搶答器PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

1、機電工程學(xué)院課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 20094805 專業(yè)班級： 機制 F0 指導(dǎo)教師： 2012年 12 月 8日內(nèi)容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(rèn)識，它能部分地代替人的勞動并能達(dá)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(jìn)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

2、，經(jīng)常要對流水線上的產(chǎn)品進(jìn)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、左右以及抓取運動進(jìn)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11.2 大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計要求11.3 大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計思想2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(jìn)行功能分析32.2分揀大小球控制的運行框圖32.3確定I/O信號數(shù)

3、量，選擇PLC的類型52.4分揀大小球控制的電器元件配置表 52.5分揀大小球控制的I/O接線圖 6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 73.2 分揀大小球控制程序的指令表 143.3 分揀大小球控制程序的調(diào)試結(jié)果 16設(shè)計總結(jié) 17謝辭 18參考文獻(xiàn)191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(jìn)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(jìn)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(jìn)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)

4、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1-1），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(dāng)電磁鐵壓著大球時，下限開關(guān)LS2斷開（=“0”）；壓著小球是，下

5、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產(chǎn)生磁場吸住球運動。由繼電器控制電動機正反轉(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住或者釋放小球.PLC控制繼電器和電燈的輸出，從而控制主電路。 1.當(dāng)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)；

6、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(jìn)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）

7、，這時原位顯示亮，表示準(zhǔn)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。 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(dāng)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

8、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(dāng)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(jìn)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14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(yuǎn)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

9、按下啟動按鈕后，再次開始，具體過程如圖2-1所示開始原點顯示燈亮N是否有球Y啟動下降電磁鐵得電小球 大小球 大球上升 上升小球右限位 大球右限位下降電磁鐵失電上升左行無球 有無球 有球已按下停止開關(guān) 是否按停止開關(guān) 未按下停止開關(guān)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(dāng)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OMON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、

10、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/C200HG/C200HX、CV/CVM1等PLC）。當(dāng)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

11、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10個輸入，6個輸出，具體元件配置表如表2-1表2-1 電器組件分配表控制信號信號名稱元件名稱元件信號地址編碼輸入信號啟動信號常開按鈕SB1I0.0停止信號常開按鈕SB2I0.1上限信號限位開關(guān)LS1I0.2大小球的接近信號接近開關(guān)SQI0.3左限位信號限位開關(guān)LS3I0.4小球的右限位信號限位開關(guān)LS4I0.5大球的右限位信號限位開關(guān)LS5I0.6下限信號限

12、位開關(guān)LS2I0.7送料口有無球信號接近開關(guān)PS0I1.0急停信號常開開關(guān)SB3I1.1輸出信號顯示燈亮信號原點顯示燈LHQ0.0電磁鐵控制信號電磁鐵線圈KQ0.1機械臂下行信號接觸器KM1Q0.2機械臂上行信號接觸器KM2Q0.3機械臂右行信號接觸器KM3Q0.4機械臂左行信號接觸器KM4Q0.52.5 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.PLC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

13、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50個網(wǎng)絡(luò)，11層控制系統(tǒng)，具體詳析見圖所示。下面的梯形圖是經(jīng)過V4.0 STEP 7 Micro WIN SP9軟件編程的。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下面指令表是經(jīng)過V4.0 STEP 7 Micro WIN SP9軟件編程的。見下表3-1 .表3-1指令表 Network 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 單周期循環(huán)選擇控制LD I0.0O M0.0AN I0.1= M0.0Network 2 / 置位初始狀態(tài)S0.0LD SM0.1S S0.0, 1

14、Network 3 / 初始狀態(tài)S0.0LSCR S0.0Network 4 / 原始位置指示燈Q0.0LD I0.2A I0.4AN Q0.1= Q0.0Network 5 / 在有球狀態(tài)下，按啟動按鈕狀態(tài)轉(zhuǎn)移LD I0.0A I1.0SCRT S0.1Network 6 SCRENetwork 7 / 狀態(tài)S0.1LSCR S0.1Network 8 / 機械手下行LDN I0.3= M1.0Network 9 / 下限時狀態(tài)轉(zhuǎn)移LD I0.3SCRT S0.2Network 10 SCRENetwork 11 / 狀態(tài)S0.2LSCR S0.2Network 12 / 機械手抓球LD S

15、M0.0S Q0.1, 1TON T37, 10Network 13 / 小球時轉(zhuǎn)移到S0.3大球時轉(zhuǎn)移到S0.5LD T37LPSA I0.7SCRT S0.3LPPAN I0.7SCRT S0.5Network 14 SCRENetwork 15 / 狀態(tài)S0.3，小球控制LSCR S0.3Network 16 / 機械手上行LDN I0.2= M1.1Network 17 / 上限時狀態(tài)轉(zhuǎn)移LD I0.2SCRT S0.4Network 18 SCRENetwork 19 / 狀態(tài)S0.4LSCR S0.4Network 20 / 機械手右行LDN I0.5= M1.2Network 2

