大小球分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文+梯形圖

課程設(shè)計(jì)（論文） 題目： 大小球分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)名稱： 機(jī)電傳動控制 班級學(xué)號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2012 年 12 月 24 日 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 成 績 評 定 表 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及 其自動化 課程設(shè)計(jì)題目 大小球分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì) 評 語 組長簽字： 成績 日期 201 年 月 日 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 課程設(shè)計(jì)題目 大小球分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì) 實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù) : 1.設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1） 完成指導(dǎo) 書中要求的工作循環(huán) 2） 要求有四種工作方式：手動、回原點(diǎn)、單周期、連續(xù)。 3） 連續(xù)時，循環(huán) 5 次結(jié)束，聲光間斷報(bào)警 5 秒。 4） 按停止按鈕，完成當(dāng)前循環(huán)后停。 5） 按復(fù)位按鈕，吸盤立即回原位。 2.設(shè)計(jì)要求： 1）畫出端子分配圖和順序功能圖 2）設(shè)計(jì)并調(diào)試 PLC 控制梯形圖 3）設(shè)計(jì)說明書 工作計(jì)劃與進(jìn)度安排 : 1）理解題目要求，查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案 1 天 2） PLC 梯形圖設(shè)計(jì)與調(diào)試 4 天 3）說明書撰寫 1 天 4）答辯 1 天 指 導(dǎo) 教 師 ： 2012 年 11月 27 日 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 2012 年 11月 27 日 學(xué)院教學(xué)副院長： 201 年 月 日 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 目錄 0 前 言 . 2 1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和基本要求 . 3 1.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) . 3 1.2 課程設(shè)計(jì)的基本要求 . 4 2 總體設(shè)計(jì) . 5 2.1 PLC 選型 . 5 2.2 PLC 端子接線圖 . 6 2.3 I/O 端子圖 . 7 2.4 主控電路圖 . 8 3 PLC 程序設(shè)計(jì) . 9 3.1 設(shè)計(jì)思想 . 9 3.2 順序功能圖 . 10 3.3 PLC 梯形圖 .11 4 程序調(diào)試說明 . 20 5 結(jié)束語 . 22 6 參考文獻(xiàn) . 23 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 2 0 前 言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各行業(yè)都在不斷尋求先進(jìn)的自動化控制設(shè)備，以提高勞動生產(chǎn)率和工作效率，且要求產(chǎn)品更可靠、更合理、更安全。故提高設(shè)備的自動化、專業(yè)化功能對各類技術(shù)人員來說，已成為新課題和新要求。將電氣工程技術(shù)與控制技術(shù)、信息技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的柔性化和智能化，是傳統(tǒng)的制造業(yè)發(fā)展的新趨勢，也是自動化 技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。 如今的時代不僅是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化的時代，也是自動化的時代。自動化正在飛速發(fā)展，自動化正在迅速普及，自動化正在朝著每一個人走來。今天的自動化離我們已不再遙遠(yuǎn)，自動化的身影無處不在，自動化的裝置隨處可見，自動化的概念已是家喻戶曉。在各行各業(yè)乃至日常生活中，到處都有自動化系統(tǒng)在運(yùn)行、在工作、在為人們服務(wù)。空調(diào)機(jī)自動地使房間溫度保持恒定，電冰箱自動地使食物保鮮，洗衣機(jī)自動地洗凈衣物，電梯自動地把乘員送到想去的樓層，商店的自動門隨顧客接近和離開而自動開閉，紅外線防盜裝置自動探測出是否有陌生人闖入 并進(jìn)行報(bào)警，電力系統(tǒng)自動地維持電源的電壓和頻率恒定，數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心自動地完成零部件加工，自動化生產(chǎn)線源源不斷地制造出各種產(chǎn)品，機(jī)器人自動地完成裝配、焊接、拋光、噴漆、鉆孔、處理危險(xiǎn)品等各種各樣的任務(wù)，無人飛機(jī)自動進(jìn)行氣象探測、遙感測繪、偵查監(jiān)視、攻擊作戰(zhàn)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械自動地進(jìn)行播種、灌溉、施肥、殺蟲、收割，火箭自動地把人造衛(wèi)星送上軌道，火炮自動地進(jìn)行瞄準(zhǔn)和射擊，導(dǎo)彈自動地修正軌跡以擊中目標(biāo)，汽車、火車、飛機(jī)等各種交通工具中的自動化系統(tǒng)使人們能夠安全、舒適、快捷地到達(dá)目的地，等等。 