基于PLC控制的大小球分检系统-毕业论文.pdf
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1、摘要机械手的积极作用正日益为人们所认识,其一,它能部分地代替人的劳动并 能达到生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因为,它能大大地改善工人的劳动条件,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因 此,受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高 温、高压、粉尘、噪声的场合,应用得更为广泛。在我国,近代儿年来也有较快 的发展,并取得一定的成果,受到各工业部门的重视。在生产过程中,经常要对 流水线上的产品进行分捡,本课题拟开发物料搬运机械手,采用的德国西门子 S7-200系列PLC,对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。用于分捡大小 球的机械装置。我们
2、利用可编程技术,结合相应的硬件装置,控制机械手完成各 种动作。关键词:机械手、PLC、大小球目录摘要.I第一章PLC应用系统设计基础知识.11.1 PLC控制系统设计的原则和内容。.11.2 PLC的选型.11.2.1 性能与任务相适应.11.2.2 PLC的处理速度应满足时实控制的要求.21.2.3 PLC应用系统结构合理、机型系列应统一.2第二章 PLC控制系统硬件设计.32.1按钮和行程开关的选择.32.1.1按钮的选择原则:.32.1.2行程开关的选择:.32.2接近开关、转换开关、刀开关的选择.32.2.1接近开关的选择:.32.2.2转换开关的选择:.42.2.3刀开关的选择:.4
3、2.3时间继电器、接触器的选择.42.3.1时间继电器的选择:.42.3.2接触器的选择:.42.4熔断器、电动机的选择.52.4.1熔断器的选择:.52.4.2电动机的选择:.52.5电磁阀的选择.5第三章PLC在大小球分选系统中的设计.63.1系统的功能.63.2分捡大小球系统的结构.63.3分捡大小球系统的工作原理.73.4分捡大小球系统的输入/输出地址及定时器分配.73.5分捡大小球的设计思想.83.6分拣大小球控制系统的接线图.9第四章 大小球分选系统的PLC程序设计.94.1 状态流程图.94.2 其梯形图如下.11第五章总结.17致谢.18参考文献.19第一章PLC应用系统设计基
4、础知识PLC应用系统设计主要包括硬件设计、软件设计、施工设计和安装调试等内 容。本课程设计着重在系统设计和程序设计。1.1 PLC控制系统设计的原则和内容。PLC的选择除了应满足技术指标的要求外,还应着重考虑产品的技术支持与 售后服务等情况。最大限度地满足被控对象或产生过程的控制要求。对于一些原来用继电接触 器线路不易实现的要求,使用PLC后,将很容易实现。在满足控制要求前提下,力求使控制简单、经济、操作和维护方便。对一些 过去较为繁琐的控制可利用PLC的特点加以简化,通过内部程序化外部接线及操 作方式。保证控制系统的安全、可靠。同时采取“软件兼施”的办法。考虑到生产的发展和工艺的改进,选择P
5、LC容量及I/O点数时,应适当留有 裕量。一个系统完成后,往往会发现一些原来没有考虑到的问题,或者新提出的 问题,如果事先留有裕量。则PLC系统极易修改。同时对日后系统工艺的变更 提供方便。当然对于不同的用户,要求的侧重点不同,设计的原则也应有所区别,如果以提高产品和安全为目标,则应将系统可靠性放在设计的重点,设置考虑采 取冗余控制系统;如果要求系统改善信息管理,则应将系统通信能力与总线网络 设计加以强化;如果系统工艺经常变更,则事先充分考虑。1.2 PLC的选型在满足控制要求的前提下,选型时应选择最佳的性能价格比,具体考虑以 下几点。1.2.1 性能与任务相适应对于开关量控制系统的应用系统,
6、当对控制要求不高时,可选用小型PLC1基于PLC控制的大小球分拣系统(如西门子公司S7-200系列PLC或OMON公司系列CPM1A/CPM2A型PLC)就能满足要求,如对小型泵的顺序控制、单台机械的自动控制等。对于以开关量控制为主,带有部分模拟量控制的应用系统,如对工业生产中 常遇到的温度、压力、流量、液位等连续量的控制,应选用带有A/D转换的模 拟量输入模块和带有D/A转换的模拟量输出模块,配接相应的传感器、变送器 和驱动装置,并且选择运算功能较强的中小型PLC,如西门子公司的S7-300系 列 PLC 或 OMRON 公司的 COM/CQM1H 型 PLC。对于比较复杂的中大型控制系统,
