（机械工程专业论文）自动生产线的计算机控制.pdf

摘要 摘要 天津龙洲科技仪器有限公司与北京市仪器仪表工业学校共同研制的自动化 模拟生产线，采用了s i e m e n s 公司的p r o f i b u s d p 现场总线控制系统，选用了 s i e m e n s 的s 7 3 0 0 做主站、s 7 2 0 0 做从站。该系统可实现逻辑控制、模拟量控 制、运动控制等。该套控制系统，建立起了以工业现场控制为对象的实物模型仿 真系统，可很好地解决了自动化及相关专业在实践教学中的难题。但是，伴随着 集散型控制系统( d i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m ，d c s ) 的出现，监控组态软件在 社会信息化过程中扮演越来越重要的角色。该系统作为机电及自动控制专业学生 参与生产自动化过程控制的实践环节没有涉及到“组态软件”及相关技术，就达 不到自动化专业理想的教学效果，更好的为教学服务。为了充分发挥该设备的功 用，必须对设备进行改造。 本文的研究内容和所获得的主要结果有以下几个方面 ( 1 ) 综述了p r o f i b u s 现场总线的应用。 ( 2 ) 综述了组态软件的现状与发展。 ( 3 ) 解决了计算机与p l c 之间的通讯问题。 ( 4 ) 对p l c 程序进行了编制。 ( 5 ) 利用组态软件进行组态，对整个设备进行计算机监控。 关键词p r o f i b u s - d p ；w i n c c ；p l c ；模拟生产线 a b s t r a c t t h ei m i t a t i v e p r o d u c t i o nl i n ed e v e l o p e d b yt i a n j i nl o n g z h o ut e c h n o l o g y i n s t r u m e n t c o l t d & b e i j i n g i n s t r u m e n ti n d u s t r ys c h o o l u s e ss i e m e n s p r o f i b u s - d pc o n t r o ls y s t e m t h em a s t e rs t a t i o nu s e st h es i e m e n ss 7 3 0 0a n d t h es l a v es t a t i o nu s e st h es i e m e n ss 7 2 0 0 i tc a nr e a l i z et h ef u n c t i o no fl o g i c c o n t r o l ，a n a l o gc o n t r o l ，m o v e m e n tc o n t r o le t c t a k i n gt h ei n d u s t r i a lp r o d u c ts p o t c o n t r o la st h eo b j e c t ，t h i sc o n t r o ls y s t e mb u i l tu pam a t e r i a lm o d e ls i m u l a t i o n ，i tc o u l d s o l v et h ep r o b l e mw h i c ha p p e a r e di nt h ee x p e r i m e n t a lt e a c h i n gp r o c e s sm i m e dt ot h e a u t o m a t i o nc o u r s ea n dc o r r e l a t i v ec o u r s e se a s i l y b u tw i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h e d i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m ( d c s ) ，t h em o n i t o rc o n f i g u r a t i o ns o f t w a r ep l a y e dam o r e a n dm o r ei m p o r t a n tr o l ei nt h es o c i a li n f o r m a t i o n i z ep r o c e s s t ot h es t u d e n t sw h o m a j o ri ne l e c t r o m e c h a n i c a lo ra u t o m a t i cc o n t r o l ，w h e nt h e yc a t yo nt h ee x p e r i m e n t o nt h ep r o d u c t i o np r o c e s sc o n t r o l ，i f t h e yc a n td os o m ep r a c t i c eo nt h e c o n f i g u r a t i o n s o f t w a r e ”a n dr e l a t e dt e c h n i q u e 。