FXN型PLC控制的物體自動分棟裝置

I摘要PLC已在現(xiàn)代自動掌握中得到了廣泛的應用，本次設計基于ＴHＪＤZH—1物料自動分揀裝置的基礎上,應用三菱PLC對裝置進行編程，實現(xiàn)其原有的功能。物料自動分揀裝置THJＤＺH-1是模擬自動化工業(yè)生產(chǎn)部分過程的微縮模型，是由供料單元、機械手搬運單元和分揀單元組成。由供料單元把物料送到機械手搬運單元處，再由機械手搬運單元使用物料送給分揀單元，當機械手搬運單元送來的物料到位后,并為分揀單元入料口光電傳感器檢測到時，使機械手動作,機械手把物料搬運到傳送帶上并為光電傳感器檢測到時，即啟動變頻器,使傳送帶電動機轉(zhuǎn)動，物料開頭進入分揀區(qū)進行分揀。TＨJＤZH－1使用了ＰLC掌握、傳感器、位置掌握、電氣掌握和氣動等技術，可以實現(xiàn)不同材料的自動分揀和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位機監(jiān)控。經(jīng)過模擬實驗滿意要求實現(xiàn)的功能。關鍵詞PＬC傳感器物料分揀機械手II目錄ＴOC\o＂1-2＂\h\z＼uHYＰＥRLＩＮK\ｌ＂_Toc279１５4７22＂引言 １HYＰERLINＫ\ｌ”_Toｃ２7９154723”第一章TＨJDZＨ-1物料自動分揀裝置的PＬC掌握 2HＹＰＥRLＩNK＼l”_Toc27915４724＂1.PLC程序掌握要求 2HYＰERLIＮK＼l”＿Tｏｃ2７９15４7２5”?3HＹPERＬＩNK\l"_Toc２７9154７26＂?3HYPERLＩNK＼l”_Ｔoc２79１54727＂?4HＹPＥRLINK\l”_Toc279154７2８”?５HYPEＲＬINK\ｌ”＿Toc2７9１54７2９"第三章PＬC對裝置的掌握原理和方法?６HＹPERLINＫ＼l＂＿Toc2７9１５4730＂3。1步進電機的PLC掌握?６ＨYPＥＲLINＫ＼ｌ"＿Toc2７９1547３1"3.2ＰLC對變頻器掌握方法及原理?8HYＰEＲLINＫ\l＂＿Ｔoc279154７３２＂3。３輸入端的接線及原理 9HYPＥRLINＫ\ｌ＂_Ｔoｃ2７91５4733＂第四章氣動原理圖與主要氣動元件?１2ＨYPＥＲＬINＫ\l＂_Ｔｏc279１547３4＂4.1氣動回路的主要部件?1２HYＰEＲLＩNK＼l＂_Tｏc279154735”?13ＨYＰＥRLIＮK\l＂_Ｔoc2７９1547３６＂?１4HYPＥＲLIＮＫ＼l＂_Toｃ２7９１54７37” １４ＨYＰEＲＬＩＮK＼ｌ"_Tｏc279154738"5.２PLC的外部接線圖?15HYPEＲLIＮＫ＼l”_Tｏｃ27９1547３9”?１６ＨYＰＥＲLINK\l”_Toc27９1５4740"?16ＨYPERLINK＼ｌ”_Toｃ2791５4741＂6。2梯形圖程序 １７HYPERLIＮＫ\ｌ＂＿Toc27９15４742＂第七章調(diào)試 19HYPＥRＬＩNK＼ｌ"_Ｔｏc27９１54７43＂7.1安裝調(diào)試?19HYPERＬＩNK＼l”＿Tｏc2７９154744"７．２軟件的調(diào)試?19HYPＥRLＩＮK\l”＿Toc27９154745"參考文獻?24HYPＥＲＬIＮK\l”＿Ｔｏc２7９15474６"附錄 251引言隨著PLＣ規(guī)律掌握功能、運動掌握功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能等多功能掌握器技術的進展，在工業(yè)掌握中得到了廣泛的運用。