1、設計說明書可編程控制器課程殳計設計題目：大、小球分揀傳送機械 PLC控制學院：學號：100204075專業（方向）年級：電氣工程及其自動化學 生 姓名：福建農林大學2013年7月3日1 引言 12PLC基礎知識和編程語言 11.1 PLC 的組成 11.2 PLC 的編程語言 11.3 PLC 主要技術性能指標 11.4 PLC 的性能與任務相適應 21.5 PLC 的選型 23PLCft大小球分揀系統中的設計 33.1 大小球分揀傳送機器示意圖與控制要求 33.2 確定 I/0 地址分配 33.3 繪制外部I/O 接線圖 43.4 大小球分揀的設計思想 44 機械臂（手）分揀大小球系統的控制

2、程序 54.1 機械手分揀大小球控制的程序功能圖 54.2 梯形圖控制程序 54.3 程序操作說明 104.4 創新設計內容 104.5 系統的調試說明及注意事項。 115總結 11參考文獻 121 引言本課程設計的對象為機械手的自動化控制。機械手是在自動化生產過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置, 它是在機械自動化生產過程中發展起來的一種新型裝置 , 在生產過程中起著非常重要的作用。此設計的目的在于：機械手能代替人類完成危險、重復、枯燥的工作, 減輕人類勞動強度, 提高勞動生產力。設計的內容為：機械手自動分揀大小球。實現的目的在于：分揀大小球可以自動化操作。本章主要介紹機械手在

3、大小球分揀傳送機械上如何與PLC相結合實現自動化操作。2PLC基礎知識和編程語言2.1 PLC 的組成1)PLC由四部分組成：CPU真塊、輸入輸出模塊、編程器、電源。2)CPU模塊的作用：不斷采集輸入信號，執行用戶程序，刷新系統的輸出。3)輸入輸出模塊的作用：是聯系外部現場設備和CPU奠塊的橋梁。4) 編程器的作用：生成用戶程序，并用來編輯、檢查、修改用戶程序，監控用戶程序的執行情況。5)電源的作用：為PLC提供電源。2.2 PLC 的編程語言PLC的編程語言有：順序功能圖、梯形圖、功能塊圖、指令表、結構文本。其中S7-200 只有三種編程語言：梯形圖、功能塊圖、指令表。梯形圖(Ladder

4、diagram )編程語言是一種圖形語言，類似于繼電器控制線路圖的 一種編程語言，它面向控制過程，直觀易懂，是PLC編程語言中應用最多的一種語言。順序功能圖常用來編制順序控制程序，它包括步、動作、轉換三個要素。順序功能圖法可以將一個復雜的控制過程分解為一些小的工作狀態。對于這些小狀態的功能依次處理后再把這些小狀態依一定順序控制要求連接成組合整體的控制程序。功能塊圖是一種類似于數字邏輯電路的編程語言，用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關系，方塊左側為邏輯運算的輸入變量，右側為輸出變量，輸入端、輸出端的小圓點表示“非”運算，信號自左向右流動。2.3 PLC 主要技術性能指標 I/O 點數指PLC

5、外部輸入和輸出端子數用戶程序存儲容量用來衡量PLC所能存儲用戶程序的多少。掃描速度指掃描1000步用戶程序所需的時間，以 ms/千步為單位。指令系統條數指PLC具有基本指令和高級指令種類和數量。種類數量越多軟件功能越強。內部寄存器高功 能模塊2.4 PLC 的性能與任務相適應對于開關量控制系統的應用系統，當對控制要求不高時，可選用小型 PLC（如西門子 公司S7-200系歹PLC或OMONt司系列CPM1A/CPM2H PLQ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。對于以開關量控制為主，帶有部分模擬量控制的應用系統，如對工業生產中常遇到的溫度、壓力、流量、液位等連續量的控制

6、，應選用帶 有A/D轉換的模擬量輸入模塊和帶有 D/A轉換的模擬量輸出模塊，配接相應的傳感器、變 送器和驅動裝置，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。2.5 PLC 的選型PLC的工作方式是循環掃描的工作方式。存在輸入信號控制滯后的現象，對于不需要 精確控制要求的任務來說，這種滯后在一般工業控制上是允許的。PLC的結構分為整體式和模塊式。整體式結構把PLC的I/0和CPLM在一塊電路板上，省去插接環節，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定、控制要求比較簡單的 系統。模塊式PLC的功能擴展，I/O點數的增減，輸入與輸出點數的比例

7、，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、控制要求復雜的 系統。在使用時，應按實際具體情況進行選擇。結合以上幾點，在大小球分揀機械臂控制系統中選擇西門子S7-200系列CPU226乍為可編程控制器。第 2 頁3PLC在大小球分揀系統中的設計3.1 大小球分揀傳送機器示意圖與控制要求LS1LS4 LS5左限 q右限y右限LS3上限當吸住大球時，活塞未達 到下限位置，LS壞動作LS2下限下行,左行土.右行 +圖3-1大小球分揀傳送機器示意控制要求：（1）機械臂起始位置在機械原點（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，設停止時機械臂必

