学 院:轨道交通学院
专 姓 业: 应用电子技术 名: 钟新发 |
日期:二零一零年十二月二十六
目录
摘要....................................................................................................................................................3第一章 PLC应用系统设计基础知识.............................................................................................4 1.1PLC 控制系统设计标准和内容。...................................................................................4 1.2PLC选型.............................................................................................................................4 1.2.1性能和任务相适应................................................................................................5 1.2.2 PLC处理速度应满足时实控制要求...................................................................5 1.2.3 PLC应用系统结构合理、机型系列应统一.....................................................5第二章PLC在大小球分拣系统中设计.................................................................................6 2.1系统功效.......................................................................................................................6 2.2大小球分拣系统结构...................................................................................................6
2.3 I/O 编址及工作框图..........................................................................................................7 2.4 大小球分拣设计思想...................................................................................................8 |
3.1机械手分拣大小球控制程序步骤图.........................................................................10 3.2机械手分拣大小球控制程序梯形图.........................................................................11第四章总结...................................................................................................................................17参考文件..........................................................................................................................................18
摘要
机械手主动作用正日益为大家所认识,其一,它能部分地替换人劳动并能达
成生产工艺要求,遵照一定程序、时间和位置来完成工件传送。 因为,它能大大地改善工人劳动条件,加紧实现工业生产机械化和自动化步伐。所以,受到各优异单位重视并投入了大量人力物力加以研究和应用。尤其在高温、 高压、粉尘、 噪声场所,应用得更为广泛。在中国,近代几年来也有较快发展,并取得一定结果,受到各工业部门重视。在生产过程中,常常要对流水线上产品进行分捡,本课题拟开发物料搬运机械手,采取德国西门子S7-200系列PLC,对机械手上下、左右和抓取运动进行控制。 用于分捡大小球机械装置。我们利用可编程技术,结合对应硬件装置,控制机械手完成多种动作。
