畢業(yè)設(shè)計---mps工件安裝單元控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p>　　題 目 MPS工件安裝單元控制系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　MPS工件安裝單元控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文首先介紹了MPS安裝單元的定義、意義、研究重點及發(fā)展狀況,并闡述了設(shè)計

2、MPS安裝單元的PLC控制系統(tǒng)的思路和方法；講述了控制系統(tǒng)所要達到的安裝要求，分析每個動作的步驟,提出了達成該要求的元件的選擇,繪制出了控制系統(tǒng)的PRO/E三維實體造型圖，控制系統(tǒng)原理框圖，控制系統(tǒng)的PLC原理圖以及氣動原理圖及組態(tài)王的界面的設(shè)計。闡述了各電氣元件的選擇過程以及對各元件的技術(shù)參數(shù)做了介紹；講述了梯形圖繪制的流程。在本文的最后，講述組態(tài)王軟件是如何與PLC通信以及組態(tài)環(huán)境中各個設(shè)備的屬性是如何設(shè)置的，經(jīng)過數(shù)次調(diào)試，可以實現(xiàn)

3、組態(tài)軟件對控制系統(tǒng)的監(jiān)控。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：MPS安裝單元 PLC控制 系統(tǒng)設(shè)計 梯形圖</p><p>　　Design of MPS Unit Work Piece Control System</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper fir

4、stly introduces the definition of MPS unit installation, the significance of doing research on it and makes an introduction of the main points and the current development of the research. It also talks about the ideas an

5、d methods on the design of PLC control system units of MPS unit work piece and the installation requirements to which the control systems need to achieve. Through analyzing every step of the process, the paper finds the

6、necessary elements that are needed to reach th</p><p>　　Key words: MPS Installation Unit; PLC Controlling; System Design; Ladder Diagram</p><p><b>　　.</b></p><p><b&g

7、t;　　目錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1MPS生產(chǎn)模塊的國內(nèi)外發(fā)展狀況1</p><p>　　1.1.1國內(nèi)狀況1</p><p>　　1.1.2國外狀況1</p><p>　　1.2研究MPS工件安裝單元的目的和意義3&

8、lt;/p><p>　　2控制系統(tǒng)的設(shè)計要求以及設(shè)計方案4</p><p>　　2.1控制系統(tǒng)的設(shè)計要求4</p><p>　　2.1.1控制系統(tǒng)的動作要求4</p><p>　　2.1.2工作過程5</p><p>　　2.2控制系統(tǒng)的設(shè)計方案8</p><p>　　2.2.1PLC設(shè)計

9、的總體思路8</p><p>　　2.2.2組態(tài)王畫面制作與控制的總體方案：10</p><p>　　2.2.3整個設(shè)計過程的總體步驟11</p><p>　　2.3 控制系統(tǒng)的電氣原理圖11</p><p>　　2.3.1控制系統(tǒng)原理框圖11</p><p>　　2.3.2 控制系統(tǒng)的PLC原理圖12&l

10、t;/p><p>　　2.3.3 控制系統(tǒng)的氣動原理圖15</p><p>　　3控制系統(tǒng)電器元件的選擇及技術(shù)參數(shù)16</p><p>　　3.1 PLC的選用以及技術(shù)參數(shù)介紹16</p><p>　　3.1.1 PLC的選用16</p><p>　　3.1.2 PLC的技術(shù)參數(shù)介紹16</p>

11、<p>　　3.2氣缸的選擇18</p><p>　　3.2.1氣壓傳動的優(yōu)點18</p><p>　　3.2.2汽缸選擇的要點18</p><p>　　3.2.3 直線汽缸的選擇19</p><p>　　3.2.4擺動汽缸的選擇19</p><p>　　3.3繼電器的選擇20</p>

12、<p>　　3.3.1繼電器的選擇20</p><p>　　3.3.2所選繼電器的性能參數(shù)21</p><p>　　3.4 電磁換向閥的選擇21</p><p>　　3.4.1電磁閥的選擇21</p><p>　　3.4.2所選電磁閥的技術(shù)參數(shù)介紹22</p><p>　　3.5 真空發(fā)生器的選

13、擇22</p><p>　　3.6 真空數(shù)顯表的選擇23</p><p>　　3.7 調(diào)壓過濾器的選擇24</p><p>　　3.8傳感器的選擇25</p><p>　　3.8.1電容式傳感器的選擇25</p><p>　　3.8.2真空傳感器的選擇26</p><p>　　3.8

14、.3位置傳感器的選擇26</p><p>　　3.8.4光電傳感器的選擇27</p><p>　　3.9電機的選擇27</p><p>　　4控制系統(tǒng)的程序設(shè)計29</p><p>　　4.1 PLC程序的編寫29</p><p>　　4.1.1PLC控制的流程圖29</p><p>

15、;　　4.1.2PLC程序30</p><p>　　4.2 MPS工件安裝單元PRO/E三維實體造型30</p><p>　　4.2.1臺面造型設(shè)計31</p><p>　　4.2.2箱體及按鈕造型設(shè)計31</p><p>　　4.2.3 汽缸及推桿的造型設(shè)計32</p><p>　　4.2.4系統(tǒng)造型的整體

16、裝配33</p><p>　　4.3組態(tài)的制作34</p><p>　　4.3.1組態(tài)王軟件介紹34</p><p>　　4.3.2組態(tài)變量的聲明35</p><p>　　4.3.3組態(tài)制作界面36</p><p>　　5. 控制系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試36</p><p>　　5.1 PLC

17、程序的調(diào)試36</p><p>　　5.2 控制系統(tǒng)組態(tài)部分調(diào)試40</p><p>　　5.2.1組態(tài)與PLC之間的通信40</p><p>　　5.2.2組態(tài)畫面刷新率調(diào)試41</p><p>　　5.2.3組態(tài)畫面顯示調(diào)試42</p><p>　　5.2.4組態(tài)按鈕響應速度調(diào)試42</p>

18、<p><b>　　結(jié)束語44</b></p><p><b>　　參考文獻45</b></p><p><b>　　致謝46</b></p><p><b>　　附錄47</b></p><p><b>　　1緒論<

19、/b></p><p>　　本章節(jié)將介紹MPS生產(chǎn)模塊的國內(nèi)外發(fā)展狀況，研究本課題的意義以及研究的思路和方法。</p><p>　　1.1MPS生產(chǎn)模塊的國內(nèi)外發(fā)展狀況</p><p><b>　　1.1.1國內(nèi)狀況</b></p><p>　　經(jīng)濟和社會的發(fā)展，為培養(yǎng)現(xiàn)代制造業(yè)高級應用型人才提供了難得的機遇。 隨

20、著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展和加入 WTO ，我國將成為世界制造業(yè)基地。發(fā)展現(xiàn)代制造業(yè)和提升城市的實力和水平，不僅需要大量的高級專門人才，同時更需要培養(yǎng)一大批面向生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理第一線的具備高等專業(yè)文化水平的高等技術(shù)“應用型”人才，目前這方面人才需求旺盛。工業(yè)控制自動化技術(shù)是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術(shù)，

