自动化生产线安装与调试开题报告
常州工程职业技术学院201*届毕业设计
常州工程职业技术学院
毕业设计开题报告（201*届）
题目：基于N：N网络的自动化生产线的组态与实现
学生：杨阳
系部：自动化技术系专业班级：自动化0913
指导教师：祝骅专业技术职务：讲师
常州工程职业技术学院201*届毕业设计
毕业设计（论文）开题报告
一、基本信息学生杨阳姓名系名自动化技术系称毕业设计（论文）题目二、开题意义课题在科技高速发展的现在，传统的生产已经被淘汰，自动化生产线更多的现状与发展的成为现在生产企业的核心。可编程序控制器（PLC）以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑微处理单元的角色。因此，培养掌握机电一体化技术，掌握PLC趋势技术及PLC网络技术的技术人材是当务之急。课题的背1、背景：目前我国国内高校普遍缺乏该领域的培训教材以及实训装配，使得我基于N：N网络的自动化生产线的指导教师组态与实现祝骅专业生产过程自动化班级自动化0913学号201*201*44景、们的同学在学习过程中缺少足够的立体认识，学生实际动手技能得不到锻意义；炼，造成很难培养这领域的优秀人才。相反，国外的高校或者职业院校，普遍配置了先进的自动化实验系统，从各类不同的自动化生产线，到复杂的柔性制造系统。学生可在接近工业生产的系统上进行研究以及调试，为课题学生的实际操作能力的培养提供了有效的实训平台。常州工程职业技术学院201*届毕业设计
欲解决哪2、意义：些方通过毕业设计，锻炼我们的调试与安装技术，其中包括机械技术、微面问电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等题3、课题欲解决的问题：（1）各小站的程序编写（2）组态画面的创建（3）网络通讯技术，即三菱FX系列PLC的N:N网络。三、课题方案1、课题要求利用YL-335B实训设备模拟实际的生产线，编写各站程序，并最终对课题内容各小站进行联机运行。此外还必须用人机界面对其进行监控2、项目的训练目标提高编写程序的能力，并对人机界面进行一定的理解，并会基本的应用。锻炼一定的机械能力和调试传感器的技术。学习网络通讯技术。课题1、设计思路研究首先对各小站的结构特点进行了解，了解各小站的工作情况后，编写（设各小站的单机程序。然后了解总的生产线的任务要求后，利用N:N网络，将各小站的程序连接起来，实现从供料到分拣的一个联机过程。最后利用计）思人机界面，将整个过程实现监控，从而达到真正的工业生产要求。2、方法论述常州工程职业技术学院201*届毕业设计
路、在完成这一自动生产线的过程中，要对各站进行拆装训练，从而达到方法对各小站更深入的了解。例如电磁阀的使用，传感器的调试等等。同时，论述各小站程序编写完成后，通过反复调试并通过指导老师的检查后，再按照计划执行下一步工作计划。项目实施过程中真正做到按部就班。在亚龙YL-335B型自动生产线上运用触摸屏发送命令及及时反馈各自需要的信号，使系统完成需要进行的工作。整个系统从供料到供料再到加工，然后在进行分拣。其中需要有急停信号的处理，单机、联机的处理，以及分拣出废料是否进行重新加工以及重新装配的过程。课题具体的工艺流程是触摸屏先发出信号，给输送站，输送站复位，复位预期完成后，发出信号给供料站，供料站接受信号后，进行供料动作，然后输目标（成送站中的机械手通过伺服驱动器和伺服电机运行到供料站处进行抓取，抓取后再移动到装备站，到达后，向装配站发出装配请求，从而进行小工件的装配。小工件装配完成后，向输送站发出抓取请求，然后再有输送站的果）机械手抓取送往加工站，到达加工站后，再向加工站发出加工请求。当加工站加工完成后，再向输送站发出请求，从而送往分拣站进行分拣。分拣站就按照颜色或者套件的要求进行分拣。当人机界面上给定的套件完成时，输送站的机械手自动回复到原点位置。再给定条件，按下启动时，还能进行如上动作。课题1、课题进度安排进度安排（时间阶段、阶段完成第6周运用MCGS对整个联机过程进行周次工作内容预定目标及检查方式第1周对各小站进行观察并了解所有的硬件调试出供料站，加工站的单站第2周编写并调试供料与加工站的程程序并通过指导老师验收序第3周编写并调试装配站程序，初步尝试编写输送站程序调试出装配站，输送站的单站第4周完成并调试输送站程序，对分程序，分拣站的程序基本成型拣站程序进行编写调试第5周调试联机程序用人机界面实现整体联机运行常州工程职业技术学院201*届毕业设计
内组态监控容）第7周整理资料，撰写论文第8周论文定稿201*年6月答辩答辩通过指导老师的指导完成论文2、阶段完成内容第一阶段：了解自动化生产线（亚龙YL-335B）的硬件及其结构第二阶段：完成个小站的单机程序，并调试，通过指导老师的验收第三阶段：利用N:N网络实现整体联机，并通过人机界面实现监控功能第四阶段：通过指导老师的指导，撰写论文并定稿3、参考文献[1]李金城.PLC模拟量与通信控制应用实践[M].北京：电子工业出版社201*[2]王也仿.可编程控制器应用技术[M].北京：机械工业出版社，201*[3]李世基.可编程控制器特殊功能模块应用[M].上海：上海电视大学，201*[4]赵继文.传感器与应用电路设计[M].北京：科学出版社，201*[5]金发庆.传感器技术与应用（第二版）[M].北京：机械工业出版社，201*[6]钱锐.PLC应用技术[M].北京：科学出版社.201*.[7]陈金华.可编程控制器(PC)应用技术[M].北京电子工业出版社，1995.[8]廖常初.FX系列PLC编程及应用[M].北京:机械工程出版社.201*[9]高勤.可编程控制器原理及应用（三菱机型）[M].北京：电子工业出版社.201*.[10]北京昆仑通态自动化软件科技有限公司.MCGS嵌入版说明书[Z].北京：北京昆仑通态自动化软件科技有限公司，201*[11]吕景泉.可编程控制器及其应用[M].北京：机械工业出版社，201*[12]三菱电机自动化（中国）株式会社.FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC编程手册基本指令步进梯形图指令应用原理指令说明书[Z].上海：三菱电机自动化（中国）株式会社，201*[13]三菱电机自动化（中国）株式会社.FX2N系列微型可编程控制器使用手册[Z].上海：三菱电机自动化（中国）株式会社，201*[14]钟肇新，彭侃.可编程控制控制器原理及应用（第二版）[M].北京华南理工大学出版社,1992[15]张万忠.可编程控制器应用技术[M].北京：化学工业出版社，201*[16]马西秦，许振中.自动检测技术（第二版）[M].北京:机械工业出版社，201*[17]戴一平.可编程控制器技术及应用[M].北京：机械工业出版社，201*常州工程职业技术学院201*届毕业设计
[18]史国生.电气控制与可编程器技术[M].北京：化学工业出版社，201*[19]吴中俊，黄永红.可编程序控制器原理及应用（第2版）[M].北京：机械工业出版社，201*指导教师意见系审核小组意见签名：年月日组长签名：年月日
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毕业设计报告（论文）
(201*届)
所属系：自动化技术系班级：自动化0913学生姓名：杨阳学号：201*201*44同组成员：丁坤、汤松指导教师：祝骅
题目：基于N：N网络的自动化生产线的组态与实现
摘要
