基于PLC控制大小铁球分拣系统枣庄学院课程设计

PLC编程及应用课程设计大小球分选系统的PLC控制学院：机电工程学院专业：班级：机械设计及其自动化姓名：学号：时间：指导老师：2016.06.01孙正目录第1章概述..................................................................11.1选题背景............................................................11.2PLC控制系统设计的原则和内容...................11.3控制要求............................................................2第2章硬件设计............................................................32.1主电路设计........................................................32.2I/O地址分配及接线图.....................................32.3元件的选择.........................................................4第3章软件设计............................................................53.1顺序功能图.........................................................53.2梯形图和状态表.................................................63.3面板接线图.......................................................15第四章软硬调试..........................................................174.1系统调试..........................................................174.2使用说明.........................................................17设计感想......................................................................18致谢..........................................................................19参考文献......................................................................20摘要机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因为，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分捡，本课题拟开发物料搬运机械手，采用的德国西门子S7-200系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。用于分捡大小球的机械装置。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作大小球分选系统的PLC控制。关键词:机械手；PLC；大小球AbstractPositiveroleofthemanipulatorisincreasinglybeenrecognized,first,itcanpartiallyreplacehumanlaborandcanmeettherequirementsofproductionprocess,followcertainprocedures,timeandlocationtocompletethetransferofartifacts.Becauseitcangreatlyimprovetheworkingconditionsofworkers,tospeedupthepaceofindustrialproductionmechanizationandautomation.Asaresult,broughttotheattentionofthevariousadvancedunitandinvestedalotofmanpowermaterialresourcestoresearchandapplication.Especiallyintheoccasionofhightemperatureandhighpressure,dust,noise,morewidelyapplied.Inourcountry,modernalsohasarapiddevelopmentinrecentyears,andachievedcertainresults,broughttotheattentionofthevariousindustrialdepartments.Intheprocessofproduction,oftenhavetobeseparatedontheassemblylineofproducts,thistopicproposeddevelopmentmaterialhandlingmanipulator,theGermanSiemensS7-200seriesPLC,upanddown,leftandrightsidesofmanipulatorandgrabmotioncontrol.Usedforsortingthroughcompetingmechanism.Weusetheprogrammabletechnology,combinedwiththecorrespondinghardwaredevice,controlmanipulatortocompletevariouscompetingseparationsystemofPLCcontrol.Keywords:manipulatorPLCcompeting第1页共19页第1章概述1.1选题背景大、小球选择分类传送作为工业中器件选择传送的一个写照，在工业控制中它的应用领域不断拓宽。