大小球分揀系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院Henan Polytechnic Institute畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目班 級姓 名指導(dǎo)教師前言系統(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。機(jī)械臂自動分揀機(jī)構(gòu)的積極作用正日益為人們所認(rèn)識，它能部分地代替人的勞動并能達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的篩選與傳送。因?yàn)樗艽蟠蟮馗纳乒と说膭趧訔l件，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐，因此，受到各先進(jìn)單位的重視并投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用，尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場合，應(yīng)用得更為廣泛

2、。在我國，近代幾年來也有較快的發(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(jìn)行分揀，本課程設(shè)計(jì)擬設(shè)計(jì)大小球分揀傳送機(jī)控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)，采用的德國西門子 S7-200 系列（cpu-224）PLC，對機(jī)械臂的上下、左右以及抓取運(yùn)動進(jìn)行控制，用于分撿大小球的機(jī)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(jī)械手完成各種動作。關(guān)鍵詞：大小球分揀控制系統(tǒng)； PLC；行程開關(guān)目錄第1章設(shè)計(jì)內(nèi)容.31.1 大小球分揀傳送機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容簡介.31.2大小球分揀傳送機(jī)械控制系統(tǒng)功能分析.4第2章大小球分揀傳送系統(tǒng)的硬件電路.5 2.1 按控制要求進(jìn)行功能分

3、析.52.2確定I/O信號數(shù)量，選擇PLC的類型.62.3分揀大小球控制的I/O接線圖.62.4 分揀大小球控制的電器元件配置表.7第3章 大小球分揀傳送系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).83.1分揀大小球控制的運(yùn)行框圖.8 3.2分揀大小球控制程序的梯形圖.9 3.3分揀大小球控制程序的指令表.11第4章 軟件硬件調(diào)試.14心得體會.14參考文獻(xiàn).15第1章 設(shè)計(jì)內(nèi)容1.1 大小球分揀傳送機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容簡介學(xué)院此次安排我們進(jìn)行了電氣自動化的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對我們系統(tǒng)總結(jié)學(xué)習(xí)知識是很有益處的。大學(xué)三年我們學(xué)到了很多電氣的知識和技術(shù)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對大學(xué)學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行總結(jié)和運(yùn)用，比如繼電器-接觸器控制和可編程控制

4、器控制等重要章節(jié)更是練習(xí)緊密。讓我們把課本知識很好的應(yīng)用于實(shí)踐中去，有助于總體實(shí)力的提高。本次我的課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：大小球分揀傳送機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，如圖1-1。圖1-1大小球分揀傳送機(jī)械示意圖本次設(shè)計(jì)的控制要求如下：1.機(jī)械臂起始位置在機(jī)械原點(diǎn)（見圖1-1），為左限、上限的交點(diǎn)位置。2.有啟動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.啟動后，機(jī)械臂動作順序?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（LS4）和大球右限（LS5）之分；下降時(shí)，當(dāng)電磁鐵壓著大球時(shí)，下限開關(guān)LS2斷開（=“0”）；壓著小球是，

5、下限開關(guān)LS2接通（=“1”）1.2大小球分揀傳送機(jī)械控制系統(tǒng)功能分析分揀大小球的控制功能要求為： 1.原位：機(jī)械臂原始狀態(tài)為左上角原位處，即上限開關(guān)LS3及左限開關(guān)LS1壓合，同時(shí)機(jī)械臂處于有磁狀態(tài)狀態(tài)和球槽內(nèi)有球（接近開關(guān)PS吸合），這時(shí)原位顯示亮，表示準(zhǔn)備就緒。 2.按下啟動按鈕SB1后，機(jī)械臂的電磁鐵斷磁，機(jī)械臂下降，接近開關(guān)SQ閉合后后機(jī)械臂會碰到球，接著電磁鐵加磁。如果同時(shí)碰到下限開關(guān)LS2，則一定是小球；如果此時(shí)未碰到下限開關(guān)LS2，則一定是大球。 3.機(jī)械臂吸住球后就提升，碰到上限開關(guān)LS3后就右行。 4.如果是小球，則右行到LS4處；如果是大球，則右行到LS5處。 5.機(jī)械臂

6、下降，當(dāng)碰到下限開關(guān)LS2后，經(jīng)過1S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。6.釋放后機(jī)械臂提升，碰到上限開關(guān)LS3后，左行。7.左行至碰到左限開關(guān)LS1后，一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束，如果此時(shí)接近開關(guān)PSO顯示球槽內(nèi)還有球，則繼續(xù)下一循環(huán)8.控制系統(tǒng)停止有兩種情況；（1）接近開關(guān)PSO顯示球槽內(nèi)五球則循環(huán)結(jié)束；（2）按下停止按鈕SB2則運(yùn)行完此次循環(huán)后停止到原點(diǎn)。（3）按下急停按鈕SB3 9.當(dāng)系統(tǒng)在連續(xù)運(yùn)行時(shí)，停止方式有兩種，一種是正常停止：就是按下停止按鈕后，系統(tǒng)要將整個(gè)周期剩下的步驟全部進(jìn)行完，然后回到原點(diǎn)才停止工作。另外一種是緊急停止：就是用來處理緊急情況下來及時(shí)停止整個(gè)系

