儲料單元和翻轉送料控制PLC

1、信息與電氣工程學院課程設計說明書（2010 /2011 學年第 一 學期）課程名稱 ：可編程控制器課程設計 題 目 ：儲料單元和翻轉送料控制專業(yè)班級 ： 電氣07-1班 學生姓名 ： 段斯楚 學 號： 070060119 指導教師 ： 劉增環(huán)、岑毅南、霍振宇、路巍等 設計周數(shù) ： 2周 設計成績 ： 2011年 1 月 11 日目 錄1. 課程設計目的. . .22. 課程設計正文. . .22.1主要任務.22.2系統(tǒng)簡介. . . .22.3控制器介紹. .32.3.1西門子S7-300可編程控制器. . .32.3.2 PROFIBUS網絡. .32.3.3西門子S7-200可編程控制器

2、. . .42.4 系統(tǒng)單元介紹. .42.4.1儲料單元. . . . . .42.4.2翻轉送料單元. . . . . .52.5 PLC軟件設計 . .62.5.1儲料單元. . . . . . . . .62.5.2翻轉送料單元. . . . . .103、課程設計總結與結論. . . . .161、課程設計目的通過此次儲料單元和翻轉運料控制課程設計，熟悉并掌握s7-200系列PLC梯形圖的設計及其開發(fā)軟件的使用，通過I/O的地址分配了解并熟悉PLC224的接口。加深我們對PLC的認識和使用，融會貫通其編程思想，培養(yǎng)并加強在實際生產生活中的應用。2、課程設計正文2.1主要任務設計內容工

3、件由氣缸推出到料板上，然后等待下一單元將工件取走。氣缸的頂出與收回靠一個二位五通雙控電磁閥控制。由傳感器識別頂料桿（氣缸）的位置；當傳感器無信號時說明料庫中無原料，頂料桿不能推出；由行程開關完成識別工件是否已被推到料板上。翻轉臂在兩個單元間設定的位置準確地傳送工件。采用直流減速電機完成該動作，并通過真空吸盤抓取工件。系統(tǒng)通過三個傳感器識別旋轉臂的位置，并向其他單元發(fā)出啟動信號；由一個微動開關識別工件是否被抓牢。動作要求：1. 工件通過頂料桿由倉庫被分離到料板上；2. 當料庫無工件時，頂料桿將不能推出， 當工件被分離到料板上后，發(fā)出信號給下一單元；3. 當工件被抓取后，旋轉臂由左向右運動；4.

4、旋轉臂到達右側將釋放工件，釋放工件后旋轉臂向左運動；5. 課程設計報告書書寫規(guī)范、文字通順、圖表清晰、數(shù)據完整、結論明確。2.2系統(tǒng)簡介本套機電一體化實訓系統(tǒng)是以臺灣eVIEW觸摸屏為監(jiān)控設備，西門子S7-300型可編程序控制器作為主控制器,S7-200型可編程控制器作為單元控制器，所有的設備之間采用西門子專用網絡連接的形式。配有由8個單元組成的執(zhí)行器及機械裝置，每站的執(zhí)行器采用托板形式，由托板固定在實驗平臺上，每站的控制器采用掛板形式，掛在實驗臺的網孔板上，電、氣連接由學生自己動手，完成插接過程，提高動手能力系統(tǒng)涵蓋了自動化領域中的常用技術；可編程控制器技術、觸摸屏監(jiān)控技術、氣動技術、機械傳

5、動技術、傳感器技術、配線技術、機電聯(lián)調技術、PLC編程技術、各種常用電機的控制技術等。本套系統(tǒng)由8個單元組成；它們是儲料單元、翻轉送料單元、尺寸檢測單元、材質檢測單元、機械手送料單元、加工單元、搬運單元、立體倉儲單元。每個單元有各自動作特點和要求，可成組編程，也可以單元分步編程，其工作任務是將隨設備一起提供的工件由原料倉庫取出，經過高度檢測，材質檢測，然后對非金屬工件進行加工，最后按材料的不同將工件進行分撿入庫。同時在幾個工作單元之間配以不同形式的工件傳送裝置最終完成一整套工作及工藝過程。2.3控制器介紹2.3.1西門子S7-300可編程控制器：SIMATIC S7-300 是一種通用型PLC

