大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計

1、摘要機械臂自動分揀機構(gòu)的積極作用正日益為人們所認識，它能部分地代替人的勞動并能達到生產(chǎn)工藝的要求， 遵循一定的程序、 時間和位置來完成工件的篩選與傳送。 因為它能大大地改善工人的勞動條件，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐，因此，受到各先進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、噪聲的場合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近代幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門的重視。在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常要對流水線上的產(chǎn)品進行分揀，本課程設(shè)計擬設(shè)計大小球分揀傳送機控制系統(tǒng)的plc設(shè)計，采用的德國西門子 s7-200 系列（cpu-224）plc，對機械臂的上下、左右以

2、及抓取運動進行控制，用于分撿大小球的機械裝置。我們利用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，控制機械手完成各種動作。關(guān)鍵詞：大小球分揀控制系統(tǒng)； plc； 行程開關(guān)目錄第1章 引言1.1 大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容簡介1.2 大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計要求1.3 大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計思想第2章 大小球分揀傳送系統(tǒng)的硬件電路 2.1 按控制要求進行功能分析2.2分揀大小球控制的運行框圖2.3確定i/o信號數(shù)量，選擇plc的類型2.4 分揀大小球控制的電器元件配置表2.5 分揀大小球控制的i/o接線圖第3章大小球分揀傳送系統(tǒng)的程序設(shè)計 3.1 分揀大小球控制程序的梯形圖 3.2 分

3、揀大小球控制程序的指令表設(shè)計總結(jié)謝辭參考文獻第1章 引言1.1 大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容簡介學(xué)院此次安排我們進行了為其兩周的機電傳動課程設(shè)計實習(xí)，對我們即將進行畢業(yè)設(shè)計是很有益處的。這學(xué)期我們學(xué)習(xí)了機電傳動控制課程，此次實習(xí)主要是對課本中的知識進行實踐，比如繼電器-接觸器控制和可編程控制器控制等重要章節(jié)更是練習(xí)緊密。讓我們把課本知識很好的應(yīng)用于實踐中去，有助于總體實力的提高。 本次我的課程設(shè)計的主要內(nèi)容：大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計，如圖1-1。圖1-1大小球分揀傳送機械示意圖1.2 大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計要求本次設(shè)計的控制要求如下： 1.機械臂起始位置在機械原點（見圖1-

4、1），為左限、上限的交點位置。 2.有啟動按鈕和停止按鈕控制運行，按下設(shè)備停止按鈕后機械臂必須回到原點。 3.啟動后，機械臂動作順序為：下降吸球上升（至上限）右行（至右限）下降釋放上升（至上限）左行返回（至原點）。 4.機械臂有形式有小球右限（ls4）和大球右限（ls5）之分；下降時，當電磁鐵壓著大球時，下限開關(guān)ls2斷開（=“0”）；壓著小球是，下限開關(guān)ls2接通（=“1”）1.3 大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計思想我對于本次課程設(shè)計的總體思路如下：本設(shè)計主要要求控制電路plc的設(shè)計，故對于主電路就不做過多闡述。主電路有兩部分： 1電動機控制機械臂上下左右運動。 2主電路給機械臂的電磁鐵加電

5、產(chǎn)生磁場吸住球運動。由繼電器控制液壓缸伸縮運動,也控制電動機正反轉(zhuǎn). 控制電路：由plc控制繼電器線圈來控制主電路的上下左右運動和抓釋小球.plc控制繼電器和電燈的輸出，從而控制主電路。 1.當輸送機處于起始位置時，上限位開關(guān)和左限位開關(guān)被壓下，極限開關(guān)斷開。 2.啟動裝置后，機械臂下行，一直到極限開關(guān)sq閉合。此時。若碰到的是小球，則下限開關(guān)ls2為閉合狀態(tài)；若碰到的是大球，則下限開關(guān)ls2仍為斷開狀態(tài)。 3.吸起小球后，則撿球裝置向上行，碰到上限位開關(guān)后，撿球裝置向右行；碰到 右限位開關(guān)（小球的右限位開關(guān)）后，再向下行，碰到下限位開關(guān)后，將小球釋放到 小球箱里，然后返回到原位。 4.如果吸

6、起的是大球，撿球裝置右行碰到另一個右限位開關(guān)（大球的右限位開關(guān)）后，再向下行，碰到下限位開關(guān)后，將大球釋放到小球箱里，然后返回到原位。第2章 大小球分揀傳送系統(tǒng)的硬件電路 2.1 按控制要求進行功能分析分揀大小球的控制功能要求為： 1.原位：機械臂原始狀態(tài)為左上角原位處，即上限開關(guān)ls3及左限開關(guān)ls1壓合，同時機械臂處于有磁狀態(tài)狀態(tài)和球槽內(nèi)有球（接近開關(guān)ps吸合），這時原位顯示亮，表示準備就緒。 2.按下啟動按鈕sb1后，機械臂的電磁鐵斷磁，機械臂下降，接近開關(guān)sq閉合后后機械臂會碰到球，接著電磁鐵加磁。如果同時碰到下限開關(guān)ls2，則一定是小球；如果此時未碰到下限開關(guān)ls2，則一定是大球。

