大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計

1、第1章 引言1.1 大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容簡介學(xué)院此次安排我們進行了為其兩周的機電傳動課程設(shè)計實習(xí)，對我們即將進行畢業(yè)設(shè)計是很有益處的。這學(xué)期我們學(xué)習(xí)了機電傳動控制課程，此次實習(xí)主要是對課本中的知識進行實踐，比如繼電器-接觸器控制和可編程控制器控制等重要章節(jié)更是練習(xí)緊密。讓我們把課本知識很好的使用于實踐中去，有助于總體實力的提高。 本次我的課程設(shè)計的主要內(nèi)容：大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計，如圖1-1。圖1-1大小球分揀傳送機械示意圖本次設(shè)計的控制要求如下： 1.機械臂起始位置在機械原點（見圖1-1），為左限、上限的交點位置。 2.有啟動按鈕和停止按鈕控制運行，按下設(shè)備停止按鈕后機

2、械臂必須回到原點。 3.啟動后，機械臂動作順序為：下降吸球上升（至上限）右行（至右限）下降釋放上升（至上限）左行返回（至原點）。 4.機械臂有形式有小球右限（LS4）和大球右限（LS5）之分；下降時，當(dāng)電磁鐵壓著大球時，下限開關(guān)LS2斷開（=“0”）；壓著小球是，下限開關(guān)LS2接通（=“1”）1.2 大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)功能分析分揀大小球的控制功能要求為： 1.原位：機械臂原始狀態(tài)為左上角原位處，即上限開關(guān)LS3及左限開關(guān)LS1壓合，同時機械臂處于有磁狀態(tài)狀態(tài)和球槽內(nèi)有球（接近開關(guān)PS吸合），這時原位顯示亮，表示準(zhǔn)備就緒。 2.按下啟動按鈕SB1后，機械臂的電磁鐵斷磁，機械臂下降，接近開

3、關(guān)SQ閉合后后機械臂會碰到球，接著電磁鐵加磁。如果同時碰到下限開關(guān)LS2，則一定是小球；如果此時未碰到下限開關(guān)LS2，則一定是大球。 3.機械臂吸住球后就提升，碰到上限開關(guān)LS3后就右行。 4.如果是小球，則右行到LS4處；如果是大球，則右行到LS5處。 5.機械臂下降，當(dāng)碰到下限開關(guān)LS2后，經(jīng)過1S后將小球釋放到小球容器中；如果是大球，則釋放到大球容器中。 6.釋放后機械臂提升，碰到上限開關(guān)LS3后，左行。 7.左行至碰到左限開關(guān)LS1后，一個工作循環(huán)結(jié)束，如果此時接近開關(guān)PSO顯示球槽內(nèi)還有球，則繼續(xù)下一循環(huán) 8.控制系統(tǒng)停止有兩種情況；（1）接近開關(guān)PSO顯示球槽內(nèi)五球則循環(huán)結(jié)束；（2

4、）按下停止按鈕SB2則運行完此次循環(huán)后停止到原點。（3）按下急停按鈕SB3 9.當(dāng)系統(tǒng)在連續(xù)運行時，停止方式有兩種，一種是正常停止：就是按下停止按鈕后，系統(tǒng)要將整個周期剩下的步驟全部進行完，然后回到原點才停止工作。另外一種是緊急停止：就是用來處理緊急情況下來及時停止整個系統(tǒng)工作的，一按緊急停止，系統(tǒng)立刻停止，不管已經(jīng)工作到什么位置。第2章 大小球分揀傳送系統(tǒng)的硬件電路 2.1 主電路原理圖圖2-1中主回路采用兩個電動機，四個接觸器，即正轉(zhuǎn)接觸器KM1（KM3）和反轉(zhuǎn)接觸器KM2(KM4)。當(dāng)接觸器KM1（KM3）的三對主觸頭接通時，三相電源的相序按UVW接入電動機。當(dāng)接觸器KM1（KM3）的三