现代化的自动生产设备（自动生产线）的最大特点是它的综合性和系统性，在这里，机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。
亚龙YL-335B型是一套典型的自动生产线实训考核装备。它在铝合金导轨式实训台上安装送料、加工、装配、输送、分拣等工作单元，构成一个典型的自动生产线的机械平台，系统各机构的采用了气动驱动、变频器驱动和步进（伺服）电机位置控制等技术。
我们此次要做的任务就是将这套设备上所有小站功能利用N:N网络连接起来，模拟成一套高仿真的工业自动化生产线设备。而在项目当中，综合了很多技术知识如:气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等。所以，我们最后要想实现一个从供料站到分拣站的一个联机的流程，我们必须先对各小站进行了解，这个了解包括PLC的接线，各单元的气动及传感器的位置调试和传感器在装置侧的接线。然后编写个小站的程序，联机程序，以及MCGS的组态动画。最后实现一个联机的过程。本文介绍了整个自动化生产线生产线的组态与实现，重点介绍了上位机组态的过程。关键词：PLC，YL-335B,自动生产线
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目录
摘要..............................................................................................................................................................I目录............................................................................................................................................................II第一章绪论...................................................................................................................................................1第二章嵌入式组态技术在自动化生产线中的应用...................................................................................3
2.1MCGS嵌入版...................................................................................................................................32.2MCGS嵌入版组态软件的构成.......................................................................................................3
2.2.1实时数据库...........................................................................................................................42.2.2主控窗口...............................................................................................................................42.2.3设备窗口...............................................................................................................................52.2.4用户窗口...............................................................................................................................52.2.5运行策略.......................................................................................................................................5第三章自动化生产线设备...........................................................................................................................6
3.1自动化生产线（YL-335B）的基本组成.......................................................................................63.2YL-335B的电气控制.....................................................................................................................10
3.2.1YL-335B工作单元的结构特点.........................................................................................103.2.2YL-335B的控制系统..........................................................................................................103.3自动化生产线工艺流程介绍........................................................................................................12