21、主要包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。工業(yè)控制自動化技術(shù)作為20世紀現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題。雖然自動化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對企業(yè)生產(chǎn)過程有明顯的提升作用。 我國工業(yè)控制自動化的發(fā)展道路，大多是在引進成套設(shè)備的同時進行消化吸收，然后進行二次開發(fā)和應用。目前我國工業(yè)控制自動化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應用都有了很大的發(fā)展，我國工業(yè)計算機系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。目前，工業(yè)控制自動化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集

22、成化方向發(fā)展。長期以來，PLC始終處于工業(yè)控制自動</p><p><b>　　1.1.2國外狀況</b></p><p>　　模塊化的概念由來己久。模塊化制造的思想也來源于人們長期的生產(chǎn)實踐。在機床制造業(yè)，德國于1930年提出了“模塊化構(gòu)造”(Modular Construction)的設(shè)計方法。由于用這種方法設(shè)計制造的機床具有很好的經(jīng)濟效益，因而采用模塊化構(gòu)造在世

23、界得到迅速發(fā)展。日本通產(chǎn)省在1977年開始研制柔性安裝單元(FMC)，明確地引進了模塊化構(gòu)造的概念：按不同功能制造模塊，其獨立性很強，模塊化的功能單元可獨立運轉(zhuǎn)，整個控制系統(tǒng)是有上述模塊組成的多級系統(tǒng)。隨著先進制造技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛應用，使傳統(tǒng)的模塊化設(shè)計技術(shù)發(fā)生了深刻的變化。模塊化是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的要求，是對傳統(tǒng)標準化形式的發(fā)展。模塊化與成組技術(shù)、柔性生產(chǎn)技術(shù)、計算機輔助技術(shù)等現(xiàn)代制造技術(shù)之間的關(guān)系是相輔相成、互相支持，只有

24、在生產(chǎn)中密切配合才能發(fā)揮最大效益。</p><p>　　施進發(fā)等給出了機械的最新定義、闡述了模塊化機械產(chǎn)品的現(xiàn)狀及其實際意義，建立了機械模塊學理論體系，并分析了機械模塊學的研究對象。模塊化是企業(yè)和產(chǎn)品重組的基礎(chǔ)，是產(chǎn)品及其制造系統(tǒng)持續(xù)更新和并行開發(fā)的最佳基礎(chǔ)。</p><p>　　模塊化制造作為一種現(xiàn)代制造環(huán)境下的制造哲理和方法論也早就引起了人們的注意。Rogers等就實現(xiàn)模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)(

25、MPS)的有關(guān)問題進行了深入的研究。通過建立模塊標準，建立有限的部件級的基本生產(chǎn)安裝單元(標準模塊)，而不是通常的整機設(shè)備。把基本模塊分為四類：加上單元、運動單元、模塊化刀具裝卡單元以及可配置的控制系統(tǒng)。通過從模塊目錄中選取適當?shù)哪K就能建立適應范圍寬的自動化、集成化的生產(chǎn)系統(tǒng)。以生產(chǎn)實例說明：在設(shè)計工具的支持下根據(jù)特定產(chǎn)品的制造需求對模塊化制造系統(tǒng)進行再設(shè)計是可行的。</p><p>　　隨著國外對IMS(智能

26、制造系統(tǒng))中的模塊化制造的研究，提出了一種基于模塊化理論的制造系統(tǒng)模型——模塊化制造模型(Modular Manufacturing Model)，即基于模塊化理論的制造系統(tǒng)模型。利用從這種模型派生的設(shè)計、建造、操作和控制技術(shù)而建立的制造系統(tǒng)就是模塊化制造系統(tǒng)。利用該模型，模塊化制造系統(tǒng)與虛擬制造聯(lián)系起來，可以在虛擬環(huán)境下構(gòu)造制造系統(tǒng)，產(chǎn)品設(shè)計、制造裝備設(shè)計和制造系統(tǒng)設(shè)計均采用模塊化設(shè)計方法，把產(chǎn)品和制造系統(tǒng)設(shè)計有機地統(tǒng)一起來。通過制造

27、特定的產(chǎn)品完成對制造系統(tǒng)的再設(shè)計，使部件、產(chǎn)品、制造設(shè)備，連同設(shè)計、操作活動都以模塊為單位進行描述，以模塊的組合來構(gòu)造和運行制造系統(tǒng)。提出了模塊化制造系統(tǒng)的基本構(gòu)造方法，以基于機器人的模塊化制造系統(tǒng)為例，分析了模塊化制造系統(tǒng)研究中存在的主要問題及需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。</p><p>　　上世紀50年代以來國外針對中、低檔消費品的生產(chǎn)，如兒童玩具、廚房用具等，研究了實現(xiàn)模塊化化生產(chǎn)系統(tǒng)(MPS)的合理性。把MPS作

28、為產(chǎn)品和生產(chǎn)系統(tǒng)并行設(shè)計的一種使能技術(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計和制造系統(tǒng)設(shè)計之間建立了系統(tǒng)的聯(lián)系，通過為制造特定的產(chǎn)品對制造系統(tǒng)進行再設(shè)計。提出了模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的兩個基本工作原理，分析了建立設(shè)備模塊標準和面向并行工程的MPS設(shè)計支持工具的重要性。把MPS總體設(shè)計過程分為三個階段：產(chǎn)品分析、面向MPS的產(chǎn)品建模和MPS綜合。繼而討論了模塊化制造系統(tǒng)的連接和分布式配置，并描述了它們在混合應用中的仿真環(huán)境，以說明該環(huán)境的能力，最后給出了某些系統(tǒng)使用的實例

29、，說明系統(tǒng)可在實時生產(chǎn)中應用。從模塊化制造概念的形成可以看出，模塊化制造是符合當今制造業(yè)發(fā)展潮流、具有廣泛實踐基礎(chǔ)、可具體執(zhí)行和操作的一種實用型先進制造模式和技術(shù)體系。模塊化制造系統(tǒng)是根據(jù)特定模塊化產(chǎn)品的制造要求設(shè)計而成的：產(chǎn)品性能和質(zhì)量提高的周期縮短，頻率提高，快速響應市場需求；與其相適應的生產(chǎn)系統(tǒng)易于重組，以適應產(chǎn)品的快速變換。滿足這兩個基本要求的實現(xiàn)條件就是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的模塊化和制造系統(tǒng)裝備的模塊化。而后者又包括制造裝備(含軟<

30、/p><p>　　國外自上世紀60年代出現(xiàn)第一臺工業(yè)過程控制系統(tǒng)以來已經(jīng)過三代產(chǎn)品的發(fā)展變化，隨著計算機技術(shù)及產(chǎn)品的發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)亦相應地不斷發(fā)展。半導體技術(shù)集成電路技術(shù)推動微處理器、微控制器的發(fā)展，1位、4位、8位、16位、32位微處理器，各種控制器、控制裝置、PLC更新?lián)Q代加快，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)芯片已問世，模擬控制器、智能控制器已初步商品化及推廣應用。 分布式控制系統(tǒng)已推出第四代產(chǎn)品，計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)