咖ei d e a lt e a c h i n ge f f e c tw i l ln o tb ea c h i e v e d ，a n d t h i se q u i p m e n tc a nn o ts e r ew e l lf o rt h et e a c h i n gt o o i no r d e rt oe x e r tt h er o l eo ft h e e q u i p m e n tf u l l y , w em u s tm a k eap r o p e ra l t e r a t i o no ni t t h er e s e a r c hc o n t e n t sa n dt h em a j o rr e s u l t so b t a i n e di nt h i sd i s s e r t a t i o na r ea s f o f l o w s ( 1 ) t h ei n t r o d u c t i o no f t h ea p p l i c a t i o no f p r o f i b u s ( 2 ) a c t u a l i t ya n dd e v e l o p m e n to f t h em o n i t o rc o n f i g u r a t i o ns o f t w a r e ( 3 ) s o l v e d t h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h ep l ca n dt h ec o m p u t e l ( 4 ) c o m p l e t e dt h ep r o g r a mo f t h ep l ca b o u tt h ei m i t a t i v ep r o d u c t i o nl i n e ( 5 ) c o m p l e t e dt h em o n i t o ra n dc o n t r o l m e n tb yu s i n gt h em o n i t o rc o n f i g u r a t i o n s o 行w a r e k e y w o r d s p r o f i b u s d p ：w i n c c ；p l c ：t h ei m i t a t i v ep r o d u c t i o nl i n e i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 关于论文使用授权的说明 z ，0 2 j 、纠7 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 盟蹶堕豳 第1 章绪论 第1 章绪论 本章概述了问题的工程背景，综述了p r o f i b u s 现场总线在多站点模拟生产线 上的应用，并介绍了现场总线的技术发展与应用动态以及现场总线技术的发展趋 势：综述了监控组态软件的发展趋势与现状；介绍了常用组态软件的种类及特点。 1 1前言 天津龙洲科技仪器有限公司与北京市仪器仪表工业学校共同研制的自动化 模拟生产线，采用了s i e m e n s 公司的p r o f i b u s d p 现场总线控制系统，选用了 s i e m e n s 的s 7 3 0 0 做主站、s 7 2 0 0 做从站。控制系统中包括六个从站点：送料 单元、加盖单元、穿销单元、检测单元、分检单元( 气动机械手) 和叠层立体仓 库。该套控制系统，建立起了以工业现场控制为对象的实物模型仿真系统，很好 地解决了自动化及相关专业在实践教学中的难题。但是，伴随着集散型控制系统 ( d i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m ，d c s ) 的出现，监控组态软件在社会信息化过程 中扮演越来越重要的角色。该系统作为机电及自动控制专业学生参与生产自动化 过程控制的实践环节，如果没有涉及到“组态软件”及相关技术，就达不到自动 化专业理想的教学效果。为了更好的为教学服务。本课题就是要在这套设备的基 础上进行改进和完善并加上计算机组态控制这一部分内容，使其更加符合教学得 需要。该系统的控制组成如下。 这条多站点连续生产线上的工艺过程如下：送料单元( 站点1 ) 工件托盘经 传送带从此站前端开始进入下料仓出口，下料仓出口处的传感器检测到托盘到位 后，定位气缸动作将托盘对准下料仓出口，此时直流减速电机工作，通过同步送 料带将装配主体下落到托盘，经传感器检测到装配主体下落到位后，定位气缸动 作放行，托盘带装配主体沿传送带向下站运行。加盖单元( 站点2 ) 托盘带装配 主体进入本站后，托盘到站传感器和气缸到位传感器动作，摆臂机构摆动将上盖 装在主体中，上盖检测传感器检测到上盖装好后，定位气缸动作放行，托盘带装 配主体沿传送带向下站运行。