-.z**機電高等?？茖W校課程設(shè)計報告書課程名稱：?PLC技術(shù)與工程應(yīng)用?課題名稱：材料分揀電氣控制系統(tǒng)設(shè)計系部名稱：自動控制系專業(yè)班級：計控101姓名：郭陣杰**： 1014131102021年06月20日目錄目錄-1-1、引言12、系統(tǒng)總體方案設(shè)計12.1材料分揀系統(tǒng)硬件配置及組成原理12.1.1輸出驅(qū)動單元12.1.2輸入檢測單元12.1.3輸入輸出接口電路介紹12.1.4輸入接口電路板12.1.5驅(qū)動電路板和輸出接口電路板 42.2有關(guān)材料分揀的I/O系統(tǒng)變量定義及分配表 62.3系統(tǒng)接線圖設(shè)計13、控制系統(tǒng)設(shè)計 83.2控制程序總流程圖 93.3控制程序設(shè)計思路 94、上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 105、程序調(diào)試 105.1調(diào)試設(shè)備 106、心得體會 12附錄1參考文獻-1-附錄2程序清單-1--.z引言PLC控制是目前工業(yè)上最常用的自動化控制方法，由于其控制方便，能夠承受惡劣的環(huán)境，因此，在工業(yè)上優(yōu)于單片機的控制。PLC將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體,專門為工業(yè)控制而設(shè)計,具有功能強、通用靈活、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強、編程簡單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點,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化生產(chǎn)過程中一個常見的功能單元，它按照形狀、規(guī)格、材質(zhì)、顏色等標準將產(chǎn)品進展分類，實現(xiàn)不同類別產(chǎn)品的自動分揀。傳感器技術(shù)是材料分揀裝置的核心技術(shù)。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)計本錢低、效率高的材料自動分揀裝置。以PLC為主控制器,結(jié)合氣動裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù),現(xiàn)場控制產(chǎn)品的自動分揀。系統(tǒng)具有自動化程度高、運行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點,可根據(jù)不同對象,稍加修改本系統(tǒng)即可實現(xiàn)要求。2、系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1材料分揀系統(tǒng)硬件配置及組成原理2.1.1輸出驅(qū)動單元該設(shè)備的傳送皮帶由一臺單向交流異步電機驅(qū)動，由于電機功率較小，控制其主回路通斷的接觸器由一個繼電器替代。模擬產(chǎn)品的出倉、鐵磁性材料和黃色塑料產(chǎn)品的自動分揀則分別由三臺直流電機驅(qū)動，每臺直流電機帶動一套圓盤-連桿機構(gòu)。直流電機旋轉(zhuǎn)一周，圓盤-連桿機構(gòu)往返直線運動一次，從而將產(chǎn)品推出料倉或?qū)a(chǎn)品推下傳送帶。藍色塑料產(chǎn)品最終掉入儲物盒。該套設(shè)備共有四個(一臺交流電機、三臺直流電機)被控制單元即輸出驅(qū)動單元。2.1.2輸入檢測單元在三套圓盤-連桿機構(gòu)端點處分別安裝了三個行程開關(guān)。連桿處于退回極限位置時，行程開關(guān)被壓合。直流電機一旦開場轉(zhuǎn)動，帶動連桿伸出，壓合的行程開關(guān)被釋放；電機轉(zhuǎn)動半周，連桿機構(gòu)處于伸出極限位置，此時可將產(chǎn)品推出料倉或推下傳送帶；電機轉(zhuǎn)動一周，連桿機構(gòu)退回極限位置，行程開關(guān)被再次壓合。