小型水平传送带输送机构控制系统设计

第1章绪论1.2论文主要研究内容1.3论文主要应用场景1.4本章小结第2章输送机构控制系统的整体设计本文设计的系统是一个小型的传送带工作系统，整个系统的上盖推料单元机械手臂24*5托盘(出料)图2-1输送机控制系统的整体框图整个传送带机构是能够完全自动化运行的系统，它主要是靠控制器进行程序控制，同时需要各类传感器的辅助，才能实现对整个系统的完全控制。所有传感器的类型及型号见表2-1。表2-1实验室系统所用传感器序号123456传感器类型及型号光电开关传感器CDD-11N光电开关传感器CDD-11N光电开关传感器CDD-11N光电开关传感器CDD-11N光电开关传感器CDD-11N2.2工作原理及设计要求整个系统分为两大模块，加工模块和装配模块。加工模块主要工作是在一个的直径为49mm的工件上钻一个直径为39mm的孔；而装配模块的主要任务是为已完成钻孔操(1)加工模块1开始工作。机械手臂1从托盘中取出一个工件，放入到旋转工作台的一号工位，触发一号工位下方的光电开关传感器3;感器2。光电开关传感器向控制器输入信号，从此时开始计时，延时3秒钟，使打孔步(2)装配模块位置，由于V型块的原因而停止运动，同时触发V型块上的光电传感器5;步骤二：光电传感器5开始工作，控制机械手臂2开始运动，机械手臂2将V型块处的工件运送到步骤四：光电开关传感器6开始工作，控制机械手臂2再次开始运动，将处在固定2.3本章小结第3章输送机构控制系统的硬件设计H日时事色形曰在兵得自气打展肿物用H神葛H日时事色形曰在兵得自气打展肿物用H神葛DC24V电源输出上电情元盐辆工打西电机打不一灯行孔入口管包房舌边地隔位惟料监修光电相整帛此电信世为持工作意平下传酶理性孔声理上藏位参辉情快明位持花名配便丧的门技招+电色集事曲加工楼恨服竹书四②图3-1PLC控制回路的接线进行信号显示，实现安全装置工作，保证系统设备安全。3.2控制系统主电路设计整个输送机控制系统的主电路连接如图3.2(图中的KM开关见图3-1)。图3-2主电路连接3.3主要元器件选型表3-1实验室系统所需PLC参数性能要求数字量输入(DI)/输出(DO)接口模拟量输入(AI)/输出(A0)接口体积要求尽量节省空间由要求可知，所需的PLC是小型或微型的PLC,性能要求不高，所以在PLC品牌选择时，着重考虑的是专注于小型PLC设计制造的公司。在世界PLC领域中，西门子在国内的各大工业企业中得到了广泛的运用。在经过整体比较之后，发现西门子的(1)西门子S7-200系列PLC基本模块常用的西门子S7-200系列PLC的基本模块一表3-2常用西门子S7-200CPU22X系列PLCPLC型号及工作类型数字量输入数字量输出模拟量输入模拟量输出价格/元晶体管/继电器8600晶体管/继电器00晶体管/继电器21晶体管/继电器00(2)西门子输入输出扩展模块西门子S7系列PLC的输入输出扩展模块不包括CPU模块，它本身只能提供输入表3-3扩展模块的型号及参数扩展模块型号数字量输入数字量输出价格/元800844司生产制造的Scara机械手臂，其型号是ER5-4B-800(如图3-3)。表3-4机械手臂机器人参数性能控制轴数4各关节运动范围J1轴J2轴J3轴J4轴最大关节速度J1轴J2轴J3轴J4轴最大臂展额定负载本设计中选用的是比较实惠且被广泛使用的CJ29-10/16型接触器。