PLC課程設(shè)計(jì) -大小球分揀系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、摘 要分揀控制系統(tǒng)在社會各行各業(yè)如：物流配送中心、郵局、采礦、港口、碼頭、倉庫等行業(yè)得到廣泛運(yùn)用，分揀系統(tǒng)能夠大大提高企事業(yè)單位該環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率。本文在對熟悉了自動及分揀系統(tǒng)的原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)一定的分揀要求,對大小球分揀進(jìn)行了以西門子PLC為控制核心的監(jiān)控軟件，設(shè)計(jì)出大小球分揀控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。該分揀系統(tǒng)以PLC為主控制器,結(jié)合氣動裝置可以進(jìn)行現(xiàn)場控制產(chǎn)品的自動分揀。系統(tǒng)具有自動化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、分揀精度高、易控制的特點(diǎn),對不同的分揀對象,稍加修改本系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)要求。對本系統(tǒng)完成其設(shè)計(jì)之后，進(jìn)行了整體調(diào)試。在硬件部分，調(diào)試其各部分安裝的位置及角度，使其材料物塊的運(yùn)行與傳感器安裝的角度適合

2、。將硬件各部分的動作幅度進(jìn)行調(diào)試之后，進(jìn)行了軟硬件綜合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)材料分揀系統(tǒng)中揀球、傳送與放球的全過程。關(guān)鍵詞：大小球分揀 機(jī)械手 PLC 目錄第1章 概述11.1分揀系統(tǒng)基本介紹11.2 分揀系統(tǒng)的意義2第2章 硬件設(shè)計(jì)32.1分揀系統(tǒng)的控制要求32.2 大小球分揀的設(shè)計(jì)思想32.3大小球分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)42.4 分揀球控制系統(tǒng)的I/O地址分配表和接線圖4第3章 軟件設(shè)計(jì)63.1 機(jī)械手分撿大小球控制程序流程圖63.2 機(jī)械手分揀大小球控制程序的梯形圖83.3 機(jī)械手分揀大小球控制程序的指令表113.4 程序分析13結(jié)論14參考文獻(xiàn)15第1章 概述1.1分揀系統(tǒng)基本介紹自動分揀系統(tǒng)(Autom

3、atic sorting system)是先進(jìn)配送中心所必需的設(shè)施條件之一。它具有很高的分揀效率，通常每小時(shí)可分揀商品6000-12000個(gè)，可以說，自動分揀機(jī)是提高物流配送效率的一項(xiàng)關(guān)健因素。它是二次大戰(zhàn)后在美國、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國家大中型物流中心不可缺少的一部分。自動分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。 控制裝置的作用是識別、接收和處理分揀信號，根據(jù)分揀信號的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達(dá)地點(diǎn)或按貨主的類別對商品進(jìn)行自動分類。這些分揀需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測、語音

4、識別、高度檢測及形狀識別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去根據(jù)對這些分揀信號判斷，來決定某一種商品該進(jìn)入哪一個(gè)分揀道口。分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示，當(dāng)具有相同分揀信號的商品經(jīng)過該裝置時(shí)，該裝置動作，使改變在輸送裝置上的運(yùn)行方向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)入分揀道口。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種，不同的裝置對分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。 輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀商品貫通過控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機(jī)（或主傳送帶）以便進(jìn)行后續(xù)

5、作業(yè)。 以上三部分裝置通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的自動分揀系統(tǒng)。1.2 分揀系統(tǒng)的意義二次大戰(zhàn)以后，自動分揀系統(tǒng)逐漸開始在西方發(fā)達(dá)國家投入使用，成為發(fā)達(dá)國家先進(jìn)和物流中心，配送中心或流通中心所必需的設(shè)施條件之一。（1）能連續(xù)、大批量地分揀貨物 由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動作業(yè)方式，自動分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制。 （2） 分揀誤差率極低 自動分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準(zhǔn)確性大小。（3）分揀作業(yè)基本實(shí)無人化 國外建立自動分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動強(qiáng)度，提高人員的使用效率，因此自動分

6、揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。 對于分揀系統(tǒng)的應(yīng)用前景，主要著眼于分揀系統(tǒng)的可靠性，優(yōu)越性，應(yīng)用領(lǐng)域的適用性以及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、成本等方而來考慮。第2章 硬件設(shè)計(jì)2.1分揀系統(tǒng)的控制要求機(jī)械手分揀大小球的控制功能要求為：（1）機(jī)械臂起始位置在機(jī)械原點(diǎn)即左限、上限位置。（2）有啟動按鈕和停止按鈕控制運(yùn)行，停止時(shí)機(jī)械臂必須已回到原點(diǎn)。（3）啟動后，機(jī)械臂動作順序?yàn)椋合陆?、吸球、上升（至上限）、右行（至右限）、下?、釋放 、上升（至上限）、右行返回至原點(diǎn)。（4）機(jī)械臂右行時(shí)有小球右限（LS4）和大球右限（LS5）之分：下降時(shí)，當(dāng)電磁鐵壓著打球時(shí)，下限開關(guān)LS2斷開；壓著小球時(shí)，

