凯发游戏娱乐官网抢答器PLC控制系统设计方案

原创 2020-05-21 21:54  阅读

  抢答器PLC控制系统设计方案_电力/水利_工程科技_专业资料。抢答器PLC控制系统设计方案

  机电工程学院 课程设计说明书 设计题目:大小球分拣传送机械控制系统设计 学生姓名: 学号:20094805 专业班级:机制 F0 指导教师: 2018 年 12 月 8 日 内容摘要 1 / 20 机械臂自动分拣机构的积极作用正日益为人们所认识,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、 时间和位置来完成工件的筛选与传 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 发展,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 上的产品进行分拣,本课程设计拟设计大小球分拣传送机控制系统的 PLC 设计,采用 的德国西门子 S7-200 系列cpu-224)PLC,对机械臂的上下、左右以及抓取运动进行 控制,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,控 制机械手完成各种动作。 关键词:大小球分拣控制系统;PLC;行程开关 目录 第 1 章 引言 1.1 大小球分拣传送机械控制系统设计内容简介…………………………………1 1.2 大小球分拣传送机械控制系统设计要求………………………………………1 1.3 大小球分拣传送机械控制系统设计思想………………………………………2 第 2 章 大小球分拣传送系统的硬件电路 2.1 按控制要求进行功能分析………………………………………………………3 2.2 分拣大小球控制的运行框图……………………………………………………3 2.3 确定 I/O 信号数量,选择 PLC 的类型…………………………………………5 2.4 分拣大小球控制的电器元件配置表…………………………………………5 2.5 分拣大小球控制的 I/O 接线图………………………………………………6 第 3 章大小球分拣传送系统的程序设计 3.1 分拣大小球控制程序的梯形图………………………………………………7 3.2 分拣大小球控制程序的指令表………………………………………………14 3.3 分拣大小球控制程序的调试结果……………………………………………16 2 / 20 设计总结………………………………………………………………………………17 谢辞………………………………………………………………………………………18 参考文献…………………………………………………………………………………19 第 1 章 引言 1.1 大小球分拣传送机械控制系统设计内容简介 学院此次安排我们进行了为其两周的机电传动课程设计实习,对我们即将进行毕 业设计是很有益处的。这学期我们学习了机1 电传动控制课程,此次实习主要是对课本 中的知识进行实践,比如继电器--接触器控制和可编程控制器控制等重要章节更是练 习紧密。让我们把课本知识很好的应用于实践中去,有助于总体实力的提高。 本次我的课程设计的主要内容:大小球分拣传送机械控制系统设计,如图 1-1。 图 1-1 大小球分拣传送机械示意图 1.2 大小球分拣传送机械控制系统设计要求 3 / 20 本次设计的控制要求如下: 1.机械臂起始位置在机械原点见图 1-1),为左限、上限的交点位置。 2.有启动按钮和停止按钮控制运行,按下设备停止按钮后机械臂必须回到原点。 3.启动后,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)→左行返回至原点)。 4.机械臂有形式有小球右限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 球是 , 下限 开 关 LS2 接 通 = “1”)。 1.3 大小球分拣传送机械控制系统设计思想 我对于本次课程设计的总体思路如下:本设计主要要求控制电路 PLC 的设计,故 对于主电路就不做过多阐述。 主电路有两部分: 1.电动机控制机械臂上下左右运动。 2.主电路给机械臂的电磁铁加电产生磁场吸住球运动。由继电器控制电动机正反 转. 控制电路:由 PLC 控制继电器线圈来控制主电路的上下左右运动和抓住或者释放 小球.PLC 控制继电器和电灯的输出,从而控制主电路。 1.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。 2.启动装置后,机械臂下行,一直到极限开关 SQ 闭合。此时。