材料分揀plc課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</b></p><p>　　課程名稱： 《PLC技術(shù)與工程應(yīng)用》 </p><p>　　課題名稱：材料分揀電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　系部名稱： 自動(dòng)控制系 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)：

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　2012年 06月20日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　

3、目 錄II</b></p><p><b>　　1、引言1</b></p><p>　　2、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)1</p><p>　　2.1材料分揀系統(tǒng)硬件配置及組成原理1</p><p>　　2.1.1 輸出驅(qū)動(dòng)單元1</p><p>　　2.1.2 輸入檢測(cè)單元1&

4、lt;/p><p>　　2.1.3 輸入輸出接口電路介紹2</p><p>　　2.1.4 輸入接口電路板3</p><p>　　2.1.5 驅(qū)動(dòng)電路板和輸出接口電路板4</p><p>　　2.2 有關(guān)材料分揀的I/O系統(tǒng)變量定義及分配表6</p><p>　　2.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)6</p&g

5、t;<p>　　3、 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.2 控制程序總流程圖9</p><p>　　3.3 控制程序設(shè)計(jì)思路9</p><p>　　4、上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)10</p><p>　　5、 程序調(diào)試10</p><p>　　5.1調(diào)試設(shè)備10</p><

6、;p><b>　　6、心得體會(huì)12</b></p><p>　　附錄1 參考文獻(xiàn)13</p><p>　　附錄2 程序清單13</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　PLC控制是目前工業(yè)上最常用的自動(dòng)化控制方法，由于其控制方便，能夠承受惡劣的環(huán)境，因此，在

7、工業(yè)上優(yōu)于單片機(jī)的控制。PLC將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體,專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì),具有功能強(qiáng)、通用靈活、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn),因此在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛。 材料分揀裝置是自動(dòng)化生產(chǎn)過程中一個(gè)常見的功能單元，它按照形狀、規(guī)格、材質(zhì)、顏色等標(biāo)準(zhǔn)將產(chǎn)品進(jìn)行分類，實(shí)現(xiàn)不同類別產(chǎn)品的自動(dòng)分揀。傳感器技術(shù)是材料分揀裝置的核心技術(shù)。</p>&

8、lt;p>　　本文主要講述PLC在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用可編程控制器( PLC) ,設(shè)計(jì)成本低、效率高的材料自動(dòng)分揀裝置。以PLC 為主控制器,結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù),現(xiàn)場(chǎng)控制產(chǎn)品的自動(dòng)分揀。 系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點(diǎn),可根據(jù)不同對(duì)象,稍加修改本系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)要求。</p><p>　　2、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1材料

9、分揀系統(tǒng)硬件配置及組成原理</p><p>　　2.1.1 輸出驅(qū)動(dòng)單元</p><p>　　該設(shè)備的傳送皮帶由一臺(tái)單向交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由于電機(jī)功率較小，控制其主回路通斷的接觸器由一個(gè)繼電器替代。模擬產(chǎn)品的出倉(cāng)、鐵磁性材料和黃色塑料產(chǎn)品的自動(dòng)分揀則分別由三臺(tái)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)直流電機(jī)帶動(dòng)一套圓盤-連桿機(jī)構(gòu)。直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，圓盤-連桿機(jī)構(gòu)往返直線運(yùn)動(dòng)一次，從而將產(chǎn)品推出料倉(cāng)或?qū)a(chǎn)品推下

10、傳送帶。藍(lán)色塑料產(chǎn)品最終掉入儲(chǔ)物盒。該套設(shè)備共有四個(gè)(一臺(tái)交流電機(jī)、三臺(tái)直流電機(jī))被控制單元即輸出驅(qū)動(dòng)單元。</p><p>　　2.1.2 輸入檢測(cè)單元</p><p>　　在三套圓盤-連桿機(jī)構(gòu)端點(diǎn)處分別安裝了三個(gè)行程開關(guān)。連桿處于退回極限位置時(shí)，行程開關(guān)被壓合。直流電機(jī)一旦開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿伸出，壓合的行程開關(guān)被釋放；電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)半周，連桿機(jī)構(gòu)處于伸出極限位置，此時(shí)可將產(chǎn)品推出料倉(cāng)或推下

