三種物料自動(dòng)分揀計(jì)數(shù)控制系統(tǒng)

1、 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）I摘要PLC控制是目前工業(yè)上最常用的自動(dòng)化控制方法，由于其控制方便，能夠承受惡劣的環(huán)境，因此，在工業(yè)上優(yōu)于單片機(jī)的控制。PLC將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體,專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì),具有功能強(qiáng)、通用靈活、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn),因此在工業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 本文主要講述PLC在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用可編程控制器( PLC) ,設(shè)計(jì)成本低、效率高的材料自動(dòng)分揀裝置。以PLC 為主控制器,結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù),現(xiàn)場(chǎng)控制產(chǎn)品的自動(dòng)分揀。 系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高

2、、易控制的特點(diǎn),可根據(jù)不同對(duì)象,稍加修改本系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)要求。由于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能比較下，考慮到I/O點(diǎn)等問(wèn)題，本文使用西門子S7-200型號(hào)的PLC。關(guān)鍵詞: 西門子 S7-200，分揀裝置，控制系統(tǒng)，傳感器 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）II目目 錄錄第一章 緒論.1第二章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與選擇.22.1 三物料自動(dòng)分揀計(jì)數(shù)系統(tǒng)分析.22.1.1 系統(tǒng)的控制要求.32.2 可編程邏輯器件選擇.32.2.1 確定 I/O 點(diǎn)數(shù).32.2.2 PLC 選型.32.3 檢測(cè)元件與執(zhí)行裝置的選擇.42.3.1 電感傳感器.42.3.2 電容傳感器.52.3.3 光電傳感器.6第三章 PLC 硬件組態(tài)設(shè)計(jì).73

3、.1 PLC 控制電機(jī).73.2 PLC 的輸入輸出端子分配.83.3 PLC 硬件外部接線圖.9第四章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).104.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì).104.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì).11第五章 控制系統(tǒng)的調(diào)試.145.1 硬件調(diào)試.145.2 軟件調(diào)試.145.3 整體調(diào)試.145.3.1 顯示功能圖片.155.3.2 皮帶運(yùn)行仿真圖片.16第六章 結(jié) 論.18參考文獻(xiàn).19 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）1第一章第一章 緒論緒論分揀是把很多貨物按品種從不同的地點(diǎn)和單位分配到所設(shè)置的場(chǎng)地的作業(yè)。按分揀的手段不同，可分為人工分揀、機(jī)械分揀和自動(dòng)分揀。目前自動(dòng)分揀已逐漸成為主流，因?yàn)樽詣?dòng)分揀是從貨物

4、進(jìn)入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動(dòng)分揀裝置來(lái)完成的。這種裝置是由接受分揀指示情報(bào)的控制裝置、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把到達(dá)分揀位置的貨物送到別處的的搬送裝置。由于全部采用機(jī)械自動(dòng)作業(yè)，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較多。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，因此各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，尤其在需要進(jìn)行材料分揀的企業(yè)，以往一直采用人工分揀的方法，致使生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力差，材料的自動(dòng)分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。針對(duì)上述問(wèn)題，利用 PLC 技術(shù)設(shè)計(jì)了一種成本低，效率高的材料自動(dòng)分揀裝置，在材料分揀過(guò)程中取得了較好的控制效果。物料

5、分揀采用可編程控制器 PLC 進(jìn)行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料實(shí)物流、物料信息流的分配和管理。 其設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組裝，具有系統(tǒng)布局靈活，維護(hù)、檢修方便等特點(diǎn)，受場(chǎng)地原因影響不大。同時(shí)，只要根據(jù)不同的分揀對(duì)象，對(duì)本系統(tǒng)稍加修改即可實(shí)現(xiàn)要求。PLC 控制分揀裝置涵蓋了 PLC 技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容，是實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。應(yīng)用 PLC 技術(shù)結(jié)合氣動(dòng)、傳感器和位置控制等技術(shù)，設(shè)計(jì)不同類型材料的自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的靈活性較強(qiáng)，程序開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單

