机电传动控制综合课程设计.docx
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机电传动控制综合课程设计
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2站：
搬运站
学院：
班级：
学号：
姓名：
指导老师：
第一章MPS系统的单站PLC控制设计……………………………………3
1.1本站基本介绍……………………………………………………………3
1.2电气线路图和气动回路图……………………………………………4
1.3PLC的I/O分配表，I/O接线图………………………………………4
1.4顺序功能图及程序清单………………………………………………8
1.5触摸屏控制画面的说明，控制、信息软元件地址表…………………10
1.6组态王控制方式与画面说明……………………………………………14
第二章MPS系统的两站联网PLC控制设计………………………………16
2.1PLC和PLC之间联网通信的功能框图及程序清单……………………16
2.2通讯软元件地址表……………………………………………………19
第三章调试过程中遇到的问题及解决方法………………………………24
第四章设计的收获和体会………………………………………………24
4.1小结………………………………………………………………………24
4.2参考文献………………………………………………………………24
附录
附录一搬运站单站PLC程序……………………………………………25
附录二搬运站与加工站联网PLC程序…………………………………27
第一章MPS系统的单站PLC控制设计
1.1本站基本介绍
自动化生产教学系统是为提高学生动手能力和实践技能而设计、生产的一套实用性实验设备。
该装置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、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站和分类站。
该实验装置的一大显著特点是：
具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制。
将六个模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习。
在基本单元模块培训完成以后，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。
由于该系统囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、PLC（可编程控制器）、传感器等多种技术，给学生提供了一个典型的综合科技环境，使学生将学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升。
因此该套装置非常适合对在校学生和初上岗位的工程技术人员进行培训，是培养机电一体化人才的理想设备。
第二站工艺流程描述：
由机械手、横臂、回转台（由交流伺服电机及涡轮蜗杆减速装置驱动）、电感式传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成将工件从上站搬至下一站。
图1搬运站设备图
1.2电气线路图和气动回路图
1.2.1气动回路图
图2第二站气动回路图
1.3PLC的I/O分配表，I/O接线图
表一：
I/O分配表
I地址
注释
O地址
注释
X0
电感接近开关1B1（摆动缸左位）
Y0
摆动缸电控气动阀1Y1
X1
电感接近开关1B2（摆动缸右位）
Y1
摆动缸电控气动阀1Y2
X2
磁电接近开关2B1（横臂缸缩回）
Y2
横臂缸电控气动阀2Y1
X3
磁电接近开关2B2（横臂缸伸出）
Y3
横臂缸电控气动阀2Y2
X4
磁电接近开关3B2（手指缸松开）
Y4
手指缸电控气动阀3Y1
X5
磁电接近开关4B1（提升缸缩回）
Y5
手指缸电控气动阀3Y2
X6
磁电接近开关4B2（提升缸伸出）
Y6
提升缸电控气动阀4Y1
X10
开关按钮S1
Y10
开始灯L1
X11
复位按钮S2
Y11
复位灯L2
X12
特殊按钮S3
X15
停止按钮S6
X13
自动/手动按钮S4
X16
上电按钮S7
X14
单站/联网按钮S5
I/O接线图
A．输入：
（包含外部对应I/O接口板端口与PLC输入的连接）
B．输出：
（包含外部对应I/O接口板端口与PLC输出的连接）
1.4顺序功能图及程序清单
第二站流程图
上电
M0复位灯闪（L2）y11闪
（S2）X11=1&X16=1
