液體混合裝置控制、機(jī)械手控制、單缸氣動(dòng)控制模擬

1、北華航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書目 錄第1章液體混合裝置控制的模擬11.1設(shè)計(jì)任務(wù)和要求11.2控制方案確定21.3 I/O接線圖和地址分配表41.4控制程序分析51.5程序調(diào)試遇到的問題及解決方案7第2章機(jī)械手控制的模擬72.1設(shè)計(jì)任務(wù)和要求72.2控制方案確定82.3I/O接線圖和地址分配表102.4控制程序分析112.4.1主程序112.4.2手動(dòng)子程序122.4.3連續(xù)子程序132.5程序調(diào)試遇到的問題及解決方案16第3章單缸氣動(dòng)控制173.1設(shè)計(jì)任務(wù)和要求173.2控制方案確定183.3 I/O接線圖和地址分配表193.4控制程序分析203.5程序調(diào)試遇到的問題及解決方案21課程設(shè)計(jì)總

2、結(jié)21參考文獻(xiàn)22第1章 液體混合裝置控制的模擬1.1設(shè)計(jì)任務(wù)和要求本裝置為兩種液體混合模擬裝置，SL1、SL2、SL3為液面?zhèn)鞲衅?，液體A、B閥門與混合液閥門由電磁閥YV1、YV2、YV3控制，M為攪勻電機(jī)，控制要求如下。初始狀態(tài)：裝置投入運(yùn)行時(shí)，液體A、B閥門關(guān)閉，混合液閥門打開20秒將容器放空后關(guān)閉。啟動(dòng)操作：按下啟動(dòng)按鈕SB1，裝置就開始按下列約定的規(guī)律操作。液體A閥門打開，液體A流入容器。當(dāng)液面到達(dá)SL2時(shí)，SL2接通，關(guān)閉液體A閥門，打開液體B閥門。液面到達(dá)SL1時(shí)，關(guān)閉液體B閥門，攪勻電機(jī)開始攪勻。攪勻電機(jī)工作6秒后停止攪動(dòng)，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當(dāng)液面下降到SL3

3、時(shí)，SL3由接通變?yōu)閿嚅_，再過2秒后，容器放空，混合液閥門關(guān)閉，開始下一周期。停止操作：按下停止按鈕SB2后，在當(dāng)前的混合液操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態(tài)上）。液體混合裝置控制的模擬實(shí)驗(yàn)PLC面板圖如圖1-1所示。 圖1.1 PLC面板圖 此面板中，液面?zhèn)鞲衅饔免o子開關(guān)來模擬，啟動(dòng)、停止用動(dòng)合按鈕來實(shí)現(xiàn)，液體A閥門、液體B閥門、混合液閥門的打開與關(guān)閉以及攪勻電機(jī)的運(yùn)行與停轉(zhuǎn)用發(fā)光二極管的點(diǎn)亮與熄滅來模擬。1.2控制方案確定液體混合裝置模擬實(shí)驗(yàn)共用了5個(gè)輸入端口，4個(gè)輸出端口，采用順序功能圖法（圖1-3）設(shè)計(jì)。所謂的順序功能圖法，就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，

4、根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間順序，在生產(chǎn)過程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)順序地有秩序地進(jìn)行操作。使用順序控制設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程，畫出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)出梯形圖（圖1-4）。這是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，很容易被初學(xué)者接受，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師，也會(huì)提高設(shè)計(jì)效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。順序功能圖（Sequential Function Chart）是描述控制系統(tǒng)的控制過程、工能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)PLC的順序控制程序的有力工具。圖1.2順序功能流程圖1.3 I/O接線圖和地址分配表圖1.3液體混合裝置模擬I/O接線圖輸入輸出元器件地址分配元器件地址分配啟動(dòng)按鈕SB1I0.0液體A閥門

