大小球分拣系统设计论文+梯形图

课程设计（论文）题目：大小球分拣系统设计设计名称：机电传动控制班级学号：学生姓名：指导教师：2012年12月24日 沈阳理工大学课程设计专用纸 NO_成 绩 评 定 表学生姓名班级学号专 业机械设计制造及其自动化课程设计题目大小球分拣系统设计评语组长签字：成绩日期 201 年 月 日沈阳理工大学课程设计任务书学 院机械工程学院专 业机械设计制造及其自动化学生姓名班级学号课程设计题目大小球分拣系统设计实践教学要求与任务: 1.设计内容： 1） 完成指导书中要求的工作循环2） 要求有四种工作方式：手动、回原点、单周期、连续。3） 连续时，循环5次结束，声光间断报警5秒。4） 按停止按钮，完成当前循环后停。 5） 按复位按钮，吸盘立即回原位。2.设计要求：1）画出端子分配图和顺序功能图2）设计并调试PLC控制梯形图3）设计说明书工作计划与进度安排:1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案 1天2）PLC梯形图设计与调试 4天3）说明书撰写 1天4）答辩 1天指导教师： 2012 年11月27日专业负责人：2012年11月27日学院教学副院长：201 年 月 日沈阳理工大学目录0 前 言21 课程设计的任务和基本要求31.1 课程设计的任务31.2 课程设计的基本要求42 总体设计52.1 PLC选型52.2 PLC端子接线图62.3 I/O端子图72.4 主控电路图83 PLC程序设计93.1设计思想93.2顺序功能图103.3 PLC梯形图114 程序调试说明205 结束语226 参考文献23沈阳理工大学0 前 言随着科学技术的发展，各行业都在不断寻求先进的自动化控制设备，以提高劳动生产率和工作效率，且要求产品更可靠、更合理、更安全。故提高设备的自动化、专业化功能对各类技术人员来说，已成为新课题和新要求。将电气工程技术与控制技术、信息技术相结合，实现系统控制的柔性化和智能化，是传统的制造业发展的新趋势，也是自动化技术的发展目标。如今的时代不仅是数字化、网络化和信息化的时代，也是自动化的时代。自动化正在飞速发展，自动化正在迅速普及，自动化正在朝着每一个人走来。今天的自动化离我们已不再遥远，自动化的身影无处不在，自动化的装置随处可见，自动化的概念已是家喻户晓。在各行各业乃至日常生活中，到处都有自动化系统在运行、在工作、在为人们服务。空调机自动地使房间温度保持恒定，电冰箱自动地使食物保鲜，洗衣机自动地洗净衣物，电梯自动地把乘员送到想去的楼层，商店的自动门随顾客接近和离开而自动开闭，红外线防盗装置自动探测出是否有陌生人闯入并进行报警，电力系统自动地维持电源的电压和频率恒定，数控机床和数控加工中心自动地完成零部件加工，自动化生产线源源不断地制造出各种产品，机器人自动地完成装配、焊接、抛光、喷漆、钻孔、处理危险品等各种各样的任务，无人飞机自动进行气象探测、遥感测绘、侦查监视、攻击作战，现代农业机械自动地进行播种、灌溉、施肥、杀虫、收割，火箭自动地把人造卫星送上轨道，火炮自动地进行瞄准和射击，导弹自动地修正轨迹以击中目标，汽车、火车、飞机等各种交通工具中的自动化系统使人们能够安全、舒适、快捷地到达目的地，等等。1 课程设计的任务和基本要求1.1 课程设计的任务1.机械臂起始位置在机械原点（见图），为左限、上限的交点位置。2.有启动按钮和停止按钮控制运行，按下设备停止按钮后机械臂必须回到原点。3.启动后，机械臂动作顺序为：下降吸球上升（至上限）右行（至右限）下降释放上升（至上限）左行返回（至原点）。4.机械臂有形式有小球右限（SQ4）和大球右限（SQ5）之分；下降时，当电磁铁压着大球时，下限开关SQ2断开（=“0”）；压着小球是，下限开关SQ2接通（=“1”）。 图1 分拣系统示意图22沈阳理工大学1.2 课程设计的基本要求1） 完成指导书中要求的工作循环2） 要求有四种工作方式：手动、回原点、单周期、连续。3） 连续时，循环5次结束，声光间断报警5秒。4） 按停止按钮，完成当前循环后停。5） 按复位按钮，吸盘立即回原位。2 总体设计2.1 PLC选型CPU是PLC的“大脑”，通常由一个微处理器和一个存储器组成。微处理器实现逻辑处理和控制各模块间通信的功能，不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存由微处理器完成的逻辑操作的结果（程序产生的数据）对于PLC的选择，应在满足控制要求的前提下，尽可能的选用价格低廉、误差率低的。对于开关量控制系统的应用系统，当对控制要求不高时，可选用小型PLC（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。对于以开关量控制为主，带有部分模拟量控制的系统，如温度、压力、流量、液位等连续量的控制，应选用性能更强的中小型PLC，如西门子公司的S7-300系列。