6、，可適應(yīng)進(jìn)行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求。本文主要介紹了 PLC 控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，以及一些調(diào)試方法。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）2第二章第二章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與選擇控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與選擇PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)被控制對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，選擇合適的 PLC 類型，并分配 I/O 點(diǎn)與外部接線。2.12.1 三物料自動(dòng)分揀計(jì)數(shù)系統(tǒng)分析三物料自動(dòng)分揀計(jì)數(shù)系統(tǒng)分析系統(tǒng)要求是將三種不同的物料進(jìn)行自動(dòng)分揀并對(duì)每種物料進(jìn)行計(jì)數(shù)，系統(tǒng)上電后，所有設(shè)計(jì)進(jìn)行初始化，并等待指令進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)皮帶開(kāi)始運(yùn)行，按下啟動(dòng)按鈕，PL

7、C 開(kāi)始進(jìn)行執(zhí)行 CPU 程序，首先通過(guò)倉(cāng)底傳感器對(duì)倉(cāng)里進(jìn)行檢測(cè)，看是否有物料，如果有將通過(guò)推手把物料推出，放到傳送帶上，傳送帶上的物料通過(guò)三個(gè)不同的物料檢測(cè)傳感器進(jìn)行分揀，經(jīng)鋁塊和鐵塊檢測(cè)傳感器，推桿先后將鐵塊、鋁塊從傳送帶推落入各自滑到進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)，塑料塊將在傳送帶繼續(xù)運(yùn)行，右行到達(dá)傳送帶末端計(jì)數(shù)；如此循環(huán)工作，直至按下停止按鈕，系統(tǒng)停止運(yùn)行，顯示三種物料的個(gè)數(shù)?？删幊炭刂破鱾}(cāng)底傳感器鋁傳感器鐵傳感器氣動(dòng)閥 1氣動(dòng)閥 2電動(dòng)機(jī)氣體壓縮機(jī)備用傳感器顯示氣動(dòng)閥 3圖圖 2.12.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）32.1.12.1.1 系統(tǒng)的控制要求系統(tǒng)的控制要求系統(tǒng)利用

8、各種傳感器對(duì)待測(cè)材料進(jìn)行檢測(cè)并分類。當(dāng)待測(cè)物體經(jīng)下料裝置送入傳送帶后，依次接受各種傳感器檢測(cè)。如果被某種傳感器測(cè)中，通過(guò)相應(yīng)的氣動(dòng)裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前行。其控制要求有如下 9 個(gè)方面：（1）系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖 （2）電機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)傳輸帶傳送物體向前運(yùn)行（3）有物料時(shí)，下料汽缸動(dòng)作，將物料送出（4）當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到鐵物料時(shí)，推汽缸 1 動(dòng)作（5）當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到鋁物料時(shí)，推汽缸 2 動(dòng)作（6）其他物料被送到 SD 位置時(shí)，推汽缸 4 動(dòng)作 （7）汽缸運(yùn)行應(yīng)有動(dòng)作限位保護(hù) （8）下料槽內(nèi)無(wú)下料時(shí)，延時(shí)后自動(dòng)停機(jī)2.22.2 可編程邏輯器件選擇可編程邏輯器件選擇可

9、編程邏輯器件即根據(jù)分析控制系統(tǒng)的要求，確定 I/O 點(diǎn)數(shù)，選擇合適的 PLC 的型號(hào)。2.2.12.2.1 確定確定 I/OI/O 點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù) 根據(jù)控制要求，輸入應(yīng)該有 2 個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，5 個(gè)傳感器信號(hào)，包括電感傳感器、電容傳感器、備用傳感器，以及檢測(cè)下料的傳感器和計(jì)數(shù)傳感器。相應(yīng)地，有 4 個(gè)汽缸運(yùn)動(dòng)位置信號(hào)，每個(gè)汽缸有動(dòng)作限位和回位限位，共計(jì) 8 個(gè)信號(hào)。輸出包括控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的接觸器，以及 4 個(gè)控制汽缸動(dòng)作的電磁閥，顯示需要 8 個(gè)輸出。共需 I/ O 點(diǎn) 28 個(gè)，其中 15 個(gè)輸入，13 個(gè)輸出。2.2.22.2.2 PLCPLC 選型選型本系統(tǒng)為小型控制系統(tǒng)，由系統(tǒng)自身設(shè)計(jì)要求可知

