基于PLC的上料装置系统

辽宁工程技术大学课程设计题目：自动涂管机上料装置机电系统设计班级：机电07-1姓名：孙世勇指导教师：姜艳华完成日期：2011.1.10辽宁工程技术大学课程设计I一、设计题目自动涂管机上料装置机电系统设计二、设计要求1、控制要求：（1）自动循环部分控制：启动后，完成一次上料过程后回到原位再连续工作。（2）点动控制：每按一次启动按钮，执行一个工作步。（3）单循环控制：即启动后，完成一次上料过程回到原位停止，等待。2、课题要求：（1）完成硬件设计：输入输出分配表、操作面板图、外部接线图软件设计：流程图、梯形图、仿真截图（2）完成课程设计说明书三、上交材料1、开题报告2、设计说明书四、进度安排第一周：搜集资料，了解送料过程和原理及课程设计要求，编写开题报告，开展PLC的硬件设计；第二周：深入研究阶段，设计PLC的硬件及软件设计；第三周：检查硬件及软件设计，编写说明书。五、指导教师评语成绩：指导教师日期辽宁工程技术大学课程设计II摘要随着工业自动化水平日益提高，众多工业企业均面临着传统生产线的改造和重新设计问题。PLC（可编程序控制器）是以微处理器为核心的工业控制装置，它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普遍应用。本次设计的上料系统与老式的涂管系统比较，他具有操作简单，使用方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低故障率低等优点，最主要是因为涂料具有毒性，PLC远程操作可以避免操作人员受到毒素伤害。关键词：上料装置、PLC、流程图、梯形图辽宁工程技术大学课程设计IIIAbstractWiththeincreasinglevelofindustrialautomation,manyindustrialenterprisesarefacedwiththetransformationoftraditionalproductionlinesandre-designissues.PLC(programmablelogiccontroller)isamicroprocessorasthecoreoftheindustrialcontroldevices,itwillrelaycontrolsystemwiththetraditionalcombinationofcomputertechnologyinrecentyearsinindustrialautomation,mechanicalandelectricalintegration,thetransformationoftraditionalindustriesAspectsareuniversallyapplied.Thedesignofthefeedingsystemandcoatedtubesystemisrelativelyold-fashioned,heissimple,easytouse,easytoreform,smallsize,lightweight,lowpowerconsumptionandlowfailurerate,etc.,mainlybecausethepaintistoxic.PLCremoteoperationbytheoperatortoavoidtoxicinjury.Keywords：Feedingdevice、PLC、Flowchart、Ladderdiagram辽宁工程技术大学课程设计IV目录1引言………………………………………………………11.1题目设计……………………………………………11.2设计方法……………………………………………11.3设计结果……………………………………………12整体………………………………………………………23系统硬件设计……………………………………………23.1器件的选择…………………………………………23.1.1步进电机的选择……………………………23.1.2PLC的选择…………………………………33.2外部接线图……………………………………43.3控制面板元件布置图………………………………54软件设计…………………………………………………54.1系统程序流程图……………………………………64.2上料系统PLC控制程序……………………………74.2.1初始化程序…………………………………74.2.2手动程序……………………………………74.2.3自动程序……………………………………85参考文献…………………………………………………9辽宁工程技术大学课程设计11.引言1.1题目意义我本次做的课题是基于PLC涂管机上料装置的系统设计。目前的现状是人工上料居于普遍现象，导致效率低，误差大，劳动强度高，危险系数高和有害环境都制约着制造业的发展。随着工业自动化水平日益提高，众多工业企业均面临着传统生产线的改造和重新设计问题，本课题就致力于解决这些问题，并普及。基于PLC的上料装置简化了操作工艺，提高了生产效率，改善了劳动条件，节省了作业人员，保障了生产安全。1.2设计方法此次设计遵循的是PLC的传统设计方法，即首先根据题意设计并画出系统的外部接线图，再此基础上相应的面板控制图也可轻松作出，做完硬件部分开始设计软件部分，这也是此次设计的关键所在，首先需要画出流程图，因为一个设计你要向人表明你做的是什么，设计完流程图就是最核心的问题了，进行PLC程序设计，这一部分需要细心，更需要我们想到所有能发生的情况并汇总的梯形图中1.3设计结果有完整的硬件部分和软件部分。