傳送機分揀貨物控制系統(tǒng)

1、等級:課 程 設(shè) 計課程名稱電氣控制與PLC課程設(shè)計課題名稱傳送機分檢貨物控制系統(tǒng)設(shè)計專 業(yè)測控技術(shù)與儀器班 級1301學 號201301200123姓 名劉瀟指導老師劉星平，賴指南，譚梅，沈細群2016年6月17日電氣信息學院課程設(shè)計任務(wù)書課題名稱傳送機分檢貨物控制系統(tǒng)設(shè)計姓 名劉瀟專業(yè)測控技術(shù)與儀器班級1301學號23指導老師譚梅等課程設(shè)計時間2016年6月6日2016年6月17日（第1516周）教研室意見同意開題。 審核人：汪超 林國漢一.任務(wù)及要求設(shè)計任務(wù)：以PLC為核心，設(shè)計一個金屬壓鑄機控制系統(tǒng)，為此要求完成以下設(shè)計任務(wù)：1.根據(jù)金屬壓鑄機的基本組成結(jié)構(gòu)、工藝過程和控制要求，確定控

2、制方案。2.配置電器元件，選擇PLC型號。3.繪制金屬壓鑄機控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖。設(shè)計梯形圖程序，列出指令程序清單。4.上機調(diào)試程序。5.編寫設(shè)計說明書。設(shè)計要求1.一般要求：（1）所選控制方案應(yīng)合理，所設(shè)計的控制系統(tǒng)應(yīng)能夠滿足金屬壓鑄機的工藝過程要求，并且技術(shù)先進，安全可靠，操作方便。（2）所繪制的設(shè)計圖紙符合國家標準局頒布的GB472884電氣圖用圖形符號、GB698887電氣制圖和GB715987電氣技術(shù)中的文字符號制定通則的有關(guān)規(guī)定。（3）所編寫的設(shè)計說明書應(yīng)用詞準確，語句通順，層次清楚，條理分明，重點突出，結(jié)構(gòu)合理，內(nèi)容詳實。2.具體要求：（1）對工作方式的控制要求 連續(xù)工

3、作方式：在金屬壓鑄機處于初始狀態(tài)的情況下，按下啟動按鈕時，要求金屬壓鑄機能夠自動地一個循環(huán)接一個循環(huán)地工作下去，直至實際循環(huán)的次數(shù)達到設(shè)定的次數(shù)并返回到初始狀態(tài)時才自動停止。在此工作方式下，能對金屬壓鑄機進行預(yù)停和緊急停止操作。 單周工作方式：在金屬壓鑄機處于初始狀態(tài)的情況下，按下啟動按鈕時，要求金屬壓鑄機能夠自動地完成一個循環(huán)的工作。當金屬壓鑄機完成一個循環(huán)的工作并返回到初始狀態(tài)時能自動停止。在此工作方式下，能對金屬壓鑄機進行緊急停止操作。 單機手動工作方式：要求能對金屬壓鑄機的模板、射入活塞、冷卻水電磁閥、噴嘴和洗模液電磁閥的動作進行手動操作。二.進度安排1.第一周星期一：布置課程設(shè)計任務(wù)

4、，講解設(shè)計思路和要求，查閱設(shè)計資料。2.第一周星期二星期四：詳細了解金屬壓鑄機的基本組成結(jié)構(gòu)、工藝過程和控制要求。確定控制方案。配置電器元件，選擇PLC型號。繪制金屬壓鑄機控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖。設(shè)計PLC梯形圖程序，列出指令程序清單。3.第一周星期五：上機調(diào)試程序。4.第二周星期一：指導編寫設(shè)計說明書。5.第二周星期二星期四：編寫設(shè)計說明書。6.第二周星期五：答辯。三.參考資料1 劉星平.PLC原理及工程應(yīng)用M.北京：中國電力出版社，2014年。2 廖常初.S7-200 PLC編程及應(yīng)用M.北京：機械工業(yè)出版社，2014年。3 王阿根.西門子S7-200 PLC 編程實例精解M.北京

5、：電子工業(yè)出版社，2013年。4 賴指南.PLC原理與應(yīng)用補充教材（內(nèi)部使用），本校自編教材，2010年。四.原始資料傳送機分檢貨物示意圖如圖所示。傳送機分檢貨物裝置可分別檢出大、小鐵球。如果傳送機底下的電磁鐵吸住小鐵球，則將小球放入裝小球的箱子里；如果傳送機底下的電磁鐵吸住大鐵球，則將大球放入裝大球的箱子里。傳送機電磁鐵的上升和下降運動由一臺電動機帶動，傳送機的左、右運動則由另外一臺電動機帶動。初始狀態(tài)時，傳送機停在原位。當按下傳送機的啟動按鈕后，電磁鐵在傳送機的帶動下下降到混合球箱中。如果傳送機在下降過程中壓合行程開關(guān)ST2，電磁鐵的電磁線圈通電后將吸住小球，然后上升右行至行程開關(guān)ST4的