31、的發(fā)展，使控制系統(tǒng)向全數(shù)字化、全分散式、全開放可互操作和開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的新一代現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）發(fā)展。 現(xiàn)場總線技術(shù)近年迅速發(fā)展，目前有FF（現(xiàn)場總線基金會）、Profibus（過程現(xiàn)場總線）、LonWorks（局部操作網(wǎng)絡(luò)）、CAN（控制局域網(wǎng)絡(luò)）、HART（可尋址遠程傳感器數(shù)據(jù)通路）等。</p><p>　　1.2研究MPS工件安裝單元的目的和意義</p><p>　　我這次畢

32、業(yè)設(shè)計的課題來源于機械系實驗室現(xiàn)有的MPS系統(tǒng)的實驗裝置。設(shè)計目標是在已有硬件條件的基礎(chǔ)上對其控制系統(tǒng)進行設(shè)計。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計，掌握控制系統(tǒng)的基本設(shè)計思路，了解PLC構(gòu)成和編程方法，并對通過組態(tài)軟件在電腦實現(xiàn)對裝置的動作的畫面模擬，并實現(xiàn)遠程控制。</p><p>　　模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)(MPS)是機械工程系進行PLC編程與操作以及PLC聯(lián)網(wǎng)控制技能訓練的教學設(shè)備。該系

33、統(tǒng)由上料檢測站、搬運站、加工站、安裝站、安裝搬運站、分類站等六個部分組成。每一站都有一套獨立的PLC控制系統(tǒng)，都能單獨完成一個動作過程。MPS安裝單元控制系統(tǒng)設(shè)計是通過傳送帶工作臺實現(xiàn)物流傳輸，并通過擺臂對工件進行模擬安裝。</p><p>　　MPS系統(tǒng)解決了學生不能在實際生產(chǎn)線上操作訓練的問題，為教師和學生提供了一套符合實際情況的模擬教學環(huán)境。應用MPS系統(tǒng)，學生們可以將所學到的專業(yè)知識進行充分的綜合應用，技

34、能得到充分的訓練。通過實訓，學生們的自我學習，獨立思考，組織協(xié)調(diào)等綜合能力及團隊合作精神也會得到全面的提高。</p><p>　　2控制系統(tǒng)的設(shè)計要求以及設(shè)計方案</p><p>　　2.1控制系統(tǒng)的設(shè)計要求</p><p>　　2.1.1控制系統(tǒng)的動作要求</p><p>　　使MPS生產(chǎn)模塊的工件加工能夠完成工件的輸送、加工、裝配、檢測以

35、及存儲等功能，每一項功能在實驗臺上對應著一個單元。</p><p>　　本設(shè)計的主要任務(wù)和目標是通過傳送帶工作臺實現(xiàn)物流傳輸，并通過擺臂對工件進行模擬安裝，完成該單元的控制系統(tǒng)設(shè)計。 </p><p>　　本單元的動作流程如圖2.1。</p><p>　　圖2.1 MPS工件安裝單元動作流程圖</p><p>　　本單元分為三種工件，白色，灰

36、色和黑色。當傳送帶初端的電容傳感器檢測到工件殼時擺臂會先擺動到右邊，當擺臂到達了右邊，會接觸到右邊的位置傳感器，通過檢測單元傳輸過來的信息，汽缸會控制對應的推桿通過下料器推出對應顏色的工件，此時工件所在操作臺上的光電傳感器會輸出信號然后汽缸會控制擺臂擺動到左邊，當擺臂到達預定位置后會觸發(fā)左邊的位置傳感器，電機會帶動傳送帶轉(zhuǎn)動，然后工件殼通過傳送帶傳送到末端，到達右端后右端的光纖傳感器會輸出信號，此時擺臂吸盤吸住工件，當吸盤吸住工件后真空

37、傳感器會輸出信號，此時擺臂會擺動到右端，到達右端后會再次接觸到右邊的位置傳感器，接著松下工件，工件會落入工件殼中，然后擺臂再次擺回左邊，整個流程結(jié)束。</p><p>　　另外，要實現(xiàn)對不同顏色工件進行顏色匹配及安裝動作需要實現(xiàn)對上一單元的聯(lián)網(wǎng)操作，為了便于編寫程序和制作組態(tài)王的監(jiān)控畫面，本次設(shè)計僅對應一種顏色工件的動作流程。</p><p><b>　　2.1.2工作過程<

38、;/b></p><p>　?。?）系統(tǒng)復位、開始</p><p>　　當急停按鈕、退出按鈕、復位按鈕后，PLC的外圍設(shè)備都回到其始位置。這時按下運行按鈕后系統(tǒng)開始動作。</p><p><b>　?。?）擺臂右擺</b></p><p>　　當傳送帶初端的電容傳感器檢測到工件殼時擺臂會先擺動到右邊，為推桿推出工件

39、讓好位置。</p><p>　　在擺臂右擺到位后會進入下一動作的準備。</p><p>　?。?）推桿推出相應工件</p><p>　　當擺臂到達了右邊，會接觸到右邊的位置傳感器，通過檢測單元傳輸過來的信息，氣缸會控制對應的推桿通過下料器推出對應顏色的工件。</p><p><b>　?。?）擺臂左擺</b></p

40、><p>　　工件到達指定位置后，件所在操作臺上的光電傳感器會輸出信號然后汽缸會控制擺臂擺動到左邊。</p><p><b>　?。?）工件殼右移</b></p><p>　　當擺臂擺動到左邊后會觸發(fā)左邊的位置傳感器，電機會帶動傳送帶轉(zhuǎn)動，然后工件殼通過傳送帶傳送到右端。</p><p><b>　?。?）吸盤吸住

41、工件</b></p><p>　　當工件殼到達右端后右端的光電傳感器會輸出信號，然后汽缸會控制擺臂下的吸盤會吸住工件。</p><p><b>　?。?）擺臂右擺</b></p><p>　　當吸盤吸住工件后真空傳感器會輸出信號，然后擺臂會再次擺到右端。</p><p><b>　?。?）吸盤松下&

42、lt;/b></p><p>　　當擺臂擺到右端后會觸發(fā)到右端的位置傳感器，然后汽缸會控制吸盤泄壓，工件會掉落到工件夾中</p><p><b>　?。?）擺臂左擺</b></p><p>　　另外，裝置設(shè)有兩種工作模式：自動模式與單步模式。</p><p>　　在自動模式下，按下運行按鈕后，裝置將會連貫地執(zhí)行完一

43、整套動作。若在動作過程中按下暫停按鈕，則裝置執(zhí)行完一步動作后會暫時等待，等到再次按下運行按鈕后才繼續(xù)執(zhí)行接下來的動作。</p><p>　　在單步模式下，裝置一次只會執(zhí)行一步動作，在按下運行按鈕后，才繼續(xù)執(zhí)行下一步動作。在該模式下，暫停按鈕不起作用。</p><p>　　裝置還設(shè)有急停與復位功能。不管裝置運行到何種狀態(tài)，在按下急停按鈕后，整個安裝單元立即停止工作。接著需要按退出按鈕，退出急