5、對主觸頭斷開，接觸器KM2(KM4)的三對主觸頭接通時，三相電源的相序按WVU接入電動機，電動機就向相反方向轉(zhuǎn)動。圖2-1主電路原理圖2.2確定I/O信號數(shù)量，選擇PLC的類型對于開關(guān)量控制系統(tǒng)的使用系統(tǒng)，當(dāng)對控制要求不高時，可選用小型PLC（如西門子公司S7-200系列PLC或OMON公司系列CPM1A/CPM2A型PLC）就能滿足要求，如對小型泵的順序控制、單臺機械的自動控制等。 對于以開關(guān)量控制為主，帶有部分模擬量控制的使用系統(tǒng)，如對工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶有D/A轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送器和驅(qū)動

6、裝置，并且選擇運算功能較強的中小型PLC，如西門子公司的S7-300系列PLC或OMRON公司的COM/CQM1H型PLC。 對于比較復(fù)雜的中大型控制系統(tǒng)，如閉環(huán)控制、PID調(diào)節(jié)、通信聯(lián)信網(wǎng)4等，可選用中大型PLC（如西門子公司的S7-400系列PLC或OMRON公司的C200HE/C200HG/C200HX、CV/CVM1等PLC）。當(dāng)系統(tǒng)的各個控制對象分布在不同的地域時，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來選擇PLC，一組成一個分布式的控制系統(tǒng)。 根據(jù)系統(tǒng)分析得輸入點有9個，分別為I0.0-I1.1;輸出點有6個，分別為Q0.0-Q0.5。I/O點共14個，故選擇S7200系列（CPU-224）PLC

7、。2.3 分揀大小球控制的I/O接線圖由PLC控制繼電器線圈來控制主電路的上下左右運動和抓釋小球.PLC控制繼電器和電燈的輸出，從而控制主電路。采用S7200系列（CPU-224）PLC，輸入端分兩組，輸出端分兩組共六個接口，具體如圖2-2。圖2-2 機械臂分揀大小球控制的I/O接線圖2.4 分揀大小球控制的電器元件配置表本次設(shè)計只需9個輸入，6個輸出，具體原件配置表如表2-1表2-1 電器組件分配表輸入地址編碼信號名稱元件名稱元件信號I0.0啟動信號常開按鈕SB1I0.1停止信號常開按鈕SB2I0.2急停信號常開按鈕SB3I0.3左限信號常開按鈕LS1I0.4下限信號常開開關(guān)LS2I0.5上

8、限信號常開開關(guān)LS3I0.6小球的右限信號常開開關(guān)LS4I0.7大球的右限信號常開開關(guān)LS5I1.1料口有無球信號常開開關(guān)PS0I1.0大小球的接近信號常開開關(guān)SQ輸出地址編碼對應(yīng)的外部設(shè)備元件名稱元件符號Q0.7顯示燈亮信號原點顯示燈HLQ0.1電磁鐵控制信號電磁鐵線圈KQ0.2機械臂下降信號接觸器KM1Q0.3機械臂上升信號接觸器KM2Q0.4機械臂右行信號接觸器KM3Q0.5機械臂左行信號接觸器KM4第3章大小球分揀傳送系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1分揀大小球控制的運行框圖運行框圖分為12個網(wǎng)絡(luò)，共11層控制，加循環(huán)控制流程，一直到?jīng)]有球之后便自動遠點停止，也可以按停止按鈕到這一循環(huán)結(jié)束后停止在原

9、點位置。重新按下啟動按鈕后，再次開始，具體過程如圖2-2所示圖3-1 分揀大小球控制的運行框圖3.2 分揀大小球控制程序的梯形圖機械臂大小球分揀傳送機械控制系統(tǒng)設(shè)計程序的梯形圖見下圖3-1，共有14個網(wǎng)絡(luò)，11層控制系統(tǒng)，具體詳析見圖所示。圖3-2 分揀大小球控制程序的梯形圖3.3 分揀大小球控制程序的指令表根據(jù)梯形圖得指令表見下表3-1 表3-1指令表 Network 1 / 啟動和停止命令 LD I0.0 O M0.0 AN I0.1 = M0.0 Network 2 / 急停命令 LD I0.2 O M1.0 AN I0.0 = M1.0 Network 3 / 接觸球后機械臂加磁 LD