6、位置，電磁鐵下降，將小球放入小球箱中。如果電磁鐵由原位下降后未壓合行程開關(guān)ST2，則電磁鐵的電磁線圈通電后將吸住大球，然后右行至行程開關(guān)ST5位置，電磁鐵下降，將大球放入大球箱中。左行回到ST1處重復(fù)以上過程。ST3為傳送機上限位行程開關(guān)。ST6大球箱小球箱接近開關(guān)混合球箱電磁鐵ST2ST3ST1ST4ST5M傳送機分檢貨物示意圖目錄第1章 概述1第2章 總體設(shè)計22.1 設(shè)計要求22.2 分揀大小球的設(shè)計思想32.3 I/O地址分配表32.4 外部接線圖42.5 順序功能圖5第3章 程序設(shè)計63.1 程序設(shè)計如下6第4章 調(diào)試過程12心得與體會13附錄A：梯形圖14附錄B：語句表18附錄C：

7、硬件接線圖190第1章 概述 隨著社會的不斷發(fā)展 ,市場的競爭也越來越激烈 ,因此各個生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進生產(chǎn)技術(shù) ,提高生產(chǎn)效率 ,尤其在需要進行材料分揀的企業(yè) ,以往一直采用人工分揀的方法 ,致使生產(chǎn)效率低 ,生產(chǎn)成本高 ,企業(yè)的競爭能力差 ,材料的自動分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)線上的分揀設(shè)備進行智能化控制是一種既能節(jié)約成本現(xiàn)今社會科技發(fā)展迅速，各個行業(yè)不斷創(chuàng)新突破。 隨著人們生活的需要，PLC的應(yīng)用已經(jīng)滲透到了國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，對人們的生產(chǎn)生活起到了不可取代的巨大作用，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。了解并應(yīng)用PLC知識是一項可用性極強并意義深遠的事.本系統(tǒng)是

8、利用可編程控制器(PLC),設(shè)計成本低、效率高的材料自動分揀裝置.以PLC為主控制器,結(jié)合傳送機裝置、電磁鐵技術(shù)、行程開關(guān)等技術(shù),現(xiàn)場控制產(chǎn)品的自動分揀.系統(tǒng)具有自動化程度高、運行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點,可根據(jù)不同對象,廣泛應(yīng)用于生活的各個場所。 機械手的積極作用正日益為人們所認識，其一，他能部分的代替人的勞動并能達到生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間、和位置來完成工件的傳送。因為他能大大的改善工人的勞動條件，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。因此，受到各先進單位的重視并投入了大量的人力物力財力加以研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國，近代幾年來也

9、有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門的重視。在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常要對流水線上的產(chǎn)品進行分揀。本課題擬開發(fā)物料搬運機械手，采用的德國西門子S7200系列PLC，對機械手的上下左右以及抓取運動進行控制。用于分揀大小球的機械裝置。我們利用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，控制機械手完成各種動作。第2章 總體設(shè)計2.1 設(shè)計要求傳送機分檢貨物示意圖如圖所示。傳送機分檢貨物裝置可分別檢出大、小鐵球。如果傳送機底下的電磁鐵吸住小鐵球，則將小球放入裝小球的箱子里；如果傳送機底下的電磁鐵吸住大鐵球，則將大球放入裝大球的箱子里。傳送機電磁鐵的上升和下降運動由一臺電動機帶動，傳送機的左、右運動則由另外一臺電

10、動機帶動。初始狀態(tài)時，傳送機停在原位。當按下傳送機的啟動按鈕后，電磁鐵在傳送機的帶動下下降到混合球箱中。如果傳送機在下降過程中壓合行程開關(guān)ST2，電磁鐵的電磁線圈通電后將吸住小球，然后上升右行至行程開關(guān)ST4的位置，電磁鐵下降，將小球放入小球箱中。如果電磁鐵由原位下降后未壓合行程開關(guān)ST2，則電磁鐵的電磁線圈通電后將吸住大球，然后右行至行程開關(guān)ST5位置，電磁鐵下降，將大球放入大球箱中。左行回到ST1處重復(fù)以上過程。ST3為傳送機上限位行程開關(guān)。ST6大球箱小球箱接近開關(guān)混合球箱電磁鐵ST2ST3ST1ST4ST5M 圖1.1傳送機分檢貨物示意圖2.2 分揀大小球的設(shè)計思想 1）當傳送機處于起

