大小球分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文+梯形圖

課程設(shè)計(jì)（論文） 題目： 大小球分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)名稱： 機(jī)電傳動(dòng)控制 班級(jí)學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2012 年 12 月 24 日 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 成 績(jī) 評(píng) 定 表 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及 其自動(dòng)化 課程設(shè)計(jì)題目 大小球分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì) 評(píng) 語(yǔ) 組長(zhǎng)簽字： 成績(jī) 日期 201 年 月 日 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 課程設(shè)計(jì)題目 大小球分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì) 實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù) : 1.設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1） 完成指導(dǎo) 書中要求的工作循環(huán) 2） 要求有四種工作方式：手動(dòng)、回原點(diǎn)、單周期、連續(xù)。 3） 連續(xù)時(shí)，循環(huán) 5 次結(jié)束，聲光間斷報(bào)警 5 秒。 4） 按停止按鈕，完成當(dāng)前循環(huán)后停。 5） 按復(fù)位按鈕，吸盤立即回原位。 2.設(shè)計(jì)要求： 1）畫出端子分配圖和順序功能圖 2）設(shè)計(jì)并調(diào)試 PLC 控制梯形圖 3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書 工作計(jì)劃與進(jìn)度安排 : 1）理解題目要求，查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案 1 天 2） PLC 梯形圖設(shè)計(jì)與調(diào)試 4 天 3）說(shuō)明書撰寫 1 天 4）答辯 1 天 指 導(dǎo) 教 師 ： 2012 年 11月 27 日 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 2012 年 11月 27 日 學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)： 201 年 月 日 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 目錄 0 前 言 . 2 1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和基本要求 . 3 1.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) . 3 1.2 課程設(shè)計(jì)的基本要求 . 4 2 總體設(shè)計(jì) . 5 2.1 PLC 選型 . 5 2.2 PLC 端子接線圖 . 6 2.3 I/O 端子圖 . 7 2.4 主控電路圖 . 8 3 PLC 程序設(shè)計(jì) . 9 3.1 設(shè)計(jì)思想 . 9 3.2 順序功能圖 . 10 3.3 PLC 梯形圖 .11 4 程序調(diào)試說(shuō)明 . 20 5 結(jié)束語(yǔ) . 22 6 參考文獻(xiàn) . 23 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 2 0 前 言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各行業(yè)都在不斷尋求先進(jìn)的自動(dòng)化控制設(shè)備，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和工作效率，且要求產(chǎn)品更可靠、更合理、更安全。故提高設(shè)備的自動(dòng)化、專業(yè)化功能對(duì)各類技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，已成為新課題和新要求。將電氣工程技術(shù)與控制技術(shù)、信息技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的柔性化和智能化，是傳統(tǒng)的制造業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)，也是自動(dòng)化 技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。 如今的時(shí)代不僅是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化的時(shí)代，也是自動(dòng)化的時(shí)代。