PLC實(shí)訓(xùn)工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)實(shí)驗(yàn)總成績(jī)A()B()C()實(shí)驗(yàn)名稱：PLC實(shí)訓(xùn)（工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)）第一章實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊髢?nèi)容1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.2 實(shí)驗(yàn)器材41.3 實(shí)驗(yàn)要求41.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4第二章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)思路52.2 工作流程示意圖52.3 動(dòng)作循環(huán)圖6第三章系統(tǒng)氣壓回路設(shè)計(jì)3.1 氣壓回路設(shè)計(jì)73.2 氣壓元件表73.3 氣壓回路得電順序表83.4 氣壓缸主要參數(shù)的確定8第四章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)104.2 PLC選型設(shè)計(jì)104.3 I/O口的點(diǎn)數(shù)及地址分配124.4 電器原理回路設(shè)計(jì)134.5 流程圖144.6 PLC程序設(shè)計(jì)1

2、6第五章PLC系統(tǒng)程序調(diào)試5.1 PLC輸由對(duì)應(yīng)表195.2 實(shí)際遇到的問題19自我總結(jié)20第一章實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊髢?nèi)容1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)能熟悉基于PLC控制的液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)流程，并設(shè)計(jì)一個(gè)具體的氣動(dòng)/液壓控制系統(tǒng)。(2)熟悉并掌握各種液壓/氣動(dòng)元件的技術(shù)參數(shù)和使用方法。(3)熟練掌握PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。(4)能熟練使用梯形圖編寫液壓系統(tǒng)的控制軟件。(5)搭建具體硬件(含油/氣，電路)連接，并完成軟硬件的聯(lián)調(diào)1.2 實(shí)驗(yàn)器材計(jì)算機(jī)、BZSK-1數(shù)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)(變頻器、PLC實(shí)驗(yàn)板、按鈕、空開、導(dǎo)線等)。(以實(shí)驗(yàn)中使用的器件為準(zhǔn))1.3 實(shí)驗(yàn)要求自己設(shè)計(jì)某類產(chǎn)品流水線(傳送帶)生產(chǎn)加工的控制

3、系統(tǒng)設(shè)計(jì),要求采用PLC進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作節(jié)拍(可調(diào))、手動(dòng)自動(dòng)控制、正反轉(zhuǎn)控制、保護(hù)控制、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)、控制電路原理圖、PL魏程及系統(tǒng)調(diào)試。1.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本次試驗(yàn)我們小組準(zhǔn)備設(shè)計(jì)控制飲料灌裝及旋轉(zhuǎn)上蓋的控制系統(tǒng)，通過討論后決定用氣動(dòng)系統(tǒng)和電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)飲料灌裝線的控制。第二章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)思路本次實(shí)驗(yàn)我們小組準(zhǔn)備設(shè)計(jì)飲料灌裝機(jī)上蓋的控制系統(tǒng)，其具體控制過程如下：飲料瓶的傳送我們采用傳送帶。當(dāng)傳送帶上的飲料瓶到達(dá)第一個(gè)傳感器時(shí)，傳送帶停止傳送此時(shí)灌裝氣缸快速下降，下降到位時(shí),進(jìn)行為飲料瓶加液工作，視流量設(shè)定延時(shí)，加滿后，氣缸快速上升，同時(shí)傳送帶啟動(dòng)將飲料瓶傳送到下一傳送帶上進(jìn)行上

4、蓋。飲料瓶在第二個(gè)傳送帶上到達(dá)第二個(gè)傳感器時(shí)，傳送帶停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)進(jìn)行上蓋。上蓋氣缸快速下降，下降到位時(shí)氣馬達(dá)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行上蓋。完成上蓋后，氣缸上升，然后傳送帶繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。飲料瓶到達(dá)指定位置時(shí)采用機(jī)械手裝箱。2.2 工作流程示意圖灌裝上蓋機(jī)械手裝箱ST7口ST6口ST1ST2口5T3口說明：對(duì)應(yīng)ST1ST2ST3ST4ST5ST6ST7土勻?yàn)閷?duì)應(yīng)的傳感器，ST1ST2ST3為位置傳感器，ST1是控制瓶子瓶子灌裝是否到位，ST2是飲料瓶上蓋是否到位，ST3是瓶子灌裝完畢，并且已經(jīng)上蓋后由機(jī)械手裝箱。傳送帶啟動(dòng)后，當(dāng)瓶子到達(dá)ST1時(shí)，開始灌裝，當(dāng)噴嘴到達(dá)ST4時(shí)，啟動(dòng)延時(shí)五秒，然后氣壓缸快退，到達(dá)ST7

