机电传控系统综合课程设计模块化生产教学系统的plc控制系统设计分类站

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1、机电传控系统综合课程设计机电传控系统综合课程设计 模块化生产教学系统的 PLC 控制系统设计 分类站（第六站） Sorting station 学院：京江学院学院：京江学院 班级班级: J 机械机械 0701 学号：学号：3071101001 姓名：薛佳佳姓名：薛佳佳 指导老师：顾永玉、马皓晨指导老师：顾永玉、马皓晨 日期：日期：2010.7.9 1 目目 录录 一、模块化生产培训系统（一、模块化生产培训系统（MPSMPS）介绍）介绍2 2 二、实验安全注意事项二、实验安全注意事项1010 三、实验项目三、实验项目1010 ( (一一) )第六站工件分类程序控制实验第六站工件分类程序控制实验

2、1010 分类存储站气动原理图分类存储站气动原理图 1212 分类存储站气动原理图分类存储站气动原理图 1313 分类存储站分类存储站 I/OI/O 地址分配表地址分配表 1414 第六站单站流程图第六站单站流程图 1515 触摸屏控制画面及说明触摸屏控制画面及说明 1616 组态王控制画面组态王控制画面 1818 （二）（二） 第五、六站联网程序控制实验第五、六站联网程序控制实验1919 第五、六站联网程序流程图第五、六站联网程序流程图 2020 四、设计的收获和体会四、设计的收获和体会 2424 五、参考资料五、参考资料 2525 六、附录六、附录 2525 第六站工件分类存储站单站程序第

3、六站工件分类存储站单站程序 2525 第五、六站联网程序第五、六站联网程序 2525 2 一、模块化生产培训系统（一、模块化生产培训系统（MPS）介绍）介绍 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

4、 模块化生产培训系统（MPS） 1 1系统组成系统组成 该系统的各站是安装在带槽的铝平板上（700mm350mm） ，各站可很容易地 连接在一起组成一条模拟自动加工生产线。系统提供的一套模拟加工工件分工 件 1(大)和工件 2(小)，均为塑料件，颜色有黑、白两种，可在系统中重复使用。 （见图 2） 3 工件 1 工件 2 图 2 工件 各站及其任务： 上料检测站（第 1 站） -回传上料台将工件 1（黑/白）依次送到检测工位 -提升装置将工件提升并检测工件颜色 搬运站（第 2 站） 将工件 1（黑/白）从第 1 站搬运到第 3 站 加工站（第 3 站） -用回转工作台将工件 1（黑/白）在四个

5、工位间转换 -模拟钻孔单元夹紧工件并钻孔 -模拟检测钻孔深度 安装站（第 4 站） -选择要安装工件 2（黑/白）的料仓 -将工件 2（黑/白）从料仓中推出 -将工件 2 安装到工件 1 的中心孔内 安装搬运站（第 5 站） -将第 3 站工件 1 搬运到安装工位 -将安装好的组件搬运到分类存储站 分类存储站 -根据工件 1、2 颜色的组合类型分类 -将组件推入料仓 物流传递过程： 如图 3 所示，上料检测站将工件 1 按顺序排好后提升送出；搬运站将工件 4 1 从上料检测站搬至加工站；加工站将工件 1 加工后送出工位；安装搬运站将 工件 1 搬至安装工位放下；安装站选择工件 2 装入工件 1

6、 中；安装搬运站再将 安装好的组件送分类存储站；分类存储站将组件送入相应的料仓。 安 装 站 搬 运 站 加 工 站 安装搬运站 分类存储站 上料检测站 图 3 物流传递过程 系统使用的执行元件包括气动缸、气动夹爪、真空吸盘、摆动气缸、直流 电机和直流步进电机等，大量的控制调节元件，如电控气动阀、单向节流阀、 过滤减压阀以及步进电机驱动器等，用于行程控制的传感器达四十多个，有光 电式、电感式、磁电式几种。 磁电式接近开关 电子舌簧式行程开关的结构与工作原理如图 4 所示，行程开关内装有舌簧 片、保护电路和指示灯，被合成树脂塑封在盒子内。当行程开关进入磁场（气 缸活塞上附有的永久磁环）时，舌簧闭

