三菱 FX-2N PLC 長短物件的自動分揀控制設(shè)計說明書

PAGEPAGE26目錄摘要…………………11長短物件自動分揀控制的功能要求1.1控制要求………………………21.2控制系統(tǒng)的操作方式…………21.3工作原理及操作控制面……….32長短物件自動分揀控制的硬件設(shè)計2.1控制系統(tǒng)的輸入輸出端口分配……………42.2控制系統(tǒng)的接線圖…………53長短物件分揀控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1初始化的設(shè)定………………73.2手動操作方式…………….73.3回原點操作方式…………..83.4自動操作方式……………..103.4.1自動程序SFC……………………..103.4.2自動程序梯圖…………123.4.3自動程序指令表……………194通電調(diào)試，監(jiān)控運行4.1通電調(diào)試，監(jiān)控運行……………24參考文獻……………25長短物件的自動分揀控制【摘要】本設(shè)計主要是用FX-2N系列PLC編寫的長短物件自動分揀控制，長短物件自動分揀控制是以PLC控制為核心，根據(jù)機械手的工作原理，結(jié)合兩臺電動機，一臺電動機驅(qū)動傳送帶傳送物件，物件位置傳感器和長度判別傳感器對物件進行區(qū)分，另一臺電動機驅(qū)動氣缸的左右移動將物件投入不同的物件籃。另外根據(jù)功能指令I(lǐng)ST將物件分揀分為手動操作、回原點操作、自動操作三種方式，其中主要講的是自動操作方式。本設(shè)計內(nèi)容分為三部分即功能要求、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計。【關(guān)鍵字】可編程控制器PLC功能指IST梯形圖長度判別傳感器第一章長短物件自動分揀控制的功能要求1.1控制要求原點：原點為初始狀態(tài)即設(shè)備處于中限位、上限位、手柄為張開狀態(tài)。自動生產(chǎn)過程的控制要求為：啟動設(shè)備，用物件位置傳感器開始檢測是否有物件。若沒有檢測到物件，啟動馬達A利用轉(zhuǎn)送帶傳送物件。若檢測到物件，氣缸下降，碰到下限位開關(guān)手柄抓起，氣缸上升至上限位的同時，用長度叛別傳感器叛別物件，若是長物件馬達B正轉(zhuǎn)，帶動氣缸向右移動，到達右限位氣缸停止右移，開始下降，下降至下限位，手柄釋放物件，計數(shù)器記數(shù)，氣缸上升，上升至上限位馬達B反轉(zhuǎn)帶動氣缸向左移動，碰到中限位停止移動。繼續(xù)檢測物件。若是短物件，馬達B反轉(zhuǎn)帶動氣缸向左移動，到達左限位氣缸停止左移，開始下降，下降至下限位，手柄釋放物件，氣缸開始上升，計數(shù)器記數(shù)。上升至上限位馬達B正轉(zhuǎn)帶動氣缸向右移動，碰到中限位停止移動。繼續(xù)檢測物件。到達原點后，繼續(xù)循環(huán)下一次的運行。執(zhí)行長短物件自動分揀控制。1.2控制系統(tǒng)的操作方式在實際生產(chǎn)控制過程中，為了滿足生產(chǎn)需要，要求長短物件自動分揀設(shè)置三種工作方式，即手動、回原點和自動三大類，手動方式是用各自的按扭使各個負載單獨接通或斷開的方式，而自動方式又分為全自動、半自動及單步三中工作方式。單步操作：。每按動一次啟動按鈕、設(shè)備只執(zhí)行一個工步操作。半自動操作：又稱單周期運行，設(shè)備起始于原點按下啟動按鈕，就自動運行一個周期，然后停于原點。要重復(fù)第二個工作周期，必須再按一下啟動按鈕。當(dāng)按動停止按鈕，設(shè)備立即停車，再按動啟動按鈕后，設(shè)備從斷點處繼續(xù)運行，回到原點自動停止。