7、統(tǒng)工作的，一按緊急停止，系統(tǒng)立刻停止，不管已經(jīng)工作到什么位置。第2章 大小球分揀傳送系統(tǒng)的硬件電路 2.1 主電路原理圖圖2-1中主回路采用兩個(gè)接觸器，即正轉(zhuǎn)接觸器KM1和反轉(zhuǎn)接觸器KM2。當(dāng)接觸器KM1的三對主觸頭接通時(shí)，三相電源的相序按UVW接入電動機(jī)。當(dāng)接觸器KM1的三對主觸頭斷開，接觸器KM2的三對主觸頭接通時(shí)，三相電源的相序按WVU接入電動機(jī)，電動機(jī)就向相反方向轉(zhuǎn)動。電路要求接觸器KM1和接觸器KM2不能同時(shí)接通電源，否則它們的主觸頭將同時(shí)閉合，造成U、W兩相電源短路。為此在KM1和KM2線圈各自支路中相互串聯(lián)對方的一對輔助常閉觸頭，以保證接觸器KM1和KM2不會同時(shí)接通電源。圖2-

8、1 電動機(jī)正反轉(zhuǎn)2.2確定I/O信號數(shù)量，選擇PLC的類型對于開關(guān)量控制系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)對控制要求不高時(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，如對小型泵的順序控制、單臺機(jī)械的自動控制等。對于以開關(guān)量控制為主，帶有部分模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如對工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶有D/A轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送器和驅(qū)動裝置，并且選擇運(yùn)算功能較強(qiáng)的中小型PLC，如西門子公司的S7-300系列PLC或OMRON公司的COM/CQM1H型PL

9、C。對于比較復(fù)雜的中大型控制系統(tǒng)，如閉環(huán)控制、PID調(diào)節(jié)、通信聯(lián)信網(wǎng)4等，可選用中大型PLC（如西門子公司的S7-400系列PLC或OMRON公司的C200HE/C200HG/C200HX、CV/CVM1等PLC）。當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)控制對象分布在不同的地域時(shí)，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來選擇PLC，一組成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)分析得輸入點(diǎn)有9個(gè)，分別為I0.0-I1.1;輸出點(diǎn)有6個(gè)，分別為。I/O點(diǎn)共14個(gè)，故選擇S7200系列（CPU-224）PLC。2.3分揀大小球控制的I/O接線圖由PLC控制繼電器線圈來控制主電路的上下左右運(yùn)動和抓釋小球.PLC控制繼電器和電燈的輸出，從而控制主電路。

10、采用S7200系列（CPU-224）PLC，輸入端分兩組，輸出端分兩組共六個(gè)接口，具體如圖2-2。圖2-2 機(jī)械臂分揀大小球控制的I/O接線圖2.4分揀大小球控制的電器元件配置表S7200系列（CPU-224）PLC有14DI/10DO，本次設(shè)計(jì)只需9個(gè)輸入，6個(gè)輸出，具體原件配置表如表2-1表2-1 電器組件分配表輸入地址編碼信號名稱元件名稱元件信號I0.0啟動信號常開按鈕SB1I0.1停止信號常開按鈕SB2I0.2急停信號常開按鈕SB3I0.3左限信號常開按鈕LS1I0.4下限信號常開開關(guān)LS2I0.5上限信號常開開關(guān)LS3I0.6小球的右限信號常開開關(guān)LS4I0.7大球的右限信號常開開關(guān)

11、LS5I1.1料口有無球信號常開開關(guān)PS0I1.0大小球的接近信號常開開關(guān)SQ輸出地址編碼對應(yīng)的外部設(shè)備元件名稱元件符號Q0.7顯示燈亮信號原點(diǎn)顯示燈HLQ0.1電磁鐵控制信號電磁鐵線圈KQ0.2機(jī)械臂下降信號接觸器KM1Q0.3機(jī)械臂上升信號接觸器KM2Q0.4機(jī)械臂右行信號接觸器KM3Q0.5機(jī)械臂左行信號接觸器KM4第3章大小球分揀傳送系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1分揀大小球控制的運(yùn)行框圖運(yùn)行框圖分為12個(gè)網(wǎng)絡(luò)，共11層控制，加循環(huán)控制流程，一直到?jīng)]有球之后便自動遠(yuǎn)點(diǎn)停止，也可以按停止按鈕到這一循環(huán)結(jié)束后停止在原點(diǎn)位置。重新按下啟動按鈕后，再次開始，具體過程如圖2-2所示圖3-1 分揀大小球控制的