長期以來，PＬC始終處于工業(yè)自動化掌握領域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化掌握設備供應了格外牢靠的掌握應用。對于I/O點數(shù)多,且點數(shù)分散的掌握系統(tǒng),可通過ＰLC網(wǎng)絡通信功能實現(xiàn)掌握要求,實現(xiàn)PＬC的遠程掌握。由于PLＣ已成為當代自動掌握的一種重要的掌握方式,那么如何正確高效把ＰLC運用到實際的生產(chǎn)中，對于我們大專畢業(yè)生尤為重要。所以本文介紹的ＴHJDZＨ－1物料自動分揀裝置是由ＰＬC編程掌握的工業(yè)自動生產(chǎn)的部分微縮模型,通過對它的重新編程設計掌握,對于PＬC的運用有了整體的理解,例如，Ｉ/O口的連接，依據(jù)PＬＣ的I/O口結構形式選擇何種傳感器等。物料自動分揀裝置的ＰＬＣ選為三菱Fx2n系列的ＰLＣ,主要運用于對變頻器,步進電機，電磁閥等器件的掌握。完成此次設計對使用三菱ＰLＣ有了整體熟識,如I／O端傳感器與輸出設備的連接，梯形圖的編制等都得到了提高,為以后在工作中使用PＬＣ打下了基礎。瀘州職業(yè)技術學院畢業(yè)論文第一章物料自動分揀裝置的PLC控制2第一章物料自動分揀裝置的PLＣ掌握１．PＬＣ程序掌握要求（1）上料機構在復位完成后，“啟動”按鈕,料筒光電傳感器檢測到有工件時,推料氣缸將工件推出至存放料臺后，推料氣缸縮回，若3秒鐘后,料筒檢測光電傳感器仍未檢測到工件,則說明料筒內(nèi)無物料，這時警示黃燈閃爍,放入物料后熄滅;機械手將工件取走后，推料氣缸再次將工件推出至存放料臺后，重復上述動作.（2）搬運機械手機構瀘州職業(yè)技術學院畢業(yè)論文第二章裝置的組成部分3Ф32mｍ的圓柱形45瀘州職業(yè)技術學院畢業(yè)論文第三章PLC對裝置的控制原理和方法6第三章PLＣ對裝置的掌握原理和方法3．１步進電機的PLC掌握３。1.１步進電機的掌握原理PLC通過對步進電機驅(qū)動器發(fā)出特定信號，從而對電機進行掌握。步進電機驅(qū)動器的ＰUL、ＤIＲ、ENA與PLC的輸出端連接起來，PLC輸出特定的信號通過步進電機驅(qū)動器使得步進電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、啟動、停止、定位等掌握.如圖所示,ＰLC向PＵL端口輸送脈沖信號,步進電機驅(qū)動器收到一個脈沖信號則掌握步進電機轉(zhuǎn)一個步距，ＤＩR端口輸入凹凸電平，掌握電機的正反轉(zhuǎn)，ＥＮA端口輸入凹凸電平，掌握電機的開和關。３。1。2步進電機驅(qū)動器3MD５6０(1)概述3MＤ５６0細分型三相混合式步進電機驅(qū)動器，采納直流１8—5０V供電,適合驅(qū)動相電流小于6Ａ、外徑４２-8６毫米三相混合式步進電機.此驅(qū)動器采納溝通伺服驅(qū)動器的電流環(huán)節(jié)進行細分掌握，電機的轉(zhuǎn)矩波動很小，低速運行平穩(wěn)，震動和噪音小，定位精度高。（細分電流和步距角都通過撥碼開關組合進行調(diào)整的）（２）接線信號功能PＵL+PLC－脈沖掌握信號:掌握電機運行步數(shù)。DＩR+DIR—方向掌握信號：TＴL電平信號，凹凸電平掌握電機運轉(zhuǎn)方向。ENA+EＮA—使能信號：此輸入信號用于使能/禁止,ＥNA＋接電源時,EＮA—高電平使能，低電平驅(qū)動器不能工作。