穿销单元( 站点3 ) 托盘带装配主体进入本站后， 经直线推动机构，将销钉准确装配到上盖与工作主体中，使三者成为整体，成为 工件。销钉分为金属与非金属两种。当销钉传感器检测到位后，托盘带工件沿传 送带向下站运行检测单元( 站点4 ) 工件进入检测单元，进行销钉材质的检测( 金 i 北京工业大学工程硕士学位论文 属、塑料) 和工件颜色检测( 深色、浅色) 以确定工件是否合格，深色带销钉的 为合格品，其余为不合格品。本站的检测结果作为下两站动作的依据。分检单元 ( 站点5 ) 工件进入本站后，首先由短程气缸下落，皮碗压紧工件，真空泵开关 动作，排除皮碗内的空气，短程气缸上升，吸起工件让托盘继续前进，工件由摆 动缸转动9 0 度，若是合格品则工件下落到传送带继续沿传送带向下站运行，若 是废品，无杆缸横移将废品投入废品槽。叠层立体仓库( 站点6 ) 该单元由升降 梯与立体叠层仓库二部分组成。升降梯由升降台和链条提升部分组成，由步进电 机做驱动。可根据检测单元检测结果( 金属、塑料、深色、浅色) ，按类将工件 传送到立体叠层仓库中。自动生产线示意图如图卜l 所示。 图卜1 生产线示意图 f i g 1 1s k e t c hm a po f p r o d u c t i o nl i n e 由上面的工艺过程知，整条生产线共有六个站点，站点1 、2 、3 主要完成顺 序逻辑控制，站点5 为气动机械手的控制，站点6 则实现光电编码的检测和步进 电机的控制。由于采用了p r o f i b u s 现场总线技术，通过一个主站s 7 3 0 0 和七个 从站s 7 2 0 0 实现对整个模拟生产线的控制，并且每个站点都独立地完成套动 作，彼此又有一定的关联。课题完成后，可以通过w i n c c 监控软件来监控和控制 整个生产线，系统改造完成后如图1 2 所示。 1 2 总线技术的应用及发展 现场总线技术是2 0 世纪8 0 年代后期发展起来的一种基于现场设备之间进行 通讯的新型总线系统，它综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网 络技术和智能仪表等多种技术手段，从根本上突破了传统的“点对点”式的模拟 第l 章绪论 站点l 站点2站点3 站点4 站点5站点6 图l - 2 控制图 f i g 1 2t h ef i g o fc o n t r o l 信号或数字一模拟信号控制的局限性，构成一种全分散、全数字化、智能、双向、 互连、多变量、多节点的通信与控制系统。分散在各个工业现场的智能仪表通过 数字现场总线连为一体，并与控制室中的控制器和和监视器一起构成现场总线控 制系统( f i e l d b u sc o n t r o ls y s t e m ，f c s ) 。通过遵循一定的国际标准，可以将 不同厂商的现场总线产品集成在同一套f c s 中，具有互换性和互操作性。f c s 还 可以通过网关和企业的上级管理网络相连，以便管理者掌握第一手资料，为决策 提供依据。所以现场总线具有开放性、互操作性、系统结构的高度分散性、灵活 的网络拓扑结构、现场设备的高度智能化、对环境的高度适应性等诸多突出特点。 尽管目前对现场总线的研究尚未能形成一个完善的统一标准，但现场总线的高性 能价格比将吸引众多工业控制系统采用。 目前现场总线产品有多种，其中p r o f i b u s 是由西门子公司提出并极力倡导， 已经先后成为德国国家标准( d i n l 9 2 4 5 ) 和欧洲标准( e u 5 0 1 7 0 ) ，是一种开放 而独立的现场总线标准，其协议结构是以i s o7 4 9 8 国际标准开放系统互联o s i ( o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e c t i o n ) 参考模型为基础，在机械制造、工业过程控 制、智能建筑中充当通信网络。p r o f i b u s 由p r o f i b u s p a 、p r o f i b u s d p 和 p r o f i b u s f m s 三个系列组成。p r o f i b u s - p a ( p r o c e s sa u t o m a t i o n ) 用于过程自 动化中的传感器和执行器等的低速数据传输。p r o f i b u s d p( d i s t r i b u t e d p e r i p h e r a l s ) 和p r o f i b u s p a 兼容，使用了第一层、第二层和用户接口，第三 层到第七层未加定义，这种流体型结构确保了数据传输的快速而有效地进行，直 接数据链路映象( d i r e c td a t al i n km a p p e r - - d d l m ) 使用户接口易于进入第二 层。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的系统功能，并详细说明了 各种不同p r o f i b u s d p 设备的设备行为，还提供了传输可选用的r s 一4 8 5 传输技 3 ， 北京工业大学工程硕士学位论文 术或光纡传输技术。p r o f i b u s d p 是一种高速而廉价的通信连接。