儲料單元和翻轉(zhuǎn)送料控制PLC

1、信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書（2010 /2011 學(xué)年第 一 學(xué)期）課程名稱 ：可編程控制器課程設(shè)計(jì) 題 目 ：儲料單元和翻轉(zhuǎn)送料控制專業(yè)班級 ： 電氣07-1班 學(xué)生姓名 ： 段斯楚 學(xué) 號： 070060119 指導(dǎo)教師 ： 劉增環(huán)、岑毅南、霍振宇、路巍等 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 2周 設(shè)計(jì)成績 ： 2011年 1 月 11 日目 錄1. 課程設(shè)計(jì)目的. . .22. 課程設(shè)計(jì)正文. . .22.1主要任務(wù).22.2系統(tǒng)簡介. . . .22.3控制器介紹. .32.3.1西門子S7-300可編程控制器. . .32.3.2 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò). .32.3.3西門子S7-200可編程控制器

2、. . .42.4 系統(tǒng)單元介紹. .42.4.1儲料單元. . . . . .42.4.2翻轉(zhuǎn)送料單元. . . . . .52.5 PLC軟件設(shè)計(jì) . .62.5.1儲料單元. . . . . . . . .62.5.2翻轉(zhuǎn)送料單元. . . . . .103、課程設(shè)計(jì)總結(jié)與結(jié)論. . . . .161、課程設(shè)計(jì)目的通過此次儲料單元和翻轉(zhuǎn)運(yùn)料控制課程設(shè)計(jì)，熟悉并掌握s7-200系列PLC梯形圖的設(shè)計(jì)及其開發(fā)軟件的使用，通過I/O的地址分配了解并熟悉PLC224的接口。加深我們對PLC的認(rèn)識和使用，融會貫通其編程思想，培養(yǎng)并加強(qiáng)在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。2、課程設(shè)計(jì)正文2.1主要任務(wù)設(shè)計(jì)內(nèi)容工

3、件由氣缸推出到料板上，然后等待下一單元將工件取走。氣缸的頂出與收回靠一個(gè)二位五通雙控電磁閥控制。由傳感器識別頂料桿（氣缸）的位置；當(dāng)傳感器無信號時(shí)說明料庫中無原料，頂料桿不能推出；由行程開關(guān)完成識別工件是否已被推到料板上。翻轉(zhuǎn)臂在兩個(gè)單元間設(shè)定的位置準(zhǔn)確地傳送工件。采用直流減速電機(jī)完成該動作，并通過真空吸盤抓取工件。系統(tǒng)通過三個(gè)傳感器識別旋轉(zhuǎn)臂的位置，并向其他單元發(fā)出啟動信號；由一個(gè)微動開關(guān)識別工件是否被抓牢。動作要求：1. 工件通過頂料桿由倉庫被分離到料板上；2. 當(dāng)料庫無工件時(shí)，頂料桿將不能推出， 當(dāng)工件被分離到料板上后，發(fā)出信號給下一單元；3. 當(dāng)工件被抓取后，旋轉(zhuǎn)臂由左向右運(yùn)動；4.

4、旋轉(zhuǎn)臂到達(dá)右側(cè)將釋放工件，釋放工件后旋轉(zhuǎn)臂向左運(yùn)動；5. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書書寫規(guī)范、文字通順、圖表清晰、數(shù)據(jù)完整、結(jié)論明確。2.2系統(tǒng)簡介本套機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是以臺灣eVIEW觸摸屏為監(jiān)控設(shè)備，西門子S7-300型可編程序控制器作為主控制器,S7-200型可編程控制器作為單元控制器，所有的設(shè)備之間采用西門子專用網(wǎng)絡(luò)連接的形式。配有由8個(gè)單元組成的執(zhí)行器及機(jī)械裝置，每站的執(zhí)行器采用托板形式，由托板固定在實(shí)驗(yàn)平臺上，每站的控制器采用掛板形式，掛在實(shí)驗(yàn)臺的網(wǎng)孔板上，電、氣連接由學(xué)生自己動手，完成插接過程，提高動手能力系統(tǒng)涵蓋了自動化領(lǐng)域中的常用技術(shù)；可編程控制器技術(shù)、觸摸屏監(jiān)控技術(shù)、氣動技術(shù)、機(jī)械傳

5、動技術(shù)、傳感器技術(shù)、配線技術(shù)、機(jī)電聯(lián)調(diào)技術(shù)、PLC編程技術(shù)、各種常用電機(jī)的控制技術(shù)等。本套系統(tǒng)由8個(gè)單元組成；它們是儲料單元、翻轉(zhuǎn)送料單元、尺寸檢測單元、材質(zhì)檢測單元、機(jī)械手送料單元、加工單元、搬運(yùn)單元、立體倉儲單元。每個(gè)單元有各自動作特點(diǎn)和要求，可成組編程，也可以單元分步編程，其工作任務(wù)是將隨設(shè)備一起提供的工件由原料倉庫取出，經(jīng)過高度檢測，材質(zhì)檢測，然后對非金屬工件進(jìn)行加工，最后按材料的不同將工件進(jìn)行分撿入庫。同時(shí)在幾個(gè)工作單元之間配以不同形式的工件傳送裝置最終完成一整套工作及工藝過程。2.3控制器介紹2.3.1西門子S7-300可編程控制器：SIMATIC S7-300 是一種通用型PLC