自動(dòng)化正在飛速發(fā)展，自動(dòng)化正在迅速普及，自動(dòng)化正在朝著每一個(gè)人走來(lái)。今天的自動(dòng)化離我們已不再遙遠(yuǎn)，自動(dòng)化的身影無(wú)處不在，自動(dòng)化的裝置隨處可見，自動(dòng)化的概念已是家喻戶曉。在各行各業(yè)乃至日常生活中，到處都有自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行、在工作、在為人們服務(wù)?？照{(diào)機(jī)自動(dòng)地使房間溫度保持恒定，電冰箱自動(dòng)地使食物保鮮，洗衣機(jī)自動(dòng)地洗凈衣物，電梯自動(dòng)地把乘員送到想去的樓層，商店的自動(dòng)門隨顧客接近和離開而自動(dòng)開閉，紅外線防盜裝置自動(dòng)探測(cè)出是否有陌生人闖入 并進(jìn)行報(bào)警，電力系統(tǒng)自動(dòng)地維持電源的電壓和頻率恒定，數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心自動(dòng)地完成零部件加工，自動(dòng)化生產(chǎn)線源源不斷地制造出各種產(chǎn)品，機(jī)器人自動(dòng)地完成裝配、焊接、拋光、噴漆、鉆孔、處理危險(xiǎn)品等各種各樣的任務(wù)，無(wú)人飛機(jī)自動(dòng)進(jìn)行氣象探測(cè)、遙感測(cè)繪、偵查監(jiān)視、攻擊作戰(zhàn)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)地進(jìn)行播種、灌溉、施肥、殺蟲、收割，火箭自動(dòng)地把人造衛(wèi)星送上軌道，火炮自動(dòng)地進(jìn)行瞄準(zhǔn)和射擊，導(dǎo)彈自動(dòng)地修正軌跡以擊中目標(biāo)，汽車、火車、飛機(jī)等各種交通工具中的自動(dòng)化系統(tǒng)使人們能夠安全、舒適、快捷地到達(dá)目的地，等等。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 3 1 課程 設(shè)計(jì)的任務(wù)和基本要求 1.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 1.機(jī)械臂起始位置在機(jī)械原點(diǎn)（見圖），為左限、上限的交點(diǎn)位置。 2.有啟動(dòng)按鈕和停止按鈕控制運(yùn)行，按下設(shè)備停止按鈕后機(jī)械臂必須回到原點(diǎn)。 3.啟動(dòng)后，機(jī)械臂動(dòng)作順序?yàn)椋合陆滴蛏仙ㄖ辽舷蓿┯倚校ㄖ劣蚁蓿┫陆滇尫派仙ㄖ辽舷蓿┳笮蟹祷兀ㄖ猎c(diǎn)）。 4.機(jī)械臂有形式有小球右限（ SQ4）和大球右限（ SQ5）之分；下降時(shí)，當(dāng)電磁鐵壓著大球時(shí)，下限開關(guān) SQ2 斷開（ =“ 0”）；壓著小球是，下限開關(guān) SQ2 接通（ =“ 1”）。 圖 1 分揀系統(tǒng)示意圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 4 1.2 課程設(shè)計(jì)的基本要求 1） 完成指導(dǎo)書中要求的工作循環(huán) 2） 要求有四種工作方式：手動(dòng)、回原點(diǎn)、單周期、連續(xù)。 3） 連續(xù)時(shí)，循環(huán) 5 次結(jié)束，聲光間斷報(bào)警 5秒。 4） 按停止按鈕，完成當(dāng)前循環(huán)后停。 5） 按復(fù)位按鈕，吸盤立即回原位。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 5 2 總體設(shè)計(jì) 2.1 PLC 選型 CPU 是 PLC 的“大腦”，通常由一個(gè)微處理器和一個(gè)存儲(chǔ)器組成。微處理器實(shí)現(xiàn)邏輯處理和控制各模塊間通信的功能，不斷地采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲(chǔ)器用來(lái)儲(chǔ)存由微處理器完成的邏輯操作的結(jié)果（程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù) ） 對(duì)于 PLC 的選擇，應(yīng)在滿足控制要求的前提下，盡可能的選用價(jià)格低廉、誤差率低的。對(duì)于開關(guān)量控制系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)對(duì)控制要求不高時(shí)，可選用小型 PLC（如西門子公司 S7-200 系列 PLC 或 OMON 公司系列 CPM1A/CPM2A 型 PLC）就能滿足要求。對(duì)于以開關(guān)量控制為主，帶有部分模擬量控制的系統(tǒng)，如溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用性能更強(qiáng)的中小型 PLC，如西門子公司的 S7-300 系列。另外， PLC 工作時(shí)，從輸入到信號(hào)控制存在著滯后現(xiàn)象，所以在選擇 PLC 時(shí)，應(yīng)根據(jù)對(duì)控制精度要求選擇 PLC，控制精度高的 的要選擇性能更強(qiáng)的 PLC 才可滿足要求。