3.3.1供料站的工作流程.............................................................................................................123.3.2装配站的工作流程.............................................................................................................123.3.3加工站的工作流程.............................................................................................................133.3.4输送站的工作流程.............................................................................................................133.3.5分拣站的工作流程：.........................................................................................................133.4三菱FX系列PLCN:N通信.......................................................................................................14
3.4.1三菱FX系列PLCN:N通信网络的特性........................................................................143.4.2安装和连接N:N通信网络...............................................................................................153.4.3组建N:N通信网络...........................................................................................................17
第四章触摸屏.............................................................................................................................................20
4.1TPC7062KS人机界面....................................................................................................................204.2利用三菱FX系列的PLC制作简单启保停的监控画面............................................................20
4.2.1组态的设计.........................................................................................................................204.2.2程序的编写.........................................................................................................................214.2.3TPC7062KS人机界面的硬件连接.....................................................................................22
第五章自动生产线监控画面的制作.........................................................................................................24
5.1规划联机所需要的辅助继电器清单............................................................................................245.2建立仿真画面................................................................................................................................25
5.2.1创建新的工程.....................................................................................................................255.2.2建立新的画面.....................................................................................................................255.2.3定义变量及命令语言.........................................................................................................275.3工程下载........................................................................................................................................30第六章总结.................................................................................................................................................32
II201*届毕业设计（论文）
致谢...............................................................................................................................................................33参考文献.......................................................................................................................................................34
III201*届毕业设计（论文）
第一章绪论
现代化的自动生产设备（自动生产线）的最大特点是它的综合性和系统性，在这里，机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。
可编程序控制器（PLC）以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑微处理单元的角色。因此，培养掌握机电一体化技术，掌握PLC技术及PLC网络技术的技术人材是当务之急。
