機電傳動控制課程設(shè)計 大小球分揀系統(tǒng)設(shè)計(共33頁)

1、課程設(shè)計（論文(lnwn)）題目(tm)：大小球分揀(fn jin)系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計名稱：機電傳動控制班級學號：學生姓名：指導教師：2013年12月30日成 績 評 定 表學生姓名班級學號專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化課程設(shè)計題目大小球分揀系統(tǒng)設(shè)計評語組長簽字：成績?nèi)掌?20 年 月 日課程設(shè)計任務(wù)書學 院機械工程學院專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化學生姓名班級學號課程設(shè)計題目大小球分揀系統(tǒng)設(shè)計實踐教學要求與任務(wù): 1.設(shè)計內(nèi)容： 1） 完成指導書中要求的工作循環(huán)。2） 要求有四種工作方式：手動、回原點、單周期、連續(xù)。3） 連續(xù)時，循環(huán)5次結(jié)束，聲光間斷報警5秒。4） 按停止按鈕，完成當前循環(huán)后停。 5

2、） 按復位按鈕，吸盤立即回原位。2.設(shè)計要求：1）畫出端子分配圖和順序功能圖2）設(shè)計并調(diào)試PLC控制梯形圖3）設(shè)計說明書工作計劃與進度安排:1）理解題目要求，查閱資料，確定設(shè)計方案 1天2）PLC梯形圖設(shè)計與調(diào)試 4天3）說明書撰寫 1天4）答辯 1天指導教師：ASFF 2013年 月 日專業(yè)負責人：SFDSF2013年 月 日學院教學副院長：DSDJ2013年 月 日沈陽理工大學目錄(ml)TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc343809173 0 前 言 0 前 言隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各行業(yè)都在不斷尋求先進的自動化控制設(shè)備，以提高勞動生產(chǎn)率和工作效率，且要求產(chǎn)品更可

3、靠、更合理、更安全。故提高設(shè)備的自動化、專業(yè)化功能對各類技術(shù)人員來說，已成為新課題(kt)和新要求。將電氣工程技術(shù)與控制技術(shù)、信息技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)系統(tǒng)控制的柔性化和智能化，是傳統(tǒng)的制造業(yè)發(fā)展的新趨勢，也是自動化技術(shù)的發(fā)展目標。如今(rjn)的時代不僅是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化的時代，也是自動化的時代。自動化機械手的積極作用也日益為人們(rn men)所知，它能部分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，受到人們的重視并大量研究和應用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場合，應用的更加

4、廣泛。在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常要對流水線上的產(chǎn)品或工件進行分揀，本次課設(shè)擬開發(fā)大小球分揀搬運機械手。采用PLC對機械手的上升、下降、左行、右行，以及吸盤吸住球?qū)⑵浞诺较鄳奈恢眠M行控制。我們利用可編程技術(shù)、結(jié)合其他相應的軟件、硬件裝置，控制機械手完成各種動作。1 課程設(shè)計的任務(wù)和基本(jbn)要求課程設(shè)計的任務(wù)(rn wu)本次課程設(shè)計的主要任務(wù)是設(shè)計一個可以(ky)將大小球分開的分揀系統(tǒng)，根據(jù)操作桿下降時下限位開關(guān)SQ2是否閉合來判斷吸盤吸住的是大球還是小球，然后將其放倒各自對應的箱子中，然后操作桿返回原點。連續(xù)時，系統(tǒng)循環(huán)5次后聲光間斷報警5s，然后再返回至原點。主要設(shè)計I/O端子分配圖、PLC

5、外部端子接線圖和PLC控制梯形圖。系統(tǒng)的基本循環(huán)過程如下：1.操作桿起始運行位置在原點位置（如圖），為左限位與上限位的交點處。2.有啟動按鈕、停止按鈕和復位按鈕控制系統(tǒng)運行。系統(tǒng)運行期間若按下停止按鈕后系統(tǒng)則完成當前循環(huán)后停止；若按下復位按鈕后則系統(tǒng)將立即停止且操作桿返回原點。3.系統(tǒng)啟動后，操作桿運行動作順序為：下降2s吸球上升（至上限位）右行（至右限位）下降（至下限位）放球上升（至上限位）左行返回（至原點）。4.操作桿右行時有小球右限位（SQ4）和大球右限位（SQ5）之分；下降時，若吸盤壓著大球即活塞未達到下限位置時（SQ2無動作），下限位開關(guān)SQ2斷開（SQ2 =“0”）；若壓著小球時，

