機(jī)電傳動(dòng)控制課程設(shè)計(jì) 大小球分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)(共33頁)

1、課程設(shè)計(jì)（論文(lnwn)）題目(tm)：大小球分揀(fn jin)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)名稱：機(jī)電傳動(dòng)控制班級(jí)學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：2013年12月30日成 績(jī) 評(píng) 定 表學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)題目大小球分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)評(píng)語組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌?20 年 月 日課程設(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(dòng)化學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)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(dòng)、回原點(diǎn)、單周期、連續(xù)。3） 連續(xù)時(shí)，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

2、） 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：ASFF 2013年 月 日專業(yè)負(fù)責(zé)人：SFDSF2013年 月 日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：DSDJ2013年 月 日沈陽理工大學(xué)目錄(ml)TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc343809173 0 前 言 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(dòng)化控制設(shè)備，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和工作效率，且要求產(chǎn)品更可

3、靠、更合理、更安全。故提高設(shè)備的自動(dòng)化、專業(yè)化功能對(duì)各類技術(shù)人員來說，已成為新課題(kt)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(shì)，也是自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。如今(rjn)的時(shí)代不僅是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化的時(shí)代，也是自動(dòng)化的時(shí)代。自動(dòng)化機(jī)械手的積極作用也日益為人們(rn men)所知，它能部分代替人的勞動(dòng)并能達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送。因?yàn)樗艽蟠蟮馗纳乒と说膭趧?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，受到人們的重視并大量研究和應(yīng)用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場(chǎng)合，應(yīng)用的更加

4、廣泛。在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常要對(duì)流水線上的產(chǎn)品或工件進(jìn)行分揀，本次課設(shè)擬開發(fā)大小球分揀搬運(yùn)機(jī)械手。采用PLC對(duì)機(jī)械手的上升、下降、左行、右行，以及吸盤吸住球?qū)⑵浞诺较鄳?yīng)的位置進(jìn)行控制。我們利用可編程技術(shù)、結(jié)合其他相應(yīng)的軟件、硬件裝置，控制機(jī)械手完成各種動(dòng)作。1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和基本(jbn)要求課程設(shè)計(jì)的任務(wù)(rn wu)本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)可以(ky)將大小球分開的分揀系統(tǒng)，根據(jù)操作桿下降時(shí)下限位開關(guān)SQ2是否閉合來判斷吸盤吸住的是大球還是小球，然后將其放倒各自對(duì)應(yīng)的箱子中，然后操作桿返回原點(diǎn)。連續(xù)時(shí)，系統(tǒng)循環(huán)5次后聲光間斷報(bào)警5s，然后再返回至原點(diǎn)。主要設(shè)計(jì)I/O端子分配圖、PLC

5、外部端子接線圖和PLC控制梯形圖。系統(tǒng)的基本循環(huán)過程如下：1.操作桿起始運(yùn)行位置在原點(diǎn)位置（如圖），為左限位與上限位的交點(diǎn)處。2.有啟動(dòng)按鈕、停止按鈕和復(fù)位按鈕控制系統(tǒng)運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行期間若按下停止按鈕后系統(tǒng)則完成當(dāng)前循環(huán)后停止；若按下復(fù)位按鈕后則系統(tǒng)將立即停止且操作桿返回原點(diǎn)。3.系統(tǒng)啟動(dòng)后，操作桿運(yùn)行動(dòng)作順序?yàn)椋合陆?s吸球上升（至上限位）右行（至右限位）下降（至下限位）放球上升（至上限位）左行返回（至原點(diǎn)）。4.操作桿右行時(shí)有小球右限位（SQ4）和大球右限位（SQ5）之分；下降時(shí)，若吸盤壓著大球即活塞未達(dá)到下限位置時(shí)（SQ2無動(dòng)作），下限位開關(guān)SQ2斷開（SQ2 =“0”）；若壓著小球時(shí)，

6、下限位開關(guān)SQ2接通（SQ2 =“1”）。圖1 分揀系統(tǒng)示意圖1.2 課程設(shè)計(jì)的基本(jbn)要求1） 完成指導(dǎo)書中要求的工作(gngzu)循環(huán)。2） 要求有四種工作方式：手動(dòng)、回原點(diǎn)、單周期(zhuq)、連續(xù)。3） 連續(xù)時(shí)，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 總體設(shè)計(jì)2.1 PLC選型 CPU是PLC的核心，每臺(tái)PLC至少(zhsho)有一個(gè)CPU，起神經(jīng)中樞的作用，通常由一個(gè)(y )微處理器和一個(gè)存儲(chǔ)器組成。它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定

