工业监控系统工程设计1102

1、 信息与电气工程学院课程设计说明书（2014/2015学年第1学期）课程名称：工业监控系统工程设计题目：变频主轴成型加工单元专业班级：自动化1102班学生姓名：庞杰学号：110410231指导教师：设计周数：2周设计成绩：2015年1月15日目录课程设计目的TOC o 1-5 h z1.1设计目的31.2课程设计内容及要求3课程设计正文32.1PLC连接及程序设计32.1.1I/O连接32.1.2PLC程序设计42.1.3PLC程序主体52.2力控设计正文2.2.1力控程序设计282.2.2监控组态界面28课程设计总结和结论304参考文献-305.课程设计评语311课程设计目的11设计目的1、

2、了解变频主轴成型加工的机械机构；2、掌握变频主轴成型加工的工作原理；3、掌握变频主轴成型加工的运动控制方式。12课程设计内容及要求本装置集成PLC技术、位置控制、传感器技术、PLC编程、步进电机、电磁阀开关量与时序逻辑控制技术，实现机械手对执行机构行程范围内物体抓取、搬运等操作。变频主轴成型加工本体部分包括电主轴加工装置、加工台面、90机械搬运手、传送带4部分组成。手爪采用气动结构，用电磁阀的得电和失电来控制气缸的动作，从而来控制手爪的张开和夹紧。通过步进电机和手爪的组合来实现实验样件的夹取和搬运等动作。操作人员可以电脑来给PLC发送各种指令，包括复位、启动、停止，手动控制部分的运动，同时监控

3、实训模型的实时运行状态。2.课程设计正文2.1PLC连接及程序设计2.1.1I/0连接PLC硬件地址配置表项目号SZBS-Y13031项目名称柔性生产线控制教学系统单元名称变频主轴成型加工单元PLC型号CPU224XP+EM277+CP243+EM223+HMI(TPC1062KX)硬件厂商西门子昆仑通态从站号4通讯协议Profibus-DP输入点信号说明输入状态ONOFFI0.0MSTART单机启动有效无效I0.1MSTOP单机停止有效无效I0.2CEMG紧急停止有效无效I0.3M/A单/联机有效无效I0.4PWR-ON单元启动有效无效I0.51EL+90搬运机械手一正向限位机械开关（加工侧

4、）有效无效I0.61EL-90搬运机械手一负向限位机械开关（皮带机侧）有效无效I1.02EL+电主轴加工升降装置正向限位机械开关（下）有效无效I1.12EL-电主轴加工升降装置负向限位光电开关（上）有效无效I1.2SEN1传送带工件输入对射光电开关有效无效I1.3SEN2传送带工件输出对射光电开关有效无效I1.4SEN3加工工位工件检测反射光电开关有效无效12.0SQ1加工工位伸缩缩回位置磁性开关（）有效无效I2.1SQ2加工工位伸缩伸出位置磁性开关（复位位）有效无效I2.2SQ3工件夹紧缩回位置磁性开关（复位位）有效无效12.3SQ4工件夹紧伸出位置磁性开关（有工件时）有效无效输出点信号说明

5、输出状态ONOFFQ0.01CP90。搬运机械手步进电机脉冲信号（细分6400）Q0.12CP加工电主轴升降步进电机脉冲信号（细分6400）Q0.21DIR90搬运机械手步进电机脉冲方向信号有效无效Q0.32DIR加工电主轴升降步进电机脉冲方向信号有效无效Q0.5ASTART联机启动有效无效Q0.6HLALM报警指示灯有效无效Q0.7M4皮带机电机有效无效Q3.0YV190搬运机械手垂直升降电磁阀Q3.1YV290搬运机械手手爪电磁阀有效无效Q3.2YV3传送带气挡电磁阀有效无效Q3.3YV4气动夹具双杆气缸电磁阀有效无效Q3.4YV5气动夹具单杆气缸电磁阀有效无效Q4.0U1X1加工电主轴多

6、段速频率1有效无效Q4.1U1X2加工电主轴多段速频率2有效无效Q4.2U1X3加工电主轴多段速频率32.1.2PLC程序设计本实验主体分为三部分，分别为单步运行、连续运行和复位运行。程序中应用了定时程序，复位置位程序，PTO脉冲输出程序。其中PTO程序通过STEP7位置控制向导编写，由于限位开关的存在，所以PTO包络均为单速连续旋转。单步运行时动作由各个M存储器控制，方便与力控连接控制；连续运行主要由置位复位控制各个子程序的执行。2.1.3PLC程序设计主程序网络1网络标题网络注释紧急傳止：心2单联机:心1STI/I1IEN符号地址注释单联机10.3紧急傳1110.2联机启瓦bQ0.5网络3

