大小球分拣系统课设

课程设计任务书学院机械设计学院专业机械设计制造及自动化学生姓名班级学号11010113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：任晓虹陈白宁2013年12月11日专业负责人：陈白宁2013年12月11日学院教学副院长：丁茹2013年12月11 日 * %刖言机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部 件。机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色，它可以搬运货物、 分选物品、代替人的繁重劳动。随着工业自动化、机械化进程的加速，自: : . 动控制正在逐步取代传统的人工控制，在改善工作人员工作环境的同时也: 使生产效率大大的提高，能够最大限度地满足被控对象和生产过程的控制:i要求。因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。_:.本次毕业设计任务是通过PLC实现机械手分选大小球的自动控制。论文 主要对PLC可编程控制器的概述、特征、大小球分选自动系统中的设计进 行具体阐明，并通过PLC来实现大小球分选系统的控制。设计中采用日本 三菱公司具有高性价比的微型可编程控制器FX2系列PLC，实现自动分选大 小球的控制系统。系统充分利用了可编程控制器（PLC）多方面的设计知识 和方法，精确的实现了机械手从圆点下降、抓取、上升、右行、下降、释 放、上升、左行还原等一系列的动作，完成一整套。目录1, 课程的任务和要求12, 总体设计22.1 PLC的选型22.2 PLC端子连线32.3 控制面板设计53, PLC程序设计63.1设计思想63.2顺序功能图63.3PLC梯形图84, 程序调试说明185, 结束语196, 参考文献202左行下行吸豔人球抄闭合g哦趾的电硝 阀纯幽按通劃亍 G）1课程设计的任务和要求分拣系统示意图上行操柞杆当吸件人球时、活塞未达/ 到卜限位置,Q2无动件 5Q2下限小球第十一组 题目：大小球分拣系统设计分拣系统示意图和流程图如图所示。左上 yy（M）艇示SQlSQ4SQ52左限口小球口大球U有限V有限SQ3上限悅位时. g fl SOI ttIK V启动羽进后,程作杆下持為是小球吸M电殛眼起球tfi. JI Fsoaa.握肯;ik 卜g n Kff吸jB球上檢BE F SQ3 科 j；图1分拣系统流程图压下说2麻，珠腹 到珠?n,愆冋肿:悅IK FSQ5吕怖伍FMJ二后*味放Nq 2,总体设计2.1 PLC的选型因为在设计程序时总共用到了 16个输入信号和7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。PLC的主机：选择西门子S7-200系列作为 此控制系统的主机。i选用CPU226的特点，其基本参数如下：本机数字输入：32路数字量输入: :本机数字输出：16路数字量输出:内部存储器位：256位|定时器总数：256定时器1:计数器总数：256计数器i电源电压允许范围：AC85264V；i输入电流仅CPU/最大负载：35/100 mA,AC 240V:电压范围：DC20.428.8V 电流限制：约1.5A:2.2端口图为了保证在紧急情况下能可靠地切断PLC负载电源，设置了交流接触器KM。在PLC开始运行时，按下“电源”按钮，使KM线圈得电并自锁，KM的主触点接通，给外部负 载提供交流电源，出现紧急情况时，用“紧急制动”按钮断开负载电源,的目的。具体接线图如图112iu10.4iy10.6IO.T11.0QI11.1LI11,2-IL 3- -noIll 1L11IU眄IU|.1|JUQD.2115.126TIJ(MalIKL +图2端口接线图根据控制的具体要求，输入量如下：机械手的限位开关：左限位10.1，球）上限 位，下限位，上限位，机械手的输出开关：上行，下行，左行，右行，吸住，松开。控 制开关：单周期，连续，回原点，启动，停止。其中有光传感器的输入信号，判断工件 的有无；各处的限位开关，限制各机构的运动位置；启动，停止，连续等控制开关；执 行手动时，各动作的对应控制按钮。输出量对应于系统的每一步动作。通过分析该系统， 得到系统所需的所有输入和输出量，具体分配见下TB IIB |MlmiIOJIOJIH10.5IH1011.0IIIIL 2IL 3ao112-in12412.512.6iittF174图3控制面板设计2.3控制面板设计根据程序要求，我们可以做出这样的控制面板。旋钮有四个置位，分别为手动,连续，回原点和单周期。同时设置了 12个控制按钮。潢扭警-k_园巍电廉3, PLC程序设计3.1设计思想当输送机处于起始位置时，上限位开关和左限位开关开关闭合。启动装置后，捡球装置下行，若碰到的是小球，则压力传感器为闭合状态；若碰到 的是大球，则压力传感器为关闭状态。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。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1 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顺序功能图上行左行图4回原点程序功能图网络2 松开11.1Q0.1(C1冋路3 上行上行I0.6I0.3QO.OQ0.2 )网貉4 下行下行11.0I0.2Q0.2Q0.0 )网络5 左行左行I0.3I0.710.1Q0.3Q0.4 )冋络6 右行右行I0.311.2Q0.4I0.4Q0.3 )手动程序梯形图网络4 上行No 13M2.2网S 18 上行M2.210.3Q0.2()M2.4M3.0网S 19 右行M2.310.4Q0.3)M2.510.5网踣20 左行M3.110.1Q0.4 )自动程序梯形图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ASCII文件，然后在下载到仿真PLC中去。7/5446411 4 0 5 1:-注IIHIH2HmcHHIHSUIBROUTINE_BL：K 言励禅序:SBFSNetrfc 1 M 逵辰I 12.512.412.6 hlO.4Network 2/TSI|U3.110.1ClW0.4在仿真软件中执行菜单命令“文件” f “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，j 开始下载。下载成功后，CPU模块上出现下载的ASCII文件名称，同时会出现下载的| 程序代码文本框和梯形图。I程序块(0B1)S31梯形圏l :CZD回自动程FT II II I|-II?MLi卜 执行菜单命令“PLC”一 “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”一 “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。 通过对程序的不断调整以后，程序能在S7-200软件里完成相应的输出步骤，单| 周期和连续可以根据步M0.4的开关来控制，实现两种模式之间的转换。在执行单周期 和连续的某个阶段时，开启复位键，可以实现机械手完成本周期工作并且恢复到初始位: 置。可以完成机械手处在连续工作状态时，完成5次运行后，启动声光报警5秒，并停:;止工作。； 5结束语就此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。通过此次设计，了解了 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。通过这次综合实践，我更加看清了自己的不足之处。为了搞好这次毕业设计，通过: 查阅资料以及在老师和同学的帮助下，最终基本达到了设计目的。通过实践，巩固了理 论知识的学习，提高了实际应用所学知识的能力，还积累了许多宝贵的经验。在这次的 设计实践过程中，我认识到不管做什么事，尤其是科学实践，都需要大胆假设，小心求: 证。任何一个方案都要经过详细周全的论证后才能着手去做，否则即使很快做出来，但 经不起推敲和考验。对于那些要求能够扩展功能的课题更是如此。Nq6参考文献1 陈白宁主编.机电传动控制基础第1版东北大学出版社,2008年9月2 华玉洁.起重机械与吊装.第一版.化学工业出版社.2005.8； 179-2043 机械设计手册.机械设计手册编写组.第一版.机械工业出版社.1981； 325-4474 张燕宾.SPWM变频调速应用技术.第一版.机械工业出版社2002.5；5 陈白宁，机电传动控制课程设计指导书.