PLC大小球分揀傳送機(jī)械控制梯形圖的設(shè)計(jì)與調(diào)試

1、PLC 課程設(shè)計(jì)專 業(yè):班 級(jí):姓 名:學(xué) 號(hào):2010年 06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) . . 4 1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則和內(nèi)容。 . . 4 1.2 PLC的選型 . . 4 1.2.1 性能與任務(wù)相適應(yīng) . . 5 1.2.2 PLC 的處理速度應(yīng)滿足時(shí)實(shí)控制的要求 . . 5 1.2.3 PLC 應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型系列應(yīng)統(tǒng)一 . . 5第二章 PLC 在大小球的分揀系統(tǒng)中的設(shè)計(jì) .6 2.1 系統(tǒng)的功能 .6 2.2 大小球分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) .6 2.3 I/O編址及工作框圖 .7 2.4 大小球分揀的設(shè)計(jì)思想 .8 2.5 機(jī)械手分揀球控制系

2、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 .10 3.1 機(jī)械手分揀大小球控制的程序流程圖 .10 3.2 機(jī)械手分揀大小球控制程序的梯形圖 .11 第四章 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(lái)完成工件的傳送。 因?yàn)? 它能大大地改善工人的勞動(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。 尤其在高 溫、高壓、粉塵、噪聲的場(chǎng)合,應(yīng)用得更為廣泛。在我國(guó),近代幾年來(lái)也有較快 的發(fā)展,并取得

3、一定的成果,受到各工業(yè)部門的重視。在生產(chǎn)過(guò)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(kāi)發(fā)物料搬運(yùn)機(jī)械手,采用的德國(guó)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)。1.1 PLC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

4、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(guò)程的控制要求。 對(duì)于一些原來(lái)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(guò)去較為繁瑣的控制可利用 PLC 的特點(diǎn)加以簡(jiǎn)化, 通過(guò)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(lái)沒(méi)有考慮到的問(wèn)題, 或者新提出的 問(wèn)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。

5、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(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。1.2 PLC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(kāi)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、

6、單臺(tái)機(jī)械的自動(dòng)控制等。對(duì)于以開(kāi)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,并且選擇運(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/C200

7、HX、 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(lái)選擇 PLC , 一組成一個(gè)分布式的控制 系統(tǒng)。1.2.2 PLC 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 12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。1.2.3 PLC 應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

8、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(guò)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(guò)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。第二章 PLC 在大小球的分揀系統(tǒng)中的設(shè)

9、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(kāi)關(guān) LS3及左限開(kāi)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(kāi)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(guò) 2s 后機(jī)械手一定會(huì)碰到球。如 果同時(shí)碰到下限開(kāi)關(guān) LS2,則一定是小球;如果此時(shí)未碰到下限開(kāi)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(kāi)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(kāi)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

10、大球容器中。6釋放后機(jī)械手提升,碰到上限開(kāi)關(guān) LS3后,左行。7左行至碰到左限開(kāi)關(guān) LS1時(shí)停下來(lái),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 2.3 I/O編址及工作框圖 2.4 大小球分揀的設(shè)計(jì)思想1 當(dāng)輸送機(jī)處于起始位置時(shí),上限位開(kāi)關(guān)和左限位開(kāi)關(guān)被壓下,極限開(kāi) 關(guān)斷開(kāi)。2 啟動(dòng)裝置后,撿球裝置下行,一直到極限開(kāi)關(guān)閉合。此時(shí)。若碰到的 是小球,則壓力傳感器仍為斷開(kāi)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(kāi)關(guān)后,撿球裝置向右 行;碰到右限位開(kāi)關(guān)(小球

11、的右限位開(kāi)關(guān)后,再向下行,碰到下限 位開(kāi)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(gè)右限位開(kāi)關(guān)(大球的右 限位開(kāi)關(guān)后,再向下行,碰到下限位開(kāi)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 第三章 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(kāi)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)

12、。 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(kāi)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(lái)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(kāi), 說(shuō)明吸住的是小球, 而如是閉合的, 則說(shuō)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(kāi)關(guān)后開(kāi)始右行, I0.5為小球位限位開(kāi)關(guān),I0.6為大球位限位開(kāi)關(guān),在右行的過(guò)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,

13、S0.7得電,下降到下限開(kāi)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(kāi)關(guān)位置停止上升, S1.2得電, 開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān) I1.0后,系統(tǒng)由開(kāi)始撿球到放球,返回再次開(kāi)始撿球,如此 循環(huán)不斷的進(jìn)行撿球和放球的過(guò)程,直到按下停止按鈕,系統(tǒng)才停下來(lái)不工作。 當(dāng)系統(tǒng)在連續(xù)運(yùn)行時(shí),

14、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(lái)處理緊急情況下來(lái)及時(shí)停止整個(gè)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(jī)械手分揀大小球控制程序的梯形圖 - 11 - - 12 - - 13 - - 14 - - 15 - - 16 - 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(guò)程，可以說(shuō)在這一過(guò)程 中我的收獲很大，充分認(rèn)識(shí)到自己的薄弱環(huán)節(jié)，通過(guò)理論分析與實(shí)踐的反復(fù)進(jìn)行和論 證，許多問(wèn)題都有了較好的解決方案。 軟件部分采用各部分程序直接

15、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)。 通過(guò)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。 通過(guò)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)，通 過(guò)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。通過(guò)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(guò)程中，我認(rèn)識(shí)到不管做 什么事，尤其是科學(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(guò)詳細(xì) 周全的論證后才能著手去做，否則即使很快