基于YL-335B的自动生产线设计与调试-职业学院智能装备与信息工程电气毕业论文

常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 毕业设计报告（论文）毕业设计报告（论文） (2017 届) 题 目 ： 基于YL-335B的自动生产线设计与调试 所 属 学 院： 智能装备与信息工程 班 级： 电气 1411 学 生 姓 名： 李顺 学 号： 2014123121 同 组 成 员： 李欣佩 周晨渊 指 导 教 师： 祝 骅 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 II 摘摘 要要 自动化生产线是在生产流水线的基础上利用自动化技术建立起来的，能够按照工艺要求 自动完成产品的加工生产。随着生产制造业的迅速发展，自动化技术的应用越来越广泛。我 国自动化技术水平也是日益提高，在各个行业，所运用的自动化技术也是愈加的成熟。 本课题是对亚龙 YL-335B 的自动化生产线进行设计与调试， 我们利用伺服电机， 变频器， 组态触摸屏，传感设备等装置来调试。本课题是在三菱 FX 系列 PLC 的基础上，对其除分拣单 元外的供料单元、加工单元、装配单元、输送单元来进行设计编程。且使用 MCGS 进行监视、 控制。 其中每一单元都是一个独立的系统， 各单元之间通过FX系列PLC的N:N网络进行通讯， 组成一套生产线流程。通过传感器检测工件属性，对于不同的属性的工件进行不同的工艺流 程的加工。 关键词：关键词： YL-335B PLC MCGS 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 III 目录目录 第一章 绪论 . 1 1.1 自动化技术的发展与意义 . 1 1.2 YL-335B 的自动生产线的基本介绍 . 1 1.3 YL-335B 的自动生产线控制要求 . 2 第二章 YL-335B 自动化生产线的硬件设备 . 3 2.1 传感器 . 3 2.2 气动系统 . 3 2.3 伺服系统 . 4 2.4 人机界面 . 4 第三章 YL-335B 自动化生产线各单元 . 5 3.1 供料单元 . 5 3.2 加工单元 . 7 3.3 装配单元 . 9 3.4 输送单元 . 11 第四章 可编程逻辑控制器（PLC） . 13 4.1 PLC 的概述 . 13 4.2 三菱 FX3UPLC 的使用 . 13 4.3 课题中所用编程主要功能指令介绍 . 14 第五章 设计调试过程 . 15 5.1 生产线的设计步骤 . 15 5.2 PLC 程序的设计过程 . 15 第六章 组态系统 . 21 6.1 MCGS 简介 . 21 6.2 MCGS 组态画面 . 21 6.3 MCGS 组态绘制 . 23 第七章 PLC 程序 . 28 7.1 主站输送站 PLC 程序 . 28 7.2 供料站 PLC 程序 . 28 7.3 加工站 PLC 程序 . 28 7.4 装配站 PLC 程序 . 28 第八章 总结 . 29 参考文献 . 30 致谢 . 31 附录 . 32 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 自动化技术的发展与意义 自动化技术发展历史悠久，应用领域广泛。自动化是人们根据科学知识和经验相结合， 利用机器实现高效率，高质量，自动化的生产劳动的成果。 20 世纪 70 年代，电子技术、传感器技术、控制技术的快速发展推动了自动化技术的发 展。特别是计算机的普及使自动化技术有一个质的变化，计算机的发展推动了机器人技术的 进步，自动化技术在各个行业的应用越来越广泛。自动化技术的应用提高了劳动效率，提升 了产品质量，改善了工作环境。 我国作为一个制造大国， 其发展必须是循序渐进的,在这发展的过程中自动化技术的发展 是必不可少的。为了更大幅度的提升生产效率，满足日益增长的复杂性生产，自动化技术趋 于成熟,这一趋势是无法避免的。 1.2 YL-335B 的自动生产线的基本介绍 YL-335B 的自动生产线由五个基本单元组成，分别是供料单元、加工单元、装配单元、 输送单元和分拣单元，如图 1.1 是 YL-335B 的自动生产线布局。