毕业设计（论文）PLC控制物料分拣的应用

+荿莈螂袈莈蒁蚅膆莇薃袀肂莆蚅蚃羈毕 业 设 计 （论 文）题 目： PLC控制物料分拣的应用 分 院 ： 机电学院 专业： 机电一体化技术 姓 名： 指导教师： 浙江交通职业学院机电学院2012年11月IPLC控制物料分拣的应用摘 要 随着工业自动化的普及和发展，可编程控制器的需求量逐年增大，应用领域也越来越广。本设计中PLC控制机电一体化物料分拣系统由上料机构、搬运机械手机构、物料传输分拣机构组成。每个机构的运用都比较广泛，特别是搬运机械手，其应用逐渐普及，在汽车、电子、机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运已得到广泛应用，更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，以降低其他搬运方式的限制和不足，满足现代经济发展的要求。关键词： PLC 物料分拣 机械手 II I1 系统的组成、机构功能1.1系统的组成机电一体化物料分拣系统由上料机构、搬运机械手、皮带输送线、物件分拣等机构组成，通过PLC连接控制的模拟机电一体化生产线。其PLC控制工作流程图如下图（图1）。送料机构无物料报警停机物料光电检测有物料驱动机械手机械手抓料取走机械手臂旋转机械手放料后回原点传送和分拣机构图1 PLC工作流程1.2系统机构的组成与功能1.2.1上料机构上料机构的组要组成部分如下图所示（图2）。图2上料机主要组成与功能上料机构由井式工件库、光电传感器、工件、存放料台、推料气缸、安装支架等组成。主要完成将工件依次送至存放料台上。没有工件时，报警指示黄灯闪烁，放入工件后闪烁自动停止。1.2.2搬运机械手机构搬运机械手的组要组成部分如下图所示（图2.3）。图2.机械手主要组成与功能搬运机械手由气动手爪、双导杆气缸、单杆气缸、电感传感器、磁性传感器、多种类型电磁阀、步进电机及驱动器组成。主要完成通过气动机械手手臂前伸，前臂下降，气动手指夹紧物料，前臂上升，手臂缩回，手臂旋转到位，手臂前伸，前臂下降，手爪松开将物料放入料口，机械手返回原位，等待下一个物料到位等动作。1.2.3皮带输送与分拣机构皮带传送与分拣机构组要组成部分如下图所示（图2.4）。图2.4皮带传送与分拣主要组成与功能皮带输送与分拣机构由皮带输送线、分拣料槽、单杆气缸、旋转气缸、三相异步电动机、磁性传感器、光电传感器、电感传感器、光纤传感器及电磁阀等组成。主要完成物料的输送、分拣任务。2 系统的控制要求2.1 上料机构在复位完成后，点动“启动”按钮，料筒光电传感器检测到有工件时，推料气缸将工件推出至存放料台，若3秒钟后，料筒检测光电传感器仍未检测到工件，则说明料筒内无物料，这时警示黄灯闪烁，放入物料后熄灭；机械手将工件取走后，推料气缸缩回，工件下落，气缸重复上一次动作。2.2 搬运机械手机构（自动控制+手动控制）（2.2.1）自动控制：（旋转开关打到自动挡）当存放料台检测光电传感器检测物料到位后，机械手手臂前伸，手臂伸出限位传感器检测到位后，延时0.5秒，手爪气缸下降，手爪下降限位传感器检测到位后，延时0.5秒，气动手爪抓取物料,手爪夹紧限位传感器检测到夹紧信号后；延时0.5秒，手爪气缸上升，手爪提升限位传感器检测到位后，手臂气缸缩回，手臂缩回限位传感器检测到位后；手臂向右旋转，手臂旋转一定角度后，手臂前伸，手臂伸出限位传感器检测到位后，手爪气缸下降，手爪下降限位传感器检测到位后，延时0.5秒，气动手爪放开物料,手爪气缸上升，手爪提升限位传感器检测到位后，手臂气缸缩回，手臂缩回限位传感器检测到位后，手臂向左旋转，等待下一个物料到位，重复上面的动作。在分拣气缸完成分拣后，再将物料放入输送线上。（2.2.2）手动控制：（旋转开关打到手动挡）按一下“手臂伸出/缩回按钮”时手臂伸出，再按一下按钮手臂缩回，如此按下同一按钮手臂在伸出与缩回两态间往复循环。按一下“手爪下降/上升按钮”时手爪下降，再按一下按钮手爪上升，如此按下同一按钮手爪在下降与上升两态间往复循环。按一下“手爪夹紧/松开按钮”时手爪抓紧，再按一下按钮手爪松开，如此按下同一按钮手爪在夹紧与松开两态间往复循环；按一下“手臂右旋/左旋按钮”手臂向右旋，再按一下按钮手臂向左旋，如此按下同一按钮手臂在向右旋转与向左旋转两态间往复循环；2.2.3 成品分拣机构当入料口光电传感器检测到物料时，变频器接收启动信号，三相交流异步电机以30HZ的频率正转运行，皮带开始输送工件，当料槽一到位检测传感器检测到金属物料时，推料一气缸动作，将金属物料推入一号料槽，料槽检测传感器检测到有工件经过时，电动机停止；当料槽二检测传感器检测到白色物料时，旋转气缸动作，将白色物料导入二号料槽，料槽检测传感器检测到有工件经过时，旋转气缸转回原位，同时电动机停止；当物料为黑色物料直接导入三号料槽，料槽检测传感器检测到有工件经过时，电动机停止。2.2.4 启动、停止、复位、警示(4.1）系统上电后，点动“复位”按钮后系统复位，将存放料台、皮带上的工件清空，点动“启动”按钮，警示绿灯亮，缺料时警示黄灯闪烁；放入工件后设备开始运行，不得人为干预执行机构，以免影响设备正常运行。