大小球分拣传送机械PLC控制梯形图的设计与调试

大小球分拣传送机械PLC控制梯形图的与调试 目 录 摘要 .............................................. 2 第一章 PLC应用系统设计基础知识 .................... 3 1.1 PLC控制系统设计的和内容。 .................... 3 1.2 PLC的选型 ........................................ 3 1.2.1 性能与任务相适应 ................................... 4 1.2.2 PLC的处理速度应满足时实控制的要求 .................. 4 1.2.3 PLC应用系统结构合理、机型系列应统一 ................ 4 第二章 PLC在大小球的分拣系统中的设计............ .....5 2.1 系统的功能.......................................5 2.2 大小球分拣系统的结构............................5 2.3 I/O编址及工作框图................................6 2.4 大小球分拣的设计思想............................7 2.5 机械手分拣球控制系统的接线图.....................8 第三章机械手分拣大小球系统的控制程序.................9 3.1 机械手分拣大小球控制的程序流程图.................9 3.2 机械手分拣大小球控制程序的梯形图...............10 第四章 总结..........................................17 致谢................................... .............18 参考文献............................................19 摘 要 机械手的积极作用正日益为人们所认识～其一～它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求～遵循一定的程序、时间和位臵来完成工件的传送。因为～它能大大地改善工人的劳动条件～加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此～受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合～应用得更为广泛。在我国～近代几年来也有较快的发展～并取得一定的成果～受到各工业部门的重视。在生产过程中～经常要对流水线上的产品进行分捡～本课题拟开发物料搬运机械手～采用的德国西门子S7-200系列PLC～对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。用于分捡大小球的机械装臵。我们利用可编程技术～结合相应的硬件装臵～控制机械手完成各种动作。 关键词:机械手、 PLC、 大小球 1 第一章 PLC应用系统设计基础知识 PLC应用系统设计主要包括硬件设计、软件设计、施工设计和安装调试等内容。本课程设计着重在系统设计和程序设计。 1.1 PLC控制系统设计的原则和内容。 PLC的选择除了应满足技术指标的要求外～还应着重考虑产品的技术支持与售后服务等情况。 最大限度地满足被控对象或产生过程的控制要求。对于一些原来用继电接触器线路不易实现的要求～使用PLC后～将很容易实现。 在满足控制要求前提下～力求使控制简单、经济、操作和维护方便。对一些过去较为繁琐的控制可利用PLC的特点加以简化～通过内部程序化外部接线及操作方式。 保证控制系统的安全、可靠。同时采取“软件兼施”的办法。 考虑到生产的发展和工艺的改进～选择PLC容量及I/O点数时～应适当留有裕量。一个系统完成后～往往会发现一些原来没有考虑到的问题～或者新提出的问题 ～如果事先留有裕量。则PLC系统极易修改。同时对日后系统工艺的变更提供方便。当然对于不同的用户～要求的侧重点不同～设计的原则也应有所区别～如果以提高产品和安全为目标～则应将系统可靠性放在设计的重点～设臵考虑采取冗余控制系统,如果要求系统改善信息管理～则应将系统通信能力与总线网络设计加以强化,如果系统工艺经常变更～则事先充分考虑。 1.2 PLC的选型 在满足控制要求的前提下～选型时应选择最佳的性能价格比～具体考虑以下几点。 1.2.1 性能与任务相适应 对于开关量控制系统的应用系统～当对控制要求不高时～可选用小型PLC,如西门子公司S7-200系列PLC或OMON公司系列CPM1A/CPM2A型PLC,就能满足要 2 求～如对小型泵的顺序控制、单台机械的自动控制等。 