机电传动控制课程设计-大小球分拣系统设计

1、提供全套，各专业毕业设计课程设计（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：2013年12月30日成 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 20 年 月 日课程设计任务书学 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

2、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：ASFF 2013年 月 日专业负责人：SFDSF2013年 月 日学院教学副院长：DSDJ2013年 月 日目录0 前 言21 课程设计的任务和基本要求31.1 课程设计的任务31.2 课程设计的基本要求42 总体设计52.1 PLC选型52.2 PLC外部端子接线图62.3 I/O端子分配图73 PLC程序设计93.1设计思想93.2顺序功能图

3、103.3 PLC梯形图114 程序调试说明195 结束语216 参考文献220 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。自动化机械手的积极作用也日益为人们所知，它能部分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。

4、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，受到人们的重视并大量研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用的更加广泛。在生产过程中，经常要对流水线上的产品或工件进行分拣，本次课设拟开发大小球分拣搬运机械手。采用PLC对机械手的上升、下降、左行、右行，以及吸盘吸住球将其放到相应的位置进行控制。我们利用可编程技术、结合其他相应的软件、硬件装置，控制机械手完成各种动作。1 课程设计的任务和基本要求1.1 课程设计的任务本次课程设计的主要任务是设计一个可以将大小球分开的分拣系统，根据操作杆下降时下限位开关SQ2是否闭合来判断吸盘吸住的是大球还是小球，然后将其

5、放倒各自对应的箱子中，然后操作杆返回原点。连续时，系统循环5次后声光间断报警5s，然后再返回至原点。主要设计I/O端子分配图、PLC外部端子接线图和PLC控制梯形图。系统的基本循环过程如下：1.操作杆起始运行位置在原点位置（如图），为左限位与上限位的交点处。2.有启动按钮、停止按钮和复位按钮控制系统运行。系统运行期间若按下停止按钮后系统则完成当前循环后停止；若按下复位按钮后则系统将立即停止且操作杆返回原点。3.系统启动后，操作杆运行动作顺序为：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（至原点）。4.操作杆右行时有小球右限位（SQ4）和大球右限位（

6、SQ5）之分；下降时，若吸盘压着大球即活塞未达到下限位置时（SQ2无动作），下限位开关SQ2断开（SQ2 =“0”）；若压着小球时，下限位开关SQ2接通（SQ2 =“1”）。图1 分拣系统示意图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。2 总体设计2.1 PLC选型 CPU是PLC的核心，每台PLC至少有一个CPU，起神经中枢的作用，通常由一个微处理器和一个存储器组成。它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮

7、用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去控制相关的控制电路。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

8、用性能更强的中小型PLC（如西门子公司的S7-300系列PLC）。另外，PLC工作时，从输入信号到控制对象存在着滞后现象，所以在选择PLC时，应根据对控制精度要求的不同来选择PLC，控制精度高的应选择性能更强的PLC才可满足要求。因为本次设计的大小球分拣系统，控制精度要求不是很高且运算量不大，所以可选择小型PLC即可满足要求。（1）输入端子点数启动、停止和复位各需要一个输入，手动、回原点、单周期和连续各需要一个输入，左限位、下限位、上限位、小球右限位和大球右限位各需要一个输入，手动操作杆上升、下降、左行、右行、吸球和放球各需要一个输入，吸盘上的压力传感器开关需要一个输入。一个19各输入；（2）

9、输出端子点数操作杆下降、上升、左行、右行、吸球，声报警、光报警和原点显示一共需要8各输出；（3）PLC的选型确定因为在设计程序时总共用到了19个端子输入信号和8个端子输出信号，可选择在该大小球分拣系统中用的PLC的型号为西门子S7-200系列的可编程控制器CPU 226 AC/DC/继电器型PLC。240V 交流电源，24V DC输入，24V DC输出。2.2 PLC外部端子接线图图2 PLC外部端子接线图2.3 I/O端子分配图图3 I/O端子分配图3 PLC程序设计3.1设计思想我对于本次课程设计的总体设计思想如下： 主电路部分：（1）、电动机控制操作杆上下左右运动。（2）、主电路给操作杆

10、的电磁铁（吸盘）加电产生磁场吸住球运动。（3）、由继电器控制液压缸伸缩运动,也控制电动机正反转。系统循环过程：（1）、当操作杆处于原点位置时，上限位开关和左限位开关被压下，极限开关闭合，原点指示灯亮。2.启动系统后，操作杆下降，直到压力传感器的开关闭合。此时，若碰到的是小球，则下限位开关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.若吸起的是小球，则操作杆上升，达到上限位后，操作杆右行，达到小球的右限位后，再下降，达到下限位后，将小球放到小球箱里，然后上升、左行返回到原点。4.若吸起的是大球，则操作杆上升，达到上限位后，操作杆右行，达到大球的右限位后，再下降，达到下限位后

11、，将大球放到大球箱里，然后上升、左行返回到原点。3.2顺序功能图图5.顺序功能图3.3 PLC梯形图主程序结构:公用程序：自动程序：回原点程序：手动程序：手动程序说明：在手动程序中，为了保证系统的安全，设置了一些必要的连锁：（1）设置上升和下降之间、左行和右行之间的互锁，以防止功能相反的两个输出同时为ON；（2）用限位开关I0.0I0.4限制操作杆移动的范围；（3）用上限位开关I0.2的常开触点与控制操作杆左行和右行的Q0.2和Q0.3的线圈串联，使得操作杆只有升到最高位置才能左右移动，以防止操作杆在较低位置移动时与其他的物体碰撞。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

12、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，然后在装载到仿真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装载程序，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 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，

13、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。如调试本课设中的自动连续程序，要在原点位置（I0.0与I0.2闭合）开始运行系统，先打开CPU模块的I1.3自动连续输入端开关，点击“启动”按钮I0.5，操作杆下降2s后吸盘吸住球（2s），然后操作杆上升，这样就会观察到CPU模块上的Q0.0对应的LED灯亮2s后、Q0.4及Q0.1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Q0.1对应的LED灯熄灭，然后Q0.3对应的L

14、ED灯亮；若开始的时候吸盘吸住的是大球的话，再点击大球右限位输入信号I0.4，就会观察到CPU模块上的Q0.0对应的LED灯亮；再点击下限位输入信号I0.1所对应的开关，就会观察到CPU模块上的Q0.4对应的LED灯熄灭（表示放球），Q0.1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灯亮；再点击左限位输入信号I0.0所对应的开关，就会观察到CPU模块上的LED灯又重复以上的步骤，表示系统循环。这说明手动程序的仿真调试正确。按上述方法依次调试所有程序，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

15、要求。5 结束语 短短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。而且作为一个好的控制系统必须把各种控制都考虑在内之外，尤其要考虑安全控制，一个安全的机械系统才是真正的好机械。通过此次课程设计，明白了PLC控制的机械手在大小球分拣系统中的工作原理。并且进一步找到了自己的不足之处。为了更好地完成此次的课程设计，通过查阅资料以及在老师细心的指导下，最终达到了设计的目的。通过这次综合实践，巩固了理论知识的学习，提高了实际应用所学知识的能力，还积累了好多宝贵的经验。特别是老师严谨的教学态度给我的启发很大。在这次设计实实践过程中，我认识到不管是做什么事，尤其是科学实践，都需要大胆地猜想和小心地求证。任何一个方案都需要详细的论证后才能着手去做，否则即使