7、的寄存器中，同時(shí),診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入(jnr)運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去控制相關(guān)的控制電路。對(duì)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(duì)于開關(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；對(duì)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PLC）

8、。另外，PLC工作時(shí)，從輸入信號(hào)到控制對(duì)象存在著滯后現(xiàn)象，所以在選擇PLC時(shí)，應(yīng)根據(jù)對(duì)控制精度要求的不同來選擇PLC，控制精度高的應(yīng)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)，控制精度要求不是很高且運(yùn)算量不大，所以可選擇小型PLC即可滿足要求。（1）輸入端子點(diǎn)數(shù)啟動(dòng)、停止和復(fù)位各需要一個(gè)輸入，手動(dòng)、回原點(diǎn)、單周期和連續(xù)各需要一個(gè)輸入，左限位、下限位、上限位、小球右限位和大球右限位各需要一個(gè)輸入，手動(dòng)操作桿上升、下降、左行、右行、吸球和放球各需要一個(gè)輸入，吸盤上的壓力傳感器開關(guān)需要一個(gè)輸入。一個(gè)19各輸入；（2）輸出端子點(diǎn)數(shù)操作桿下降、上升、左行、右行、吸球，聲報(bào)警、光報(bào)警和

9、原點(diǎn)顯示一共需要8各輸出；（3）PLC的選型確定因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)程序時(shí)總共用到了19個(gè)端子輸入信號(hào)和8個(gè)端子輸出信號(hào)，可選擇在該大小球分揀系統(tǒng)中用的PLC的型號(hào)為西門子S7-200系列的可編程控制器CPU 226 AC/DC/繼電器型PLC。240V 交流電源，24V DC輸入，24V DC輸出。2.2 PLC外部(wib)端子(dun z)接線圖圖2 PLC外部(wib)端子接線圖2.3 I/O端子(dun z)分配(fnpi)圖圖3 I/O端子(dun z)分配圖3 PLC程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)3.1設(shè)計(jì)(shj)思想我對(duì)于本次(bn c)課程設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)思想如下： 主電路部分：（1

10、）、電動(dòng)機(jī)控制操作桿上下左右運(yùn)動(dòng)。（2）、主電路給操作桿的電磁鐵（吸盤）加電產(chǎn)生磁場(chǎng)吸住球運(yùn)動(dòng)。（3）、由繼電器控制液壓缸伸縮運(yùn)動(dòng),也控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。系統(tǒng)循環(huán)過程：（1）、當(dāng)操作桿處于原點(diǎn)位置時(shí)，上限位開關(guān)和左限位開關(guān)被壓下，極限開關(guān)閉合，原點(diǎn)指示燈亮。2.啟動(dòng)系統(tǒng)后，操作桿下降，直到壓力傳感器的開關(guān)閉合。此時(shí)，若碰到的是小球，則下限位開關(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.若吸起的是小球，則操作桿上升，達(dá)到上限位后，操作桿右行，達(dá)到小球的右限位后，再下降，達(dá)到下限位后，將小球放到小球箱里，然后上升、左行返回到原點(diǎn)。4.若吸起的是大球，則操作桿上升，達(dá)到上限位

11、后，操作桿右行，達(dá)到大球的右限位后，再下降，達(dá)到下限位后，將大球放到大球箱里，然后上升、左行返回到原點(diǎn)。3.2順序(shnx)功能圖圖5.順序(shnx)功能圖3.3 PLC梯形圖主程序結(jié)構(gòu)(jigu):公用(gngyng)程序：自動(dòng)(zdng)程序：回原點(diǎn)程序(chngx)：手動(dòng)程序(chngx)：手動(dòng)程序(chngx)說明：在手動(dòng)程序中，為了保證系統(tǒng)的安全(nqun)，設(shè)置了一些必要的連鎖：（1）設(shè)置上升和下降(xijing)之間、左行和右行之間的互鎖，以防止功能相反的兩個(gè)輸出同時(shí)為ON；（2）用限位開關(guān)I0.0I0.4限制操作桿移動(dòng)的范圍；（3）用上限位開關(guān)I0.2的常開觸點(diǎn)與控制操作桿