对于以开关量控制为主～带有部分模拟量控制的应用系统～如对工业生产中常遇到的温度、压力、流量、液位等连续量的控制～应选用带有A/D转换的模拟量输入模块和带有D/A转换的模拟量输出模块～配接相应的传感器、变送器和驱动装臵～并且选择运算功能较强的中小型PLC～如西门子公司的S7-300系列PLC或OMRON公司的COM/CQM1H型PLC。 对于比较复杂的中大型控制系统～如闭环控制、PID调节、通信联信网4等～可选用中大型PLC,如西门子公司的S7-400系列PLC或OMRON公司的C200HE/C200HG/C200HX、CV/CVM1等PLC,。当系统的各个控制对象分布在不同的地域时～应根据各部分的具体要求来选择PLC～一组成一个分布式的控制系统。 1.2.2 PLC的处理速度应满足时实控制的要求 PLC工作时～从输入信号控制存在着滞后现象～即输入量的变化～一般要在1，2个扫描周期之后才能反映到输出端～这对于一般工业控制是允许的。但有些设备的实时性要求教高～不允许有教大的滞后时间。例如～PLC的I/O点数在几十到几千点范围内～这时用户应用程序的长短对系统的响应速度会有较大的差别。滞后时间应控制在几十毫秒之内～应小于普通继电器的动作时间。 1.2.3 PLC应用系统结构合理、机型系列应统一 PLC的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构把PLC的I/O和CPU放在一块电路板上～省去插接环节～体积小～每一I/O点的平均价格比模块式的便宜～适用于工艺过程比较稳定、控制要求比较简单的系统。模块式PLC的功能扩展～I/O点数的增减～输入与输出点数的比例～都比整体式灵活。维修更换模块、判断与处理故障快方便～适用于工艺过程变化教多、控制要求复杂的系统。在使用时～应按实际具体情况进行选择。 结合以上几点～在设计PLC机械手在大小球分选系统中用的PLC的选型为西门子S7-200系列的可编程控制器。 3 第二章 PLC在大小球的分拣系统中的设计 2.1系统的功能 机械手分拣大小球的控制功能要求为: 1,原位:机械手原始状态为左上角原位处～即上限开关LS3及左限开关LS1压合～同时机械手处于放松状态和球槽内有球,接近开关PS吸合,～这时原位显示亮～表示准备就绪。 2,按下启动按钮SB1后～机械手下降～经过2s后机械手一定会碰到球。如果同时碰到下限开关LS2～则一定是小球,如果此时未碰到下限开关LS2～则一定是打球。 3,机械手吸住球后就提升～碰到上限开关LS3后就右行。 4,如果是小球～则右行到LS4处,如果是大球～则右行到LS5处。 将小球释放到小球容器中,如果是 5,机械手下降～当碰到下限开关LS2时～ 大球～则释放到大球容器中。 6,释放后机械手提升～碰到上限开关LS3后～左行。 7,左行至碰到左限开关LS1时停下来～至此～一个工作循环结束。 2.2大小球分拣系统的结构 机械手分拣大小球的工作示意图如图1.1所示。 LS1LS4LS5左限右限右限 原点 显示M上限LS3 左行右行 ++ 上行当吸住大球时，活塞未达 到下限位置，LS2不动作 下行 下限LS2 电磁铁小大 PS0 接近 开关 图1.1 机械手分拣大小球的工作示意图 4 2.3 I/O编址及工作框图 输入地址 对应的外部设备 输出地址 对应设备的操作 I0.0 设备的启动按钮 Q0.0 机械臂上升 I0.1 上移限位开关 Q0.1 机械臂下降 I0.2 下移限位开关 Q0.2 机械臂左行 I0.3 左移限位开关 Q0.3 机械臂右行 I0.4 大小球的选择开关 Q0.4 机械臂吸球/放球 I0.5 小球的选择开关 定时器 定时时间 I0.6 大球的限位开关 T37 2S I0.7 设备的停止按钮 T38 2S I1.0 连续运行按钮 I1.1 单周期运行按钮 I1.2 单不运行按钮 I1.3 回原点运行 单步运行的辅助按I1.4 钮 5 2.4 大小球分拣的设计思想 1) 当输送机处于起始位臵时～上限位开关和左限位开关被压下～极限开 关断开。 2) 启动装臵后～捡球装臵下行～一直到极限开关闭合。此时。若碰到的 是小球～则压力传感器仍为断开状态,若碰到的是大球～则压力传感 器闭合状态。 3) 吸起小球后～则捡球装臵向上行～碰到上限位开关后～捡球装臵向右 行,碰到右限位开关,小球的右限位开关,后～再向下行～碰到下限 位开关后～将小球释放到小球箱里～然后返回到原位。 4) 如果吸起的是大球～捡球装臵右行碰到另一个右限位开关,大球的右 限位开关,后～再向下行～碰到下限位开关后～将大球释放到小球箱 里～然后返回到原位。 6 2.5 机械手分拣球控制系统的接线图 7 第三章 机械手分拣大小球系统的PLC程序 3.1 机械手分捡大小球控制程序流程图 根据要求～该控制流程根据吸住的是,大球、小球,有两个分支～此处应为分支点～且属于选择性分支。分支在机械臂下降之后根据接近开光,X0,的通断～分别将球吸住、上升、右行到SB4 或 SB5 处下降～此处应为汇合点。