12、運(yùn)行框圖3.2分揀大小球控制程序的梯形圖機(jī)械臂大小球分揀傳送機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序的梯形圖見下圖3-1，共有14個(gè)網(wǎng)絡(luò)，11層控制系統(tǒng)，具體詳析見圖所示。圖3-2分揀大小球控制程序的梯形圖3.3分揀大小球控制程序的指令表根據(jù)梯形圖得指令表見下表3-1 表3-1指令表Network 1 / 啟動和停止命令LD I0.0 O M0.0 AN I0.1 = M0.0 Network 2 / 急停命令LD I0.2 O M1.0 AN I0.0 = M1.0 Network 3 / 接觸球后機(jī)械臂加磁LD I1.0 AN T37 = Q0.1 Network 4 / 原點(diǎn)燈亮LD I0.3 A I0.5

13、 AN I0.1 = Q0.7 Network 5 / 啟動后機(jī)械臂下行LDN M1.0 A M0.0 A I0.3 AN I1.0 A I1.1 = M0.2 Network 6 / 按急停后觸球前返回LDN M1.0 AN M0.0 A I0.3 AN I1.0 AN I0.5 = M0.3Network 7 / 抓球后上行LDN M1.0 A Q0.1 A I0.3 AN I0.5 = M1.3 Network 8 / 判斷大小球LD I0.4 O M0.1 A Q0.1 = M0.1 Network 9 / 抓球右行至大或小球右限LDN M1.0 LDN M0.1 AN I0.7 LD

14、 M0.1 AN I0.6 OLD ALD A Q0.1 A I0.5 = Q0.4 Network 10 / 抓球下行至下限后過1s斷磁LDN M1.0 A Q0.1 LDN M0.1 A I0.7 LD M0.1 A I0.6 OLD ALD LPS AN I0.4 = M1.2 LPP A I0.4 AN T37 TON T37, 10 Network 11 / 上行至上線停止LDN M1.0 LD I0.7 O I0.6 ALD AN Q0.1 AN I0.5 = M2.3 Network 12 / 左行至左限停止，開始下次循環(huán)LDN M1.0 AN Q0.1 A I0.5 AN I0

15、.3 = Q0.5 Network 13 / 中間繼電器輸出下行LD M0.2 O M1.2 = Q0.2 Network 14 / 中間繼電器輸出上行LD M0.3 O M1.3 O M2.3 = Q0.3 END 第4章 軟件硬件調(diào)試軟硬件調(diào)試過程中出現(xiàn)了一些問題，通過理論分析與實(shí)踐的反復(fù)進(jìn)行和論證，許多問題都有了較好的解決方案，最終實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的功能。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流程圖、梯形圖、指令表三種控制方式。用此種方法編寫程序條理清晰，連貫性強(qiáng)，但若要增加其它控制方式或進(jìn)行擴(kuò)展，程序會變得相當(dāng)復(fù)雜而且容易出錯(cuò)，出錯(cuò)后調(diào)試修改也很困難。收進(jìn)的方式是將各部分程序?qū)?/p>

16、成程序，方便調(diào)用和調(diào)試。此種方法的優(yōu)點(diǎn)是程序編寫比較簡單，不需要再編寫分支、匯合狀態(tài)移圖的程序，且由于本課對定時(shí)精確度要求并不高，適宜采用。若是在對定時(shí)精度要求比較高的情況下，應(yīng)采用單片機(jī)的中斷功能進(jìn)行硬件定時(shí)。通過此次設(shè)計(jì)，了解學(xué)習(xí)了PLC在大小球分選系統(tǒng)的工作原理及使用方法。其中電路及軟件實(shí)現(xiàn)是此次設(shè)計(jì)的主要部分。作為一個(gè)好的控制系統(tǒng)必須把各種控制都考慮在內(nèi)之外，還要考慮安全控制，一個(gè)安全的系統(tǒng)才是真正的好系統(tǒng)。心得體會這次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)二個(gè)星期多左右，通過課程設(shè)計(jì)，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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。 這次的課程設(shè)計(jì)也讓我

17、看到了求知的力量，我認(rèn)為我的設(shè)計(jì)是一個(gè)讓我去自己尋求答案，身在設(shè)計(jì)課題的滿足和收獲的喜悅感，讓我體會到用心做一件事是很有成就感的。 對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個(gè)人永遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計(jì)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！ 感謝老師的耐心的指導(dǎo)，同學(xué)的幫助。不管最終結(jié)果怎樣，我都要繼續(xù)努力。知識是無窮的，我想我能做的也就是不斷的補(bǔ)充自己的知識，不斷的充實(shí)自己。我想說：為完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)確實(shí)很辛苦，但苦中仍有樂，求知的欲望一發(fā)不可收拾，查資料，問同學(xué)，都讓我在歡樂中完成。 對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加。讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個(gè)人永遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計(jì)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！參考文獻(xiàn)1 廖常初主編.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社,2004. 2 于慶廣主編.可編程控制器