大小球分拣系统设计论文+梯形图

课程设计（论文） 题目： 大小球分拣系统设计 设计名称： 机电传动控制 班级学号： 学生姓名： 指导教师： 2012 年 12 月 24 日 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 成 绩 评 定 表 学生姓名 班级学号 专 业 机械设计制造及 其自动化 课程设计题目 大小球分拣系统设计 评 语 组长签字： 成绩 日期 201 年 月 日 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 课程设计任务书 学 院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 班级学号 课程设计题目 大小球分拣系统设计 实践教学要求与任务 : 1.设计内容： 1） 完成指导 书中要求的工作循环 2） 要求有四种工作方式：手动、回原点、单周期、连续。 3） 连续时，循环 5 次结束，声光间断报警 5 秒。 4） 按停止按钮，完成当前循环后停。 5） 按复位按钮，吸盘立即回原位。 2.设计要求： 1）画出端子分配图和顺序功能图 2）设计并调试 PLC 控制梯形图 3）设计说明书 工作计划与进度安排 : 1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案 1 天 2） PLC 梯形图设计与调试 4 天 3）说明书撰写 1 天 4）答辩 1 天 指 导 教 师 ： 2012 年 11月 27 日 专业负责人： 2012 年 11月 27 日 学院教学副院长： 201 年 月 日 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 目录 0 前 言 . 2 1 课程设计的任务和基本要求 . 3 1.1 课程设计的任务 . 3 1.2 课程设计的基本要求 . 4 2 总体设计 . 5 2.1 PLC 选型 . 5 2.2 PLC 端子接线图 . 6 2.3 I/O 端子图 . 7 2.4 主控电路图 . 8 3 PLC 程序设计 . 9 3.1 设计思想 . 9 3.2 顺序功能图 . 10 3.3 PLC 梯形图 .11 4 程序调试说明 . 20 5 结束语 . 22 6 参考文献 . 23 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 2 0 前 言 随着科学技术的发展，各行业都在不断寻求先进的自动化控制设备，以提高劳动生产率和工作效率，且要求产品更可靠、更合理、更安全。故提高设备的自动化、专业化功能对各类技术人员来说，已成为新课题和新要求。将电气工程技术与控制技术、信息技术相结合，实现系统控制的柔性化和智能化，是传统的制造业发展的新趋势，也是自动化 技术的发展目标。 如今的时代不仅是数字化、网络化和信息化的时代，也是自动化的时代。自动化正在飞速发展，自动化正在迅速普及，自动化正在朝着每一个人走来。今天的自动化离我们已不再遥远，自动化的身影无处不在，自动化的装置随处可见，自动化的概念已是家喻户晓。在各行各业乃至日常生活中，到处都有自动化系统在运行、在工作、在为人们服务。空调机自动地使房间温度保持恒定，电冰箱自动地使食物保鲜，洗衣机自动地洗净衣物，电梯自动地把乘员送到想去的楼层，商店的自动门随顾客接近和离开而自动开闭，红外线防盗装置自动探测出是否有陌生人闯入 并进行报警，电力系统自动地维持电源的电压和频率恒定，数控机床和数控加工中心自动地完成零部件加工，自动化生产线源源不断地制造出各种产品，机器人自动地完成装配、焊接、抛光、喷漆、钻孔、处理危险品等各种各样的任务，无人飞机自动进行气象探测、遥感测绘、侦查监视、攻击作战，现代农业机械自动地进行播种、灌溉、施肥、杀虫、收割，火箭自动地把人造卫星送上轨道，火炮自动地进行瞄准和射击，导弹自动地修正轨迹以击中目标，汽车、火车、飞机等各种交通工具中的自动化系统使人们能够安全、舒适、快捷地到达目的地，等等。 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 3 1 课程 设计的任务和基本要求 1.1 课程设计的任务 1.机械臂起始位置在机械原点（见图），为左限、上限的交点位置。 2.有启动按钮和停止按钮控制运行，按下设备停止按钮后机械臂必须回到原点。 3.启动后，机械臂动作顺序为：下降吸球上升（至上限）右行（至右限）下降释放上升（至上限）左行返回（至原点）。 4.机械臂有形式有小球右限（ SQ4）和大球右限（ SQ5）之分；下降时，当电磁铁压着大球时，下限开关 SQ2 断开（ =“ 0”）；压着小球是，下限开关 SQ2 接通（ =“ 1”）。 图 1 分拣系统示意图 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 4 1.2 课程设计的基本要求 1） 完成指导书中要求的工作循环 2） 要求有四种工作方式：手动、回原点、单周期、连续。 3） 连续时，循环 5 次结束，声光间断报警 5秒。 4） 按停止按钮，完成当前循环后停。 