可实现数据高 速传输，适用于自动控制系统和在设备级分散的i o 之间的通信，可代替2 4 1 和 0 2 0 m a 的并行信号。p r o f i b u s f m s ( f i e l d b u sm e s s a g es p e c i f i c a t i o n ) 用来 解决车间级通用性的通信任务。介质存取控制的基本方式为主站之间的令牌方式 和主站与从站之间的主从方式，以及综合这两种方式的混合方式。不带中继器时 每个分段最多3 2 个站，带中继器时最多1 2 7 个站，插头连接器般采用9 针d 型插头。p r o f i b u s - d p 现场总线系统以其高速和便宜的通讯连接特性在工业自动 化领域得到了广泛的应用。 由文献 4 ，5 4 8 5 可知，西门子公司的p r o f i b u s d p 现场总线具有通讯速度 高、配套产品种类齐全等优势。西门子公司的e t2 0 0 大家族中的新一代分布式 i o 系统e t2 0 0 s 就是基于p r o f i b u s d p 现场总线的产品。e t2 0 0 s 是p r o f i b u s d p 中高性能的分布式i o 通信接口模块有种类丰富的各种子模块，如开关量输入 输出模块、模拟量输入输出模块、热电偶模块、热电阻模块、l o o k h z2 4 v 计 数模块、编码器接口模块、步进脉冲输出模块等，把各种开关量和模拟量接入 到p r o f i b u s - d p 中。 用p c 和p l c 实现集散控制( d c s ) 的基本原理。集散控制的基本思想是集 中管理，分散控制。即：将流程工业的自动控制过程与操作管理人员对自动控制 过程的管理过程相对分离；流程工业的自动控制过程由各控制站相对独立地自动 完成，而操作人员对自动控制过程的管理则由中央控制室的操作站来完成。中央 操作站与各现场控制站一方面各自相对独立地运行，从而将各种故障限制在局部 范围内，极大地提高了自动控制系统总体的安全性和可靠性：另一方面又相互进 行实时数据通讯和信息交换，实现了操作人员在中央控制室的操作站对整个自动 控制过程进行管理和调整。 用p c 机和p l c 组成集散控制系统时，p l c 承担了现场控制站的工作，p c 机 承担了操作站和工程师站的工作。在安装有p l c 系统软件的p c 机上可以离线( 或 在线) 编辑p l c 的控制应用软件( 一般称为梯形图) ，控制应用软件下载到p l c 后，p l c 独立完成现场数据采集、逻辑控制、模拟控制等。而操作站的各种功能 都可以通过“实时监控软件”和“p c 机”来实现，在安装有实时监控软件的p c 机上可以方便对生产过程进行监控。组态内容主要有：p l c 内部地址的分配、为 第1 章绪论 1 3 监控软件的应用情况 组态的概念是伴随着集散型控制系统( d i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m ，d c s ) 的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的 在控制系统中使用的各种仪表中，早期的控制仪表是气动p i d 调节器，后来 发展为气动单元组合仪表，2 0 世纪5 0 年代后出现电动单元组合仪表和直接数字 控制系统( d i r e c td i g i t a lc o n t r o l ，d d c ) 。由于每一套d c s 都是比较通用的控 制系统，可以应用到很多的领域中，为了使用户在不需要编代码程序的情况下， 便可生成适合自己需求的应用系统，每个d c s 厂商在d c s 中都预装了系统软件和 应用软件，而其中的应用软件，实际上就是组态软件，但直没有人给出明确定 义，只是将使用这种应用软件设计生成目标应用系统的过程称为组态( c o n f i g u r e ) 或“做组态”。 世界上第一个把组态软件作为商品进行开发、销售的专业软件公司是美国的 w o n d e r w a r e 公司，它于8 0 年代末率先推出第一个商品化监控组态软件i n t o u c h 。 此后监控组态软件在全球得到了蓬勃发展，目前世界上的组态软件有几十种之 多，总装机量有几十万套。伴随着信息化社会的到来，监控组态软件在社会化进 程中将扮演越来越重要的角色，每年的市场增幅都会有较大增长，未来的发展前 景十分看好，国际上较知名的组态软件有以下几种，如表1 1 所示。 表i - 1各种监控组态软件 t a b l e1 1a l lk i n d so f t h em o n i t o rc o n f i g u r a t i o l ls o f t w a r e 公司名称产品名称国别公司名称产品名称国别 i n t e l l u t i o nf i x 、i f i x 美国 r o c k w e l1r s v i e w 3 2 美国 w o n d e r w a r ei n t o u c h美国信肯通t h i n k & d o美国 n e m as o f t p a r a g o n 、p a r a g o n美国 n a ti o n a ll a b v i e w 美国 t n ti n s t r u m e n t s t ae n g i n e e r i n ga i 姒x美国 i x o n i c s g e n e s i s美国 通用电气 c i m p i e i t y 美国 p cs o f tw i z c o n 以色列 西门子 w i n c c 德国 c i t e c hc i t e c h 澳大利亚 多数组态软件都是在h i n d o s 3 1 或3 2 操作系统下逐渐成熟起来的，国外少数 组态软件可以在0 8 2 或u n i x 环境下运行。