若碰到的是小球, 则下限开关 LS2 为闭合状态;若碰到的是大球,则下限开关 LS2 仍为断开状态。 3.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。 4.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。 第 2 章 大小球分拣传送系统的硬件电路 2.1 按控制要求进行功能分析 分拣大小球的控制功能要求为: 1.原位:机械臂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 时机械臂处于有磁状态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。 4 / 20 2.按下启动按钮 SB1 后,机械臂的电磁铁断磁,机械臂下降,接近开关 SQ 闭合后 后机械臂会碰到球,接着电磁铁加磁。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,则一定是大球。 3.机械臂吸住球后就提升,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.机械臂下降,当碰到下限开关 LS2 后,经过 1S 后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.释放后机械臂提升,碰到上限开关 LS3 后,左行。 7.左行至碰到左限开关 LS1 后,一个工作循环结束,如果此时接近开关 PSO 显示 球槽内还有球,则继续下一循环 8.控制系统停止有两种情况;1)接近开关 PSO 显示球槽内五球则循环结束; 2)按下停止按钮 SB2 则运行完此次循环后停止到原点。3)按下急停按钮 SB3 9.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。 2.2 分拣大小球控制的运行框图 运行框图分为 14 个网络,共 11 层控制,加循环控制流程,一直到没有球之后便 自动远点停止,也可以按停止按钮到这一循环结束后停止在原点位置。重新按下启动 按钮后,再次开始,具体过程如图 2-1 所示 开始 原点显示灯亮 N 是否有球 Y 启动 下降 5 / 20 电磁铁得电 小球大小球大球 上升 上升 小球右限位 大球右限位 下降 电磁铁失电 上升 左行 无球 有无球 有球 已按下停止开关 是否按停止开关 未按下停止开关 图 2-1 分拣大小球控制的运行框图 2.3 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 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 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)。当系统的各个控制对象分布在不同的地域 6 / 20 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。 根据系统分析得输入点有 9 个,分别为 I0.0-I1.1。输出点有 6 个,分别为 Q0.0- Q0.5。I/O 点共 14 个,故选择 S7—200 系列CPU--224)PLC。 2.4 分拣大小球控制的电器元件配置表 S7—200 系列CPU--224)PLC 有 14DI/10DO,本次设计只需 10 个输入,6 个输 出,具体元件配置表如表 2-1 表 2-1 电器组件分配表 控制信号 信号名称 元件名称 元件信号 地址编码 启动信号 常开按钮 SB1 I0.0 停止信号 常开按钮 SB2 I0.1 输 上限信号 限位开关 LS1 I0.2 入 大小球的接近信号 接近开关 SQ I0.3 信 左限位信号 限位开关 LS3 I0.4 号 小球的右限位信号 限位开关 LS4 I0.5 大球的右限位信号 限位开关 LS5 I0.6 下限信号 限位开关 LS2 I0.7 送料口有无球信号 接近开关 PS0 急停信号 常开开关 SB3 I1.0 I1.1 显示灯亮信号 原点显示灯 LH Q0.0 输 电磁铁控制信号 电磁铁线 出 信 机械臂下行信号 接触器 KM1 Q0.2 号 机械臂上行信号 接触器 KM2 Q0.3 机械臂右行信号 接触器 KM3 Q0.4 机械臂左行信号 接触器 KM4 Q0.5 2.5 分拣大小球控制的 I/O 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,输出端分两组共六个接口,具体如图 2-2。 