44、停狀態(tài)。此時按下復位按鈕后，裝置復位到基本位置，裝置動作返回初始準備狀態(tài)。</p><p>　　根據(jù)以上的敘述，將要選用的電氣元件羅列如下表所示：</p><p>　　表2.1 要選用的電氣元件明細表</p><p>　　2.2控制系統(tǒng)的設(shè)計方案</p><p>　　2.2.1PLC設(shè)計的總體思路：</p><p>　

45、　在這次的MPS系統(tǒng)設(shè)計的過程中，PLC扮演著及其重要的角色。可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個

46、整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。國外有很多的公司如德國的西門子，日本的三菱等在PLC的制造上處于領(lǐng)先地位。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計算機廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家。</p>

47、<p>　　PLC對該裝置進行控制的實質(zhì)就是控制其幾個輸入輸出變量的開關(guān)值，PLC控制的總體思路是：在幾個輸入量滿足特定條件的情況下對指定的輸出量進行控制。因此在PLC編程前首先要整理清楚各輸入輸出量的變化對裝置完成動作的影響。其后需要理順安裝單元的動作要點及其順序，然后畫出順序功能圖。順序功能圖的條理與否對程序編制過程起著十分重要的作用。</p><p>　　本次設(shè)計PLC程序的編制方法采用較常用

48、的梯形圖程序設(shè)計法。該方法的好處是形象、直觀、易于使用、條理清楚，而且之后調(diào)試與修改也較為方便。</p><p>　　梯形圖的設(shè)計方法常有經(jīng)驗法、根據(jù)繼電器電路圖設(shè)計法、順序控制設(shè)計法。對于類似本次設(shè)計那樣，需控制較多變量而且動作較多的情況，順序控制設(shè)計法因為直觀和條理性較強的優(yōu)勢，是首選的方法。因此，接下來的設(shè)計工作就是根據(jù)順序功能圖將實現(xiàn)裝置基本動作的程序編制出來。并再次基礎(chǔ)上進行修改，以滿足組態(tài)控制的要求。

49、</p><p><b>　　設(shè)計方案：</b></p><p>　　1.觸摸屏PLC控制</p><p>　　2.PC組態(tài)監(jiān)控及PLC控制</p><p>　　3.按鈕和繼電器控制。</p><p>　　方案1具有易于使用、堅固耐用、反應速度快、節(jié)省空間等優(yōu)點。</p><p

50、>　　圖2.2方案1示意簡圖</p><p>　　方案2的可移植性好，可靠性高，抗干擾能力強，系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造以及易學易用等優(yōu)點。</p><p>　　圖2.3 方案2示意簡圖</p><p>　　方案3的可靠性和自動化性比較差，改造性差。</p><p>　　圖2.4方案3示意簡圖</p>&

51、lt;p>　　由于實驗室已具備PC機以及組態(tài)王軟件以及方案二具有可移植性很好容易改造等一系列的優(yōu)勢，所以本設(shè)計選擇方案2.</p><p>　　2.2.2組態(tài)王畫面制作與控制的總體方案：</p><p>　　組態(tài)王是一種通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件。所謂組態(tài)（Configuration）軟件，是在人們對工業(yè)自動化和控制系統(tǒng)的高通用性的要求下誕生的一種控制系統(tǒng)軟件。組態(tài)的含義是使用軟件工具對

52、計算機及軟件的各種資源進行配置，達到讓計算機或軟件按照預先設(shè)置執(zhí)行特定任務(wù)、滿足用戶要求的目的。</p><p><b>　　其特點是：</b></p><p>　　有較強的延續(xù)性和可擴展性。當現(xiàn)場或用戶的需求發(fā)生變化時，不需要作很多的修改即可方便地完成軟件的更新和升級。</p><p><b>　　易學易用。</b>&l

53、t;/p><p>　　通用性高。每個用戶根據(jù)工程實際情況，可以利用組態(tài)軟件完成不同性質(zhì)的任務(wù)，不受行業(yè)限制。</p><p><b>　　實時多任務(wù)。</b></p><p>　　組態(tài)王作為優(yōu)秀的國產(chǎn)組態(tài)軟件，其好處是界面全中文，更易于學習?？刂品奖闱抑庇^。</p><p>　　組態(tài)王畫面制作過程總體分為兩步：</p&

54、gt;<p>　　利用組態(tài)的按鈕控件控制裝置完成預定動作：</p><p>　　制作動畫以模擬裝置工作過程。</p><p>　　組態(tài)王的界面是以二維點陣圖構(gòu)成的，對裝置工作過程中的動畫模擬也是以點陣圖的方式呈現(xiàn)。因此在進行組態(tài)王的設(shè)計前，需要截取和繪制大量的安裝單元器件的模型圖。為了滿足畫面上的需求，先用Pro/E繪制裝置的3維造型，再對其進行畫面截取，以構(gòu)成組態(tài)王畫面需要

55、的點陣貼圖。</p><p>　　在組態(tài)王系統(tǒng)控制的制作時，首先需要建立一些變量，包括系統(tǒng)內(nèi)部變量和來自于PLC的變量。其次對變量編程。實現(xiàn)組態(tài)王對PLC輸出量的控制，從而間接控制裝置動作。</p><p>　　2.2.3整個設(shè)計過程的總體步驟：</p><p>　　結(jié)合以上分析，制定的設(shè)計過程大體如下：</p><p>　　1.查閱資料對M

56、PS安裝單元的基本構(gòu)造與原理加以了解，并確定實現(xiàn)組態(tài)王對裝置的控制需要實現(xiàn)對哪些輸入輸出量的控制，初步擬定好程序控制的思路。</p><p>　　2.查閱有關(guān)資料，確定元器件的選用。</p><p>　　3.利用Peo/E，對裝置造型進行繪制，并做出三維造型圖。</p><p>　　4.利用PHOTOSHOP等圖像編輯軟件對三維造型圖進行截圖與修改。制作出拆成若干零

57、件的、適合組態(tài)王畫面的裝置元件的點陣圖。</p><p>　　5.利用已制成的點陣圖和組態(tài)王軟件自帶的一些控件，初步完成組態(tài)王操控界面的繪制。</p><p>　　6.利用V4.0 STEP 7 軟件對PLC控制程序進行編程與調(diào)試。使之能實現(xiàn)在工作臺上操作裝置完成預定動作。</p><p>　　7.進一步對PLC程序進行完善，使組態(tài)王軟件能夠?qū)ζ溥M行控制。對組態(tài)王進

58、行變量設(shè)置與編程，并對組態(tài)王畫面進行完善。使之能夠?qū)崿F(xiàn)對安裝單元的控制，同時完成動畫的制作。</p><p>　　8.對整個控制系統(tǒng)進行調(diào)試和糾錯。并完善最終的組態(tài)王的畫面。</p><p>　　9.進行說明書的編寫及相關(guān)圖紙的繪制。</p><p>　　2.3 控制系統(tǒng)的電氣原理圖</p><p>　　本小節(jié)包含了控制系統(tǒng)原理框圖、PLC原