然后再释放、上升、左移到原点。 当按下SM0.1时～S0.0得电～如果转换条件满足～S0.1得电捡球装臵下降捡球平板～当下降的捡球平板碰到下限开关SB2时～S0.2得电～停止下降～捡球装臵给平板处的电磁线圈,KM,通电～捡球平板产生电磁吸力吸住钢球～此时压力感应器I0.4用来判断是吸住的大球还是小球～如果压力感应器I0.4的输出断开～说明吸住的是小球～而如是闭合的～则说明吸住的是大球。当吸住钢球后～ 8 S0.3得电捡球平板上升～碰到上限开关后开始右行～I0.5为小球位限位开关～I0.6为大球位限位开关～在右行的过程中～如果吸住的是大球～S0.6得电～则要到碰到I0.6才停止右行～S0.7得电～下降到下限开关位臵～S1.0得电～断电释放钢球～然后S1.0得电上升到上限开关位臵停止上升～S1.2得电～开始左行～碰到左极限停止左行,而如果是吸住的小球～则在右行的时候碰到I0.5就停止右行～S0.7得电～下降到下限开关出停止下行～S1.0得电～断电释放钢球～然后上升到上极限位臵停止上升～S1.2得电～开始左行～到左极限停止左行～吸 ～释放球时间T38也为2s, 球时间T37为2s 当将旋钮开关I1.0后～系统由开始捡球到放球～返回再次开始捡球～如此循环不断的进行捡球和放球的过程～直到按下停止按钮～系统才停下来不工作。 当系统在连续运行时～停止方式有两种～一种是正常停止:就是按下停止按钮后～系统要将整个周期剩下的步骤全部进行完～然后回到原点才停止工作。另外一种是紧急停止:就是用来处理紧急情况下来及时停止整个系统工作的～一按紧急停止～系统立刻停止～不管已经工作到什么位臵。 3.2 机械手分拣大小球控制程序的梯形图 9 10 11 12 13 14 15 第四章 总结 短短两个星期的课程设计就要告一段落～纵观整个设计过程～可以说在这一过程中我的收获很大～充分认识到自己的薄弱环节～通过理论与实践的反复进行和论证～许多问题都有了较好的解决。 软件部分采用各部分程序直接转的方式～依次实现了PLC流程图、梯形图、指令表三种机械手控制方式。用此种方法编写程序条理清晰～连贯性强～但若要增加其它机械手控制方式或进行扩展～程序会变得相当复杂而且容易出错～出错后调试修改也很困难。收进的方式是将各部分程序写成程序～方便调用和调试。此种方法的优点是程序编写比较简单～不需要再编写分支、汇合状态移图的程序～且由于本课对定时精确度要求并不高～适宜采用。若是在对定时精度要求比较高的情况下～应采用单片机的中断功能进行硬件定时。 通过此次设计～了解了PLC机械手在大小球分选系统的工作原理～首次学习了一些机械手的工作原理及使用方法。其中电路及软件实现是此次设计的主要部分。 通过这次综合实践～我更加看清了自己的不足之处。为了搞好这次毕业设计～通过查阅资料以及在老师和同学的帮助下～最终基本达到了设计目的。通过实践～巩固了理论知识的学习～提高了实际应用所学知识的能力～还积累了许多宝贵的经验。特别是老师的态度给我启发不小。在这次的设计实践过程中～我认识到不管做什么事～尤其是科学实践～都需要大胆假设～小心求证。任何一个方案都要经过详细周全的论证后才能着手去做～否则即使很快做出来～但经不起推敲和考验。对于那些要求能够扩展功能的课题更是如此 16 致谢 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。我开始先认真审题～考虑设计系统的要求及条件～之后多方收集相关资料并截选～再与同学交流、请教司老师。 回顾起此次西门子plc课程设计～令我仍感慨颇多。三个多星期的时间里～付出了不少时间和精力～努力地查找资料、绘制电路图等～但学到了很多很多东西。同时～不仅巩固了以前所学过的知识～而且学到了很多在本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的～只有理论知识是远远不够的～只有把所学的理论知识与实践相结合起来～才能提高自己的思维能力。在设计的过程中常遇到问题～可以说是困难重重～第一次做此类设计～难免会遇到过各种各样的问题～同时在设计的过程中发现了自己的不足之处～对以前所学过的知识理解得不够深刻～掌握得不够牢固。这次课程设计之后～一定把以前所学过的知识重新巩固。 通过本次课程设计～我在司老师的精心指导和严格要求下～获得了丰富的理论知识～极大地提高了实践能力～这对我今后进一步学习这方面的知识有极大的帮助。在此～忠心感谢司老师的指导和同学的帮助。 17 参考文献 [1] 廖常初主编.《PLC基础及应用》. 机械工业出版社,2004 [2] 《简明维修电工手册》 机械工业出版社,1993 [3] 赵金荣主编.《可编程序控制器原理及应用》 上海应用技术学院 [4] 易传禄主编.《可编程序控制器应用指南》上海科普出版社 [5] 方承远主编.《工厂电气控制技术》 机械工业出版社 [6] 王永华主编.《现代电气及可编程技术》 机械工业出版社 [7] 汤以范主编.《电气与可编程序控制器技术》 机械工业出版社 18