M1复位1（提升缸缩回,夹爪打开）（3Y1）y4=1&（4Y1）y6=0
（3B1）X4=1&（4B1）X5=1
M2复位2（横臂缸缩回）（2Y1）y2=1
（2B1）X2=1
M3复位3（摆动缸转上工位）（1Y1）y0=1
（1B1）X0=1
M4开始灯闪（L1）y10闪
（S1）X10=1
M5等前站信号
（S5）X14=0&（S3）X12=1
M6横臂缸伸出（2Y2）y3=1
（2B2）X3=1
M7读工件信息T0=0.5S
T0=1
M8提升缸下降（4Y1）y6=1
（4B2）X6=1&T9=0.5S
M9卡爪夹紧（3Y2）y5=1,T1=1S
（3B1）X4=0&T1=1
M10提升缸上升（4Y1）y6=0
（4B1）X5=1
M11横臂缸缩回（2Y1）y2=1
（2B1）X2=1
M12摆动缸转下工位（1Y2）y1=1
（1B2）X1=1&T10=1S
M13等后站信号
（S5）X14=0&（S3）X12=1
M14横臂缸伸出（2Y2）y3=1
（2B2）X3=1
M15提升缸下降（4Y1）y6=1
（4B2）X6=1
M16卡爪打开（3Y1）y4=1
（3B1）X4=1
M17提升缸上升（4Y1）y6=0
（4B1）X5=1
M18横臂缸缩回（2Y1）y2=1,（coh）y24=1
（2B1）X2=1
M19摆动缸转上工位（1Y1）y0=1
（1B1）X0=1
M20返回M5
程序清单（见附录1）
1.5触摸屏控制画面的说明，控制、信息软元件地址表
为使MPS（模块化生产系统）有一个更好的人机界面，能直观的了解MPS所属各站工作的状态，我们用MITSUBISHIF940GOT触摸屏开发了这个操作界面。
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通讯模块接口是否接牢，触摸屏GOT与PLC的通讯线是否已与PL连接好，MPS系统接通电源后，GOT随即启动，首先是开机界面。
画面1：
欢迎界面
图3触摸屏欢迎界面
功能说明：
点击“ENTER”按钮（此按钮用的是“换画面”按钮），则进入第二幅画面
画面2：
菜单界面
图4触摸屏菜单界面
表二：
按钮功能
名称
按钮类型
功能
WELCOME
换画面
切换到画面1
控制界面
换画面
切换到画面3
手动控制
换画面
切换到画面4
系统设置
换画面
切换到画面5
状态显示
换画面
切换到画面6
画面3：
自动控制界面
图5触摸屏自动控制界面
表三：
按钮功能
名称
按钮类型
写入地址
启动
保持型
X10
复位
保持型
X11
特殊
保持型
X12
停止
保持型
X15
上电
交替型
Y16
急停
交替型
Y27
启动灯
Y10
复位灯
Y11
右下角小图标
换画面
切换到画面2
画面4：
手动控制界面
图6触摸屏手动控制界面
表四：
按钮功能
名称
类型
写入地址
手动/自动
交替型
X13
单站/联网
交替型
X14
横臂伸出
保持型
M53
横臂缩回
保持型
M52
左位
保持型
M50
右位
保持型
M51
下降
ON型
M56
上升
OFF型
M56
松开
保持型
M54
夹紧
保持型
M55
复位
保持型
M50
右下角小图标
换画面
切换到画面2
画面5：
系统设置界面
图7触摸屏系统设置界面
说明：
1、单击“时间设置”按钮，可对系统时间进行设置；
2、单击对比度右侧的“+”、“-”按钮，可对系统对比度进行设置；中间保存；
3、单击右下角小按钮，回到界面2。
1.6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。
图7组态王控制界面
点击“上电”键，复位灯开始闪烁，提示操作人员按复位按钮，然后点击“复位”键，这时机器开始动作，回原点，同时开始灯闪烁，提示我们按开始键，点击“开始”键，机器运行到等工件位，当前站有工件送过来并放好，点击“特殊”键，机器开始执行夹、放工件的命令，执行好后，机器又回到等工件位。
表3组态王画面相关元件地址列表
输入部分
X10
开始
X11
复位
X12
特殊按钮
X13
自动/手动
X14
单站/联网
X15
停止
输出部分
Y10
开始灯
Y11
复位灯
Y16
上电
Y27
急停
第二章MPS系统的两站联网plc控制设计（第二站和第三站）
2.1搬运站和加工站之间联网通信的功能框图及程序清单
2.1.1功能框图
第二站主站流程图
上电
M0复位灯闪（L2）y11闪
（S2）X11=1&X16=1
M1复位1（提升缸缩回,夹爪打开）（3Y1）y4=1&（4Y1）y6=0
（3B1）X4=1&（4B1）X5=1
M2复位2（横臂缸缩回）（2Y1）y2=1
（2B1）X2=1
M3复位3（摆动缸转上工位）（1Y1）y0=1
（1B1）X0=1