4.2）按“停止”按钮，所有部件停止工作，警示红灯亮，缺料警示黄闪烁。2.2.5 突然断电的处理突然断电，设备停止工作。电源恢复后，点动“复位”按钮，再点动“启动”按钮。3 PLC的选型目前，世界上有200多个厂家生产PLC产品，国内厂家的PLC影响率和市场占有率很小，主要是国外品牌。比较著名的有美国的AB、通用（GE）、莫迪康（MODICON）、日本的三菱（MITSUBISHI）、欧姆龙（OMRON）、富士电机（FUJI）、松下电工、德国的西门子（SIEMENS）、法国的TE、施耐德（SCHNEIDER）、韩国的三星（SAMSUNG）、LG等。图3模拟系统对PLC的要求功能要求在满足一般开关量输入信号控制要的同时，系统要进行步进电机控制，要求输出脉冲信号，所以输出类型要是晶体管输出（T）。I/O点数要求系统所需输入点数为26点；系统所需输出点数为14点。在实际统计出的I/O点数的基础上加15%20%的备用量，以便今后调整和扩展。确定型号根据上述要求可暂定型号为：三菱FX2N-64MT。考虑到FX2N-64MT与FX2N-48MT相比价格稍微较贵。但FX2N-48MT的输入点数能不能满足系统要求，但也可选用扩展模块比如：FX2N-8EX（输入点为8的扩展模块）。考虑多方面因素：最后确定可编程控制器型号为：三菱FX2N-64MT（图3）4 指令语句表编程语言本设计中运用了指令语句表编程语言和指令语句表编程语言，通过指令语句表能看出清编程思路，控制要求和系统实现的功能。125 系统调试机电一体化物料分拣系统PLC 程序应在未带载情况下模拟调试好，在接触器等输出状态正确后，再将各个控制元器件接上，模拟调试完成后，则可进行现场安装，并进行运行调试，确定参数，完善程序，最后交付运行使用。程序的调试与运行监控程序的调试及运行监控是程序开发的重要环节，很少有程序是一经编制就可以运行成功的，只有经过试运行甚至现场运行才能发现程序中不合理的地方并且进行修改。本设计中使用的编程软件GX-DeveloperV7.0具有监控功能，将仿真软件GX Simulator 6c安装后就可直接在编程软件中进行程序的调试及监控。通过仿真软件按照控制要求一步步进行输入输出端口设置，看输出是否满足控制要求。仿真时是否正常按预期效果输出，若不是按预期效果输出，再根据出不正常的地方返回用软件仿真，查看相应的软件模拟动作是否正常，若有异再修改程序，这样反复调试，直至程序可用模拟调试运行正常。如图5、图6、图7 所示是程序的调试及监控。图5程序的调试图5.1 程序调试及运行开始对程序软元件进行调试在仿真软件中可以直接对各种软器件进行置位，X0000-0237、Y0000-0237、T00-99、C00-99、M00-99等部分常用的软器件可直接进行置位，对于特殊功能辅助继电器、时间继电器、计数器不能直接置位着。通过输入（X000-0237）可强制置位，再观察输出（Y0000-0237）的变化这可以看出程序运行时的状态，再根据控制要求一步步调试，直至程序调试成功。则可进行实物运行调试。图6程序的调试图5.2 程序软元件调试及运行监控对程序时序图进行监控调试通过时序图可以清楚的反应出程序输出的状态，可以直接观看到各个软元件的时序图，因而更有助于对程序的调试。图7 程序时序图监控调试系统模拟调试 本系统设计基础源于学校的实验室，自动控制部分可以在实验室进行模拟调试。首先将程序写入三菱FX2N-48MT可编程控制器中，模拟调试时，先进行PLC空载模拟调试。按系统的运行条件，控制要求以及控制流程图在 PLC 的输出指示灯上看输出。直到程序改正到PLC输出指示灯按要求熄灭、亮起时，则可进行真正的模拟系统调试。将硬件部分按照原理图连接好，检查主电路和控制电路确定无误后，进行调试。模拟调试时看个执行元件是否按要求执行动作，进过不断的调试修改直至调试成功。结束语本文阐述PLC控制物料搬运分拣等应用，将工厂曾经需要大量人力物力来解决的物料搬运和分拣工作，通过合理利用三菱FX2N-64MT的性能，将经过人工编程，达到在人员精简同时，效率还得到了很大的提高。这真是现代化工厂所需要的。通过效率的提升，工厂生产力会大大提高，生产成本的降低，产品的利润的提升，工厂的效益会有明显改变。参考文献1 华满香. 电气控制及PLC应用M. 北京： 北京大学出版社，2011.2 章国华，苏东. 典型生产线原理、安装与调试M. 北京：北京理工大学出版社，2011.3 PLC的介绍： 4 编程器简介： 5 仿真软件简介： 致 谢大学生活即将结束，我也将涉足于社会之中。借此机会我要感谢我的父母亲，一直在身后默默的支持我。对父母说再多声的谢谢也不及自己的行动更实际。其次我要感谢在大学三年里教过我知识的每一位任课老师和曾经帮助过我的同学。在学校中我学会了自学，懂得了许多为人处世的道理，很大部分都是听取了老师们的良言。感谢各位老师，学到最后你们所传授的知识都是很有用的，这点我一直都是这样认为的。最后我要特别感谢指导本篇论文的丰二中老师，在百忙中抽空出来为我们尽心尽责的指导。