柔性生产系统-分拣单元PLC控制课题报告

《柔性生产系统（MPS）——分拣单元PLC控制》课题报告《柔性生产系统（MPS）——分拣单元PLC控制》课题报告一、设计目的:1、控制要求（包括必要的时序）:分拣单元的主要作用是将由操作手单元传送来的已加工好的合格品按其不同的材质颜色分别送至三个不同的槽位中。其初始位置为：挡料缸伸出；导向缸1退回，5B1为ON状态，5B2为OFF状态；导向缸2退回，5B3为ON状态，5B4为OFF状态。其动作过程为：当操作手单元准备将成品工件放入分拣单元时，首先起动传送带，同时挡料缸伸出，2秒后才放下工件（其目的是为了减小电机的起动力矩），当工件随传送带到达挡料缸时，由工件有无传感器感应到工件到来，即5S1为ON时，接收前方加工单元（或检测单元）传来的工件的材质颜色信息，根据工件的信息，相应的导向缸动作，档料缸缩回，将工件导向其对应的槽位中，要求绿色塑料工件进入1号槽位，银白色金属工件进入2号槽位，黑色塑料工件进入3号槽位，当工件被成功分拣到对应槽位瞬间，工件入槽检测信号5S2为ON（瞬间），同时送出信号%Q00480给加工单元，表示工件已被成功分拣，分拣单元已空可接收下一个工件，2秒后传送带停止，直到下一个工件准备被放入时再次启动传送带。导向缸1的动作过程：导向缸1初始状态为退回状态，5B1为ON状态，5B2为OFF状态，当导向气缸1动作时，5B1为OFF，导向气缸1一直动作，直到5B2为ON，导向气缸1停止动作；当工件被分拣后，导向缸1退回，导向气缸释放，5B2为OFF，导向气缸一直释放，直到5B1为ON。导向缸2的动作与导向缸1相似，其动作限位分别由5B3、5B4控制。2、课题要求:本课题有如下要求：=1\*GB3①由MPS分拣单元的前方单元传来的数字信号（如：R00001-R00010）控制本单元的光纤传感器；=2\*GB3②当传送带上有物料时，位于入料口的传感器发出动作，该处档杆动作，拦住倍数送来的物料；=3\*GB3③当相应材质颜色的物料移动到对应滑槽口时，该处传感器对推杆发出伸出动作信号，并将物料推向滑槽；（对应的最后一种材质的物料无需由传感器判断并发出动作信号）=4\*GB3④当物料由滑槽滑落时，位于滑槽旁的传感器收到信号并反馈给1、2号材质颜色传感器，使相应推杆发出回复动作；=5\*GB3⑤要求触摸屏控制，当出现异常情况时能急停和复位，触摸屏上传送带运动反映在电机叶轮转动及物料移动上。二、设计步骤:1、设计思路（可包括实物图及硬件选型）分拣单元示意图如下：1-三相电机驱动部分2-传送带3-检测黑色物料光纤传感器4-检测白色物料光纤传感器5-一号滑槽6-二号滑槽7-入料口1-三相电机驱动部分2-传送带3-检测黑色物料光纤传感器4-检测白色物料光纤传感器5-一号滑槽6-二号滑槽7-入料口8-档杆及传感器9-复位传感器设计思路如下：=1\*GB3①了解本课题PLC控制所涉及控制元件（如传感器等），查阅相关资；=2\*GB3②初步拟定I/O分配表，细化控制要求，画出流程图；=3\*GB3③编写梯形图程序，画出QuickPanel上的控制画面图，链接对应的物理地址；=4\*GB3④调试、下载并运行程序，检查错误及警告并一一修改，优化程序。2、I/O分配表分拣单元I/O分配表如下：输入功能说明输出功能说明%I00081Start%Q00010Start显示灯%I00082传感器3%Q00011Reset显示灯%I00091Reset%Q00012Stop显示灯%I00101Stop%Q00001电动机%I00201触摸屏start按钮%Q00002传感器0%I00203触摸屏reset按钮%Q00003挡杆气缸%I00205触摸屏stop按钮%Q00004传感器1%Q00005传感器1’%Q00006传感器2%Q00007传感器2’接上页（续表）输入功能说明输出功能说明%Q00013电动机转动扇叶1%Q00014电动机转动扇叶2%Q00015电动机转动扇叶33、各中间继电器输入功能说明输出功能说明%M00001挡杆气缸中间线圈%M00021电动机扇叶中间线圈三、实验步骤:1、分组讨论，写出I/O分配表；2、根据课题的控制要求编写梯形图程序：=1\*GB3①编写传感器使能梯形图程序；=2\*GB3②编写QP上的Start、Reset、Stop按钮指示灯程序；=3\*GB3③编写QP上的传送带转动（表现为电机3叶轮及传送带上物料移动）程序；3、将编写好的梯形图程序录入PLC中，并检查是否有错误，确保无错误和警告；4、调试程序并在QP上检验程序是否有效，若无效则继续优化程序并再次做以上操作直至达到要求。