10、，系統(tǒng)完成的任務(wù)只需要將三種不同的物料進(jìn)行自動(dòng)分揀，并且同時(shí)記下每種物料的數(shù)量。任務(wù)的要求與規(guī)模比較小，現(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)分析并選擇合適的處理設(shè)備。由于 PLC 的種類很多，也存在不同生產(chǎn)產(chǎn)商。就系統(tǒng)要求來(lái)分類，PLC 有大型、中型、小型。由于系統(tǒng)輸入的信號(hào)占用的輸入點(diǎn)數(shù)比較少，系統(tǒng)完成的任務(wù)比較小，綜合系統(tǒng)要求與經(jīng)濟(jì)等條件，根據(jù)上面所確定的 I/ O 點(diǎn)數(shù)，且該材料分揀裝置的控制為開(kāi)關(guān)量控制。因此，選擇一般的小型機(jī)即可滿足控制要求。本系統(tǒng)選用西門子公司的 S7-200 系列CPU226 型 PLC。它有 24 個(gè)輸入點(diǎn)，16 個(gè)輸出點(diǎn)，S7-200PLC 體積小，運(yùn)算速度快，安裝方便，滿足本系統(tǒng)的要

11、求。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）42.32.3 檢測(cè)元件與執(zhí)行裝置的選擇檢測(cè)元件與執(zhí)行裝置的選擇主要是對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器和各個(gè)傳感器的選擇，并對(duì)其作簡(jiǎn)要介紹。2.3.12.3.1 電感傳感器電感傳感器電感式接近開(kāi)關(guān)屬于有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，用來(lái)檢測(cè)金屬物體。 它由LC 高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。 這個(gè)渦流反作用于接近開(kāi)關(guān)，使接近開(kāi)關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。 由此，可識(shí)別出有無(wú)金屬物體接近，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。本系統(tǒng)選用M18X1X40 電感傳感器。接線圖如圖2.2，原理圖如圖2.3。圖圖 2.22.2 M18X

12、1X40M18X1X40 DCDC 二線常開(kāi)式電感傳感器接線圖二線常開(kāi)式電感傳感器接線圖圖圖 2.32.3 電感傳感器工作原理圖電感傳感器工作原理圖電感傳感器介紹： 由鐵心和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感器，又稱電感式位移傳感器。這種傳感器的線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定的，其電感量的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)把線圈接入測(cè)量電路并接通激勵(lì)電源時(shí)，就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。電感式傳感器的特點(diǎn)是：無(wú)活動(dòng)觸點(diǎn)、可靠度高、壽命長(zhǎng)；分辨率高；靈敏度高；線性度高、重復(fù)性好；測(cè)量范圍寬（測(cè)量范圍大時(shí)分辨率低） ；無(wú)輸入時(shí)有零位輸出電壓

13、，引起測(cè)量誤差；對(duì)激勵(lì)電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高；不適用于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。電感式傳感器主要用于位移測(cè)量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機(jī)械量（如力、張力、壓力、壓差、加速度、振動(dòng)、應(yīng)變、流量、厚度、液位、比重、轉(zhuǎn)矩等）的測(cè)量。常用電感式傳感器有變間隙型、變面積型和螺管插鐵型。在實(shí)際應(yīng)用中，這三種傳感器 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）5多制成差動(dòng)式，以便提高線性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。2.3.22.3.2 電容傳感器電容傳感器 電容傳感器也屬于具有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種接近式開(kāi)關(guān)。 它的測(cè)量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是待測(cè)物體的本身。當(dāng)物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，物體和接近開(kāi)關(guān)的介電常

14、數(shù)發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。由此，便可控制開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)斷。本系統(tǒng)選用E2KX8ME1 電容傳感器，接線圖可參考圖2-5，原理圖如圖2.4。圖圖 2.42.4 電容傳感器工作原理圖電容傳感器工作原理圖電容傳感器介紹：用電測(cè)法測(cè)量非電學(xué)量時(shí)，首先必須將被測(cè)的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量而后輸入之。通常把非電學(xué)量變換成電學(xué)量的元件稱為變換器；根據(jù)不同非電學(xué)量的特點(diǎn)設(shè)計(jì)成的有關(guān)轉(zhuǎn)換裝置稱為傳感器，而被測(cè)的力學(xué)量（如位移、力、速度等）轉(zhuǎn)換成電容變化的傳感器稱為電容傳感器。從能量轉(zhuǎn)換的角度而言，電容變換器為無(wú)源變換器，需要將所測(cè)的力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓或電流后進(jìn)行放大和處理。力學(xué)量中的線位移