裝置使用接近開關(guān)用于檢測鐵磁性材料物料，用靈敏度可調(diào)的光電開關(guān)分辨黃色與藍色的物料，用反射式光電開關(guān)檢測料倉內(nèi)是否還有物料存在。該設(shè)備共有六個(三個行程開關(guān)、一個接近開關(guān)、兩個光電開關(guān))輸入檢測單元。圖1.模擬材料分揀裝置實驗設(shè)備2.1.3輸入輸出接口電路介紹材料分揀裝置實驗設(shè)備既是所謂控制對象，對于一般工業(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)動單元、輸入檢測單元與PLC之間的信號接口問題。圖中上層電路板是驅(qū)動電路板，下層電路板左側(cè)是輸入接口電路板，右側(cè)是輸出接口電路板圖2.輸入輸出接口電路板2.1.4輸入接口電路板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轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電平信號(邏輯1：24VDC；邏輯0：0VDC)。板上設(shè)有光電隔離電路，將內(nèi)外電源隔離，以保護設(shè)備平安。圖3.輸入接口電路板電氣原理圖本裝置6個輸入信號，對應(yīng)輸入接口電路板的6根輸入信號線。各信號線對應(yīng)的傳感器或行程開關(guān)如表1所示。表1.輸入信號線與元器件對應(yīng)關(guān)系表輸入信號線序號(自左到右)對應(yīng)元器件備注1料倉無物料檢測2黃色物料檢測3料倉推料桿位置檢測4鐵磁物料推桿位置檢測5黃色物料推桿位置檢測6鐵磁物料檢測輸出接口輸出接口(如圖4所示)由兩塊電路板構(gòu)成：驅(qū)動電路板和輸出接口電路板。它們的功能是將PLC輸出的控制信號用于驅(qū)動繼電器動作，從而控制電動機啟停。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。左圖為驅(qū)動電路板電氣原理圖，繼電器的吸合與否，可以控制對應(yīng)電動機的啟停。右圖為輸出接口電路板電氣原理圖，當PLC輸出的*路控制信號有效時，對應(yīng)的輸出信號有效，從而可以使得對應(yīng)的繼電器吸合。圖4.輸出接口電路電氣原理圖(左圖為驅(qū)動電路板，右圖為輸出接口電路板)本裝置有4個輸出控制信號，對應(yīng)輸出接口電路板的4根輸出信號線。各輸出信號線對應(yīng)的電動機關(guān)系如表2所示。表2.輸出信號線與電動機對應(yīng)關(guān)系表輸輸出信號線序號〔自左到右)對對應(yīng)電動機備備注1傳送帶交流電機2料倉推料電機3鐵磁物料分揀電機4黃色物料分揀電機-.z2.2有關(guān)材料分揀的I/O系統(tǒng)變量定義及分配表表3材料分揀的I/O系統(tǒng)變量分配表名稱輸入點編號說明料倉無物料檢測I0.0檢測料倉無物料黃色物料檢測I0.1檢測黃色物料料倉桿位置檢測I0.2檢測料倉桿位置鐵磁物料推桿位置檢測I0.3檢測鐵磁物料推桿位置黃色物料推桿位置檢測I0.4檢測黃色物料推桿位置鐵磁物料檢測I0.5檢測鐵磁物料啟動I0.6料倉推料電機啟動停頓I0.7料倉推料電機停頓電機故障報警復(fù)位I1.0報警停頓復(fù)位I1.1程序初始化立即停頓I1.2立即停頓傳送帶電機啟動Q0.0啟動傳送帶料倉推料電機啟動Q0.1啟動料倉推料電機鐵磁物料分揀電機啟動Q0.2啟動鐵磁物料分揀電機黃色物料分揀電機啟動Q0.3啟動黃色物料分揀電機無物料指示Q0.4無物料指示燈亮電機故障報警Q0.7電機故障故障燈亮2.3系統(tǒng)接線圖設(shè)計圖6、機械手控制系統(tǒng)的接線圖3、控制系統(tǒng)設(shè)計3.1控制程序總流程圖圖7、材料分揀程序總流程圖-.z3.2控制程序設(shè)計思路設(shè)置單步/連續(xù)切換開關(guān)在單步模式下按下啟動按鈕料倉推料電機啟動，推出一個物料傳送帶電機啟動分揀物料分揀完畢后，傳送帶停頓運行在連續(xù)模式下按下啟動按鈕料倉推料電機啟動，推出一個物料傳送帶電機啟動分揀物料本次分揀完畢后，料倉推料電機再次啟動，推出下一個物料繼續(xù)分揀物料連續(xù)模式下，以下兩個條件發(fā)生可以使系統(tǒng)停頓工作：按下停頓按鈕，待本次分揀工作完畢后，傳送帶停頓運行；料倉無物料信號發(fā)生，系統(tǒng)等待10s時間，假設(shè)10s時間內(nèi)無物料信號持續(xù)存在，則傳送帶停頓運行。