11、傳送帶；電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周，連桿機(jī)構(gòu)退回極限位置，行程開關(guān)被再次壓合。</p><p>　　裝置使用接近開關(guān)用于檢測(cè)鐵磁性材料物料，用靈敏度可調(diào)的光電開關(guān)分辨黃色與藍(lán)色的物料，用反射式光電開關(guān)檢測(cè)料倉(cāng)內(nèi)是否還有物料存在。該設(shè)備共有六個(gè)(三個(gè)行程開關(guān)、一個(gè)接近開關(guān)、兩個(gè)光電開關(guān))輸入檢測(cè)單元。</p><p>　　圖1. 模擬材料分揀裝置實(shí)驗(yàn)設(shè)備</p><p>　　2.1

12、.3 輸入輸出接口電路介紹</p><p>　　材料分揀裝置實(shí)驗(yàn)設(shè)備既是所謂控制對(duì)象，對(duì)于一般工業(yè)控制，其控制核心使用可編程控制器(PLC)。設(shè)計(jì)輸入輸出接口電路 (如圖2所示) 的目的是為解決分揀裝置輸出驅(qū)動(dòng)單元、輸入檢測(cè)單元與PLC之間的信號(hào)接口問題。圖中上層電路板是驅(qū)動(dòng)電路板，下層電路板左側(cè)是輸入接口電路板，右側(cè)是輸出接口電路板</p><p>　　圖2. 輸入輸出接口電路板<

13、;/p><p>　　2.1.4 輸入接口電路板</p><p>　　輸入接口電路板原理圖如圖3所示，其功能是將設(shè)備上各種傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電平信號(hào)(邏輯1：24V DC ；邏輯0：0V DC)。板上設(shè)有光電隔離電路，將內(nèi)外電源隔離，以保護(hù)設(shè)備安全。</p><p>　　圖3. 輸入接口電路板電氣原理圖</p><p>　　本裝置6個(gè)輸入信

14、號(hào)，對(duì)應(yīng)輸入接口電路板的6根輸入信號(hào)線。各信號(hào)線對(duì)應(yīng)的傳感器或行程開關(guān)如表1所示。</p><p>　　表1. 輸入信號(hào)線與元器件對(duì)應(yīng)關(guān)系表</p><p><b>　　2.1.5輸出接口</b></p><p>　　輸出接口(如圖4所示)由兩塊電路板構(gòu)成：驅(qū)動(dòng)電路板和輸出接口電路板。它們的功能是將PLC輸出的控制信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，從而控

15、制電動(dòng)機(jī)啟停。輸出接口電路板上也設(shè)有光電隔離電路，可將內(nèi)外電源隔離。</p><p>　　左圖為驅(qū)動(dòng)電路板電氣原理圖，繼電器的吸合與否，可以控制對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟停。右圖為輸出接口電路板電氣原理圖，當(dāng)PLC輸出的某路控制信號(hào)有效時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)有效，從而可以使得對(duì)應(yīng)的繼電器吸合。</p><p>　　圖4. 輸出接口電路電氣原理圖</p><p>　　(左圖為驅(qū)動(dòng)電路

16、板，右圖為輸出接口電路板)</p><p>　　本裝置有4個(gè)輸出控制信號(hào)，對(duì)應(yīng)輸出接口電路板的4根輸出信號(hào)線。各輸出信號(hào)線對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)關(guān)系如表2所示。</p><p>　　表2. 輸出信號(hào)線與電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)關(guān)系表</p><p>　　2.2 有關(guān)材料分揀的I/O系統(tǒng)變量定義及分配表</p><p>　　表3材料分揀的I/O系統(tǒng)變量分配表<

17、/p><p>　　2.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì) </p><p>　　圖6、機(jī)械手控制系統(tǒng)的接線圖</p><p><b>　　3、 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 控制程序總流程圖</p><p>　　圖7、材料分揀程序總流程圖</p><p>　　3.