15、、角位移、間隔、距離、厚度、拉伸、壓縮、膨脹、變形等無(wú)不與長(zhǎng)度有著密切聯(lián)系的量；這些量又都是通過(guò)長(zhǎng)度或者長(zhǎng)度比值進(jìn)行測(cè)量的量，而其測(cè)量方法的相互關(guān)系也很密切。另外，在有些條件下，這些力學(xué)量變化相當(dāng)緩慢，而且變化范圍極小，如果要求測(cè)量極小距離或位移時(shí)要有較高的分辨率，其他傳感器很難做到實(shí)現(xiàn)高分辨率要求，在精密測(cè)量中所普遍使用的差動(dòng)變壓器傳感器的分辨率僅達(dá)到15 m數(shù)量級(jí)；而有一種電容測(cè)微儀，他的分辨率為0.01 m，比前者提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，最大量程為1005 m，因此他在精密小位移測(cè)量中受到青睞。對(duì)于上述這些力學(xué)量，尤其是緩慢變化或微小量的測(cè)量，一般來(lái)說(shuō)采用電容式傳感器進(jìn)行檢測(cè)比較適宜，主要是這

16、類傳感器具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：(1)測(cè)量范圍大其相對(duì)變化率可超過(guò)100%；(2)靈敏度高，如用比率變壓器電橋測(cè)量，相對(duì)變化量可達(dá)10-7數(shù)量級(jí)；(3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，因其可動(dòng)質(zhì)量小，固有頻率高，高頻特性既適宜動(dòng)態(tài)測(cè)量，也可靜 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）6態(tài)測(cè)量；(4)穩(wěn)定性好由于電容器極板多為金屬材料，極板間襯物多為無(wú)機(jī)材料，如空氣、玻璃、陶瓷、石英等；因此可以在高溫、低溫強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)輻射下長(zhǎng)期工作，尤其是解決高溫高壓環(huán)境下的檢測(cè)難題。2.3.32.3.3 光電傳感器光電傳感器光電傳感器是一種小型電子設(shè)備，它可以檢測(cè)出其接收到的光強(qiáng)的變化。用來(lái)檢測(cè)物體有無(wú)的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設(shè)備，發(fā)射器帶一個(gè)校

17、準(zhǔn)鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空管放大器上。在金屬圓筒內(nèi)有一個(gè)小的白熾燈做為光源。這些小而堅(jiān)固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形。本系統(tǒng)選用FPG系列小型放大器內(nèi)藏型光電傳感器。原理如圖2.5所示，其中負(fù)載可接至PLC。圖圖 2.52.5 FPGFPG 光電傳感器原理圖光電傳感器原理圖光電傳感器介紹：光電傳感器是指能夠?qū)⒖梢?jiàn)光轉(zhuǎn)換成某種電量的傳感器。光電傳感器采用光電元件作為檢測(cè)元件，首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件3部分組成。光電傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光敏器件。它

18、可用于檢測(cè)直接引起光強(qiáng)變化的非電量，也可用來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多。傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，體積小。近年來(lái),隨著光電技術(shù)的發(fā)展，光電式傳感器已成為系列產(chǎn)品，其品種及產(chǎn)量日益增加，用戶可根據(jù)需要選用各種規(guī)格的產(chǎn)品，它在機(jī)電控制、計(jì)算機(jī)、國(guó)防科技等方面的應(yīng)用都非常廣泛。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）7第三章第三章 PLCPLC 硬件組態(tài)設(shè)計(jì)硬件組態(tài)設(shè)計(jì)3.13.1 PLCPLC 控制電機(jī)控制電機(jī)由于皮帶的運(yùn)動(dòng)需要電機(jī)的控制，電機(jī)的啟動(dòng)與停止需要 PLC 進(jìn)行控制，由于皮帶運(yùn)動(dòng)具有單向性，所以只需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行正向控制即可。為了