59、理圖、氣動原理圖3張原理圖。</p><p>　　2.3.1控制系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　由所選擇的實驗方案和各種元器件，設(shè)計出如下控制系統(tǒng)原理框圖。如圖2.5所示。通過操作臺上的各種按鈕﹑旋鈕，向西門子S7200PLC發(fā)出指令（也可以通過PC機上的PLC軟件和組態(tài)軟件發(fā)送）；信號由PLC處理并通過標準的傳輸數(shù)據(jù)線和I/O接線端子傳遞，實現(xiàn)控制電磁閥的動作，從而控制氣缸的動作（鉆頭

60、以及檢測頭由氣缸驅(qū)動）；同時各種傳感器也通過數(shù)據(jù)線I/O接線端子向PLC傳遞開關(guān)信號；操作臺上的各種指示燈可以指示PLC的工作狀態(tài)。</p><p>　　圖2.5 控制系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　2.3.2 控制系統(tǒng)的PLC原理圖</p><p>　　根據(jù)所選的PLC性能﹑I/O對照表，繪制出如下PLC原理圖，見圖3.2。輸入輸出對照表如下：</p>

61、;<p>　　表2.2 I/O對照表</p><p>　　圖2.6控制系統(tǒng)的PLC原理圖</p><p>　　2.3.3 控制系統(tǒng)的氣動原理圖</p><p>　　圖2.7控制系統(tǒng)的氣動原理圖</p><p>　　3控制系統(tǒng)電器元件的選擇及技術(shù)參數(shù)</p><p>　　3.1 PLC的選用以及技術(shù)參數(shù)介

62、紹</p><p>　　3.1.1 PLC的選用</p><p>　　經(jīng)過對系統(tǒng)動作的分析，系統(tǒng)一共有13個輸入，10輸出（I/O對照表見表2.2），又因為本控制系統(tǒng)的動作比較簡單，可以使用小型PLC。西門子S7-200 CPU224型具有反應快，可擴展，價格便宜的優(yōu)點。所以本系統(tǒng)選擇的是西門子S7-200 CPU224型。</p><p>　　圖3.1西門子S7-

63、200 PLC</p><p>　　3.1.2 PLC的技術(shù)參數(shù)介紹</p><p>　　西門子S7-200 CPU 224型的技術(shù)參數(shù)見表3.1</p><p>　　表3.1 西門子S7-200 CPU224型PLC的技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　3.2氣缸的選擇</b></p><p>

64、;　　3.2.1氣壓傳動的優(yōu)點</p><p>　　氣壓傳動具有以下獨特的優(yōu)點：</p><p>　　(1) 空氣 作為工作介質(zhì)，取之不盡用之不竭，來源方便，用過后可直接排入大氣，不會污染空氣，且可少設(shè)計或可不用設(shè)計回氣管道。</p><p>　　(2) 工作環(huán)境適應性好。無論易燃、易爆，多塵埃、輻射、強磁、震動、沖擊等惡劣的環(huán)境當中，氣壓工作系統(tǒng)安全可靠。對于要求

65、高凈化、無污染的場合，如食品安裝、印刷、精密檢測等更具獨特的適應能力，優(yōu)于液壓、電子、電氣控制。</p><p>　　(3) 空氣的粘度小，只有油液的萬分之一，流動的阻力小，管路損失只有油路損失的千分之一，便于介質(zhì)集中供應和遠距離輸送。</p><p>　　(4) 氣動控制動作迅速，反應快，可在較短時間內(nèi)達到所需的壓力和速度。在一定得超載運行下也能保證系統(tǒng)的安全工作，并且不易發(fā)生過熱現(xiàn)象。

66、</p><p>　　(5) 氣動元件結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造，使用壽命長，可靠性高，適于標準化，系列化，通用化。</p><p>　　(6) 維護簡單，管道不易堵塞，不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充和更換等問題。</p><p>　　3.2.2汽缸選擇的要點</p><p>　　國內(nèi)外生產(chǎn)氣缸的廠家比較多，品種紛繁復雜數(shù)不勝數(shù)，比較有名的有德國的FEST

67、O公司、日本的SMC公司以及臺灣的CHELIC公司等。尤其是德國的FESTO公司更是氣動行業(yè)的領(lǐng)頭企業(yè)，其產(chǎn)品質(zhì)量與性能相對于一些國內(nèi)和日本企業(yè)的要好上許多，但相對于他們的價格也較高上許多。本次設(shè)計的系統(tǒng)是針對于實驗而言的，其上的氣動元件并不需要極其精密準確的執(zhí)行動作，所以選擇相對而言價格比較公道的亞洲公司產(chǎn)品。</p><p>　　氣缸的選擇必須要根據(jù)工作所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇氣缸時

68、應使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，氣缸不能正常工作；但缸徑過大，不僅使設(shè)備笨重、成本高，同時耗氣量增大，造成能源浪費。選型，要看執(zhí)行動作所要帶動的負載，決定這個力量的主要是缸徑，因為在氣壓一定的情況下，推力等于壓力乘以缸徑。當然先選擇汽缸再定行程也是不科學的，應該是你的行程先確定了，然后根據(jù)行程選擇汽缸型號，汽缸主要就是兩個參數(shù)，缸徑和行程。</p><p>　　在此次設(shè)計中選擇三個直線氣缸來實

69、現(xiàn)推桿推下工件的動作，同時選用一個擺動氣缸來實現(xiàn)搬運工件手臂的左右擺動。</p><p>　　3.2.3 直線汽缸的選擇</p><p>　　本裝置需要用到三個直線汽缸來推動工件下料到工作平臺，選用的是日本品牌SMC型號為C J2B10-30S 的直線單作用汽缸</p><p>　　圖3.2 SMC CJ2B10-30S 直線單作用汽缸</p><

70、;p>　　詳細性能參數(shù)見下表：</p><p>　　表3.2 SMC CJ2B10-30S 直線單作用汽缸技術(shù)參數(shù)</p><p>　　3.2.4擺動汽缸的選擇</p><p>　　本設(shè)計中的裝置需要用到一個擺動汽缸來帶動擺臂的擺動以實現(xiàn)小工件的搬運。選用的是臺灣CHELIC公司的產(chǎn)品。具體型號為RTM20180。</p><p>　

71、　圖3.3CHELIC RTM20180擺動汽缸</p><p>　　詳細技術(shù)參數(shù)見下表：</p><p>　　表3.3 CHELIC RTM20180擺動汽缸技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　3.3繼電器的選擇</b></p><p>　　3.3.1繼電器的選擇</p><p>　　本裝置的

72、繼電器有三個，其中位于工作臺下面的兩個繼電器，其線圈與控制面板的“急?！迸c“退出”按鈕相連，在通電后繼電器的觸點閉合使PLC的I0.6輸入端通入信號，即起到控制裝置“急停”功能的作用。</p><p>　　位于臺面上的繼電器用于控制傳送帶電機電路的接通與斷開。</p><p>　　MPS工件安裝單元所選擇的繼電器型號為：OMRON MY4NJ</p><p>　　圖

73、3.4 歐姆龍 MY4NJ繼電器</p><p>　　3.3.2所選繼電器的性能參數(shù)</p><p>　　其主要的技術(shù)參數(shù)如下表：</p><p>　　表3.4 繼電器性能參數(shù)表</p><p>　　3.4 電磁換向閥的選擇</p><p>　　3.4.1電磁閥的選擇</p><p>　　MPS