其中“C”代表(2)机电寿命是10000万次3.4本章小结第4章输送机构控制系统的软件设计4.1系统流程图旋转电机停开旋转电机停开始打孔-否-光电1工作否光电3工作打孔停止旋转电机工作否是旋转电机工作是霍尔工作图4-1加工模块流程图否是图4-2装配模块流程图4.2PLC的I/0分配表表4-1系统输入输出口分配序号元器件名称分配地址序号元器件名称分配地址输入接口输出接口1加工模块运行按钮1上电指示灯Q0.02加工模块复位按钮2打孔电机Q0.13暂停按钮3旋转工作台电机Q0.24上电、急停按钮4打孔气缸上行电磁阀Q0.35装配模块运行按钮5打孔气缸下行电磁阀6装配模块复位按钮6装配模块气缸电磁阀Q1.17打孔气缸上限位7传送带电机Q1.28打孔气缸下限位9旋转工作台霍尔传感器打孔工位一光电传感器V型块限位光电传感器I2.1推料限位光电传感器活动块限位4.3各部分程序本次设计的程序设计使用的是西门子S7-200系列PLC的专业编程软件，STEP7-Micro/WINV4.0,其版本是SP9。这款软件不仅能够对S7-200系列PLC进行编程，西门子S7-200系列PLC的编程语言有5种，它们分别是顺序功能图、功能块图、(1)起保停电路(下文统一简称起保停电路)程序图M2.0)图4-3起保停电路梯形图如图4-3,这个电路的启动信号是M0.2和I0.5。M0.2是装配模块复位完成的信号，后，常开触点I0.5状态变为“1”,线路接通，Q1.1的线圈“通电”,同时接通它的常的状态仍旧为“1”,控制线圈Q1.1得电，使得Q1.1常开触点一直闭合，这就是“自触点Q1.1也断开。当机械手臂2将在指定位置上的工件上盖拿走时，常闭触点I2.2恢(1)置位与复位电路程序图置位与复位电路在整个第一模块中得到了广泛的运用，这里选择一个例子作为介)图4-4置位与复位电路梯形图(2)置位与复位电路在系统控制中的工作原理置位(SET)是指将触点的工作状态一直设为“1”,而复位(RESE气缸就会上行。当上升到最高处时，触发光电传感器1,使得I1.5常开触点闭合，复位(3)起保停电路与置位与复位电路的对比(1)定时器指令的选择定时器一共可分为4中，第一种是接通延时定时器(TON),它的工作本质是计算时间间隔；第二种是断开延时定时器(TOF),它的本质是加计数器；第三种是保持型接通延时定时器(TONR),它的本质是减计数器；最后一种是触发时间间隔(BITIM),它的本质是加减计数器。其中接通延时定时器、断开延时定时器和保持型接通延时定时器是常用的三种定时器，它们的各个参数见表4-2。表4-2常用定时器参数类型分辨率/ms定时范围/s定时器号1T1-T4和T65-T68T5-T31和T69-T951T32和T96T33-T36和T97-T100T37-T63和T101-T255本次设计需要的是计时用的定时器指令，所以选择接通延时定时器(TON),选择的分辨率是10ms。(2)定时器电路程序图系统中用到的定时器电路如图4-5。图4-5定时器电路梯形图(3)定时器电路在系统控制中的工作原理在此程序中使用的是接通延时定时器(TON)。I1.6是打孔气缸下限位光电传感器对应的触点，当钻头打孔至最低位置时，光电传感器工作，常开触点I1.6闭合，复位位寄存器M0.4,同时置位位寄存器M0.5。要使接通延时定时器工作，必须要保持电路一直处于接通状态，所以此处使用置位电路。当计时完成后，定时器位T35变为“1”状常闭触点T35断开，定时器立即停止工作，然后自动复位，定时器位T35恢复到“O”4.4本章小结本章节具体介绍了输送机系统控制程序的设计，介绍了各个I/O口的分配以及一些首先需要先进行软件编程，按系统实现要求进行可编程控制器PLC进行程序编写，并进行输入摸拟在机空载调试确认正常后，再检查硬件电气设备的电路接线是否正确，检查正常后，可以进行控制电路整体调试，但须切断主电路电源进行无电调试，在确认以上调试都正常后，打开电源合上开关的总闸送电，其次对变频器的控制系统进行参数的相关设置调试，再次对传送带和传感器的系统进行下一步调试工作，同同时对整个系5.2常见故障的检修2.