7 / 20 图 2-2 机械臂分拣大小球控制的 I/O 接线 章大小球分拣传送系统的程序设计 3.1 分拣大小球控制程序的梯形图 大小球分拣传送机械控制系统设计程序的梯形图见下图 3-1,共有 50 个网络,11 层控制系统,具体详析见图所示。下面的梯形图是经过 V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9 软 件编程的。 8 / 20 9 / 20 10 / 20 11 / 20 12 / 20 13 / 20 14 / 20 15 / 20 图 3-1 分拣大小球控制程序的梯形图 3.2 分拣大小球控制程序的指令表 下面指令表是经过 V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9 软件编程的。见下表 3-1 . 表 3-1 指令表 Network 1 // 网络标题 Network 27 // 单周期循环选择控制 // 状态 S0.6 LD I0.0 LSCR S0.6 O M0.0 AN I0.1 Network 28 // 机械手右行 = M0.0 LDN I0.6 Network 2 = M1.4 // 置位初始状态 S0.0 LD SM0.1 Network 29 // 大球右限位时状态转移 S S0.0, 1 LD I0.6 Network 3 SCRT S1.0 // 初始状态 S0.0 Network 30 LSCR S0.0 SCRE Network 4 // 原始位置指示灯 Q0.0 Network 31 // 状态 S1.0 LD I0.2 LSCR S1.0 A I0.4 Network 32 AN Q0.1 // 机械手下行 = Q0.0 Network 5 LDN I0.3 = M1.5 // 在有球状态下,按启动按钮状态转移 Network 33 LD I0.0 // 下限位时状态转移 A I1.0 LD I0.3 SCRT S0.1 Network 6 SCRT S1.1 Network 34 16 / 20 SCRE Network 7 // 状态 S0.1 LSCR S0.1 Network 8 // 机械手下行 LDN I0.3 = M1.0 Network 9 // 下限时状态转移 LD I0.3 SCRT S0.2 Network 10 SCRE Network 11 // 状态 S0.2 LSCR S0.2 Network 12 // 机械手抓球 LD SM0.0 S Q0.1, 1 TON T37, 10 Network 13 // 小球时转移到 S0.3 大球时转移到 S0.5 LD T37 LPS A I0.7 SCRT S0.3 LPP AN I0.7 SCRT S0.5 Network 14 SCRE Network 15 // 状态 S0.3,小球控制 LSCR S0.3 Network 16 // 机械手上行 LDN I0.2 = M1.1 Network 17 // 上限时状态转移 LD I0.2 SCRT S0.4 Network 18 SCRE Network 19 // 状态 S0.4 LSCR S0.4 Network 20 SCRE Network 35 // 状态 S1.1 LSCR S1.1 Network 36 // 机械手放球 LD SM0.0 R Q0.1, 1 TON T38, 10 Network 37 // 放球时间到状态转移 LD T38 SCRT S1.2 Network 38 SCRE Network 39 // 状态 S1.2 LSCR S1.2 Network 40 // 机械手上行 LDN I0.2 = M1.6 Network 41 // 上限位时状态转移 LD I0.2 SCRT S1.3 Network 42 SCRE Network 43 // 状态 S1.3 LSCR S1.3 Network 44 // 机械手左行,电动机正反转互锁 LDN I0.4 AN Q0.4 = Q0.5 Network 45 // 左限位时,若没有球或者已按下停止开关 则转移到 S0.0;若有球且未按下停止开关循 环则转移到 S0.1 LD I0.4 LPS A M0.0 A I1.0 SCRT S0.1 LPP LDN M0.0 ON I1.0 ALD SCRT S0.0 17 / 20 // 机械手右行 LDN I0.5 = M1.2 Network 21 // 小球右限位时状态转移 LD I0.5 SCRT S1.0 Network 22 SCRE Network 23 // 状态 S0.5,大球控制 LSCR S0.5 