74、工件加工單元用到5個電磁換向閥，用于控制三個直線單作用汽缸和一個擺動汽缸及一個真空吸盤。由于擺動汽缸是雙作用的，所以要采用雙線圈的電磁換向閥，而其他的都可以采用單線圈電磁換向閥本設(shè)計系統(tǒng)選用的是CHELIC的電磁閥，按設(shè)計要求選用4個單線圈的和1個雙線圈的，型號為：SM-5100-C4/ SM-5100-C4</p><p>　　圖3.4CHELIC SM-5100-C4/ SM-5200-C4電磁閥</p

75、><p>　　3.4.2所選電磁閥的技術(shù)參數(shù)介紹</p><p>　　兩種電磁閥分別見下表：</p><p>　　表3.4電磁閥技術(shù)參數(shù)</p><p>　　3.5 真空發(fā)生器的選擇</p><p>　　由于本設(shè)計需要用吸盤吸附工件來實現(xiàn)工件的搬運，所以需選用一個真空發(fā)生器來與吸盤配合進行工件的吸附，搬運。該設(shè)計方案的特點

76、是所需的抽氣量小,真空度要求不高且為間歇工作。根據(jù)本次設(shè)計的要求，實際工作中需要吸盤吸起的工件質(zhì)量很小，為12g，所以選用的真空發(fā)生器是日本SMC公司的ZH05D型號的產(chǎn)品。</p><p>　　圖3.5 SMC ZH05D真空發(fā)生器</p><p>　　具體技術(shù)參數(shù)見下表：</p><p>　　表3.5 真空發(fā)生器性能參數(shù)表</p><p>

77、;　　3.6 真空數(shù)顯表的選擇</p><p>　　本設(shè)計需要一個真空數(shù)顯表來實現(xiàn)把連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成斷續(xù)變化的數(shù)字量（A/D轉(zhuǎn)換），再上計數(shù)器（如果輸入信號是數(shù)字量，則直接上計數(shù)器）、寄存器、譯碼器，最后在LED數(shù)碼管上顯示出來。所選用的是SMC的ZSE30真空數(shù)顯表。</p><p>　　圖3.6 SMC ZSE30真空數(shù)顯表</p><p>　　具體技術(shù)參

78、數(shù)見表3.6：</p><p>　　表3.6 真空數(shù)顯表性能參數(shù)表</p><p>　　3.7 調(diào)壓過濾器的選擇</p><p>　　調(diào)壓過濾器選擇的主要參數(shù)是：接管口徑、最大流量和使用壓力范圍等。本設(shè)計選用的是CHELIC的AFR-200調(diào)壓過濾器。</p><p>　　圖3.7CHELIC AFR-200調(diào)壓過濾器</p>

79、<p>　　具體參數(shù)性能見表3.7. </p><p>　　表3.7 調(diào)壓過濾器性能參數(shù)表</p><p><b>　　3.8傳感器的選擇</b></p><p>　　3.8.1電容式傳感器的選擇</p><p>　　本設(shè)計需要一個傳感器來檢測大工件是否到位，由于檢測距離非常近，為0-15mm，所以選擇電容傳感

80、器。出于經(jīng)濟的考慮，選用的是國產(chǎn)品牌型號為C12-D4NK的電容式傳感器。該傳感器的檢測范圍為0-30mm，能滿足作業(yè)要求。</p><p>　　圖3.8國產(chǎn)C12-D4NK電容式傳感器</p><p>　　3.8.2真空傳感器的選擇</p><p>　　本設(shè)計需要選用一個真空傳感器來對吸盤處的壓力的測量判斷吸盤所處的吸放狀態(tài)，以此來判斷工件的吸放狀態(tài)。真空傳感器具

81、有以下優(yōu)點：</p><p><b>　　對壓力變化的反應快</b></p><p><b>　　良好的再現(xiàn)性</b></p><p><b>　　高可靠性</b></p><p>　　標準輸出信號（電壓或電流）</p><p>　　容易與PLC系統(tǒng)和其

82、它控制系統(tǒng)連接</p><p>　　經(jīng)久耐用的傳感器，彈性螺旋燈絲。</p><p>　　強健的金屬殼體，防護等級IP 54。</p><p>　　本設(shè)計選用的是國產(chǎn)型號為HM27A的真空傳感器</p><p>　　圖3.9國產(chǎn) HM27A真空傳感器</p><p>　　3.8.3位置傳感器的選擇</p>

83、<p>　　本設(shè)計需要選用兩個位置傳感器來對擺臂的位置進行檢測以此判斷擺臂所處狀態(tài)，由于擺臂擺動時會產(chǎn)生慣性力，所以選用了按銷式的位置傳感器安放在擺臂兩端的下面。擺臂頻繁運動會造成位置傳感器接觸端的彈簧片的損壞，所以該設(shè)計選用的是OMRON的按銷式位置傳感器，具體型號為SS-5GL2。</p><p>　　圖3.10 OMRON SS-5GL2位置傳感器</p><p>　　3

84、.8.4光電傳感器的選擇</p><p>　?。?）擴散反射型光電傳感器的選擇</p><p>　　本設(shè)計需要一個傳感器對工作平臺的小工件進行檢測，以判斷它是否到位。由于小工件在工作臺上不方便用檢測距離為0-15mm的電容傳感器進行檢測，所以選用檢測距離為0-50mm的擴散反射型光電傳感器。實際檢測距離能滿足作業(yè)要求。具體型號為E12-D05NK。</p><p>

85、　　圖3.11國產(chǎn) E12-D05NK擴散反射型光電開關(guān)</p><p>　?。?）對射型光纖傳感器的選擇</p><p>　　本設(shè)計需要一個傳感器對傳送帶末端的工件殼進行檢測，以判斷它是否已經(jīng)到位。由于檢測距離長達60-80mm，普通的關(guān)電傳感器已經(jīng)不能滿足要求，所以選用了對射型光纖傳感器。具體型號為E3X-ZA11。該傳感器的檢測范圍為0-500mm，實際檢測距離可以滿足作業(yè)要求。&l

86、t;/p><p>　　圖3.12 OMRON E3X-ZA11對射型光纖開關(guān)</p><p><b>　　3.9電機的選擇</b></p><p>　　直流電動機具有調(diào)速性能好，起動力矩大的特性，能較好地適合本系統(tǒng)要求，故考慮某些原動機械選用直流電動機，出于成本的考慮，選用無錫洪湖磁電廠的直流減速電機。具體型號為37ZYJ-90。</p>

87、;<p>　　圖3.13洪湖37ZYJ-90直流減速電機</p><p>　　具體技術(shù)參數(shù)見表3.8：</p><p>　　表3.8 37ZYJ-90直流減速電機技術(shù)參數(shù)表</p><p>　　4控制系統(tǒng)的程序設(shè)計</p><p>　　4.1 PLC程序的編寫</p><p>　　根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求：本單