5、YV1Q0.0停止按鈕SB2I0.1液體B閥門YV2Q0.1液面?zhèn)鞲衅鱏L1I0.2混合液體閥門YV3Q0.2液面?zhèn)鞲衅鱏L2I0.3攪勻電機(jī)YKMQ0.3液面?zhèn)鞲衅鱏L3I0.4表1.1 液體混合裝置模擬I/O地址分配表1.4控制程序分析上電SM0.1一個(gè)掃描周期，SM0.1得電后形成M0.0自鎖，液體閥門C打開20秒后容器放空，為了避免20秒后混合液體閥不斷電，在M0.0輸出的時(shí)候串聯(lián)上T37的常開觸點(diǎn)以保證輸出結(jié)果。閥門A打開的條件是上電20秒后，同時(shí)按下啟動(dòng)按鈕I0.0；閥門B打開的條件是液面?zhèn)鞲衅鱏L2得電，攪勻電機(jī)動(dòng)作的條件是液面?zhèn)鞲衅鱏L1得電。放出液體時(shí)，混合液體閥一直處于得電

6、狀體，當(dāng)液體釋放到液面?zhèn)鞲衅鱏L3時(shí)，斷開SL3這兩秒，混合液體閥YV3是得電的。如果停止按鈕沒按下，則液體混合裝置會(huì)繼續(xù)運(yùn)行；如果此時(shí)已按下停止按鈕，則程序返回到最初狀態(tài)并停在初始狀態(tài)。1.5程序調(diào)試遇到的問題及解決方案問題1：流程圖、接線圖沒有問題，但是模擬過程不按實(shí)際流程運(yùn)行。方案：啟動(dòng)PLC后，進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，每步按實(shí)際流程進(jìn)行，哪一步出現(xiàn)問題就在哪一步進(jìn)行檢查、校驗(yàn)。問題2：程序輸入錯(cuò)誤。方案：修改程序，重新調(diào)試。第2章 機(jī)械手控制的模擬2.1設(shè)計(jì)任務(wù)和要求機(jī)械手動(dòng)作的模擬實(shí)驗(yàn)面板圖如圖1.1此面板中的啟動(dòng)、停止用動(dòng)斷按鈕來實(shí)現(xiàn)，限位開關(guān)用鈕子開關(guān)來模擬，電磁閥和原位指示燈用發(fā)光二極管

7、來模擬。圖2.1械手控制示意圖圖中為一個(gè)將工件由A處傳送到B處的機(jī)械手，上升/下降和左移/右移的執(zhí)行用雙線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成。當(dāng)某個(gè)電磁閥線圈通電，就一直保持現(xiàn)有的機(jī)械動(dòng)作，例如一旦下降的電磁閥線圈通電，機(jī)械手下降，即使線圈再斷電，仍保持現(xiàn)有的下降動(dòng)作狀態(tài)，直到相反方向的線圈通電為止。另外，夾緊/放松由單線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成，線圈通電執(zhí)行夾緊動(dòng)作，線圈斷電時(shí)執(zhí)行放松動(dòng)作。設(shè)備裝有上、下限位和左、右限位開關(guān)，它的工作過程有八個(gè)動(dòng)作，即為：要求機(jī)械手能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)、單步、單周期和連續(xù)循環(huán)多種工作模式。連續(xù)循環(huán)工作中，按下停止按鈕后，能夠?qū)?dāng)前周期循環(huán)完，然后停在原點(diǎn)位置。2.2控制方案確

8、定液體混合裝置模擬實(shí)驗(yàn)共用了17個(gè)輸入端口，6個(gè)輸出端口，采用順序功能圖法（圖1-3）設(shè)計(jì)。所謂的順序功能圖法，就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間順序，在生產(chǎn)過程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)順序地有秩序地進(jìn)行操作。使用順序控制設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程，畫出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)出梯形圖（圖1-4）。這是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，很容易被初學(xué)者接受，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師，也會(huì)提高設(shè)計(jì)效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。順序功能圖（Sequential Function Chart）是描述控制系統(tǒng)的控制過程、工能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)PLC的順序控制程序的

