PLC課程設計-智能車間流水線

PLC課程設計報告題目智能車間流水線專業(yè)、學號自動化10626102合作者學生姓名指導教師完成時間2013.9.20智能車間流水線摘要：為了適應現(xiàn)代自動化傳送的要求， PLC控制逐漸取代繼電接觸器控制成為傳送控制的主要環(huán)節(jié)，使控制系統(tǒng)更加安全、迅速、可靠?；赑LC的控制原理，運用三菱公司的 FX2N系列PLC來實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)常用的傳送帶運動的控制。本文介紹了傳送帶系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、 系統(tǒng)各部分的功能及系統(tǒng)的控制原理， 并以光電傳感器實現(xiàn)了對傳送帶的控制， 達到預期控制效果。證明該系統(tǒng)具有較好的自動運行、檢測和裝載功能，提高了傳送帶的性能與效率，大大的節(jié)約人員勞動力，而且此系統(tǒng)比較穩(wěn)定，因此具有可靠性。關(guān)鍵詞：傳送帶；自動控制；光電傳感器；SmartassemblylineAbstract:Inordertomeettherequirementsofmodernautomatedtransmission,PLCcontrolgraduallyreplacetherelaycontactorcontroltransfercontroltobecomeamajorpartofthecontrolsystemmoresecure,fastandreliable.PLC-basedcontrolprinciple,theuseofMitsubishiFX2NSeriesPLCtoachievetheindustrialproductionusedconveyormovementcontrol.Thisarticledescribesthebasicstructureofconveyorsystems,partsofthesystemfunctionsandsystemcontroltheory,andtherealizationoftheconveyorphotoelectricsensorcontrol,toachievethedesiredcontroleffect.Provedthatthesystemhasgoodrunautomaticallydetectandloadfunctions,improvetheperformanceandefficiencyoftheconveyorbelt,greatlysavingpersonnellabor,andthissystemisrelativelystable,andthereforereliable.Keywords:conveyor;automaticcontrol;photoelectricsensor;目錄目錄·······································0第一章系統(tǒng)組成和設計要求····························1第一節(jié)系統(tǒng)組成··································1第二節(jié)設計要求··································1第二章硬件系統(tǒng)的設計······························2第一節(jié)I/O分配································2第二節(jié)系統(tǒng)內(nèi)部接線······························3第三章軟件系統(tǒng)的設計······························3第一節(jié)控制流程圖·······························3第二節(jié)部分梯形圖及解析··························5一、系統(tǒng)運行指示····························5二、翻轉(zhuǎn)電機運行模塊··························5三、推桿電機運行模塊·························6四、整體執(zhí)行效果及應用························6五、角度調(diào)整模塊····························7第五章總結(jié)和心得體會······························9參考文獻：····································10附錄：······································10整體梯形圖··································10實物圖····································12第一章 