88、元有單步運行、自動運行以及聯(lián)網(wǎng)運行3種運行方式可供選擇?？梢酝ㄟ^旋鈕選擇運行方式。單步運行是將本單元的動作分解成8步來完成，每按一次運行鍵執(zhí)行1步動作，方便老師講解以及學生試驗。其中第1步：擺臂右擺；第2步：推桿推出相應工件；第3步：擺臂左擺；第4步：工件殼右移；第5步：吸盤吸住工件；第6步：擺臂右擺；第7步：吸盤松下；第8步：擺臂左擺，恢復初始位置，如此就完成了一個動作循環(huán)。</p><p>　　本次設(shè)計中PL

89、C的編程軟件選擇西門子S7系列PLC編程專用軟件Step7。</p><p>　　STEP 7編程軟件用于西門子系列工控產(chǎn)品包括SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinAC,是供它們編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標準工具，是SIMATIC工業(yè)軟件的重要組成部分。STEP 7具有以下功能：硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通訊組態(tài)、編程、測試、啟動和維護、文件建檔、運行和診斷功能等。STEP 7的所有功能均有大量的在線幫助，

90、用鼠標打開或選中某一對象，按F1可以得到該對象的在線幫助。</p><p>　　在STEP 7中，用項目來管理一個自動化系統(tǒng)的硬件和軟件。STEP 7用SIMATIC管理器對項目進行集中管理，它可以方便地瀏覽SIMATIC S7、M7、C7和WinAC的數(shù)據(jù)。實現(xiàn)STEP 7各種功能所需的SIMATIC軟件工具都集成在STEP 7中。</p><p>　　本次設(shè)計當中選擇軟件STEP 7主

91、要是利用其可跟組態(tài)連接通信以及方便快捷的編程調(diào)試方法。</p><p>　　4.1.1PLC控制的流程圖</p><p>　　設(shè)計中采用的是“步”的流程編程思想，這種編程思想的具有調(diào)試方便以及機器的動作可靠等優(yōu)點。由以上要求得出流程圖如圖4.1：</p><p><b>　　圖4.1 流程圖</b></p><p>　　

92、4.1.2PLC程序</p><p>　　詳細PLC程序參考附錄</p><p>　　4.2 MPS工件安裝單元PRO/E三維實體造型</p><p>　　要制作組態(tài)畫面使其可以演示真實硬件的動作，必須要得到一些圖片，這些圖片的來源很多，可以是實物的照片，也可以通過三維實體造型來獲得圖片，本次設(shè)計中圖片都是通過實體造型獲得的。</p><p>

93、;　　用以3D造型的軟件比較多，市場上的主流軟件有SolidWorks、PRO/E、UG等等，這些軟件各有其優(yōu)點，由于設(shè)計者對PRO/E有一定的基礎(chǔ)，所以從這些軟件中選取了PRO/E作為此次的造型軟件。</p><p>　　4.2.1臺面造型設(shè)計</p><p>　　臺面上的部件主要是展現(xiàn)系統(tǒng)操作時需要觀察的部件或者是必須在臺面的運動部件。臺面造型設(shè)計就是對這些部件的位置進行分配，然后再造

94、型最后裝配起來。具體的臺面造型如圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2 工作臺面造型</p><p>　　4.2.2箱體及按鈕造型設(shè)計</p><p>　　箱體以及按鈕均屬于臺面以下的設(shè)計，其中箱體內(nèi)還包括一個控制元件板，這塊板上具體擺放了一些系統(tǒng)的控制元件，比如：PLC、繼電器、接線槽、轉(zhuǎn)接端子、開關(guān)電源等。這些電器元件都是系統(tǒng)內(nèi)部控制元件，一般情況下不需要

95、對它們進行調(diào)整，在實際生產(chǎn)中應該設(shè)計一個電器柜將它們布置在內(nèi)。具體設(shè)計如圖4.3所示：</p><p>　　圖4.3 箱體及按鈕造型設(shè)計</p><p>　　4.2.3 汽缸及推桿的造型設(shè)計</p><p>　　汽缸和推桿是推動小工件到工作臺面的動力源和執(zhí)行件，處于箱體的上方，具體造型如圖4.4所示：</p><p>　　圖4.4 汽缸及推桿

96、造型設(shè)計</p><p>　　4.2.4系統(tǒng)造型的整體裝配</p><p>　　將箱體與臺面部件裝配在一起就形成一個整體，在組態(tài)的制作中可修改運動部件的裝配關(guān)系來調(diào)整運動部件的位置，以便于截取圖片。具體造型如圖4.5所示：</p><p>　　圖4.5系統(tǒng)造型整體圖</p><p><b>　　4.3組態(tài)的制作</b>&

97、lt;/p><p>　　4.3.1組態(tài)王軟件介紹</p><p>　　組態(tài)王軟件具有全中文、可視化、面向窗口的組態(tài)開發(fā)界面，符合中國人的使用習慣和要求，真正的32位程序，可運行于Microsoft Windows95/98/Me/NT/2000等多種操作系統(tǒng)的優(yōu)點。</p><p>　　它還具有龐大的標準圖形庫、完備的繪圖工具以及豐富的多媒體支持，使您能夠快速地開發(fā)出集

98、圖像、聲音、動畫等于一體的漂亮、生動的工程畫面。全新的ActiveX動畫構(gòu)件，包括存盤數(shù)據(jù)處理、條件曲線、計劃曲線、相對曲線、等，使您能夠更方便、更靈活地處理、顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)。</p><p>　　支持目前絕大多數(shù)硬件設(shè)備，同時可以方便地定制各種設(shè)備驅(qū)動；此外，獨特的組態(tài)環(huán)境調(diào)試功能與靈活的設(shè)備操作命令相結(jié)合，使硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)間的配合天衣無縫。簡單易學的類Basic腳本語言，使您能夠輕而易舉地開發(fā)出復雜的流程控

99、制系統(tǒng)。強大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以各種方式進行統(tǒng)計處理，使您能夠在第一時間獲得有關(guān)現(xiàn)場情況的第一手數(shù)據(jù)。方便的報警設(shè)置、豐富的報警類型、報警存貯與應答、實時打印報警報表以及靈活的報警處理函數(shù)，使您能夠方便、及時、準確地捕捉到任何報警信息。完善的安全機制，允許用戶自由設(shè)定菜單、按鈕及退出系統(tǒng)的操作權(quán)限。本次設(shè)計中選用的組態(tài)王版本是：組態(tài)王6.53版。</p><p>　　4.3.2組態(tài)變量的聲明

100、</p><p>　　組態(tài)中的變量種類有多種，但具體可分為兩大類型：I/O變量和內(nèi)存變量。I/O變量主要是負責與PLC之間的的通信。內(nèi)存變量負責的是組態(tài)王內(nèi)部的畫面和按鍵的控制。搬運單元組態(tài)的制作是由電磁閥的控制線圈、氣缸到位磁性開關(guān)和開關(guān)按鈕作為I/O變量，這樣可以對機器和組態(tài)畫面進行及時的控制。變量的具體設(shè)置如圖4.6所示：</p><p>　　圖4.6組態(tài)數(shù)據(jù)詞典</p>