关键词:机械手、 PLC、 大小球
第一章 PLC 应用系统设计基础知识 内容。 本课程设计着重在系统设计和程序设计。 PLC 应用系统设计关键包含硬件设计、 软件设计、 施工设计和安装调试等 |
PLC选择除了应满足技术指标要求外,还应着重考虑产品技术支持和售后服务等情况。
最大程度地满足被控对象或产生过程控制要求。对于部分原来用继电接触器线路不易实现要求,使用PLC后,将很轻易实现。
在满足控制要求前提下,努力争取使控制简单、经济、 操作和维护方便。对部分过去较为繁琐控制可利用PLC特点加以简化,经过内部程序化外部接线及操作方法。
确保控制系统安全、可靠。 同时采取“软件兼施”措施。
考虑到生产发展和工艺改善,选择PLC容量及I/O点数时,应合适留有裕量。
一个系统完成后, 往往会发觉部分原来没有考虑到问题, 或新提出问题 , 假如事
先留有裕量。 则PLC 系统极易修改。 同时对以后系统工艺变更提供方便。 当然
|
对于不一样用户,要求侧关键不一样,设计标准也应有所区分,假如以提升产品
和安全为目标,则应将系统可靠性放在设计关键,设置考虑采取冗余控制系统;
假如要求系统改善信息管理,则应将系统通信能力和总线网络设计加以强化;假
如系统工艺常常变更,则事先充足考虑。
1.2PLC 选型
在满足控制要求前提下,选型时应选择最好性能价格比,具体考虑以下几点。
1.2.1 性能和任务相适应
对于开关量控制系统应用系统,当对控制要求不高时,可选择小型PLC（如西门子企业S7-200系列PLC或OMON企业系列CPM1A/CPM2A型PLC）就能满足要求,如对小型泵次序控制、单台机械自动控制等。
对于以开关量控制为主, 带有部分模拟量控制应用系统, 如对工业生产中常碰到温度、压力、流量、液位等连续量控制, 应选择带有A/D 转换模拟量输 |
对于比较复杂中大型控制系统,如闭环控制、PID调整、通信联信网4等,可选择中大型PLC（如西门子企业S7-400系列PLC或OMRON企业C200HE/C200HG/C200HX、CV/CVM1等PLC）。当系统各个控制对象分布在不一样地域时,应依据各部分具体要求来选择PLC,一组成一个分布式控制系统。
1.2.2 PLC处理速度应满足时实控制要求
PLC工作时,从输入信号控制存在着滞后现象,即输入量改变,通常要在1～2个扫描周期以后才能反应到输出端,这对于通常工业控制是许可。但有些设备实时性要讨教高,不许可有教大滞后时间。比如,PLCI/O点数在几十到几千点范围内,这时用户应用程序长短对系统响应速度会有较大差异。滞后时间应 控制在几十毫秒之内,应小于一般继电器动作时间。
1.2.3 PLC应用系统结构合理、机型系列应统一
PLC结构分为整体式和模块式两种。整体式结构把PLCI/O和CPU放在一块电路板上,省去插接步骤,体积小,每一I/O点平均价格比模块式廉价,适适用于工艺过程比较稳定、控制要求比较简单系统。模块式PLC功效扩展,I/O点数增减,输入和输出点数百分比,全部比整体式灵活。维修更换模块、判定和处理故障快方便,适适用于工艺过程改变教多、控制要求复杂系统。在使用时,应按实际具体情况进行选择。
结合以上几点,在设计PLC机械手在大小球分选系统中用PLC选型为西门子S7-200系列可编程控制器。
第二章PLC在大小球分拣系统中设计
2.1 系统功效 |
显示亮,表示准备就绪。
2）按下开启按钮SB1后,机械手下降,经过2s后机械手一定会碰到球。假如同时碰到下限开关LS2,则一定是小球;假如此时未碰到下限开关LS2,则一定是打球。
3）机械手吸住球后就提升,碰到上限开关LS3后就右行。
4）假如是小球,则右行到LS4处;假如是大球,则右行到LS5处。
5）机械手下降,当碰到下限开关LS2时,将小球释放到小球容器中;假如是大球,则释放到大球容器中。
6）释放后机械手提升,碰到上限开关LS3后,左行。
7）左行至碰到左限开关LS1时停下来,至此,一个工作循环结束。
2.2 大小球分拣系统结构 |
|
机械手分拣大小球工作示意图图1.1所表示。
LS1 | 左限 | LS4 | 右限 | LS5 | 右限 |
原点
M | 显示 | LS3 | 上限 | 右行 | + |
+ | 左行 | ||||
上行 | 当吸住大球时，活塞未达 | ||||
到下限位置，LS2不动作
下行
图1.1 | LS2 | 下限 | ||
机械手分拣大小球工作示意图 | ||||
电磁铁 | 小 | 大 | ||
PS0
接近
2.3I/O编址及工作框图 开关
输入地址 对应外部设备输出地址 对应设备操作
I0.0 设备开启按钮 Q0.0机械臂上升
I0.1 上移限位开关 Q0.1机械臂下降
I0.3
I0.4 大小球选择开关 左移限位开关机械臂吸球/放球 机械臂右行I0.2 下移限位开关 机械臂左行