四、控制图:1、电器控制图及必要的文字说明电气控制图如下：3个按钮分别为“开始”“复位”“急停”，其下方小方块为指示灯，标号0、1、1＇、2、2＇、3分别表示6个传感器，皮带轮上的3个转叶表示传送带的运动，传送带上三种颜色物块分别表示黑色、金属色、蓝色物料。2、硬件连接图:工作流程图如下：分拣控制分拣滑道有黑色与非黑色滑道、金属滑道，根据颜色可以在各自的滑道上储藏，按START(开始)键,传送工件一经确认，电机开始运行，黑色导向缸启动，工作进入第一个滑道，再次按START(开始)键，传送工件一经确认，电机再次开始运行，非黑色导向缸启动，工件进入第二个滑道，再次按START(开始)键，传送工件一经确认，电机再次开始运行，工件进入第三个滑道。初始条件传压力、电源正常供给时，按RESET(复位)键，挡料缸处于挡出位置，两个导向缸释放，以上条件满足后可以进行单机实验。位置挡料气缸导向气缸1导向气缸2气动回路图五、设计程序:梯形图（包括必要的说明，如：各初始值及中间继电器的状态等）梯形图程序如下：六、实验总结:1、课题设计的整体分析：进入分拣单元的加工工件被分别放置在三根不同的滑槽上。当工件被放在传送带起始位置时受到漫射传感器的检测。制动器上方的传感器检测工件的特性（黑色、蓝色、金属色）。由双作用气缸通过偏针仪控制的分离器将工件分捡到正确的滑槽上。通过上一环节，传送来物料物理地址（颜色信息）。传感器0检测传送带上是否有物料，如果有则监控物料运动信息，当传送带上还有物料在传送，则档杆伸出阻挡物块直至传送带上没有物料，上一环节物料信息分别传送到传感器1、1’、2、2’。当物料信息传送到传感器，传感器接受信息，并作出指令给挡臂做出相应动作，将物料进行分配。传感器3检测物料物块是否滑下，如果滑下则复位信息发送到各传感器和档杆，命令其复位，接下来进行整个系统的循环。传送带的运动显示在电动机叶片的闪动上，通过延时指令和循环移位指令实现。2、设计中遇到的问题及解决办法=1\*GB3①传感器的应用上出现错误，不能达到控制要求，通过查阅相关资料，弄清传感器类型及其作用。=2\*GB3②电动机扇叶的转动表现，通过使用延时开指令和循环指令实现该问题=3\*GB3③无法实现倒计时，通过使用增计数器指令。=4\*GB3④无法实现电动机转动的显示，通过比较指令实现。3、实验中遇到的问题及解决办法=1\*GB3①物理地址出现错误，电脑程序无法下载到 QP上。通过重新设置IP地址，程序成功下载。=2\*GB3②如何使用增计数器实现自动倒计时？解决在增计数器前加#T-SEC变量=3\*GB3③如何实现电动机连续转动，通过在比较指令加入中间变量实现。4、主要输入、输出及中间继电器的时序图5、回答问题:如何实现电动机连续转动(应用多个叶片实现),回答:应用循环移位指令.6、收获:在此次课程设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。此外，PLC这门课是一门实践性比较强的课程，只学习理论远远不够，只有不断实践才能更好的掌握。理论设计和实践操作之间有很大的差距，往往觉得很简单的问题在实践中需要费很大的事才能解决。为以后的工作积累了经验，增强了信心。同时通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在PLC的基本原理、PLC应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是C语言）的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。同时要感谢指导老师的耐心细致教育和帮助，使我们认识到电子信息时代对我们的要求，以及培养我们一些在课堂上所学习不到的东西，使我们受益匪浅。七、参考文献（至少五篇）1、刘彬、周敏、申欲晓.《常用电器与GEPACSystem控制技术