7、合导通，同时传感器上的 LED 灯亮，行 程开关输出一个电控信号。 a）开关断开 b）开关接通 1永久磁环 2舌簧片 3保护电路 4指示灯 图 4 电子舌簧式行程开关 5 光电式接近开关 当该开关光路被阻碍时，开关触点闭合，输出低电平，同时传感器上的 LED 灯亮。低分辨率的光电式传感器可用于识别工件的黑、白颜色。 图 5 光电式传感器 图 5 光电式传感器 电感式接近开关 用于标准开关距离，没有机械接触，当有金属接近引起开关感应电磁场变 化时，开关触点闭合，输出低电平，同时传感器上的 LED 灯亮。该传感器还可 用来识别金属和非金属材料。 图 6 电感式传感器 2 2控制技术控制技术 模块化

8、生产培训系统的每一站都有一套独立的控制系统，使用日本三菱公 司的 FX2N系列微型可编程控制器进行控制。 （见图 7） O 红黑蓝 O 红蓝黑 6 PLCPLCPLCPLCPLC PLC 站 1站 2站 3站 4站 5站 6 图 7 PLC I/O 控制的控制框图 各站都可通过一控制面板来执行 PLC 的控制程序，使各站按要求进行工作。 每一个控制面板上有 5 个按钮开关，二个选择开关和一个急停开关。各开关的 控制功能定义为： 带灯按钮，绿色 开始 S1 带灯按钮，黄色 复位 S2 按钮，黄色 特殊功能按钮 S3 两位旋钮，黑色 自动/手动 S4 两位旋钮，黑色 单站/联网 S5 按钮，红色

9、停止 S6 带灯按钮，绿色 上电 S7 急停按钮，红色 急停 S8 3.3. 联网控制联网控制 为保证系统中各站能联网运行，必须将各站的 PLC 连接在一起，使独立的 每一站与前后各站交换信息。而且加工过程中所产生的数据，如工件颜色、装 配信息等，也需要能向下站传送，以保证工作正确。 （如分类正确、安装正确等） 工件信息： 表示工件信息的数据，是根据不同的工件颜色在不同站产生的。 工件的信息用三个二进制数表示：d0、d1、d2（目前 d2 没有用到） 。 d0d1 工件 1（黑） 工件 2（黑） 00 工件 1（白） 工件 2（黑） 10 7 工件 1（黑） 工件 2（白） 01 工件 1（白

10、） 工件 2（白） 11 这些数据从上站传送到下站，最后分类存储站根据数据将组件分类推入料仓。 通讯信息 （1）I/O 通信方式 在各站的 PLC 之间用一根标准电缆进行连接，通过这个电缆可连接 8 个传 感器信号和 8 个输出控制信号，将加工过程中所产生的数据，如工件颜色、装 配信息等，从上站向下站传送，以保证安装和分类正确。通过该电缆，各站的 传感器和输出控制器可得到 24V 电压。 （包括 24V 接地线） 各站可通过 4 根 I/O 线与前后各站进行通信，互相交换信息（向前两根通 信线，一输出一输入：向后两根通信线，一输出一输入） 。 表 1 各站通讯信号地址表 绝对地址符号地址注 解

11、 X20Di0 从前站读入的数据 d0 X21Di1 从前站读入的数据 d1 X22Di2 从前站读入的数据 d2 X23Ciq 通讯 从前站读入前站状态 X24Cih 通讯 从后站读入后站状态 Y20Do0 向后站输出的数据 d0 Y21Do1 向后站输出的数据 d1 Y22Do2 向后站输出的数据 d2 Y23Coq 通讯 向前站输出本站状态 Y24Coh 通讯 向后站输出本站状态 （2）N：N 通信方式： PLC 控制网络为同位连接系统，它是各 PLC 通过串行通信接口相互连接起 来的系统。系统中的 PLC 是并行运行的，通过数据传递相互联系，以适应大规 模控制的要求（节省 I/O 口）