我们利用 PLC、伺服电机、 变频器、组态触摸屏和传感设备，通过 PLC 控制执行机构，实现生产线工艺流程，利用人机 界面进行监视控制。 本课题使用的是三菱 FX 系列 PLC，对除分拣站外四个站生产线流程进行设计、调试。对 于设备之间的通讯，我们使用三菱 FX 系列 PLC 的 N:N 网络实现工作要求。主要的对输送站为 主站，其他单元为从站，互相之间进行响应来实现生产线工艺流程。YL-335B 外观如图 1.1。 图 1.1 YL-335B 外观 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 2 1.3 YL-335B 的自动生产线控制要求 本课题所做的生产线控制要求分为测试模式和全线模式。 物料仓中工件有已嵌入了白色、 黑色或金属芯件的白色成品工件，还混杂着尚未进行装配芯件的半成品工件以及外壳是金属 的次品工件。图 1.2 为白色成品工件。 图 1.2 白色成品工件 （1）测试模式下： 输送站：输送站单站测试是通过 MCGS 进行操作，电机驱动机械手回原点后绿灯亮可以进 行以下操作，机械爪抓取物件、放下物件、左旋、右旋，在右旋状态下才可以移动到供料单 元，加工单元，装配单元，在左旋状态下可以移动到分拣单元。且可以通过 MCGS 组态软件进 行调速和监控其位置。更改输送站速度，设定值默认为 300mm/s,设定范围为 250mm/s 到 350mm/s。 供料站：按下开始按钮进行一次供料，在无料的情况下不进行供料，且红灯亮。操作不 影响其他站。 加工站： 按下开始按钮进行一次加工， 在物料台无物件的情况下不进行加工， 且红灯亮。 操作不影响其他站。 装配站： 按下开始按钮进行一次装配， 在物料台无物件的情况下不进行装配， 且红灯亮。 若右料盘有物料夹取完成一次装配。 左料盘有物料， 料盘旋转， 夹取工件完成一次装配操作。 左右料盘均无物料进行下料，完成一次装配。操作不影响其他站。 （2）全线模式下： 用户通过 MCGS 触摸屏进行监控操作， 按下启动按钮在供料站以及装配站料充足的情况下 进行运行。首先供料站进行供料，金属工件为次品工件，送往分拣站分拣到工位三。对于非 金属工件，由人为判断是否是成品工件，五秒内没有进行判断即为成品工件。成品工件直接 送往分拣单元，非成品工件送往装配单元进行装配，再送至加工单元进行加工。完成后送至 分拣单元分拣。 在 MCGS 中显示各站的工作状态以及供料以及装配站料是否充足和有无， 在运行界面可以 更改输送站速度，设定值默认为 300mm/s,设定范围为 250mm/s 到 350mm/s。 按下任意单元的急停按钮，各个单元停止当前工作，旋转抬起急停按钮，生产线继续完 成当前工作流程， 完成后不进入下一个工件的工艺流程。 当供料以及装配站料充足的情况下， 按下运行按钮才开始运行。 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 3 第二章第二章 YLYL- -335B335B 自动化生产线自动化生产线的的硬件设备硬件设备 2.1 传感器 YL-335B 各个工作单元的所有传感器都是接近式传感器。它利用接近的物体具有的敏感 特性来识别物体的特性，也可以叫做接近开关。YL-335B 所用的传感器主要有磁感应式传感 器、电感式传感器、光电式传感器和光纤型光电传感器等。 （1）磁感应式接近开关 在 YL-335B 所用都是用磁感应式接近开关来检测气缸到位，所用传感器型号为 D-C73。 这些气缸所用材料采用导磁性弱、隔磁性强的材料，而非磁体的活塞安装一个永久磁铁的磁 环。这样用安装在外测的磁性开关能够检测气缸内活塞的位置。 （2）电感式接近开关 电感式接近开关利用电涡流效应，当一个金属物体处于传感器交变磁场中，金属物体形 成一个磁场引起电感线圈中电流发生变化，电感线圈中高频震荡器振幅或频率发生变化，以 此来检测金属物体，在 YL-335B 中供料站中使用对工件金属外壳检测。分拣站中检测金属芯 件。 （3）光电式接近开关 光电式接近开关在 YL-335B 生产线中广泛使用，主要作用于检测物体有无，对在生产线 中各个站都有所应用。