PLC课程设计大小球分拣系统

大、小球分拣传送系统的 PLC控制设计专业：电气工程及其自动化 姓名： 指导老师：摘要 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 u。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ABSTRACTThecourseisdesignedforPLCprogramstructure,thedeviceperformanceaswellasonpublicobjectcontrolprocesscarriesontheconcretestudy,andthroughPLCtorealizetothebigballsortingsystemcontrol,alongwiththeindustrialautomation,mechanizationprocessisaccelerated,theautomaticcontrolisgraduallyreplacingthetraditionalmanualcontrol,intheimprovementofworkstaffworkingenvironmentandmaketheproductionefficiencyisgreatlyimproved,inordertomaximizethemeetwasthecontrolobjectandcontroloftheproductionprocessU.Onthecurriculumdesignforsomeoftheoriginalrelaycontactorcircuitnoteasy,tryPLC,canbeachievedeasily.Tomeetthecontrolrequirementsunderthepremise,usesmanykindsofcontrolmodetocontrolobjectissafeandreliablecontroloperation,makethefunctionmorecomprehensive,includingmanualcontrol,automaticcontrolmode,theoperationmoreconvenient,differentkindsofstaffintheWord资料enterpriseoperation,inaddition,thesystemofthemanualcontrolmode,alsomaketheequipmenttestingandmaintenancemoreconvenient.KeyWords：PLC，Thesizeoftheballsorting ，Mechanicalarm1.绪论1.1选题背景大、小球选择分类传送作为工业中器件选择传送的一个写照，在工业控制中它的应用领域不断拓宽。它能够通过编程来完成各种预期的作业任务，并能在各种复杂环境中工作，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其在人工智能方面大大地增加其效率， 同时也改善了人类的工作环境与工作强度。中国在科技发展方面发展水平较低，在工业中分拣传送劳动密集型还占有相当大的份额。由于人的劳动能力有限，并且人不能持续长时间的高强度工作，因此在劳动效率上往往是制约企业发展的关键性因素，为了提高劳动效率，抢占市场份额，各个企业也不断的引进和更新自动化设备来提高效率，同时降低人的工作强度。因而这种自动化控制在工业控制中有很大优势。1.2PLC控制系统设计的原则和容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控制要求。 对于一些原来用继电接触器线路不易实现的要求，使用 PLC后，将很容易实现。在满足控制要求前提下，力求使控制简单、经济、操作和维护方便。对一些过去较为繁琐的控制可利用 PLC的特点加以简化，通过部程序化外部Word资料接线及操作方式。保证控制系统的安全、可靠。同时采取“软件兼施”的办法。考虑到生产的发展和工艺的改进，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，往往会发现一些原来没有考虑到的问题，或者新提出的问题 ，如果事先留有裕量。则 PLC系统极易修改。同时对日后系统工艺的变更提供方便。当然对于不同的用户，要求的侧重点不同，设计的原则也应有所区别，如果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，设置考虑采取冗余控制系统；如果要求系统改善信息管理，则应将系统通信能力与总线网络设计加以强化；如果系统工艺经常变更，则事先充分考虑。2.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Word资料果是大球，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电路设计2.2.1大小球分拣系统的结构 j机械手分拣大小球的工作示意图如图 2-1所示。LS1LS4LS5左限右限右限原点M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下限电磁铁小 大PS0接近开关图2.1 机械手分拣大小球的工作示意图2.2.2主电路设计及流程图大、小球分拣传送实质上是由电动机控制的机械臂完 ,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。Word资料L1 L2 L3QSFUKM1 KM2 KM3 KM4FR1 FR2M1 M2图2-2大、小球分类选择传送PLC控制的主电路电路图主电路的继电器控制电路图如图2-3所示。图2-3继电器控制电路根据设计要求，对大、小球要分类传送的控制要求，画出系统流程图，系统流程图如图 2-4所示。Word资料图2-4控制流程图2.2.3PLC控制的I/O地址分配输入输出X0启动按钮Y0原点显示X1左限位开关Y1下行X2下限位开关Y2上行X3上限位开关Y3右行X4中限位开关Y4左行X5右限位开关Y5吸球2.2.4大小球分拣的设计思想Word资料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。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。2.2.5硬件连接图根据控制要求，设定好各个量的地址分配之后，我们把其对应的 I/O接线图绘制出来，其硬件 I/O接线图如图2-5所示。X0X0Y0原点YV1X1X1Y1KM1下降YV2X11X2Y2KM2上升YV3X3X3Y3KM3右行YV4X4X4Y4KM4左行YV5X5X5Y5吸球HLCOM0X6X6COM1X7X7COM2COM3COM24VCOM4FUWord资料图2-5大、小球分类选择传送 PLC控制的I/O接线图2.3元件的选择在满足控制要求的前提下，选型时应选择最佳的性能价格比， 具体考虑以下几点。2.3.1 性能与任务相适应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，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。对于比较复杂的型控制系统， 如闭环控制、PID调节、通信联信网4等，可选用型 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，一组成一个分布式的控制系统。2.3.2 PLC的处理速度应满足时实控制的要求PLC工作时，从输入信号控制存在着滞后现象，即输入量的变化，一般Word资料要在1～2个扫描周期之后才能反映到输出端，这对于一般工业控制是允许的。但有些设备的实时性要求教高，不允许有教大的滞后时间。例如， PLC的I/O点数在几十到几千点围，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别。滞后时间应控制在几十毫秒之，应小于普通继电器的动作时间。2.3.3 PLC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。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。2.4控制系统梯形图及程序根据SFC图绘制控制系统梯形图，梯形图如图 2-6所Word资料图2-6梯形图根据梯形图写出系统的指令表0 LD M8002Word资料SETS0STLS0LDX1ANDX3SETS20STLS20OUTY0LDX0SETS21STLS21OUTY1LDX2ANDX6SETS22LDIX2ANDX6SETS25STLS22SETY5OUTT021K1022LDT0SETS23STLS23OUTY2LDX3SETS24STLS24OUTY3LDX4SETS28STLS25Word资料SETY5OUTT035K1036LDT0SETS26STLS26OUTY2LDX3SETS27STLS27OUTY3LDX5SETS28STLS28OUTY1LDX2SETS29STLS29RSTY5OUTT153K1054LDT1SETS30STLS30OUTY2LDX3SETS31STLS31OUTY4LDX1ANIX14SETS20Word资料65RET66END程序分析电路接通后，M8002产生触发脉冲同时按下左限开关X1、上限开关X3对系统置位，显示原点Y0灯亮。接着按下启动开关X0，系统启动，开始下行，Y1显示，到达下限X2时，进入选择顺序的两个分支电路。如果此时吸盘吸起的是大球，则下限位开关X2的常开触点闭合，电磁阀Y5通电吸球，延时1秒后开始上升，Y2显示，到达上限X3后即右行；若是小球，则下限位开关X2常闭触点闭合吸球，其余过程同大球。吸住小球向右运行，Y3显示，到达小球右限X4后开始下行（大球是在到达大球右限开关X5后开始下行），Y1显示。到达下限X2之后电磁阀线圈Y5断电放球，然后延时1秒，机械臂开始上行，Y2显示，到达上限X3之后，开始向左移动，Y4显示，回到原点后，原点Y0显示。3.设计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，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流程图、梯形图、指令表三种机械手控制方式。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控制方式或进行扩展， 程序会变得相当复杂而且容易出错， 出