大、小球分揀傳送機(jī)械PLC控制梯形圖的設(shè)計與調(diào)試

1、目錄引言 .2第一章課程設(shè)計要求 及任務(wù) .31.1 設(shè)計要求.31.2 設(shè)計任務(wù).3第二章系統(tǒng)總體方案 設(shè)計.42.1 大、小球分揀傳送機(jī)械系統(tǒng)的功能 .42.2 大、小球分揀傳送機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) .42.3 大、小球分揀傳送機(jī)械的設(shè)計思想 .52.4 主電路設(shè)計.52.5 確定 i/o 信號數(shù)量， 選擇 plc 的類型 .62.6 確定電器元件i/o 分配表 .72.7 控制系統(tǒng)的接線圖.7第三章控制系統(tǒng)設(shè)計 .83.1 大、小球分揀傳送機(jī)械的運行流程 .83.2 大、小球分揀傳送機(jī)械控制程序流程圖.93.3 大、小球分揀傳送機(jī)械控制程序的梯形圖.103.4 大、小球分揀傳送機(jī)械控制程序的語

2、句表.12第四章結(jié)束語.16參考文獻(xiàn) .171引言本課程設(shè)計主要 對 plc程序的結(jié)構(gòu)、特點、各器件的性能以及對被公職對象的 控制過程進(jìn)行具體研究，并通過plc來實現(xiàn)對大小 球分揀系統(tǒng)的控 制，隨著工業(yè)自動化、機(jī)械化進(jìn)程的加速，自動控制正在逐步取代 傳統(tǒng)的人工控制，在改善工作人員的工作環(huán)境的同時也使生產(chǎn)效率 大大提升，為了最大限度的滿足被控制對象和生產(chǎn)過程的控制。在 本課程設(shè)計中對于一些原來用繼電接觸器線路不易實現(xiàn)的要求，試 用plc后，將很容易實現(xiàn)。在滿足控制要求前提下，采用多種控制模 式來對被控制對象進(jìn)行安全可靠的控制操作，使功能更加全面，其 中包括手動控制，自動控制模式，使其操作更強，便

3、于企業(yè)各類人 員操作，另外，該系統(tǒng)的手動控制模式，也使生產(chǎn)設(shè)備的檢測和維 護(hù)更加方便。關(guān)鍵字plc ，大小球分揀，機(jī)械臂2第一章 課程設(shè)計要求及任務(wù)1.1 設(shè)計要 求1大、小分揀傳送機(jī)械示意圖ls1ls4ls5左限右限右限左上m原點顯示ls3 上限+左行右行+上行當(dāng)吸住大球 時，活塞未達(dá)到下 限位置，ls2不動 作下行l(wèi)s2 下限電磁鐵ps0接近開關(guān)2. 控制要求：（1）機(jī)械臂起始位置在機(jī)械原點（見圖）， 為左限、上限并有顯示。（2）有起動按鈕和停止按鈕控制運行，設(shè)停止時機(jī)械臂必須已回到原點。（3）起動后，機(jī)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

4、原點）。（4）機(jī)械臂右行時有小球右限（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”）； 壓著小球時，下限開關(guān)ls2 接通（ =“1” ）。1.2 設(shè)計任 務(wù)1、根據(jù)控制要求，進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，包括主電路、控制電路及 plc 硬件配置電路。2、根據(jù)控制要求，編制plc 應(yīng)用程序。3、編寫設(shè)計說明書，內(nèi)容包括： 設(shè)計過程和有關(guān)說明。 基于 plc 的電氣控制系統(tǒng)電路圖。 plc 控制程序（ 梯形圖和指令表 ）。 電器元器件的選擇和有關(guān)計算。 電氣設(shè)備明細(xì)表。 參考資料、參考書及參考手冊。 其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的

5、調(diào)試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設(shè)計的認(rèn)識和建議等。3小大第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1 大、小 球分揀傳送機(jī) 械系統(tǒng)的功 能大小球分揀傳送機(jī)械的控制功能要求為：1）原位：機(jī)械手原始狀態(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(jī)械手處于放松狀態(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(jī)械手下降，經(jīng)過2s 后機(jī)械手一定會碰到球。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，則一定是打球。3）機(jī)械手吸住球后就提升，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