全自動操作：當(dāng)氣缸回到原點后，檢測有無物件，有物件氣缸自動下降，手柄接觸物件自動抓起后，氣缸自動上升后，碰到上限位開關(guān)自動向左（右）移。按照工作過程要求不停循環(huán)。當(dāng)按動停止按鈕，設(shè)備并不立即停車，而是返回原點后停車1.3工作原理及操作控制面a圖b圖圖1-1長短物件分揀控制示意圖a圖實物圖b圖控制模板圖為了便于物件分揀控制系統(tǒng)的調(diào)試和維護，在操作面板B圖上設(shè)置了6個指示燈，分別表示：啟動、停止、上限位開關(guān)、下限位開關(guān)、左限位、中限位、右限位，用指示燈的亮和滅，表示是否到達指定位置。物件分揀的操作控制面板如下：旋轉(zhuǎn)按鈕指向X020表示手動操作、X021表示回原點操作、X022表示單步操作、X023表示半自動操作、X024表示全自動操作。長短物件分揀控制的工作原理：啟動設(shè)備→用物件位置傳感器檢測有無物件，若沒有物件時啟動馬達A利用轉(zhuǎn)送帶轉(zhuǎn)送物件；若有物件→氣缸自動下降→碰到SQ4手柄停止下降轉(zhuǎn)向抓起物件，定時→氣缸自動上升至SQ5，用長度判別傳感器判斷物件長短→若是長（短）物件馬達B正（反）轉(zhuǎn)帶動氣缸向右（左）移動→碰到SQ3（SQ2）氣缸停止右（左）移→氣缸自動下降至SQ4將物件釋放到C（D）籃→氣缸上升至SQ5→馬達B反（正）轉(zhuǎn)帶動氣缸向左（右）移動→碰到SQ1停止移動，繼續(xù)檢測物件……。到達中限位LS1，上限位開關(guān)LS5復(fù)位，手柄恢復(fù)到原始的張開狀態(tài)（即原位）第2章長短物件自動分揀控制的硬件設(shè)計控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要是對控制系統(tǒng)輸入輸出進行定義，以及描繪出PLC的輸入輸出接線圖。2.1控制系統(tǒng)的輸入輸出端口分配表2-1地址信號名稱輸入信號X1SQ1氣缸中限位開關(guān)X2SQ2氣缸左限位開關(guān)X3SQ3氣缸右限位開關(guān)X4SQ4氣缸下限位開關(guān)X5SQ5氣缸上限位開關(guān)X6SQ6物件位置感測X7SQ7長度判別感測X10SB1手動氣缸下降X11SB2手動氣缸上升X12SB3手動氣缸向左X13SB4手動氣缸向右X14SB5手動手柄抓起X15SB6手動手柄釋放X20S0手動操作方式選擇X21S1回原點操作方式選擇X22S2單步操作方式選擇X23S3半自動操作方式選擇X24S4全自動操作方式選擇X25SB7回原點啟動X26SB8自動運行啟動X27SB9自動運行停止輸出信號Y0KM1手柄Y1KM2馬達AY2KM3馬達B正轉(zhuǎn)Y3KM4馬達B反轉(zhuǎn)Y4KM5氣缸上升Y5KM6氣缸下降Y6HL1短物件滿指示燈Y7HL2長物件滿指示燈Y10FM報警蜂鳴器2.2控制系統(tǒng)的接線圖控制系統(tǒng)的接線控制系統(tǒng)的接線圖中定義了7個限位開關(guān)，分別是：氣缸中限位開關(guān)X001、氣缸左限位開關(guān)X002、氣缸右限位開關(guān)X003、氣缸下限位開關(guān)X004、氣缸上限位開關(guān)X005、物件位置傳感器檢測開關(guān)X006、長度判別傳感器開關(guān)X007；9個按鈕開關(guān)，分別是：手動氣缸下降按鈕X010、手動氣缸上升按鈕X011、手動氣缸向左按鈕X012、手動氣缸向右按鈕X013、手動手柄抓起按鈕X014、手動手柄釋放按鈕X015、回原點啟動按鈕X025、自動啟動按鈕X026、自動停止按鈕X027；SA為控制狀態(tài)選擇開關(guān)，可選“手動”、“回原點”、“單步”、“半自動”、“全自動”控制。當(dāng)為手動控制時，主要用于步進操作，按動相應(yīng)的手動按鈕可校驗相應(yīng)的動作。