自动化生产线安装与调试毕业论文设计

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毕 业 论 文

自动化生产线的安装与调试

作 者 姓 名 ： 段 东

专 业、班 级：电气1002

学 号：2010110208

校内指导教师：X 文 军

校外指导教师：贾 彤

完 成 时 间 ： 2013/6/3

黄河水利职业技术学院自动化工程系

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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-335A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:电工

电子技术、电气技术、传感器检测技术、PLC控制技术等。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展了解，这个了解包括

PLC的接线，各单元的气动与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，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

线的安装与调试。

关键词：PLC；YL-335A ；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

2.1 MCGS嵌入版................................................................................................................................... 3

2.2 MCGS嵌入版组态软件的构成 ....................................................................................................... 3

2.2.1 实时数据库 ........................................................................................................................... 4

2.2.2 主控窗口 ............................................................................................................................... 4

2.2.3 设备窗口 ............................................................................................................................... 5

2.2.4 用户窗口 ............................................................................................................................... 5

2.2.5 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〕的根本组成 ....................................................................................... 6

3.2 YL-335B的电气控制 ..................................................................................................................... 10

3.2.1 YL-335B 工作单元的结构特点 ......................................................................................... 10

3.2.2 YL-335B的控制系统 .......................................................................................................... 10

3.3 自动化生产线工艺流程介绍 ........................................................................................................ 12

3.3.1 供料站的工作流程 ............................................................................................................. 12

3.3.2 装配站的工作流程 ............................................................................................................. 12

3.3.3 加工站的工作流程 ............................................................................................................. 13

3.3.4 输送站的工作流程 ............................................................................................................. 13

3.3.5 分拣站的工作流程： ......................................................................................................... 13

3.4 三菱FX系列 PLC N:N通信 ....................................................................................................... 14

3.4.1 三菱FX系列 PLC N:N通信网络的特性 ........................................................................ 14

3.4.2 安装和连接N:N 通信网络 ............................................................................................... 15

3.4.3 组建N:N 通信网络 ........................................................................................................... 17

第四章 触摸屏 ............................................................................................................................................. 20

4.1 TPC7062KS人机界面 .................................................................................................................... 20

4.2 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 ......................................................................................................................... 20

4.2.2 程序的编写 ......................................................................................................................... 21

4.2.3 TPC7062KS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 ............................................................................................ 24

5.2 建立仿真画面 ................................................................................................................................ 25

5.2.1 创建新的工程 ..................................................................................................................... 25

5.2.2 建立新的画面 ..................................................................................................................... 25

5.2.3 定义变量与命令语言 ......................................................................................................... 27

5.3 工程下载 ........................................................................................................................................ 30

第六章 总结 ................................................................................................................................................. 32

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致谢 ............................................................................................................................................................... 33

参考文献 ....................................................................................................................................................... 34

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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技术与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承当其控制任务，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展不

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技术与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

产线的各单元进展高仿真。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

2.1 MCGS嵌入版

MCGS嵌入版是在MCGS通用版的根底上开发的，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局部，它的组态环境能够在

基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，运行环境如此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、本钱、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

的工程进展模拟测试，方便用户对组态过程的调试。

2.2 MCGS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局部。

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展功能测

试。

运行环境如此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展各种

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局部构成，如图2.2所示。

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图2.2 MCGS的构成

窗口是屏幕中的一块空间，是一个“容器〞，直接提供应用户使用。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展可视化处理。

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，系统其它局部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

发送给系统的其它局部，以便触发相关事件，进展实时处理。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〕与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，为其它局部提供服务，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，以与运行流程、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

工作过程的准确控制。

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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〕的根本组成

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3.1 YL-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根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如

此采取步进电机驱动、精细定位的位置控制，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如此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、物体的颜色与材质等。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承当其控制任务，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与其所支持的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

打下了良好的根底。

1、供料单元的根本功能：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。

2、加工单元的根本功能：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、装配单元的根本功能：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、分拣单元的根本功能：完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进展分拣，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、输送单元的根本功能：该单元通过直线运动传动机构驱动抓取机械手装置到指

定单元的物料台上准确定位，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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3.2 YL-335B的电气控制

3.2.1 YL-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局部的相对别离。

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装置如此安

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引出线如此连接到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3.8 PLC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。

3.2.2 YL-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与运行过程中的

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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3.10 YL-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，降低生产的本钱，同

时由于面板控制的小型化与高性能，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〔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，即进展把工件推到

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。假如供料

站的料仓内没有工件或工件不足，如此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，工作站在完本钱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②一样。

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②一样。

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展芯件嵌入高度检测和芯件颜色检测。进展芯件

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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假如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假如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X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 PLC N:N通信

3.4.1 三菱FX系列 PLC N: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进展的数据传输可建立在N：

N的根底上，使用这种网络，能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：这种网络采用100个辅助继电器和10个数据存放器在1：1的根底上

来完成数据传输。

〔3〕 计算机〔用专用协议进展数据传输〕：用RS485〔422〕单元进展的数据传输

在1：n〔16〕的根底上完成。

〔4〕无协议通讯〔用RS指令进展数据传输〕：用各种RS232单元，包括个人计算

机、条形码阅读器和打印机，来进展数据通讯，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YL—335B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通信网络的根本特性和组网方法，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3.11 YL-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