目前绝大多数组态软件都运行在 w i n d o w s 9 8 n t 环境下。较理想的环境是，w i n d o w sn t 或w i n d o w s2 0 0 0 操作系统， 北京工业大学工程硕士学位论文 因为其内核是原来的州s 的变种，可靠性和实时性都好于w i n d o w s 9 8 。 组态软件的开发工具以c + + 为主，也有少数开发商使用d e l p h i 或c + + b u i l d e r 。一般来讲，使用c + + 开发的产品运行效率更高，程序代码较短，运行速 度更快，但开发周期要长一些，其他开发工具则相反。 组态软件作为单独行业的出现是历史的必然，现场总线技术的成熟更加促进 了组态软件的应用。应该说现场总线是一种特殊的网络技术，其核心内容一是工 业应用，二是完成从模拟方式到数字方式的转变，使信息和供电同在一根双线电 缆上传输，还要满足许多技术指标。同其他网络一样现场总线的网络系统也具 备o s i 的若干层协议。在这个意义上讲。现场总线与普通的网络系统具有相同的 属性，但现场总线设各的种类多，同类总线的产品也分现场设备、耦合器等多种 类型，在未来几年现场总线设备将大量替代现有现场设备，给组态软件带来更多 机遇。 1 4 组态软件的特点 组态软件最突出的特点是实时多任务。例如，数据采集与输出、数据处理与 算法实现、图形显示及人机对话、实时数据的存储、检索管理、实时通信等多个 任务要在同一台计算机上同时运行。 组态软件的使用者是自动化工程设计人员。组态软件的主要目的是使用者在 生成适合自己需要的应用系统时不需要修改软件程序的源代码，因此在设计组态 软件时应充分了解自动化工程设计人员的基本需求，并加以总结提炼，重点、集 中解决共性问题。下面是组态软件主要解决的问题。 ( 1 ) 如何与采集、控制设备间进行数据交换； ( 2 ) 使来自设备的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来： ( 3 ) 处理数据报警及系统报警； ( 4 ) 存储历史数据并支持历史数据的查询； ( 5 ) 各类报表的生成和打印输出； ( 6 ) 为使用者提供灵活、多变的组态工具，可以适应不同应用领域的需求； ( 7 ) 最终生成的应用系统运行稳定可靠： ( 8 ) 具有与第三方程序的接口，方便数据共享。 一6 第1 章绪论 自动化工程设计技术人员在组态软件中只需填写一些事先设计的表格，再利 用图形功能把被控对象( 如反应罐、温度计、锅炉，趋势曲线、报表等) 形象地画 出来，通过内部数据连接把被控对象的属性与i o 设备的实时数据进行逻辑连 接。当由组态软件生成应用系统投入运行后，与被控对象相连的i o 设备数据发 生变化会直接带动被控对象的属性变化。若要对应用系统进行修改，也十分方便， 这就是组态软件的方便性。 从以上分析可以看出，组态软件具有实时多任务、接口开放、使用灵活、功 能多样、运行可靠的特点。一般的组态软件都由下列组件组成：图形界面系统， 实时数据库系统、第三方程序接口组件、控制功能组件。 在一个自动监控系统中，投入运行的监控组态软件是系统的数据收集处理中 心、远程监视中心和数据转发中心，处于运行状态的监控组态软件与各种控制、 检测设备( 如p l c 、智能仪表、d c s 等) 共同构成快速响应控制中心。控制方案 和算法一般在设备上组态并执行，也可以在p c 上组态，然后下装到设备中执行， 根据设备的具体要求而定。 监控组态软件投入运行后，操作人员可以在它的支持下完成以下6 项任务。 ( 1 ) 查看生产现场的实时数据及流程画面； ( 2 ) 自动打印各种实时历史生产报表； ( 3 ) 自由浏览各个实时历史趋势画面： ( 4 ) 及时得到并处理各种过程报警和系统报警； ( 5 ) 在需要时，人为干预生产过程，修改生产过程参数和状态； ( 6 ) 与管理部门的计算机联网，为管理部门提供生产实时数据。 1 5 问题的提出及解决方法 在国内的工控项目开发中，上位机控制系统的实现主要有两种方式：一是利 用v b 、v c + + 等可视化高级语言进行低层开发，可以实现控制系统的技术要求。 这种开发方式的较大缺陷是开发周期长，维护不方便。二是利用工控组态软件进 行二次开发，在工业控制软件中，组态软件能充分利用w i n d o w s 的图形编辑功能， 方便地构成监控画面，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，并可运用p c 机丰富的软件资源进行二次开发，便利地生成各种报表， 北京工业大学工程硕士学位论文 为应用程序的开发提供了十分方便的软件平台。