亚龙YL-335B型自动生产线实训考核装备在铝合金导轨式实训台上安装送料、加工、装配、输送、分拣等工作单元，构成一个典型的自动生产线的机械平台，系统各机构的采用了气动驱动、变频器驱动和步进（伺服）电机位置控制等技术。系统的控制方式采用每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。因此，YL-335B综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等。利用YL-335B，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，使学习者得到一个非常接近于实际的教学设备环境，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。
YL-335B采用模块组合式的结构，各工作单元是相对独立的模块，并采用了标准结构和抽屉式模块放置架，具有较强的互换性。可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目标，十分适合教学实训考核或技能竞赛的需要。
MCGS嵌入版组态软件具有强大的功能，并且操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。同时使用MCGS嵌入版组态软件能够避开复杂的嵌入版计算机软、硬件问题，而将精力集中于解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。
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MCGS嵌入版采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面，符合中国人的使用习惯和要求。实时性强、有良好的并行处理性能。MCGS嵌入版以图像、图符、报表、曲线等多种形式，丰富、生动的多媒体画面。完善的安全机制完善的安全机制多样化的报警功能。支持多种硬件设备，实现“设备无关”。良好的可维护性。
可编程序控制器（PLC）以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑微处理单元的角色。因此，培养掌握机电一体化技术，掌握PLC技术及PLC网络技术的技术人材是当务之急。
因此，本设计将组态技术与PLC技术，有机结合起来，运用组态技术，对自动生产线的各单元进行高仿真。达到模拟运行的目的。
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第二章嵌入式组态技术在自动化生产线中的应用
2.1MCGS嵌入版
MCGS嵌入版是在MCGS通用版的基础上开发的，专门应用于嵌入式计算机监控系统的组态软件，MCGS嵌入版包括组态环境和运行环境两部分，它的组态环境能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，运行环境则是在实时多任务嵌入式操作系统WindowsCE中运行。适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域有着广泛的应用。此外MCGS嵌入版还带有一个模拟运行环境，用于对组态后的工程进行模拟测试，方便用户对组态过程的调试。2.2MCGS嵌入版组态软件的构成
MCGS嵌入式体系结构分为组态环境、模拟运行环境和运行环境三部分。
组态环境和模拟运行环境相当于一套完整的工具软件，可以在PC机上运行。用户可根据实际需要裁减其中内容。它帮助用户设计和构造自己的组态工程并进行功能测试。
运行环境则是一个独立的运行系统，它按照组态工程中用户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。运行环境本身没有任何意义，必须与组态工程一起作为一个整体，才能构成用户应用系统。一旦组态工作完成，并且将组态好的工程通过串口或以太网下载到下位机的运行环境中，组态工程就可以离开组态环境而独立运行在下位机上。从而实现了控制系统的可靠性、实时性、确定性和安全性。
由MCGS嵌入版生成的用户应用系统，其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成，如图2.2所示。
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图2.2MCGS的构成
窗口是屏幕中的一块空间，是一个“容器”，直接提供给用户使用。在窗口内，用户可以放置不同的构件，创建图形对象并调整画面的布局，组态配置不同的参数以完成不同的功能。在MCGS嵌入版中，每个应用系统只能有一个主控窗口和一个设备窗口，但可以有多个用户窗口和多个运行策略，实时数据库中也可以有多个数据对象。MCGS嵌入版用主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互图形界面，组态配置各种不同类型和功能的对象或构件，同时可以对实时数据进行可视化处理。2.2.1实时数据库
实时数据库相当于一个数据处理中心，同时也起到公用数据交换区的作用。MCGS嵌入版使用自建文件系统中的实时数据库来管理所有实时数据。从外部设备采集来的实时数据送入实时数据库，系统其它部分操作的数据也来自于实时数据库。实时数据库自动完成对实时数据的报警处理和存盘处理，同时它还根据需要把有关信息以事件的方式发送给系统的其它部分，以便触发相关事件，进行实时处理。因此，实时数据库所存储的单元，不单单是变量的数值，还包括变量的特征参数（属性）及对该变量的操作方法（报警属性、报警处理和存盘处理等）。这种将数值、属性、方法封装在一起的数据我们称之为数据对象。实时数据库采用面向对象的技术，为其它部分提供服务，提供了系统各个功能部件的数据共享。2.2.2主控窗口
主控窗口确定了工业控制中工程作业的总体轮廓，以及运行流程、特性参数和启动
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特性等项内容，是应用系统的主框架。2.2.3设备窗口
设备窗口专门用来放置不同类型和功能的设备构件，实现对外部设备的操作和控制。设备窗口通过设备构件把外部设备的数据采集进来，送入实时数据库，或把实时数据库中的数据输出到外部设备。一个应用系统只有一个设备窗口，运行时，系统自动打开设备窗口，管理和调度所有设备构件正常工作，并在后台独立运行。注意，对用户来说，设备窗口在运行时是不可见的。2.2.4用户窗口
用户窗口中可以放置三种不同类型的图形对象：图元、图符和动画构件。图元和图符对象为用户提供了一套完善的设计制作图形画面和定义动画的方法。动画构件对应于不同的动画功能，它们是从工程实践经验中总结出的常用的动画显示与操作模块，用户可以直接使用。通过在用户窗口内放置不同的图形对象，搭制多个用户窗口，用户可以构造各种复杂的图形界面，用不同的方式实现数据和流程的“可视化”。2.2.5运行策略
运行策略本身是系统提供的一个框架，其里面放置有策略条件构件和策略构件组成的“策略行”，通过对运行策略的定义，使系统能够按照设定的顺序和条件操作实时数据库、控制用户窗口的打开、关闭并确定设备构件的工作状态等，从而实现对外部设备工作过程的精确控制。