7（3)接線原理圖3.1。３步進電機驅(qū)動區(qū)的細分細分就是對電機的步距角進行選擇，應編程的需要電機步距為1０00０步／轉(zhuǎn)，依據(jù)細分表,只需將撥碼開關的SＷ6、SＷ７、ＳW8分別打到OFF、OFF、OFF即可完成設定。步數(shù)/圈SW６ＳＷ７SＷ８2０0OＮＯNON4０0OＦFONOＮ500OＮＯFFＯＮ10０0ＯFFOFFＯＮ２００0ONOＮOFF4００0OＦFＯＮＯＦＦ５000ONＯＦFＯＦF10０00OFＦOFＦOＦＦ8３．2PLＣ對變頻器掌握方法及原理3.2。１變頻調(diào)速的優(yōu)點三相異步電機采納變頻調(diào)速技術有著格外明顯的節(jié)能、增產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量的效果,節(jié)電率一般在１0％～30%，有的高達40％,更重要的是生產(chǎn)中的一些技術難點也得到了解決.變頻調(diào)速技術作為新技術，同基礎技術和節(jié)能技術一樣,已經(jīng)滲透到經(jīng)濟領域的全部技術部門中。變頻調(diào)速技術使得三相異步電動機實現(xiàn)了無級調(diào)速,讓三相異步電動機的使用性能得到了改善.3．2。２掌握方法利用變頻器的外部端子對變頻器進行掌握,首先將變頻器的運行頻率設定為裝置要求的3０Hz，然后調(diào)整變頻器的內(nèi)部參數(shù)的掌握方式調(diào)整為外端子掌握,如下圖,我們主要是STF正轉(zhuǎn)、STＲ反轉(zhuǎn)、ＲＨ高速、RM中速、ＲＬ低速、ＳD公共端這六個端頭對變頻器進行掌握，例如開關S1接通時變頻器就按設定掌握電機正轉(zhuǎn)啟動運行(就和按下ＲUN按鈕相同）,開關S1斷開時變頻器掌握電機停止，利用ＰLC代替開關Ｓ１就可實現(xiàn)自動編程掌握。93。3輸入端的接線及原理3.３.1概述PLＣ的數(shù)字量輸入接口并不簡潔,我們都知道PＬC為了提高抗干擾能力，輸入接口都采納光電耦合器來隔離輸入信號與內(nèi)部處理電路的傳輸.目前PＬC數(shù)字量輸入端口一般分單端共點與雙端輸入,單端共點（CＯM）的接口有光電耦合器正極共點與負極共點之分,日系PLC通常采納正極共點,歐系PLC通常采納負極共點;為了能靈敏使用又進展了單端共點(S／S）可選型，依據(jù)需要單端共點可以接負極也可以接正極。３。３。2PLC的輸入端的類型PＬＣ的數(shù)字量輸入端子，按電源分直流和溝通，按輸入接口分類由單端共點輸入和雙端輸入，單端共點接電源正極為SIＮＫ（拉電流），單端共點接電源負極為ＳRCE(灌電流）。３．3。3ＰLC與傳感器的連接本裝采納的是三菱PLCFx2Ｎ系列的,日系PLC為單端共點接電源正極為ＳINK（拉電流),SIＮK漏型為電流從輸入端流出，那么輸入端與電源負極相連即可，說明接口內(nèi)部的光電耦合器為單端共點為電流正極,可接NPＮ型傳感器。(1)有源三線制傳感器的接線方法有源三線制傳感器(電感接近開關、電容接近開關、霍爾接近開關、光電開關等）直流有源三線制接近開關與光電開關輸出管使用三極管輸出，因此傳感器分NPN和PＮP輸出，也有的是四線制，有雙NPN或雙PＮP,只是狀態(tài)剛好相反，也有NPN和PＮP結合的四線制輸出。10傳感器引出線的接線方法:棕色表示“+”接“2４Ｖ+”，藍色表示“－"接“２４V-”，黑色表示“輸出”接“ＰＬC的輸入端”。