基于PLC的大小球分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)課 題： 分撿控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2011.112011.12 班 級： 機(jī) 電 （1） 班 學(xué) 號： 20081401148 姓 名： * * * 指導(dǎo)教師： 馮 巧 紅 19摘 要大、小球分揀傳送以其對人們生活的積極影響特別是在工業(yè)上的普遍應(yīng)用不斷被人們所認(rèn)識，作為可操控機(jī)械，它能夠部分地代替人的勞動并能達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求，遵循事先設(shè)定的步驟來完成工件的分揀傳送，大大地節(jié)省了人類的勞動時(shí)間，更因其能適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，從而改善了人們的工作環(huán)境。隨著科技的不斷發(fā)展，在工業(yè)領(lǐng)域其應(yīng)用范圍不斷增加，并取得了一定的成果。本課題設(shè)計(jì)了大、小球的分類選擇傳送系統(tǒng)，采用

2、日本三菱公司的FX2N系列PLC，對機(jī)械臂的上下、左右移動以及對球的抓取和釋放的運(yùn)動過程進(jìn)行控制。我們利用可編程控制技術(shù)，并結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，來控制機(jī)械臂完成各種動作，實(shí)現(xiàn)大小球的分類選擇傳送。關(guān)鍵詞：PLC , 大小球 , 機(jī)械臂 , 原點(diǎn)顯示目錄摘 要1第1章概述31.1選題背景31.2可編程控制器介紹31.3控制要求4第2章 硬件設(shè)計(jì)52.1 主電路設(shè)計(jì)52.2 I/O地址分配及接線圖62.3 元件的選擇7第3章 軟件設(shè)計(jì)93.1系統(tǒng)流程圖93.2順序功能圖103.3梯形圖和指令表113.4程序分析15第4章 軟硬調(diào)試164.1系統(tǒng)調(diào)試164.2 使用說明16設(shè)計(jì)感想17參考文獻(xiàn)18第

3、1章概述1.1選題背景大、小球選擇分類傳送作為工業(yè)中器件選擇傳送的一個(gè)寫照，在工業(yè)控制中它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬。它能夠通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，并能在各種復(fù)雜環(huán)境中工作，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其在人工智能方面大大地增加其效率，同時(shí)也改善了人類的工作環(huán)境與工作強(qiáng)度。中國在科技發(fā)展方面發(fā)展水平較低，在工業(yè)中分揀傳送勞動密集型還占有相當(dāng)大的份額。由于人的勞動能力有限，并且人不能持續(xù)長時(shí)間的高強(qiáng)度工作，因此在勞動效率上往往是制約企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性因素，為了提高勞動效率，搶占市場份額，各個(gè)企業(yè)也不斷的引進(jìn)和更新自動化設(shè)備來提高效率，同時(shí)降低人的工作強(qiáng)度。因而這種自動化控制在工業(yè)控制

4、中有很大優(yōu)勢。1.2可編程控制器介紹可編程控制器起源于20世紀(jì)60年代末期，70年代隨著微處理器的出現(xiàn)，使其真正成為具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。隨著科技的不斷進(jìn)步，可編程控制器也更加適用于現(xiàn)代工業(yè)的需要?？删幊炭刂破魑磥碇饕韵路较虬l(fā)展：進(jìn)一步加快CPU處理速度；變革操作控制方式，以增加對輸入輸出快速反應(yīng)能力；由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加配置的靈活性，降低成本； 進(jìn)一步系統(tǒng)提高可靠性。1.3控制要求本次設(shè)計(jì)的大、小球分類選擇傳送PLC控制要滿足以下控制要求：機(jī)械臂起始位置在機(jī)械原點(diǎn)，為左限、上限并有顯示；有起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); 起動后機(jī)械臂動作

5、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)）；機(jī)械臂右行時(shí)有小球右限（X4）和大球右限（X5）之分，下降時(shí)，當(dāng)電磁鐵壓著大球時(shí)下限開關(guān)X2斷開，壓著小球時(shí)下限開關(guān)X2接通。圖1.1 機(jī)械手分揀大小球的工作示意圖第2章 硬件設(shè)計(jì)2.1 主電路設(shè)計(jì)大、小球分揀傳送實(shí)質(zhì)上是由電動機(jī)控制的機(jī)械臂完,其主電路就是電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)電路。主電路電路圖如圖2-1所示。圖2-1 大、小球分類選擇傳送PLC控制的主電路電路圖2.2 I/O地址分配及接線圖按照設(shè)計(jì)要求，我們設(shè)定好輸入量與輸出量，定義各個(gè)量的含義，并對它們進(jìn)行地址分配。本系統(tǒng)的I/O地址分配如表2-1所示。輸 入