7、3.機械臂吸住球后就提升，碰到上限開關(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.機械臂下降，當碰到下限開關(guān)ls2后，經(jīng)過1s后將小球釋放到小球容器中；如果是大球，則釋放到大球容器中。 6.釋放后機械臂提升，碰到上限開關(guān)ls3后，左行。 7.左行至碰到左限開關(guān)ls1后，一個工作循環(huán)結(jié)束，如果此時接近開關(guān)pso顯示球槽內(nèi)還有球，則繼續(xù)下一循環(huán) 8.控制系統(tǒng)停止有兩種情況；（1）接近開關(guān)pso顯示球槽內(nèi)五球則循環(huán)結(jié)束；（2）按下停止按鈕sb2則運行完此次循環(huán)后停止到原點。（3）按下急停按鈕sb3 9.當系統(tǒng)在連續(xù)運行時，停止方式有兩種，一種是正常停止：就

8、是按下停止按鈕后，系統(tǒng)要將整個周期剩下的步驟全部進行完，然后回到原點才停止工作。另外一種是緊急停止：就是用來處理緊急情況下來及時停止整個系統(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。2.2分揀大小球控制的運行框圖運行框圖分為12個網(wǎng)絡(luò)，共11層控制，加循環(huán)控制流程，一直到?jīng)]有球之后便自動遠點停止，也可以按停止按鈕到這一循環(huán)結(jié)束后停止在原點位置。重新按下啟動按鈕后，再次開始，具體過程如圖2-1所示圖2-1分揀大小球控制的運行框圖2.3確定i/o信號數(shù)量，選擇plc的類型對于開關(guān)量控制系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)，當對控制要求不高時，可選用小型plc（如西門子公司s7-200系列plc或omo

9、n公司系列cpm1a/cpm2a型plc）就能滿足要求，如對小型泵的順序控制、單臺機械的自動控制等。 對于以開關(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)動裝置，并且選擇運算功能較強的中小型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/c

10、200hg/c200hx、cv/cvm1等plc）。當系統(tǒng)的各個控制對象分布在不同的地域時，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來選擇plc，一組成一個分布式的控制系統(tǒng)。 根據(jù)系統(tǒng)分析得輸入點有9個，分別為i0.0-i1.1;輸出點有6個，分別為q0.0-q0.5。i/o點共14個，故選擇s7200系列（cpu-224）plc。2.4 分揀大小球控制的電器元件配置表s7200系列（cpu-224）plc有14di/10do，本次設(shè)計只需9個輸入，6個輸出，具體原件配置表如表2-1表2-1 電器組件分配表輸入地址編碼信號名稱元件名稱元件信號i0.0啟動信號常開按鈕sb1i0.1停止信號常開按鈕sb2i0.2急

11、停信號常開按鈕sb3i0.3左限信號常開按鈕ls1i0.4下限信號常開開關(guān)ls2i0.5上限信號常開開關(guān)ls3i0.6小球的右限信號常開開關(guān)ls4i0.7大球的右限信號常開開關(guān)ls5i1.1料口有無球信號常開開關(guān)ps0i1.0大小球的接近信號常開開關(guān)sq輸出地址編碼對應(yīng)的外部設(shè)備元件名稱元件符號q0.7顯示燈亮信號原點顯示燈hlq0.1電磁鐵控制信號電磁鐵線圈kq0.2機械臂下降信號接觸器km1q0.3機械臂上升信號接觸器km2q0.4機械臂右行信號接觸器km3q0.5機械臂左行信號接觸器km42.5 分揀大小球控制的i/o接線圖由plc控制繼電器線圈來控制主電路的上下左右運動和抓釋小球.pl

12、c控制繼電器和電燈的輸出，從而控制主電路。采用s7200系列（cpu-224）plc，輸入端分兩組，輸出端分兩組共六個接口，具體如圖2-2。圖2-2機械臂分揀大小球控制的i/o接線圖第3章大小球分揀傳送系統(tǒng)的程序設(shè)計3.1 分揀大小球控制程序的梯形圖機械臂大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計程序的梯形圖見下圖3-1，共有14個網(wǎng)絡(luò)，11層控制系統(tǒng)，具體詳析見圖所示。圖3-1 分揀大小球控制程序的梯形圖3.2 分揀大小球控制程序的指令表根據(jù)梯形圖轉(zhuǎn)的指令表見下表3-1 表3-1指令表 network 1 / 啟動和停止命令 ld i0.0 o m0.0 an i0.1 = m0.0 network 2