I1.0 连续运行按钮
I1.1 单周期运行按钮
I1.2 单不运行按钮
I1.3 回原点运行
I1.4 单步运行辅助按钮
2.4大小球分拣设计思想
1)当输送机处于起始位置时,上限位开关和左限位开关被压下,极限开
关断开。
2)开启装置后,捡球装置下行,一直到极限开关闭合。此时。 若碰到是
小球,则压力传感器仍为断开状态;若碰到是大球,则压力传感器闭合
状态。
3)吸起小球后,则捡球装置向上行,碰到上限位开关后,捡球装置向右行;
碰到右限位开关（小球右限位开关）后,再向下行,碰到下限位开关
后,将小球释放到小球箱里,然后返回到原位。
4)假如吸起是大球,捡球装置右行碰到另一个右限位开关（大球右限位开关）后,再向下行,碰到下限位开关后,将大球释放到小球箱里,然后返回到原位。
2.5机械手分拣球控制系统接线图
第三章机械手分拣大小球系统PLC程序
3.1机械手分捡大小球控制程序步骤图
依据要求,该控制步骤依据吸住是（大球、小球）有两个分支,此处应为
分支点, 且属于选择性分支。 分支在机械臂下降以后依据靠近开光（X0）通断, 分别将球吸住、 上升、 右行到SB4 或 SB5 处下降, 此处应为汇合点。 然后再释 |
放、上升、 左移到原点。
当按下SM0.1时,S0.0得电,假如转换条件满足,S0.1得电捡球装置下降捡
球平板,当下降捡球平板碰到下限开关SB2时,S0.2 得电,停止下降,捡球装置
给平板处电磁线圈（KM）通电,捡球平板产生电磁吸力吸住钢球,此时压力感应
器I0.4用来判定是吸住大球还是小球,假如压力感应器I0.4输出断开,说明吸
住是小球,而如是闭合,则说明吸住是大球。当吸住钢球后,S0.3 得电捡球平板
上升, 碰到上限开关后开始右行, I0.5 为小球位限位开关, I0.6 为大球位限位开 关, 在右行过程中, 假如吸住是大球, S0.6 得电, 则要到碰到I0.6 才停止右行,
S0.7 得电, 下降到下限开关位置, S1.0 得电, 断电释放钢球, 然后S1. 0 得电上升
|
到上限开关位置停止上升,S1.2 得电,开始左行,碰到左极限停止左行;而假如
是吸住小球,则在右行时候碰到I0.5就停止右行,S0.7得电,下降到下限开关出
停止下行,S1.0 得电,断电释放钢球,然后上升到上极限位置停止上升,S1.2 得
电,开始左行,到左极限停止左行,吸球时间T37为2s,释放球时间T38也为
2s）
当将旋钮开关I1.0后,系统由开始捡球到放球,返回再次开始捡球,如此循
环不停进行捡球和放球过程,直到按下停止按钮,系统才停下来不工作。
当系统在连续运行时,停止方法有两种,一个是正常停止:就是按下停止按
钮后,系统要将整个周期剩下步骤全部进行完,然后回到原点才停止工作。另
外一个是紧急停止:就是用来处理紧急情况下来立即停止整个系统工作,一按紧
急停止,系统立即停止,不管已经工作到什么位置。
3.2机械手分拣大小球控制程序梯形图
第四章总结
我收获很大, 充足认识到自己微弱步骤, 经过理论分析和实践反复进行和论证, 很多短短一个星期课程设计就要告一段落, 纵观整个设计过程, 能够说在这一过程中 问题全部有了很好处理方案。 软件部分采取各部分程序直接转方法, 依次实现了PLC 步骤图、 梯形图、 指令 |
表三种机械手控制方法。用此种方法编写程序条理清楚,连贯性强,但若要增加其它
机械手控制方法或进行扩展,程序会变得相当复杂而且轻易犯错,犯错后调试修改也
很困难。收进方法是将各部分程序写成程序,方便调用和调试。此种方法优点是程
序编写比较简单,不需要再编写分支、汇合状态移图程序,且因为本课对定时正确度
要求并不高,适宜采取。若是在对定时精度要求比较高情况下,应采取单片机中止功
效进行硬件定时。
经过此次设计,了解了PLC机械手在大小球分选系统工作原理,首次学习了部分
机械手工作原理及使用方法。其中电路及软件实现是此次设计关键部分。
经过这次综合实践, 我愈加看清了自己不足之处。 为了搞好这次毕业设计, 经过 查阅资料和在老师和同学帮助下, 最终基础达成了设计目标。 经过实践, 巩固了理论 知识学习, 提升了实际应用所学知识能力, 还积累了很多宝贵经验。 尤其是老师严谨 |
冶普态度给我启发不小。在这次设计实践过程中,我认识到不管做什么事,尤其是科
学实践,全部需要大胆假设,小心求证。任何一个方案全部要经过具体周全论证后才
能着手去做,不然即使很快做出来,但经不起推敲和考验。对于那些要求能够扩展功
效课题更是如此
参考文件
[1]廖常初主编.《PLC基础及应用》. 机械工业出版社,
[2]《简明维修电工手册》机械工业出版社,1993
[3]赵金荣主编.《可编程序控制器原理及应用》 上海应用技术学院
[4]易传禄主编.《可编程序控制器应用指南》上海科普出版社
[5]方承远主编.《工厂电气控制技术》 机械工业出版社
[6]王永华主编.《现代电气及可编程技术》 机械工业出版社
[7]汤以范主编.《电气和可编程序控制器技术》 机械工业出版社