6、輸 出X0啟動按鈕Y0原點(diǎn)顯示X1左限位開關(guān)Y1下行X2下限位開關(guān)Y2上行 X3上限位開關(guān)Y3 右行 X4小球右限位開關(guān)Y4 左行 X5大球右限位開關(guān)Y5 吸球 X6接近開關(guān) X14停止開關(guān)表2-1 大、小球分類選擇傳送PLC控制的I/O地址分配根據(jù)控制要求，設(shè)定好各個(gè)量的地址分配之后，我們把其對應(yīng)的I/O接線圖繪制出來，其I/O接線圖如圖2-2所示。圖2-2 大、小球分類選擇傳送PLC控制的I/O接線圖2.3 元件的選擇選按鈕時(shí)，按照按鈕的使用場合、控制回路要求、工作狀態(tài)與工作情況等原則選擇按鈕。其一般規(guī)格為交流500V，允許持續(xù)電流5A，紅色按鈕表示停止，綠色按鈕表示啟動。根據(jù)這些我們選擇

7、實(shí)用的按鈕。行程開關(guān)有直動式、滾動式和微動式三種。直動式行程開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但容易燒蝕觸頭。滾動式行程開關(guān)克服了直動式的缺點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格也較高。考慮到我們所做的系統(tǒng)比較小，我們選擇體積小，動作靈敏，適用于小型機(jī)構(gòu)的微動式行程開關(guān)。接近開關(guān)是對接近它的物體有感知能力的一種位移傳感器利用傳感器對接近物體的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通斷的目的。通常分為霍爾接近開關(guān)，超聲波接近開關(guān)，高頻振蕩式接近開關(guān)。本設(shè)計(jì)中我們采用霍爾接近開關(guān)X6檢測是否有球。接觸器主要用于遠(yuǎn)距離頻繁接通和分?jǐn)嘟恢绷髦骰芈芳按笕萘坑秒娀芈返牡蛪嚎刂齐娖?。根?jù)負(fù)載特性、被控電路電流大小、被控電壓等級以及控制電壓等級等，我們選

8、擇交流電磁式接觸器CJ12系列，它適用于交流50HZ，額定電壓至380V，額定電流至600A的電路。本設(shè)計(jì)中電磁閥主要用于機(jī)械臂吸球與放球動作的控制，電磁閥線圈通電后產(chǎn)生電磁吸力將鐵球吸住，線圈斷電后，釋放鐵球。電磁閥常用于機(jī)械控制，分為直動式、分布直動式和先導(dǎo)式，從實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等因素考慮，我們選擇直動式電磁閥熔斷器在電路中主要起短路保護(hù)作用，過載或短路時(shí)熔體發(fā)熱而熔斷，從而達(dá)到保護(hù)電路的目的。它具有體積小，便于維護(hù)，價(jià)格低廉，分?jǐn)嗄芰?qiáng)，限流能力好等優(yōu)點(diǎn)，有NT、RT、RL、FA4等系列，我們選擇額定分?jǐn)嗄芰?00KA、最大額定電流400A的有填封閉管式熔斷器RT15型作為電路熔斷

9、器。在本設(shè)計(jì)中，我們要實(shí)現(xiàn)大、小球的分揀傳送，實(shí)現(xiàn)其上下、左右移動，就要用到能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的交流異步電動機(jī)。異步電動機(jī)主要用于拖動各種生產(chǎn)機(jī)械，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，運(yùn)行可靠，成本低廉，效率較高。第3章 軟件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)流程圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對大、小球要分類傳送的控制要求，畫出系統(tǒng)流程圖。系統(tǒng)流程圖如圖3-1所示。 圖3-1 大、小球分類選擇傳送PLC控制的系統(tǒng)流程3.2順序功能圖順序功能圖如圖3-2所示。圖3-2大、小球分類選擇傳送PLC控制的順序功能圖3.3梯形圖和指令表圖3-3 大、小球分類選擇傳送PLC控制的梯形圖根據(jù)梯形圖寫出系統(tǒng)的指令表0 LD M8002 1 SET S0 2 STL

10、 S0 3 LD X1 4 AND X3 5 SET S20 6 STL S20 7 OUT Y0 8 LD X0 9 SET S21 10 STL S21 11 OUT Y1 12 LD X2 13 AND X6 14 SET S22 15 LDI X2 16 AND X6 17 SET S25 18 STL S22 19 SET Y5 20 OUT T0 21 K10 22 LD T0 23 SET S23 24 STL S2325 OUT Y226 LD X327 SET S2428 STL S2429 OUT Y330 LD X431 SET S2832 STL S2533 SET Y