6、到ls5處。5）機(jī)械手下降，當(dāng)碰到下限開關(guān)ls2時，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(jī)械手提升，碰到上限開關(guān)ls3后，左行。7）左行至碰到左限開關(guān)ls1時停下來，至此，一個工作循環(huán)結(jié)束。2.2 大、小 球分揀傳送機(jī) 械系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)大小球分揀傳送機(jī)械的工作示意圖如圖2-1 所示。ls1ls4ls5左限右限右限m原點顯示ls3 上限+左行右行+上行當(dāng)吸住大球時，活塞未達(dá)到下限位置， ls2不動作圖 2-1下行l(wèi)s2 下限電磁鐵ps0接近開關(guān)大小球分揀傳送機(jī)械的工作示意圖4小大2.3 大、小 球分揀傳 送機(jī)械的設(shè)計 思想當(dāng)輸送機(jī)處于起始位置時，上限位開關(guān)和左限位開關(guān)

7、被壓下，極限開關(guān)斷開。啟動裝置后，撿球裝置下行，一直到極限開關(guān)閉合。此時。若碰到的是小球，則壓力傳感器仍為斷開狀態(tài)；若碰到的是大球，則壓力傳感器閉合狀態(tài)。吸起小球后，則撿球裝置向上行，碰到上限位開關(guān)后，撿球裝置向右行；碰到右限位開關(guān)（小球的右限位開關(guān)）后，再向下行，碰到下限位開關(guān)后，將小球釋放到小球箱里，然后返回到原位。如果吸起的是大球，撿球裝置右行碰到另一個右限位開關(guān)（大球的右限位開關(guān)）后，再向下行，碰到下限位開關(guān)后，將大球釋放到小球箱里，然后返回到原位。2.4 主電路 設(shè)計大、小球分揀傳送實質(zhì)上是由電動機(jī)控制的機(jī)械臂完成,其主電路就是電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)電路。主電路電路圖如圖2-2 所示。主電路

8、采用兩個電動機(jī)、四個接觸器即正轉(zhuǎn)接觸器qa1 （qa3 ）和反轉(zhuǎn)接觸器 qa2(qa4) 控制。當(dāng)接觸器qa1（qa3 ）的三對主觸頭接通時，三相電源的相序按u vw 接入電動機(jī)。當(dāng)接觸器 qa1 （qa3 ）的三對主觸頭斷開，接觸器qa2(qa4) 的三對主觸頭接通時，三相電源的相序按w vu 接入電動機(jī)，電動機(jī)就向相反方向轉(zhuǎn)動。利用兩臺電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，分別控制機(jī)械臂的上、下、左、右行。5圖 2-2 主電路電路圖2.5 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)的應(yīng)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

9、 cpm1a/cpm2a型plc ）就能滿足要求，如對小型泵的順序控制、單臺機(jī)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應(yīng)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)等，可選用中大型 plc （如西門子公司的 s7-400系列 plc 或 omron

10、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 ，組成一個分布式的控制 系統(tǒng)。plc 的結(jié)構(gòu)分為 整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把plc的 i/o 和 cpu 放在一塊電路板上，省去插接環(huán)節(jié)，體積小，每一i/o 點的平均價格比模塊式的便宜，適用于工藝過程比較穩(wěn)定、控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式plc 的功能擴(kuò)展， i/o 點數(shù)的增減，輸入與輸出點數(shù)的比例，都比整體式靈活。維修更換模塊、判斷與處理故障快方便，適用于工藝過程變化教多、控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。在使用時，應(yīng)按實際具體情況進(jìn)行選擇。