硬件部分主要包括器件的选择、外部接线图、控制面板元件布置图；软件部分主要包括流程图、梯形图。同时应有完整的理论说明部分。辽宁工程技术大学课程设计22.整体设计通过操作面板来选择所需要的按钮和要执行的动作。用限位开关控制各个动作的准确性，将信号传递给PLC，再由PLC内部处理后输出，经过三相异步电动机的正转和反转来控制涂管机的上行和下行。3.系统硬件设计3.1器件的选择3.1.1步进电机及其驱动器本文采用三相异步电动机控制传送带的动力单元。通过电机正传和反转来控制送料装置的上行和下行。三相异步电动机具有结构简单，维护容易，运行可靠，价格便宜，具有较好的为太和动态特性的优点。3.1.2PLC的选型根据系统的设计要求，选用三菱公司生产的FX2N-32MR-001型PLC机。FX2N-32MR-001虽然小巧,但其内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、数据处理、模拟量设定和时钟功能辽宁工程技术大学课程设计3等，能广泛处理机械控制应用问题。它完整的通信功能保证了与个人计算机、其它FX系列PLC和FX可编程终端的通信。这些通信能力使4轴联动简易机械手能方便的融合到工业控制系统中。为了节省成本，不另外选用PLC的专用运动控制模块，而是直接利用PLC的高速脉冲输出功能（PLSY指令）。由于本系统选用继电器输出型的PLC，为避免继电器不能可靠关断导致机械手动作失灵，故用PLC的一个输出点控制继电器，再由它控制电磁铁的得失电。确定了关键器件的型号和参数，则接下来需要做的是如何对输入和输出点进行分配，根据工艺流程及设计要求，为便于查看，分别绘制输入、输出接口功能表如下:表3-1涂管机上料装置控制系统的PLC输入接口功能表序号工位名称输入口1启动按钮X0002停止按钮X0013上行X0024下行X0035上料X0046下料X0057单步选择开关X0068单周期选择开关X0079连续选择开关X01010回原点开关X01111手动开关X01212上限位X01313下限位X014输入点备用X016~X020表3-2涂管机上料装置控制系统的PLC输出接口功能表序号工位名称输出口1电机正转Y0012电机反转Y0023入料Y0034出料Y004输出口备用Y005~Y009辽宁工程技术大学课程设计43.2外部接线图外部接线电路图如下图所示:图3-33.3控制面板元件布置图上料装置根据生产的需要，可以实现多种不同的工作方式：（1）第一种：连续该步骤完成一个周期的循环后，自动返回初始步，进入下一个周辽宁工程技术大学课程设计5期的循环，在没有发出终止命令的情况下一直循环。（2）第二种：单周期该步骤完成一个周期的循环后，自动停止，等待命令。（3）第三种：单步该步骤每出动一次按钮，只工作一次对应步骤，（4）四五种：手动该步骤通过四个运动指令按钮来控制装置运动，此步骤主要适用于调试。系统的操作面板示意图：图3-44软件设计4.1系统程序流程图：根据上料的流程及控制要求，设计控制流程框图如下所示：辽宁工程技术大学课程设计6开始选择工作方式自动？初始位置？配料装置放料延时10秒钟？运料斗上行到达上限位开关？运料斗停止延时1秒钟？运料斗放料延时10秒钟？运料斗下行Y手动操作连续？NNNNNNNYYYYYY辽宁工程技术大学课程设计74.2上料系统PLC控制程序4.2.1初始化程序FX系列PLC的状态初始化指令IST的功能指令编号为FNC60，它与STL指令一起使用，专门用来设置具有多种工作方式的控制系统的初始状态可以简化复杂的顺序控制程序的设计工作。IST指令中的S20和S24用来指定在自动操作中用到的最低和最高的状态继电器的元件号，源操作数M30用来指定与工作方式有关的辅助继电器的首元件。IST指令的执行条件满足时，一些特殊辅助继电器被自动指定为以下功能，并保持不变。M8040:禁止转换；M8041:转换启动；M8042：启动脉冲M8043：回原点完成；M8044（X010）：原点条件。初始化程序如下：图4-24.2.2手动程序手动程序用初始状态继电器S0控制，因为手动程序、自动程序、和回原点程序均用STL触点驱动，这3部分程序不会同时被驱动，所以用STL指令和IST指令编程时，直接编译即可。手动程序如下：图4-3辽宁工程技术大学课程设计84.2.3自动程序在原点条件满足时，特殊辅助继电器M8044（原点条件）为ON，自动返回原点结束后，用SET指令将M8043（回原点完成）置为ON，并用RST指令将回原点顺序功能图中的最后一步S13复位。自动返回原点程序如下：图4-4图4-4辽宁工程技术大学课程设计9参考文献[1]廖常初.FX系列PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2005[2]丁炜，魏孔平.可编程控制器在工业控制中的应用[M].北京：化学工业出版社，2004[3]皮壮行，宫振鸣，李雪华.可编程控制器的系统设计与应用实例[M].北京：机械工业出版社，2000[4]袁任光.可编程控制器（PC）应用技术与实例[M].广州：华南理工大学出版社，2001[5]龚仲华，史建成，孙毅.三菱FX/Q系列PLC应用技术[M].北京：人民邮电出版社，2006