江苏大学机电系统综合课程设计第六组.doc

(完整word版)江苏大学机电系统综合课程设计第六组(最新)

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
第六站：分类站

学院：机械工程学院
班级：机械1003
学号：3100301071
姓名：梁伟

目录
第一章MPS系统的第六站PLC控制设计 2
1.1电气线路图和气动回路图 3
1.2 PLC的I/O分配表及I/O接线图 4
1.3 顺序功能图及程序清单 7
1.4触摸屏控制画面及说明,控制信息软元件地址表 8
1.5组态王控制画面及说明 10
第二章MPS系统的安装搬运站与分类站联网PLC控制设计 12
2.1 PLC和PLC之间联网通信的功能框图及程序清单 12
2.2通讯软元件地指表 12
第三章 调试过程中遇到的问题及解决方法 14
第四章 设计的收获和体会 15
第五章 附录 17

第一章MPS系统的第六站PLC控制设计
模块化生产培训系统（MPS）由六套各自独立而又紧密相连的工作站组成。这六站分别为：上料检测站（第1站）、搬运站（第2站）、加工站（第3站）、安装站（第4站）、安装搬运站（第5站）和分类存储站（第6站）。每站各有一套PLC控制系统独立控制，使系统可以分成六个完全独立的工作单元。在基本单元模块培训完成后，又可以将相邻的两站、三站直至六站连在一起，学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。
图1.11模块化生产培训系统（MPS）
分类站要完成的顺序动作为：首先上电、复位（两个步进电机回原点）、开始，两个步进电机回转至接受工件工位等待工件，读信息，两个步进电机按给定脉冲数和方向电平回转，到位后，推料缸推出工件至料仓，推料缸退回，两个步进电机回接受工件工位，重新开始。
料仓共有16个仓位，各列Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别放不同品种的组件，如下图：
　 Ⅰ　　　Ⅱ　　　 Ⅲ　　　 Ⅳ
1
全白
外白里黑
外黑里白
全黑
2

DIR2=1

3

4

DIR1=1
接受工件工位

原点
采用手动控制时，两位旋钮S4、S5（X13、X14）可以用来模拟组件的四种情况，按特殊功能按钮 S3模拟前站发信（ciq）。

X13
X14
全白
1
1
外白里黑
1
0
外黑里白
0
1
全黑
0
0

设定步进电机的脉冲频率为2000Hz，步距角4.50。机构原点至接受工位、接受工位至料仓各推料工位距离的参考脉冲数：水平方向1000，Ⅰ—400，Ⅱ—4800，Ⅲ—9000，Ⅳ—13000；垂直方向6200，1—6620，2—2420，3—1680，4—5880。脉冲方向电平DIR如上图所示。机构原点在接受工位的左下方，最大距离不超过32000脉冲数(MOV指令)。

1.1电气线路图和气动回路图
（1）气动回程图

图1.12气动回程图

（2）上电与急停回路

图1.13上电与急停回路图
（3）PLC电气接线图

图1.14PLC电气接线图
1．2 PLC的I/O分配表及I/O接线图
表一 I/O分配表
输入部分
X0

B1
X轴复位(行程开关)
X1
B2
Y轴复位(行程开关)
X3
1B1
缸的缩回位
X4
1B2
缸的伸出位
输出部分
Y0

脉冲(X)
步进电机
Y1
脉冲(Y)
Y2
方向(X)
Y3
方向(Y)
Y4
1Y1
推缸出

I/O接线图
1） 输入：外部对应I/O接口板端口与PLC输入的连

图1.21 分类站输入I/O地址表

2)输出：外部对应I/O接口板端口与PLC输出的连接
图1.21分类站输出I/O地址表

1.3 顺序功能图及程序清单
M8002
M0 Y11＝1(复位灯闪)
X11=1 & X16=1
M1 Y4=0,Y2/3=1,Y0/1发脉冲 (接料台回原点)
X0=1&X1=1&X3=1
M2 Y10＝1(开始灯闪)
X10=1
M3 Y0/1发脉冲 (接料台至接受工件位)，T0=5s
T0=1
M4 向5站发信，等5站信号
X12=1
M5 根据颜色(M80, M81)Y0/1发脉冲、设定时间
T1 or T2 or T3 or T4=1
M6 Y4=1(推料缸出)
X4=1
M7 Y4=0(推料缸回)
X3=1
M8 Y0/1发脉冲 (接料台回原点)
X0=1&X1=1
M9 返回M3
梯形图：见附录一
1.4触摸屏控制画面及说明，控制信息软元件地址表
为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。
（1）开机界面：采用功能键来定监控界面，报警界面，手动界面和时间界面。来实现画面的转换。