13、 / 急停命令 ld i0.2 o m1.0 an i0.0 = m1.0 network 3 / 接觸球后機械臂加磁 ld i1.0 an t37 = q0.1 network 4 / 原點燈亮 ld i0.3 a i0.5 an i0.1 = q0.7 network 5 / 啟動后機械臂下行 ldn m1.0 a m0.0 a i0.3 an i1.0 a i1.1 = m0.2 network 6 / 按急停后觸球前返回 ldn m1.0 an m0.0 a i0.3 an i1.0 an i0.5 = m0.3network 7 / 抓球后上行 ldn m1.0 a q0.1 a i

14、0.3 an i0.5 = m1.3 network 8 / 判斷大小球 ld i0.4 o m0.1 a q0.1 = m0.1 network 9 / 抓球右行至大或小球右限 ldn m1.0 ldn m0.1 an i0.7 ld m0.1 an i0.6 old ald a q0.1 a i0.5 = q0.4 network 10 / 抓球下行至下限后過1s斷磁 ldn m1.0 a q0.1 ldn m0.1 a i0.7 ld m0.1 a i0.6 old ald lps an i0.4 = m1.2 lpp a i0.4 an t37 ton t37, 10 network

15、11 / 上行至上線停止ldn m1.0 ld i0.7 o i0.6 ald an q0.1 an i0.5 = m2.3 network 12 / 左行至左限停止，開始下次循環(huán) ldn m1.0 an q0.1 a i0.5 an i0.3 = q0.5 network 13 / 中間繼電器輸出下行 ld m0.2 o m1.2 = q0.2 network 14 / 中間繼電器輸出上行 ld m0.3 o m1.3 o m2.3 = q0.3 end設(shè)計總結(jié)我們的兩周的課程設(shè)計就要告一段落，縱觀整個設(shè)計過程，可以說在這一過程中我的收獲很大，充分認識到自己的薄弱環(huán)節(jié)，通過理論分析與實踐的反

16、復(fù)進行和論證，許多問題都有了較好的解決方案。軟件部分采用各部分程序直接轉(zhuǎn)的方式，依次實現(xiàn)了plc流程圖、梯形圖、指令表三種控制方式。用此種方法編寫程序條理清晰，連貫性強，但若要增加其它控制方式或進行擴展，程序會變得相當復(fù)雜而且容易出錯，出錯后調(diào)試修改也很困難。收進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)點是程序編寫比較簡單，不需要再編寫分支、匯合狀態(tài)移圖的程序，且由于本課對定時精確度要求并不高，適宜采用。若是在對定時精度要求比較高的情況下，應(yīng)采用單片機的中斷功能進行硬件定時。 通過此次設(shè)計，了解學(xué)習(xí)了plc在大小球分選系統(tǒng)的工作原理及使用方法。其中電路及軟件實現(xiàn)是此次設(shè)計的主

17、要部分。 作為一個好的控制系統(tǒng)必須把各種控制都考慮在內(nèi)之外，還要考慮安全控制，一個安全的系統(tǒng)才是真正的好系統(tǒng)。謝辭非常感謝學(xué)校學(xué)院給了我們這次非常重要的實習(xí)機會，對我們的能力提高非常有幫助，對以后的工作能更好更快的融入工作中區(qū)。 還要感謝段老師不辭勞苦的辛勤指導(dǎo)，對每個簡單或難的問題都予以精彩深刻的解答，是我又學(xué)到了很多的知識 通過這次綜合實踐，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，通過查閱資料以及在老師和同學(xué)的幫助下，最終基本達到了設(shè)計目的。通過實踐，鞏固了理論知識的學(xué)習(xí)，提高了實際應(yīng)用所學(xué)知識的能力，還積累了許多寶貴的經(jīng)驗。特別是老師嚴謹冶普的態(tài)度給我啟發(fā)不小。在這次的設(shè)計實踐過程中，我認識到不管做什么事，尤其是科學(xué)實踐，都需要大膽假設(shè)，小心求證。任何一個方案都要經(jīng)過詳細周全的論證后才能著手去做，否則即使很快做出來，但經(jīng)不起推敲和考驗。對于那些要求能夠擴展功能的課題更是如此。 總之，這次實習(xí)要再次感謝學(xué)院和指導(dǎo)老師王老師，是自己又在課本知識上更深刻的理解和研究，在實踐能力上也同樣大大提高，綜合能力都提高顯著。 參考文獻1 廖常初主編.plc基礎(chǔ)及應(yīng)用. 機械工業(yè)出版社,2004