一个应用系统有三个固定的运行策略：启动策略、循环策略和退出策略，同时允许用户创建或定义最多512个用户策略。启动策略在应用系统开始运行时调用，退出策略在应用系统退出运行时调用，循环策略由系统在运行过程中定时循环调用，用户策略供系统中的其它部件调用。
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第三章自动化生产线设备
3.1自动化生产线（YL-335B）的基本组成
亚龙YL-335B型自动生产线实训考核装备由安装在铝合金导轨式实训台上的供料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。其外观如图3.1所示。
图3.1YL-335B外观图
其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，但输送单元的机械手装置整体运动则采取步进电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是一个典型的一维位置控制系统。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置。位置控制和变频器技术是现代工业企业应用最为广泛的电气控制技术。
在YL-335B设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提之一。
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在控制方面，YL-335B采用了基于RS485串行通信的PLC网络控制方案，即每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。用户可根据需要选择不同厂家的PLC及其所支持的RS485通信模式，组建成一个小型的PLC网络。小型PLC网络以其结构简单，价格低廉的特点在小型自动生产线仍然有着广泛的应用，在现代工业网络通信中仍占据相当的份额。另一方面，掌握基于RS485串行通信的PLC网络技术，将为进一步学习现场总线技术、工业以太网技术等打下了良好的基础。
1、供料单元的基本功能：供料单元是YL-335B中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。如图3.2所示为供料单元实物的全貌。
图3.2供料单元实物的全貌
2、加工单元的基本功能：把该单元物料台上的工件（工件由输送单元的抓取机械手装置送来）送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上，待输送单元的抓取机械手装置取出。如图3.3所示为加工单元实物的全貌。
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图3.3加工单元实物的全貌
3、装配单元的基本功能：完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配过程。装配单元总装实物图如3.4。
图3.4装配单元实物的全貌
4、分拣单元的基本功能：完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。如图3.5所示分拣单元实物的全貌。
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图3.5分拣单元实物的全貌
5、输送单元的基本功能：该单元通过直线运动传动机构驱动抓取机械手装置到指定单元的物料台上精确定位，并在该物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下，实现传送工件的功能。输送单元的外观如图3-6所示。
图3.6输送单元外观图
直线运动传动机构的驱动器可采用伺服电机或步进电机，视实训目的而定。YL-335B的标准配置为伺服电机。
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3.2YL-335B的电气控制3.2.1YL-335B工作单元的结构特点
YL-335B设备中的各工作单元的结构特点是机械装置和电气控制部分的相对分离。每一工作单元机械装置整体安装在底板上，而控制工作单元生产过程的PLC装置则安装在工作台两侧的抽屉板上。因此，工作单元机械装置与PLC装置之间的信息交换是一个关键的问题。YL-335B的解决方案是：机械装置上的各电磁阀和传感器的引线均连接到装置侧的接线端口上。PLC的I/O引出线则连接到PLC侧的接线端口上。两个接线端口间通过多芯信号电缆互连。图3.7和图3.8分别是装置侧的接线端口和PLC侧的接线端口。
图3.7装置侧接线端口
图3.8PLC侧接线端口装置侧的接线端口的接线端子采用三层端子结构，上层端子用以连接DC24V电源的+24V端，底层端子用以连接DC24V电源的0V端，中间层端子用以连接各信号线。
PLC侧的接线端口的接线端子采用两层端子结构，上层端子用以连接各信号线,其端子号与装置侧的接线端口的接线端子相对应。底层端子用以连接DC24V电源的+24V端和0V端。
装置侧的接线端口和PLC侧的接线端口之间通过专用电缆连结。其中25针接头电缆连接PLC的输入信号，15针接头电缆连接PLC的输出信号。3.2.2YL-335B的控制系统
YL-335B的每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也可以通过网络互连构成一个分布式的控制系统。
1、当工作单元自成一个独立的系统时，其设备运行的主令信号以及运行过程中的
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状态显示信号，来源于该工作单元按钮指示灯模块。按钮指示灯模块如图3.9所示。模块上的指示灯和按钮的端脚全部引到端子排上。
图3.9按钮指示灯模块
模块盒上器件包括：
⑴指示灯（24VDC）：黄色（HL1）、绿色（HL2）、红色（HL3）各一只。⑵主令器件：绿色常开按钮SB1一只
红色常开按钮SB2一只选择开关SA（一对转换触点）急停按钮QS（一个常闭触点）
2、当各工作单元通过网络互连构成一个分布式的控制系统时，对于采用三菱FX系列PLC的设备，YL-335B的标准配置是采用了基于RS485串行通信的N：N通信方式。设备出厂的控制方案如图3.10所示。
图3.10YL-335B的通信网络
各工作站PLC配置如下：
⑴输送单元：FX1N-40MT主单元，共24点输入，16点晶体管输出。⑵供料单元：FX2N-32MR主单元，共16点输入，16点继电器输出。
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⑶加工单元：FX2N-32MR主单元，共16点输入，16点继电器输出。⑷装配单元：FX2N-48MR主单元，共24点输入，24点继电器输出。⑸分拣单元：FX2N-32MR主单元，共16点输入，16点继电器输出。3、人机界面
系统运行的主令信号（复位、启动、停止等）通过触模屏人机界面给出。同时，人机界面上也显示系统运行的各种状态信息。
人机界面是在操作人员和机器设备之间做双向沟通的桥梁。使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变的简单生动，并且可以减少操作上的失误，即使是新手也可以很轻松的操作整个机器设备。使用人机界面还可以使机器的配线标准化、简单化，同时也能减少PLC控制器所需的I/O点数，降低生产的成本，同时由于面板控制的小型化及高性能，相对的提高了整套设备的附加价值。