19、安全工作，在加上反轉(zhuǎn)控制。PLC 輸出口相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)。一般地，PLC 不能直接控制電流繼電器，只能控制電壓繼電器或中間繼電器。所以在端口加個(gè)驅(qū)動(dòng)器去控制電流線圈。FRKM2QSFUM 3KM1圖圖 3.13.1 控制電機(jī)主電路控制電機(jī)主電路SB2CPU226Q0.0驅(qū)動(dòng)器I2.0I2.1L+SB1KM1220VL圖圖 3.23.2 PLCPLC 控制電路控制電路 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）83.23.2 PLCPLC 的輸入輸出端子分配的輸入輸出端子分配根據(jù)所選擇的 PLC 型號(hào)，對(duì)本系統(tǒng)中 PLC 的輸入輸出端子進(jìn)行分配，如表 3.1 所示表 3.1 材料分揀裝置 PLC 輸入/輸出端子分配表

20、西門子 PLC(I/O)分揀系統(tǒng)接口(I/O)備注Q0.0M(輸送帶電機(jī)驅(qū)動(dòng)器)Q0.1YV1(推氣缸 1 電磁閥)Q0.2YV2(推氣缸 2 電磁閥)Q0.3YV3(推氣缸 3 電磁閥)Q0.4YV4(倉(cāng)里氣缸電磁閥) 輸 出 部 分Q1.0Q1.7QB0(驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示)顯示物料數(shù)量I0.1SN(倉(cāng)底傳感器)判斷下料有無(wú)I0.2SA(電感傳感器)I0.3SB(電容傳感器)I0.5SD(備用傳感器)I0.6SFW1(推氣缸 1 動(dòng)作限位)I0.7SEW2(推氣缸 2 動(dòng)作限位)I1.0SFW3(推氣缸 3 動(dòng)作限位)I1.1SFW4(推氣缸 4 動(dòng)作限位)I1.2SFW5(下料氣缸動(dòng)作限位)

21、I1.3SBW1(推氣缸 1 回位限位)I1.4SBW2(推氣缸 2 回位限位)I1.5SBW3(推氣缸 3 回位限位)I1.6SBW4(推氣缸 4 回位限位)I1.7SBW5(下料氣缸回位限位)I2.0SB1(啟動(dòng)) 輸 入 部分I2.1SB2(停止) 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）93.33.3 PLCPLC 硬件外部接線圖硬件外部接線圖根據(jù)表 1 可以繪制出 PLC 的輸入輸出接線端子圖，如圖 3.3 所示圖圖 3.33.3 外部接線圖外部接線圖 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）10第四章第四章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)的核心，程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求及工藝流程

22、，畫(huà)出狀態(tài)流程圖并設(shè)計(jì)出梯形圖。4.14.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的要求，分析各個(gè)設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序，可畫(huà)出程序流程圖，如圖4.1所示。圖圖 4.14.1 系統(tǒng)軟件框圖系統(tǒng)軟件框圖NNYYYY是否回到原位倉(cāng)里是否有物延時(shí)到停機(jī)電機(jī)運(yùn)行皮帶開(kāi)始傳動(dòng)下料氣缸 Y4 動(dòng)作SA 檢測(cè)到物體SB 檢測(cè)到物體推氣缸 1 動(dòng)作推氣缸 2 動(dòng)作推氣缸 4 動(dòng)作顯示單次動(dòng)作連續(xù)動(dòng)作開(kāi) 始NN 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）11該系統(tǒng)可選擇連續(xù)或單次運(yùn)行工作狀態(tài)。若為連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，則系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖中的汽缸4動(dòng)作后，程序再轉(zhuǎn)到開(kāi)始；若為單次運(yùn)行，則汽缸4動(dòng)作后停機(jī)。如果需要，該系統(tǒng)

