大、小球分拣传送机械PLC控制梯形图的设计与调试

1、目录引言 .2第一章课程设计要求 及任务 .31.1 设计要求.31.2 设计任务.3第二章系统总体方案 设计.42.1 大、小球分拣传送机械系统的功能 .42.2 大、小球分拣传送机械系统的结构 .42.3 大、小球分拣传送机械的设计思想 .52.4 主电路设计.52.5 确定 i/o 信号数量， 选择 plc 的类型 .62.6 确定电器元件i/o 分配表 .72.7 控制系统的接线图.7第三章控制系统设计 .83.1 大、小球分拣传送机械的运行流程 .83.2 大、小球分拣传送机械控制程序流程图.93.3 大、小球分拣传送机械控制程序的梯形图.103.4 大、小球分拣传送机械控制程序的语

2、句表.12第四章结束语.16参考文献 .171引言本课程设计主要 对 plc程序的结构、特点、各器件的性能以及对被公职对象的 控制过程进行具体研究，并通过plc来实现对大小 球分拣系统的控 制，随着工业自动化、机械化进程的加速，自动控制正在逐步取代 传统的人工控制，在改善工作人员的工作环境的同时也使生产效率 大大提升，为了最大限度的满足被控制对象和生产过程的控制。在 本课程设计中对于一些原来用继电接触器线路不易实现的要求，试 用plc后，将很容易实现。在满足控制要求前提下，采用多种控制模 式来对被控制对象进行安全可靠的控制操作，使功能更加全面，其 中包括手动控制，自动控制模式，使其操作更强，便

3、于企业各类人 员操作，另外，该系统的手动控制模式，也使生产设备的检测和维 护更加方便。关键字plc ，大小球分拣，机械臂2第一章 课程设计要求及任务1.1 设计要 求1大、小分拣传送机械示意图ls1ls4ls5左限右限右限左上m原点显示ls3 上限+左行右行+上行当吸住大球 时，活塞未达到下 限位置，ls2不动 作下行ls2 下限电磁铁ps0接近开关2. 控制要求：（1）机械臂起始位置在机械原点（见图）， 为左限、上限并有显示。（2）有起动按钮和停止按钮控制运行，设停止时机械臂必须已回到原点。（3）起动后，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

4、原点）。（4）机械臂右行时有小球右限（ls4 ）和大球右限（ ls5 ）之分；下降时，当电磁铁压着大球时，下限开关ls2 断开（ =“0”）； 压着小球时，下限开关ls2 接通（ =“1” ）。1.2 设计任 务1、根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及 plc 硬件配置电路。2、根据控制要求，编制plc 应用程序。3、编写设计说明书，内容包括： 设计过程和有关说明。 基于 plc 的电气控制系统电路图。 plc 控制程序（ 梯形图和指令表 ）。 电器元器件的选择和有关计算。 电气设备明细表。 参考资料、参考书及参考手册。 其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的

5、调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。3小大第二章 系统总体方案设计2.1 大、小 球分拣传送机 械系统的功 能大小球分拣传送机械的控制功能要求为：1）原位：机械手原始状态为左上角原位处，即上限开关ls3及左限开关 ls1压合，同时机械手处于放松状态和球槽内有球（接近开关ps吸合），这时原位显示亮，表示准备就绪。2）按下启动按钮 sb1后，机械手下降，经过2s 后机械手一定会碰到球。如果同时碰到下限开关ls2，则一定是小球；如果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）如果是小球，则右行到ls4处；如果是大球，则右行

6、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；如果是大球，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 球分拣传送机 械系统的结 构大小球分拣传送机械的工作示意图如图2-1 所示。ls1ls4ls5左限右限右限m原点显示ls3 上限+左行右行+上行当吸住大球时，活塞未达到下限位置， ls2不动作图 2-1下行ls2 下限电磁铁ps0接近开关大小球分拣传送机械的工作示意图4小大2.3 大、小 球分拣传 送机械的设计 思想当输送机处于起始位置时，上限位开关和左限位开关

7、被压下，极限开关断开。启动装置后，捡球装置下行，一直到极限开关闭合。此时。若碰到的是小球，则压力传感器仍为断开状态；若碰到的是大球，则压力传感器闭合状态。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。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。2.4 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成,其主电路就是电动机的正反转电路。主电路电路图如图2-2 所示。主电路

