮，按下复位按钮到下步，进行复位操作完成后进入下步时,机械手臂只转过一个很小的角度,初步研究是因为液压系统输出部分被锁死，待该处被松开以后，机械手臂仍然不动，百思不得其解。解决方法：我们发现了问题的关键在于液压右缸未通气。造成了堵死的现象，致使Y3=0，而不为1，致使右缸无法回去，机械手臂无法到安装工位。问题2：

21、单站运行时，机械手臂下移去抓取工件时，无法正常抬起，一直做点头动作。解决办法：重新检查该段编写的程序，发现没有正常的得电失电，之后用继电器做开关解决了这个问题。问题3：在制作组态王的的过程中，地址变量一直错误，无法输入。解决办法：询问已做好的同学，才知道需要预先在数据字典里面新建自己所需要的地址变量。第四章 设计的收获和体会时间过得真的很快，一转眼为期两周的课程设计就这么圆满结束了。在这次的课程设计中，我学习了按照指定要求连接线路通气运行和PLC梯形图的设计以及如何对MPS系统单站PLC进行控制设计，通过制作触摸屏画面，以及借助“组态王”软件设计控制画面掌握了对MPS系统进行单站控制，我还学习

22、了MPS系统的两站联网的设计等，这次课程设计是对我们相关课本知识的检验和扩展。 首先开始两天时间我们分组进行小练习，先让我们预热快速进入课程设计状态里。我们按照要求连接线路，然后按照要求编写程序，接着通气。才开始遇到许多小问题导致不能正常运转。后来经过小组成员逐一排查最后才能完成两天练习的任务。 接着接下来时间分组做MPS模块化生产教学系统的控制系统设计。我们小组选的是第五站安装搬运站，个人觉得是六站当中比较复杂麻烦的一站，因为联网要与第三、四、六站连接。所以必然遇到了许多问题。从MPS系统的PLC控制程序到触摸屏到组态王设计以及两站联网的设计，我们要编制梯形图程序以及部分触摸屏及组态王程序，

23、在这过程中，即使我们遇到了各种各样的困难，但是在老师的耐心指导下，和我们不断地改善下一一克服了它们！。特别在PLC控制程序的调试过程中，我们的程序总是不能正常运行，夹抓不停抖动，或者不能正常抓取东西，又甚至根本不动。在老师的指点下，和组员团结下最终能够正确运行了，而且非常完美。在触摸屏和组态王控制画面的设计过程中，我们同样也遇到了许多困难，在老师的讲课后，我们小组的琢磨下，将所有组员发动起来，共同完成了触摸屏和画面的设计，并实现了完美运行，充分体会到了合作快乐，同时认识到了团队合作的重要性。这次PLC课程设计我认为是对我自身很好的锻炼，使我对PLC控制方面的知识获得了长足的进步。总言而之，这两周的课程设计让我收获满满，非常感谢！附录附录一 安装搬运站PLC程序（见下一页）附录二 安装搬运站与加工站联网通讯程序