6、，能適合自動化工程中的各種應(yīng)用場合，尤其是在生產(chǎn)制造過程中的應(yīng)用。模塊化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置、以及用戶易于掌握等特點(diǎn)，使得S7-300在實(shí)施各種控制任務(wù)時(shí)，成為一種既經(jīng)濟(jì)又切合實(shí)際的解決方案。S7-300具有以下顯著特點(diǎn)：-          循環(huán)周期短，處理速度高-         指令集功能強(qiáng)大、可用于復(fù)雜功能  -      

7、 產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊湊、可用于空間有限的場合 -     模塊化結(jié)構(gòu)、適合密集安裝 -        有不同檔次的CPU、各種各樣的功能模塊合I/O模塊可供選擇-         100免維護(hù)STEP 7編程軟件用于SIMATIC S7等的編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具，為了在個(gè)人計(jì)算機(jī)上使用STEP 7,應(yīng)配置MPI通信卡或PC/MPI通信適配器，將計(jì)算機(jī)連接到MPI或PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，來

8、下載和上載PLC的用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)。2.3.2 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)：PROFIBUS是一種國際性的開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，屬于單元級和現(xiàn)場級的SIMATIC網(wǎng)絡(luò)，適用于傳輸中小量的數(shù)據(jù)。其開放性可以允許許多家廠商開發(fā)各自的符合PROFIBUS協(xié)議的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品均可以連接在同一個(gè)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上。PROFIBUS是一種電氣網(wǎng)絡(luò)，物理傳輸介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線、光纖或無線傳輸。目前的PROFIBUS有三種系列：PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。PROFIBUS-DP應(yīng)用于現(xiàn)場級；PROFIBUS-PA用于車間級；PROFIBUS-FMS專為過程自動化設(shè)

9、計(jì)，可用于有爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中。我們在設(shè)備中使用的是PROFIBUS-DP。PROFIBUS-DP的最高傳輸率為12Mbps，經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價(jià)的傳輸形式，適用于自動控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備之間的實(shí)時(shí)通信，它采用了RS-485傳輸。2.3.3西門子S7-200可編程控制器：S7-200系列屬于整體式小型PLC,用于代替繼電器的簡單控制場合，也可以用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)，將CPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個(gè)箱型機(jī)殼內(nèi)，CPU模塊和擴(kuò)展模塊用扁平電纜連接。EM277 PROFIBUS-DP從站模塊用于將S7-200 CPU連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)。通信速率為960012Mbps。 

10、  STEP 7-Micro/Win32是專門為S7-200設(shè)計(jì)的，在個(gè)人計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行的編程軟件，CPU通過PC/PPI電纜或插在計(jì)算機(jī)中的CP5611等通信卡與計(jì)算機(jī)通信2.4 系統(tǒng)單元介紹本系統(tǒng)的每個(gè)單元各自配有自己的SIEMENS S7-200 PLC 可編程序控制器作為單元控制器，每個(gè)單元還配有獨(dú)立的操作按鈕：自動/手動選擇；啟動/停止選擇；單步運(yùn)行；系統(tǒng)復(fù)位。因?yàn)槊恳徽径伎梢苑奖愕倪B接電源系統(tǒng)，氣動系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)，操作系統(tǒng)，所以每一站可以作為獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行控制，也可以根據(jù)不同的需要進(jìn)行兩站或者多站組合，完成所需要的系統(tǒng)動作。其中每站可以進(jìn)行單步分解動作

11、控制，單站手動單循環(huán)控制，自動響應(yīng)循環(huán)控制2.4.1儲料單元?jiǎng)幼鬟^程：                          工件由氣缸推出到料板上，然后等待下一單元將工件取走。氣缸的頂出與收回靠一個(gè)二位五通雙控電磁閥控制。由傳感器識別頂料桿（氣缸）的位置；當(dāng)傳感器無信號時(shí)說明料庫中無原料，頂料桿不能推出；由行程開關(guān)完成識別工件是否已被推到料板上。動作

12、要求：-             工件通過頂料桿由倉庫被分離到料板上 -              判斷料板上有無工件 -              當(dāng)料庫無工件時(shí)，頂料桿將不能推出 - &