7、下限開關(guān)LS2接通。2.2 大小球分揀的設(shè)計(jì)思想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）啟動裝置后，撿球裝置下行，一直到極限開關(guān)閉合。此時(shí)。若碰到的是小球，則壓力傳感器仍為斷開狀態(tài)；若碰到的是大球，則壓力傳感器閉合狀態(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。2.3大小球分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)機(jī)

8、械手分揀大小球的工作示意圖如圖2.1所示。 圖2.1 機(jī)械手分揀大小球的工作示意圖2.4 分揀球控制系統(tǒng)的I/O地址分配表和接線圖根據(jù)控制要求和設(shè)計(jì)思想大小球分揀系統(tǒng)I/O地址分配表如（表2-1）所示：表2-1 I/O地址分配表左限LS1I1.4 下行 Q0.0 下限LS2I0.3 吸球 Q0.1 上限LS3I0.4 上升 Q0.2 小球右限LS4I0.5 右移 Q0.3 大球右限LS5I0.6 左移 Q0.5 啟動按鈕 I0.0 原點(diǎn) Q0.6 停止按鈕 I0.1 根據(jù)控制要求知道需要7個(gè)I/O輸入和6個(gè)外部輸出，因此大小球分揀系統(tǒng)的接線圖如下所示：圖2.2 機(jī)械手分揀大小球的I/O接線圖第

9、3章 軟件設(shè)計(jì)3.1 機(jī)械手分撿大小球控制程序流程圖根據(jù)要求，該控制流程根據(jù)吸住的是（大球、小球）有兩個(gè)分支，此處應(yīng)為分支點(diǎn)，且屬于選擇性分支。分支在機(jī)械臂下降之后根據(jù)接近開光（I0.3）的通斷，分別將球吸住、上升、右行到I0.5 或I0.6處下降，此處應(yīng)為匯合點(diǎn)。然后再釋放、上升、左移到原點(diǎn)。圖3-1 分揀大小球程序控制流程當(dāng)PLC在RUN方式下第一個(gè)掃描周期SM0.1置1，使M0.0得電，按下啟動按鈕I0.0機(jī)械臂下降，當(dāng)下降碰到下限開關(guān)LS2時(shí)選擇小球（當(dāng)吸的是大球時(shí)LS2不動作且M1.1得電），M0.2得電，停止下降，撿球裝置給平板處的電磁線圈通電，撿球平板產(chǎn)生電磁吸力吸住鋼球，開始上

10、升，碰到上限開關(guān)后開始右行，I0.5為小球位限位開關(guān)，I0.6為大球位限位開關(guān)，在右行的過程中，如果吸住的是大球，M1.3得電，則要到碰到I0.6才停止右行，M1.4得電，下降一段時(shí)間后自動放球，放球完畢后M0.7得電上升到上限開關(guān)位置停止上升，M1.0得電，開始左行，碰到左極限停止左行；而如果是吸住的小球，則在右行的時(shí)候碰到I0.5就停止右行，M0.5得電，開始下降，下降一段時(shí)間后停止下行，M0.6得電釋放小球，然后上升到上極限位置停止上升，M0.7得電，開始左行。如此循環(huán)不斷的進(jìn)行撿球和放球的過程，直到按下停止按鈕，系統(tǒng)才停止工作并回到原點(diǎn)位置。3.2 機(jī)械手分揀大小球控制程序的梯形圖 R

11、 M0.1, 1 Network 5 LD M0.3 LPS A I0.4 S M0.4, 1 LPPR M0.2, 1 Network 6 LD M0.4 LPS A I0.5 S M0.5, 1 LPP R M0.3, 1 Network 7 LD M0.5 LPS TON T39, 100 A T39 S M0.6, 1 LPP R M0.4, 1 Network 8 LD M1.1 LPS TON T41, 100 A T41 S M1.2, 1 LPP R M0.1, 1 Network 9 LD M1.2 LPS 3.3 機(jī)械手分揀大小球控制程序的指令表Network 1 / 網(wǎng)絡(luò)

12、標(biāo)題/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LD SM0.1O I0.1O M1.0S M0.0, 1Network 2 LD M0.0O M1.0AN I0.1A I0.0A I1.4A I0.4S M0.1, 1Network 3 LD M0.1LPSR M0.0, 1R M1.0, 1TON T37, 200A T37A I0.3S M0.2, 1LPPA T37AN I0.3S M1.1, 1Network 4 LD M0.2LPSTON T38, 100 A T38S M0.3, 1LPP LRD R M1.5, 1 LPP A I0.4 R M0.7, 1 Network 14 LD M0.1 O M0.5