16、1 / 小球右限位時狀態(tài)轉(zhuǎn)移LD I0.5SCRT S1.0Network 22 SCRENetwork 23 / 狀態(tài)S0.5，大球控制LSCR S0.5Network 24 / 機械手上行LDN I0.2= M1.3Network 25 / 上限位時狀態(tài)轉(zhuǎn)移LD I0.2SCRT S0.6Network 26 SCRENetwork 27 / 狀態(tài)S0.6LSCR S0.6Network 28 / 機械手右行LDN I0.6= M1.4Network 29 / 大球右限位時狀態(tài)轉(zhuǎn)移LD I0.6SCRT S1.0Network 30 SCRENetwork 31 / 狀態(tài)S1.0LSCR

17、S1.0Network 32 / 機械手下行LDN I0.3= M1.5Network 33 / 下限位時狀態(tài)轉(zhuǎn)移LD I0.3SCRT S1.1Network 34 SCRENetwork 35 / 狀態(tài)S1.1LSCR S1.1Network 36 / 機械手放球LD SM0.0R Q0.1, 1TON T38, 10Network 37 / 放球時間到狀態(tài)轉(zhuǎn)移LD T38SCRT S1.2Network 38 SCRENetwork 39 / 狀態(tài)S1.2LSCR S1.2Network 40 / 機械手上行LDN I0.2= M1.6Network 41 / 上限位時狀態(tài)轉(zhuǎn)移LD I0

18、.2SCRT S1.3Network 42 SCRENetwork 43 / 狀態(tài)S1.3LSCR S1.3Network 44 / 機械手左行，電動機正反轉(zhuǎn)互鎖LDN I0.4AN Q0.4= Q0.5Network 45 / 左限位時，若沒有球或者已按下停止開關(guān)則轉(zhuǎn)移到S0.0；若有球且未按下停止開關(guān)循環(huán)則轉(zhuǎn)移到S0.1LD I0.4LPSA M0.0A I1.0SCRT S0.1LPPLDN M0.0ON I1.0ALDSCRT S0.0Network 46 SCRENetwork 47 / 機械手上行輸出，電動機正反轉(zhuǎn)互鎖LD M1.1O M1.3O M1.6AN Q0.2= Q0.3

19、Network 48 / 機械手右行輸出，電動機正反轉(zhuǎn)互鎖LD M1.2O M1.4AN Q0.5= Q0.4Network 49 / 機械手下行輸出，電動機正反轉(zhuǎn)互鎖LD M1.5O M1.0AN Q0.3= Q0.2Network 50 / 急停LD I1.1R S0.1, 1R S0.3, 93.3 分揀大小球控制程序的調(diào)試結(jié)果由于程序中出現(xiàn)SCR類較復(fù)雜語句，S7-200_V4.0的仿真軟件不能識別，所以本程序只能在實驗室PLC上調(diào)試。周二做實驗的時候已經(jīng)調(diào)試成功。設(shè)計總結(jié)通過此次課程設(shè)計，培養(yǎng)了我綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課，專業(yè)課的知識和實踐技能分析和解決實際工作中的一般工

20、程問題的能力，使我建立了正確的設(shè)計思想學(xué)會了如何把幾年來所學(xué)的理論知識運用到實踐當(dāng)中去。掌握了PLC控制系統(tǒng)的原理，并進(jìn)一步鞏固、擴(kuò)大和深化了我所學(xué)的基本理論，基本知識和基礎(chǔ)技能，提高了我的邏輯思維能力。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(jìn)行擴(kuò)展，程序會變得相當(dāng)復(fù)雜而且容易出錯，出錯后調(diào)試修改也很困難。通過對PLC大小球分揀控制系統(tǒng)的設(shè)計，使我對所學(xué)PLC內(nèi)容更加熟悉，在設(shè)計的過程中遇到了一些自己暫時還無法解決的問題，通過王宗才老師的幫助和查閱相關(guān)書籍，對遇到的問題進(jìn)行分析解答，在這個過程中受益匪淺。并且讓我充分的意識到PLC在實際生活中有很多的用處，激起了我在今后的生活中繼續(xù)學(xué)習(xí)和運用PLC的興趣，我也希望我能夠把它運用的生活當(dāng)中比如自己改造家里的電器讓它擁有更多的功能等等。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)。 還要感謝王宗才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