11、根據(jù)系統(tǒng)分析得輸入點有13 個，分別為 i0.0-i1.4;輸出點有 5 個，分別為q0.0-q0.4 i/o 點共 16 個。結(jié)合以上幾點，在設(shè)計plc 機(jī)械手在大小球分選系統(tǒng)中用的plc 的選型為西門子 s7-200系列的可編程控制器（ cpu-224 ）plc 。62.6 確定電 器元件 i/o 分配表s7 200 系列（ cpu-224 ）plc 有 14di/10do，本次設(shè)計只需 13 個輸入， 5個輸出，具體 i/o 分配表如表 2-1。輸入地址對應(yīng)的外部設(shè)備輸出地址對應(yīng)設(shè)備的操作i0.0設(shè)備的啟動按鈕q0.0機(jī)械臂上升i0.1上移限位開關(guān)q0.1機(jī)械臂下降i0.2下移限位開關(guān)q

12、0.2機(jī)械臂左行i0.3左移限位開關(guān)q0.3機(jī)械臂右行i0.4大小球的選擇開關(guān)q0.4機(jī)械臂吸球 /放球i0.5小球的選擇開關(guān)定時器定時時間i0.6大球的限位開關(guān)t372si0.7設(shè)備的停止按鈕t382si1.0連續(xù)運行按鈕i1.1單周期運行按鈕i1.2單不運行按鈕i1.3回原點運行i1.4單步運行的輔助按鈕表 2-1 i/o分配表2.7 控制系 統(tǒng)的接線圖由 plc 控制繼電器線圈來控制主電路的上下左右運動和機(jī) 械臂抓釋小球 . plc 控制繼電器 和電燈的輸出，從而控制主電路。采用s7 200 系列（ cpu-224）plc ，輸入端分兩組共十四個接口，輸出端共四個接口，具體如圖 2-3。

13、圖 2-3機(jī)械臂分揀大、小球控制的i/o 接線圖7第三章 控制系統(tǒng)設(shè)計3.1 大、小 球分揀傳送機(jī) 械的運行流 程根據(jù)要求，該控制流程根據(jù)吸住的是（大球、小球）有兩個分支，此處應(yīng)為分支點，且屬于選擇性分支。分支在機(jī)械臂下降之后根據(jù)接近開關(guān)的通斷，分別將球吸住、上升、右行到ls4 或 ls5 處下降，此處應(yīng)為 匯合點。然后再釋放、上升、左移到原點。1）當(dāng)按下 sm0.1 時，m0.0 得電，如果轉(zhuǎn)換條件滿足，m0.1 得電撿球裝置下降撿球平板 .2）當(dāng)下降的撿球平板碰到下限開關(guān)ls2 時，m0.2 得電，停止下降，撿球裝置給平板處的電磁線圈（qa）通電，撿球平板產(chǎn)生電 磁吸力吸住鋼球 .3）此時

14、壓力感應(yīng)器 i0.4 用來判斷是吸住的大球還是小球.4）如果壓力感應(yīng)器 i0.4 的輸出斷開，說明吸住的是小球，而如是閉合的，則說明吸住的是大球。5）當(dāng)吸住鋼球后， m0.3 得電撿球平板上升，碰到上限開關(guān)后開始右行，i0.5 為小球位限位開關(guān)， i0.6 為大球位限位開關(guān)，在右行的過程中，如果吸住的是大球， m0.6 得電，則要到碰到i0.6 才停止右行， m0.7 得電，下降到下限開關(guān)位置， m1.0 得電，斷電釋放鋼球，然后m1.0 得電上升到上限開關(guān)位置停止上升， m1.2 得電，開始 左行，碰到左極限停止左行；而如果是吸住的小球，則在右行的時候碰到i0.5 就停止右行， m0.7 得

15、電，下降到下限開關(guān)出停止下行，m1.0 得電，斷電釋放鋼 球，6）然后上升到上極限位置停止上升，m1.2 得電，開始左行，到左極限停止左行，吸球時間t37為 2s，釋放球時間 t38 也為 2s）7）當(dāng)將旋鈕開關(guān) i1.0 后，系統(tǒng)由開始撿球到放球，返回再次開始撿球，如此循環(huán)不斷的進(jìn)行撿球和放球的過程，直到按下停止按鈕，系統(tǒng)才停下來不工作。8）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(jìn)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。

