PLC應用系統設計基礎知識

1、 . PLC課程設計專 業(yè)：班 級：姓 名：學 號：設計報告格式20分設計容60分10分10分總計得分封面3頁面布局5目錄格式3圖表質量4間距、行距、字體6工藝過程分析8系統控制要求8I/O分配5設備選型5電氣原理圖系統程序設計10動手實踐能力10總印象評分10主電路8控制電路8外圍接線圖82010年06月 目 錄摘要3第一章 PLC應用系統設計基礎知識41.1 PLC控制系統設計的原則和容。41.2 PLC的選型41.2.1 性能與任務相適應51.2.2 PLC的處理速度應滿足時實控制的要求51.2.3 PLC應用系統結構合理、機型系列應統一5第2章 PLC在大小球的分揀系統中的設計.6 2

2、.1 系統的功能.6 2.2 大小球分揀系統的結構.6 2.3 I/O編址與工作框圖.7 2.4 大小球分揀的設計思想.8 2.5 機械手分揀球控制系統的接線圖.9第三章 機械手分揀大小球系統的控制程序.10 3.1 機械手分揀大小球控制的程序流程圖.10 3.2 機械手分揀大小球控制程序的梯形圖.11第4章 總結.17參考文獻.18摘 要機械手的積極作用正日益為人們所認識，其一，它能部分地代替人的勞動并能達到生產工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送。因為，它能大改善工人的勞動條件，加快實現工業(yè)生產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加以研究

3、和應用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場合，應用得更為廣泛。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。在生產過程中，經常要對流水線上的產品進行分撿，本課題擬開發(fā)物料搬運機械手，采用的德國西門子S7-200系列PLC，對機械手的上下、左右以與抓取運動進行控制。用于分撿大小球的機械裝置。我們利用可編程技術，結合相應的硬件裝置，控制機械手完成各種動作。關鍵詞：機械手、 PLC、 大小球第一章 PLC應用系統設計基礎知識PLC應用系統設計主要包括硬件設計、軟件設計、施工設計和安裝調試等容。本課程設計著重在系統設計和程序設計。1.1 PLC控制系統設計的原則和容。PLC的

4、選擇除了應滿足技術指標的要求外，還應著重考慮產品的技術支持與售后服務等情況。最大限度地滿足被控對象或產生過程的控制要求。對于一些原來用繼電接觸器線路不易實現的要求，使用PLC后，將很容易實現。在滿足控制要求前提下，力求使控制簡單、經濟、操作和維護方便。對一些過去較為繁瑣的控制可利用PLC的特點加以簡化，通過部程序化外部接線與操作方式。保證控制系統的安全、可靠。同時采取“軟件兼施”的辦法。考慮到生產的發(fā)展和工藝的改進，選擇PLC容量與I/O點數時，應適當留有裕量。一個系統完成后，往往會發(fā)現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系統極易修改。同時對日后系統工藝的變

5、更提供方便。當然對于不同的用戶，要求的側重點不同，設計的原則也應有所區(qū)別，如果以提高產品和安全為目標，則應將系統可靠性放在設計的重點，設置考慮采取冗余控制系統；如果要求系統改善信息管理，則應將系統通信能力與總線網絡設計加以強化；如果系統工藝經常變更，則事先充分考慮。1.2 PLC的選型 在滿足控制要求的前提下，選型時應選擇最佳的性能價格比，具體考慮以下幾點。1.2.1 性能與任務相適應對于開關量控制系統的應用系統，當對控制要求不高時，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、單臺機械的自動控制等。對

6、于以開關量控制為主，帶有部分模擬量控制的應用系統，如對工業(yè)生產中常遇到的溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應選用帶有A/D轉換的模擬量輸入模塊和帶有D/A轉換的模擬量輸出模塊，配接相應的傳感器、變送器和驅動裝置，并且選擇運算功能較強的中小型PLC，如西門子公司的S7-300系列PLC或OMRON公司的COM/CQM1H型PLC。對于比較復雜的型控制系統，如閉環(huán)控制、PID調節(jié)、通信聯信網4等，可選用型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）。當系統的各個控制對象分布在不同的地域時，應根據各部分的具體要求

7、來選擇PLC，一組成一個分布式的控制系統。1.2.2 PLC的處理速度應滿足時實控制的要求PLC工作時，從輸入信號控制存在著滯后現象，即輸入量的變化，一般要在12個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。但有些設備的實時性要求教高，不允許有教大的滯后時間。例如，PLC的I/O點數在幾十到幾千點圍，這時用戶應用程序的長短對系統的響應速度會有較大的差別。滯后時間應控制在幾十毫秒之，應小于普通繼電器的動作時間。1.2.3 PLC應用系統結構合理、機型系列應統一PLC的結構分為整體式和模塊式兩種。整體式結構把PLC的I/O和CPU放在一塊電路板上，省去插接環(huán)節(jié)，體積小，每一I/O點的

8、平均價格比模塊式的便宜，適用于工藝過程比較穩(wěn)定、控制要求比較簡單的系統。模塊式PLC的功能擴展，I/O點數的增減，輸入與輸出點數的比例，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、控制要求復雜的系統。在使用時，應按實際具體情況進行選擇。 結合以上幾點，在設計PLC機械手在大小球分選系統中用的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中的設計2.1系統的功能機械手分揀大小球的控制功能要求為： 1）原位：機械手原始狀態(tài)為左上角原位處，即上限開關LS3與左限開關LS1壓合，同時機械手處于放松狀態(tài)和球槽有球（接近開關PS吸合），