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的大小球分揀系統(tǒng)，控制要求精度不是很高，運(yùn)算量不大，所以可選擇小型 PLC 即可滿足要求。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)程序時(shí)總共用到了 19個(gè)輸入信號(hào)和 14 個(gè)輸出信號(hào)，這樣 CPU 的輸入端子要多一些以滿足要求，因此在大小球分選系統(tǒng)中用的 PLC 的選型為西門子 S7-200 系列的可編程控制器 CPU 226 AC/DC/繼電器。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 6 2.2 PLC 端子接線圖 圖 2 PLC 端子接線圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 7 2.3 I/O 端子圖 I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 2I 0 . 0I 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 5I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 3I 1 . 4I 1 . 5I 1 . 6I 1 . 7Q 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 5Q 0 . 6單 周 期連 續(xù)手 動(dòng)啟 動(dòng) 按 鈕左 限 位下 限 位上 限 位小 球 右 限 位大 球 右 限 位復(fù) 位 按 鈕停 止 按 鈕手 動(dòng) 上 升手 動(dòng) 下 降手 動(dòng) 左 行手 動(dòng) 右 行下 行上 行吸 球右 行左 行I / O 端 子 分 配 圖S7-22X系列CPU226壓 力 傳 感 器( 放 球 )原 點(diǎn) 指 示聲 報(bào) 警光 報(bào) 警下 行 指 示 燈上 行 指 示 燈吸 球 指 示 燈右 行 指 示 燈左 行 指 示 燈放 球 指 示 燈Q 1 . 0Q 1 . 1Q 1 . 2Q 1 . 4Q 1 . 3Q 1 . 5Q 1 . 6圖 3 I/O 端子圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 8 2.4 主控電路圖 圖 4 主控電路圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 9 3 PLC 程序設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)思想 我對(duì)于本次課程設(shè)計(jì)的總體思路如下：本設(shè)計(jì)主要要求控制電路 PLC 的設(shè)計(jì)，故對(duì)于主電路就不做過(guò)多闡述。 主電路有兩部分： 1電動(dòng)機(jī)控制機(jī)械臂上下左右運(yùn)動(dòng)。 2主電路給機(jī)械臂的電磁鐵加電產(chǎn)生磁場(chǎng)吸住球運(yùn)動(dòng)。 由繼電器控制液壓缸伸縮運(yùn)動(dòng) ,也控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn) . 控制電路：由 PLC 控制繼電器線圈來(lái)控制主電路的上下左右運(yùn)動(dòng)和抓釋小球 .PLC 控制繼電器和電燈的輸出，從而控制主電路。 1.當(dāng)輸送機(jī)處于起始位置時(shí)，上限位開關(guān)和左限位開關(guān)被壓下，極限開關(guān)斷開。 2.啟動(dòng)裝置后，機(jī)械臂下 行，直到壓力傳感器的開關(guān)閉合。此時(shí)。若碰到的是小球，則下限開關(guān) SQ2 為閉合狀態(tài)；若碰到的是大球，則下限開關(guān) SQ2 仍為斷開狀態(tài)。 3.吸起小球后，則撿球裝置向上行，碰到上限位開關(guān)后，撿球裝置向右行；碰到右限位開關(guān)（小球的右限位開關(guān)）后，再向下行，碰到下限位開關(guān)后，將小球釋放到小球箱里，然后返回到原位。 4.如果吸起的是大球，撿球裝置右行碰到另一個(gè)右限位開關(guān)（大球的右限位開關(guān)）后，再向下行，碰到下限位開關(guān)后，將大球釋放到小球箱里，然后返回到原位。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 10 3.2 順序功能圖 M 0 . 0M 0 . 1M 0 . 2M 0 . 3M 0 . 4M 0 . 5M 0 . 6M 0 . 7M 2 . 0( I 1 . 0 + I 1 . 1 ) ( S M 0 . 1 + M 2 . 0 )Q 0 . 5Q 0 . 0 Q 1 . 1 T 3 7Q 1 . 3 T 3 8Q 0 . 1 Q 1 . 2Q 0 . 3 Q 1 . 4Q 0 . 0 Q 1 . 1Q 1 . 6 T 3 9Q 0 . 1 Q 1 . 2Q 0 . 4T 3 8I 0 . 3I 0 . 5I 0 . 2I 0 . 3M 1 . 2M 1 . 3M 1 . 4M 1 . 5M 1 . 6Q 1 . 3 T 4 0Q 0 . 1 Q 1 . 2Q 0 . 3 Q 1 . 4Q 0 . 0 Q 1 . 1Q 1 . 6 T 4 1M 2 . 1M 2 . 2M 2 . 3C 1T 4 2T 4 3T 4 0I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 2C 1 5Q 0 . 