5） 按复位按钮，吸盘立即回原位。 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 5 2 总体设计 2.1 PLC 选型 CPU 是 PLC 的“大脑”，通常由一个微处理器和一个存储器组成。微处理器实现逻辑处理和控制各模块间通信的功能，不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存由微处理器完成的逻辑操作的结果（程序产生的数据 ） 对于 PLC 的选择，应在满足控制要求的前提下，尽可能的选用价格低廉、误差率低的。对于开关量控制系统的应用系统，当对控制要求不高时，可选用小型 PLC（如西门子公司 S7-200 系列 PLC 或 OMON 公司系列 CPM1A/CPM2A 型 PLC）就能满足要求。对于以开关量控制为主，带有部分模拟量控制的系统，如温度、压力、流量、液位等连续量的控制，应选用性能更强的中小型 PLC，如西门子公司的 S7-300 系列。另外， PLC 工作时，从输入到信号控制存在着滞后现象，所以在选择 PLC 时，应根据对控制精度要求选择 PLC，控制精度高的 的要选择性能更强的 PLC 才可满足要求。因为本次设计的大小球分拣系统，控制要求精度不是很高，运算量不大，所以可选择小型 PLC 即可满足要求。因为在设计程序时总共用到了 19个输入信号和 14 个输出信号，这样 CPU 的输入端子要多一些以满足要求，因此在大小球分选系统中用的 PLC 的选型为西门子 S7-200 系列的可编程控制器 CPU 226 AC/DC/继电器。 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 6 2.2 PLC 端子接线图 图 2 PLC 端子接线图 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 7 2.3 I/O 端子图 I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 2I 0 . 0I 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 5I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 3I 1 . 4I 1 . 5I 1 . 6I 1 . 7Q 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 5Q 0 . 6单 周 期连 续手 动启 动 按 钮左 限 位下 限 位上 限 位小 球 右 限 位大 球 右 限 位复 位 按 钮停 止 按 钮手 动 上 升手 动 下 降手 动 左 行手 动 右 行下 行上 行吸 球右 行左 行I / O 端 子 分 配 图S7-22X系列CPU226压 力 传 感 器( 放 球 )原 点 指 示声 报 警光 报 警下 行 指 示 灯上 行 指 示 灯吸 球 指 示 灯右 行 指 示 灯左 行 指 示 灯放 球 指 示 灯Q 1 . 0Q 1 . 1Q 1 . 2Q 1 . 4Q 1 . 3Q 1 . 5Q 1 . 6图 3 I/O 端子图 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 8 2.4 主控电路图 图 4 主控电路图 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 9 3 PLC 程序设计 3.1 设计思想 我对于本次课程设计的总体思路如下：本设计主要要求控制电路 PLC 的设计，故对于主电路就不做过多阐述。 主电路有两部分： 1电动机控制机械臂上下左右运动。 2主电路给机械臂的电磁铁加电产生磁场吸住球运动。 由继电器控制液压缸伸缩运动 ,也控制电动机正反转 . 控制电路：由 PLC 控制继电器线圈来控制主电路的上下左右运动和抓释小球 .PLC 控制继电器和电灯的输出，从而控制主电路。 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.启动装置后，机械臂下 行，直到压力传感器的开关闭合。此时。若碰到的是小球，则下限开关 SQ2 为闭合状态；若碰到的是大球，则下限开关 SQ2 仍为断开状态。 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（小球的右限位开关）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.如果吸起的是大球，捡球装置右行碰到另一个右限位开关（大球的右限位开关）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。 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 10 3.2 顺序功能图 M 0 . 0M 0 . 1M 0 . 2M 0 . 3M 0 . 4M 0 . 