6、，能適合自動化工程中的各種應用場合，尤其是在生產制造過程中的應用。模塊化、無排風扇結構、易于實現(xiàn)分布式的配置、以及用戶易于掌握等特點，使得S7-300在實施各種控制任務時，成為一種既經濟又切合實際的解決方案。S7-300具有以下顯著特點：-          循環(huán)周期短，處理速度高-         指令集功能強大、可用于復雜功能  -      

7、 產品設計緊湊、可用于空間有限的場合 -     模塊化結構、適合密集安裝 -        有不同檔次的CPU、各種各樣的功能模塊合I/O模塊可供選擇-         100免維護STEP 7編程軟件用于SIMATIC S7等的編程、監(jiān)控和參數(shù)設置的標準工具，為了在個人計算機上使用STEP 7,應配置MPI通信卡或PC/MPI通信適配器，將計算機連接到MPI或PROFIBUS網絡，來

8、下載和上載PLC的用戶程序和組態(tài)數(shù)據。2.3.2 PROFIBUS網絡：PROFIBUS是一種國際性的開放式現(xiàn)場總線標準，屬于單元級和現(xiàn)場級的SIMATIC網絡，適用于傳輸中小量的數(shù)據。其開放性可以允許許多家廠商開發(fā)各自的符合PROFIBUS協(xié)議的產品，這些產品均可以連接在同一個PROFIBUS網絡上。PROFIBUS是一種電氣網絡，物理傳輸介質可以是屏蔽雙絞線、光纖或無線傳輸。目前的PROFIBUS有三種系列：PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。PROFIBUS-DP應用于現(xiàn)場級；PROFIBUS-PA用于車間級；PROFIBUS-FMS專為過程自動化設

9、計，可用于有爆炸危險的環(huán)境中。我們在設備中使用的是PROFIBUS-DP。PROFIBUS-DP的最高傳輸率為12Mbps，經過優(yōu)化的高速、廉價的傳輸形式，適用于自動控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設備之間的實時通信，它采用了RS-485傳輸。2.3.3西門子S7-200可編程控制器：S7-200系列屬于整體式小型PLC,用于代替繼電器的簡單控制場合，也可以用于復雜的自動化控制系統(tǒng)，將CPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個箱型機殼內，CPU模塊和擴展模塊用扁平電纜連接。EM277 PROFIBUS-DP從站模塊用于將S7-200 CPU連接到PROFIBUS-DP網絡。通信速率為960012Mbps。 

10、  STEP 7-Micro/Win32是專門為S7-200設計的，在個人計算機Windows操作系統(tǒng)下運行的編程軟件，CPU通過PC/PPI電纜或插在計算機中的CP5611等通信卡與計算機通信2.4 系統(tǒng)單元介紹本系統(tǒng)的每個單元各自配有自己的SIEMENS S7-200 PLC 可編程序控制器作為單元控制器，每個單元還配有獨立的操作按鈕：自動/手動選擇；啟動/停止選擇；單步運行；系統(tǒng)復位。因為每一站都可以方便的連接電源系統(tǒng)，氣動系統(tǒng)，機械系統(tǒng)，操作系統(tǒng)，所以每一站可以作為獨立的系統(tǒng)進行控制，也可以根據不同的需要進行兩站或者多站組合，完成所需要的系統(tǒng)動作。其中每站可以進行單步分解動作

11、控制，單站手動單循環(huán)控制，自動響應循環(huán)控制2.4.1儲料單元動作過程：                          工件由氣缸推出到料板上，然后等待下一單元將工件取走。氣缸的頂出與收回靠一個二位五通雙控電磁閥控制。由傳感器識別頂料桿（氣缸）的位置；當傳感器無信號時說明料庫中無原料，頂料桿不能推出；由行程開關完成識別工件是否已被推到料板上。動作

12、要求：-             工件通過頂料桿由倉庫被分離到料板上 -              判斷料板上有無工件 -              當料庫無工件時，頂料桿將不能推出 - &