图1.41开机界面
（2）监控界面：从左到右分别是开始，复位，特殊，手自转换，单联转换，停止，上电，急停开关。其中急停，手自和单联开关是采用转换型开关。其他都是复归型开关。

图1.42 监控界面

（3）报警界面：当出现系统故障的时候报警界面会出现显示，滚动条和报警信息说明都会显示哪里出错。

图1.43 报警界面
（4）手动界面：采用复归型开关来实现四个方向的点动，采用转换按钮实现缸的推出和复位，另外注意的是复位开关只是实现复位的预准备。复位仍然需要监控界面的复位开关。

图1.44 手动界面

表二 控制信息软元件地址表
软元件
地址
开关类型
开始按钮
X10
复归型
复位按钮
X11
复归型
特殊按钮
X12
复归型
手自转换开关
X13
转换型
单联转换开关
X14
转换型
停止按钮
X15
复归型
上电按钮
Y16
复归型
急停开关
X17
转换型

1.5组态王控制画面及说明
“ 组态王6.0x”是运行于Microsoft Windows 98/2000/NT中文平台的中文界面的人机界面软件，采用了多线程、COM组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定可靠。
“组态王6.0x”软件包由工程浏览器（TouchExplorer）、工程管理器（ProjManager）和画面运行系统（TouchView）三部分组成。在工程浏览器中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库的构造、定义外部设备等工作；工程管理器内嵌画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统TOUCHMAK和工程运行系统TOUCHVEW来完成的。
TOUCHMAK是应用工程的开发环境。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。
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。
按上电按钮后，复位灯闪；按复位灯，开始灯闪，分类站开始复位；按开始按钮后，站台移动到接工件位，等待上一站放工件；按特殊按钮（模拟工件到位信号，手自开关及单联开关模拟工件颜色信号），工件到相应位置，并把工件放入对应仓库。

图1.51 组态王

表三 地址分配表
软元件
地址
软元件
地址
开始按钮
X10
单联转换开关
X14
开始灯
Y10
停止按钮
X15
复位按钮
X11
上电按钮
Y16
复位灯
Y11
上电灯
Y16
特殊按钮
X12
急停开关
X17
手自转换开关
X13

第二章MPS系统的安装搬运站与分类站联网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

图2.11联网通信的功能框图

M8002
M0
X16=1
M1 Y11=1(复位灯闪)
X11=1
M2 Y4=1, Y6=0(夹爪开, 升降缸出)
X6=1
M3 Y0=1,Y2=1(转左工位)
X1=1&X3=1& X4=1
M4 Y10=1(开始灯闪)
X10=1
M5 等3站发信
X12=1（3站发信）
M6 Y6=1(升降缸回),读大工件信息
X5=1
M7 Y5=1(夹爪闭), T0=0.8S
X4=0&T0=1
M8 Y6=0(升降缸出)
X6=1&X4=0
M9 Y3=1(转安装工位), 向3站发信
X2=1&X4=0
M10 Y6=1(升降缸回)
X5=1&X4=0
M11 Y4=1(夹爪开),T1=0.8s
T1=1&X7=1
M12 Y6=0(升降缸出),向4站发信，等4站信号
X6=1&X7=1&X12=1（4站发信）
M13 Y6=1(升降缸回)，读小工件信息
X5=1
M14 Y5=1(夹爪闭), T2=0.8S
X2=0&T2=1
M15 Y6=0(升降缸出)
X6=1
M16 Y1=1(转右工位)，等6站信号
X0=1&X2=0&X12=1（6站发信）
M17 Y6=1(升降缸回)，发大小工件信息
X5=1&X2=0
M18 Y4=1(夹爪开),T3=0.8s
T3=1
M19 Y6=0(升降缸出)
X6=1
M20 Y0=1,Y2=1(转左工位)
X1=1&X3=1&X4=1
M21 返回M5
图2.12 第五站流程图

