江苏大学机电课程设计第五组.docx
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江苏大学机电课程设计第五组
JIANGSUUNIVERSITY
机电系统综合课程设计
——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计
学院名称：
机械工程学院
专业班级：
机械0602班
学生姓名：
王景阳
学生学号：
3060301053
指导教师姓名：
毛卫平顾永玉
2009年7月7日
第一章MPS系统的第五站控制设计任务书………………3
1.1MPS系统介绍及其第五站工艺流程描述………………5
1.2上电、急停回路及气动回路图——见附录………………………………………………………………6
1.3桌面I/O接口板接线图———见附录………………8
1.4顺序流程图（附录）与控制面板……………………9
1.5触摸屏的控制…………………………………………11
1.6组态王的控制…………………………………………15
第二章MPS系统CC-Link的PLC控制设计………………16
第三章设计中遇到的难题及解决的办法…………………17
第四章设计心得与体会……………………………………18
第五章参考资料……………………………………………19
附录：
程序清单
第一章MPS系统的第五站控制设计任务书
一:
研究的课题
模块化生产教学系统的PLC控制
二：
课程设计的目的
通过对模块化生产教学系统（MPS）中单站和两站联网的PLC控制设计，全面了解和掌握PLC控制系统的设计方法，包括外部电路,气动回路设计，程序设计，PLC和PLC之间的通讯，系统调试，同时熟悉触摸屏人机界面和组态王软件在PLC控制系统中的应用。
三：
使用的设备
㈠模块化生产教学系统（MPS）
㈡配备组态王、GXDeveloper、FXGXWIN软件的电脑
㈢PWS6600C触摸屏
㈣PC与PLC、PC与触摸屏的通信电缆
四：
课程设计要求
⒈MPS系统设计介绍及工艺流程图
①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。
②第五站工艺流程描述
流程介绍：
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，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。
⒉MPS系统的两站联网PLC控制设计
ⅰ将两站连接在一起，调节相邻站的位置并固定。
采用CC-Link现场总线通讯方式，使用专用CC-Link电缆连接系统主站模块FX2N-16CCLMCC-Link和接口模块FX2N-32CCLCC-LINK的接线端子，进行主站与远程设备站中开关设定后连接主站模块、接口模块以及PLC电源。
ⅱ编写调式用主站资源链接程序，并下载至主站模块。
ⅲ根据PLC两站联网控制的顺序流程图，列出CC-Link通讯软件的地址表，在计算机上使用梯形图编写PLC联网控制程序，下载至控制器，运行程序并调试，观察工作过程能否实现，检查工作信息的正确性。
⒊利用“组态王”软件对本站进行监控
要求建立“MPS监控系统”的工程。
创建按钮监控画面，定义外部设备和数据变量，并建立按钮的动画连接和通讯。
五、设计步骤
1、阅读MPS系统的有关资料和图样，了解各站完成的任务和要求，确定控制方案。
2、设计单站电气线路图和气动回路图。
3、列出PLC的I/O分配表，画出I/O接线图。
4、编写PLC控制的功能框图和程序。
5、参考有关书籍及说明书，制作触摸屏控制画面。
6、将程序下载后调式。
7、编写两站联网PLC控制的功能框图和程序，进行联网调试。
8、打印程序清单软元件注释表，编写设计说明书。
1.1MPS系统介绍及其第五站工艺流程描述
⒈MPS系统设计介绍及工艺流程图
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。
2第五站工艺流程描述
流程介绍：
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，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。
1.2上电、急停回路及气动回路图
①上电与急停回路
2
气动原理图
1.3桌面I/O接口板线图
包含外部对应I/O接线板端口与PLC输出的连接中名称对应器件说明PLC地址的对应表如下：
输入部分
X0
1B1
1#左缸的缩回位
X1
1B2
1#左缸的伸出位
X2
2B1
2#右缸的缩回位
X3
2B2
2#右缸的伸出位
X4
B1
夹爪有无工件检测
X5
4B1
4#升降缸的下降位
X6
4B2
4#升降缸的上升位
X7
B2
安装位有无工件检测
输出部分
Y0
1Y1
左缸出
Y1
1Y2
左缸回
Y2
2Y1
右缸出
Y3
2Y2
右缸回
Y4
3Y1
夹爪开
Y5
3Y2
夹爪闭
Y6
4Y1
升降缸降
1.4顺序流程图（附录）与控制面板
①程序流程图
将编制好的程序送入PLC,运行通过，并将程序存盘。
废料处理流程图：
待自第三站的工件到达且有废料，本程序中的XOO2常开触点闭合，机械手进行废料处理工序，将废料利用夹爪夹住送至第三工位。
②控制面板
各站都可通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
1.5触摸屏控制画面
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，首先是开机画面。
点击“进入！
”键即进入监控界面。
点击“上电”键，复位灯开始闪烁，再按复位键，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，机器开始执行放工件的命令，放好后，机器又回到等工件位。
点击“VIEW”键，进入报警画面：
此时可以点击“VIEW”键，将进入时钟界面，
点击“VIEW”，进入手控界面。
“夹爪开”界面
。
自动软元件地址表
开始按钮
x10
复位按钮
x11
特殊按钮
x12
手/自按钮
x13
单/联按钮
x14
上电按钮
x15
急停按钮
x16
1.6组态王控制画面
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。