11、始位置時，上限位開關(guān)和左限位開關(guān)被壓下，機械手處于松開狀態(tài)，裝置處于原點位置。 2）啟動裝置后，機械臂開始下行，一直到下限位開關(guān)閉合，此時，若碰到的是小球，機械臂上升，將小球送至裝小球的箱子；若碰到的是大球，則送至裝大球的箱子。 3）之后機械臂上升、左行，回到原點位置。2.3 I/O地址分配表 表 2.1 I/O地址分配表符號地址符號地址啟動按鈕SB1I0.0連續(xù)運行SQ1I1.0停止按鈕SB2I0.7機械臂上升Q0.1上限位開關(guān)ST3I0.2機械臂下降Q0.0下限位開關(guān)ST2I0.1機械臂左移Q0.3左限位開關(guān)ST1I0.3機械臂右移Q0.2小球右限位開關(guān)ST4I0.6連續(xù)運行指示燈Q0.5

12、大球右限位開關(guān)ST5I0.5原點指示燈Q0.6大小球選擇開關(guān)ST6I0.4抓取/松開Q0.42.4 外部接線圖圖2.1 外部接線圖2.5 順序功能圖圖2.2 順序功能圖第3章 程序設(shè)計3.1 程序設(shè)計如下 通過停止按鈕I0.7實現(xiàn)整個系統(tǒng)的復(fù)位，程序圖如下所示。圖3.1 網(wǎng)絡(luò)1撿球裝置上行碰到上限位開關(guān)I0.2開始左行，左行指示燈Q0.3燈亮，程序圖如下所示。 圖3.2 網(wǎng)絡(luò)2系統(tǒng)一個周期運行完成回到原點狀態(tài)，程序圖如下所示。圖3.3 網(wǎng)絡(luò)3 按下連續(xù)運行按鈕I1.0將進入連續(xù)運行狀態(tài)，循環(huán)指示燈Q0.5燈亮，程序圖如下所示。圖3.4 網(wǎng)絡(luò)4 上限位開關(guān)和左限位開關(guān)被按下，輸傳送機處于原點位置

13、，原點指示燈Q0.6燈亮，程序圖如下所示。圖3.5 網(wǎng)絡(luò)5 系統(tǒng)一個周期運行完成回到準備下行狀態(tài)，程序圖如下所示。圖3.6 網(wǎng)絡(luò)6 當大小球的選擇開關(guān)I0.4接通時，且定時器到達設(shè)定值2S時傳送機將會抓球箱中的小球，程序圖如下所示。圖3.7 網(wǎng)絡(luò)7 當抓球時間達到設(shè)定值2S后，傳送機將會開始上行，程序圖如下所示。圖3.8 網(wǎng)絡(luò)8 當傳送機上行碰到上限為開關(guān)I0.2時，開始右行，程序圖如下所示。圖3.9 網(wǎng)絡(luò)9 當大小球的選擇開關(guān)I0.4沒有接通，在定時器達到設(shè)定值2s時，傳送機將會抓取球箱中的大球，程序圖如下所示。圖3.10 網(wǎng)絡(luò)10 當抓球時間達到設(shè)定值2S后，傳送機將會開始上行，程序圖如下

14、所示。圖3.11 網(wǎng)絡(luò)11 當傳送機上行碰到上限為開關(guān)I0.2時，開始右行，程序圖如下所示。圖3.12 網(wǎng)絡(luò)12 傳送機右行碰到小球的選擇開關(guān)I0.6時，將會開始下行到達小球箱位置；若傳送機右行碰到大球的選擇開關(guān)I0.5時，將會開始下行到達大球箱的位置，程序圖如下所示。圖3.13 網(wǎng)絡(luò)13 當傳送機到達對應(yīng)球箱，碰到下限位開關(guān)I0.1時，撿球裝置松開，抓球指示燈Q0.4燈滅，程序圖如下所示。圖3.14 網(wǎng)絡(luò)14 當撿球裝置松開時間達到設(shè)定時間2S后，將會上行，程序圖如下所示。圖3.15 網(wǎng)絡(luò)15 撿球裝置處于上行過程中，上行指示燈Q0.1燈亮，程序圖如下所示。圖3.16 網(wǎng)絡(luò)16 撿球裝置下行

15、時，開始定時，下行指示燈Q0.0燈亮，程序圖如下所示。圖3.17 網(wǎng)絡(luò)17 撿球裝置處于右行過程中，右行指示燈Q0.2燈亮，程序圖如下所示。圖3.18 網(wǎng)絡(luò)18 撿球裝置的定時時間，程序圖如下所示。 圖3.19 網(wǎng)絡(luò)19第4章 調(diào)試過程 為了完成此次課設(shè)，以及考慮到現(xiàn)實情況，我們選擇了西門子 CPU224XP這個產(chǎn)品。1.打開電源開關(guān)，電路板顯示HELLO,說明電路板通電，按照I/O接線圖連線。2.把仿真成功的程序下載到PLC224XP里，運行模式改為RUN。 3.原位：機械臂原始狀態(tài)為左上角原位處，即上限開關(guān)ST1及左限開關(guān)ST3壓合，同時機械臂處松開，這時原位顯示燈Q0.6亮，表示準備就緒