此种方式以其简单易学，开发周 期短，维护方便等优势在工控领域得到了广泛的应用，并且国内外有很多工控组 态软件供用户选择。 基于以上的分析对本课题自动化模拟生产线进行改造，加之该生产线设备采 用的是西门子s 7 3 0 0 p l c ，并且西门子的工控软件w i n c c 可以很好地支持 s 7 3 0 0 p l c ，故考虑本课题采用w i n c c 进行组态控制。 第2 章p l c 程序编制 第2 章p i g 程序编制 本课题研究的机电一体化生产线是比较复杂的控制对象，主要输入量是各种 传感器的输入信号，主要输出变量是控制电机的运转。该生产线是一个多输入、 多输出的系统。该生产线分为送料单元、加盖单元、穿销单元、检测单元、分检 单元( 气动机械手) 、叠层立体仓库共六个站。本章首先对六个站进行了i 0 、 端子、线号进行了分配，然后对各站进行p l c 进行编程控制，并列出了调试通过 的p l c 程序。 2 1地址分配 为了编程的方便以及提高程序的可读性，有必要对每站的i 0 、端子、线号 进行分配，这样也方便故障的查找。 每站的f o 、端子、线号分配表如下表所示。其中表2 1 是总控站的分配表； 表2 2 是一号站的分配表；表2 3 是二号站的分配表；表2 4 是三号站的分配表；表 2 5 是四号站的分配表：表2 6 是五号站的分配表：表2 7 是六号站的分配表。 表2 - 1总控站分配表 t a b l e2 1t h ea s s i g n m e n tt a b l eo f g e n e r a lc o n t r o ls t a t i o n 形式序号 名称 关键字 l o 端子线号备注 输入 l 开车 s t a r c o n1 0 0 绿 2 停车s t o p c o n 1 0 1 红 3 复位 r e s tc o i lt o 2 黑 4 急停 w o r k l i n e e n1 0 3 黄 5t 6i 7i 8i 9i 1 0t 输出 1 停车指示灯s t o pl a m pc o nq 0 0 0 4 0 2 报警指示灯w a r n i n gl a m pc o nq 0 1 0 4 l 3 运行指示灯r u n l a m p c o nq 0 2 0 4 2 4 启动生产线 w o r kl i n eo u t q 03 0 3 0 5 q 6 0 7 q 8 q 9 q 1 0 o 表2 - 2一号站分配表 t a b l e2 - 2t h ea s s i g n m e n tt a b l eo f s t a t i o no n e 形式序号名称关键字 u o端子 线号 各注 输入 1 t 件检测1 d o w n l1 8 0 1 1 0 1 1 3 线号标记： 2 托盘检测1 c o m e l1 8 1l 】11 1 0 控制： 1 0 x 3 放行1 c y l i n d e r t 0 1 1 8 2 1 1 2 1 1 2 传感器：1 1 x 4 止动1 c y l i n d e rr e t u r n l 1 83l j 3】l l汽缸：1 2 x 5 自动手动1 m a u l e ya u t 0 1 1 8 41 1 4 黑 电机：1 3 x 6 启动1 s t a rc o i l l 1 8 51 1 5 绿 指示灯：1 4 x 7 停止1 s t o pc o n l 1 8 6】1 6 红 其它：1 5 x 8 急停1e m e r g e n c y o f f l 1 8 7 1 1 7 黄 9i 1 0i 1 1l 1 2 i 1 3r 1 4 l 1 5i 1 6i 1 7 输出 1 下料电机1 m o t o r l q 8 0 1 0 0】3 0 2 工作指示灯1s i n g a ll a m p lq 8 1 1 0 l1 4 0 3 止动气缸1 c y l i n d e r lq 8 2 1 0 21 2 0 4 q 5o 6q 7 o 表2 - 3二号站站分配表 t a b l e2 - 3t h ea s s i g n m e n tt a b l eo f s t a t i o nt w o 形式序号 名称关键字 i o 端子线号 备注 输入 l 工件检测2 d o w n 2【1 0 02 1 02 1 3 线号标记： 2 托盘检测2 c o m e 2 | 1 0 12 1 12 1 0 控制： 2 0 x 3 放行2 c y l i n d e r i 0 2 【1 0 2 2 1 2 2 1 2 传感器：2 1 x 4止动2 c y l i n d e rr e t u r n 2 1 1 0 32 1 32 i j汽缸： 2 2 x i l o 55 自动手动2 m a u l e ya u t 0 2 1 1 0 ，42 1 4 黑 电机： 2 3 x 1 1 0 46 启动2 s t a rc o n 2 1 1 0 5 2 1 5绿 指示灯：2 4 x 7 停止2s t o pc o n 2 1 1 