在生产线中检测供料单元和装配单元工件仓的工件的状态。以及检测 各个单元工件台的工件状态。光电式接近开关主要由光发射器和光接收器构成，通过接收物 体反射光强弱，实现对物体有无的检测。 。 （4）光纤传感器 光纤传感器也是光电传感器一种，通过检测其照射在物体上关的反射光量来进行检测， 主要作用检测物体颜色属性。光纤传感器在 YL-335B 中主要应用与装配站和分拣站，所用传 感器型号为 OMRON E3X-NA。光纤传感器有光纤单元和放大器组成，通过调节放大器旋钮可以 设置其灵敏度。 2.2 气动系统 （1）气源处理装置 由于从空气压缩机压缩的空气含有大量杂质，为了气动系统的使用寿命，气源处理装置 是非常必要的。YL-335B 的气源处理组件是由空气过滤器和减压阀组成的气动二联件结构。 可以通过气源处理组件进行调节压力值。 （2）电磁阀 电磁阀，在自动控制系统属于执行机构，通过 PLC 输出信号驱动电磁阀，实现气缸的推 动、生产工艺的进行。本课题 YL-335B 的电磁阀为方向控制的方向控制阀，主要有单电控和 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 4 双电控两种。YL-335B 所有单元的执行气缸都是双作用气缸，控制他们的电磁阀均为二位五 通电磁阀，有两个工作口和两个排气口以及一个供气口。其电磁线圈通电时，线圈对铁心产 生电磁吸力让阀芯切换，达到改变气流方向的目的，实现对气动元件的控制。 （3）气动执行机构 YL-335B自动化生产线中气动元件诸多， 有供料单元的顶料缸和推料缸类型的直线气缸； 加工单元的加工压头、直线导轨和气爪；装配单元的摆动气缸、导向气缸等。气动元件是自 动控制系统的执行机构， 由单电控或双电控电磁阀控制， 实现气动元件的上升、 下降、 伸出、 缩回、夹紧、松开、左旋、右旋等工艺操作。实现不同的工艺流程，有 PLC 控制进行整体的 生产工艺流程。 2.3 伺服系统 在 YL-335B 输送单元所用的是松下 MINAS A5 系列伺服驱动器和伺服电机。如图 2.1。伺 服系统由伺服驱动器和伺服电机组成，利用伺服来实现精确定位对输送站的移动输送工件到 各个单元。在位置模式下，通过 PLC 绝对位置指令输出脉冲来驱动电机。 图 2.1 松下 MINAS A5 系列伺服 2.4 人机界面 本课题 YL-335B 所用人机界面是昆仑通态研发的产品，型号为 TPC7062KX。对于触摸屏 画面，使用 MCGS 组态软件绘制组态写入人机界面，人机界面与生产线主站进行通讯，通过人 机界面对生产线整体运行进行监控。 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 5 第三章第三章 YLYL- -335B335B 自动化生产线自动化生产线各单元各单元 3.1 供料单元 （1）IO 点清单 供料单元 IO 分配表。见图 3.1。 图 3.1 供料单元 IO 分配表 （2）供料单元工艺流程 供料单元为生产线提拱工件并且检测工件是否为外壳为金属的次品工件。 工作流程：设备上电，气源接通后，各气缸处于缩回状态，如果工件台没有工件，供料 单元可以启动。开始启动顶料推杆推出顶住工件，推料推杆推料至工件台，后缩回推杆。推 料杆缩回后顶料杆缩回工件下降，完成一次供料。工艺流程如图 3.2。 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 6 图 3.2 供料单元工艺流程 开始 顶料杆伸出 推料杆伸出 推料杆缩回 顶料杆缩回 初始状态 开始信号+条件满足 顶料伸出到位 推料伸出到位 推料缩回到位 计时0.5秒 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 7 3.2 加工单元 （1）IO 点清单 加工单元 IO 分配表。见图 3.3。 图 3.3 加工单元 IO 分配表 （2）加工单元工艺流程 加工单元为生产线半成品工件装配完毕后的工件进行加工，使芯件更好的切入工件中完 成一个成品工件的最后工序。