M8002
M0 Y11＝1(复位灯闪)
X11=1 & X16=1
M1 Y4=0,Y2/3=1,Y0/1发脉冲 (接料台回原点)
X0=1&X1=1&X3=1
M2 Y10＝1(开始灯闪)
X10=1
M3 Y0/1发脉冲 (接料台至接受工件位)，T0=5s
T0=1
M4 向5站发信，等5站信号
X12=1
M5 根据颜色(M80, M81)Y0/1发脉冲、设定时间
T1 or T2 or T3 or T4=1
M6 Y4=1(推料缸出)
X4=1
M7 Y4=0(推料缸回)
X3=1
M8 Y0/1发脉冲 (接料台回原点)
X0=1&X1=1
M9 返回M3
图2.13 第六站流程图
2.2通讯软元件地指表
表三 通讯软元件地址表
M1000
St-5给st-6的大工件颜色信息
M1001
St-5给st-6的小工件颜色信息
M1004
St-5给st-6的工件到位信息
M904
St-6给st-5的准备就绪信息

第三章 调试过程中遇到的问题及解决方法

问题一：本站采用步进电动机定位，需用到指令PLSY,在一开始的程序中多次由于出现该指令，致使步进电动机只能动一次，不能正常工作.
解决方法：因为PLSY指令在程序中只能出现一次，因此将多条该指令合并成一条。此时可以正常运行.
问题二：在初始程序中，以基本指令OUT编写线圈输出时，出现双线圈输出问题，线圈不能运作.
解决方法：对于需多次输出的线圈一律采用SET、RST指令，这样就可以避免出现这种问题.
问题三：在触摸屏的编写中，报警界面及手动界面都没有对应的程序来完成操作面板上的动作.
解决方法：在源程序的重新插入报警程序、手动控制程序，以便完成相应面板上的操作.

第四章 设计的收获和体会
两个星期的机电系统综合课程设计已经接近尾声，这两个星期过得很充实，每天准时到达工业中心经行PLC编程等学习、实践，在两周的模块化生产教学系统的PLC控制系统设计中，经过了MPS系统单站PLC控制设计，在计算机上应用EB500软件制作触摸屏控制画面，并应用触摸屏控制PLC，利用“组态王”软件对MPS系统的单站监控，最后进行了MPS系统的两站联网PLC控制设计.要感谢同学的配合协作，使得我这次课程设计能顺利完成。
老师开始让我们熟悉、掌握PLC的运用、编程，这为我们以后经行模块化生产系统的的程序编写打下了基础。通过对两个气缸的各种动作的控制，使我熟悉、掌握了PLC常用的编程命令和语句，有置位、复位、移位等基本命令。
经过分组，我被安排的模块化生产系统的第六站，也就是工件分类存储站，由于是做单站的控制，没有前面几站的信号，所以就由面板上的各个按钮来模拟输入的信号。另外，由于我们这站用到了步进电机，学习了控制步进电机的指令。
在程序的编写、调试中，我们遇到了很多问题，例如：在利用移位指令时，由于程序比较复杂，何时触发移位有时就会分不清楚，其他问题有：如何使接工件的工作台复位及到达接工件的位置，这里其实主要也是对步进电机脉冲数的给定及运动方向的控制。本次实习给我最深的感受就是理论跟实际的区别，一开始我在编写单站程序是只是纸上谈兵，没有写入PLC中时,总觉得这样编写时合理的，但一到真实的PLC中就会出现各种问题，比较典型的就是双线圈问题了。因此我觉得我们大学生应该多多的进行这种实际性很强课程设计或实习，以提高自身理论应用于实际和实际反馈理论的能力。
接下来，我们又学习了触摸屏及组态王的基本设计及模拟，了解的触摸屏画面的基本制作，组态王远程控制面板的设计。
经过两个星期的学习，我收获了很多，不仅是这些技能，还有一种严谨的态度！

第五章 附录

附录一 第六站(分类站)单站PLC程序
附录二 安装搬运站与分类站联网通讯程序

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