7、紧急傳止：心2单元启动:心4复位控制:M2.7复位符号地址注释单元启动10.4复位控制M2.7紧急停止10.2单机网络1网络标题TOC o 1-5 h z丨屈络逹释传送带恐气挡动作单元启动：心4传送带运动:M0.0传送带电机:Q0.7 HYPERLINK l bookmark12 TI1IC)气挡动作N1.1气掛Q32MIC)SM0.0机械手正向嗣机械手负向2机械手正向1机械手员向NO2PTOO_CTRLENl_STOPD_STOPDone-M2.5Error-VB250匚PosVD251符号地址注释传送带电机Q0.7传送带运动M0.0传送带运动单元启动I0.4气挡Q3.2传送帯气挡电槪阀气挡

8、动作M1.1网络2符号地址注释机械手负向M0.2机械手负向运动机械手正向M0.1机械手正向运动ISM0.0IFTULI_MAN匚hl1I单元启动:心4II一轴负：心6机械手负向III:M0.2L.HRUNSpeedErrorCPos1IzII轴正：心5机械手正向III:M0.110000-IZIIVB252VD253符号地址单元启动I0.4机械手负向M0.2机械手负向运动机械手正向M0.1机械手正向运动轴负I0.6孔搬运机械手一负向限位机械开关（皮带机侧）一轴正I0.5孔搬运机械手一正向限位机械开关（加工侧）网络4机械手方向控制-单元启动：心4机械手正向:M0.1机械手方向:QD.2符号地址注

9、释单元启动I0.4机械手方向Q0.29。麵运机械手电机脉冲方向信号机械手正向M0.1机械手正向运动网络吕机械手升薩艮夹柢祈单元启动：l04机械手上下NUM机械手升pe：Q3.0TFpHIC）机械手夹松:M0.4手爪开关:Q3.1AIc）符号地址注释单元启动10.4机械手夹松M0.4机械手上下M0.3机械手升眸Q3.0別搬运机械手垂直升眸电犠阀手爪开关Q3.1如搬运机械手手爪电磁阀夹具动作符号地址注释单杆动作M0.5单元启动10.4夹具单杆Q3.4气动夹具单杆气缸电臓阀夹具液杆Q3.3气动夹具敢杆气缸电磕阀敢杆动作M0.6敢杆伸出12.3工常匸夹紧伸出位置6询t生开关（有工件时）敢杆缩回12.2

10、工常匸夹紧缩回位置磁|t生开关（复位位）网络孑SM0.0IIPTO1_CTRLEN11加工轴电机：M0.7加工轴电机：M1.0IIIIl_STOPIZIIZI加工轴电机：M0.7加工轴电机：M1.0D_STOP1Z11Z1DoneM2.6ErrorVB350CPosVD351符号地址注释加工轴电机升起M0.7加工轴电机下晖M1.0网络8SMO.O单元启动：心4二轴负：1门加工轴电机：M0.7二轴正:门加工轴电机：M1.0PT01.匚时_MANRUN10000-SpeedErrorCPos-VB352-VD353符号地址单元启动I0.4二轴负11.1电主轴加工刃卜薩装蛊负向限位光电开关（上）二轴

11、正11.0电主轴加工刊卜薩装置正向限位机械开关（下）加工轴电机升起M0.7加工轴电机下曜M1.0网络9加工轴电机方百单元启动：心4加工轴电机：M1.0升晖方向:QD.：3TI1I（）符号地址单元启动I0.4力】工轴电机下薩M1.0確方向Q0.3加工轴电机升曬脉冲方向信号联机网络1网貉标题物件运送艮阻挡单元启动:心4输出检5!1：11.3传送带电机:QTI1，IC)符号地址注释单元启动10.4自动气挡M1.2网络3单兀启动：心4自功抓取1N1.MII1I机械手抓取1ENIIII符号地址注释单元启动I0.4自动抓取1M1.3网络4单兀启动：心4机械臂输S：M1.51111机械臂输入ENIIII符号