工作流程：设备上电，气源接通后，各气缸处于原始状态，如 果工件台有工件，加工单元可以启动。启动单元，加工台夹紧工件，滑动至加工仓。冲压气 缸伸出进行冲压加工，完成后将工件返回到待料位置，松开夹子。完成一次加工。工艺流程 如图 3.4。 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 8 图 3.4 加工单元工艺流程 开始 工件夹夹紧 加工台缩回 压头下降 压头上升 初始状态 开始信号+工件 台有工件 工件已夹紧 加工台缩回到位 压头下降到位 加工台伸出 工件夹松开 压头上升到位 加工台伸 出到位 工件台无物料 +计时0.5秒 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 9 3.3 装配单元 （1）IO 点清单 装配单元 IO 分配表。见图 3.5。 图 3.5 装配单元 IO 分配表 （2）装配单元工艺流程 装配单元为生产线工件，半成品工件进行装配，将芯件放至工件中空的中心完成一个成 品工件的组装。 工作流程：设备上电，气源接通后，各气缸处于原始状态，如果物料台有工件，装配单 元可以启动。装配单元启动，若右料盘有工件，夹爪伸出夹取芯件，夹爪缩回，水平气缸伸 出，将芯件放至待装配工件中，完成一次装配。完成后各气缸回到原始状态。若左料盘有工 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 10 件，料盘旋转，夹取完成一次装配。完成后各气缸回到原始状态。左右料盘均无物料进行下 料，顶料杆伸出顶住芯件，挡料杆缩回，完成一次下料。旋转物料盘，夹取芯件放至工件台 工件中。完成一次装配。完成后各气缸回到原始状态。工艺流程如图 3.6。 图 3.6 装配单元工艺流程 开始 顶料杆伸出 挡料杆缩回 推料杆缩回 顶料杆缩回 左，右料盘 无芯件 顶料伸出到位 挡料缩回到位 推料缩回到位 旋转盘选择 半圈 机械爪下降 夹爪夹紧 机械爪上升 机械爪伸出机械爪下降 夹爪松开 机械爪上升 顶料缩回到位 机械爪缩回 旋转到位 下降到位 已夹紧 上升到位 伸出到位 下降到位 已松开 上升到位 缩回到位+ 物台无工件 左料盘有芯 件 右料盘有芯件 判断料盘有 无芯件 初始状态 开始信号+ 条件满足 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 11 3.4 输送单元 （1）IO 点清单 输送单元 IO 分配表。见图 3.7。 图 3.7 输送单元 IO 分配表 （2）输送单元工艺流程 输送单元是生产线的重要部分，在进行全线运行的时候作为主站进行联网运行。主要任 务是进行工件的输送，以及整体工艺的连接。工件完成一个单元工艺后夹取移动到另一个单 元进行相应的工艺流程。利用伺服电机进行精确定位移动到各个单元进行机械手夹取工件和 放下工件操作。 夹取步骤：夹爪松开，机械手伸出，夹爪夹紧，机械手上升，机械手缩回完成一次夹取 工件。放下步骤：机械手伸出，夹爪松开，机械手缩回完成一次放下工件。通过左旋右旋可 以针对不同方位的单元进行操作。工艺流程如图 3.8。 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 12 图 3.8 输送单元工艺流程 开始 初始状态 回原点 机械手移动 到供料站 夹取工件 判断工件是否成 品工件以及是否 外壳为金属 机械手移动 装配站 发送供料站 启动信号 发送装配站 启动信号 放下工件 夹取工件 机械手移动 加工站 放下工件 发送加工站 启动信号 夹取工件 机械手移动 分拣站 放下工件 发送分拣站 启动信号 夹取工件 启动信号+启 动条件满足 找到原点 移动到位移动到位 移动到位 夹取 完成 移动 到位 夹取 完成 夹取 完成 供料完成 放下 完成 放下 完成 放下 完成 分拣完成 加工完成 装配完成 非成品工件 成品工件/金属外 壳次品工件 供料和装配站均有料 是否急停 过 结束 否 是 夹取工件 机械手伸出 夹爪夹紧 机械手上升 机械手缩回 放下工件 机械手伸出 机械手下降 夹爪松开 机械手缩回 结束 结束 夹取信号 伸出到位 已夹紧 上升到位 缩回到位 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 13 第四第四章章 可编程逻辑控制器（可编程逻辑控制器（PLCPLC） 4.1 PLC 的概述 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）,英文缩写简称 PLC。