圖2-1分揀控制系統(tǒng)的接線圖第三章長短物件分揀控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計此設(shè)計用了功能指令I(lǐng)ST，IST指令對于有多種運行方式的控制系統(tǒng)，能自動進入所設(shè)置的運行方式，系統(tǒng)能自動設(shè)定與各個運行方式相應(yīng)的初始狀態(tài)，包括：手動操作、回原點操作、單步操作、半自動操作、全自動操作這5個方式的動作。3.1初始化的設(shè)定根據(jù)工作要求，設(shè)定初始化位置為氣缸上限位，氣缸中限位，手柄為松開狀態(tài)，使原點到達回答信號M8044導(dǎo)通，只要PLC運行處于“RUN”狀態(tài)，則M8000導(dǎo)通，使用功能指令I(lǐng)ST控制系統(tǒng)的初始化的設(shè)定如下IST指令的含義是，X020是操作方式輸入的首組件號，S20是自動方式的最小狀態(tài)號，S50是自動方式的最大狀態(tài)號。從首組件號X020開始的連續(xù)8個的輸入的功能是固定的。當(dāng)功能指令FNC60滿足條件時，下面的初始狀態(tài)自動被指定如下功能：S0手動操作初始狀態(tài)S1回原點初始狀態(tài)S2自動操作初始狀態(tài)M8000運行監(jiān)控信號M8002起始脈沖M8041狀態(tài)轉(zhuǎn)移允許控制信號M8043回原點動作結(jié)束信號M8044原點到達回答信號3.2手動操作方式功能指令I(lǐng)ST自動規(guī)定狀態(tài)S0為手動操作初始狀態(tài)，在初始狀態(tài)下，編入用于手動的各操作程序，手動操作隨時可以進行，沒有動作時序的要求，所以不需要使用狀態(tài)元件進行狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。手動操作程序：3-1圖手動操作梯形圖上述程序為手動操作程序。在物件的分揀與控制的操作控制面板上，將旋轉(zhuǎn)按扭扳到X020位置，程序自動進入手動操作初始狀態(tài)S0，按下手動氣缸下降按鈕X010，禁止氣缸上升，使其下降；按下手動手柄抓起按鈕X014，置位手柄Y000，使其導(dǎo)通，手柄開始抓起物件，按下手動氣缸上升按鈕X011，禁止氣缸下降，使其上升，按下手動氣缸向右按鈕X013同時保證氣缸下限位開關(guān)X005導(dǎo)通，禁止馬達B反轉(zhuǎn)，使其正轉(zhuǎn)。按下手動手柄釋放按鈕X015，復(fù)位手柄Y000，使其松開，手柄釋放物件，按下手動氣缸向左按鈕X012同時保證氣缸上限位開關(guān)X005導(dǎo)通，禁止馬達B正轉(zhuǎn)，使其反轉(zhuǎn)。3.3回原點操作方式功能指令I(lǐng)ST自動規(guī)定狀態(tài)S1為回原點操作初始狀態(tài)?；卦c操作，應(yīng)該按照規(guī)定的步驟進行操作，使用狀態(tài)元件編程，IST指令自動規(guī)定了初始狀態(tài)S10~S19作為回原點用的狀態(tài)元件?；卦c操作程序如下：3-2圖回原點操作SFC3-3圖回原點操作梯形圖此程序為實現(xiàn)回原點的程序。在物件的分揀與控制的操作控制面板上，將手柄扳到X021位置，程序自動進入回原點狀態(tài)S1，當(dāng)按下回原點啟動按鈕X025，X025的常開觸點閉合導(dǎo)通，置位指令SET使S10置位為1導(dǎo)通。進入狀態(tài)S10，X007未導(dǎo)通，物件為短物件，并且氣缸左限位開關(guān)X002導(dǎo)通，置位指令SET置位S11為1導(dǎo)通；X007導(dǎo)通，物件為長物件，并且氣缸右限位開關(guān)X003導(dǎo)通，置位指令SET置位S12為1導(dǎo)通。