12、地址注释单元启动I0.4机械臂输送M1.5网络吕单元启动：心4自动机械手释敢1EN符号地址注释单元启动I0.4自动释锁1M1.4单兀启动:心4工件输A：M1.61III夹具收入IIIIL.H符号地址注释单元启动10.4工件输入M1.6网络了单元启动:10.4机械加工1：7加工1CM1111符号地址单元启动I0.4机械加工1M1.7网络8单元启动:10.4机械加T2：M2.0加工2CM1111符号地址单元启动I0.4机械加工2M2.0单元启动：1工件弹出:M鮎夹具弹出CM1111符号地址注释单元启动I0.4工件弹出M2.1网络10单兀启功:肛4自功抓取2-.M2.2IIII机械手抓取2EN111

13、1符号地址注釋单元启动I0.4自动抓取2M2.2网络11单兀启功:肛4工件输出:M2.4IIII机械臂输出EN1111符号地址注釋单元启动I0.4工件输出M2.4网络12单兀启功：心4自Ejb2:M2.3IIII机械手释锁2ENIIII符号地址注释单元启动I0.4自动释敝2M2.3复位网络1网络标题电机气挡手抓夹具复位SM0.0传送带电机:Q口7TI(R)1气：Q3.2TC1手爪开关:Q鮎TH)1机械手升眸:Q3DTH)1夹具W：Q3.3TH)1夹具单杆:Q34L-Cr)1符号地址注释传送带电机Q0.7机械手升眸Q3.0兀搬运机械手垂直升眸电礒阀夹具单杆Q3.4气动夹具单杆气缸电蹴阀夹具液杆Q

14、3.3气动夹具液杆气缸电晞阀气挡Q3.2传送带气挡电磯阀手爪开关Q3.1%搬运机械手手爪电磁阀网络2机械手复位SM0.0PTOOCTRL单元启动：1口4ISTOP单元启动:ID.4DSTOP符号地址注釋单元启动I0.4DoneError匚Peis-M2.5-VB207-VD207SM0.0PTOO_MANEN单元启动：心4轴负：山RUN10000-VB208-VD20SSpeedError匚Peis符号地址单元启动10.4轴负10.6如搬运机械手一负向限位机械开关（皮帯机侧）网络4SMO.O单元启动：104单元启动：心4PTO1_CTRLENLSTOPD_STOPDoneM2.6Error-V

15、B306匚Pos-VD306SM0.0单元启动：心4二轴负：1门ptlh.匚hi_MANL.IARUN10000-SpeedErrorCPos-VB307-VD307符号地址注釋单元启动I0.4符号地址注釋单元启动I0.4二轴员11.1电主轴加工升薩装置负向眼位光电开关（上）符号地址注釋机械手升薩Q3.09。撇运机械手垂直升薩电蹴阀机械手抓取1网络1网络标题网络注释SM0.01丿1r1z1T39INTON10-PT100msT40机械手升薩:Q3DSM0.0T39手爪开关:Q站Y5)1网络2T40INTON10-PT100msSM0.0T40自动抓取1：M1.3符号地址注釋手爪开关Q3.1即搬

16、运机械手手爪电蹴阀网络3符号地址注釋机械臂输送M1.5气挡Q3.2传送带气挡电磯阀自动抓取1M1.3机械手释放1网络1网络标题网络注释-SMaOT42机械手升隆:Q3DTI1，H-rH：)T41INTON10-PT100ms符号地址注釋机械手升隆Q3.09。搬运机械手垂直升隆电磁阀网络2SM0.0T41手爪开关犬釦Yr)1SM0.0T42INTON10-PT100ms符号地址注释手爪开关Q3.1%搬运机械手手爪电磁阀网貉3工件输A：M1.6斗S)1符号地址注釋工件输入M1.6自动釋锁1M1.4气挡动作程序网络1网貉标题网络注釋气挡:Q32SM0.0输入检T37INTON50-PT100ms符号

17、地址注釋气挡Q3.2传送带气挡电磁阀输入检测11.2传送带工件输入对射光电开关(R)符号地址注释自动气挡M1.2机械臂输入网络1网貉标题符号地址单元启动10.4SM0.0PTOO_MANEN单元启动：心4轴正：心510000-RUNSpeedError匚Peis-VB262-VD263符号地址注釋单元启动10.4轴正10.5即搬运机械手一正向限位机械开关（加工侧）SM0.0SM0.0机械手方向:QD.21INTON1100-PT100msT46网络4SM0.0T46机械臂输送:斶.5符号地址注释机械手方向Q0.29。機运机械手电机脉冲方向信号1符号地址注釋机械臂输送M1.5机械手方向Q0.2即