18、2 控制程序設(shè)計(jì)思路 </p><p>　　設(shè)置單步/連續(xù)切換開關(guān)</p><p><b>　　在單步模式下</b></p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕料倉(cāng)推料電機(jī)啟動(dòng)，推出一個(gè)物料傳送帶電機(jī)啟動(dòng)分揀物料分揀完畢后，傳送帶停止運(yùn)行</p><p><b>　　在連續(xù)模式下</b></p>

19、;<p>　　按下啟動(dòng)按鈕料倉(cāng)推料電機(jī)啟動(dòng)，推出一個(gè)物料傳送帶電機(jī)啟動(dòng)分揀物料本次分揀完畢后，料倉(cāng)推料電機(jī)再次啟動(dòng)，推出下一個(gè)物料繼續(xù)分揀物料</p><p>　　連續(xù)模式下，以下兩個(gè)條件發(fā)生可以使系統(tǒng)停止工作：</p><p>　　按下停止按鈕，待本次分揀工作結(jié)束后，傳送帶停止運(yùn)行；</p><p>　　料倉(cāng)無物料信號(hào)發(fā)生，系統(tǒng)等待10s時(shí)間，若10

20、s時(shí)間內(nèi)無物料信號(hào)持續(xù)存在，則傳送帶停止運(yùn)行。</p><p>　　3.3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p><b>　　1、提高要求</b></p><p>　　設(shè)置料倉(cāng)無物料指示燈，當(dāng)料倉(cāng)無物料信號(hào)發(fā)生后，指示燈點(diǎn)亮，直到料倉(cāng)重新加入物料后熄滅；</p><p>　　編制料倉(cāng)推料電機(jī)保護(hù)程序。要求自動(dòng)檢測(cè)推料電機(jī)是否處

21、于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。若電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，應(yīng)立即停止系統(tǒng)工作，并點(diǎn)亮故障報(bào)警燈；故障排除后，按下復(fù)位按鈕，故障報(bào)警燈熄滅；</p><p>　　連續(xù)運(yùn)行模式下，統(tǒng)計(jì)被分揀物料總數(shù)以及各類材質(zhì)的被分揀物料個(gè)數(shù)，存儲(chǔ)于PLC的V型數(shù)據(jù)區(qū)，以備組態(tài)監(jiān)控使用，也可用狀態(tài)表監(jiān)視其狀態(tài)變化。</p><p>　　2、利用上位機(jī)組態(tài)軟件組態(tài)監(jiān)控畫面，或利用觸摸屏組態(tài)監(jiān)控畫面，監(jiān)控分揀裝置的生產(chǎn)過程。</p

22、><p>　　4、上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)所采用上位監(jiān)控系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)的上STEP 7Micro WIN軟件，而進(jìn)行對(duì)程序和設(shè)備的系統(tǒng)內(nèi)部的監(jiān)控，主要的過程如下：</p><p>　　熟悉STEP 7Micro WIN軟件的編程環(huán)境、編程方法和用STEP 7Micro WIN軟件編寫上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的程序。</p><p>　

23、　根據(jù)課目設(shè)計(jì)要求，編寫程序。</p><p>　　對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和I/O地址的分配、標(biāo)釋。</p><p>　　運(yùn)行機(jī)械手設(shè)備，打開上位機(jī)上的監(jiān)控系統(tǒng)，觀察課目設(shè)計(jì)程序，并監(jiān)控機(jī)械手設(shè)備是否正常情況下工作。</p><p>　　對(duì)設(shè)備工作中的不足進(jìn)行修改，重新進(jìn)行觀察</p><p><b>　　5、 程序調(diào)試</b>

