机电系统综合课程设计

JIANG SU UNIVERSITY
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：机械工程学院
班级：机电0801
姓名：
学号： **********
指导教师：毛卫平、薛青
2012年3月
目录
第一章 MPS系统的第2站PLC控制设计
1.1 气动回路图
1.2 PLC的I/O分配表，I/O接线图
1.3 顺序流程图
1.4 触摸屏控制画面及说明，控制、信息软元件地址表
1.5 组态王控制画面及说明
第二章 MPS系统的两站联网PLC控制设计（第1站和第2站）
2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图（两站）
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
第五章参考资料
附录（程序清单：包括单站及联网主站）
第一章MPS系统的第二站PLC控制设计
结构：
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。

横缸（伸缩缸）
夹爪（机械手）回转结构
升降缸调理组合
I/O接口板电缆C1
电磁阀组合
控制面板
1．回转机构：回转平台、减速装置—涡轮蜗杆减速器（交流伺服电机驱动）。

将驱动结构与机械手臂连接，实现手臂回转。

2．抓取存放机构：主要由横缸、升降缸、夹爪组成。

完成工件的存取操作加入光纤传感作为工件夹取成功与否检测。

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）。

1.1气动回路图
图1 第二站气动回路图
1.2PLC的I/O分配表，I/O接线图
图2 PLC的I/O接线图
图3 PLC上电急停原理图
表1 PLC的I/O分配表
1.3 顺序流程图
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，摆缸出，推工件缸出（上小工件），摆缸回，吸盘吸气，推缸回，摆缸出，吸盘停止吸气，摆缸回，根据条件换仓，发前站安装完信号，等待下站取走，返回M 3 图4 单站顺序功能框图
Y7=1，给电机32000的脉冲，使之顺时针转动
Y6=0,Y11=0，Y0闪烁，电机停止，复位灯灭
给电机500的脉冲使之转到工件位，T5=0.1s
Y5=1，升降缸下降
Y11=1,Y5=0复位灯亮，升降缸缩回
Y1=1，Y2=0,伸缩缸缩回
Y6=1,T0=0.1s,伺服驱动开
Y11=1,复位灯闪烁
Y10=0，Y7=0，Y6=1
Y1=0，Y2=1，Y3=1，Y4=0，伸缩缸伸出，夹抓开, T7=0.5s
Y3=0,Y4=1,T1=2.0s,夹爪抓紧
Y5=1，升降缸下降 夹爪张开，Y3=1，Y4=0
Y1=1，Y2=0，伸缩缸缩回，Y7=1
返回
给电机8000脉冲转到下一站，T7=5.2s Y1=0，Y2=1，伸缩缸伸出
Y5=0，T2=0.4s
若X2=0，返回M9，Y1=1，Y2=0 Y5=0，升降缸下降
给电机8000脉冲，使之返回上一站
1.4 触摸屏控制画面及说明，控制、信息软元件地址表1）进入画面（如下图所示）
图5 进入画面
2)时间设置画面（如下图所示）
图6 时间设置画面
3）报警状态监控画面（如下图所示）
图7 报警状态监控画面4）监视状态监控画面（如下图所示）
图8 监视状态监控画面
5）手动控制画面（如下图所示）
图9 手动控制画面
表2 手动控制画面相关元件地址列表
ST2 输入部分
M14 伸缩缸伸出按钮
M3 伸缩缸缩回按钮
M16 夹爪松开按钮
M10 夹爪夹紧按钮
M9 升降缸下降按钮输出部分
Y1 1Y2 伸缩缸缩回
Y2 2Y1 伸缩缸伸出
Y3 2Y2 夹爪松开
Y4 3Y1 夹爪夹紧
Y5 3Y2 升降缸下降
1.5 组态王控制画面及说明
图10 运行系统界面图
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 特殊功能按钮X13 自动/手动X14 单站/联网X15 停止
输出部分Y22 开始灯Y11 复位灯Y16 上电Y17 急停