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 3 1 課程 設(shè)計(jì)的任務(wù)和基本要求 1.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 1.機(jī)械臂起始位置在機(jī)械原點(diǎn)（見圖），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（ SQ4）和大球右限（ SQ5）之分；下降時，當(dāng)電磁鐵壓著大球時，下限開關(guān) SQ2 斷開（ =“ 0”）；壓著小球是，下限開關(guān) SQ2 接通（ =“ 1”）。 圖 1 分揀系統(tǒng)示意圖 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 4 1.2 課程設(shè)計(jì)的基本要求 1） 完成指導(dǎo)書中要求的工作循環(huán) 2） 要求有四種工作方式：手動、回原點(diǎn)、單周期、連續(xù)。 3） 連續(xù)時，循環(huán) 5 次結(jié)束，聲光間斷報(bào)警 5秒。 4） 按停止按鈕，完成當(dāng)前循環(huán)后停。 5） 按復(fù)位按鈕，吸盤立即回原位。 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 5 2 總體設(shè)計(jì) 2.1 PLC 選型 CPU 是 PLC 的“大腦”，通常由一個微處理器和一個存儲器組成。微處理器實(shí)現(xiàn)邏輯處理和控制各模塊間通信的功能，不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存由微處理器完成的邏輯操作的結(jié)果（程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù) ） 對于 PLC 的選擇，應(yīng)在滿足控制要求的前提下，盡可能的選用價(jià)格低廉、誤差率低的。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，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。對于以開關(guān)量控制為主，帶有部分模擬量控制的系統(tǒng)，如溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用性能更強(qiáng)的中小型 PLC，如西門子公司的 S7-300 系列。另外， PLC 工作時，從輸入到信號控制存在著滯后現(xiàn)象，所以在選擇 PLC 時，應(yīng)根據(jù)對控制精度要求選擇 PLC，控制精度高的 的要選擇性能更強(qiáng)的 PLC 才可滿足要求。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的大小球分揀系統(tǒng)，控制要求精度不是很高，運(yùn)算量不大，所以可選擇小型 PLC 即可滿足要求。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)程序時總共用到了 19個輸入信號和 14 個輸出信號，這樣 CPU 的輸入端子要多一些以滿足要求，因此在大小球分選系統(tǒng)中用的 PLC 的選型為西門子 S7-200 系列的可編程控制器 CPU 226 AC/DC/繼電器。 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 6 2.2 PLC 端子接線圖 圖 2 PLC 端子接線圖 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 7 2.3 I/O 端子圖 I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 2I 0 . 0I 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 5I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 3I 1 . 4I 1 . 5I 1 . 6I 1 . 7Q 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 5Q 0 . 6單 周 期連 續(xù)手 動啟 動 按 鈕左 限 位下 限 位上 限 位小 球 右 限 位大 球 右 限 位復(fù) 位 按 鈕停 止 按 鈕手 動 上 升手 動 下 降手 動 左 行手 動 右 行下 行上 行吸 球右 行左 行I / O 端 子 分 配 圖S7-22X系列CPU226壓 力 傳 感 器( 放 球 )原 點(diǎn) 指 示聲 報(bào) 警光 報(bào) 警下 行 指 示 燈上 行 指 示 燈吸 球 指 示 燈右 行 指 示 燈左 行 指 示 燈放 球 指 示 燈Q 1 . 0Q 1 . 1Q 1 . 2Q 1 . 4Q 1 . 3Q 1 . 5Q 1 . 6圖 3 I/O 端子圖 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 8 2.4 主控電路圖 圖 4 主控電路圖 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 9 3 PLC 程序設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)思想 我對于本次課程設(shè)計(jì)的總體思路如下：本設(shè)計(jì)主要要求控制電路 PLC 的設(shè)計(jì)，故對于主電路就不做過多闡述。 主電路有兩部分： 1電動機(jī)控制機(jī)械臂上下左右運(yùn)動。 2主電路給機(jī)械臂的電磁鐵加電產(chǎn)生磁場吸住球運(yùn)動。 由繼電器控制液壓缸伸縮運(yùn)動 ,也控制電動機(jī)正反轉(zhuǎn) . 控制電路：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。 1.當(dāng)輸送機(jī)處于起始位置時，上限位開關(guān)和左限位開關(guān)被壓下，極限開關(guān)斷開。 2.