点击“上电”键，复位灯开始闪烁，再按复位键，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，机器开始执行放工件的命令，放好后，机器又回到等工件位。
第二章MPS系统的两站联网PLC控制设计
第五站联网PLC程序流程图：
Y11闪
Y6=0,Y4=1
T4
Y0,Y2=1（上升，夹爪开）
Y10闪
等前站工件到信号M804
读前站颜色信号M800
等前站工件到
M804
前站到位信号
Y6=1,T0
发前站工件取走信号M704
X6&M807
等安装站就绪到信号M806
给安装站工件放好信号M706
等安装站安装完信号M807
读安装站颜色信号M808
Y5=1,T1（夹爪闭）
发安装站工件取走信号M707
Y6=0（上升）
Y1=1（到右边工位）等后站就绪M812
x0&M812
等后站就绪信号M812
Y6=1（下降），T0
Y4=1,T2（夹爪开）
CC—LINK软元件地址表：
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）
M409
FROM-M701
5站TO-M701
给3站废品处理结束
5站给3站信号（已取走）
M412
FROM-M704
5站TO-M704
给3站已取走信号
5站给4站信号（工件到）
M600
FROM-M706
5站TO-M706
给4站需安装工件到位
5站给4站信号（已取走）
M601
FROM-M707
5站TO-M707
给4站安装好工件已取走
5站给6站信号（大工件颜色）
M1000
FROM-M708
5站TO-M708
给6站大工件颜色
5站给6站信号（小工件颜色）
M1001
FROM-M709
5站TO-M709
给6站小工件颜色
5站给6站信号（已放好）
M1004
FROM-M712
5站TO-M712
给6站工件已放好可以分类
3站给5站信号（颜色）
M308
TO-M800
5站FROM-M800
3站工件颜色
3站给5站信号（废品）
M310
TO-M802
5站FROM-M802
3站有废品信号
3站给5站信号（可以取）
M312
TO-M804
5站FROM-M804
3站工件到位
4站给5站信号（就绪）
M500
TO-M806
5站FROM-M806
4站准备就绪
4站给5站信号（安装完）
M501
TO-M807
5站FROM-M807
4站安装完信号
4站给5站信号（小工件颜色）
M502
TO-M808
5站FROM-M808
4站小工件颜色
2站准备就绪
3站准备就绪
4站准备就绪
5站准备就绪
6站准备就绪
第三章设计中遇到的难题及解决的办法
问题一：
具体情况如下:
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1Y2处被锁死（LOCK），待该处被松开以后，机械手臂仍然不动，百思不得其解。
后来经过顾老师的指导：
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。
待老师将液压阀适当松开一些后，机械手臂自然而然的按照指定顺序到达了安装工位，解决了我们的问题。
问题二：
在使用EasyBuilder的“文字信息的显示”环节上，由于于监控界面的背景矩形框选用的button1而不是systemshape,故制成的事件显示窗口无法拉长和缩小，致使触摸屏的控制画面制作缓慢。
这是，毛老师走到了我的面前，询问过我的问题后，他也试图通过改变行数和字数来调整矩形框的大小，效果没有出来。
而后，我们采用另一种办法：
就是既然systemshape栏目及资料库没有我们想要的形状和颜色，我们就可以利用工具栏的画笔画出一个矩形来，在处理矛盾的过程中，采取了另一种办法，取得了良好的效果，而后来在处理报警界面矩形框的制作中，通过改变行数和字数又可以改变其形状，想必与软件自身的错误有关。
问题三：
电源回路上的抗干扰措施
电源回路的杂波可以通过电源导线进入控制装置。
这种经电源导线进入控制系统中的杂波，对系统中各种电气设备的危害很大，容易造成PLC等控制设备误动作。
对付这种杂波，最好在电源入口处采取预防措施，可以采用平变压器和电源滤波器两种抗干扰的方法。
问题四：
接地抗干扰措施
在不具备安装屏蔽变压器及电源滤波器的地方，可以采用接地抗干扰措施，同样可达到消除杂波干扰的效果。
接地分为机体接地和信号接地，前者为了人身安全，后者则是为了防止杂波干扰。
第四章设计心得与体会
通过本程序的设计，对三菱系列PLC的特点有了很深的理解。
安装搬运站中机械手移动工件系统利用了三菱FX系列PLC的特点，对液压缸、行程开关以及其他一些输入/输出点进行控制，实现了机械加工中移动工件的自动化。
对于GX-Developer是三菱公司制作的PLC软件，它包含了LIT仿真软件，我们可以在个人计算机模仿PLC的运行情况，有了软件以后，大大降低了测试的时间。
它可以对三菱的所有PLC所有PLC进行编程，包括FX系列。
在主程序的编制过程中，我们把机电传动课程和液压传动学到的知识有机的结合起来。
举个例子：
当Y2=1是，右缸出，则机械手到达第一工位，从而可以取出左边工件，当Y1=1时，右缸回，到安装工位。
当Y1=1时，左缸回，到右边工位，等后站就绪，Y3=1时，右缸回，到左边工位。
这些都是我在实践中总结出来的，感觉受益良多。
总的来说，这次机电控制系统课程设计是我学会了很多，我发现原来课本上学到的真真切切的运用到了实际工业PLC可控制编程之中，起初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1Y2处被锁死（LOCK），待该处被松开以后，机械手臂仍然不动，百思不得其解，想了很多办法，都无济于事。
后来经过顾老师的指导：
我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。
待老师将液压阀适当松开一些后，机械手臂自然而然的按照指定顺序到达了安装工位，解决了我的问题。
其实我还有很多东西不甚理解，所以我希望通过以后的学习，得到提高，得到进步!
第五章参考资料
1.《机电传动控制》邓星中编华中科技大学社出版
2.《PLC应用开发技术与工程实践》求是科技编著人民邮电出版社
3.《MPS补充资料》
4.《SRS-M05资料》
5.《ADPV61~1触摸屏说明书》
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