101、<p>　　其中的一些內(nèi)存變量在組態(tài)中主要起的作用就是控制畫面，使得畫面在滿足條件的情況下得以顯示，從而讓畫面與機器的實際動作統(tǒng)一。</p><p>　　4.3.3組態(tài)制作界面</p><p>　　圖4.7 組態(tài)控制畫面</p><p>　　5. 控制系統(tǒng)的軟件調(diào)試</p><p>　　5.1 PLC程序的調(diào)試</p>

102、;<p>　　一個PLC程序的設(shè)計，只是編輯完成還遠遠不夠，因為程序的編輯者往往會有許多的疏漏，使得PLC在實際的運行當中不能夠按照指定的運行軌跡來完成動作指令；又或者是編程者想象的結(jié)果與實際PLC的反應不相同。這樣就需要對程序進行適當?shù)恼{(diào)試，進過不斷地調(diào)試才能最終得出滿足系統(tǒng)設(shè)計的程序來。</p><p>　　在程序的調(diào)試過程中碰到的問題有：</p><p>　?。?）在P

103、LC剛打開時，可能由于之前的運行，有些寄存器已被置位，這有可能影響下一次的運行，因此在第一個周期應對其作全面的復位；由于需要程序每執(zhí)行一個周期對有些位也應該復位。具體程序如下：</p><p><b>　　圖5.1初始化程序</b></p><p>　?。?）這一步是將工件吸起，并且在離開了這一步時應不松開直到第7步，因此在第5步將其置位，在第7步將其復位。具體程序如

104、下：</p><p>　　圖5.2吸放工件程序</p><p>　?。?）由于輸出線圈只能出現(xiàn)一次，若多次出現(xiàn)只以最后一個有用，這樣會出現(xiàn)錯誤，因此在每一步的外面將其單獨列出。具體程序如下：</p><p>　　圖5.3輸出線圈單獨添加程序</p><p>　　5.2 控制系統(tǒng)組態(tài)部分調(diào)試</p><p>　　5.2.

105、1組態(tài)與PLC之間的通信 </p><p>　　系統(tǒng)之所以可以用組態(tài)王進行控制，因為組態(tài)與PLC之間可以進行物理的連接通信，這個功能的前提就是通信必須建立成功。建立通信的步驟如下：</p><p>　　1) 打開組態(tài)王的工程瀏覽器窗口，點擊下拉菜單中的“設(shè)備”選項，操作如圖5.4所示：</p><p>　　圖5.4 組態(tài)工程瀏覽器</p><p&

106、gt;　　2) 雙擊“新建”圖標，彈出“設(shè)備配置向?qū)А边x擇“S7-200”系列的“PPI”通信，操作如圖5.5所示：</p><p>　　圖5.5 組態(tài)設(shè)備配置對話框</p><p>　　3) 點擊“下一步”按鈕，命名邏輯名，再點擊“下一步”選擇“串口號”為“COM1”端。</p><p>　　4) 點擊“下一步”按鈕，設(shè)置“設(shè)備地址”為“4”,再點擊“下一步”設(shè)置

107、通信參數(shù)，點擊“完成”來完成通信設(shè)置，完成后的畫面如圖5.6所示：</p><p>　　圖5.6 組態(tài)設(shè)備安裝向?qū)υ捒?lt;/p><p>　　5.2.2組態(tài)畫面刷新率調(diào)試 </p><p>　　組態(tài)上的畫面刷新速率不夠，使得畫面之間有延時，甚至有的圖片條件滿足而不出現(xiàn)，對此解決方法如圖5.7所示：</p><p>　　在組態(tài)王“工程瀏覽器窗口

108、”點擊“運行按鈕”彈出“運行系統(tǒng)設(shè)置”對話框，對“運行系統(tǒng)基準頻率”和“時間變量更新頻率”這兩項進行設(shè)置，直到滿意為止。操作如圖：</p><p>　　圖5.7 組態(tài)運行系統(tǒng)設(shè)置對話框</p><p>　　5.2.3組態(tài)畫面顯示調(diào)試 </p><p>　　組態(tài)的畫面上的有些圖片限制條件相同，導致了同一時刻出現(xiàn)了多個圖片的情況，動畫顯得雜亂無章。為了解決這一問題，在P

109、LC的程序中特地添上輔助繼電器，在圖片的顯示當中添加輔助條件，使得圖片的顯示唯一化，動畫相對之前更加流暢無誤。</p><p>　　5.2.4組態(tài)按鈕響應速度調(diào)試 </p><p>　　由于組態(tài)與PLC之間采用的是物理連接，不管怎樣都會出現(xiàn)通信之間的延遲，這點無法避免只能盡量減小延時，這就必須修改I/O變量的采集頻率，來保持通信的快速響應。</p><p>　　打開

110、組態(tài)王的“工程瀏覽器”，點擊“數(shù)據(jù)詞典”，再雙擊定義的I/O變量出現(xiàn)“定義變量”對話框后修改“采集頻率”，具體操作如圖5.8所示：</p><p>　　圖5.8變量定義變量對話框</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　本文以MPS生產(chǎn)模塊的安裝單元為研究對象，根據(jù)課題所要求的動作要求來選擇相關(guān)的電氣元件，采用順序控制設(shè)

111、計法的編程方法，基于STEP 7 .0編程軟件開發(fā)的一套PLC控制系統(tǒng)?，F(xiàn)就本課題的研究開發(fā)工作總結(jié)如下：</p><p>　?。?）本課題在現(xiàn)在理論和方法的指導下，根據(jù)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則，完成了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計。本系統(tǒng)具備了MPS安裝單元所要求的安裝能力。</p><p>　?。?）本文對PLC自動化控制技術(shù)以及利用編程軟件STEP7.0實現(xiàn)對西門子PLC梯形圖的編制應用做

112、了探討與研究。實踐證明，本文采用的此種編程方法是一種較為理想的方法.它是一種先進的設(shè)計方法，很容易被初學者接受，對于有經(jīng)驗的工程師，也會提高設(shè)計的效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。</p><p>　?。?）組態(tài)軟件的運用使得MPS工件安裝單元的監(jiān)控更為便捷。本系統(tǒng)具有良好的交互性、開放性和實用性。實踐證明系統(tǒng)分析設(shè)計、方法運用的正確合理性。</p><p><b>　　參考

113、文獻</b></p><p>　　[1] 龔仲華主編. 《三菱FX系列PLC應用技術(shù)》. 2006年第二版 北京: 人民郵電出版社, 2006. 200-265.</p><p>　　[2] 余雷聲主編. 《電氣控制與PLC應用》. 北京: 機械工業(yè)出版社,1999 .10, 245-258.</p><p>　　[3] 李道霖主編.《電氣控制與PLC原

114、理及應用西門子系列》. 北京: 機械工業(yè)出版社 ,2004, 307-328.</p><p>　　[4] Giorgio Rizzoli著.《電氣工程原理與應用》. 北京: 電子工業(yè)出版社,  2004, 107-154.</p><p>　　[5] 蔡崧著.《傳感器與PLC編程技術(shù)基礎(chǔ)》. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2005, 177-224.</p>