啟動裝置后，機(jī)械臂下 行，直到壓力傳感器的開關(guān)閉合。此時。若碰到的是小球，則下限開關(guān) SQ2 為閉合狀態(tài)；若碰到的是大球，則下限開關(guān) SQ2 仍為斷開狀態(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。 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 10 3.2 順序功能圖 M 0 . 0M 0 . 1M 0 . 2M 0 . 3M 0 . 4M 0 . 5M 0 . 6M 0 . 7M 2 . 0( I 1 . 0 + I 1 . 1 ) ( S M 0 . 1 + M 2 . 0 )Q 0 . 5Q 0 . 0 Q 1 . 1 T 3 7Q 1 . 3 T 3 8Q 0 . 1 Q 1 . 2Q 0 . 3 Q 1 . 4Q 0 . 0 Q 1 . 1Q 1 . 6 T 3 9Q 0 . 1 Q 1 . 2Q 0 . 4T 3 8I 0 . 3I 0 . 5I 0 . 2I 0 . 3M 1 . 2M 1 . 3M 1 . 4M 1 . 5M 1 . 6Q 1 . 3 T 4 0Q 0 . 1 Q 1 . 2Q 0 . 3 Q 1 . 4Q 0 . 0 Q 1 . 1Q 1 . 6 T 4 1M 2 . 1M 2 . 2M 2 . 3C 1T 4 2T 4 3T 4 0I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 2C 1 5Q 0 . 6 T 4 2Q 1 . 0 T 4 35 S5 S3 S3 S單周期連續(xù)聲 報(bào) 警計(jì) 數(shù)左 行上 升Q 1 . 52 S大球C 1 復(fù) 位R Q 0 . 2S Q 0 . 2S Q 0 . 2R Q 0 . 2光 報(bào) 警T 3 9C 1吸 球小球T 4 1上 升右 行下 行放 球2 S2 SI 0 . 0 I 0 . 1 I 0 . 3T 3 7 I 0 . 2 I 1 . 7T 3 7 I 0 . 2 I 1 . 7I 0 . 1 M 4 . 0I 0 . 1 M 4 . 0圖 5.順序功能圖 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 11 3.3 PLC 梯形圖 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 12 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 13 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 14 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 15 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 16 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 17 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 18 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 19 圖 5PLC 梯形圖 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 20 4 程序調(diào)試說明 仿真軟件不能直接收到 S7-200 的程序代碼，必須使用編程軟件的導(dǎo)出功能將 S7-200 的用戶程序轉(zhuǎn)換為擴(kuò)展名為“ awl”的 ASC 文件，然后在下載到仿真PLC 中去。在仿真軟件中執(zhí)行菜單命令“文件”“裝載程序”，在出現(xiàn)的對話框中選擇下載什么塊，點(diǎn)擊“確定”按鈕后，在出現(xiàn)的“打開”對話框中雙擊要下載的 *.awl文件，開始下載。下載成功后 ， CPU 模塊上出現(xiàn)下載的 ASC 文件名稱，同時會出現(xiàn)下載的程序代碼文本框和梯形圖（見下圖）。 圖 6 程序運(yùn)行截圖 執(zhí)行菜單命令“ PLC”“運(yùn)行”，開始執(zhí)行用戶程序。如果用戶程序中有仿真軟件不支持的指令或功能，執(zhí)行菜單命令“ PLC”“運(yùn)行”后，出現(xiàn)的對話框顯示出仿真軟件不能識別的指令。點(diǎn)擊“確定”按鈕，不能切換到 RUN 模式，CPU 模塊右側(cè)的“ RUN” LED 的狀態(tài)不會變化。 可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊 CPU 模塊下面的開關(guān)板上的小開關(guān)來模擬輸入信號，通過模塊上 LED 觀察 PLC 輸出點(diǎn)的狀態(tài)變化，來檢查程序執(zhí)行的結(jié)果是 否正確。 如調(diào)試本課設(shè)中的手動程序，先點(diǎn)擊 CPU 模塊的 I1.4 手動輸入端開關(guān)，再點(diǎn)擊上行按鈕開關(guān) I0.6,這樣就會觀察到 CPU 模塊上的 Q0.2 對應(yīng)的 LED 燈亮，再點(diǎn)擊上限位輸入信號 I0.2 所對應(yīng)的開關(guān)，就會觀察到 CPU 模塊上的 Q0.2 對應(yīng)的 LED 燈熄滅，這說明手動程序的上行程序調(diào)試正確。 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 21 按上述方法一次調(diào)試所有程序，來檢查程序執(zhí)行的結(jié)果是否正確。本程序經(jīng)過仿真調(diào)試后，沒發(fā)現(xiàn)任何錯誤，程序完全符合設(shè)計(jì)要求。 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 NO _ 沈陽理工大學(xué) 22 5 結(jié)束語 我們的兩周的課程設(shè)計(jì)就要告一段落，縱觀整個設(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，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