大小球分揀傳送機(jī)械PLC控制梯形圖的設(shè)計(jì)與調(diào)試

1、PLC課程設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 設(shè)計(jì)報(bào)告格式20分設(shè)計(jì)內(nèi)容60分10分10分總計(jì)得分封面3頁面布局5目錄格式3圖表質(zhì)量4間距、行距、字體6工藝過程分析8系統(tǒng)控制要求8I/O分配5設(shè)備選型5電氣原理圖系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)10動(dòng)手實(shí)踐能力10總印象評分10主電路8控制電路8外圍接線圖8 2010年06月 目 錄摘要3第一章 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識41.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則和內(nèi)容。41.2 PLC的選型41.2.1 性能與任務(wù)相適應(yīng)51.2.2 PLC的處理速度應(yīng)滿足時(shí)實(shí)控制的要求51.2.3 PLC應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型系列應(yīng)統(tǒng)一5第2章 PLC在大小球的分揀系統(tǒng)中的設(shè)

2、計(jì).6 2.1 系統(tǒng)的功能.6 2.2 大小球分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).6 2.3 I/O編址及工作框圖.7 2.4 大小球分揀的設(shè)計(jì)思想.8 2.5 機(jī)械手分揀球控制系統(tǒng)的接線圖.9第三章 機(jī)械手分揀大小球系統(tǒng)的控制程序.10 3.1 機(jī)械手分揀大小球控制的程序流程圖.10 3.2 機(jī)械手分揀大小球控制程序的梯形圖.11第4章 總結(jié).17參考文獻(xiàn).18摘 要機(jī)械手的積極作用正日益為人們所認(rèn)識，其一，它能部分地代替人的勞動(dòng)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傳送。因?yàn)?，它能大大地改善工人的勞?dòng)條件，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)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

3、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。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)行分撿，本課題擬開發(fā)物料搬運(yùn)機(jī)械手，采用的德國西門子S7-200系列PLC，對機(jī)械手的上下、左右以及抓取運(yùn)動(dòng)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(dòng)作。關(guān)鍵詞：機(jī)械手、 PLC、 大小球第一章 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試等內(nèi)容。本課程設(shè)計(jì)著重在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)。1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原

4、則和內(nèi)容。PLC的選擇除了應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求外，還應(yīng)著重考慮產(chǎn)品的技術(shù)支持與售后服務(wù)等情況。最大限度地滿足被控對象或產(chǎn)生過程的控制要求。對于一些原來用繼電接觸器線路不易實(shí)現(xiàn)的要求，使用PLC后，將很容易實(shí)現(xiàn)。在滿足控制要求前提下，力求使控制簡單、經(jīng)濟(jì)、操作和維護(hù)方便。對一些過去較為繁瑣的控制可利用PLC的特點(diǎn)加以簡化，通過內(nèi)部程序化外部接線及操作方式。保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。同時(shí)采取“軟件兼施”的辦法?？紤]到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，選擇PLC容量及I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。一個(gè)系統(tǒng)完成后，往往會發(fā)現(xiàn)一些原來沒有考慮到的問題，或者新提出的問題 ，如果事先留有裕量。則PLC系統(tǒng)極易修改。同

5、時(shí)對日后系統(tǒng)工藝的變更提供方便。當(dāng)然對于不同的用戶，要求的側(cè)重點(diǎn)不同，設(shè)計(jì)的原則也應(yīng)有所區(qū)別，如果以提高產(chǎn)品和安全為目標(biāo)，則應(yīng)將系統(tǒng)可靠性放在設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，設(shè)置考慮采取冗余控制系統(tǒng)；如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應(yīng)將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)加以強(qiáng)化；如果系統(tǒng)工藝經(jīng)常變更，則事先充分考慮。1.2 PLC的選型 在滿足控制要求的前提下，選型時(shí)應(yīng)選擇最佳的性能價(jià)格比，具體考慮以下幾點(diǎn)。1.2.1 性能與任務(wù)相適應(yīng)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

6、機(jī)械的自動(dòng)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(dòng)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PLC。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

7、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)。1.2.2 PLC的處理速度應(yīng)滿足時(shí)實(shí)控制的要求PLC工作時(shí)，從輸入信號控制存在著滯后現(xiàn)象，即輸入量的變化，一般要在12個(gè)掃描周期之后才能反映到輸出端，這對于一般工業(yè)控制是允許的。但有些設(shè)備的實(shí)時(shí)性要求教高，不允許有教大的滯后時(shí)間。例如，PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在幾十到幾千點(diǎn)范圍內(nèi)，這時(shí)用戶應(yīng)用程序的長短對系統(tǒng)的響應(yīng)速度會有較大的差別。滯后時(shí)間應(yīng)控制在幾十毫秒之內(nèi)，應(yīng)小于普通繼電器的動(dòng)作時(shí)間。1.2.3 PLC應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型系列應(yīng)統(tǒng)一PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC的I/O和CPU放在一塊電路板上，省