系統(tǒng)組成和設計要求第一節(jié) 系統(tǒng)組成傳送帶控制系統(tǒng)由系統(tǒng)控制柜和傳送帶本體兩部分組成。系統(tǒng)控制柜的操作面板上裝有計數(shù)顯示器、電源指示燈、故障指示燈、急停按鈕、啟動按鈕、停止按鈕、角度調(diào)整按鈕、 輸入、輸出端子以及電源接口等。計數(shù)顯示器是用來記錄、顯示傳送帶輸送工件的數(shù)量；電源指示燈是用來反映控制系統(tǒng)是否已經(jīng)通電；故障指示燈用來顯示有無故障； 若有緊急情況，操作人員可按緊急按鈕，系統(tǒng)將立即停止運行。只有急停按鈕復位后系統(tǒng)才可重新啟動。角度調(diào)整按鈕是用來服務于翻轉(zhuǎn)電機的。由于翻身電機在運行時受慣性、摩擦等因素，使得翻轉(zhuǎn)電機在多次運行之后會產(chǎn)生累加誤差，使其不能返回初始位置，通過角度調(diào)整進行校正，使翻轉(zhuǎn)電機回到初始位置。傳送帶本體包括兩根傳送帶、光電感應器和推桿電機三個部分。傳送帶負責傳送貨物；光電感應器用來感應傳送帶上是否出現(xiàn)貨物并進行計數(shù)，當檢測到貨物后開始計時，貨物到達翻轉(zhuǎn)電機側(cè)時翻轉(zhuǎn)電機工作；推桿電機負責將貨物推放到特定位置。第二節(jié)設計要求一、按下啟動按鈕后，系統(tǒng)開始運行，傳送帶電機動作。二、當傳感器檢測到傳送帶上的物體后，計數(shù)器計數(shù)，并顯示累計的數(shù)據(jù)，同時開始延時（時間的長短大于或等于工件從傳感器到翻身電機處所需的時間）。三、延時時間到，翻身電機動作。運行一段時間后也就是正轉(zhuǎn)后，停頓若干秒后反轉(zhuǎn)復位，復位所用時間與正轉(zhuǎn)所用時間相同。這樣翻身電機可以將工件翻個身送到另一傳送帶上。四、當傳感器檢測到傳送帶上工件時，延時一段時間（時間的長短等于工件從傳感器被送到推桿處所需的時間），推桿動作，將工件推出輸送帶后復位。在推桿動作期間傳動帶以及翻身電機不能工作，推桿復位后傳送帶、翻身電機才能動作。五、物體在傳送帶運行的時候，是根據(jù)傳感器的觸發(fā)來決定工作時序的，為避免產(chǎn)生誤動作，手及其他物體不要離光電傳感器的探頭太近，以免產(chǎn)生誤動作。1第二章硬件系統(tǒng)的設計第一節(jié)I/O分配本次課程設計的 I/O口與內(nèi)部資源的分配表如表 2-1和表2-2所示，用M1和M2作電動機1（傳送電機）和電動機2（翻轉(zhuǎn)電機）的啟停輔助繼電器。電動機1和電動機2的轉(zhuǎn)動與停止分別用PLC的軟組件M1和M2的通與斷來控制。當按下啟動按鈕X0時，M1與M2導通，將X0的常開觸與M1和M2的輸出線圈串起來，因為是按鈕啟動，所以再將 M1與M2自鎖，使其保持導通；當按下停止按鈕 X1時,M1和M2都斷開，將X1的常閉觸點串入其中，從而實現(xiàn)電動機1與電動機2的停止轉(zhuǎn)動。表2-1I/O地址分配表2表2-2 內(nèi)部資源分配表第二節(jié)系統(tǒng)內(nèi)部接線將PLC上的X0--X7，Y0--Y7，COM,COM1和控制柜上的 X0--X7，Y0--Y7，COM,COM1一一對應用導線連接起來， PLC上的Ｎ和控制柜上的Ｌ鏈接起來，Ｌ和控制柜上的Ｎ鏈接起來，同時將ＰＬＣ上的 COM0，COM1，COM2，COM3鏈接在一起，如圖 3.1所示，最后接通電源。注意：此過程為不帶電操作，因為有高壓交流電。圖3.1內(nèi)部接線圖第三章 軟件系統(tǒng)的設計第一節(jié) 控制流程圖在硬件設計的基礎上，根據(jù)系統(tǒng)的設計要求，可以構(gòu)思出系統(tǒng)的控制流程圖如圖3.2所示。按下啟動按鈕后，系統(tǒng)開始運行，判斷是否接收到停止信號，若收到，區(qū)別是否是急停信號，停止后判斷是否需要進行角度調(diào)節(jié)； 若未收到停止3信號，則根據(jù)傳感器信號對翻轉(zhuǎn)電機進行控制，再通過推桿電機控制傳送電機。程序開始狀態(tài)顯示啟動按鈕是否按下？是傳送帶運行是否有停止信號否傳感器是否有信號是延時，翻轉(zhuǎn)電機正轉(zhuǎn)