18、搬运机械手电机脉冲方向信号自动释锁1M1.4夹具弹出网络1网络标题I陶络注釋夹具单杆:Q341夹具收杆皿另1符号地址注釋夹具单杆Q3.4气动夹具单杆气缸电磯阀夹具液杆Q3.3气动夹具液杆气缸电磯阀网络2SM0.0工件弹出N2.1自动抓取Rg)1符号地址注释工件弹出M2.1自动抓取2M2.2夹具收入网貉1网络标题网络注释符号地址注释夹具单杆Q3.4气动夹具单杆气缸电磯阀夹具液杆Q3.3气动夹具收杆气缸电磯阀SM0.0工件输A：M1.6机械加T1：M1.7Rg)1符号地址注釋T1牛输入M1.6机;械加工1M1.7符号地址注释机械手升眸Q3.0叩獵运机械手垂直升降电磁阀机械手抓取2网络1网络标题网络

19、逹释SMO.CI1T44)T43INTON10-PT100ms机械手升P：Q3-0SMO.OT43手JK开关:Q31I1H-r-()1T44INTON10-PT100ms符号地址注釋手爪开关Q3.1叩搬运机械手手爪电磁阀网络3SM0.0T44自动抓取ZM2.2I|_c:)工件输出侗2.4L-C)1符号地址注釋工件输出M2.4自动抓取2M2.2加工1网络1加工电机SM0.0四轴:门丄液杆伸出：l裁加工速Jt1：Q4.0T/I（）符号地址注释加工速度1Q4.0加工电主轴參段速频率1液杆伸出12.3工件夹紧伸出位置谕右开关（有工f甸四轴11.4I加工工位工件爲厠反射光电开关-网络2SM0.0PT01

20、CTRL单元启动：心4单元启动：心4ISTOPDSTOPDoneError匚PeisM2.6-VB361-VD362符号地址单元启动I0.4SM0.0单元启动：l04PTO1._MANL.IJRUN1000-SpeedErrorCPos-VB363-VD364符号地址单元启动I0.4二轴正11.0电主轴加工升薩装置正向限位机械开关（下）TOC o 1-5 h z网络4网络标题网络注释SMO.OT51INTON20-PT100msTOC o 1-5 h z网络吕SM0.0升薩方向：Q0.3IIC)符号地址注釋升薩方向Q0.3加工轴电机升薩脉冲方向信号网络6SM0.0T51机械加工I1H-p；)机

21、械加工2侗2R:)升薩方向:R；)加工速度1：Q4.D匚R)1符号地址注释机械加工1M1.7机械加工2M2.0加工速度1Q4.0加工电主轴參段速频率1升隱方向Q0.3加工轴电机升眸脉冲方向信号机械手释放2网络1网络标题TOC o 1-5 h z丨斶络注释SM0.0T46机械手升P：Q3.0TI1，I)T45INTON10-PT100ms符号地址机械手升降Q3.0孔猥运机械手垂直升降电磁阀SMO.OT45手JK开关:Q311符号地址注释手爪开关Q3.1即搬运机械手手JK电磁阀TOC o 1-5 h zSMO.OT45自动&2:M2.3I1ICC1符号地址注釋自动释锁2M2.3网络2网络标题网络注

22、釋SM0.0PTOO_MANEN单元启动:心4一轴员：心6RUN10000-VB266-VD267SpeedError匚Peis符号地址单元启动I0.4轴负I0.6孔獵运机械手一员向限負机械开关（皮带机例）网貉3SM0.0INTON100-PT100msT49网络4SM0.0T49工件输出侗24自动m2:M2.3弋S)1符号地址注释工凋匸输出M2.4自因bW2M2.3加工2网貉1网络标题符号地址单元启动I0.4符号地址注释单元启动I0.4二轴负11.1电主轴加工升眸装置负向限位光电开关(上)SMO.O单元启动：心4二轴负：1口PT01匚卜_MANL.HRUN10000-SpeedErrorCP

23、os-VB367-VD368SM0.0T52INTON25-PT100ms网络4SM0.0T52机械加工2侗27I1(:)工件弹出:M2.1斗S)1符号地址注释工件弹出M2.1机械加工2M2.02.2力控设计正文221力控程序设计力控程序通过控制和监控I/O口及M存储器状态控制和监控设备运行，由主界面和单步运行、多步运行两个子窗口组成。程序通过简单的条件命令表明此时的运行状态和命令发出的状态，界面简洁易懂，便于监测状态。222监控组态界面欢迎使用单步运行自动运行复位操作单步运行机械手正向运动机械手负向运动机械手上下机械手央松传送带启停气捋动作单杆动作双杆动作钻机升起钻机下降机械手正限位检测手抓升降传送带运行检测双杆动作