12、 。系统常采用总线型结构，各 PLC 之间的通信一般 8 采用 RS-422A（或 RS-485）接口或光缆。系统所用的 PLC 一般是同一厂商的同 一系列产品（如 FX2N系列） ，系统内的每个 PLC 都有一个唯一的系统单元识别号， 号码从 0 开始顺序设置。在每个 PLC 内部都设置了一个公共数据区，用作通信 数据的缓冲区。PLC 系统程序中的通信程序把公共数据区的发送区数据发送到 通信接口上，并且把通信接口上接受到的数据放入公共数据区的接受区中。用 户应用程序中只需编制把发送的数据送入公共数据区的发送区和从公共数据区 的接受区读取接受的数据的程序，即可实现 PLC 之间的相互信息传递，

13、完成整 个系统的数据通信。 FX2N-485-BDFX2N-485-BDFX2N-485-BD FX2N-485-BD FX2N-485-BD FX2N-485-BD 主站点 （第 0 号） 从站点 （第 1 号） 从站点 （第 2 号） 从站点 （第 5 号） 从站点 （第 4 号） FX2N-485-BD 从站点 （第 3 号） 图 8 NN 的链接示意图 发送区接受区接受区 接受区发送区接受区 接受区接受区发送区 0 单元公共 数据区 1 单元公共 数据区 n 单元公共 数据区 9 图 9：同为连接系统的数据传送 10 前站物流 后站 前站 后站 4： 4 图 10 两站通信图 4.4.

14、操作过程操作过程 当所有的电气连接和气动连接接好后，将系统接上电源，程序开始。先分 别按下各站控制面板的“上电”按钮，这时各站复位灯开始闪动。如果是第一 次开机, 要将各站工件收到上料检测站或安装站中，而后分别按下各站的“复 位”按钮，待各站完全复位后，各站开始灯闪动，再从第六站开始依次向前按 下“开始” 按钮，系统可开始工作。 当任一站出现异常，按下该站“急停”按钮，该站立刻会停止运行。当排 除故障后，依次按下该站的“上电”按钮、 “复位”按钮和“开始” 按钮，该 站可接着从刚才的断点继续运行。 如工作时突然断电，来电后系统重新开始运行，操作方法同前。 Coh=0 Ciq=0 Cih=0 C

15、oq=0 Coh=0 Ciq=0 Cih=1 Coq=1 Coh=1 Ciq=1 Cih=1 Coq=1 Coh=1 Ciq=1 Cih=0 Coq=0 Coh=0 Ciq=0 Cih=0 Coq=0 后站准备接收来 自前站的工件 前站已给出的工 件和工件的数据 后站已收到的工 件和数据 前站给出信号结 束这个传递 11 二、实验安全注意事项二、实验安全注意事项 1.培训的学员必须在指导教师的指导下才能操作该设备。 2.请务必按照技术文件和各独立元件的使用要求使用该系统以保证人员和设备 安全。 电气系统 电源：各站的使用电压为 220vAC，请注意 符号，该处有 220vAC，请注意安全。 各

16、站工作台面上使用电压为 24vDC（最大电流 5A） 。 只有在掉电状态下才能连接和断开各种电气连线。 气动系统 各站的供气由各站的过滤减压阀供给，额定的使用气压为 6bar（0.6MPa） ， 气动系统的使用压力不得超过 8bar（0.8MPa） 。 在气动系统管路接好之前不得接通气源。 接通气源和长时间停机后开始工作，个别气缸可能会运动过快，所以要特 别当心！ 机械系统 所有部件的紧定螺钉应拧紧，检查运动时是否干涉。 不要在系统正常运行时人为地干涉其工作。 三、实验项目三、实验项目 ( (一一) )第六站工件分类程序控制实验第六站工件分类程序控制实验 1 1实验目的实验目的 （1）了解 PLC 控制系统