YL-335B采用了昆仑通态（MCGS）TPC7062KS触摸屏作为它的人机界面。TPC7062KS是一款以嵌入式低功耗CPU为核心（主频400MHz）的高性能嵌入式一体化工控机。该产品设计采用了7英寸高亮度TFT液晶显示屏（分辨率800×480），四线电阻式触摸屏（分辨率4096×4096），同时还预装了微软嵌入式实时多任务操作系统WinCE.NET（中文版）和MCGS嵌入式组态软件（运行版）。3.3自动化生产线工艺流程介绍3.3.1供料站的工作流程
供料站接收到系统发来的供料指令后，如果出料台上没有工件，即进行把工件推到出料台上的操作。工件推出到出料台后，应向系统发出出料台上有工件信号。若供料站的料仓内没有工件或工件不足，则向系统发出报警或预警信号。当系统发来的启动信号被复位时，工作站在完成本工作周期后退出运行状态。3.3.2装配站的工作流程
①启动后，如果回转台上的左料盘内没有小园柱零件，就执行下料操作；如果左料盘内有零件，而右料盘内没有零件，执行回转台回转操作。
②如果回转台上的右料盘内有小园柱零件且装配台上有待装配工件，开始执行装
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配过程。执行装配机械手抓取小园柱零件，放入待装配工件中的操作。装入动作完成后，向系统发出装配完成信号。
③完成装配任务后，装配机械手应返回初始位置，等待下一次装配。3.3.3加工站的工作流程
加工站接收到系统发来的启动信号时，即进入运行状态。当加工台上有工件且被检出后，设备执行将工件夹紧，送往加工区域冲压，完成冲压动作后返回待料位置的工件加工工序。冲压动作完成且加工台返回待料位置后，向系统发出加工完成信号。
如果没有停止信号输入，当再有待加工工件送到加工台上时，加工单元又开始下一周期工作。
3.3.4输送站的工作流程
输送站接收到人机界面发来的启动指令后，即把启动指令发往各从站。在接收到供料站的“出料台上有工件”信号后，输送站抓取机械手装置应执行抓取供料站工件的操作。动作完成后，伺服电机驱动机械手装置以不小于300mm/s的速度移动到装配站装配台的正前方，把工件放到装配站的装配台上。
接收到装配完成信号后，机械手装置应抓取已装配的工件，然后从装配站向加工站运送工件，到达加工站的加工台正前方，把工件放到加工台上。机械手装置的运动速度要求与②相同。
接收到加工完成信号后，机械手装置应执行抓取已压紧工件的操作。抓取动作完成后，机械手臂逆时针旋转90°，然后伺服电机驱动机械手装置移动到分拣站进料口。执行在传送带进料口上方把工件放下的操作。机械手装置的运动速度要求与②相同。
机械手装置完成放下工件的操作并缩回到位后，手臂应顺时针旋转90°，等待下一次搬运工作。
3.3.5分拣站的工作流程：
分拣站接收到系统发来的启动信号时，即进入运行状态。当输送站机械手装置放下工件、缩回到位后，分拣站的变频器即启动，驱动传动电动机人机界面所指定的变频器运行频率的速度，把工件带入检测区进行芯件嵌入高度检测和芯件颜色检测。进行芯件
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嵌入高度检测时允许传送带停车，停车时间可根据检测装置的特性自行确定。
成品工件按芯件嵌入高度分为两类：①若芯件端面与杯形工件端面之间的高度差值在±0.5毫米以内为第一类成品。②若芯件端面凸出杯形工件端面大于0.5毫米且小于1.5毫米，为第二类成品。③不在上述两类成品范围内的工件为废品。
满足套件关系的第一类成品工件(每个白色芯工件和一个黑色芯工件搭配组合成一组套件，不考虑二个工件的排列顺序)到达1号滑槽中间时，传送带停止，推料气缸1动作把工件推出；满足套件关系的第二类成品工件(每个白色芯工件和一个黑色芯工件搭配组合成一组套件，不考虑二个工件的排列顺序)到达2号滑槽中间时，传送带停止，推料气缸2动作把工件推出。不满足上述套件关系的工件和废品工件到达3号滑槽中间时，传送带停止，推料气缸3动作把工件推出。
从分拣站1号滑槽和2号滑槽输出的总套件数达到指定数量时，一批生产任务完成，系统发出停止运行指令。
3.4三菱FX系列PLCN:N通信
3.4.1三菱FX系列PLCN:N通信网络的特性
FX系列PLC支持以下5种类型的通讯：
（1）N：N网络：用FX2N、FX2NC、FX1N、FX0N等PLC进行的数据传输可建立在N：N的基础上，使用这种网络，能链接小规模系统中的数据。它适合于数量不超过8个的PLC（FX2N、FX2NC、FX1N、FX0N）之间的互连。
（2）并行链接：这种网络采用100个辅助继电器和10个数据寄存器在1：1的基础上来完成数据传输。
（3）计算机链接（用专用协议进行数据传输）：用RS485（422）单元进行的数据传输在1：n（16）的基础上完成。
（4）无协议通讯（用RS指令进行数据传输）：用各种RS232单元，包括个人计算机、条形码阅读器和打印机，来进行数据通讯，可通过无协议通讯完成，这种通讯使用RS指令或者一个FX2N-232IF特殊功能模块。
（5）可选编程端口：对于FX2N、FX2NC、FX1N、FX1S系列的PLC，当该端口连接在FX1N-232BD、FX0N-232ADP、FX1N-232BD、FX2N-422BD上时，可以和外围设备（编程工具、数据访问单元、电气操作终端等）互连。
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采用三菱FX系列PLC的YL335B系统选用N：N网络实现各工作站的数据通讯，本节只介绍N:N通信网络的基本特性和组网方法，有关其他通讯类型，请参阅“FX通信用户手册”。
N：N网络建立在RS485传输标准上，网络中必须有一台PLC为主站，其他PLC为从站，网络中站点的总数不超过8个。图3.11所示是YL-335A的N：N网络配置。
图3.11YL-335A系统中N：N通信网络的配置
系统中使用的RS485通信接口板为FX2N-485-BD和FX1N-485-BD，最大延伸距离50m，网络的站点数为5个。
N:N网络的通信协议是固定的：通信方式采用半双工通讯，波特率（BPS）固定为38400BPS；数据长度、奇偶校验、停止位、标题字符、终结字符以及和校验等也均是固定的。
N:N网络是采用广播方式进行通信的：网络中每一站点都指定一个用特殊辅助继电器和特殊数据寄存器组成的链接存储区，各个站点链接存储区地址编号都是相同的。各站点向自己站点链接存储区中规定的数据发送区写入数据。网络上任何1台PLC中的发送区的状态会反映到网络中的其他PLC，因此，数据可供通过PLC链接连接起来的所有PLC共享，且所有单元的数据都能同时完成更新。3.4.2安装和连接N:N通信网络
网络安装前，应断开电源。各站PLC应插上485-BD通信板。它的LED显示/端子排列如图3.12所示。
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图3.12485-BD板显示/端子排列
YL-335B系统的N：N链接网络，各站点间用屏蔽双绞线相连，如图3.13所示，接线时须注意终端站要接上110欧姆的终端电阻（485BD板附件）。
图3.13335APLC链接网络连接
进行网络连接时应注意：