5、時(shí)快退停止。當(dāng)瓶子到達(dá)ST2時(shí)，機(jī)械手為氣缸裝蓋，然后氣壓缸快進(jìn)，當(dāng)氣缸到達(dá)ST5時(shí)，快進(jìn)停止，氣馬達(dá)啟動(dòng)一秒，然后氣缸快退，到達(dá)ST6停止。然后傳送帶把飲料瓶送到ST3,機(jī)械手將瓶子移走裝箱。2.3 動(dòng)作循環(huán)圖停止/快進(jìn)氣缸灌裝原位停止/延時(shí)5S氣缸上蓋原位停止第三章系統(tǒng)氣壓回路設(shè)計(jì)3.1 氣壓回路設(shè)計(jì)序號(hào)氣壓元件數(shù)量1分水濾氣器12減壓閥13油零器14壓力表15三位五通換向閥26調(diào)速閥47雙作用氣缸28二位五通換向閥（常斷）19單向定量馬達(dá)173.2 氣壓元件表3.3 氣壓回路得電順序表灌裝氣壓缸YA1YA2快進(jìn)+快退+上蓋氣壓缸YA3YA4快進(jìn)+快退+氣壓馬達(dá)YA5旋轉(zhuǎn)+停止3.4 氣壓

6、缸主要參數(shù)的確定1.工作負(fù)載的計(jì)算：(1)氣壓缸工作壓力的確定工作負(fù)載的計(jì)算機(jī)械總負(fù)載F:空載啟動(dòng)加速階段：mgFaFf/FF快進(jìn)：F=mgFf/F忽略慣性力Fa和摩才察力Ff)制動(dòng)減速：F=fF-gF-aF)m重力負(fù)載：Fg=mg=100N比較以上各種情況，最大總負(fù)載在快進(jìn)階段，故最大總壓力為:Fmax=(Fw-Fg)/m=100N(2)氣壓缸工作壓力的確定按工作負(fù)載選定工作壓力(表3-1)表3-1按工作負(fù)載選定工作壓力液壓缸工作負(fù)載(N)<5000500010000100002000020000300003000050000>50000液壓缸工作壓力(MPa)0.811.522

7、.53344557由液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考資料表3-1可以初定系統(tǒng)工作壓力為0.81MPa,為使液壓缸體積緊湊，可以取系統(tǒng)壓力為初選1P=1Mpa(2)氣壓缸幾何參數(shù)的確定根據(jù)已知條件，工作最大負(fù)載F=100N,工作壓力P=1MPa可得液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定:已知：F=100N,P=1MPa、4F=15.28mm二Pd=0.75D=11.46mm查表得：D=16mm,d=12mm第四章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式。灌裝時(shí)，傳送帶1的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開關(guān)動(dòng)作或灌裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)

8、動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)作。當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時(shí)，灌裝設(shè)備開始工作，灌裝過程為5s。上蓋時(shí)，傳送帶2的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開關(guān)動(dòng)作或上蓋設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子上蓋后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)作。當(dāng)瓶子定位在上蓋設(shè)備下時(shí)，上蓋設(shè)備開始工作。4.2 PLC選型設(shè)計(jì)PLC機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比的最優(yōu)化機(jī)型。在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較小）的場(chǎng)合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC;其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLCo對(duì)于開關(guān)量控

9、制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求。而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中（如要實(shí)現(xiàn)PID10運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等)，可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。目前，各個(gè)廠家生產(chǎn)的PLC其品種、規(guī)格及功能都各不相同。根據(jù)本次需求，選擇艾默生公司的EC10系列PLCEC10系歹UPLC是艾默生公司推出的一款微型PLC結(jié)構(gòu)小巧，功能強(qiáng)大，具有極高的性價(jià)比，可廣泛應(yīng)用于機(jī)床、線纜、食

10、品飲料、塑鋼、空調(diào)、電梯、印刷等機(jī)器制造行業(yè)。具有以下特點(diǎn)：(1)豐富的主模塊：16/24/30/30+2AD+1DA/40/60;(2)高速運(yùn)算：基本指令速度高達(dá)0.5wS;(3)大程序容量設(shè)計(jì)：不需增加擴(kuò)展卡，標(biāo)配16K步；(4)豐富的元件資源：輔助繼電器：2048,數(shù)據(jù)寄存器：8000,定時(shí)器：256,計(jì)數(shù)器：256;(5)強(qiáng)勁的通訊功能：標(biāo)配2個(gè)通訊端口，支持RS232和RS485電平，通訊協(xié)議支持Modbus、自由口、Emrbus(N:N網(wǎng)絡(luò))；(6)可靠的程序安全性：密碼保護(hù)增加了重試次數(shù)的限制，有效保護(hù)用戶知識(shí)產(chǎn)權(quán)；(7)豐富的中斷功能：除了EC20具有的外部輸入中斷、高速計(jì)數(shù)中