11、534 OUT T035 K1036 LD T037 SET S2638 STL S2639 OUT Y240 LD X341 SET S2742 STL S2743 OUT Y344 LD X545 SET S2846 STL S2847 OUT Y148 LD X2 49 SET S29 50 STL S29 51 RST Y5 52 OUT T1 53 K10 54 LD T1 55 SET S30 56 STL S30 57 OUT Y258 LD X359 SET S3160 STL S3161 OUT Y462 LD X163 ANI X1464 SET S2065 RET66 E

12、ND 3.4程序分析電路接通后，M8002產(chǎn)生觸發(fā)脈沖同時(shí)按下左限開關(guān)X1、上限開關(guān)X3對系統(tǒng)置位，顯示原點(diǎn)Y0燈亮。接著按下啟動開關(guān)X0，系統(tǒng)啟動，開始下行，Y1顯示，到達(dá)下限X2時(shí)，進(jìn)入選擇順序的兩個(gè)分支電路。如果此時(shí)吸盤吸起的是大球，則下限位開關(guān)X2的常開觸點(diǎn)閉合，電磁閥Y5通電吸球，延時(shí)1秒后開始上升，Y2顯示，到達(dá)上限X3后即右行；若是小球，則下限位開關(guān)X2常閉觸點(diǎn)閉合吸球，其余過程同大球。吸住小球向右運(yùn)行，Y3顯示，到達(dá)小球右限X4后開始下行（大球是在到達(dá)大球右限開關(guān)X5后開始下行），Y1顯示。到達(dá)下限X2之后電磁閥線圈Y5斷電放球，然后延時(shí)1秒，機(jī)械臂開始上行，Y2顯示，到達(dá)上限

13、X3之后，開始向左移動，Y4顯示，回到原點(diǎn)后，原點(diǎn)Y0顯示。第4章 軟硬調(diào)試4.1系統(tǒng)調(diào)試打開三菱FX2N系列仿真軟件，將梯形圖程序輸入到計(jì)算機(jī)，并連接好外部接線圖，然后對程序進(jìn)行調(diào)試。首先，系統(tǒng)通電運(yùn)行后，同時(shí)按下X1、X3，觀察原點(diǎn)顯示Y0，看機(jī)械臂是否在機(jī)械原點(diǎn)，并有顯示。然后，按下啟動按鈕X0，觀察機(jī)械臂是否按照本設(shè)計(jì)設(shè)定的工作方式運(yùn)行。無誤后，按下停止按鈕，觀察系統(tǒng)是否在完成本周期的工作后返回原點(diǎn)，并停留在初始步。若運(yùn)行過程中出錯(cuò)，則要認(rèn)真查找出錯(cuò)原因，哪個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)，然后作出修改，并重新運(yùn)行，直至運(yùn)行結(jié)果完全正確。4.2 使用說明X0啟動按鈕，X1左限位開關(guān)，X2下限位開關(guān)，X3上限

14、位開關(guān)，X4小球右限位開關(guān)，X5大球右限位開關(guān)，X6接近開關(guān)，X14停止開關(guān)。設(shè)計(jì)感想本次設(shè)計(jì)的大、小球分類選擇傳送PLC控制已經(jīng)結(jié)束，縱觀整個(gè)設(shè)計(jì)過程，我們從分析問題，到逐漸解決問題，并最終達(dá)到預(yù)期目的，可以說我收獲很大。通過理論分析和不斷的實(shí)踐使得問題得到較好的解決，系統(tǒng)的闡述了設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)中我們用到流程圖、梯形圖和指令表，通過實(shí)踐是我加深了對它們的理解，并熟練掌握了編程方法。同時(shí)也認(rèn)識到，作為新時(shí)代的大學(xué)生，在競爭如此激烈的社會環(huán)境里，動手實(shí)踐和創(chuàng)新能力顯得尤為重要，通過這次課程設(shè)計(jì)我還發(fā)現(xiàn)自己還存在諸多方面的不足。理論知識終究不是實(shí)踐能力，在實(shí)踐面前一系列問題就會突然被發(fā)現(xiàn)，但是沒有扎實(shí)的理論知識實(shí)踐能力就大大削弱，要注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，并且要認(rèn)認(rèn)真真去做每一件事，大膽創(chuàng)新，從而不斷提高自己的能力。參考文獻(xiàn)1 周亞軍，張衛(wèi). 電氣控制與PLC原理及應(yīng)用. 西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2008.2 殷建國. 可編程序控制器及其應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.3 金仁貴.