另外，PLC工作时，从输入到信号控制存在着滞后现象，所以在选择PLC时，应根据对控制精度要求选择PLC，控制精度高的的要选择性能更强的PLC才可满足要求。因为本次设计的大小球分拣系统，控制要求精度不是很高，运算量不大，所以可选择小型PLC即可满足要求。因为在设计程序时总共用到了19个输入信号和14个输出信号，这样CPU的输入端子要多一些以满足要求，因此在大小球分选系统中用的PLC的选型为西门子S7-200系列的可编程控制器CPU 226 AC/DC/继电器。2.2 PLC端子接线图图2 PLC端子接线图2.3 I/O端子图图3 I/O端子图2.4 主控电路图图4 主控电路图3 PLC程序设计3.1设计思想我对于本次课程设计的总体思路如下：本设计主要要求控制电路PLC的设计，故对于主电路就不做过多阐述。主电路有两部分：1电动机控制机械臂上下左右运动。2主电路给机械臂的电磁铁加电产生磁场吸住球运动。 由继电器控制液压缸伸缩运动,也控制电动机正反转.控制电路：由PLC控制继电器线圈来控制主电路的上下左右运动和抓释小球.PLC控制继电器和电灯的输出，从而控制主电路。1.当输送机处于起始位置时，上限位开关和左限位开关被压下，极限开关断开。2.启动装置后，机械臂下行，直到压力传感器的开关闭合。此时。若碰到的是小球，则下限开关SQ2为闭合状态；若碰到的是大球，则下限开关SQ2仍为断开状态。3.吸起小球后，则捡球装置向上行，碰到上限位开关后，捡球装置向右行；碰到右限位开关（小球的右限位开关）后，再向下行，碰到下限位开关后，将小球释放到小球箱里，然后返回到原位。4.如果吸起的是大球，捡球装置右行碰到另一个右限位开关（大球的右限位开关）后，再向下行，碰到下限位开关后，将大球释放到小球箱里，然后返回到原位。3.2顺序功能图图5.顺序功能图3.3 PLC梯形图图5PLC梯形图4 程序调试说明 仿真软件不能直接收到S7-200的程序代码，必须使用编程软件的导出功能将S7-200的用户程序转换为扩展名为“awl”的ASC文件，然后在下载到仿真PLC中去。在仿真软件中执行菜单命令“文件”“装载程序”，在出现的对话框中选择下载什么块，点击“确定”按钮后，在出现的“打开”对话框中双击要下载的*.awl文件，开始下载。下载成功后，CPU模块上出现下载的ASC文件名称，同时会出现下载的程序代码文本框和梯形图（见下图）。图6 程序运行截图执行菜单命令“PLC”“运行”，开始执行用户程序。如果用户程序中有仿真软件不支持的指令或功能，执行菜单命令“PLC”“运行”后，出现的对话框显示出仿真软件不能识别的指令。点击“确定”按钮，不能切换到RUN模式，CPU模块右侧的“RUN”LED的状态不会变化。可以用鼠标点击CPU模块下面的开关板上的小开关来模拟输入信号，通过模块上LED观察PLC输出点的状态变化，来检查程序执行的结果是否正确。如调试本课设中的手动程序，先点击CPU模块的I1.4手动输入端开关，再点击上行按钮开关I0.6,这样就会观察到CPU模块上的Q0.2对应的LED灯亮，再点击上限位输入信号I0.2所对应的开关，就会观察到CPU模块上的Q0.2对应的LED灯熄灭，这说明手动程序的上行程序调试正确。按上述方法一次调试所有程序，来检查程序执行的结果是否正确。本程序经过仿真调试后，没发现任何错误，程序完全符合设计要求。5 结束语 我们的两周的课程设计就要告一段落，纵观整个设计过程，可以说在这一过程中我的收获很大，充分认识到自己的薄弱环节，通过理论分析与实践的反复进行和论证，许多问题都有了较好的解决方案。软件部分采用各部分程序直接转的方式，依次实现了PLC流程图、梯形图、指令表三种机械手控制方式。用此种方法编写程序条理清晰，连贯性强，但若要增加其它机械手控制方式或进行扩展，程序会变得相当复杂而且容易出错，出错后调试修改也很困难。收进的方式是将各部分程序写成程序，方便调用和调试。此种方法的优点是程序编写比较简单，不需要再编写分支、汇合状态移图的程序，且由于本课对定时精确度要求并不高，适宜采用。若是在通过此次设计，了解了对定时精度要求比较高的情况下，应采用单片机的中断功能进行硬件定时。PLC机械手在大小球分选系统的工作原理，首次学习了一些机械手的工作原理及使用方法。其中电路及软件实现是此次设计的主要部分。作为一个好的控制系统必须把各种控制都考虑在内之外，还要考虑安全控制，一个安全的机械才是真正的好机械。6 参考文献1 陈白宁，段智敏，机床电气与PLC实训基础. 沈阳.东北大学出版社，2008.2 夏田，陈婵娟，祁广利. PLC电气控制技术. 北京.化学工业出版社，2009.3 张凤珊.电气控制及可编程程序控制器.北京.中国轻工业出版社，2003.4 周万珍，高鸿斌. PLC分析与设计应用. 北京.电子工业出版社，20045 胡学林.可编程控制器教程基础篇.北京.电子工业出版社.20046 廖常初.PLC基础及应用.北京.机械工业出版社.2008