9、有力工具。圖2.2順序功能流程圖2.3I/O接線圖和地址分配表圖2.3IO外部線圖輸入輸出元器件地址分配元器件地址分配復(fù)位SB1I0.0下移YV1Q0.0下限位SQ1I0.1夾緊YV2Q0.1上限位SQ2I0.2上移YV3Q0.2右限位SQ3I0.3右移YV4Q0.3左限位SQ4I0.4左移YV5Q0.4停止SB1I0.5原位HLQ0.5啟動(dòng)SB2I0.6手動(dòng)右移SB3I0.7手動(dòng)松開SB4I1.0手動(dòng)夾緊SB5I1.1手動(dòng)下降SB6I1.2手動(dòng)上升SB7I1.3手動(dòng)左移SB8I1.4單周期方式SB9I1.5連續(xù)方式SB10I2.0單步方式SB11I2.1手動(dòng)方式SB12I2.2表2.1IO地

10、址分配表2.4控制程序分析2.4.1主程序注釋：網(wǎng)絡(luò)1：使所有從M0.0開始的中間繼電器復(fù)位； 網(wǎng)絡(luò)2：手動(dòng)操作開關(guān)閉合，連接到手動(dòng)子程序； 網(wǎng)絡(luò)3：單周期操作開關(guān)閉合，連接到連續(xù)子程序； 單步操作開關(guān)閉合，連接到連續(xù)子程序； 連續(xù)操作開關(guān)閉合，連接到連續(xù)子程序；2.4.2手動(dòng)子程序注釋：網(wǎng)絡(luò)1：手動(dòng)夾緊閉合，夾緊指示燈亮； 網(wǎng)絡(luò)2：手動(dòng)放松閉合，夾緊指示燈暗； 網(wǎng)絡(luò)3：手動(dòng)下閉合，向下運(yùn)動(dòng)指示燈亮，手動(dòng)上閉合，向上運(yùn)動(dòng)指示燈亮； 網(wǎng)絡(luò)4：手動(dòng)右閉合，向右運(yùn)動(dòng)指示燈亮； 網(wǎng)絡(luò)5：手動(dòng)左閉合，向左運(yùn)動(dòng)指示燈亮；2.4.3連續(xù)子程序注釋：網(wǎng)絡(luò)1：點(diǎn)動(dòng)控制，通過I0.6來控制M5.0通斷，從而控制下

11、面電路； 網(wǎng)絡(luò)2：回到原點(diǎn)； 網(wǎng)絡(luò)3：啟動(dòng)； 網(wǎng)絡(luò)4：機(jī)械手下降，同時(shí)原點(diǎn)燈熄滅； 網(wǎng)絡(luò)5：物體被夾緊，同時(shí)計(jì)時(shí)2s，并使機(jī)械手下降指示燈熄滅； 網(wǎng)絡(luò)6：機(jī)械手上升； 網(wǎng)絡(luò)7：碰到上限開關(guān)，機(jī)械手向右移動(dòng)，同時(shí)機(jī)械手上升指示燈滅； 網(wǎng)絡(luò)8：碰到右限開關(guān)，機(jī)械手向下移動(dòng)，同時(shí)機(jī)械手向右指示燈滅； 網(wǎng)絡(luò)9：碰到下限開關(guān)，機(jī)械手松開，計(jì)時(shí)2s，并使向下指示燈滅； 網(wǎng)絡(luò)10：機(jī)械手上升； 網(wǎng)絡(luò)11：碰到上限開關(guān)，機(jī)械手向左移動(dòng)，同時(shí)機(jī)械手上升指示燈滅； 網(wǎng)絡(luò)12：M0.5與M0.1并行控制Q0.0； 網(wǎng)絡(luò)13：M0.2控制夾緊； 網(wǎng)絡(luò)14：M0.6控制放松； 網(wǎng)絡(luò)15：M0.3與M0.7并行控制Q0.