13、#160;   當(dāng)工件被分離到料板上后，發(fā)出信號給下一單元2.4.2翻轉(zhuǎn)送料單元?jiǎng)幼鬟^程：翻轉(zhuǎn)臂在兩個(gè)單元間設(shè)定的位置準(zhǔn)確地傳送工件。采用直流減速電機(jī)完成該動作，并通過真空吸盤抓取工件。系統(tǒng)通過三個(gè)傳感器識別旋轉(zhuǎn)臂的位置，并向其他單元發(fā)出啟動信號；由一個(gè)微動開關(guān)識別工件是否被抓牢 動作要求： -              工件被抓取-        

14、;      當(dāng)工件被抓取后，旋轉(zhuǎn)臂由左向右運(yùn)動-              旋轉(zhuǎn)臂到達(dá)右側(cè)將釋放工件 - 釋放工件后旋轉(zhuǎn)臂向左運(yùn)動2.5 PLC軟件設(shè)計(jì)2.5.1儲料單元該系統(tǒng)單元共有八個(gè)輸入點(diǎn)，分別為：啟動/停止，復(fù)位，單步，自動/手動，氣缸前極限，汽缸后極限，料板有料，庫中有工件，兩個(gè)輸出點(diǎn)：氣缸推出，汽缸收回。接通啟動按鈕，當(dāng)傳感器有信號時(shí)，說明料庫中有工件；當(dāng)行程開關(guān)得電時(shí)，說明料板中有工件；只有

15、當(dāng)料庫中有元件，且料板中無元件，有啟動輸入信號時(shí)，頂料桿（氣缸）推出，將工件推到料板上，等待下一個(gè)單元抓取工件。復(fù)位即使頂料桿(氣缸)后極限得電，頂料桿（氣缸）收回。單步即實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的每個(gè)步驟單獨(dú)運(yùn)行。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)選定S7-200CPU224的PLC，滿足操作要求。其I/O地址分配為：模塊號輸入端子號輸出端子號地址功能介紹CPU224啟動/停止按鈕I0.0啟動停止氣缸復(fù)位按鈕I0.1氣缸復(fù)位單步按鈕I0.2單步實(shí)現(xiàn)控制自動/手動按鈕I0.3自動手動控制切換氣缸前極限I1.0控制前端信號汽缸后極限I1.1控制后端信號料板有料I1.2料板狀態(tài)控制庫中有工件I1.3料庫狀態(tài)控制氣缸推出Q0.0氣

16、缸推出運(yùn)行輸出氣缸收回Q0.1氣缸收回運(yùn)行輸出系統(tǒng)梯形圖如下：2.5.2翻轉(zhuǎn)送料單元該系統(tǒng)單元共有八個(gè)輸入點(diǎn)，即啟動/停止、復(fù)位、單步、自動/手動、擺臂左極限、擺臂右極限、工件被抓取、擺臂在中間；共有三個(gè)輸出點(diǎn)，即擺臂向左、擺臂向右、抓取工件。接通啟動按鈕，當(dāng)擺臂不在左極限時(shí)，擺臂向左擺動，到達(dá)左極限時(shí)抓取工件并將工件運(yùn)到右極限，將工件放下，如此反復(fù)循環(huán)運(yùn)行，復(fù)位即將擺臂復(fù)位到中間位置，信號均由傳感器采集，單步即實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程每個(gè)組成單元步驟的逐步實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)選定S7-200CPU224的PLC，滿足操作要求。其I/O地址分配為：模塊號輸入端子號輸出端子號地址功能介紹CPU224啟動/停

17、止按鈕I0.0啟動停止氣缸復(fù)位按鈕I0.1氣缸復(fù)位單步按鈕I0.2單步實(shí)現(xiàn)控制自動/手動按鈕I0.3自動手動控制切換擺臂左極限I1.0控制前端信號擺臂右極限I1.1控制后端信號工件被抓取I1.2料板狀態(tài)控制擺臂在中間I1.4料庫狀態(tài)控制擺臂向左Q0.0擺臂向左運(yùn)行輸出擺臂向右Q0.1擺臂向右運(yùn)行輸出抓取工件Q0.2擺臂抓取工件3、課程設(shè)計(jì)心得體會 這次課程設(shè)計(jì)我們做的是儲料單元和翻轉(zhuǎn)送料控制，我們做的是整個(gè)系統(tǒng)的第一步和第二步。由于上課沒好好聽課，對PLC不太熟悉，所以做的時(shí)候感覺很吃力。不過我們查找了很多資料和范例終于做出了基本上符合要求的設(shè)計(jì)。 通過這次設(shè)計(jì)我感到自己的知識很不夠，很多方面欠缺很大。不過通過這次課程設(shè)計(jì)我對PLC有了個(gè)很直觀的認(rèn)識。PLC程序很好編，重要的是怎么在實(shí)際中調(diào)試自己的程序從而使程序符合設(shè)計(jì)要求。 這次設(shè)計(jì)中和小組成員的討論與合作是我們成功的基本，老師的指導(dǎo)給我們點(diǎn)出了很