進入狀態(tài)S11，Y002未導(dǎo)通，禁止馬達B反轉(zhuǎn)，使其正轉(zhuǎn)。進入狀態(tài)S12，Y003未導(dǎo)通，禁止馬達B正轉(zhuǎn)，使其反轉(zhuǎn)。進入狀態(tài)S13，復(fù)位指令RST復(fù)位Y000，禁止手柄抓起物件；Y004未導(dǎo)通，禁止氣缸下降使氣缸上升，氣缸上升至上限位開關(guān)X005，使其常開觸頭閉合，置位指令SET使回原點動作結(jié)束信號M8043置位為1導(dǎo)通，當(dāng)其常開觸點導(dǎo)通時，復(fù)位指令RST使?fàn)顟B(tài)S13復(fù)位。進入狀態(tài)S11、S12后，若氣缸中限位開關(guān)導(dǎo)通都將轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)態(tài)S13。3.4自動操作方式功能指令I(lǐng)ST自動規(guī)定狀態(tài)S2為自動操作初始狀態(tài)。在S2中編入用于自動循環(huán)操作的各指令，在自動操作中，指令通過參數(shù)規(guī)定了狀態(tài)元件S20~S50，不可以使用其他狀態(tài)元件。在物件的分揀與控制的操作控制面板上，將手柄扳到X024位置，程序自動進入全自動操作方式，只要在原點位置按下啟動按鈕，設(shè)備自動操作程序如下：3.4.1自動程序SFC順序功能圖（SequentialFunctionChart）是一種新穎的、按照工藝流程圖進行編程的圖形編程語言；是一種描述順序控制系統(tǒng)功能的圖解表示法。流程圖主要有三種基本方式：單流程結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)。而我們設(shè)計的長短物件分揀控制系統(tǒng)主要用到的是選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)SFC：選擇結(jié)構(gòu)是在多個分支結(jié)構(gòu)中，當(dāng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件在一個以上時，需要根據(jù)轉(zhuǎn)移條件來選擇轉(zhuǎn)向那個分支，。順序功能圖編程在PLC程序中，通過不同的編程元件（稱為狀態(tài)元件），對每一步都賦予一定的標(biāo)記，程序執(zhí)行時，PLC將根據(jù)控制系統(tǒng)的狀態(tài)條件，對不同的狀態(tài)元件進行“置位”或者“復(fù)位”，選擇實際需要執(zhí)行的“步”。3-4圖自動操作SFC3.4.2自動程序梯形圖梯形圖（Ladderdiagram,簡稱LAD）是一種沿用了繼電器的觸點、線圈、連線等圖形與符號的圖形編程語言，它在PLC編程中最為常用。采用梯形圖編程時，PLC程序中的“與”、“或”邏輯運算利用觸點的串、并聯(lián)表示；“非”邏輯運算利用“常閉”觸點表示；邏輯運算結(jié)果利用“線圈”的形式輸出3-5圖自動操作梯形圖打開啟動脈沖和啟動開關(guān)，首先對加一指令中的計數(shù)器進行復(fù)位，然后系統(tǒng)自動進入自動操作的初始狀態(tài)S2，對S20至S50中間的狀態(tài)進行復(fù)位，狀態(tài)轉(zhuǎn)換允許控制信號M8041導(dǎo)通、原點到達回答信號M8044導(dǎo)通時，置位指令SET使S20置位為1導(dǎo)通。進入狀態(tài)S20，物件位置檢測傳感器X006未導(dǎo)通，即未檢測到物件，輸出Y001，是馬達A驅(qū)動傳送帶傳送物件；物件位置檢測傳感器X006導(dǎo)通，即檢測到物件。進入狀態(tài)S21，氣缸中位X001導(dǎo)通，下限為開關(guān)X004未導(dǎo)通時，輸出Y004，即氣缸下降，直至碰到氣缸下限位開關(guān)X004，使其導(dǎo)通，置位指令SET使S22置位為1導(dǎo)通。