16、。 4.按下啟動按鈕I0.0后，機械臂下降，指示燈Q0.0燈亮，同時，計時器T37開始計時2s，在T37計時的過程中，大小球的選擇開關(guān)SQ2壓合，則選擇的是小球，反之，則為大球。 5.機械臂2S吸住球后就上升，此時機械臂吸球指示燈Q0.4燈亮，機械臂上升指示燈Q0.1燈亮，碰到上限開關(guān)ST1后就右行，機械臂右行指示燈Q0.2燈亮。 6.如果是小球，則右行到ST4處；如果是大球，則右行到ST5處。 7.機械臂下降，指示燈Q0.0燈亮，當碰到下限開關(guān)ST2后，經(jīng)過2S后將小球釋放到小球容器中；如果是大球，則釋放到大球容器中。 8.釋放后機械臂上升，指示燈Q0.1燈亮，碰到上限開關(guān)ST1后，左行，機

17、械臂左行指示燈Q0.3燈亮。 9.左行至碰到左限開關(guān)ST3后，一個工作循環(huán)結(jié)束。如果是單周期則結(jié)束，是連續(xù)則繼續(xù)執(zhí)行。 10.控制系統(tǒng)停止:按下停止按鈕SB2放棄當前步驟直接停止。心得與體會 這次課程設(shè)計歷時二個星期多左右，通過課程設(shè)計，發(fā)現(xiàn)自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。 通過這次綜合實踐，我更加看清了自己的不足之處。為了搞好這次課設(shè)，通過查閱資料以及在老師和同學的幫助下，最終基本成型。通過實踐，鞏固了理論知識的學習，提高了實際應(yīng)用所學知識的能力，還積累了許多寶貴的經(jīng)驗。在發(fā)下任務(wù)書的時候，譚老師就帶我們過了一遍整個任務(wù)流程

18、，隨后幾名組員經(jīng)過討論，確定了流程圖和順序功能圖的一個大概，這給我們之后編寫程序奠定了一個堅實的基礎(chǔ)，在之后的編程中，問題就來個不停了，特別是關(guān)于指令重復(fù)以及運行條件那里困擾了我們很久，還有我們的課題是大小球分揀，但是每次程序都回自動選擇大球，后面在老師的指導下，我們找出了原因，因為沒有一個時間讓機器去作反應(yīng)，所以他會自動默認選擇大球。在解決了各種程序問題之后，我們仿真成功了。但是在實物圖操作的時候，問題又來了。首先，我們的電路板公共部分的接口以及開關(guān)不夠，我們得到其他的地方去接開關(guān)，然后還遇到電路板的指示燈出故障?？偠灾?，解決了軟件部分并不代表了完成了此次設(shè)計，最容易出問題的還是在硬件方面

19、，而且，自身的操作也會影響實驗結(jié)果。特別感謝譚梅老師以及其他幾位輔導老師的耐心指導，以及我親愛的室友郭鵬、黃剛同學給予的技術(shù)支持，還有我們小組的其他幾位組員。在這次的設(shè)計實踐過程中，我認識到不管做什么事，尤其是科學實踐，都需要大膽假設(shè)，小心求證。任何一個方案都要經(jīng)過詳細周全的論證后才能著手去做，否則即使很快做出來，但經(jīng)不起推敲和考驗。對于那些要求能夠擴展功能的課題更是如此。我想說：為完成這次課程設(shè)計確實很麻煩，但苦中仍有樂，同學們有說有笑，相互幫助，這個課程設(shè)計確實很累，但能讓我學到更多的知識。附錄A：梯形圖附錄B：語句表17Network 1 LDN I0.7EDR M0.1, 20R Q0

20、.4, 1Network 2 LD M0.7A I0.2O M1.0AN M0.0AN M0.1= M1.0= Q0.3Network 3 LD M1.0A I0.3AN M1.5O SM0.1O M0.0AN M0.1= M0.0Network 4 LD I0.0A I1.0O M1.5AN I0.7= M1.5= Q0.5Network 5 LD I0.3A I0.2AN Q0.4= M1.4= Q0.6Network 6 LD M1.0A I0.3A M1.5LD M0.0A I0.0A M1.4OLDO M0.1AN M1.1AN M1.2= M0.1Network 7 LD M0.1A T37A I0.4O M1.1AN M0.2= M1.1Network 8 LD M1.1A T38O M0.2AN M0.3= M0.2Network 9 LD M0.2A I0.2O M0.3AN M0.6=