M4开始灯闪（L1）y10闪
（S1）X10=1
M5等前站信号
[（S5）X14=1&（ciq）X23=1]or[（S5）X14=0&（S3）X12=1]
M6横臂缸伸出（2Y2）y3=1
（2B2）X3=1
M7读工件信息T0=0.5S
T0=1
M8提升缸下降（4Y1）y6=1
（4B2）X6=1&T9=0.5S
M9卡爪夹紧（3Y2）y5=1,T1=1S
（3B1）X4=0&T1=1
M10提升缸上升（4Y1）y6=0
（4B1）X5=1
M11横臂缸缩回（2Y1）y2=1
（2B1）X2=1
M12摆动缸转下工位（1Y2）y1=1
（1B2）X1=1&T10=1S
M13等后站信号
[（S5）X14=1&（cih）X24=1]]
M14横臂缸伸出（2Y2）y3=1,（coh）y24=0给后站工件信息
（2B2）X3=1
M15提升缸下降（4Y1）y6=1
（4B2）X6=1
M16卡爪打开（3Y1）y4=1
（3B1）X4=1
M17提升缸上升（4Y1）y6=0
（4B1）X5=1
M18横臂缸缩回（2Y1）y2=1,（coh）y24=1
（2B1）X2=1
M19摆动缸转上工位（1Y1）y0=1
（1B1）X0=1
M20返回M5
第三站从站流程图
上电
M0复位灯闪（L2）y11闪
（S2）X11=1&X16=1
M1复位（工作台转动）y0=1
X1=1&X2=1&X4=1&X6=1
M2开始灯闪（L1）y10闪
（S1）X10=1
M3等待工件（coq）y23=1向前站发信号
X0=1&X14=0
M4读信息（T0=1S）（coq）y23=0
T0=1S
M5等后站信号
[X14=1&（ciq）X23=1&（cih）X24=1]or[X14=0&X12=1]
M6工作台转动（M1）y0=1（工件信息移位）
（B2）X1=1
M7夹紧y4=1钻孔（M2）y1=1、y2=1&检测y3=1
X3=1&X5=1&X7=1
M8三缸复位y2=0y3=0y4=0M2停转y1=0
返回M3
M9
X2=1&X4=1&X6=1
2.1.2PLC和PLC之间联网通信的程序清单（见附录二）
2.2通讯软元件地址表
2站给3站信号（颜色）
M400
FROM-M108
2站TO-M108
给3站颜色
2站给3站信号（保留）
M401
FROM-M109
2站TO-M109
2站给3站信号（保留）
M402
FROM-M110
2站TO-M110
2站给3站信号（保留）
M403
FROM-M111
2站TO-M111
2站给3站信号（已放好）
M404
FROM-M112
2站TO-M112
工件已放好
2站给3站信号（保留）
M405
FROM-M113
2站TO-M113
2站给3站信号（保留）
M406
FROM-M114
2站TO-M114
2站给3站信号（保留）
M407
FROM-M115
2站TO-M115
1站给2站信号（颜色）
M200
TO-M200
2站FROM-M200
1站颜色
1站给2站信号（保留）
M201
TO-M201
2站FROM-M201
1站给2站信号（保留）
M202
TO-M202
2站FROM-M202
1站给2站信号（保留）
M203
TO-M203
2站FROM-M203
1站给2站信号（到位）
M204
TO-M204
2站FROM-M204
工件传送到位
1站给2站信号（保留）
M205
TO-M205
2站FROM-M205
1站给2站信号（保留）
M206
TO-M206
2站FROM-M206
1站给2站信号（保留）
M207
TO-M207
2站FROM-M207
3站给2站信号（就绪）
M300
TO-M208
2站FROM-M208
3站准备就绪
3站给2站信号（保留）
M301
TO-M209
2站FROM-M209
3站给2站信号（保留）
M302
TO-M210
2站FROM-M210
3站给2站信号（保留）
M303
TO-M211
2站FROM-M211
3站给2站信号（保留）
M304
TO-M212
2站FROM-M212
3站给2站信号（保留）
M305
TO-M213
2站FROM-M213
3站给2站信号（保留）
M306
TO-M214
2站FROM-M214
3站给2站信号（保留）
M307
TO-M215
2站FROM-M215
3站给2站信号（就绪）
M208
FROM-M300
3站TO-M300
准备就绪
3站给2站信号（保留）
M209
FROM-M301
3站TO-M301
3站给2站信号（保留）
M210
FROM-M302
3站TO-M302
3站给2站信号（保留）
M211
FROM-M303
3站TO-M303
3站给2站信号（保留）
M212