它能够通过编程来完成各种预期的作业任务，并能在各种复杂环境中工作，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其在人工智能方面大大地增加其效率，同时也改善了人类的工作环境与工作强度。中国在科技发展方面发展水平较低，在工业中分拣传送劳动密集型还占有相当大的份额。由于人的劳动能力有限，并且人不能持续长时间的高强度工作，因此在劳动效率上往往是制约企业发展的关键性因素，为了提高劳动效率，抢占市场份额，各个企业也不断的引进和更新自动化设备来提高效率，同时降低人的工作强度。因而这种自动化控制在工业控制中有很大优势。1.2PLC控制系统设计的原则和内容PLC的选择除了应满足技术指标的要求外，还应着重考虑产品的技术支持与售后服务等情况。最大限度地满足被控对象或产生过程的控制要求。对于一些原来用继电接触器线路不易实现的要求，使用PLC后，将很容易实现。在满足控制要求前提下，力求使控制简单、经济、操作和维护方便。对一些过去较为繁琐的控制可利用PLC的特点加以简化，通过内部程序化外部接线及操作方式。保证控制系统的安全、可靠。同时采取“软件兼施”的办法。考虑到生产的发展和工艺的改进，选择PLC容量及I/O点数时，应适当留有裕量。一个系统完成后，往往会发现一些原来没有考虑到的问题，或者新提出的问题，如果事先留有裕量。则PLC系统极易修改。同时对日后系统工艺的变更提供方便。当然对于不同的用户，要求的侧重点不同，设计的原则也应有所区别，如果以提高产品和安全为目标，则应将系统可靠性放在设计的重点，设置考虑采取冗余控制系统；如果要求系统改善信息管理，则应将系统通信能力与总线网络设计加以强化；如果系统工艺经常变更，则事先充分考虑。第2页共19页1.3控制要求大小铁球分选系统示意图如图1-1所示。当机械臂处于原始位置时，上限位开关SQ3和左限位开关SQ1闭合，抓球电磁铁处于失电状态，这时按下启动按钮后，机械臂下降，当碰到下限位SQ2时停止下降，且电磁铁得电抓球。如果抓住的是小球，则大小球检测开关SQ为ON；如果抓住的是大球，则SQ为OFF。两秒后，机械臂上升，碰到上限位开关SQ3后右移，它会跟据大小球的不同，在SQ4（小球）或SQ5（大球）处停止右移，然后下降至下限位开关处于停止，电磁铁失电，机械臂把球放在小球或大球箱内，两秒后返回。如果不按停止按钮，则机械臂一直工作下去；如果按下停止按钮，则不管何时何处按，机械臂最终都要停止在原始位置。在按下启动按钮后，系统可以再次重头开始循环工作。图1-1大小球分选系统示意图第3页共19页第2章硬件设计2.1主电路设计大、小球分拣传送实质上是由电动机控制的机械臂完,其主电路就是电动机的正反转电路。2.2I/O地址分配及接线图按照设计要求，我们设定好输入量与输出量，定义各个量的含义，并对它们进行地址分配。本系统的I/O地址分配如表2-1所示。输入设备输入继电器输出设备输出继电器代号功能代号功能SB启动按钮I0.0HL原始位置指示灯Q0.5SQ1左限位开关I0.1YV抓球电磁铁Q0.1SQ2下限位开关I0.2KM1下降接触器Q0.0SQ3上限位开关I0.3KM2上升接触器Q0.2SQ4小球右限位开关I0.4KM3右移接触器Q0.3SQ5大球右限位开关I0.5KM4左移接触器Q0.4SQ6大小球检测开关I0.6KM5图2-1PLC的I/O配置第4页共19页根据控制要求，设定好各个量的地址分配之后，我们把其对应的I/O接线图绘制出来，其I/O接线图如图2-2所示。图2-2大小铁球分选系统PLC控制的PLC的I/O接线图2.3元件的选择选按钮时，按照按钮的使用场合、控制回路要求、工作状态与工作情况等原则选择按钮。第5页共19页第3章软件设计3.1顺序功能图图3-1大小铁球分选系统PLC控制的顺序功能图第6页共19页3.2梯形图和状态表大小球分选系统PLC控制的顺序梯形图如图3-1和3-2所示。第7页共19页第8页共19页第9页共19页第10页共19页第11页共19页第12页共19页第13页共19页第14页共19页图3-1大小球分选系统PLC控制的梯形图Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5S0.0×√×××√S0.1√×××××第15页共19页S0.2×√××××S0.3××√×××S0.4×××√××S0.5××√×××S0.6×××√××S1.0√×××××S1.1××××××S1.2××√×××S1.3××××√×3-2大小球分选系统PLC控制的状态表3.3面板接线图大小球分选系统PLC控制的面板接线图如图3-3所示第16页共19页图3-3大小球分选系统PLC控制的面板接线第17页共19页第四章软硬调试4.1系统调试打开西门S7-200系列仿真软件，将梯形图程序输入到计算机，并连接好外部接线图，然后对程序进行调试。首先，系统通电运行后，同时按下SQ1、SQ3，观察原点显示HL，看机械臂是否在机械原点，并有显示。然后，按下启动按钮SB，观察机械臂是否按照本设计设定的工作方式运行。无误后，按下停止按钮，观察系统是否在完成本周期的工作后返回原点，并停留在初始步。若运行过程中出错，则要认真查找出错原因，哪个环节出错，然后作出修改，并重新运行，直至运行结果完全正确。4.2使用说明SB启动按钮，SQ1左限位开关，SQ2