11、斷、定時(shí)中斷外，新增通訊中斷、高速脈沖輸出中斷、失電中斷；(8)豐富的指令系統(tǒng)：新增ASCI碼與16進(jìn)制轉(zhuǎn)換指令；新增的定位指令：ABS(伺服當(dāng)前彳1讀取)、ZRN(原點(diǎn)回歸)、PLSV(可變速脈沖輸出)、DRVI(相對(duì)位置控制)、DRVA(絕對(duì)位置控制)。11根據(jù)PLC的I/O節(jié)點(diǎn)使用原則，應(yīng)留出一定的I/O點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用。系統(tǒng)中實(shí)際需要輸入點(diǎn)18點(diǎn)輸出點(diǎn)11點(diǎn)，因此我們選用艾默生公司的EC10-2416BTA4.3I/O口的點(diǎn)數(shù)及地址分配飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的PLC俞入接口功能表序號(hào)工位名稱文字符號(hào)輸入口1起動(dòng)按鈕SB1X02停止按鈕SB2X13手動(dòng)啟動(dòng)傳送帶1SB3X24手動(dòng)啟動(dòng)

12、傳送帶2SB4X35手動(dòng)灌裝快進(jìn)SB5X46手動(dòng)上蓋快進(jìn)SB6X57到位停止傳感器開關(guān)信號(hào)1ST1X68到位停止傳感器開關(guān)信號(hào)2ST2X79到位裝箱傳感器開關(guān)信號(hào)ST3X1010到位灌裝傳感器開關(guān)信號(hào)ST4X1111到位上蓋傳感器開關(guān)信號(hào)ST5X1212上蓋氣缸快退停止傳感器開關(guān)信號(hào)ST6X1313灌裝氣缸快退停止傳感器開關(guān)信號(hào)ST7X1414自動(dòng)、手動(dòng)切換按鈕SB7X1515手動(dòng)灌裝快退SB8X1616手動(dòng)上蓋快退SB9X1717手動(dòng)灌裝SB10X2018手動(dòng)上蓋SB11X21飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的PLC輸出接口功能表序號(hào)工位名稱文字符號(hào)輸入口1灌裝氣缸快進(jìn)YA1Y02灌裝氣缸快退YA

13、2Y13上蓋氣缸快進(jìn)YA3Y24上蓋氣缸快退YA4Y35氣馬達(dá)啟動(dòng)YA5Y46啟動(dòng)傳送帶1M1Y57啟動(dòng)傳送帶2M2Y68流量開關(guān)開Y79機(jī)械手上蓋Y101210機(jī)械手裝箱Y114.4 電器原理回路設(shè)計(jì)4.5 流程圖(1)系統(tǒng)控制流程總圖三二is三叁=sws13(2)循環(huán)觸發(fā)子程序控制流程圖14i窗不觸發(fā)子程序開始X0M4啟動(dòng)按鈿MSXIMLXk灌裝快進(jìn)僖止按翅傳送帶1U4傳送帶115ma灌裝快退4.6PLC程序設(shè)xoM133XLUIM9z、啟動(dòng)按鈕機(jī)械手裝蓋停止接鈕傳送帶2M9傳送帶2M12I上蓋快退X6M4傳送帶1XI停止按扭M7ME流量開關(guān)開灌裝快進(jìn)M6精裝快進(jìn)XLLM6M814XI灌裝

14、快進(jìn)覆裝快退停止按鈕T)流量開關(guān)開M7TTOHTO神堂開關(guān)開16TOXIX14M8II_b-1L-<>停止按擔(dān)YAT灌裝快退MS灌裝快退X7NI5MIOX13幻M13II1Im1iMcmNZ傳送帚2上蓋快進(jìn)"6停止按鈕機(jī)械手裝蓋H13TONT520機(jī)械手奘蓋XIMilMIOMM1停止按鈕氣馬達(dá)啟動(dòng)上差快迸MLO上蓋快迸X12Ml。K11I1I_LZ1-st5上蓋快進(jìn)#止按鈕MUM12HL1MC3上蓋快退氣馬達(dá)啟動(dòng)£TOKT130氣馬達(dá)啟動(dòng)T1XIX13Y10M12IILZ1MM1僖止按鈕96機(jī)械手上蓋上蓋快退012I4上蓋快退X10呢KIM14II1IMC3量3