13、O M1.4 = Q0.0 Network 15 LD M0.2 O M1.1 S Q0.1, 1 Network 16 LD M0.3 O M1.2 O M0.7 = Q0.2 Network 17 LD M0.4 O M1.3 = Q0.3 Network 18 LD M1.5 O M0.6 R Q0.1, 1 Network 19 LD M1.0 = Q0.5 Network 20 LDN M1.0 A M0.0 = Q0.6 Network 21 LD I0.1 R M0.1, 18 A I0.4 R M1.1, 1Network 10 LD M1.3LPSA I0.6S M1.4,

14、1LPPR M1.2, 1Network 11 LD M1.4LPSA T42S M1.5, 1LRDTON T42, 100LPPR M1.3, 1Network 12 LD M1.5O M0.6LPSA T40S M0.7, 1LRDTON T40, 100LRDR M0.5, 1LPPR M1.4, 1Network 13 LD M0.7LPSA I0.4S M1.0, 1LRDR M0.6, 13.4 程序分析機(jī)械手起始位置在機(jī)械原點(diǎn)，即當(dāng)I1.4和 I0.4閉合時(shí)，按下啟動按鈕I0.0后，M0.1得電機(jī)械手下降，當(dāng)撞到的是小球時(shí)I0.3動作并閉合開始吸小球，吸球時(shí)間定為1s，1s后機(jī)

15、械手上升，上升撞到上限行程開關(guān)I0.4時(shí)停止上升，M0.4得電機(jī)械手右移，右移撞到小球右限I0.5時(shí)，M0.5得電，同時(shí)停止右移開始下降，下降一段時(shí)間后放球，放球完畢后M0.7得電開始上升，上升至上限即撞到I0.4時(shí)，停止上升，開始左移左移到左限位開關(guān)I1.4時(shí)循環(huán)，（當(dāng)選的是大球時(shí)程序分析同上）當(dāng)按下停止按鈕時(shí)停止所執(zhí)行的狀態(tài)并回到原點(diǎn)。結(jié)論1.調(diào)試中所遇問題及解決方法1）同一個(gè)線圈重復(fù)輸出造成當(dāng)前面線圈得電，后面線圈不得電時(shí)，PLC只默認(rèn)后者。解決辦法：分別用中間繼電器的線圈來代替輸出線圈，再用內(nèi)部線圈的觸點(diǎn)來控制這兩個(gè)相同輸出的線圈，以達(dá)到控制要求。3）如果想讓程序循環(huán)執(zhí)行，就用最后一個(gè)

16、中間繼電器的常開觸點(diǎn)去控制起始原點(diǎn)線圈。2感想經(jīng)過兩周的設(shè)計(jì)，機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)的程序，已成功地通過了連續(xù)運(yùn)行的調(diào)試，證明本設(shè)計(jì)的硬件、軟件部分基本都能達(dá)到預(yù)期要求，能可靠地控制大小球分揀系統(tǒng)的工作，達(dá)到其設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)過程也是對學(xué)習(xí)的總結(jié)過程，更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索的過程。在這過程中，我對利用可編程控制器進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)有了深刻的的認(rèn)識，對機(jī)械手的工作原理有了進(jìn)一步的掌握，對控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)有了切身的認(rèn)識和體會，并在學(xué)習(xí)和實(shí)踐過程中增長了知識，豐富了經(jīng)驗(yàn)?？刂葡到y(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試的過程來進(jìn)行。系統(tǒng)

17、的分析與設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很辛苦的工作，同時(shí)也是一個(gè)充滿樂趣的過程。在設(shè)計(jì)過程中，要邊學(xué)習(xí)，邊實(shí)踐，遇到新的問題就不斷探索和努力，即可使問題得到解決。同時(shí)，在本次設(shè)計(jì)中，也深刻體會到理論和實(shí)踐相集合的重要性。雖然之前收集了大量的資料但在實(shí)際應(yīng)用中卻有很大差異，出現(xiàn)了許多意想不到的問題。但經(jīng)過長時(shí)間的摸索最終還是設(shè)計(jì)出達(dá)到要求的系統(tǒng)。由于時(shí)間緊迫，有些設(shè)計(jì)工作還有待完善，在以后的工作中我會繼續(xù)努力,不斷提高自己的技術(shù)水平，以適應(yīng)未來的激烈競爭形勢。參考文獻(xiàn)1岳慶來主編 可編程序控制器運(yùn)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 20062胡曉明主編 電氣控制及PLC 機(jī)械工業(yè)出版社 20063程周主編 PLC技術(shù)與應(yīng)用 福

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19、gqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3Pt