13、#160;   當工件被分離到料板上后，發(fā)出信號給下一單元2.4.2翻轉送料單元動作過程：翻轉臂在兩個單元間設定的位置準確地傳送工件。采用直流減速電機完成該動作，并通過真空吸盤抓取工件。系統(tǒng)通過三個傳感器識別旋轉臂的位置，并向其他單元發(fā)出啟動信號；由一個微動開關識別工件是否被抓牢 動作要求： -              工件被抓取-        

14、;      當工件被抓取后，旋轉臂由左向右運動-              旋轉臂到達右側將釋放工件 - 釋放工件后旋轉臂向左運動2.5 PLC軟件設計2.5.1儲料單元該系統(tǒng)單元共有八個輸入點，分別為：啟動/停止，復位，單步，自動/手動，氣缸前極限，汽缸后極限，料板有料，庫中有工件，兩個輸出點：氣缸推出，汽缸收回。接通啟動按鈕，當傳感器有信號時，說明料庫中有工件；當行程開關得電時，說明料板中有工件；只有

15、當料庫中有元件，且料板中無元件，有啟動輸入信號時，頂料桿（氣缸）推出，將工件推到料板上，等待下一個單元抓取工件。復位即使頂料桿(氣缸)后極限得電，頂料桿（氣缸）收回。單步即實現(xiàn)整個過程的每個步驟單獨運行。本系統(tǒng)結構已經選定S7-200CPU224的PLC，滿足操作要求。其I/O地址分配為：模塊號輸入端子號輸出端子號地址功能介紹CPU224啟動/停止按鈕I0.0啟動停止氣缸復位按鈕I0.1氣缸復位單步按鈕I0.2單步實現(xiàn)控制自動/手動按鈕I0.3自動手動控制切換氣缸前極限I1.0控制前端信號汽缸后極限I1.1控制后端信號料板有料I1.2料板狀態(tài)控制庫中有工件I1.3料庫狀態(tài)控制氣缸推出Q0.0氣

16、缸推出運行輸出氣缸收回Q0.1氣缸收回運行輸出系統(tǒng)梯形圖如下：2.5.2翻轉送料單元該系統(tǒng)單元共有八個輸入點，即啟動/停止、復位、單步、自動/手動、擺臂左極限、擺臂右極限、工件被抓取、擺臂在中間；共有三個輸出點，即擺臂向左、擺臂向右、抓取工件。接通啟動按鈕，當擺臂不在左極限時，擺臂向左擺動，到達左極限時抓取工件并將工件運到右極限，將工件放下，如此反復循環(huán)運行，復位即將擺臂復位到中間位置，信號均由傳感器采集，單步即實現(xiàn)整個過程每個組成單元步驟的逐步實現(xiàn)。本系統(tǒng)結構已經選定S7-200CPU224的PLC，滿足操作要求。其I/O地址分配為：模塊號輸入端子號輸出端子號地址功能介紹CPU224啟動/停

17、止按鈕I0.0啟動停止氣缸復位按鈕I0.1氣缸復位單步按鈕I0.2單步實現(xiàn)控制自動/手動按鈕I0.3自動手動控制切換擺臂左極限I1.0控制前端信號擺臂右極限I1.1控制后端信號工件被抓取I1.2料板狀態(tài)控制擺臂在中間I1.4料庫狀態(tài)控制擺臂向左Q0.0擺臂向左運行輸出擺臂向右Q0.1擺臂向右運行輸出抓取工件Q0.2擺臂抓取工件3、課程設計心得體會 這次課程設計我們做的是儲料單元和翻轉送料控制，我們做的是整個系統(tǒng)的第一步和第二步。由于上課沒好好聽課，對PLC不太熟悉，所以做的時候感覺很吃力。不過我們查找了很多資料和范例終于做出了基本上符合要求的設計。 通過這次設計我感到自己的知識很不夠，很多方面欠缺很大。不過通過這次課程設計我對PLC有了個很直觀的認識。PLC程序很好編，重要的是怎么在實際中調試自己的程序從而使程序符合設計要求。 這次設計中和小組成員的討論與合作是我們成功的基本，老師的指導給我們點出了很