38400 BPS；数据长度、奇偶校验、停止位、标题字符、终结字符以与和校验等也均是

固定的。

N:N网络是采用广播方式进展通信的：网络中每一站点都指定一个用特殊辅助继电

器和特殊数据存放器组成的存储区，各个站点存储区地址编号都是一样的。各站点向自

己站点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3.12 485-BD板显示/端子排列

YL-335B系统的 N：N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3.13 335A PLC网络连接

进展网络连接时应注意：

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AWG26～16X围，否如此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，如此通讯

会出现错误。

如果网络上各站点PLC已完成网络参数的设置，如此在完成网络连接后，再接通各

PLC工作电源，可以看到，各站通信板上的SD LED和RD LED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RD LED指示灯处于点亮/熄灭的闪烁状态，而SD LED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、网络组建的根本概念和过程

FX系列 PLC N: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存放器。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，相关特殊数据存放器如表3.16所示。

表3.15 特殊辅助继电器

特性 辅助继电器 名称 描述 响应类型

R M8038 M，L N：N网络参数设置 用来设置N：N网络参数

R M8183 主站点的通信错误 当主站点产生通信错误时ON L

R M8184～M8190 从站点的通信错误 当从站点产生通信错误时ON M，L

R M8191 数据通信 当与其他站点通信时ON M，L

表3.16 特殊数据存放器

特性 数据存放器 名称 描述 响应类型

R D8173 站点号 存储它自己的站点号 M，L

R D8174 从站点总数 存储从站点的总数 M，L

R D8175 刷新X围 存储刷新X围 M，L

W D8176 站点号设置 设置它自己的站点号 M，L

W D8177 从站点总数设置 设置从站点总数 M

W D8178 刷新X围设置 设置刷新X围模式号 M

W/R D8179 重试次数设置 设置重试次数 M

W/R D8180 通信超时设置 设置通信超时 M

R D8201 当前网络扫描时间 存储当前网络扫描时间 M，L

R D8202 最大网络扫描时间 存储最大网络扫描时间 M，L

R D8203 L 主站点通信错误数目 存储主站点通信错误数目

R D8204～D8210 M，L 从站点通信错误数目 存储从站点通信错误数目

R D8211 L 主站点通信错误代码 存储主站点通信错误代码

R D8201～D8218 M，L 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〔LD M8038〕，

向特殊数据存放器D8176～D8180写入相应的参数，仅此而已。对于从站点，如此更为

简单，只须在第0步〔LD M8038〕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完毕。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 特殊数据存放器D8178用作设置刷新X围，刷新X围指的是各站点的存储区。

对于从站点，此设定不需要。根据网络某某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 元 件

站点号 位软元件(M) 字软元件(D) 站点号 位软元件(M) 字软元件(D)

0点 4点 32点 4点

第0号 — D0～D3 第0号 M1000～M1031 D0～D3

第1号 — D10～D13 第1号 M1064～M1095 D10～D13

第2号 — D20～D23 第2号 M1128～M1159 D20～D23

第3号 — D30～D33 第3号 M1192～M1223 D30～D33

第4号 — D40～D43 第4号 M1256～M1287 D40～D43

第5号 — D50～D53 第5号 M1320～M1351 D50～D53

第6号 — D60～D63 第6号 M1384～M1415 D60～D63

第7号 — D70～D73 第7号 M1448～M1479 D70～D73

表3.21 模式2 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)

第0号 M1000～M1063 D0～D3

第1号 M1064～M1127 D10～D13

64点 4点

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第2号 M1128～M1191 D20～D23

第3号 M1192～M1255 D30～D33

第4号 M1256～M1319 D40～D43

第5号 M1320～M1383 D50～D53

第6号 M1384～M1447 D60～D63

第7号 M1448～M1511 D70～D73

在图3.21的程序例子里，刷新X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 特殊数据存放器D8179设定重试次数，设定X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 特殊数据存放器D8180设定通信超时值，设定X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，通信也将在进展。

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第四章 触摸屏

4.1 TPC7062KS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

“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

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。

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

4.2.3 TPC7062KS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展，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，〔RS232〕 用来连

接PLC。下载线和通讯线见图4.6。

图4.5 TPC7062KS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〞即可进展下载。如图4.7所示。如果工程项目要在电脑

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模拟测试，如此选择“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

在进展组态之前，首先我们要对烛台画面中所要用到的一些辅助继电器进展规划，

从而做到有条不紊。如图5.1所示。

图5.1 PLC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。

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图5.2 欢迎画面

图5.3 测试画面

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图5.4 运行界面

图5.5 提示界面窗口

5.2.3 定义变量与命令语言

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

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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，进展变量的关联和移动距

离的设置，具体如如下图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=0 AND ( M911=1 OR M912=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〞即可进展下载。如如下图所示。如果工程项目要在电脑模拟测试，如

此选择“模拟运行〞

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图5.10 工程下载

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第六章 总结

在科技日益兴旺的今天，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展不同的组合、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根底。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，在教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

这次论文是在祝教师的指导下完成的，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。表

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，祝教师给了我

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，祝教师以严谨

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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参考文献

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