江苏大学机电系统综合课程设计第五站

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。

3．I/O接口板：将桌面上的输入与输出信号通过电缆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

1.2PLC的I/O分配表，I/O接线图；

表1.2.1安装搬运站I/O地址分配表

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）

表1.2.2

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，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=1

M1 复位1(夹爪打开,夹臂抬起)(3Y1)y4=1 ,T5=0.8s

(4B2)X6=1 &T5=1

M2 复位2(夹臂转上工位)（1Y1）y0=1 & (2Y1)y2=1

(1B2)X1=1 &(2B2)X3=1

(S1)X10=1

M4 等工件（coq）Y23=1

[(ciq)X23=1]or[(S5)X14=0& (S3) X12=1]

M5 夹臂下降(4Y1)y6=1 &（coq）Y23=0

(4B1)X5=1

M6 夹工件(3Y2)y5=1, T0=0.5S

T0=1

M7 夹臂抬起（4Y1）y6=0

(4B2)X6=1&(ciq1)X25=1or[X14=0& X12=1] (4站许可)

M8 （coq）Y23=1 & (2Y2)y3=1(转安装工位)

(2B1)X2=1

M9 夹臂下降(4Y1)y6=1

(4B1)X5=1

夹爪开(3Y1)y4=1 &T5=0.8s

T5=1

夹臂抬起（4Y1）y6=0

(4B2) X6=1

（coq1）Y25=1（许可4站安装）

[(ciq1)X25=0]or[(S5)X14=0& (S3) X12=1]

等装好（读信息）

[(ciq1) x25=1]or [(S5)X14=0& (S3) X12=1]

夹臂下降(4Y1)y6=1& (coq1)Y25=0 (4B1)X5=1

夹工件(3Y2)y5=1, T1=0.5S T1=1

夹臂抬起（4Y1）y6=0 (4B2) X6=1

夹臂转下工位（1Y2）y1=1

X0=1 & (cih)X24=1or[ (S5)X14=0& (S3) X12=1]

(6站许可)

夹臂下降(4Y1)y6=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)

夹爪开(3Y1)y4=1 ,T5=0.8s T5=1

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)

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PLC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，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

1.5 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。

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，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

图2.1.1 第五站联网PLC 序流程图

表2.1.2软元件地址表

（说明：程序清单见附录。）

Y1=1(到右边工位)等后站就绪M81

Y6=1(下降)，T0

Y4=1,T2(夹爪开)

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：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。