24、</p><p><b>　　調(diào)試設(shè)備</b></p><p>　　首先在電腦的STEP-7-Micro /WIN編程軟件中將編輯的梯形圖寫入軟件中，然后點(diǎn)擊運(yùn)行并對(duì)其指出的錯(cuò)誤進(jìn)行修改，修改完最終運(yùn)行無誤后將其下載到可編程控制儀器中；其次按照設(shè)計(jì)的要求接好線，確定無誤后按下啟動(dòng)按鈕。啟動(dòng)后發(fā)現(xiàn)程序并不能按照實(shí)驗(yàn)要求的步驟進(jìn)行運(yùn)行，甚至沒有可運(yùn)行的跡象，這樣

25、起初設(shè)計(jì)的單步程序和連續(xù)運(yùn)行程序就失敗了，也就不符合設(shè)計(jì)中的要求動(dòng)作依次有序進(jìn)行操作的要求，所以務(wù)必要對(duì)其進(jìn)行修正。這種情況下我采取了以下方案：</p><p>　　方案一：在沒有確定設(shè)備是否存在問題的情況下，首先我們對(duì)設(shè)備進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不存在任何問題，在這種情況下我選擇了再一次用先前的步驟來完成整個(gè)過程以確定初次的接線過程是否有誤，結(jié)果發(fā)現(xiàn)和以前的運(yùn)行結(jié)果一樣。這樣方案一就以失敗而告終。</p>

26、<p>　　方案二：經(jīng)過老師的指點(diǎn)我才明白是最初的程序均是單獨(dú)的互不連接的，未經(jīng)子程序進(jìn)行調(diào)用，因此就更不用提程序能連續(xù)運(yùn)行了。于是我這次選擇了利用順序功能圖進(jìn)行編程，摒棄了之前的程序，經(jīng)過對(duì)程序的一改再改之后，又一次對(duì)程序進(jìn)行了調(diào)試并下載到可編程控制器中進(jìn)行模擬檢測(cè)，結(jié)果仍然取得了不盡如人意的結(jié)果。于是就再去請(qǐng)教指導(dǎo)老師，經(jīng)過一番指導(dǎo)終于小有成果，可以使機(jī)械手進(jìn)行預(yù)定步驟的動(dòng)作的演示，所以此方案成功了。</p>

27、<p><b>　　6、心得體會(huì)</b></p><p>　　本材料分揀的PLC課程設(shè)計(jì)歷時(shí)2周，使我們對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程有進(jìn)一步了解，對(duì)自動(dòng)化產(chǎn)品的相關(guān)控制知識(shí)有了深刻的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　通過本次的課程設(shè)計(jì)，一方面讓我們認(rèn)識(shí)到自己的很多不足，課本上的理論知識(shí)和實(shí)際的應(yīng)用相差甚遠(yuǎn)；另一方面又積累了很多經(jīng)驗(yàn)，通過與同學(xué)們的探討交流，吸取別人好的方法和

28、思路，增強(qiáng)對(duì)復(fù)雜問題的解決能力。摸索出一套解決綜合問題的方法，為自己以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是在xx老師的細(xì)心指導(dǎo)下完成的。老師為設(shè)計(jì)課題的完成提出了許多指導(dǎo)性的意見，和為課程設(shè)計(jì)的撰寫、修改提供了具體的問題解決辦法和幫助。xx老師的以學(xué)生為本、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，敏銳深邃的學(xué)術(shù)洞察力，給我們留下了深刻的印象，使我們受益頗多。在本次PLC課程教學(xué)中，特向我敬愛的老師致以最崇高的

29、敬禮和深深的感謝！</p><p>　　附錄1 參考文獻(xiàn)</p><p>　　王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)（第二版）. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.</p><p>　　西門子公司. SIMATIC S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè).2004.6</p><p>　　姚永剛。電機(jī)與控制技術(shù).北京：中國(guó)鐵道出版社.201