8、須已回到原點。（3）起動后，機械臂動作順序為：下降一吸球一上升（至上限）一右行（至右限） 一下降一釋放一上升（至上限）一左行返回（至原點）。（4）機械臂右行時有小球右限（LS4）和大球右限（LS5）之分；下降時，當電磁鐵 壓著大球時，下限開關LS2斷開（=“0”兀壓著小球時，下限開關LS2接通（二“1” ）3.2 確定I/0地址分配表3-1 I/O地址分配大，小球分揀傳送機械FLC控制的H通址分就輸入輸出10.0開始按鈕Q0.1下降10. 1左眼開關Q0. 2上升10.2下限開關Q0. 3右行10. 3上限開關Q0. 4左行10.4石限（小球）QQ.5電罐鐵吸力10.51右眼同球）Q0. 6原

9、點顯示10,6壓力傳感器10. 7停止按鈕3.3 繪制外部I/O接線圖外部I/O接線圖3-2外部I/O接線圖1Kt上升右疔左打電磁線吸力原.山寶示24 V12V十3.4 大小球分揀的設計思想當傳送機處于起始位置時，上限位開關和左限位開關被壓下，此時原點顯示。啟動裝 置后，撿球裝置下行，通過壓力傳感器判斷，若碰到的是小球，則壓力傳感器仍為斷開狀 態；若碰到的是大球，則壓力傳感器閉合狀態。1.如果吸起小球后，則撿球裝置向上行，碰到上限位開關后，撿球裝置向右行；碰到右限位開關（小球的右限位開關）后，再向下 行，碰到下限位開關后，將小球釋放到小球箱里，然后返回到原位。2.如果吸起的是大球,撿球裝置右行

10、碰到另一個右限位開關（大球的右限位開關）后，再向下行，碰到下限位開 關后，將大球釋放到小球箱里，然后返回到原位。4機械臂（手）分揀大小球系統的控制程序4.1 機械手分揀大小球控制的程序功能圖4.2 梯形圖控制程序網絡2第 11 頁M0.3S )1M0.2R )1M2.0Ml 4!0.1M2OM2.0MG 1M0l5M1.0MO.O，F；)MO.SR)1M1,4(R)1MO.O,1pH：；)Ml.4M R)14.3 程序操作說明給PLC上電，SM0.1在第一個掃描周期為1, M0.0得電，這時候機械臂在上限和左限 開關的位置，止匕時Q0.6燈亮原點顯示。按下啟動開關I0.0 , M0.1得電機械

11、臂下降同時電 磁鐵上電，電磁鐵在下降的過程中會吸住鐵球，此時通過電磁鐵的壓力感應器I0.6用來判斷是吸住的大球還是小球，如果壓力感應器I0.6的輸出為0,說明吸住的是小球，I0.6的輸出為1,則說明吸住的是大球。當電磁鐵吸住小鐵球后，這時候機械臂碰到下限開 關I0.2。轉換條件滿足，M0.3得電機械臂上開，碰到上限開關后開始右行，I0.4為小球 位限位開關，這時候 M0.4得電，機械臂下降碰到下限開關時候電磁鐵Q0.5此時要斷電保證小鐵球的釋放。當碰到下限開關I0.2轉換條件滿足，M0.5得電機械臂上升，碰到上限 開關I0.3 ,后M0.6得電左行至左限開關。當電磁鐵吸住的是大球后，這時候機械

12、臂未 碰到下限開關。由壓力傳感器I0.6輸出為了 1做為轉換條件。M1.0得電機械臂上升至上 限開關I0.3 ,然后M1.1得電右行至右限開關I0.5 ,轉換條件滿足M1.2得電機械臂下降 至I0.2下限開關，M1.3得電電磁鐵Q0.5斷電保證大球的釋放，然后機械臂上升至上限開 關I0.3 , M1.4得電機械臂左行至左限開關。如此循環不斷的進行撿球和放球的過程，直 到按下停止按鈕I0.7 ,系統才停下來不工作。此系統在連續運行時，停止方式是正常停止：就是按下停止按鈕后，系統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。4.4 創新設計內容第io頁在這原有的基礎上可以將機械臂（手

13、）的控制過程再優化一下。利用PLC的定時器，讓電磁鐵吸住鐵球有一個時間上的延遲，保證電磁鐵吸著鐵球。同時可以在機械手的前端裝個傳感器，在吸著鐵球的時候，可以測量出鐵球的實際大小的重量。按鐵球的重量來分揀大中小鐵球，滿足用戶的需求。4.5 系統的調試說明及注意事項。由于此系統程序并沒有設定電磁鐵吸住鐵球的具體時間，所以程序在實驗室調試與現場應用有所區別。區別在于實驗室對電磁鐵吸鐵球是瞬間完成的，由于PLC的掃描時間很快，所以調試程序完成的時間比現場應用時候程序完成的時間要短。在調試過程中，由于限位開關是人為啟動的，例如機械臂下降如果碰到了下限開關后，機械臂將向上升，這時會碰到上限開關，在機械臂上升的過程中，記得要把下限開關關掉。因為機械臂碰到下限開關的動作已經做完了。在實驗室中只能人為關掉限位開關，在實際現場中是傳感器或者開關自動關閉的。如果你沒有關開前一步驟的限位開關，那么程序的運行就會出亂。這就是在調試操作的時候要注意的地方。5 總結通過這次的課程設計，