大小球分揀傳送機械PLC控制梯形圖的設(shè)計與調(diào)試

1、 目 錄摘要2第一章 plc應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識31.1 plc控制系統(tǒng)設(shè)計的原則和內(nèi)容。31.2 plc的選型31.2.1 性能與任務(wù)相適應(yīng)41.2.2 plc的處理速度應(yīng)滿足時實控制的要求41.2.3 plc應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、機型系列應(yīng)統(tǒng)一4第2章 plc在大小球的分揀系統(tǒng)中的設(shè)計. .5 2.1 系統(tǒng)的功能.5 2.2 大小球分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).5 2.3 i/o編址及工作框圖.6 2.4 大小球分揀的設(shè)計思想.7 2.5 機械手分揀球控制系統(tǒng)的接線圖.8第三章機械手分揀大小球系統(tǒng)的控制程序.9 3.1 機械手分揀大小球控制的程序流程圖.9 3.2 機械手分揀大小球控制程序的梯形圖.10第4

2、章 總結(jié).17致謝. .18參考文獻(xiàn).19摘 要機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并能達(dá)到生產(chǎn)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，它能大大地改善工人的勞動條件，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。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。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、左右以及抓取運動進(jìn)行控制。

3、用于分撿大小球的機械裝置。我們利用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，控制機械手完成各種動作。關(guān)鍵詞：機械手、 plc、 大小球第一章 plc應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識plc應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計主要包括硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、施工設(shè)計和安裝調(diào)試等內(nèi)容。本課程設(shè)計著重在系統(tǒng)設(shè)計和程序設(shè)計。1.1 plc控制系統(tǒng)設(shè)計的原則和內(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現(xiàn)的要求，使用plc后，將很容易實現(xiàn)。在滿足控制要求前提下，力求使控制簡單、經(jīng)濟、操作和維護(hù)方便。對一些過去較為繁瑣的控制可利用pl

4、c的特點加以簡化，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點數(shù)時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。一個系統(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。同時對日后系統(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)重點不同，設(shè)計的原則也應(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)計的重點，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)計加以強化；如果系統(tǒng)工藝經(jīng)常變更，則事先充分考慮。1.2 plc的選

5、型 在滿足控制要求的前提下，選型時應(yīng)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(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，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p

6、lc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)的各個控制對象分布在不同的地域時，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來選擇plc，一組成一個分布式的控制系統(tǒng)。1.2.2 plc的處理速度應(yīng)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(xiàn)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(shè)備的實時性要求教高，不允許有教大的滯后時間。例

7、如，plc的i/o點數(shù)在幾十到幾千點范圍內(nèi)，這時用戶應(yīng)用程序的長短對系統(tǒng)的響應(yīng)速度會有較大的差別。滯后時間應(yīng)控制在幾十毫秒之內(nèi)，應(yīng)小于普通繼電器的動作時間。1.2.3 plc應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、機型系列應(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點的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(tǒng)。模塊式plc的功能擴展，i/o點數(shù)的增減，輸入與輸出點數(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，應(yīng)按實際具體情況進(jìn)行選擇。

8、結(jié)合以上幾點，在設(shè)計plc機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2.1系統(tǒng)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(guān)ls3及左限開關(guān)ls1壓合，同時機械手處于放松狀態(tài)和球槽內(nèi)有球（接近開關(guān)ps吸合），這時原位顯示亮，表示準(zhǔn)備就緒。 2）按下啟動按鈕sb1后，機械手下降，經(jīng)過2s后機械手一定會碰到球。如果同時碰到下限開關(guān)ls2，則一定是小球；如果此時未碰到下限開關(guān)ls2，則一定是打球。 3）機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

9、到ls4處；如果是大球，則右行到ls5處。 5）機械手下降，當(dāng)碰到下限開關(guān)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(guān)ls3后，左行。 7）左行至碰到左限開關(guān)ls1時停下來，至此，一個工作循環(huán)結(jié)束。2.2大小球分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)機械手分揀大小球的工作示意圖如圖1.1所示。圖1.1 機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)備的啟動按鈕q0.0機械臂上升i0.1上移限位開關(guān)q0.1機械臂下降i0.2下移限位開關(guān)q0.2機械臂左行i0.3左移限位開關(guān)q0.3機械臂右行i0.4大

10、小球的選擇開關(guān)q0.4機械臂吸球/放球i0.5小球的選擇開關(guān)定時器定時時間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(shè)計思想1) 當(dāng)輸送機處于起始位置時，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，撿球裝置下行，一直到極限開關(guān)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(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

11、，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。2.5 機械手分揀球控制系統(tǒng)的接線圖第3章 機械手分揀大小球系統(tǒng)的plc程序3.1 機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）有兩個分支，此處應(yīng)為分支點，且屬于選擇性分支。分支在機械臂下降之后根據(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。然后再釋放、上升、左移到原點。 當(dāng)按下sm0.1時，s0.0得電，如果轉(zhuǎn)

12、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，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

13、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，吸球時間t37為2s，釋放球時間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(tǒng)要將整個周期剩下的步驟全部進(jìn)行完，然后回到原點才停止工作。另外一種是緊急停止：就

14、是用來處理緊急情況下來及時停止整個系統(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)短短兩個星期的課程設(shè)計就要告一段落，縱觀整個設(shè)計過程，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，依次實現(xiàn)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(jìn)行擴展，程序會變得相當(dāng)復(fù)雜而且容易出錯，出錯后調(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

15、調(diào)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(yīng)采用單片機的中斷功能進(jìn)行硬件定時。通過此次設(shè)計，了解了plc機械手在大小球分選系統(tǒng)的工作原理，首次學(xué)習(xí)了一些機械手的工作原理及使用方法。其中電路及軟件實現(xiàn)是此次設(shè)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(shè)計，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)計目的。通過實踐，鞏固了理論知識的學(xué)習(xí)，提高了實際應(yīng)用所學(xué)知識的能力，還積累了許多寶貴的經(jīng)驗。特別是老師的態(tài)度給我啟發(fā)不小。在這次的設(shè)計實踐過

16、程中，我認(rèn)識到不管做什么事，尤其是科學(xué)實踐，都需要大膽假設(shè)，小心求證。任何一個方案都要經(jīng)過詳細(xì)周全的論證后才能著手去做，否則即使很快做出來，但經(jīng)不起推敲和考驗。對于那些要求能夠擴展功能的課題更是如此致謝課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對我們實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。我開始先認(rèn)真審題，考慮設(shè)計系統(tǒng)的要求及條件，之后多方收集相關(guān)資料并截選，再與同學(xué)交流、請教司老師。 回顧起此次西門子plc課程設(shè)計，令我仍感慨頗多。三個多星期的時間里，付出了不少時間和精力，努力地查找資料、繪制電路圖等，但學(xué)到了很多很多東西。同時，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，才能提高自己的思維能力。在設(shè)計的過程中常遇到問題，可以說是困難重重，第一次做此類設(shè)計，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新鞏固。通過本次課程設(shè)計，我在司老師的精心指導(dǎo)和