12、左行和右行的Q0.2和Q0.3的線圈串聯(lián)，使得操作桿只有升到最高位置才能左右移動(dòng)，以防止操作桿在較低位置移動(dòng)時(shí)與其他的物體碰撞。4 程序調(diào)試說明(shumng)仿真軟件(run jin)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(wnjin)，然后在裝載到仿真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(duì)話框中選擇裝載程序，點(diǎn)擊“確定”按鈕后，在出現(xiàn)的“打開”對(duì)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(shí)會(huì)出現(xiàn)下載的程序代碼文本框和梯形圖

13、（見下圖）。圖 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(duì)話框顯示出仿真軟件不能識(shí)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(huì)變化?？梢杂檬髽?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(hào)，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)中的自動(dòng)連續(xù)程序，要在原點(diǎn)位置（I0.0與I0.2閉合）開始運(yùn)行系統(tǒng)，先打開CPU模塊的I1.3自動(dòng)連續(xù)輸入端開關(guān)(kigun)，點(diǎn)擊“啟動(dòng)(qdng)”按鈕I0.5

14、，操作桿下降2s后吸盤吸住球（2s），然后操作桿上升，這樣就會(huì)觀察到CPU模塊上的Q0.0對(duì)應(yīng)的LED燈亮2s后、Q0.4及Q0.1對(duì)應(yīng)的LED燈亮；再點(diǎn)擊上限位輸入信號(hào)I0.2所對(duì)應(yīng)的開關(guān)，就會(huì)觀察到CPU模塊上的Q0.1對(duì)應(yīng)的LED燈熄滅，然后Q0.3對(duì)應(yīng)的LED燈亮；若開始的時(shí)候吸盤吸住的是大球(d qi)的話，再點(diǎn)擊大球右限位輸入信號(hào)I0.4，就會(huì)觀察到CPU模塊上的Q0.0對(duì)應(yīng)的LED燈亮；再點(diǎn)擊下限位輸入信號(hào)I0.1所對(duì)應(yīng)的開關(guān)，就會(huì)觀察到CPU模塊上的Q0.4對(duì)應(yīng)的LED燈熄滅（表示放球），Q0.1對(duì)應(yīng)的LED燈亮；再點(diǎn)擊上限位輸入信號(hào)I0.2所對(duì)應(yīng)的開關(guān)，就會(huì)觀察到CPU模塊上

15、的Q0.2對(duì)應(yīng)的LED燈亮；再點(diǎn)擊左限位輸入信號(hào)I0.0所對(duì)應(yīng)的開關(guān)，就會(huì)觀察到CPU模塊上的LED燈又重復(fù)以上的步驟，表示系統(tǒng)循環(huán)。這說明手動(dòng)程序的仿真調(diào)試正確。按上述方法依次調(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(cuò)誤，程序完全符合設(shè)計(jì)要求。5 結(jié)束語 短短兩周(lin zhu)的課程設(shè)計(jì)就要告一段落，縱觀整個(gè)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(shí)到自己的薄弱環(huán)節(jié)，通過理論分析與實(shí)踐(shjin)的反復(fù)進(jìn)行和論證，許多問題都有了較好的解決方案。而且作為一個(gè)好的控制系統(tǒng)必須(bx)把各種控制都考慮在內(nèi)之外，尤其要考慮安全控制，一個(gè)安全的機(jī)械系統(tǒng)

16、才是真正的好機(jī)械。通過此次課程設(shè)計(jì)，明白了PLC控制的機(jī)械手在大小球分揀系統(tǒng)中的工作原理。并且進(jìn)一步找到了自己的不足之處。為了更好地完成此次的課程設(shè)計(jì)，通過查閱資料以及在老師細(xì)心的指導(dǎo)下，最終達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。通過這次綜合實(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，還積累了好多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。特別是老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度給我的啟發(fā)很大。在這次設(shè)計(jì)實(shí)實(shí)踐過程中，我認(rèn)識(shí)到不管是做什么事，尤其是科學(xué)實(shí)踐，都需要大膽地猜想和小心地求證。任何一個(gè)方案都需要詳細(xì)的論證后才能著手去做，否則即使很快的做出來也會(huì)有很多的不足之處。6 參考文獻(xiàn)1 陳白寧.段智敏.機(jī)床電氣(dinq)與PLC實(shí)訓(xùn)基礎(chǔ). 沈陽.東北大學(xué)出版社，2008.2 陳白寧.段智敏.劉文波.機(jī)電傳動(dòng)(chundng)控制基礎(chǔ). 沈陽.東北大學(xué)出版社，2009.3 張鳳珊.電氣控制及可編程程序控制器.北京(bi jn).中國(guó)輕工業(yè)出版社，2003.4