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控制梯形图的设计与调试
PLC
10分 10分 设计报告格式20分 设计内容60分 总
设备电气原理图 系统动手总印I/O 封面 页面目录图表间距、行工艺系统计
选型 程序实践象评 布局 格式 质量 距、字体 过程控制分配 得主电控制外围接
设计 能力 分 3 5 3 4 6 分析 要求 路 电路 线图 分
5 10 10 10 8 8 5 8 8 8
201006
摘要.................................................................
大小球分拣传送机械PLC控制梯形图的设计与调试
PLC
10分 10分 设计报告格式20分 设计内容60分 总
设备电气原理图 系统动手总印I/O 封面 页面目录图表间距、行工艺系统计
选型 程序实践象评 布局 格式 质量 距、字体 过程控制分配 得主电控制外围接
设计 能力 分 3 5 3 4 6 分析 要求 路 电路 线图 分
5 10 10 10 8 8 5 8 8 8
201006
摘要................................................................................................................................................... 3 第一章 PLC应用系统设计基础知识 ............................................................................................ 4
1.1 PLC控制系统设计的原则和内容。 ................................................................................ 4
1.2 PLC的选型 ........................................................................................................................ 4
1.2.1 性能与任务相适应 ............................................................................................... 5
1.2.2 PLC的处理速度应满足时实控制的要求 ........................................................... 5
1.2.3 PLC应用系统结构合理、机型系列应统一 ....................................................... 5
第二章 PLC在大小球的分拣系统中的设计.................................................................................6
2.1 系统的功能.......................................................................................................................6
2.2 大小球分拣系统的结构...................................................................................................6
2.3 I/O编址及工作框图..........................................................................................................7
2.4 大小球分拣的设计思想...................................................................................................8
2.5 机械手分拣球控制系统的接线图...................................................................................9
第三章 机械手分拣大小球系统的控制程序................................................................................10
3.1 机械手分拣大小球控制的程序流程图.........................................................................10
3.2 机械手分拣大小球控制程序的梯形图.........................................................................11
第四章
.....................................................................................................................................17 参考文献..........................................................................................................................................18
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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、时间和位置来完成工件的传送。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
球的机械装置。我们利用可编程技术,结合相应的硬件装置,控制机械手完成各
种动作。
:机械手、 PLC、 大小球
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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。
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,设置考虑采
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。
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
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
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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
和驱动装置,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
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
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。
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PLC
2.1
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。
5)机械手下降,当碰到下限开关LS2时,将小球释放到小球容器中;如果
是大球,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
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
PS0
接近
开关
图1.1 机械手分拣大小球的工作示意图
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2.3 I/O
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
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
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2.4 1) 当输送机处于起始位置时,上限位开关和左限位开关被压下,极限开
关断开。
2) 启动装置后,捡球装置下行,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,则捡球装置向上行,碰到上限位开关后,捡球装置向右
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,捡球装置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。
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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得电捡球装置下降捡球平板,当下降的捡球平板碰到下限开关SB2时,S0.2得电,停止下降,捡球装置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,
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,
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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,下降到下限开关位置,S1.0得电,断电释放钢球,然后S1.0得电上升到上限开关位置停止上升,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
后上升到上极限位置停止上升,S1.2得电,开始左行,到左极限停止左行,吸
球时间T37为2s,释放球时间T38也为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置。
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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,通过理论分析与实践的反复进行和论
证,许多问题都有了较好的解决方案。
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
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
别是老师严谨冶普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
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[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
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