否急停停止？是停止傳送帶停止運 系統(tǒng)停止運行行否是否進行角度調(diào)節(jié)？翻轉(zhuǎn)電機翻轉(zhuǎn)定時時間到，翻轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)4圖3.2控制流程圖第二節(jié)部分梯形圖及解析一、系統(tǒng)運行指示圖3.3運行梯形圖通過X0啟動，X1停止，X3急停，Y1為傳送帶電機輸出，Y6為運行狀態(tài)的指示，通過紅燈與綠燈指示出系統(tǒng)處于運行或者停止狀態(tài)。 T4為系統(tǒng)通過定時器清零的功能。二、翻轉(zhuǎn)電機運行模塊圖3.4翻轉(zhuǎn)電機模塊梯形圖X4為傳感器的輸入，通過它開啟 4個定時器的工作，從而來控制翻身電機的運行與停止，圖中的時間均為反復進行實際運行測定所得。5通過定時器的工作來控制翻身電機的運行。由于電機反轉(zhuǎn)后要回到原先的起始位置， 在設計中使用的是小功率的電機， 故而可以實現(xiàn)立即反轉(zhuǎn)，但考慮到使用大功率的電機， 慣量很大，若立即反轉(zhuǎn)則可能會損壞設備，所以在設計時適當延時，在實際生產(chǎn)中還要根據(jù)具體情況具體分析。三、推桿電機運行模塊圖3.5推桿電機模塊梯形圖此處用了三個定時器，當傳感器輸入信號時，定時器T4，T5，T6同時工作，由于試驗設備老化，只能測定T4的時間為17s，但是推桿電機的實際工作時間不可測定，且估算為7s左右，T6定時器在此處有清零的功能。推桿電機通過定時器之間的作用交替進行工作，X3為急停輸入信號，Y7為急停輸出信號，當輸入X3時，使得故障信號燈亮起，同1中X3器件一起控制傳送帶電機的停轉(zhuǎn)。正常運行時，推桿電機的T4定時器也使得傳送帶電機與翻身電機一起停止運行，直到推桿電機將物品傳送到正確的位置。四、整體執(zhí)行效果及應用將設計好的程序?qū)懭?PLC，按下開始按鈕，使得系統(tǒng)可以正確的運行。 正常運行時，啟動的綠燈亮，說明系統(tǒng)處于正常的工作情況，其他的燈均滅。物品按設計好的程序所指示的工作狀態(tài)依次進行運行， 當物品到達第一個傳感器，定時6器T0，T1，T2，T3同時運行，17s后翻轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)，7s后翻轉(zhuǎn)電機停止，再過7s后翻轉(zhuǎn)電機再次轉(zhuǎn)動恢復原狀，進行下一輪的循環(huán)準備。此時物品在第二個傳送帶上運行，當55s后到達推桿電機，此時前兩個電機停止運行，推桿電機進行程序化運行，工作完回到原有狀態(tài)，進行下一輪新的循環(huán)。當需要系統(tǒng)停止運行時，按下停止按鈕，可以使得系統(tǒng)停運，啟動綠燈滅，停止紅燈亮。繼續(xù)按下啟動，系統(tǒng)將繼續(xù)運行，若此時按下急停開關(guān)，系統(tǒng)立刻停止，此時，綠燈滅，停止紅燈亮，同時，急停故障的紅燈也亮，指示出系統(tǒng)處于故障狀態(tài)，當排除了故障以后，按下急停開關(guān)，則系統(tǒng)可回到正常的狀態(tài)，通過啟動按鈕可再次啟動。將制得的傳送帶應用到車間，通過系統(tǒng)控制柜的計數(shù)器，可以對貨物數(shù)量（即日產(chǎn)量）進行統(tǒng)計，在傳感器1側(cè)加裝一個傳感器，對貨物的長度進行檢測，如果達到標準，貨物驗收通過，如果為達到標準則重新進行加工。另外，通過將多個傳送帶并行，可以將合格產(chǎn)品和不合格進行分裝。五、角度調(diào)整模塊圖3.6角度調(diào)整模塊梯形圖當系統(tǒng)多次運行后，翻身電機在運行時受慣性、摩擦等因素，多次翻轉(zhuǎn)后會產(chǎn)生累加誤差，使得翻身電機不能返回初始位置， 因此要進行角度調(diào)整，使其回到初始位置。X2代表角度調(diào)整，T2定時器定時，這樣角度調(diào)整時翻轉(zhuǎn)電機每次翻轉(zhuǎn)0.5s，達到了微調(diào)的目的。7第四章 系統(tǒng)調(diào)試第一節(jié) 系統(tǒng)調(diào)試步驟在電腦上安裝 GX-Developer軟件，程序編號后，將程序輸入 GX-Developer軟件中，在電腦上進行初步仿真調(diào)試。