9、這時原位顯示亮，表示準備就緒。 2）按下啟動按鈕SB1后，機械手下降，經過2s后機械手一定會碰到球。如果同時碰到下限開關LS2，則一定是小球；如果此時未碰到下限開關LS2，則一定是打球。 3）機械手吸住球后就提升，碰到上限開關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）機械手下降，當碰到下限開關LS2時，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）釋放后機械手提升，碰到上限開關LS3后，左行。 7）左行至碰到左限開關LS1時停下來，至此，一個工作循環(huán)結束。2.2大小球分揀系統的結構機械手分揀大小球的工作示意圖如圖1.1所示。圖1.1

10、 機械手分揀大小球的工作示意圖2.3 I/O編址與工作框圖輸入地址對應的外部設備輸出地址對應設備的操作I0.0設備的啟動按鈕Q0.0機械臂上升I0.1上移限位開關Q0.1機械臂下降I0.2下移限位開關Q0.2機械臂左行I0.3左移限位開關Q0.3機械臂右行I0.4大小球的選擇開關Q0.4機械臂吸球/放球I0.5小球的選擇開關定時器定時時間I0.6大球的限位開關T372SI0.7設備的停止按鈕T382SI1.0連續(xù)運行按鈕I1.1單周期運行按鈕I1.2單不運行按鈕I1.3回原點運行I1.4單步運行的輔助按鈕2.4 大小球分揀的設計思想1) 當輸送機處于起始位置時，上限位開關和左限位開關被壓下，極

11、限開關斷開。2) 啟動裝置后，撿球裝置下行，一直到極限開關閉合。此時。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，碰到上限位開關后，撿球裝置向右行；碰到右限位開關（小球的右限位開關）后，再向下行，碰到下限位開關后，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右限位開關（大球的右限位開關）后，再向下行，碰到下限位開關后，將大球釋放到小球箱里，然后返回到原位。2.5 機械手分揀球控制系統的接線圖第3章 機械手分揀大小球系統的PLC程序3.1 機械手分撿大小球控制程序流程圖根據要求，該控制

12、流程根據吸住的是（大球、小球）有兩個分支，此處應為分支點，且屬于選擇性分支。分支在機械臂下降之后根據接近開光（X0）的通斷，分別將球吸住、上升、右行到SB4 或 SB5 處下降，此處應為匯合點。然后再釋放、上升、左移到原點。 當按下SM0.1時，S0.0得電，如果轉換條件滿足，S0.1得電撿球裝置下降撿球平板，當下降的撿球平板碰到下限開關SB2時，S0.2得電，停止下降，撿球裝置給平板處的電磁線圈（KM）通電，撿球平板產生電磁吸力吸住鋼球，此時壓力感應器I0.4用來判斷是吸住的大球還是小球，如果壓力感應器I0.4的輸出斷開，說明吸住的是小球，而如是閉合的，則說明吸住的是大球。當吸住鋼球后，S0

13、.3得電撿球平板上升，碰到上限開關后開始右行，I0.5為小球位限位開關，I0.6為大球位限位開關，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，則在右行的時候碰到I0.5就停止右行，S0.7得電，下降到下限開關出停止下行，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，吸球時間T37為2s，釋放球時間T38也為2s）當將旋鈕開關I1.0后，系統

14、由開始撿球到放球，返回再次開始撿球，如此循環(huán)不斷的進行撿球和放球的過程，直到按下停止按鈕，系統才停下來不工作。當系統在連續(xù)運行時，停止方式有兩種，一種是正常停止：就是按下停止按鈕后，系統要將整個周期剩下的步驟全部進行完，然后回到原點才停止工作。另外一種是緊急停止：就是用來處理緊急情況下來與時停止整個系統工作的，一按緊急停止，系統立刻停止，不管已經工作到什么位置。3.2 機械手分揀大小球控制程序的梯形圖第四章 總結短短兩個星期的課程設計就要告一段落，縱觀整個設計過程，可以說在這一過程中我的收獲很大，充分認識到自己的薄弱環(huán)節(jié)，通過理論分析與實踐的反復進行和論證，許多問題都有了較好的解決方案。軟件部

15、分采用各部分程序直接轉的方式，依次實現了PLC流程圖、梯形圖、指令表三種機械手控制方式。用此種方法編寫程序條理清晰，連貫性強，但若要增加其它機械手控制方式或進行擴展，程序會變得相當復雜而且容易出錯，出錯后調試修改也很困難。收進的方式是將各部分程序寫成程序，方便調用和調試。此種方法的優(yōu)點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，且由于本課對定時精確度要求并不高，適宜采用。若是在對定時精度要求比較高的情況下，應采用單片機的中斷功能進行硬件定時。通過此次設計，了解了PLC機械手在大小球分選系統的工作原理，首次學習了一些機械手的工作原理與使用方法。其中電路與軟件實現是此次設計的主要部分。通過這次綜合實踐，我更加看清了自己的不足之處。為了搞好這次畢業(yè)設計，通過查閱資料以與在老師和同學的幫助下，最終基本達到了設計目的。通過實踐，鞏固了理論知識的學習，提高了實際應用所學知識的能力，還積累了許多寶貴的經驗。特別是老師嚴謹冶普的態(tài)度給我啟發(fā)不小。在這次的設計實踐過程中，我認識到不管做什么事，尤其是科學實踐，都需要大膽假設，小心