10、 I1.0 AN T37 = Q0.1 Network 4 / 原點燈亮 LD I0.3 A I0.5 AN I0.1 = Q0.7 Network 5 / 啟動后機械臂下行 LDN M1.0 A M0.0 A I0.3 AN I1.0 A I1.1 = M0.2 Network 6 / 按急停后觸球前返回 LDN M1.0 AN M0.0 A I0.3 AN I1.0 AN I0.5 = M0.3Network 7 / 抓球后上行 LDN M1.0 A Q0.1 A I0.3 AN I0.5 = M1.3 Network 8 / 判斷大小球 LD I0.4 O M0.1 A Q0.1 = M

11、0.1 Network 9 / 抓球右行至大或小球右限 LDN M1.0 LDN M0.1 AN I0.7 LD M0.1 AN I0.6 OLD ALD A Q0.1 A I0.5 = Q0.4 Network 10 / 抓球下行至下限后過1s斷磁 LDN M1.0 A Q0.1 LDN M0.1 A I0.7 LD M0.1 A I0.6 OLD ALD LPS AN I0.4 = M1.2 LPP A I0.4 AN T37 TON T37, 10 Network 11 / 上行至上線停止LDN M1.0 LD I0.7 O I0.6 ALD AN Q0.1 AN I0.5 = M2.3

12、 Network 12 / 左行至左限停止，開始下次循環(huán) LDN M1.0 AN Q0.1 A I0.5 AN I0.3 = Q0.5 Network 13 / 中間繼電器輸出下行 LD M0.2 O M1.2 = Q0.2 Network 14 / 中間繼電器輸出上行 LD M0.3 O M1.3 O M2.3 = Q0.3 END第4章 軟件硬件調(diào)試軟硬件調(diào)試過程中出現(xiàn)了一些問題，通過理論分析和實踐的反復(fù)進行和論證，許多問題都有了較好的解決方案，最終實現(xiàn)了系統(tǒng)的功能。軟件部分采用各部分程序直接轉(zhuǎn)的方式，依次實現(xiàn)了PLC流程圖、梯形圖、指令表三種控制方式。用此種方法編寫程序條理清晰，連貫性強

13、，但若要增加其它控制方式或進行擴展，程序會變得相當(dāng)復(fù)雜而且容易出錯，出錯后調(diào)試修改也很困難。收進的方式是將各部分程序?qū)懗沙绦?，方便調(diào)用和調(diào)試。此種方法的優(yōu)點是程序編寫比較簡單，不需要再編寫分支、匯合狀態(tài)移圖的程序，且由于本課對定時精確度要求并不高，適宜采用。若是在對定時精度要求比較高的情況下，應(yīng)采用單片機的中斷功能進行硬件定時。 通過此次設(shè)計，了解學(xué)習(xí)了PLC在大小球分選系統(tǒng)的工作原理及使用方法。其中電路及軟件實現(xiàn)是此次設(shè)計的主要部分。 作為一個好的控制系統(tǒng)必須把各種控制都考慮在內(nèi)之外，還要考慮安全控制，一個安全的系統(tǒng)才是真正的好系統(tǒng)。心得體會這次課程設(shè)計歷時二個星期多左右，通過課程設(shè)計，發(fā)現(xiàn)

14、自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。 這次的課程設(shè)計也讓我看到了團隊的力量，我認(rèn)為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。 對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個人永遠不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！ 感謝老師的耐心的指導(dǎo)，同學(xué)的幫助。不管最終結(jié)果怎樣，我都要繼續(xù)努力。知識是無窮的，我想我能做的也就是不斷的補充自己的知識，不斷的充實自己。我想說：為完成這次課程設(shè)計確實很辛苦，但苦中仍有樂，同學(xué)們有說有笑，相互幫助，多少人間歡樂在這里灑下，這個課程設(shè)計確實很累，但種種艱辛這時就變成了最甜美的回憶！ 對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加。讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個人永遠不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！參考文獻1 廖常初主編.PLC基礎(chǔ)及使用. 機械工業(yè)出版社,2004. 2 于慶廣主編.可編程控制器原理和系統(tǒng)設(shè)計.清華大學(xué)出版社，2004. 3 趙金榮