1）先將PLC程序傳入程序控制器中。2）根據(jù)設計的要求，對各個輸入I/O口給信號處理，再看各個輸出口是否有相應的輸出（相應的輸出用指示燈來表示，即有輸出燈就亮），如果沒有按照設計要求輸出，對程序進行更改，直到各輸出口有相應的輸出。第二節(jié)問題分析一、在剛開始下載程序的時候，我們沒有將 PLC設置成power狀態(tài)，所以程序燒不進去，后來經(jīng)過仔細檢查，才發(fā)現(xiàn)了問題，下次必須細心謹慎。二、由于傳感器2壞了，所以我們對梯形圖進行了重新調(diào)整，將原本翻轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)需接收傳感器2的信號才進行動作，更改為由傳感器1進行較長時間延時，從而取代傳感器2的作用，同理，原本由傳感器2控制的推桿電機也由傳感器1進行控制。三、我們發(fā)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)電機先于重物到達而反轉(zhuǎn)了，經(jīng)過我們測試，發(fā)現(xiàn)是翻轉(zhuǎn)電機接收到傳感器輸入后的延時時間設置過長所致，經(jīng)調(diào)整后問題解決，翻轉(zhuǎn)電機的功能全部實現(xiàn)。第三節(jié) 實驗結(jié)果傳送帶正常運行，當貨物到達翻轉(zhuǎn)電機側(cè)時，翻轉(zhuǎn)電機開始翻轉(zhuǎn)，順利將貨物運送到另一傳送帶上，進行反轉(zhuǎn)恢復原狀，貨物到達推桿電機側(cè)時，推桿電機將其推送到指定位置后恢復原狀，傳送電機繼續(xù)工作。8第五章 總結(jié)和心得體會通過本次課程設計將課本的知識實體化，化抽象為具體，我受益匪淺，收獲了很多在課堂上無法學到的知識， 不僅有如何確定設計方案，還有解決問題的方法，以前學得的 PLC理論知識的應用能力也得到了大幅度的提高。此次設計以分組的方式進行，每組有兩個題目。我們做的是基于三菱的傳送帶。由于平時大家都是學理論，沒有過實際開發(fā)設計的經(jīng)驗， 拿到的時候毫無頭緒。但通過各方面的查資料學習和與組員積極討論后， 我們基本學會了 PLC設計的步驟和基本方法。通過這次設計實踐，我學會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實踐設計以前，我們對知道的掌握都是思想上的，對一些細節(jié)不加重視，當我們把自己想出來的程序進行檢測時，問題出現(xiàn)了，要么不能運行，要么運行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合（某些按鍵無效，或者功能發(fā)生改變）。通過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題后，我們對PLC的理解得到加強，看到了理論與實踐的差距。通過合作，我們的合作意識得到加強，合作能力得到提高。上大學后，很多同學都沒有過深入的交流，在設計的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個人負責一定的部分，同時在一定的階段共同討論，以解決分工中個人不能解決的問題，每個人都毫無保留將自己的意見和方案提出，積極向同學說明自己的想法，這讓我們的表達能力也得到了一定的提高。在設計的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學習的過程中，不是每一個問題都能自己解決，向老師請教或向同學討論是一個很好的方法，“學而不思則罔，思而不學者殆?！蔽覀儜斪龅綄W思結(jié)合?？偟膩碚f，此次設計不僅是老師對我的一種考驗，考驗我對書本知識的掌握程度及動手能力，更是給我鳴響了一次警鐘，讓我時刻提醒我自己：理論知識并不能代表一切，只有不斷地在實踐中將理論知識應用起來，不斷在實踐中發(fā)現(xiàn)自己的問題，在不斷地解決問題的過程中收獲知識，才能讓提升自己的能力，讓自己不斷地取得進步。9參考文獻：吳中俊、黃永紅.《可編程序控制器原理及應用》.機械工業(yè)出版社.2009《三菱電機FX2N.編程手冊》.2010韓常.《PLC編程及應用》.機械工業(yè)出版社.2005附錄：整體梯形圖1011實物圖傳送帶本體圖外部接線圖12系統(tǒng)運行圖基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)單片機