6、下限位開關(guān)SQ2接通（SQ2 =“1”）。圖1 分揀系統(tǒng)示意圖1.2 課程設(shè)計的基本(jbn)要求1） 完成指導書中要求的工作(gngzu)循環(huán)。2） 要求有四種工作方式：手動、回原點、單周期(zhuq)、連續(xù)。3） 連續(xù)時，循環(huán)5次結(jié)束，聲光間斷報警5秒。4） 按停止按鈕，完成當前循環(huán)后停。5） 按復位按鈕，吸盤立即回原位。2 總體設(shè)計2.1 PLC選型 CPU是PLC的核心，每臺PLC至少(zhsho)有一個CPU，起神經(jīng)中樞的作用，通常由一個(y )微處理器和一個存儲器組成。它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定

7、的寄存器中，同時,診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入(jnr)運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應的控制信號，去控制相關(guān)的控制電路。對于PLC的選擇，應在滿足控制要求的前提下，盡可能的選用價格低廉、誤差率低的。對于開關(guān)量控制系統(tǒng)的應用系統(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OMON公司系列CPM1A/CPM2A型PLC）就能滿足要求；對于以開關(guān)量控制為主，帶有部分模擬量控制的系統(tǒng)，如溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應選用性能更強的中小型PLC（如西門子公司的S7-300系列PLC）

8、。另外，PLC工作時，從輸入信號到控制對象存在著滯后現(xiàn)象，所以在選擇PLC時，應根據(jù)對控制精度要求的不同來選擇PLC，控制精度高的應選擇性能更強的PLC才可滿足要求。因為本次設(shè)計的大小球分揀系統(tǒng)，控制精度要求不是很高且運算量不大，所以可選擇小型PLC即可滿足要求。（1）輸入端子點數(shù)啟動、停止和復位各需要一個輸入，手動、回原點、單周期和連續(xù)各需要一個輸入，左限位、下限位、上限位、小球右限位和大球右限位各需要一個輸入，手動操作桿上升、下降、左行、右行、吸球和放球各需要一個輸入，吸盤上的壓力傳感器開關(guān)需要一個輸入。一個19各輸入；（2）輸出端子點數(shù)操作桿下降、上升、左行、右行、吸球，聲報警、光報警和

9、原點顯示一共需要8各輸出；（3）PLC的選型確定因為在設(shè)計程序時總共用到了19個端子輸入信號和8個端子輸出信號，可選擇在該大小球分揀系統(tǒng)中用的PLC的型號為西門子S7-200系列的可編程控制器CPU 226 AC/DC/繼電器型PLC。240V 交流電源，24V DC輸入，24V DC輸出。2.2 PLC外部(wib)端子(dun z)接線圖圖2 PLC外部(wib)端子接線圖2.3 I/O端子(dun z)分配(fnpi)圖圖3 I/O端子(dun z)分配圖3 PLC程序設(shè)計(chn x sh j)3.1設(shè)計(shj)思想我對于本次(bn c)課程設(shè)計的總體設(shè)計思想如下： 主電路部分：（1

10、）、電動機控制操作桿上下左右運動。（2）、主電路給操作桿的電磁鐵（吸盤）加電產(chǎn)生磁場吸住球運動。（3）、由繼電器控制液壓缸伸縮運動,也控制電動機正反轉(zhuǎn)。系統(tǒng)循環(huán)過程：（1）、當操作桿處于原點位置時，上限位開關(guān)和左限位開關(guān)被壓下，極限開關(guān)閉合，原點指示燈亮。2.啟動系統(tǒng)后，操作桿下降，直到壓力傳感器的開關(guān)閉合。此時，若碰到的是小球，則下限位開關(guān)SQ2為閉合狀態(tài)；若碰到的是大球，則下限開關(guān)SQ2仍為斷開狀態(tài)。3.若吸起的是小球，則操作桿上升，達到上限位后，操作桿右行，達到小球的右限位后，再下降，達到下限位后，將小球放到小球箱里，然后上升、左行返回到原點。4.若吸起的是大球，則操作桿上升，達到上限位

11、后，操作桿右行，達到大球的右限位后，再下降，達到下限位后，將大球放到大球箱里，然后上升、左行返回到原點。3.2順序(shnx)功能圖圖5.順序(shnx)功能圖3.3 PLC梯形圖主程序結(jié)構(gòu)(jigu):公用(gngyng)程序：自動(zdng)程序：回原點程序(chngx)：手動程序(chngx)：手動程序(chngx)說明：在手動程序中，為了保證系統(tǒng)的安全(nqun)，設(shè)置了一些必要的連鎖：（1）設(shè)置上升和下降(xijing)之間、左行和右行之間的互鎖，以防止功能相反的兩個輸出同時為ON；（2）用限位開關(guān)I0.0I0.4限制操作桿移動的范圍；（3）用上限位開關(guān)I0.2的常開觸點與控制操作桿

