PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)

年5月29日PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)文檔僅供參考HYPERLINK""HYPERLINK""PLC課程設(shè)計(jì)專業(yè):班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):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(píng)分10主電路8控制電路8外圍接線圖806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(shí) 41.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則和內(nèi)容。 41.2PLC的選型 41.2.1性能與任務(wù)相適應(yīng) 51.2.2PLC的處理速度應(yīng)滿足時(shí)實(shí)控制的要求 51.2.3PLC應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型系列應(yīng)統(tǒng)一 5PLC在大小球的分揀系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)62.1系統(tǒng)的功能62.2大小球分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)62.3I/O編址及工作框圖72.4大小球分揀的設(shè)計(jì)思想82.5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103.1機(jī)械手分揀大小球控制的程序流程圖103.2機(jī)械手分揀大小球控制程序的梯形圖11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(shí),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)?它能大大地改進(jìn)工人的勞動(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力物力加以研究和應(yīng)用。特別在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場(chǎng)合,應(yīng)用得更為廣泛。在中國,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(duì)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(duì)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(shí)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)。1.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則和內(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(duì)象或產(chǎn)生過程的控制要求。對(duì)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(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、操作和維護(hù)方便。對(duì)一些過去較為繁瑣的控制可利用PLC的特點(diǎn)加以簡(jiǎn)化,經(jīng)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(huì)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。同時(shí)對(duì)日后系統(tǒng)工藝的變更提供方便。當(dāng)然對(duì)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)改進(jìn)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。1.2PLC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(duì)于開關(guān)量控制系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng),當(dāng)對(duì)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(duì)小型泵的順序控制、單臺(tái)機(jī)械的自動(dòng)控制等。對(duì)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(duì)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,而且選擇運(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(duì)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(duì)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)。1.2.2PLC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(hào)控制存在著滯后現(xiàn)象,即輸入量的變化,一般要在1～2個(gè)掃描周期之后才能反映到輸出端,這對(duì)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(zhǎng)短對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)速度會(huì)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。1.2.3PLC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(jiǎn)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。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(huì)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2.3I/O編址及工作框圖輸入地址對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備輸出地址對(duì)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)思想當(dāng)輸送機(jī)處于起始位置時(shí),上限位開關(guān)和左限位開關(guān)被壓下,極限開關(guān)斷開。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)。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。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)的接線圖機(jī)械手分揀大小球系統(tǒng)的PLC程序3.1機(jī)械手分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,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)馬上停止,不論已經(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,能夠說在這一過程中我的收獲很大,充分認(rèn)識(shí)到自己的薄弱環(huán)節(jié),經(jīng)過理論分析與實(shí)踐的重復(fù)進(jìn)行和論證,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(huì)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(jiǎn)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(duì)定時(shí)精確度要求并不高,適宜采用。若是在對(duì)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)。經(jīng)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。經(jīng)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),經(jīng)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。經(jīng)過實(shí)踐,鞏固了理論知識(shí)的學(xué)習(xí),提高了實(shí)際應(yīng)用所學(xué)知識(shí)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(shí)到不論做什么事,特別是科學(xué)實(shí)踐,都需要大膽假設(shè),小心求證。任何一個(gè)方案都要經(jīng)過詳細(xì)周全的論證后才能著手去做,否則即使