23、可在分揀的同時(shí)對(duì)分揀的材料進(jìn)行數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，這只需在各汽缸動(dòng)作的同時(shí)累計(jì)即可。當(dāng)相應(yīng)的物料傳感器檢測(cè)到物料時(shí)，傳感器開(kāi)始工作，對(duì)物料進(jìn)行分揀處理。在汽缸推動(dòng)電磁閥進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，在推物料的同時(shí)需要電機(jī)停止一段時(shí)間，氣缸動(dòng)作完之后，電機(jī)重新運(yùn)行。如果相應(yīng)的傳感器沒(méi)有檢測(cè)到物體，則電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)需要進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，只需要在程序上改動(dòng)即可，在傳感器檢測(cè)到物料時(shí)，氣缸動(dòng)作的同時(shí)計(jì)數(shù)器加1，這樣即可對(duì)物料的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。 4.24.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)根據(jù)所繪流程圖，在STEP7-Micro/WIN40軟件中編寫(xiě)梯形圖程序。部分程序清單如下，本設(shè)計(jì)沒(méi)有給出完整的程序。下面對(duì)所編寫(xiě)梯形圖作簡(jiǎn)要

24、的介紹：以上為主程序，首先I2.0啟動(dòng)后，M0.1得電并自鎖，為之后電動(dòng)機(jī)得電做好準(zhǔn)備，I2.1為停止按鈕。當(dāng)PLC處于RUN模式時(shí)，SM0.1通電一個(gè)周期，Q0.0復(fù)位清零，并調(diào)用子程序。如果倉(cāng)底檢測(cè)沒(méi)有物料時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器T30，延時(shí)30秒自動(dòng)停機(jī)。這樣能節(jié)省資源利用，當(dāng)再次檢測(cè)到倉(cāng)底有物時(shí)，可以立刻啟動(dòng)。M0.0為中間繼電器，主要是控制電機(jī)的啟動(dòng)，當(dāng)M0.0自鎖后，把信號(hào)傳遞給輸出Q0.0，使輸出端口一直輸出，在驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)作用下使電機(jī)正常運(yùn)行，但進(jìn)行推物動(dòng)作時(shí)，中間繼電器M0.1斷開(kāi)，使Q0.0暫時(shí)失電，這樣可以使電機(jī)暫時(shí)停止運(yùn)行。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）12 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）13

25、以上為氣缸推動(dòng)物料程序，這時(shí)當(dāng)物料移動(dòng)至傳感器的位置，由于汽缸動(dòng)作需要1秒，讓電機(jī)停轉(zhuǎn)一秒后繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)物料被相應(yīng)的傳感器檢測(cè)中后，相應(yīng)的汽缸動(dòng)作，將物料推下。I1.3，I1.4，I1.5，I1.6，I1.7為汽缸的回位限位開(kāi)關(guān)，初始狀態(tài)為閉合，I0.6，I0.7，I1.0，I1.1，I1.2為汽缸的動(dòng)作限位開(kāi)關(guān)，初始狀態(tài)為關(guān)斷。汽缸動(dòng)作時(shí)，回位限位開(kāi)關(guān)關(guān)斷，到達(dá)動(dòng)作限位開(kāi)關(guān)時(shí)，動(dòng)作限位開(kāi)關(guān)閉合。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）14第五章第五章 控制系統(tǒng)的調(diào)試控制系統(tǒng)的調(diào)試在PLC軟硬件設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)進(jìn)行調(diào)試工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)過(guò)程中，難免會(huì)有疏漏的地方，因此在將PLC連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之前，必需進(jìn)行軟件

26、測(cè)試，以排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。另外，一些硬件如傳感器等，在使用前，也需事先調(diào)試好。5.15.1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試1電感傳感器的調(diào)試在電感傳感器下方的傳送帶上，放置鐵質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動(dòng)，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對(duì)鐵質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。2電容傳感器的調(diào)試在電容傳感器下方的傳送帶上，放置鋁質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動(dòng)，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對(duì)鋁質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。3.PLC控制電機(jī)接線調(diào)試對(duì)電機(jī)的控制是本設(shè)計(jì)核心之一，去除其他硬件部分，單獨(dú)讓PLC進(jìn)行控制，給個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，觀察電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律。5.25.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試將所編寫(xiě)的梯形圖程序進(jìn)行編譯，通過(guò)上下位機(jī)的連接電纜把程序下載到PLC中。剛編好的程序難免有這樣那樣的缺陷或錯(cuò)誤。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯(cuò)誤，減少系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，確保系統(tǒng)在各種正常和異常情況時(shí)都能作出正確的響應(yīng)，需要進(jìn)行離線測(cè)試，既不將PLC的輸出接到設(shè)備上。按照控制要求在指定輸入端輸入信號(hào)，觀察輸出指