7、如闭环控制、PID调节、通信联信网4等,可选用中大型PLC(如西门子公司的S7-400系列PLC或OMRON公司的 C200HE/C200HG/C200HX CV/CVM1等PLC)。当系统的各个控制对象分布在 不同的地域时,应根据各部分的具体要求来选择PLC,一组成一个分布式的控制 系统。1.2.2 PLC的处理速度应满足时实控制的要求PLC工作时,从输入信号控制存在着滞后现象,即输入量的变化,一般要在 12个扫描周期之后才能反映到输出端,这对于一般工业控制是允许的。但有 些设备的实时性要求教高,不允许有教大的滞后时间。例如,PLC的I/O点数在 几十到儿千点范围内,这时用户应用程序的长短对
8、系统的响应速度会有较大的差 别。滞后时间应控制在几十毫秒之内,应小于普通继电器的动作时间。1.2.3 PLC应用系统结构合理、机型系列应统一PLC的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构把PLC的I/O和CPU放 在一块电路板上,省去插接环节,体积小,每一 I/O点的平均价格比模块式的便 宜,适用于工艺过程比较稳定、控制要求比较简单的系统。模块式PLC的功能 扩展,I/O点数的增减,输入与输出点数的比例,都比整体式灵活-。维修更换模 块、判断与处理故障快方便,适用于工艺过程变化教多、控制要求复杂的系统。在使用时,应按实际具体情况进行选择。结合以上几点,在设计PLC机械手在大小球分选系统中用的P
9、LC的选型为西 门子S7-200系列的可编程控制器。2第二章 PLC控制系统硬件设计2.1按钮和行程开关的选择2.1.1按钮的选择原则:(1)根据使用场合,选择控制按钮的种类,如开启式,防水式,紧急式等。(2)根据用途,选用合适的型式,如钥匙式,紧急试,带灯式等。(3)按控制回路的要求,确定不同的按钮数,如单钮,双钮,三钮,多钮等。(4)按工作状态指示和工作情况的要求选择按钮及指示灯的颜色。2.1.2行程开关的选择:行程开关的分类:直动式,滚动式和微动式三种。直动式行程开关的优点是结 构简单,成本低,但容易烧蚀触头。滚动式行程开关克服了直动式行程开关的缺 点,但其结构复杂,价格也较高,所以选择
10、微动式行程开关体积小,动作灵敏,适用于小型机构中使用。2.2接近开关、转换开关、刀开关的选择2.2.1接近开关的选择:接近开关是一种对接近它的物体有“感知”能力的元件一位移传感器,利用 传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的,当有物体移向接近开 关,并接近到一定距离时,位移传感器才有“感知”,开关才会动作。在设计中,接近开关SBO用于检测是否有球,SB1SB5分别用于传送机械手上下左右运动 的定位。3基于PLC控制的大小球分拣系统接近开关分为霍尔接近开关,超声波接近开关,高频振荡式接近开关,霍尔 接开关用于检测磁场,一般用磁场钢作为被检测体。超声波接近开关适用检测不 能或不可触及的
11、目标,其控制功能不受声、电、关等因素干扰,检测物体可以是 固体、液体、或粉末状态的物体,只要能反射波用的电子装置及调节检测范围用 的程控桥式开关等几个部分组成,高频振荡式接近开关用于检测各种金属,主要 由高频振荡器,集成电路晶体管放大器和输出器三部分组成。2.2.2转换开关的选择:转换开关是一种多档位,多触点,能够控制多回路的主令电器,可以用于控 制小容量电动机的启动、换向、调速、正反转控制等,常用的万能转换开关有 LW2、LW5、LW6、LW8等系列,在设计机械手大小球分选系统中操作方式有手动,单周期,连续。2.2.3刀开关的选择:刀开关是一种手动电器,为了简单,方便,选择HD型单投刀开关,
12、分为1 级,2级,3级。2.3时间继电器、接触器的选择2.3.1时间继电器的选择:时间继电器在控制电路中用于时间的控制,有JS23,JS27A,JSK口,7PR,SS18等系列的时间继电器。2.3.2接触器的选择:接触器的选型要求:(1)根据负载性质选择接触器类别,一般交流负载选择交流接触器,直流 负载选择直流接触器。(2)根据被控电路电流大小和使用类别选择接触器的额定电流。4(3)根据被控电路电压等级来选择接触器的额定电压。(4)根据控制电路的电压等级选择接触器线圈的额定电压。2.4熔断器、电动机的选择2.4.1熔断器的选择:熔断器在电路中主要起短路保护作用,用于保护线路,熔断器具有结构简单
13、,体积小,重量轻,使用维护方便,价格低廉,分断能力较高,限流能力良好等优 点,熔断器有NT、RT、RL、RLS2、FA4等型式的熔断器,RT系列为有填封闭 管式熔断器,可在500V以下交流系统中作过载及短路保护用,这种熔断器为螺 栓连接,可直接连在母线排上,尤其适合开关熔断器组选用,RT15型熔断器最 大额定电流400A,额定分断能力100KA。2.4.2电动机的选择:电动机是选交流的,而电动机分为异步电动机和同步电动机两大类,异步电 动机主要用作电动机,去拖动各种生产机械。由于异步电动机具有结构简单,制 造,使用方便,运行可靠,成本低廉,效率较高等优点而得到广泛应用。例如,在工业生产中,异步
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