12、左行和右行的Q0.2和Q0.3的線圈串聯(lián)，使得操作桿只有升到最高位置才能左右移動，以防止操作桿在較低位置移動時與其他的物體碰撞。4 程序調(diào)試說明(shumng)仿真軟件(run jin)不能直接收到S7-200的程序代碼，必須使用編程軟件的導出功能將S7-200的用戶程序轉(zhuǎn)換為擴展名為“.awl”的ASC文件(wnjin)，然后在裝載到仿真PLC中去。在仿真軟件中執(zhí)行菜單命令“文件”“裝載程序”，在出現(xiàn)的對話框中選擇裝載程序，點擊“確定”按鈕后，在出現(xiàn)的“打開”對話框中雙擊要下載的*.awl文件，開始下載。下載成功后，CPU模塊上出現(xiàn)下載的ASC文件名稱，同時會出現(xiàn)下載的程序代碼文本框和梯形圖

13、（見下圖）。圖 程序運行截圖執(zhí)行菜單命令“PLC”“運行”，開始執(zhí)行用戶程序。如果用戶程序中有仿真軟件不支持的指令或功能，執(zhí)行菜單命令“PLC”“運行”后，出現(xiàn)的對話框顯示出仿真軟件不能識別的指令。點擊“確定”按鈕，不能切換到RUN模式，CPU模塊右側(cè)的“RUN”LED的狀態(tài)不會變化?？梢杂檬髽它c擊CPU模塊下面的開關(guān)板上的小開關(guān)來模擬輸入信號，通過模塊上LED觀察PLC輸出點的狀態(tài)變化，來檢查程序執(zhí)行的結(jié)果是否正確。如調(diào)試本課設(shè)中的自動連續(xù)程序，要在原點位置（I0.0與I0.2閉合）開始運行系統(tǒng)，先打開CPU模塊的I1.3自動連續(xù)輸入端開關(guān)(kigun)，點擊“啟動(qdng)”按鈕I0.5

14、，操作桿下降2s后吸盤吸住球（2s），然后操作桿上升，這樣就會觀察到CPU模塊上的Q0.0對應的LED燈亮2s后、Q0.4及Q0.1對應的LED燈亮；再點擊上限位輸入信號I0.2所對應的開關(guān)，就會觀察到CPU模塊上的Q0.1對應的LED燈熄滅，然后Q0.3對應的LED燈亮；若開始的時候吸盤吸住的是大球(d qi)的話，再點擊大球右限位輸入信號I0.4，就會觀察到CPU模塊上的Q0.0對應的LED燈亮；再點擊下限位輸入信號I0.1所對應的開關(guān)，就會觀察到CPU模塊上的Q0.4對應的LED燈熄滅（表示放球），Q0.1對應的LED燈亮；再點擊上限位輸入信號I0.2所對應的開關(guān)，就會觀察到CPU模塊上

15、的Q0.2對應的LED燈亮；再點擊左限位輸入信號I0.0所對應的開關(guān)，就會觀察到CPU模塊上的LED燈又重復以上的步驟，表示系統(tǒng)循環(huán)。這說明手動程序的仿真調(diào)試正確。按上述方法依次調(diào)試所有程序，來檢查程序執(zhí)行的結(jié)果是否正確。本程序經(jīng)過仿真調(diào)試后，沒發(fā)現(xiàn)任何錯誤，程序完全符合設(shè)計要求。5 結(jié)束語 短短兩周(lin zhu)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(shjin)的反復進行和論證，許多問題都有了較好的解決方案。而且作為一個好的控制系統(tǒng)必須(bx)把各種控制都考慮在內(nèi)之外，尤其要考慮安全控制，一個安全的機械系統(tǒng)

16、才是真正的好機械。通過此次課程設(shè)計，明白了PLC控制的機械手在大小球分揀系統(tǒng)中的工作原理。并且進一步找到了自己的不足之處。為了更好地完成此次的課程設(shè)計，通過查閱資料以及在老師細心的指導下，最終達到了設(shè)計的目的。通過這次綜合實踐，鞏固了理論知識的學習，提高了實際應用所學知識的能力，還積累了好多寶貴的經(jīng)驗。特別是老師嚴謹?shù)慕虒W態(tài)度給我的啟發(fā)很大。在這次設(shè)計實實踐過程中，我認識到不管是做什么事，尤其是科學實踐，都需要大膽地猜想和小心地求證。任何一個方案都需要詳細的論證后才能著手去做，否則即使很快的做出來也會有很多的不足之處。6 參考文獻1 陳白寧.段智敏.機床電氣(dinq)與PLC實訓基礎(chǔ). 沈陽.東北大學出版社，2008.2 陳白寧.段智敏.劉文波.機電傳動(chundng)控制基礎(chǔ). 沈陽.東北大學出版社，2009.3 張鳳珊.電氣控制及可編程程序控制器.北京(bi jn).中國輕工業(yè)出版社，2003.4