由于，單端共點SＩNK輸入接線(內(nèi)部共點端子CＯM→２4Ｖ＋，外部共線→２4V-)。那么,棕色線接內(nèi)部共點端子,藍色線接外部共線，黑色線接ＰLC的輸入端子。一旦傳感器受到信號,就會接通PＬC的Ｘ0端口輸入信號。如圖下所示：(2）有源兩線制傳感器的接法有源兩線傳感器（接近開關、有源舌簧磁性開關）此傳感器的特點就是兩根線，傳感器輸出端導通后,為了保證電路正常工作需要一個保持電壓來維持電路工作,通常在３。5—5V之間,靜態(tài)泄露電流要小于1ｍA，這個參數(shù)很重要,如果過大，在傳感器沒有信號輸出時，就使得ＰLC的輸入端的光電耦合器導通,發(fā)出錯誤信號使裝置誤動作。直流兩線制接近開關分為二極管極性保護與橋整流極性保護，前者在接PLC時需要注意極性,后者就不需要注意極性。有源舌簧磁性開關11主要用在氣缸是做位置檢測,由于需要信號指示，內(nèi)部有雙向二極管回路,因此也不需要注意極性。傳感器引出線的接線方法：棕色表示“+”接“PLC的輸入端"，藍色表示“－”接“２4V-”。由于，單端共點SＩＮK輸入接線（內(nèi)部共點端子CＯM→24V+，外部共線→24Ｖ－)。那么，棕色線接內(nèi)部共點端子，藍色線接外部共線。如圖下所示:3。３.4小結ＰLC輸入接口電路形式和外接元件（傳感器）輸出信號形式的多樣性,因此在PLＣ輸入模塊接線前必要了解PLC輸入電路形式和傳感器輸出信號的形式，才能確保PＬC輸入模塊接線正確無誤，為后期的編程工作和系統(tǒng)穩(wěn)定奠定基礎。瀘州職業(yè)技術學院畢業(yè)論文第四章氣動原理圖與主要氣動元件12第四章氣動原理圖與主要氣動元件4.1氣動回路的主要部件13瀘州職業(yè)技術學院畢業(yè)論文第五章硬件設計14序號PLＣ地址名稱及功能說明序號ＰＬC地址名稱及功能說明1X0啟動按鈕1Ｙ0步進電機驅(qū)動器ＰUL—２X1停止按鈕２Y1步進電機驅(qū)動器DIR－３X2復位按鈕３Ｙ2步進電機驅(qū)動器ENA-4Ｘ3物料檢測光電傳感器4Y３物料推出5X4物料推出檢測光電傳感器5Y4手臂伸出6X5推料伸出限位傳感器6Ｙ５手爪下降7X６推料縮回限位傳感器7Y6手爪夾緊8X７手臂伸出限位傳感器8Y7手爪松開9Ｘ１0手臂縮回限位傳感器9Y10推料氣缸10X１1手爪下降限位傳感器1０Y1１導料氣缸1１Ｘ12手爪提升限位傳感器１1Ｙ１2警示紅燈１2X1３手爪夾緊限位傳感器１2Ｙ13警示綠燈１3Ｘ14機械手基準傳感器13Ｙ14警示黃燈１4Ｘ1５推料一伸出限位傳感器１4Y20變頻器ＳＴF１5X１6推料一縮回限位傳感器16Ｘ1７導料轉(zhuǎn)出限位傳感器1７X20導料原位限位傳感器18Ｘ21入料檢測光電傳感器１9X２2料槽一檢測傳感器２０Ｘ23料槽二檢測傳感器２１Ｘ２4分揀槽檢測光電傳感器155。2PＬＣ的外部接線圖ＰLC的外部接線圖瀘州職業(yè)技術學院畢業(yè)論文第六章軟件設計1617６．2梯形圖程序1819第七章調(diào)試７．１安裝調(diào)試自動分揀裝置由上料機構、機械手搬運機構、分揀機構三部分組成，上料機構主要是檢測到的物料后，使推料氣缸把物料推到指定位置和裝置的運行指示，加入物料看光電開關是否檢測到，檢測到后推料氣缸能否把加人的物料推到指定工位，如不能,緣由很可能是安裝位置不當造成的。裝置中的氣缸的動作速度都能通過該缸上的節(jié)流閥調(diào)節(jié)。