6 T 4 2Q 1 . 0 T 4 35 S5 S3 S3 S單周期連續(xù)聲 報(bào) 警計(jì) 數(shù)左 行上 升Q 1 . 52 S大球C 1 復(fù) 位R Q 0 . 2S Q 0 . 2S Q 0 . 2R Q 0 . 2光 報(bào) 警T 3 9C 1吸 球小球T 4 1上 升右 行下 行放 球2 S2 SI 0 . 0 I 0 . 1 I 0 . 3T 3 7 I 0 . 2 I 1 . 7T 3 7 I 0 . 2 I 1 . 7I 0 . 1 M 4 . 0I 0 . 1 M 4 . 0圖 5.順序功能圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 11 3.3 PLC 梯形圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 12 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 13 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 14 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 15 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 16 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 17 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 18 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 19 圖 5PLC 梯形圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 20 4 程序調(diào)試說(shuō)明 仿真軟件不能直接收到 S7-200 的程序代碼，必須使用編程軟件的導(dǎo)出功能將 S7-200 的用戶程序轉(zhuǎn)換為擴(kuò)展名為“ awl”的 ASC 文件，然后在下載到仿真PLC 中去。在仿真軟件中執(zhí)行菜單命令“文件”“裝載程序”，在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇下載什么塊，點(diǎn)擊“確定”按鈕后，在出現(xiàn)的“打開”對(duì)話框中雙擊要下載的 *.awl文件，開始下載。下載成功后 ， CPU 模塊上出現(xiàn)下載的 ASC 文件名稱，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)下載的程序代碼文本框和梯形圖（見下圖）。 圖 6 程序運(yùn)行截圖 執(zhí)行菜單命令“ PLC”“運(yùn)行”，開始執(zhí)行用戶程序。如果用戶程序中有仿真軟件不支持的指令或功能，執(zhí)行菜單命令“ PLC”“運(yùn)行”后，出現(xiàn)的對(duì)話框顯示出仿真軟件不能識(shí)別的指令。點(diǎn)擊“確定”按鈕，不能切換到 RUN 模式，CPU 模塊右側(cè)的“ RUN” LED 的狀態(tài)不會(huì)變化。 可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊 CPU 模塊下面的開關(guān)板上的小開關(guān)來(lái)模擬輸入信號(hào)，通過(guò)模塊上 LED 觀察 PLC 輸出點(diǎn)的狀態(tài)變化，來(lái)檢查程序執(zhí)行的結(jié)果是 否正確。 如調(diào)試本課設(shè)中的手動(dòng)程序，先點(diǎn)擊 CPU 模塊的 I1.4 手動(dòng)輸入端開關(guān)，再點(diǎn)擊上行按鈕開關(guān) I0.6,這樣就會(huì)觀察到 CPU 模塊上的 Q0.2 對(duì)應(yīng)的 LED 燈亮，再點(diǎn)擊上限位輸入信號(hào) I0.2 所對(duì)應(yīng)的開關(guān)，就會(huì)觀察到 CPU 模塊上的 Q0.2 對(duì)應(yīng)的 LED 燈熄滅，這說(shuō)明手動(dòng)程序的上行程序調(diào)試正確。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 21 按上述方法一次調(diào)試所有程序，來(lái)檢查程序執(zhí)行的結(jié)果是否正確。本程序經(jīng)過(guò)仿真調(diào)試后，沒(méi)發(fā)現(xiàn)任何錯(cuò)誤，程序完全符合設(shè)計(jì)要求。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽(yáng)理工大學(xué) 22 5 結(jié)束語(yǔ) 我們的兩周的課程設(shè)計(jì)就要告一段落，縱觀整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，可以說(shuō)在這一過(guò)程中我的收 獲很大，充分認(rèn)識(shí)到自己的薄弱環(huán)節(jié)，通過(guò)理論分析與實(shí)踐的反復(fù)進(jìn)行和論證，許多問(wèn)題都有了較好的解決方案。 軟件部分采用各部分程序直接轉(zhuǎn)的方式，依次實(shí)現(xiàn)了 PLC