PLC 是一个 小型的计算机控制装置。历经 40 余年的发展，其优秀的性能，良好的性价比，稳定的工作状 态得以广泛应用于制造生产业、交通运输、医疗方面、环保方面等众多行业。PLC 相比以往 复杂的继电器控制更加简单方便，易学易用，抗干扰强。 本课题所用 PLC 是三菱 FX3U 系列 PLC。三菱 PLC 种类颇多，FX 系列是 2000 年以后主推 系列。 PLC 有晶闸管输出、继电器输出和晶体管输出三种输出类型，各自有着自己的优缺点。 继电器输出型能够驱动交流和直流负载，但是属于低频率输出。对于支持高频的晶闸管输出 和晶体管输出也有着自己的缺点， 晶闸管输出只能驱动交流负载， 晶体管只能驱动直流负载。 根据应用方面的不同需要进行选择不同的类型的 PLC。供料单元和加工单元所用 PLC 为 FX3U32MR,装配单元所用 PLC 为 FX3U48MR，输送单元所用 PLC 为 FX3U48MT。 4.2 三菱 FX3UPLC 的使用 本课题 YL335B 生产线所使用的 PLC 型号为 FX3U 系列，其外观如图 4.1，各个单元均配 有一台 PLC，通过 FX 系列 PLC 的 N:N 网络进行通讯。本生产线中输入信号有传感器开关和外 部按钮开关，有 24V 电源进行供电，输出为电子阀以及伺服的驱动信号，以实现生产线的工 艺。 编程软件我所用的是 GX Developer 对整套生产线流程进行编写程序和调试。通过传感器 的检测输入信号，步进指令的应用，对各站进行编写 PLC 程序实现工艺流程。通过监控来发 现问题修改问题，完善程序的编写。 图 4.1 FX3U-32MR 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 14 4.3 课题中所用编程主要功能指令介绍 （1）FNC 10：CMP “比较指令”作用为进行两个数值大小比较，其结果通过设置软元件进行输出。假设软 元件为 D，当两个比较值，前一个值大于后一个值，软元件 D 进行输出，前一个值等于后一 个值，软元件 D+1 进行输出，前一个值小于后一个值，软元件 D+2 进行输出。 （2）FNC 12：MOV “传送指令”可以将一个常数传送到一个软元件中，也可以作用于将一个软元件内容复 制到另一个软元件中。 （3）FNC 156：ZRN “回原点指令”驱动伺服电机进行回原点操作。ZRN 指令第一个参数为回归速度，第二 的参数为爬行速度，第三个为原点传感器，第四个脉冲。使用如图 4.2。指令前加 D 为 32 位 指令。因为数值较大，所以加 D 为 32 指令。 图 4.2 ZRN 指令的使用 （4）FNC 158：DRVA “绝对位置指令”驱动伺服电机移动到绝对位置，在伺服位置模式下，使用绝对位置指 令，通过设置脉冲输出数，脉冲频率，对伺服驱动设备进行定位。可设置移动速度，伺服电 机的输出频率。DRVA 指令第一个参数为位置，第二的参数为速度，第三个为脉冲，第四个为 方向。使用如图 4.3。指令前加 D 为 32 位指令。因为数值较大，所以加 D 为 32 指令。 图 4.3 DRVA 指令的使用 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 15 第五章第五章 设计调试过程设计调试过程 5.1 生产线的设计步骤 （1）测试各个站的 IO 点，列出 IO 分配表。 （2）根据任务要求完成各个站单站程序。 （3）进行 N:N 网络设置，设置为四个从站，模式采用 1 模式，重试次数为 3 次，通讯超 超时 50ms。主站设置程序. （4）通过 N:N 网络进行通讯，对供料站检测到的金属外壳工件在生产线中的不同工艺流 程进行调试。 （5）进行整体运行检查问题，解决问题。 （6）设置各站指示灯，以及对于供料站和装配站料不足不能启动，无料停止进行调试。 （7）设置急停按钮，按下任意一站急停按钮，生产线停止工作，抬起后继续当前流程不 进入下一流程。 （8）进行组态的绘制，利用 N:N 网络各站通讯辅助继电器进行监控各站状态。 （9）进行组态密码的绘制。 （10）通过人机界面进行生产线的整体操作，发现问题，并解决。 5.2 PLC 程序的设计过程 （1）各单元单站 PLC 设计 根据任务书要求了解每个站工作流程，绘制流程图，测试 IO 点列出各站 IO 表。使用三菱 PLC 步进指令STL来编写 PLC 程序。 供料单元、加工单元、装配单元：按照流程，编写 PLC 实现各个站大概的工作流程，再 进行完善。在流程的开始都有着同样的原则，传感器检测有工件才进行相应的操作，在程序 中起始步加入限制条件来实现。同样，在结束步中，当工件被取走才进入下一次循环。 装配单元：装配单元的工艺流程，与供料站和加工站有所不同，利首先完成装配单元整 体流程的程序，再在程序的起始步中添加程序，利用传感器检测判断单元旋转台工件有无， 进行相应的跳转步骤。程序如图 5.1。 图 5.1 装配单元起始步 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 16 输送单元单站：使用 ZRN 指令进行回原点操作后，用绝对位置指令 DRVA 找到各个站的位 置，开始进行整体的流程程序编写。输送站流程中重复夹爪夹取工件，和放下工件，为了减 少出错几率，使程序更加简洁，在程序中将夹爪夹取工件操作，放下工件操作作为子程序运 行。 使用辅助继电器 M200 响应夹取工件操作，M201 位夹取工件结束，M300 响应放下工件操 作，M301 表示放下工件结束，实现夹取或放下操作完成后进入下一步。这样可以大幅度减少 编程的重复工作量。 对于单站操作，同样也是利用子程序，在单站模式下，程序运行进入单站子程序，通过 组态进行操作，使用步进指令实现在完成夹取操作后才可进行放下操作。 （2）N:N 网络 进行 N:N 网络设置，设置为四个从站，模式采用 1 模式，重试次数为 3 次，通讯超超时 50ms。 需要在主站程序第 0 步进行设置， 本课题所用输送站为主站也是第 0 站， 程序如图 5.2。 图 5.2 N:N 网络设置主站程序 从站需要在第 0 步设置自身站号，如图 5.3。设置为第 1 站。 图 5.3 设置为第 1 站 在生产线中，主站为输送站，供料站为第 1 站，加工站为第 2 站，装配站为第 3 站，分 拣站为第 4 站。 在本课题中对于 N:N 网络，采用的是模式 1，其站号与位、字元件对应表如表 5.1。根据 其对应的软元件，实现各个站之间的连接，通过输送站主站对各个站的运行进行驱动，进行 整个生产线的全线运行。 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 17 表 5.1 站号与位、字元件对应表 站点号 元件 位元件（M） 字元件（D） 32 点 4 点 第 0 号 M1000-M1031 D0-D3 第 1 号 M1064-M1095 D10-D13 第 2 号 M1128-M1159 D20-D23 第 3 号 M1192-M1223 D30-D33 第 4 号 M1256-M1287 D40-D43 N:N 网络各个站中通讯软元件及其对应的功能。如表 5.2 表 5.2 通讯共享软元件及其功能对应表 站点号 软元件 功能 站点号 软元件 功能 0 号 M1000 供料单元启动信号 2 号 M1129 初始状态 0 号 M1001 加工单元启动信号 2 号 M1132 运行状态 0 号 M1002 装配单元启动信号 2 号 M1148 急停按钮 0 号 M1003 分拣单元启动信号 2 号 M1158 加工单元结束信号 0 号 M1010 全线运行模式 3 号 M1193 芯件不足 0 号 M1012 金属工件 3 号 M1194 有无芯件 0 号 M1020 系统急停状态 3 号 M1201 运行状态 0 号 M1027 分拣站计重套件清零 3 