3.3創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容1、提高要求設(shè)置料倉無物料指示燈，當料倉無物料信號發(fā)生后，指示燈點亮，直到料倉重新參加物料后熄滅；編制料倉推料電機保護程序。要求自動檢測推料電機是否處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。假設(shè)電機處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，應(yīng)立即停頓系統(tǒng)工作，并點亮故障報警燈；故障排除后，按下復(fù)位按鈕，故障報警燈熄滅；連續(xù)運行模式下，統(tǒng)計被分揀物料總數(shù)以及各類材質(zhì)的被分揀物料個數(shù)，存儲于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。2、利用上位機組態(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。4、上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計本實驗所采用上位監(jiān)控系統(tǒng)是基于計算機的上STEP7MicroWIN軟件，而進展對程序和設(shè)備的系統(tǒng)內(nèi)部的監(jiān)控，主要的過程如下：熟悉STEP7MicroWIN軟件的編程環(huán)境、編程方法和用STEP7MicroWIN軟件編寫上位機監(jiān)控系統(tǒng)的程序。根據(jù)課目設(shè)計要求，編寫程序。對系統(tǒng)進展調(diào)試和I/O地址的分配、標釋。運行機械手設(shè)備，翻開上位機上的監(jiān)控系統(tǒng)，觀察課目設(shè)計程序，并監(jiān)控機械手設(shè)備是否正常情況下工作。對設(shè)備工作中的缺乏進展修改，重新進展觀察5、程序調(diào)試調(diào)試設(shè)備首先在電腦的STEP-7-Micro/WIN編程軟件中將編輯的梯形圖寫入軟件中，然后點擊運行并對其指出的錯誤進展修改，修改完最終運行無誤后將其下載到可編程控制儀器中；其次按照設(shè)計的要求接好線，確定無誤后按下啟動按鈕。啟動后發(fā)現(xiàn)程序并不能按照實驗要求的步驟進展運行，甚至沒有可運行的跡象，這樣起初設(shè)計的單步程序和連續(xù)運行程序就失敗了，也就不符合設(shè)計中的要求動作依次有序進展操作的要求，所以務(wù)必要對其進展修正。這種情況下我采取了以下方案：方案一：在沒有確定設(shè)備是否存在問題的情況下，首先我們對設(shè)備進展了檢測，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)和以前的運行結(jié)果一樣。這樣方案一就以失敗而告終。方案二：經(jīng)過教師的指點我才明白是最初的程序均是單獨的互不連接的，未經(jīng)子程序進展調(diào)用，因此就更不用提程序能連續(xù)運行了。于是我這次選擇了利用順序功能圖進展編程，摒棄了之前的程序，經(jīng)過對程序的一改再改之后，又一次對程序進展了調(diào)試并下載到可編程控制器中進展模擬檢測，結(jié)果仍然取得了不盡如人意的結(jié)果。于是就再去請教指導(dǎo)教師，經(jīng)過一番指導(dǎo)終于小有成果，可以使機械手進展預(yù)定步驟的動作的演示，所以此方案成功了。-.z6、心得體會本材料分揀的PLC課程設(shè)計歷時2周，使我們對工程設(shè)計過程有進一步了解，對自動化產(chǎn)品的相關(guān)控制知識有了深刻的認識。通過本次的課程設(shè)計，一方面讓我們認識到自己的很多缺乏，課本上的理論知識和實際的應(yīng)用相差甚遠；另一方面又積累了很多經(jīng)歷，通過與同學們的探討交流，吸取別人好的方法和思路，增強對復(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習打下堅實的根底。本設(shè)計是在楊曉教師的細心指導(dǎo)下