第二章 MPS 系统的两站联网plc 控制设计（第1站和第2站）
2.1 PLC 和PLC 之间联网通信的顺序流程图（两站）
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，摆缸出，推工件缸出（上小工件），摆缸回，吸盘吸气，推缸回，摆缸出，吸盘停止吸气，摆缸回，根据条件换仓，发前站安装完信号，
Y7=1，给电机32000的脉冲，使之顺时针转动 Y6=0,Y11=0，Y0闪烁，电机停止，复位灯灭 给电机500的脉冲使之转到工件位，T5=0.1s Y5=1，升降缸下降
Y11=1,Y5=0复位灯亮，升降缸缩回 Y1=1，Y2=0,伸缩缸缩回 Y6=1,T0=0.1s,伺服驱动开 Y11=1,复位灯闪烁 Y10=0，Y7=0，Y6=1 等待上一站的信息，伸缩缸伸出，夹抓开, T7=0.5s Y3=0,Y4=1,T1=2.0s,夹爪抓紧
Y5=1，升降缸下降 夹爪张开，Y3=1，Y4=0 Y1=1，Y2=0，伸缩缸缩回，Y7=1 返回
给电机8000脉冲转到下一站，T7=5.2s Y1=0，Y2=1，伸缩缸伸出
Y5=0，T2=0.4s
若X2=0，返回M9，Y1=1，Y2=0 Y5=0，升降缸下降 给电机8000脉冲，使之返回上一站
2.2 通讯软元件地址表
图11 从站联网通讯流程图
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
解决方法：打开气阀通气，调节气压
问题2：气缸停留位置不对
解决方法：重新调节各继电器y对应的动作和传感器的位置
问题3：气缸不推出，元件卡死
解决方法：急停后取出工件重新上料或者将气缸中的气放完
问题4：PLC无法联机
解决方法：检查联网后重新设置PLC参数
问题5：升降缸没有到位传感器提前响应
解决方法：增加延时程序，使得传感器信号保持到摆缸到位为止
问题6：伸缩缸动作过快
解决方法：调节气缸压力阀的压力
问题7：单步动作无法实现
解决方法：另外增加继电器单独实现单步动作，避免影响原程序
问题8：电机转动时有杂音
解决方法：减小转动频率
第四章设计的收获和体会
在为期三个星期的学习中，我学习了PLC程序的设计、触控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，我们首先了解了设备第二站的机械结构和气控回路，然后，又使用GX-Developer软件进行PLC程序的编写，并进行调试；再次，又用Easy-manage软件进行触控屏面板的设计，监视画面，单动画面，报警画面等等；最后，通过组态王CC-Link把一站和二站连成一体，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。

在这个过程中，虽然在调试时遇到了种种问题，但是通过大家的合力分析，以及老师的帮忙，最终问题都得以解决。

通过这个过程，我们以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，对于双控开关的控制，以及对某些指令要同时使用等等。

也让我们明白了PLC的编程技巧和注意事项，例如对于复杂的顺序控制，使用移位指令的优越性等等。

这之后，老师带领我们认识了现在的触摸控制，通过对几种常见的触摸屏例如电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线式触摸屏到表面声波触摸屏等等的介绍，增长了我们的见识，通过对Easy-manage软件的使用，我们掌握了触控屏设计的一些基础步骤，并对触摸屏控制和操作有了新的认识。

然后，我们又在老师的指导下，完成了CC-Link程序设计，实现了两站设备的联网，完成了这次的工业流水线的完整设计，结束了这次很有意义的课程设计。

五、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.《三菱FX/Q系列PLC自学手册》陈忠平编人民邮电出版社
4.《三菱PLC基础与系统设计》刘艳梅编机械工业出版社
5.《MPS-威伦触摸屏使用手册》
6.《触摸屏简介》
7.《CC-Link通讯注解说明》。