8、采用两个电动机、四个接触器即正转接触器qa1 （qa3 ）和反转接触器 qa2(qa4) 控制。当接触器qa1（qa3 ）的三对主触头接通时，三相电源的相序按u vw 接入电动机。当接触器 qa1 （qa3 ）的三对主触头断开，接触器qa2(qa4) 的三对主触头接通时，三相电源的相序按w vu 接入电动机，电动机就向相反方向转动。利用两台电动机的正反转，分别控制机械臂的上、下、左、右行。5图 2-2 主电路电路图2.5 确定 i/o 信号数量 ，选择 plc的类型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

9、 cpm1a/cpm2a型plc ）就能满足要求，如对小型泵的顺序控制、单台机械 的自动控制等。对于以开关量控制为主，带有部分模拟量控制的应用系统，如对工业生产中常遇到的温度、压力、流量、液位等连续量的控制，应选用带有a/d 转换的模拟量输入模块和带有d/a 转换的模拟量输出模块，配接相应的传感器、变送器和驱动装置，并且选择运算功能较强的中小型plc ，如西门子公司的s7-300系列 plc 或 omron 公司的 com/cqm1h型 plc 。对于比较复杂的中大型控制系统，如闭环控制、pid调节、通信联信网等，可选用中大型 plc （如西门子公司的 s7-400系列 plc 或 omron

10、公司的c200he/c200hg/c200hx、cv/cvm1 等 plc ）。当 系统的各个控制对象分布在不同的地域时，应根据各部分的具体要求来选择plc ，组成一个分布式的控制 系统。plc 的结构分为 整体式和模块式两种。整体式结构把plc的 i/o 和 cpu 放在一块电路板上，省去插接环节，体积小，每一i/o 点的平均价格比模块式的便宜，适用于工艺过程比较稳定、控制要求比较简单的系统。模块式plc 的功能扩展， i/o 点数的增减，输入与输出点数的比例，都比整体式灵活。维修更换模块、判断与处理故障快方便，适用于工艺过程变化教多、控制要求复杂的系统。在使用时，应按实际具体情况进行选择。

11、根据系统分析得输入点有13 个，分别为 i0.0-i1.4;输出点有 5 个，分别为q0.0-q0.4 i/o 点共 16 个。结合以上几点，在设计plc 机械手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-224 ）plc 。62.6 确定电 器元件 i/o 分配表s7 200 系列（ cpu-224 ）plc 有 14di/10do，本次设计只需 13 个输入， 5个输出，具体 i/o 分配表如表 2-1。输入地址对应的外部设备输出地址对应设备的操作i0.0设备的启动按钮q0.0机械臂上升i0.1上移限位开关q0.1机械臂下降i0.2下移限位开关q

12、0.2机械臂左行i0.3左移限位开关q0.3机械臂右行i0.4大小球的选择开关q0.4机械臂吸球 /放球i0.5小球的选择开关定时器定时时间i0.6大球的限位开关t372si0.7设备的停止按钮t382si1.0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单步运行的辅助按钮表 2-1 i/o分配表2.7 控制系 统的接线图由 plc 控制继电器线圈来控制主电路的上下左右运动和机 械臂抓释小球 . plc 控制继电器 和电灯的输出，从而控制主电路。采用s7 200 系列（ cpu-224）plc ，输入端分两组共十四个接口，输出端共四个接口，具体如图 2-3。

13、图 2-3机械臂分拣大、小球控制的i/o 接线图7第三章 控制系统设计3.1 大、小 球分拣传送机 械的运行流 程根据要求，该控制流程根据吸住的是（大球、小球）有两个分支，此处应为分支点，且属于选择性分支。分支在机械臂下降之后根据接近开关的通断，分别将球吸住、上升、右行到ls4 或 ls5 处下降，此处应为 汇合点。然后再释放、上升、左移到原点。1）当按下 sm0.1 时，m0.0 得电，如果转换条件满足，m0.1 得电捡球装置下降捡球平板 .2）当下降的捡球平板碰到下限开关ls2 时，m0.2 得电，停止下降，捡球装置给平板处的电磁线圈（qa）通电，捡球平板产生电 磁吸力吸住钢球 .3）此时