1、图3.13中，R为终端电阻。在端子RDA和RDB之间连接终端电阻（110欧姆）2、将端子SG连接到可编程控制器主体的每个端子，而主体用100欧姆或更小的电阻接地。
3、屏蔽双绞线的线径应在英制AWG26～16范围，否则由于端子可能接触不良，不能确保正常的通信。连线时宜用压接工具把电缆插入端子，如果连接不稳定，则通讯会出现错误。
如果网络上各站点PLC已完成网络参数的设置，则在完成网络连接后，再接通各PLC工作电源，可以看到，各站通信板上的SDLED和RDLED指示灯两者都出现点亮/熄灭交替的闪烁状态，说明N：N网络已经组建成功。
如果RDLED指示灯处于点亮/熄灭的闪烁状态，而SDLED没有（根本不亮），这时须检查站点编号的设置、传输速率（波特率）和从站的总数目。
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3.4.3组建N:N通信网络
1、网络组建的基本概念和过程
FX系列PLCN:N通信网络的组建主要是对各站点PLC用编程方式设置网络参数实现的。
FX系列PLC规定了与N：N网络相关的标志位（特殊辅助继电器）和存储网络参数和网络状态的特殊数据寄存器。当PLC为FX1N或FX2N（C）时，N：N网络的相关标志（特殊辅助继电器）如表3.15所示，相关特殊数据寄存器如表3.16所示。
表3.15特殊辅助继电器
特性RRRR辅助继电器M8038M8183M8184～M8190M8191名称描述响应类型M，LN：N网络参数设置用来设置N：N网络参数主站点的通信错误当主站点产生通信错误时ONL从站点的通信错误当从站点产生通信错误时ONM，L数据通信当与其他站点通信时ONM，L表3.16特殊数据寄存器
特性RRRWWWW/RW/RRRRRRR数据寄存器D8173D8174D8175D8176D8177D8178D8179D8180D8201D8202D8203D8204～D8210D8211D8201～D8218站点号从站点总数刷新范围站点号设置从站点总数设置刷新范围设置重试次数设置通信超时设置当前网络扫描时间最大网络扫描时间名称描述存储它自己的站点号存储从站点的总数存储刷新范围设置它自己的站点号设置从站点总数设置刷新范围模式号设置重试次数设置通信超时存储当前网络扫描时间存储最大网络扫描时间响应类型M，LM，LM，LM，LMMMMM，LM，LLM，LLM，L主站点通信错误数目存储主站点通信错误数目从站点通信错误数目存储从站点通信错误数目主站点通信错误代码存储主站点通信错误代码从站点通信错误代码存储从站点通信错误代码在表3.15中，特殊辅助继电器M8038（N：N网络参数设置继电器，只读）用来设置N：N网络参数。
对于主站点，用编程方法设置网络参数，就是在程序开始的第0步（LDM8038），向特殊数据寄存器D8176～D8180写入相应的参数，仅此而已。对于从站点，则更为简单，只须在第0步（LDM8038）向D8176写入站点号即可。
例如，图3.17给出了设置输送站（主站）网络参数的程序。
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图3.17主站点网络参数设置程序
上述程序说明如下：
⑴编程时注意，必须确保把以上程序作为N：N网络参数设定程序从第0步开始写入，在不属于上述程序的任何指令或设备执行时结束。这程序段不需要执行，只须把其编入此位置时，它自动变为有效。
⑵特殊数据寄存器D8178用作设置刷新范围，刷新范围指的是各站点的链接存储区。对于从站点，此设定不需要。根据网络中信息交换的数据量不同，可选择如表3.19（模式0），表3.20（模式1）和表3.21（模式2）三种刷新模式。在每种模式下使用的元件被N：N网络所有站点所占用。
表3.19模式0站号与字元件对应表表3.20模式1站号与位、字元件对应表
元件站点号位软元件(M)字软元件(D)0点第0号第1号第2号第3号第4号第5号第6号第7号4点D0～D3D10～D13D20～D23D30～D33D40～D43D50～D53D60～D63D70～D73
元件站点号位软元件(M)32点第0号M1000～M1031第1号M1064～M1095第2号M1128～M1159第3号M1192～M1223第4号M1256～M1287第5号M1320～M1351第6号M1384～M1415第7号M1448～M1479字软元件(D)4点D0～D3D10～D13D20～D23D30～D33D40～D43D50～D53D60～D63D70～D73表3.21模式2站号与位、字元件对应表
元件站点号第0号第1号
位软元件(M)64点M1000～M1063M1064～M112718
字软元件(D)4点D0～D3D10～D201*届毕业设计（论文）第2号第3号第4号第5号第6号第7号M1128～M1191M1192～M1255M1256～M1319M1320～M1383M1384～M1447M1448～M1511D20～D23D30～D33D40～D43D50～D53D60～D63D70～D73
在图3.21的程序例子里，刷新范围设定为模式1。这时每一站点占用32×8个位软元件，4×8个字软元件作为链接存储区。在运行中，对于第0号站（主站），希望发送到网络的开关量数据应写入位软元件M1000～M1063中，而希望发送到网络的数字量数据应写入字软元件D0～D3中，,对其他各站点如此类推。
⑶特殊数据寄存器D8179设定重试次数，设定范围为0～10（默认=3），对于从站点，此设定不需要。如果一个主站点试图以此重试次数（或更高）与从站通信，此站点将发生通信错误。
⑷特殊数据寄存器D8180设定通信超时值，设定范围为5～255（默认=5），此值乘以10ms就是通信超时的持续驻留时间。
⑸对于从站点，网络参数设置只需设定站点号即可，例如供料站（1号站）的设置，如图3.22所示。
图3.22从站点网络参数设置程序例
如果按上述对主站和各从站编程，完成网络连接后，再接通各PLC工作电源，即使在STOP状态下，通信也将在进行。
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第四章触摸屏
4.1TPC7062KS人机界面
YL-335B采用了昆仑通态研发的人机界面TPC7062KS。是一款在实时多任务嵌入式操作系统WindowsCE环境中运行，MCGS嵌入式组态软件组态。
该产品设计采用了7英寸高亮度TFT液晶显示屏（分辨率800×480），四线电阻式触摸屏（分辨率4096×4096），色彩达64K彩色。
CPU主板：ARM结构嵌入式低功耗CPU为核心，主频400MHz，64M存储空间。
4.2利用三菱FX系列的PLC制作简单启保停的监控画面4.2.1组态的设计
1.创建新工程，并双击设备窗口，弹出“设备组态”的对话框。右击并弹出下拉菜单，选择“设备工具箱”。然后，选择设备管理下的“通用串口父设备”和“三菱FX系列编程口”。如图4.1所示：
图4.1设备组态界面
2.双击“设备0”，弹出“设备编辑窗口”。在里面可以增加设备通道，简单启保停只需X0（启动）X1（停止）M0（指示灯）。即可，如图4.2所示：
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图4.2设备编辑窗口
3.创建变量
在实时数据库中单击“新增对象”，并添加相关的变量。同时在前面的设备编辑窗口中，将设备与这些变量想关联起来，如图4.2所示。4.创建新的窗口
