PLC应用系统设计基础知识

HYPERLINK"/"HYPERLINK"/"PLC课程设计专业：班级：姓名：学号：设计报告格式20分设计内容60分10分10分总计得分封面3页面布局5目录格式3图表质量4间距、行距、字体6工艺过程分析8系统操纵要求8I/O分配5设备选型5电气原理图系统程序设计10动手实践能力10总印象评分10主电路8操纵电路8外围接线图82010年06月目录摘要 3第一章PLC应用系统设计基础知识 41.1PLC操纵系统设计的原则和内容。 41.2PLC的选型 41.2.1性能与任务相适应 51.2.2PLC的处理速度应满足时实操纵的要求 51.2.3PLC应用系统结构合理、机型系列应统一 5PLC在大小球的分拣系统中的设计.................................................................................62.1系统的功能.......................................................................................................................62.2大小球分拣系统的结构...................................................................................................62.3I/O编址及工作框图..........................................................................................................72.4大小球分拣的设计思想...................................................................................................82.5机械手分拣球操纵系统的接线图...................................................................................9第三章机械手分拣大小球系统的操纵程序................................................................................103.1机械手分拣大小球操纵的程序流程图.........................................................................103.2机械手分拣大小球操纵程序的梯形图.........................................................................11总结.....................................................................................................................................17参考文献..........................................................................................................................................18摘要机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时刻和位置来完成工件的传送。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，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的进展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分捡，本课题拟开发物料搬运机械手，采纳的德国西门子S7-200系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行操纵。用于分捡大小球的机械装置。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，操纵机械手完成各种动作。关键词：机械手、PLC、大小球第一章PLC应用系统设计基础知识PLC应用系统设计要紧包括硬件设计、软件设计、施工设计和安装调试等内容。本课程设计着重在系统设计和程序设计。1.1PLC操纵系统设计的原则和内容。PLC的选择除了应满足技术指标的要求外，还应着重考虑产品的技术支持与售后服务等情况。最大限度地满足被控对象或产生过程的操纵要求。关于一些原来用继电接触器线路不易实现的要求，使用PLC后，将专门容易实现。在满足操纵要求前提下，力求使操纵简单、经济、操作和维护方便。对一些过去较为繁琐的操纵可利用PLC的特点加以简化，通过内部程序化外部接线及操作方式。保证操纵系统的安全、可靠。同时采取“软件兼施”的方法。考虑到生产的进展和工艺的改进，选择PLC容量及I/O点数时，应适当留有裕量。一个系统完成后，往往会发觉一些原来没有考虑到的问题，或者新提出的问题，假如事先留有裕量。则PLC系统极易修改。同时对日后系统工艺的变更提供方便。因此关于不同的用户，要求的侧重点不同，设计的原则也应有所区不，假如以提高产品和安全为目标，则应将系统可靠性放在设计的重点，设置考虑采取冗余操纵系统；假如要求系统改善信息治理，则应将系统通信能力与总线网络设计加以强化；假如系统工艺经常变更，则事先充分考虑。1.2PLC的选型在满足操纵要求的前提下，选型时应选择最佳的性能价格比，具体考虑以下几点。1.2.1性能与任务相适应关于开关量操纵系统的应用系统，当对操纵要求不高时，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，如对小型泵的顺序操纵、单台机械的自动操纵等。关于以开关量操纵为主，带有部分模拟量操纵的应用系统，如对工业生产中常遇到的温度、压力、流量、液位等连续量的操纵，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，同时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。关于比较复杂的中大型操纵系统，如闭环操纵、PID调节、通信联信网4等，可选用中大型PLC（如西门子公司的S7-400系列PLC或OMRON公司的C200HE/C200HG/C200HX、CV/CVM1等PLC）。当系统的各个操纵对象分布在不同的地域时，应依照各部分的具体要求来选择PLC，一组成一个分布式的操纵系统。1.2.2PLC的处理速度应满足时实操纵的要求PLC工作时，从输入信号操纵存在着滞后现象，即输入量的变化，一般要在1～2个扫描周期之后才能反映到输出端，这关于一般工业操纵是同意的。但有些设备的实时性要求教高，不同意有教大的滞后时刻。例如，PLC的I/O点数在几十到几千点范围内，这时用户应用程序的长短对系统的响应速度会有较大的差不。滞后时刻应操纵在几十毫秒之内，应小于一般继电器的动作时刻。1.2.3PLC应用系统结构合理、机型系列应统一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廉价，适用于工艺过程比较稳定、操纵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、推断与处理故障快方便，适用于工艺过程变化教多、操纵要求复杂的系统。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的PLC的选型为西门子S7-200系列的可编程操纵器。PLC在大小球的分拣系统中的设计2.1系统的功能机械手分拣大小球的操纵功能要求为：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，表示预备就绪。2）按下启动按钮SB1后，机械手下降，通过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；假如现在未碰到下限开关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大小球分拣系统的结构机械手分拣大小球的工作示意图如图1.1所示。图1.1机械手分拣大小球的工作示意图2.3I/O编址及工作框图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Q0.2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刻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2.4大小球分拣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。现在。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。假如吸起的是大球，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。2.5机械手分拣球操纵系统的接线图机械手分拣大小球系统的PLC程序3.1机械手分捡大小球操纵程序流程图依照要求，该操纵流程依照吸住的是（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依照接近开光（X0）的通断，分不将球吸住、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，当下降的捡球平板碰到下限开关SB2时，S0.2得电，停止下降，捡球装置给平板处的电磁线圈（KM）通电，捡球平板产生电磁吸力吸住钢球，现在压力感应器I0.4用来推断是吸住的大球依旧小球，假如压力感应器I0.4的输出断开，讲明吸住的是小球，而如是闭合的，则讲明吸住的是大球。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，在右行的过程中，假如吸住的是大球，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；而假如是吸住的小球，则在右行的时候碰到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，吸球时刻T37为2s，释放球时刻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。当系统在连续运行时，停止方式有两种，一种是正常停止：确实是按下停止按钮后，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：确实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，系统赶忙停止，不管差不多工作到什么位置。3.2机械手分拣大小球操纵程序的梯形图第四章总结短短两个星期的课程设计就要告一段落，纵观整个设计过程，能够讲在这一过程中我的收获专门大，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。软件部分采纳各部分程序直接转的方式，依次实现了PLC流程图、梯形图、指令表三种机械手操纵方式。用此种方法编写程序条理清晰，连贯性强，但若要增加其它机械手操纵方式或进行扩展，程序会变得相当复杂而且容易出错，出错后调试修改也专门困难。收进的方式是将各部分程序写成程序，方便调用和调试。此种