8、去插接環(huán)節(jié)，體積小，每一I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，適用于工藝過程比較穩(wěn)定、控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式PLC的功能擴(kuò)展，I/O點(diǎn)數(shù)的增減，輸入與輸出點(diǎn)數(shù)的比例，都比整體式靈活。維修更換模塊、判斷與處理故障快方便，適用于工藝過程變化教多、控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。在使用時(shí)，應(yīng)按實(shí)際具體情況進(jìn)行選擇。 結(jié)合以上幾點(diǎn)，在設(shè)計(jì)PLC機(jī)械手在大小球分選系統(tǒng)中用的PLC的選型為西門子S7-200系列的可編程控制器。第2章 PLC在大小球的分揀系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)的功能 機(jī)械手分揀大小球的控制功能要求為： 1）原位：機(jī)械手原始狀態(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)械手處于放松

9、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(dòng)按鈕SB1后，機(jī)械手下降，經(jīng)過2s后機(jī)械手一定會碰到球。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，則一定是打球。 3）機(jī)械手吸住球后就提升，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)械手下降，當(dāng)碰到下限開關(guān)LS2時(shí)，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)械手提升，碰到上限開關(guān)LS3后，左行。 7）左行至碰到左限開關(guān)LS1時(shí)停下來，至此，一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。2.2大小球分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)機(jī)械手分揀大小

10、球的工作示意圖如圖1.1所示。圖1.1 機(jī)械手分揀大小球的工作示意圖2.3 I/O編址及工作框圖輸入地址對應(yīng)的外部設(shè)備輸出地址對應(yīng)設(shè)備的操作I0.0設(shè)備的啟動(dòng)按鈕Q0.0機(jī)械臂上升I0.1上移限位開關(guān)Q0.1機(jī)械臂下降I0.2下移限位開關(guān)Q0.2機(jī)械臂左行I0.3左移限位開關(guān)Q0.3機(jī)械臂右行I0.4大小球的選擇開關(guān)Q0.4機(jī)械臂吸球/放球I0.5小球的選擇開關(guān)定時(shí)器定時(shí)時(shí)間I0.6大球的限位開關(guān)T372SI0.7設(shè)備的停止按鈕T382SI1.0連續(xù)運(yùn)行按鈕I1.1單周期運(yùn)行按鈕I1.2單不運(yùn)行按鈕I1.3回原點(diǎn)運(yùn)行I1.4單步運(yùn)行的輔助按鈕2.4 大小球分揀的設(shè)計(jì)思想1) 當(dāng)輸送機(jī)處于起始位

11、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(dòng)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。2.5 機(jī)械手分揀球控制系統(tǒng)的接線圖第3章 機(jī)械手分揀大小球系統(tǒng)的PLC程序3.1 機(jī)械手分

12、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（X0）的通斷，分別將球吸住、上升、右行到SB4 或 SB5 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)。 當(dāng)按下SM0.1時(shí)，S0.0得電，如果轉(zhuǎn)換條件滿足，S0.1得電撿球裝置下降撿球平板，當(dāng)下降的撿球平板碰到下限開關(guān)SB2時(shí)，S0.2得電，停止下降，撿球裝置給平板處的電磁線圈（KM）通電，撿球平板產(chǎn)生電磁吸力吸住鋼球，此時(shí)壓力感應(yīng)器I0.4用來判斷是吸住的大球還是小球，如果壓力感應(yīng)器I0.4的輸出斷開，說明吸住的是小球，而如是閉合的，

13、則說明吸住的是大球。當(dāng)吸住鋼球后，S0.3得電撿球平板上升，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，S0.6得電，則要到碰到I0.6才停止右行，S0.7得電，下降到下限開關(guān)位置，S1.0得電，斷電釋放鋼球，然后S1.0得電上升到上限開關(guān)位置停止上升，S1.2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，S0.7得電，下降到下限開關(guān)出停止下行，S1.0得電，斷電釋放鋼球，然后上升到上極限位置停止上升，S1.2得電，開始左行，到左極限停止左行，吸球時(shí)間T37為2s，釋放球時(shí)間T38

14、也為2s）當(dāng)將旋鈕開關(guān)I1.0后，系統(tǒng)由開始撿球到放球，返回再次開始撿球，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)才停下來不工作。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。3.2 機(jī)械手分揀大小球控制程序的梯形圖第四章 總結(jié)短短兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)就要告一段落，縱觀整個(gè)設(shè)計(jì)過程，可以說在這一過程中我的收獲很大，充分認(rèn)識到自己的薄弱環(huán)節(jié)，通過理論分析與實(shí)踐的反復(fù)進(jìn)行和論證

15、，許多問題都有了較好的解決方案。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、指令表三種機(jī)械手控制方式。用此種方法編寫程序條理清晰，連貫性強(qiáng)，但若要增加其它機(jī)械手控制方式或進(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)懗沙绦?，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)，了解了PLC機(jī)械手在大小球分選系統(tǒng)的工作原理，首次學(xué)習(xí)了一些機(jī)械手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。通過這次綜合實(shí)踐，我更加看清了自己的不足之處。為了搞好這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過查閱資料以及在老師和同學(xué)的幫助下，最終基本達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。通過實(shí)踐，鞏固了理論知識的學(xué)習(xí)，提高了實(shí)際應(yīng)用所學(xué)知識的能力，還積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。特別是老師嚴(yán)謹(jǐn)冶普的態(tài)度給我啟發(fā)不小。在這次的設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中，我認(rèn)識到不管做什么事，尤其是科學(xué)實(shí)踐，都需要大膽假設(shè)，小心求證。任何一個(gè)方案都要