在“用户窗口”下单击“新建窗口”然后双击“窗口0”。并在画面中添加两个按钮和指示灯。如图4.3所示：
图4.3动画组态窗口
5.双击按钮，在弹出的对话框中，选择“操作属性”，并将数据对象值操作打勾。并单击后面的问号，将它与前面定义的变量关联起来。
6．同样的，将停止，指示灯的按钮关联起来。4.2.2程序的编写
利用FX编程软件编写简单启保停的程序，并写入PLC。程序如图4.4所示：
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图4.4启保停梯形图
4.2.3TPC7062KS人机界面的硬件连接
TPC7062KS人机界面的电源进线、各种通讯接口均在其背面进行，见图4.5。其中USB1口用来连接鼠标和U盘等，USB2口用作工程项目下载，COM（RS232）用来连接PLC。下载线和通讯线见图4.6。
图4.5TPC7062KS的接口
图4.6下载通讯线
1、TPC7062KS触摸屏与个人计算机的连接
在YL-335B上，TPC7062KS触摸屏是通过USB2口与个人计算机连接的，连接以前，个人计算机应先安装MCGS组态软件。
当需要在MCGS组态软件上把资料下载到HMI时，只要在下载配置里，选择“连接运行”，单击“工程下载”即可进行下载。如图4.7所示。如果工程项目要在电脑
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模拟测试，则选择“模拟运行”，然后下载工程。
图4.7工程下载方法
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第五章自动生产线监控画面的制作
5.1规划联机所需要的辅助继电器清单
在进行组态之前，首先我们要对烛台画面中所要用到的一些辅助继电器进行规划，从而做到有条不紊。如图5.1所示。
图5.1PLC与触摸屏通讯的存储器分配
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5.2建立仿真画面5.2.1创建新的工程
打开MCGS嵌入版组态软件，鼠标点击左上方的文件。在下拉框中选择“新建工程”。如图5.1所示：
图5.1新建画面
添加设备组态，过程如第四章中4.2.1节中所示。5.2.2建立新的画面
根据任务和实际要求创建相对的画面，所以，必须得创建的界面有欢迎界面，测试界面，运行界面，和一些提示界面等。这里要注意的是提示界面的语言和界面的大小。因为提示界面可以在运行过程中跳出来的。所以界面的大小，我们设置的应该合理。1.创建欢迎界面，测试界面和运行界面。
首先，欢迎界面，我们应该写上欢迎的标语。随后用一张自动化生产线的图片作为界面的背景。如图5.2所示
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图5.2欢迎画面
测试界面和运行界面，我们只需要适当添加上按钮，文本框即可。这里需要注意的是测试监控画面中。我们需要选择一根刻度尺来表示小车当前的位置。测试界面和运行界面如图5.3图,5.4所示
图5.3测试画面
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图5.4运行界面
2.创建提示界面
提示界面的大小，我们设置为（325，134），然后提示画面中，我们只要放入提示的内容和一个按钮即可。如图5.5所示
图5.5提示界面窗口
5.2.3定义变量及命令语言1.定义变量
根据前面所列出的辅助继电器的规划表，这里我们就可以很方便的定义变量，我们现在“设备组态”下面的“设备0”中增加这些设备通道。然后在实时数据中添加几个界面中所需要的这些变量。如图5.6,图5.7所示。
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图5.6设备窗口
图5.7实时数据库
2.命令语言
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（1）欢迎界面中欢迎标语的移动命令语言
欢迎界面屏幕上方的标题文字向左循环移动，循环周期约14秒，所以，先双击欢迎文字，然后在它的水平移动上面打钩，然后单击水平移动，进行变量的关联和移动距离的设置，具体如下图5.8所示。
图5.8水平移动设置
（2）提示界面的窗口跳出命令语言
提示窗口的弹出根据要求的不同来定义不同的弹出条件，但是方法总是千遍一律的。例如复位完成后跳出的复位完成提示框。在测试画面的空白处，右击然后单击选择属性，然后选择循环脚本，在循环脚本里面写入语句。如图5.9所示。
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图5.9循环脚本
在这里“M1=0AND(M911=1ORM912=1)”是做为弹出窗口的条件。而“!OpenSubWnd(复位提示,200,127,300,100,16)”是弹出画面的命令语言。其中“复位提示”是画面的名称，“200,127”是画面所弹出在主窗口的坐标。“300,100”就是弹出子窗口的长宽。5.3工程下载
在MCGS组态软件上把资料下载到HMI时，只要在下载配置里，选择“连机运行”，单击“工程下载”即可进行下载。如下图所示。如果工程项目要在电脑模拟测试，则选择“模拟运行”，然后下载工程。如下图5.10所示
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图5.10工程下载
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第六章总结
在科技日益发达的今天，传统的生产已经代替不了工业生产的要求，自动化已经成为许多企业的核心。而身为一名学习自动化的学生，我们更应该对自动化生产线有一定的了解和认识。
这个项目是我们对于自动化生产线有了更加深入透彻的认识，YL-335B采用模块组合式的结构，各工作单元是相对独立的模块，并采用了标准结构和抽屉式模块放置架，具有较强的互换性。可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目标。使我们在知识的学习和综合应用，PLC的编程和组网能力，设备的安装与调试等方面有了质的飞跃。同时更加将我们平时所学的知识联系起来，巩固并学到了在课堂上没有学到的知识。
此外，每天上班制的工作时间，使即将步入社会的我们打下了良好的基础。对自己严格要求是一种态度。这对我们以后的工作是有很好的帮助的。虽然在整个过程中，也遭遇了挫折，但是，在老师和同组人员的帮助下，最终都能圆满的解决。
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致谢
这次论文是在祝老师的指导下完成的，能够顺利完成，首先要感谢学校，没有学校，我们便没有这个机会来接触这种仿真的自动化生产线。所以学校给了我们一个平台。体现了我们学校领导对我们自动化专业的重视。同时，在项目实施过程中，祝老师给了我们很大的帮助和鼓励，特别是在论文设计，项目的制作，后期的工作中，祝老师以严谨的态度，不厌其烦的知道着我们。在此，我表示由衷的感谢。
同时还要感谢跟我一起的两位同学，丁坤和汤松，没有他们的帮助，我们组也不可能这么顺利。最后说声谢谢。
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