完成氣缸下降。進入狀態(tài)S22，置位指令SET使手柄Y000置位為1導(dǎo)通，手柄抓起物件，定時器T0定時10秒，定時時間到，使T0常開觸點導(dǎo)通，置位指令SET使S23置位為1導(dǎo)通。完成手柄抓起物件。進入狀態(tài)S23，上限位開關(guān)X005未導(dǎo)通時，輸出Y005，即氣缸上升，直至碰到氣缸上限位開關(guān)X005，置位指令SET使S24置位為1導(dǎo)通。完成氣缸上升。進入狀態(tài)S24,長度判別傳感器X007未導(dǎo)通，即檢測到為短物件，置位指令SET使S25置位為1導(dǎo)通；長度判別傳感器X007導(dǎo)通，即檢測到為長物件，置位指令SET使S40置位為1導(dǎo)通。進入狀態(tài)S25，左限位開關(guān)X002未導(dǎo)通時，輸出Y003，即馬達B反轉(zhuǎn)，直至碰到氣缸左限位開關(guān)X002，使其導(dǎo)通，置位指令SET使S26置位為1導(dǎo)通。完成氣缸左移。進入狀態(tài)S40，右限位開關(guān)X003未導(dǎo)通時，輸出Y002，即馬達B正轉(zhuǎn)，直至碰到氣缸右限位開關(guān)X003，使其導(dǎo)通，置位指令SET使S41置位為1導(dǎo)通。完成氣缸右移。進入狀態(tài)S26，下限位開關(guān)X004未導(dǎo)通時，輸出Y004，即氣缸下降，直至碰到氣缸上限位開關(guān)X004，置位指令SET使S27置位為1導(dǎo)通。完成氣缸下降。進入狀態(tài)S41，下限位開關(guān)X004未導(dǎo)通時，輸出Y004，即氣缸下降，直至碰到氣缸下限位開關(guān)X004，置位指令SET使S42置位為1導(dǎo)通。完成氣缸下降。進入狀態(tài)S27，復(fù)位指令RST復(fù)位手柄Y000為0斷開，使手柄釋放物件，定時器T1定時10秒，定時時間到，使T1常開觸點導(dǎo)通，置位指令SET使S28置位為1導(dǎo)通。完成手柄釋放物件。進入狀態(tài)S42，復(fù)位指令RST復(fù)位手柄Y000為0斷開，使手柄釋放物件，定時器T6定時10秒，定時時間到，使T6常開觸點導(dǎo)通，置位指令SET使S43置位為1導(dǎo)通。完成手柄釋放物件。進入狀態(tài)S28，上限位開關(guān)X005未導(dǎo)通時，輸出Y005，即氣缸上升，當(dāng)Y005導(dǎo)通時，脈沖方式加1指令I(lǐng)NCP使D200內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)加1，斷電保持數(shù)據(jù)寄存器D200具有斷電保持功能，狀態(tài)轉(zhuǎn)換時內(nèi)部所存儲的數(shù)據(jù)不變，直至碰到氣缸上限位開關(guān)X005，置位指令SET使S28置位為1導(dǎo)通。完成氣缸上升并記錄分揀的短物件的個數(shù)。進入狀態(tài)S43，上限位開關(guān)X005未導(dǎo)通時，輸出Y005，即氣缸上升，當(dāng)Y005導(dǎo)通時，脈沖方式加1指令I(lǐng)NCP使D201內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)加1，斷電保持數(shù)據(jù)寄存器D201具有斷電保持功能，狀態(tài)轉(zhuǎn)換時內(nèi)部所存儲的數(shù)據(jù)不變，直至碰到氣缸上限位開關(guān)X005，置位指令SET使S44置位為1導(dǎo)通。完成氣缸上升并記錄分揀的長物件的個數(shù)。