FROM-M304
3站TO-M304
3站给2站信号（保留）
M213
FROM-M305
3站TO-M305
3站给2站信号（保留）
M214
FROM-M306
3站TO-M306
3站给2站信号（保留）
M215
FROM-M307
3站TO-M307
3站给5站信号（颜色）
M800
FROM-M308
3站TO-M308
给5站颜色
3站给5站信号（保留）
M801
FROM-M309
3站TO-M309
3站给5站信号（废品）
M802
FROM-M310
3站TO-M310
给5站废品信号
3站给5站信号（保留）
M803
FROM-M311
3站TO-M311
3站给5站信号（可以取）
M804
FROM-M312
3站TO-M312
工件到位可以取
3站给5站信号（保留）
M805
FROM-M313
3站TO-M313
FROM-M314
3站TO-M314
FROM-M315
3站TO-M315
2站给3站信号（颜色）
M108
TO-M400
3站FROM-M400
给3站颜色
2站给3站信号（保留）
M109
TO-M401
3站FROM-M401
2站给3站信号（保留）
M110
TO-M402
3站FROM-M402
2站给3站信号（保留）
M111
TO-M403
3站FROM-M403
2站给3站信号（已放好）
M112
TO-M404
3站FROM-M404
工件已放好
2站给3站信号（保留）
M113
TO-M405
3站FROM-M405
2站给3站信号（保留）
M114
TO-M406
3站FROM-M406
2站给3站信号（保留）
M115
TO-M407
3站FROM-M407
5站给3站信号（保留）
M700
TO-M408
3站FROM-M408
5站给3站信号（废品处理结束）
M701
TO-M409
3站FROM-M409
5站废品处理结束信号
5站给3站信号（保留）
M702
TO-M410
3站FROM-M410
5站给3站信号（保留）
M703
TO-M411
3站FROM-M411
5站给3站信号（已取走）
M704
TO-M412
3站FROM-M412
5站已取走信号
5站给3站信号（保留）
M705
TO-M413
3站FROM-M413
TO-M414
3站FROM-M414
TO-M415
3站FROM-M415
第三章调试过程中遇到的问题及解决方法
问题1：
机器不动作。
经老师提醒：
打开气阀通气，调节气压，机器得以运作。
问题2：
上电按钮按下去只能产生一个脉冲的电压，无法持续上电。
经老师指导：
修改程序使之一直得电状态。
问题3：
单步动作无法实现。
经老师提醒：
增加额外继电器M50~M56使之完成单步运行
问题4：
PLC无法写入。
经老师指导：
改变COM接口使之一致。
问题5：
在组态王的设计中，按钮无法执行相应的作用。
经组员的仔细检查：
建立电词字典时写入地址未设置成读写状态。
第四章设计的收获和体会
4.1小结
两个星期的机电系统课程设计结束了，我们学习了PLC程序的设计、触摸屏程序和面板的设计、联网程序和组态王面板的设计。
在整个过程中，我们首先去熟悉、掌握三菱PLC的运用、编程，了解了其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，我被安排在模块化生产系统的第二站，接着又使用ADP软件进行触摸屏面板的设计，最后通过组态王把二站和三站连成一体，从而完成了这次的课程设计。
通过此次设计，我们不仅复习了以前所学的PLC编程知识，同时，通过实际应用，我们加深了对PLC编程的理解和掌握，熟悉了各种各样的命令。
在程序的编写、调试中，我们遇到了很多问题，比如说：
何时触发移位会分不清楚；常闭常开触点未使用正确；机器无法正常上电；机械手无法完全打到右位；触摸屏程序中，一些开关和按钮的类型设置不准确，写入地址输入不正确等等，但是通过大家的合力分析，反复调试以及老师的指导，最终问题都得以解决。
通过发现问题并解决的这个过程，我们竭力一步步去改正，从中学到了很多，从而积累了相当宝贵的经验，对今后的工作大有益处。
同时，还提高了我们对软件使用的熟练程度，使我们了解到PLC的常见问题和解决办法，让我们明白了PLC的编程技巧和注意事项。
总之，这次的实习在我的人生中是一笔宝贵的财富。
4.2参考文献
1．自动化生产教学系统使用手册；
2．FX—2N可编程控制器中文使用手册、编程手册、通讯手册；
3．HITECH触摸屏使用手册；
4．组态王6.0资料；
5．《流行PLC使用程序及设计》（三菱FX2系列）；
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