Network 24 // 机械手上行 LDN I0.2 = M1.3 Network 25 // 上限位时状态转移 LD I0.2 SCRT S0.6 Network 26 SCRE Network 46 SCRE Network 47 // 机械手上行输出,电动机正反转互锁 LD M1.1 O M1.3 O M1.6 AN Q0.2 = Q0.3 Network 48 // 机械手右行输出,电动机正反转互锁 LD M1.2 O M1.4 AN Q0.5 = Q0.4 Network 49 // 机械手下行输出,电动机正反转互锁 LD M1.5 O M1.0 AN Q0.3 = Q0.2 Network 50 // 急停 LD I1.1 R S0.1, 1 R S0.3, 9 3.3 分拣大小球控制程序的调试结果 由于程序中出现 SCR 类较复杂语句,S7-200_V4.0 的仿真软件不能识别,所以本程 序只能在实验室 PLC 上调试。周二做实验的时候已经调试成功。 设计总结 通过此次课程设计,培养了我综合运用所学的基础理论课,技术基础课,专业课 的知识和实践技能分析和解决实际工作中的一般工程问题的能力,使我建立了正确的 设计思想学会了如何把几年来所学的理论知识运用到实践当中去。掌握了 PLC 控制系 统的原理,并进一步巩固、扩大和深化了我所学的基本理论,基本知识和基础技能, 提高了我的逻辑思维能力。 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,出错后调试修改也很困难。 通过对 PLC 大小球分拣控制系统的设计,使我对所学 PLC 内容更加熟悉,在设计 18 / 20 的过程中遇到了一些自己暂时还无法解决的问题,通过王宗才老师的帮助和查阅相关 书籍,对遇到的问题进行分析解答,在这个过程中受益匪浅。 并且让我充分的意识到 PLC 在实际生活中有很多的用处,激起了我在今后的生活 中继续学习和运用 PLC 的兴趣,我也希望我能够把它运用的生活当中比如自己改造家 里的电器让它拥有更多的功能等等。 作为一个好的控制系统必须把各种控制都考虑在内之外,还要考虑安全控制,凯发游戏娱乐官网一 个安全的系统才是真正的好系统。 谢辞 非常感谢学校学院给了我们这次非常重要的实习机会,对我们的能力提高非常有 帮助,对以后的工作能更好更快的融入工作中区。 还要感谢王宗才老师不辞劳苦的辛勤指导,对每个简单或难的问题都予以精彩深 刻的解答,是我又学到了很多的知识 通过这次综合实践,我更加看清了自己的不足之处。为了搞好这次毕业设计,通 过查阅资料以及在老师和同学的帮助下,最终基本达到了设计目的。通过实践,巩固 了理论知识的学习,提高了实际应用所学知识的能力,还积累了许多宝贵的经验。特 别是老师严谨研究的态度给我启发不小。在这次的设计实践过程中,我认识到不管做 什么事,尤其是科学实践,都需要大胆假设,小心求证。任何一个方案都要经过详细 周全的论证后才能着手去做,否则即使很快做出来,但经不起推敲和考验。对于那些 要求能够扩展功能的课题更是如此。一个团队的合作同样很重要,对于不清楚的问题 大家可以集体讨论。整个设计过程中我们这个小组配合的比较好,工作效率得到很大 的提升。 总之,这次实习要再次感谢学院和指导老师王宗才老师,使我对课本上的知识有 更深刻的理解和研究,在实践能力上大大提高,综合能力也提高显著。 参考文献 [1]王宗才.机电传动与控制.北京:电子工业出版社,2018 [2] 廖常初主编.《PLC 基础及应用》. 机械工业出版社,2004. [3] 赵金荣主编.《可编程序控制器原理及应用》. 上海应用技术学院,1999. [4] 易传禄主编.《可编程序控制器应用指南》.上海科普出版社,2006. [5] 方承远主编.《工厂电气控制技术》. 机械工业出版社,2004. 19 / 20 [6] 王永华主编.《现代电气及可编程技术》. 机械工业出版社,1997. [7] 汤以范主编.《电气与可编程序控制器技术》. 机械工业出版社,2005. [8] 刘子林.电机与电气控制[M].北京:电子工业出版社,2003. [9] 程周.电气控制与 PLC 原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2003. [10] 于庆广主编.《可编程控制器原理与系统设计》.清华大学出版社,2004. 20 / 20

版权声明:本文为原创文章,版权归 凯发游戏娱乐官网 所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!
上一篇:毕业设计三层电梯PLC控制系统设计
下一篇:PLC控制的抢答器系统设计