0 62 1 6 红 其它： 2 5 x 8 急停2e m e r g e n c yo f f 1 1 0 7 2 1 7 黄 9 【 输出 1 下料电机2 m o t o r 2 q 1 0 0 2 0 02 3 0 下料电机取 2 工作指示灯2s i n g a ll m a p 2 q 1 0 1 2 0 12 4 0 件2 q 1 0 0 下料电机放 3 止动气缸2 c y l i n d e r 2q l o 2 2 0 2 2 2 0 件2q 1 0 0 - 1 0 表2 - 4三号站分配表 t a b l e2 - 4t h ea s s i g n m e n t t a b l eo f s t a t i o nt h r e e 形式序号名称关键字 i o 端子线号 备注 输入 1 光纤检测 f i b e r 3 1 1 2 03 1 0 3 1 6 线号标记： 2 托盘检测3 c o m e 3 1 1 2 13 1 1 3 1 0 控制： 3 0 x 3 放行3c y l i n d e rt 0 3 1 1 2 t 23 1 23 1 2 传感器：3 i x 4 止动3 c y l i n d e rr e t u r n 3 1 1 2 33 1 33 1 l汽缸：3 2 x 5 销钉汽缸至位 c y l i n d e rt 0 3i 1 1 2 43 1 43 1 5电机： 3 3 x 6 销钉汽缸复位c y l i n d e rr e t u r n 31 1 1 2 53 1 53 1 4指示灯：3 4 x 7 自动手动3m a u l e ya u t 0 3 1 1 2 63 1 6 黑 其它： 3 5 x 8 启动3 s t a rc o n e 32 73 f 7 绿 9 停止3s t o pc o n e 3 1 1 3 03 1 8 红 1 0 急停3 e m e r g e n c yo f f 3 1 1 3 ，1 3 1 9 黄 1 1i 1 2i 1 3 i 1 4i 1 5i 1 6i 1 7i 输出 l 止动气缸3c y l i n d e r 3q 1 2 0 3 0 03 2 0 2 工作指示灯3s i n g a ll a m p 3q 1 2 1 3 0 1 3 4 0 3 销钉汽缸3 c y l i n d e r 3lq 1 2 2 3 0 23 2 】 4 0 5 q 表2 - 5四号站分配表 t a b l e2 - 5t h ea s s i g n m e n tt a b l eo f s t a t i o nf o u r 形式序号名称关键字 i 0端子线号备注 输入 l 放行4c y l i n d e rt o4 1 2 o4 1 04 1 l 线号标记： 2 止动4c y l i n d e rr e t u r n4 1 2 14 i l4 1 0控制：4 0 x 3 托盘检测 c o m e41 2 24 1 24 1 2传感器：4 1 x 4 激光检测 l a s e r41 2 34 1 34 1 3汽缸：4 2 x 5 材质检测 m a t e r i a l41 2 44 1 44 1 4电机：4 3 x 6色差检测 c o l o r41 2 54 1 54 1 5 指示灯：4 4 x 7 销钉检测 c h e c k4 1 2 64 1 64 1 6 其它：4 5 x 8 自动手动4m a u l e ya u t o4 1 2 7 4 1 7黑 9启动4s t a rc o n e41 3 0 4 1 8 绿 1 0 停止4s t o pc o n e4 1 3 14 1 9 红 1 l 急停4e i l l e r g e n c yo f f4 1 3 24 1 1 0 黄 1 2 输出 l 止动气缸4c y li n d e r 4 q 2 0 4 0 04 2 0 2 工作指示灯4s i h a ll a m p 4 q 2 14 0 14 4 0 3 4 北京工业大学t 程硕上学位论文 表2 - 6 五号站分配表 t a b l e2 - 6t h ea s s i g n m e n tt a b l eo fs t a t i o nf i v e 形式序号名称关犍字 i 0端子线号备注 水平复位c y li n d e r n o1 4 05 1 05 1 3 线号标记： 输入 1 r e t u r n 5 控制： 5 0 x 2 水平至位c y i n d e rn ot 0 5 1 4 1 5 1 15 1 4传感器：5 】x 3 垂直至位 c y l i n d e rst 0 5 1 4 25 1 25 1 5气缸：5 2 x 垂直复位 c y l i n d e r s1 4 35 1 35 1 6电机： 5 3 x 4 r e t u r n 5指示灯：5 4 x 5 旋转至位c y l i n d e rrt 0 5 1 4 4 5 1 45 l7 其它： 5 5 x 旋转复位c y i i n d e r r1 4 55 1 5 5 1 8 6 r e t u r n 5 7 放行5a j r51 4 65 1 