16、83.2 大、小 球分揀傳送機(jī) 械控制程序 流程圖開始在原點？啟動開關(guān)大小球選大球擇小球時間到？y到上限？y到小球限？y時間到？y到上限？y到大球限？y連續(xù)運行到下限？y時間到？y到上限？y到左限？單周期運行9初始狀態(tài)下降吸球 延時上升右移吸球 延時上升右移下降放球延時上升左移結(jié)束3.3 大、小 球分揀傳送機(jī) 械控制程序 的梯形圖10113.4 大、小 球分揀傳送機(jī) 械控制程序 的語句表/ 網(wǎng)絡(luò) 1程序啟動ld sm0.1s m0.0, 1/ 網(wǎng)絡(luò) 2機(jī)械手回到原點判斷l(xiāng)d m0.0a i0.0a i0.1a i0.3an m2.0s m0.1, 1/ 網(wǎng)絡(luò) 3機(jī)械手下行判斷l(xiāng)d m0.1a

17、i0.2an m2.0s m0.2, 1r m0.1, 1ton t37, 20/ 網(wǎng)絡(luò) 4大小球選擇延時 2s（小球）ld m0.2a t37an i0.4an m2.0s m0.3, 1r m0.2, 112/ 網(wǎng)絡(luò) 5機(jī)械手上行判斷l(xiāng)d m0.3a i0.1an m2.0s m0.4, 1r m0.3, 1/ 網(wǎng)絡(luò) 6機(jī)械手右行至小球判斷l(xiāng)d m0.4a i0.5an m2.0s m0.7, 1r m0.4, 1/ 網(wǎng)絡(luò) 7大小球選擇（大球）ld m0.2a t37a i0.4an m2.0s m0.5, 1r m0.2, 1/ 網(wǎng)絡(luò) 8機(jī)械手上行判斷l(xiāng)d m0.5a i0.1an m2

18、.0s m0.6, 1r m0.5, 1/ 網(wǎng)絡(luò) 9機(jī)械手右行至大球判斷l(xiāng)d m0.6a i0.6an m2.0s m0.7, 1r m0.6, 1/ 網(wǎng)絡(luò) 10小球 機(jī)械手下行判斷l(xiāng)d m0.7a i0.2an m2.0s m1.0, 1r m0.7, 1ton t38, 20/ 網(wǎng)絡(luò) 11延時 2sld m1.0a t38an m2.0s m1.1, 1r m1.0, 113/ 網(wǎng)絡(luò) 12機(jī)械手左行返回判斷l(xiāng)d m1.1a i0.3an m2.0s m1.2, 1r m1.1, 1/ 網(wǎng)絡(luò) 13機(jī)械手返回原點連續(xù)運作ld m1.2a i1.0a i0.3an m2.0s m0.0, 1r

19、m1.2, 1/ 網(wǎng)絡(luò) 14機(jī)械手單周期運行l(wèi)d m1.2a i1.1a i0.3an m2.0s m0.0, 1r m1.2, 1/ 網(wǎng)絡(luò) 15ld m0.1o m0.7= q0.0/ 網(wǎng)絡(luò) 16ld m0.2s q0.4, 1/ 網(wǎng)絡(luò) 17ld m0.3o m0.5o m1.1= q0.0/ 網(wǎng)絡(luò) 18ld m0.4o m0.6= q0.3/ 網(wǎng)絡(luò) 19ld m1.0r q0.4, 1/ 網(wǎng)絡(luò) 20ld m1.2= q0.2/ 網(wǎng)絡(luò) 21ld i1.2機(jī)械手上升機(jī)械手吸球機(jī)械手上行機(jī)械手右行機(jī)械手放球機(jī)械手左行單周期運行和點動控制14an i1.4= m2.0/ 網(wǎng)絡(luò) 22ld i1.3o q0.0an i0.1= q0.0/ 網(wǎng)絡(luò) 23ld i0.1an i0.3= q0.2/ 網(wǎng)絡(luò) 24機(jī)械手返回原點（上行）機(jī)械手返回原點（左行）停止ld i0.7rr0.1, 1ss0.0, 115第四章 結(jié)束語短短一個星期的課程設(shè)計就要告一段落，縱觀整個設(shè)計過