機械手搬運機構主要氣動系統(tǒng)和步進電機組成，機械手的定向是由電感式傳感器檢測機械手的基準位置,只有機械手定位無誤后,才能精準的將物料抓取,步進電機驅(qū)動器的細分決定了電機的步距，步數(shù)由程序掌握，所以驅(qū)動器的細分應與程序?qū)?，否則會使與步進電機相連的機械手轉(zhuǎn)動的角度不準。氣動元件的位置反饋信號是否正常，氣動元件的位置反饋信號是PＬC的輸入信號，再者氣動元件工作需要肯定的氣壓，氣壓不能達到要求，可能是漏氣和氣壓發(fā)生器沒有工作造成的.分揀機構主要對物料進行分揀入庫，檢測到物料為金屬物料時，推料氣缸能否快速精準的將物料推入指定料槽，光纖傳感器在肯定范圍內(nèi)只對白色物料有反應,光纖傳感器安裝在合適的距離下才能發(fā)出正確的信號，才能正確的判別出物料的顏色。由于三個部分為一個整體，正確合理的安裝位置才能使得各機構牢靠的運行.７。2軟件的調(diào)試由于ＧX－Ｄevｅloper編程軟件無法完成軟件仿真,本裝置要求的FX２N-48MＴ型號的PLＣ沒有，則用FX2Ｎ-４8MR型號的PＬC完成模擬調(diào)試。軟件調(diào)試是用模擬運行流程的方法用按鈕、開關等器件代替各種傳感器發(fā)出信號，觀察輸出情況是否與要求全都。由于程序中有較高的脈沖輸出,ＦＸ2Ｎ-４8MR無法達到,所以在調(diào)試過程中的程序中的參數(shù)都有調(diào)低，但不影響程序本身的調(diào)試。該程序是一個整體式的結構,大體可以分為三個部分但是又不能完全被分開三者是相互聯(lián)系的。調(diào)試時由三個部分按裝置動作流程交替進行，經(jīng)過模擬調(diào)試結果完全滿意第一章提出的要求。部分調(diào)試說明如下:①無物料報警調(diào)試當物料檢測光電傳感器Ｘ3沒有信號輸出時延時三秒后T0動作接通Y14,20Ｍ8０1３使得Y14按一秒的頻率接通和斷開。加入物料Ｘ3檢測到信號停止輸出。②機械手調(diào)試機械手夾持物料，機械手基準傳感器X14有信號輸出，說明機械手處于基準位置,機械手伸出只能使得Y6接通氣動手指夾緊工件，夾緊后縮回。21③步進電機掌握調(diào)試由于氣動手指已經(jīng)將物料夾緊，所以手指夾緊限位傳感器X１３有信號輸出,當手臂縮回到位會使X１0動作將17(175０）送ＰLSY脈沖輸出指令輸出17（１750）個脈沖，同時使步進電機氣動器ENA和ＤIＲ接通使步進電機正轉(zhuǎn)，脈沖發(fā)送完成后特殊幫助繼電器M80２９動作是步進電機停轉(zhuǎn)。④物料分揀調(diào)試入料檢測光電傳感器X21檢測到機械手搬來的物料，Y20輸出傳送帶動作,物料到達第一個檢測點，料槽一檢測傳感器Ｙ22對物料進行檢查，由于Y22為電感式傳感器，只對金屬有反應，Y22有信號輸出，使Ｙ10動作把物料送入1號料槽內(nèi),物料進入料槽的同時，分揀槽檢測光電傳感器線X24發(fā)出信號使動作停止.22瀘州職業(yè)技術學院畢業(yè)論文結束語23結束語經(jīng)過兩個月的工作，基于PLC掌握的物料自動分揀裝置設計已經(jīng)完成.經(jīng)試驗驗證，滿意設計要求。本次設計主要涉及了三菱ＰLC的編程相關知識及三菱PＬC使用的諸多要領.在設計中,我樂觀查閱資料,細心鉆研各個技術細節(jié)，同學之間相互合作,協(xié)調(diào)全都地完成了小軟件的開發(fā)與調(diào)試，也讓我們明白了在設計中考慮問題應該全面，以及需要相互合作的精神.