65 1 2 8 卜动5 c o m e5 1 4 75 1 75 1 l 9 真空 m a u l e ya u t 0 5 1 5 05 1 85 1 9 l o 托盘检测5 s t a rc o n e 51 5 1 5 1 95 1 0 l l 自动手动5 s t o pc o n e 5 1 5 25 1 1 0黑 1 2 启动5 e m e r g e n e yo f f 5 1 5 35 i l 】绿 1 3 停止5 i 红 1 4 急停5 i 黄 输出 1 止动气缸5 c y l i n d e r5 q 4 05 0 05 2 0 2 旋转气缸 c y l i n d e rr5 q 4 15 0 15 2 2 3 水平气缸 c v l i n d e rn o5 q 4 25 0 25 2 3 4 垂直气缸c y l i n d e rs 5q 4 3 5 0 35 2 1 5 真空阀 a i ro u t q 4 4 5 0 45 2 4 6 工作指示灯5s i n g a ll a m p s 舛55 0 55 4 0 表2 7六号站分配表 t a b l e2 - 7t h ea s s i g n m e n tt a b l eo fs t a t i o ns i x 形式序号名称关键字i 0端子线号备注 输入 l下位检测o o , no n e61 6 06 1 06 1 0 线号标记： 2上位检测 u po u t6 1 6 16 i l 6 l l控制： 6 0 x 3 工件检测 p a s so n e61 6 26 1 26 1 2传感器：6 1 x 4 二层检测 f l o o rc ht o w 61 636 1 36 1 3气缸： 6 2 x 5 三层检测 f l o o rc ht h r e e61 6 46 1 46 1 4 电机： 6 3 x 6 四层检测 f l o o rc hf o u r61 6 56 1 56 1 5 指示灯：6 4 x 7 废品检测 t r a n s d u t e rp a s s 61 6 66 1 66 1 6 其它； 6 5 x 8 变频减速s p e e d6 1 6 76 1 76 1 7 9 自动手动6m a u l e ya u t o6 i黑 1 0启动6s t a rc o n e6 i 绿 1 1 停止6s t o pc o n e6 i红 输出 l 步进脉冲 p u l s eo u t 6q 606 0 0 6 5 0 2 步进方向 d i ro u t 6q 6 16 0 16 5 l 3 传送电机 p a s so u t 6 。6 2 6 0 26 3 0 4 二层传动 f l o o rt w 0 60 636 0 36 3 1 5 三层传动 f l o o rt h r e e 6q 6 4 6 0 46 3 2 1 2 ， 6 四层传动 f l o o rt o u r 6 q 6 5 6 0 56 3 3 7 。1 ：作指示灯6s i n g a ll a m p 6q 6 6 6 0 66 4 0 8 计数显示 s h o w6 q 6 7 6 0 76 5 2 2 2 工作步骤及状态图 在确定了每站i o 、端子、线号分配情况后，可以方便地进行编程和调试。 每站的工作步骤、状态图以及控制方式说明如下： 2 2 1 工件主体下料单元 2 2 1 1 工作步骤及状态图 ( 1 ) 初始状态：下料电机处于停止状态；限位杆竖起禁行为止动状态；工作 指示灯熄灭。 ( 2 ) 系统运行期间，当托盘到达定位口时。托盘传感器发出检测信号，工作 指示灯发光；经2 秒时间确认后，启动下料电机执行将工件主体下落动作。 ( 3 ) 当工件主体下落到托盘后，工件检测传感器发出信号停止下料电机运行： 1 秒后止动气缸动作使限位杆落下放行托盘。 ( 4 ) 放行3 秒后，限位杆竖起禁行恢复止动状态；工作指示灯熄灭。 站一的状态图如表2 8 所示。 表2 - 8站一状态图 t a b l e2 8t h es t a t ef i g o f s t a t i o no n e 输入信号输出信号 动 托 工 放 止 r止指 作 盘件 料动 一 不 顺 检检 电气灯 序 测 测 行动 机缸 1+ 2+ 一( 2 s ) + 上 3+ 一( 1 s ) + 4+ + ( 3 s ) 一+ 5+ 2 2 1 2 控制方式说明 系统具有手动、自动两种运行方式。当系统处于自动工况时，按下启动按钮 - 1 3 北京工业大学工程硕士学位论文 系统按上述步骤运行，在此期间若按下停止按钮，应完成本次下料动作即限位杆 放行后又恢复止动状态方可停止；系统处于手动工况时，采用一对一的控制方式， 即分别设冕下料电机、止动气缸和指示灯的控制；无论在何种工况，若按下急停 按钮，本单元立即停止运行。 2 2 2 自动上盖单元 2 2 2 1 工作步骤及状态图 ( 1 ) 初始状态：机械手处于原位状态；限位杆竖起禁行为止动状态；工作指 示灯熄灭。 ( 2 ) 系统运行期间，当托盘载工件主体到达定位口时，托盘传感器发出检测 信号且确认无上盖信号后，工作指示灯发光；经2 秒时间确认后，启动机械手