進入狀態(tài)S29，中限位開關(guān)X001未導(dǎo)通時，輸出Y002，馬達B正轉(zhuǎn)。直至碰到中限位開關(guān)X001，使其常開觸點閉合，置位指令SET使S30置位為1導(dǎo)通。完成馬達B正轉(zhuǎn)，帶動氣缸向右移動。進入狀態(tài)S44，中限位開關(guān)X001未導(dǎo)通時，輸出Y003，馬達B反轉(zhuǎn)。直至碰到中限位開關(guān)X001，使其常開觸點閉合，置位指令SET使S45置位為1導(dǎo)通。完成馬達B反轉(zhuǎn)，帶動氣缸向左移動。進入狀態(tài)S30，脈沖方式的比較指令CMPP將十進制數(shù)100和D200內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)進行比較，當(dāng)100>（D200）時，M0導(dǎo)通；當(dāng)100<（D200）時，M2導(dǎo)通;當(dāng)100=（D200）時，M1導(dǎo)通。當(dāng)M1導(dǎo)通時，定時器T2未導(dǎo)通時，輸出Y006，即短物件籃滿指示燈亮，定時器T2定時20秒，當(dāng)短物件籃滿指示燈Y006導(dǎo)通時，定時器T3未導(dǎo)通時，輸出Y10,即報警蜂鳴器響，定時器T3定時30秒，定時器T2和定時器T3都是為了使短物件籃滿指示燈Y006亮20秒和報警蜂鳴器Y10響30秒，以提示短物件籃滿。當(dāng)定時器T2和定時器T3定時時間到，使其常開觸點都導(dǎo)通時，復(fù)位指令RST使斷電保持數(shù)據(jù)寄存器D200復(fù)位，并使定時器T4定時30秒，當(dāng)M0或者T4常開觸點導(dǎo)通時，置位指令SET使S46置位為1導(dǎo)通。完成檢測短物件籃滿并發(fā)出換籃信號。進入狀態(tài)S45，脈沖方式的比較指令CMPP將十進制數(shù)100和D201內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)進行比較，當(dāng)100>（D201）時，M3導(dǎo)通；當(dāng)100<（D201）時，M5導(dǎo)通;當(dāng)100=（D201）時，M4導(dǎo)通。當(dāng)M4導(dǎo)通時，定時器T7未導(dǎo)通時，輸出Y007，即長物件籃滿指示燈亮，定時器T7定時20秒，當(dāng)長物件籃滿指示燈Y007導(dǎo)通時，定時器T8未導(dǎo)通時，輸出Y10,即報警蜂鳴器響，定時器T8定時30秒，定時器T7和定時器T8都是為了使長物件籃滿指示燈Y007亮20秒和報警蜂鳴器Y10響30秒，以提示長物件籃滿。當(dāng)定時器T7和定時器T8定時時間到，使其常開觸點都導(dǎo)通時，復(fù)位指令RST使斷電保持數(shù)據(jù)寄存器D201復(fù)位，并使定時器T9定時30秒，當(dāng)M3或者T9常開觸點導(dǎo)通時，置位指令SET使S39置位為1導(dǎo)通。完成檢測長物件籃滿并發(fā)出換籃信號。進入狀態(tài)S46，狀態(tài)組件S46導(dǎo)通，轉(zhuǎn)向自動操作初始狀態(tài)S2。進入狀態(tài)S30，當(dāng)M0或者T4常開觸點導(dǎo)通時，置位指令SET使S46置位為1導(dǎo)通。進入狀態(tài)S45，當(dāng)M3或者T9常開觸點導(dǎo)通時，置位指令SET使S46置位為1導(dǎo)通。輸出RET，步進階梯結(jié)束。結(jié)束指令END，表示自動程序結(jié)束。3.4.3自動程序指令表如下指令表（Statementlist,簡稱STL或LIST）是一種實用助記符的PLC編程語言。指令表編程類似于計算機的匯編語言，但它比匯編語言通俗、易懂，屬于PLC的基本編程語言。任何PLC均可以使用指令表進行編程。指