15、傳送帶2停止投鈕機(jī)械手裝箱HCR17XZXIM15IIL.-113手動(dòng)啟動(dòng)Ml停止按包傳送帶1X4XIIIiXk動(dòng)灌裝快停止按鈕IllU4st4Mig灌裝快進(jìn)警力灌裝快停止按鈕TAT港裝快退X3XIM191ILxl1,手動(dòng)啟動(dòng)匿停止按包傳送帶2X5XIX1ZM20IIMMC>毒動(dòng)上需快僖止按擔(dān),5上蓋快進(jìn)X1TXIX13H22ILZ1M（.>重動(dòng)上蓋快僖止按鈕山上蓋快退S20XIM17IIMC）手動(dòng)灌裝僖止按鈕流量開關(guān)開X21XIM21I4><3手動(dòng)上蓋僖止按鈕氣馬達(dá)啟動(dòng)MCE118T1灌裝快退M1B裝裝快退TS3隹法卷M1SM10T2上蓋快進(jìn)M2Q上蓋快避M4

16、3;5<)傳送帶1啟動(dòng)電機(jī)MlM15傳送帶1TO灌裝快進(jìn)M16灌裝快避M7流里開美開£7T;流量開關(guān)開M1719市里開關(guān)開MUT4-IIC>氣馬達(dá)啟動(dòng)TAS氣馬達(dá)M21氣馬達(dá)啟動(dòng)M12上蓋快退上蓋快退M13機(jī)械手裝器M14機(jī)械手裝箱13一：>TM快退X10T3機(jī)械手上善T11T)機(jī)械手裝箱20第五章PLC系統(tǒng)程序調(diào)試5.1 PLC俞由對(duì)應(yīng)表理論上的PLC輸出對(duì)應(yīng)表如下表所示廳P輸入輸出1X6和Y5/X4Y02Y0后延時(shí)5S/X16Y13Y10后延時(shí)2S/X5Y24Y4后延時(shí)1S/X17Y35X12和Y2/X21Y46X0/X2Y57X0/X3Y68X11和Y0/X2

17、0Y79X7和Y6Y1010X10和Y6Y115.2 實(shí)際遇到的問題調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)器無法正常計(jì)數(shù)，導(dǎo)致后續(xù)的動(dòng)作無法完成。經(jīng)檢查程序，發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樵诔绦蚓帉戇^程中，使用了“雙線圈”，經(jīng)修改后程序課正常完成功能動(dòng)作。編寫程序時(shí)，因注意后一狀態(tài)控制前一狀態(tài)。因編寫時(shí)有時(shí)忽略這個(gè)問題，導(dǎo)致程序出現(xiàn)問題；有時(shí)因自己故作聰明的采用中間變量，而使得程序變得復(fù)雜。同時(shí)在編寫程序的過程中，有許多因?yàn)榍捌谶壿嬯P(guān)系沒有思考清楚而出現(xiàn)的問題，這對(duì)以后工作學(xué)習(xí)有著很大的好處。21自我總結(jié)經(jīng)歷一周的方案設(shè)計(jì)、比較、論證、探討等步驟，經(jīng)過不懈的努力和反復(fù)的驗(yàn)證，積聚了同組同學(xué)的一致討論并通過，再加上指導(dǎo)老師的細(xì)心點(diǎn)撥和教誨

18、，終于成功地完成了本次課程設(shè)計(jì)。但是，由于學(xué)識(shí)淺薄和資歷膚淺，對(duì)待解決問題還不成熟，望老師不吝糾正，深感謝意！和學(xué)別的學(xué)科一樣，在學(xué)完理論課程后我們做了課程設(shè)計(jì)，此次課設(shè)使我們受益良多。由于平時(shí)大家都是學(xué)理論，沒有過實(shí)際開發(fā)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，拿到的時(shí)候都不知道怎么做。但課通過各方面的查資料并學(xué)習(xí)。我們基本學(xué)會(huì)了PL彼計(jì)的步聚和基本方法。通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我復(fù)習(xí)了PLC的基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時(shí)候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對(duì)PLC的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。在設(shè)計(jì)的過程中我們得到了老師的幫助與意見。在學(xué)習(xí)的過程中，不是每一個(gè)問題都能自己解決，向老師請(qǐng)教或向同學(xué)討論是一個(gè)很好的方法，不是有句話叫做思而不學(xué)者殆。做事要學(xué)思結(jié)合。通過本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與