号 M1202 初始状态 0 号 D3 分拣站调速 3 号 M1212 急停信号 1 号 M1064 供料单元结束信号 3 号 M1220 装配单元结束信号 1 号 M1065 供料不足信号 4 号 M1260 初始状态 1 号 M1066 有无工件信号 4 号 M1261 运行状态 1 号 M1068 金属工件检测 4 号 M1276 急停信号 1 号 M1070 初始状态 4 号 M1280 分拣单元结束信号 1 号 M1071 运行状态 4 号 D40 工位一重量 1 号 M1084 急停信号 4 号 D41 工位二重量 4 号 D42 工位一套件 4 号 D43 工位一套件 （3）金属工件 本课题中对于外壳是金属的次品工件，直接输送至分拣站，进行分拣。对外壳是否为金 属的判断是利用供料单元供料仓下部的金属传感器。供料单元站号是 1 号。在供料单元程序 中使用 M1068 来体现供料单元检测为金属外壳。 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 18 在生产线调试过程，使用如上述装配站的方法，对金属工件直接置位到输送到分拣站一 步。对于金属工件的分辨，在一开始对于正在运输工件会被下一工件影响，若下一个工件为 金属外壳，那么运输中的工件会被直接输送到分拣站。经过一系列的调试，解决方法是在输 送站程序中利用 M 软元件，设置在输送站给供料站发送启动信号的那一刻判断是否为金属， 这样就可以防止被下个工件影响。程序如图 5.4。 图 5.4 输送站金属工件判断 （4）完善各站程序 对各个单元指示等进行设置，初始状态指示灯，全线运行指示灯等。对全线运行条件进 行设置，但装配单元和供料单元料充足时才可以运行，但装配或者供料单元无料的时候停止 运行。 在程序中利用辅助继电器 M 来实现， 为了防止混淆要对每个辅助继电器 M 记录其功能。 （5）系统的停止 在生产线进行全线运行的时候，按下任意一个单元的急停按钮，系统停止运行。旋转急 停按钮抬起，系统继续当前工艺流程，但不进入下一个工件工艺流程，满足启动条件后按下 运行按钮才运行。 首先对生产线各个单元的急停按钮与可以通讯的辅助继电器进行关联，在主站中利用辅 助继电器 M1020 的状态来表示有急停按钮被按下。由于急停按钮属于常闭开关，表示各个单 元急停按钮的辅助继电器在主站中程序如图 5.5。当有任意一站急停按钮被按下，M1020 失电 断开，M1020 为各个单元急停的控制。 图 5.5 主站急停按钮状态程序 在设置急停时，一开始利用特殊继电器“M8034”禁止输出继电器来设计，按下急停按钮 M1020 断开，M8034 得电禁止输出，松开急停按钮 M1020 得电，解除禁止输出，继续进行当前 工艺。程序如图 5.6。经调试发现对于装配站和输送站不适用，其他各个单元可用。 图 5.6 禁止输出程序 发现问题： 1、对于装配单元，禁止输出后回旋台会回到初始位置，解除后回到原来状态发生错误。 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 19 2、 输送单元正在输送时按下急停按钮， 停止输送， 但是松开后不继续运行， 不符合要求。 解决方法： 对于装配站，输送站，不能使用禁止输出继电器。于是在步进指令各个步的转换条件进 行设置，M1020 得电才可进行下一步。 对于输送站，在回原点以及绝对位置指令前加上驱动条件。如图 5.7。 图 5.7 输送站停止程序 按下过急停按钮，生产线完成当前工艺流程，不进入下一个工件工艺流程，程序中在开 始处程序如图 5.8；在步进结束处程序图 5.9。但按下过急停按钮 M18 置 1，在程序结束不进 行循环，回到初始状态。 图 5.8 开始处程序 图 5.9 结束处程序 （6）组态 绘制好组态画面，对组态中元器件进行关联，在 PLC 中设置辅助继电器来实现。于组态 通讯的是输送站主站，在开始按钮处并联 M35，作为组态的启动按钮。 对于各个站的初始状态；供料站和装配站料是否充足和有无的；当前生产所处单站模式 还是运行模式；输送是否找到原点，都要通过组态画面进行显示，在各个站程序中设置 N:N 网络通讯的辅助继电器 M，在组态中对指示灯进行关联实现显示。 