12、2； 網(wǎng)絡(luò)16：M1.0控制Q0.4； 網(wǎng)絡(luò)17：M0.4控制Q0.3； 網(wǎng)絡(luò)18：M0.0控制Q0.5； 網(wǎng)絡(luò)19：I0.5為單周期控制，從而使M1.1接通，M2.0斷開，程序結(jié)束。2.5程序調(diào)試遇到的問題及解決方案1、機(jī)械手無法實(shí)現(xiàn)單步動(dòng)作。解決方案：在每一步轉(zhuǎn)換條件中加上一個(gè)中間繼電器（常開觸點(diǎn)），當(dāng)執(zhí)行單步時(shí)，單步的常閉開關(guān)閉合，導(dǎo)致步與步之間的轉(zhuǎn)換只有當(dāng)每次按下啟動(dòng)按鈕才能執(zhí)行，最終實(shí)現(xiàn)單步操作。2、機(jī)械手的啟動(dòng)停止按鈕無法實(shí)現(xiàn)或是步驟太過繁瑣。解決方案：引入中間繼電器，啟動(dòng)按鈕與繼電器形成自鎖讓程序執(zhí)行，在繼電器前面串接一個(gè)停止按鈕的常閉觸點(diǎn)，按下后，線圈自鎖破壞，程序無法運(yùn)行，這

13、樣就按成了啟動(dòng)，又可完成停止，程序大大縮減。3、手動(dòng)操作無法引入。解決方案：通過引入手動(dòng)子程序得以實(shí)現(xiàn)。第3章 單缸氣動(dòng)控制3.1設(shè)計(jì)任務(wù)和要求圖3.1飲料灌裝線運(yùn)動(dòng)示意圖如圖6所示，傳送帶由電機(jī)M1驅(qū)動(dòng)，傳送帶上設(shè)有灌裝工位工件傳感器SE1、封蓋工位工件傳感器SE2和傳送帶定位傳感器SE5。 按動(dòng)起動(dòng)按鈕Start，傳送帶M1開始轉(zhuǎn)動(dòng)，若定位傳感器SE5動(dòng)作，表示飲料瓶已到達(dá)一個(gè)工位，傳送帶應(yīng)立即停止。 在灌裝工位上部有一個(gè)飲料罐，當(dāng)該工位有飲料瓶時(shí)，則由電磁閥LT1對(duì)飲料瓶進(jìn)行3s定時(shí)灌裝（傳送帶已定位）。 在封蓋工位上有2個(gè)單作用氣缸（A缸和B缸），當(dāng)工位上有飲料瓶時(shí)，首先A缸向下推出瓶

14、蓋，當(dāng)SE3動(dòng)作時(shí)，表示瓶蓋已推到位，然后B缸開始執(zhí)行壓接，1s后B缸打開，再經(jīng)1s A缸退回，當(dāng)SE4動(dòng)作時(shí)表示A缸已退回到位，封蓋動(dòng)作完成。瓶子的補(bǔ)充及包裝，假設(shè)使用人工操作，暫時(shí)不考慮。任何時(shí)候按停止按鈕Stop，應(yīng)立即停止正在執(zhí)行的工作：傳送帶電機(jī)停止、電磁閥關(guān)閉、氣缸歸位。3.2控制方案確定液體混合裝置模擬實(shí)驗(yàn)共用了7個(gè)輸入端口，4個(gè)輸出端口，采用順序功能圖法設(shè)計(jì)。3.3 I/O接線圖和地址分配表圖3.2IO外部線圖輸入輸出元器件地址分配元器件地址分配啟動(dòng)按鈕SB1I0.0氣缸左移閥門YV1Q0.0急停按鈕SB2I0.1氣缸右移閥門YV2Q0.1原位限位開關(guān)I0.2右位限位開關(guān)I0.

15、3停止按鈕I0.4表3.1IO地址分配表3.4控制程序分析3.5程序調(diào)試遇到的問題及解決方案問題1：流程圖、接線圖沒有問題，但是模擬過程不按實(shí)際流程運(yùn)行。方案：啟動(dòng)PLC后，進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，每步按實(shí)際流程進(jìn)行，哪一步出現(xiàn)問題就在哪一步進(jìn)行檢查、校驗(yàn)。問題2：程序輸入錯(cuò)誤。方案：修改程序，重新調(diào)試。課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐，我學(xué)會(huì)了PLC的基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時(shí)候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合，通過發(fā)現(xiàn)一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，使我們對(duì)PLC 的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。 通過合作，我們的合作意識(shí)得到加強(qiáng)。合作能力得到提高。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒有過深入的交流，在設(shè)計(jì)的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個(gè)人互責(zé)一定的部