当系统在运行或监控状态时，主机上的PUN灯不亮，即表明基本单元有故障。3.当某一路输入触点接通时，相应的LED灯不亮，表明输入模块有故障，当输出LED灯亮，而对应的输出触点不动作，说明输出块有故障。4.当BATTERY灯亮，说明锂电池电压不够，应该及时更换理电池。5.当ERROR灯闪烁时，原因有可能有程度语法的错误，PLC内部有故障、外部有5.3本章小结本章节主要介绍的是设备完成后的安装和调试中注意的事项，以及一些使用过程中结论(1)为何学习。很多学子都曾有过一个疑问，那就是“为什么自己要这么努力地[1]王蕊，张孝元.基于PLC的四级传送带控制系统的设计[J].南方农[3]张瑞林.基于PLC的物料分拣传送带变频调速控制系统设计[J].电子世[5]王鹤霖，李怀亮.基于51单片机的传送带控制系统分析[J].绥化学院学[9]邱宜天，胡书华.变频器和PLC在传送带多种速度控制中的应用[J].山东工业技[10]孙卫华，李昕愉，贾美慧.基于传送带的盘点控制系统研究[J].制造业自动[12]李玉琴.变频器和PLC在传送带多种速度控制中的应用[J].电子技术与软件工加工模块上电指示灯加工模块上电指示灯上电急停按钮上电急停按钮顺序控制1按下加工模块夏位按钮后，打孔气缸下行电磁阀关闭，上行电磁阀加工模块上电指示灯加工模块上电指示灯上电急停按钮上电急停按钮加工模块复位按钮加工模块夏位按钮顺序控制1按下加工模块复位按钮后，打孔气缸下行电磁阀关闭，上行电磁阀R1打孔气缸上行电磁阀打孔气缸上行电磁阀打孔气缸下行电磁阀打孔气缸下行电磁阀顺序控制1打孔气缸上限位传…打孔气缸上限位传感器顺序控制1按下加工模块夏位按钮后，打孔气缸下行电磁阀关闭，上行电磁阀顺序控制2加工夏位中打孔气缸上行到最高处时，旋转工作台旋转Network6打孔气缸上行电磁阀打孔气缸上行电磁网顺序控制2加工夏位中打孔气缸上行到最高处时，旋转工作台旋转旋转工作台电机旋转工作台电机NetworkNetwork7RB1加工模块复位完成加工模块复位完成顺序控制2加工夏位中打孔气缸上行到最高处时，旋转工作台旋转旋转工作台电机旋转工作台电机旋转工作台霍尔传…旋转工作台霍尔传感器打孔工位一光电传打孔工位一光电传感器加工模块复位完成加工模块复位完成加工模块运行按钮加工模块运行按钮区分信号1控制打孔的输入信号与其他信号冲突，用以区分旋转工作台第一次旋转工作台第一次旋转旋转工作台第一次…旋转工作台第一次旋转旋转工作台电机旋转工作台电相暂停按钮哲停按钮打孔电机打孔电机打孔气缸下行打孔气缸下行区分信号1控制打孔的输入信号与其他信号冲突，用以区分旋转工作台第一次…旋转工作台第一次旋转旋转工作台霍尔传…旋转工作台霍尔传感器打孔气缸下行打孔气缸下行打孔气缸下行电磁阀打孔气缸下行电磁阀暂停按钮暂停按钮打孔气缸下限位传.打孔气缸下限位传感器打孔气缸下行打孔气缸下行开始计时开始计时 开始计时开始计时打孔气缸上行打孔气缸上行开始计时开始计时区分信号2控制旋转工作台第二次旋转的输入信号与其他信号冲突，用以区分 )打孔气缸上行打孔气缸上行打孔气缸上行电磁阀打孔气缸上行电磁阀暂停按钮暂停按钮打孔气缸上行到最高位置，打孔电机停止工作Q0.Q0.R1打孔电机打孔电机打孔气缸上限位传打孔气缸上限位传感器打孔气缸上行打孔气缸上行区分信号2控制旋转工作台第二次旋转的输入信号与其他信号中突，用以区分旋转工作台第二次旋转工作台第二次旋转Symbol旋转工作台第二次旋转工作台第二