14、压力感应器 i0.4 用来判断是吸住的大球还是小球.4）如果压力感应器 i0.4 的输出断开，说明吸住的是小球，而如是闭合的，则说明吸住的是大球。5）当吸住钢球后， m0.3 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，在右行的过程中，如果吸住的是大球， m0.6 得电，则要到碰到i0.6 才停止右行， m0.7 得电，下降到下限开关位置， m1.0 得电，断电释放钢球，然后m1.0 得电上升到上限开关位置停止上升， m1.2 得电，开始 左行，碰到左极限停止左行；而如果是吸住的小球，则在右行的时候碰到i0.5 就停止右行， m0.7 得

15、电，下降到下限开关出停止下行，m1.0 得电，断电释放钢 球，6）然后上升到上极限位置停止上升，m1.2 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）7）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，如此循环不断的进行捡球和放球的过程，直到按下停止按钮，系统才停下来不工作。8）当系统在连续运行时，停止方式有两种，一种是正常停止：就是按下停止按钮后，系统要将整个周期剩下的步骤全部进行完，然后回到原点才停止工作。另外一种是紧急停止：就是用来处理紧急情况下来及时停止整个系统工作的，一按紧急停止，系统立刻停止，不管已经工作到什么位置。

16、83.2 大、小 球分拣传送机 械控制程序 流程图开始在原点？启动开关大小球选大球择小球时间到？y到上限？y到小球限？y时间到？y到上限？y到大球限？y连续运行到下限？y时间到？y到上限？y到左限？单周期运行9初始状态下降吸球 延时上升右移吸球 延时上升右移下降放球延时上升左移结束3.3 大、小 球分拣传送机 械控制程序 的梯形图10113.4 大、小 球分拣传送机 械控制程序 的语句表/ 网络 1程序启动ld sm0.1s m0.0, 1/ 网络 2机械手回到原点判断ld m0.0a i0.0a i0.1a i0.3an m2.0s m0.1, 1/ 网络 3机械手下行判断ld m0.1a

17、i0.2an m2.0s m0.2, 1r m0.1, 1ton t37, 20/ 网络 4大小球选择延时 2s（小球）ld m0.2a t37an i0.4an m2.0s m0.3, 1r m0.2, 112/ 网络 5机械手上行判断ld m0.3a i0.1an m2.0s m0.4, 1r m0.3, 1/ 网络 6机械手右行至小球判断ld m0.4a i0.5an m2.0s m0.7, 1r m0.4, 1/ 网络 7大小球选择（大球）ld m0.2a t37a i0.4an m2.0s m0.5, 1r m0.2, 1/ 网络 8机械手上行判断ld m0.5a i0.1an m2

18、.0s m0.6, 1r m0.5, 1/ 网络 9机械手右行至大球判断ld m0.6a i0.6an m2.0s m0.7, 1r m0.6, 1/ 网络 10小球 机械手下行判断ld m0.7a i0.2an m2.0s m1.0, 1r m0.7, 1ton t38, 20/ 网络 11延时 2sld m1.0a t38an m2.0s m1.1, 1r m1.0, 113/ 网络 12机械手左行返回判断ld m1.1a i0.3an m2.0s m1.2, 1r m1.1, 1/ 网络 13机械手返回原点连续运作ld m1.2a i1.0a i0.3an m2.0s m0.0, 1r

19、m1.2, 1/ 网络 14机械手单周期运行ld m1.2a i1.1a i0.3an m2.0s m0.0, 1r m1.2, 1/ 网络 15ld m0.1o m0.7= q0.0/ 网络 16ld m0.2s q0.4, 1/ 网络 17ld m0.3o m0.5o m1.1= q0.0/ 网络 18ld m0.4o m0.6= q0.3/ 网络 19ld m1.0r q0.4, 1/ 网络 20ld m1.2= q0.2/ 网络 21ld i1.2机械手上升机械手吸球机械手上行机械手右行机械手放球机械手左行单周期运行和点动控制14an i1.4= m2.0/ 网络 22ld i1.3o q0.0an i0.1= q0.0/ 网络 23ld i0.1an i0.3= q0.2/ 网络 24机械手返回原点（上行）机械手返回原点（左行）停止ld i0.7rr0.1, 1ss0.0, 115第四章 结束语短短一个星期的课程设计就要告一段落，纵观整个设计过