5M 0 . 6M 0 . 7M 2 . 0( I 1 . 0 + I 1 . 1 ) ( S M 0 . 1 + M 2 . 0 )Q 0 . 5Q 0 . 0 Q 1 . 1 T 3 7Q 1 . 3 T 3 8Q 0 . 1 Q 1 . 2Q 0 . 3 Q 1 . 4Q 0 . 0 Q 1 . 1Q 1 . 6 T 3 9Q 0 . 1 Q 1 . 2Q 0 . 4T 3 8I 0 . 3I 0 . 5I 0 . 2I 0 . 3M 1 . 2M 1 . 3M 1 . 4M 1 . 5M 1 . 6Q 1 . 3 T 4 0Q 0 . 1 Q 1 . 2Q 0 . 3 Q 1 . 4Q 0 . 0 Q 1 . 1Q 1 . 6 T 4 1M 2 . 1M 2 . 2M 2 . 3C 1T 4 2T 4 3T 4 0I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 2C 1 5Q 0 . 6 T 4 2Q 1 . 0 T 4 35 S5 S3 S3 S单周期连续声 报 警计 数左 行上 升Q 1 . 52 S大球C 1 复 位R Q 0 . 2S Q 0 . 2S Q 0 . 2R Q 0 . 2光 报 警T 3 9C 1吸 球小球T 4 1上 升右 行下 行放 球2 S2 SI 0 . 0 I 0 . 1 I 0 . 3T 3 7 I 0 . 2 I 1 . 7T 3 7 I 0 . 2 I 1 . 7I 0 . 1 M 4 . 0I 0 . 1 M 4 . 0图 5.顺序功能图 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 11 3.3 PLC 梯形图 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 12 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 13 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 14 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 15 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 16 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 17 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 18 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 19 图 5PLC 梯形图 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 20 4 程序调试说明 仿真软件不能直接收到 S7-200 的程序代码，必须使用编程软件的导出功能将 S7-200 的用户程序转换为扩展名为“ awl”的 ASC 文件，然后在下载到仿真PLC 中去。在仿真软件中执行菜单命令“文件”“装载程序”，在出现的对话框中选择下载什么块，点击“确定”按钮后，在出现的“打开”对话框中双击要下载的 *.awl文件，开始下载。下载成功后 ， CPU 模块上出现下载的 ASC 文件名称，同时会出现下载的程序代码文本框和梯形图（见下图）。 图 6 程序运行截图 执行菜单命令“ PLC”“运行”，开始执行用户程序。如果用户程序中有仿真软件不支持的指令或功能，执行菜单命令“ PLC”“运行”后，出现的对话框显示出仿真软件不能识别的指令。点击“确定”按钮，不能切换到 RUN 模式，CPU 模块右侧的“ RUN” LED 的状态不会变化。 可以用鼠标点击 CPU 模块下面的开关板上的小开关来模拟输入信号，通过模块上 LED 观察 PLC 输出点的状态变化，来检查程序执行的结果是 否正确。 如调试本课设中的手动程序，先点击 CPU 模块的 I1.4 手动输入端开关，再点击上行按钮开关 I0.6,这样就会观察到 CPU 模块上的 Q0.2 对应的 LED 灯亮，再点击上限位输入信号 I0.2 所对应的开关，就会观察到 CPU 模块上的 Q0.2 对应的 LED 灯熄灭，这说明手动程序的上行程序调试正确。 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 21 按上述方法一次调试所有程序，来检查程序执行的结果是否正确。本程序经过仿真调试后，没发现任何错误，程序完全符合设计要求。 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO _ 沈阳理工大学 22 5 结束语 我们的两周的课程设计就要告一段落，纵观整个设计过程，可以说在这一过程中我的收 获很大，充分认识到自己的薄弱环节，通过理论分析与实践的反复进行和论证，许多问题都有了较好的解决方案。 软件部分采用各部分程序直接转的方式，依次实现了 PLC