在运行界面中可以进行设置输送站的输送速度， 组态中输入框输入数值， 进行脚本变换， 对寄存器 D101 的值进行更改，改变伺服输出的脉冲频率，改变输送站速度。输送站绝对位置 指令如图 5.10。DRVA 指令第一个参数为位置，第二的参数为速度，第三个为脉冲，第四个为 方向。改变第二个参数值，可以改变速度。 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 20 图 5.10 绝对位置指令 组态中显示输送站当前位置， 使用 FX 3UPLC 的特殊寄存器 D8340， 显示当前输出脉冲数， 以此来进行对输送站位置显示。 使用传送指令将脉冲数传到 D120 寄存器中， 程序如图 5.11， D120 数值在组态中运算后显示，作为当前位置。因为数值较大，所以加 D。 图 5.11 脉冲数传到 D120 中 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 21 第第六六章章 组态组态系统系统 6.1 MCGS 简介 本课题的组态软件是 MCGS， YL-335B 生产线所用人机界面触摸屏型号为 TPC7062KX。 MCGS 组态软件有网络版、通用版、嵌入版三种版本，我所用的是嵌入版。MCGS 组态系统由北京昆 仑通态自动化软件科技有限公司研发，全中文的操作界面，符合中国人的操作习惯。组态软 件绘制窗口有主控窗口，设备窗口，用户窗口，实时数据库，运行策略五个窗口，简单直接， 方便用户操作。 在组态绘制中，主控窗口为默认。设备窗口中添加连接设备以及通讯参数。用户窗口中 添加绘制组态画面。实时数据库中添加连接设备的操作参数以及读取参数，也可以添加内存 参数。运行策略中有启动策略、退出策略和循环策略，为组态的脚本语言，以实现更复杂更 灵活的操作。 6.2 MCGS 组态画面 本课题中组态有三个画面 （1）首页，首页为启动画面，显示当前生产线处于单站模式还是全线运行模式，可以通 过按钮进入单站测试界面和全线运行界面。显示当前伺服设备是否找到原点，以及是否处于 初始状态。设置用户和密码，输入正确才可以进入运行界面。如图 6.1。 图 6.1 首页画面 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 22 （2）输送单站测试画面，测试画面是输送站（主站）的测试，通过测试画面可以对输送 站机械手进行夹取放下工件操作， 可以进行机械手左旋和右旋操作， 可以操作输送站回原点， 前往生产线各个站。且可以通过组态设置机械手移动规定范围的速度以及显示机械手当前位 置，是否找到原点。如图 6.2 图 6.2 输送单站测试画面 （3）全线运行画面，运行画面中主要我起着对整个生产线工作的监控。在运行界面中显 示各个站的工作状态是否是全线运行状态，对于供料站和装配站的物料有无是否充足进行显 示。可进行全线运行操作，可对输送站速度进行规定范围的设置，并显示当前位置。设置修 改密码按钮可以进行密码的修改。如图 6.3。 图 6.3 全线运行画面 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 23 6.3 MCGS 组态绘制 （1）设备窗口的添加 对于组态软件来说设备属性的设置是通讯的关键，本课题中所用 PLC 为 FX3U。设备窗口 中， 首先添加一个父设备，在父设备下添加 FX 系列 PLC。父设备默认 FX 系列 PLC 通讯参数。 才可以通讯成功。如图 6.4。 图 6.4 父设备串口属性 （2）用户窗口的绘制 本课题中需要建立四个窗口，首页；输送单站，全线运行；修改密码子窗口，如图 6.5。 图 6.5 用户窗口 新建画面窗口， 进行绘制， 在工具箱中选择对应的功能进行窗口的绘制， 可以添加按钮； 指示灯；输入框；文字等。在添加的各类元件可以设置其属性，操作属性以及显示属性。在 常州工程职业技术学院 2017 届毕业设计 24 组态中显示 PLC 状态对 PLC 进行操作。 对于 MCGS 我们可以快速在用户窗口中使画面变量与 P