LC流水线产品检测与分选控制课程设计文末附梯形图.docx
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LC流水线产品检测与分选控制课程设计文末附梯形图
南京工程学院
课程设计说明书（论文）
题目
流水线产品检测与分选控制
课程名称
机电传动控制课程设计
院（系、部、中心）
专业
班级
学生姓名
学号
设计地点
指导教师
设计起止时间：
2011年06月06日至2011年06月10日
课程设计任务书……………………………………………………3
1课程设计任务说明…………………………………………………4
课题简介………………………………………………………………………4
课程设计的目的……………………………………………………………5
2课程设计任务分析………………………………………………6
设备机构组成分析……………………………………………………………6
设备工作过程分析……………………………………………………………8
……………………………………8
流水线产品检测与分选系统的控制要求…………………………………9
3控制方案设计········································11
总体方案设计…………………………………………………………………11
………………………………………………………………11
……………………………………………………………………11
电气系统设计…………………………………………………………………13
电气控制系统设计……………………………………………………………16
系统控制与信号分析………………………………………………………16
I/O分配表……………………………………………………………………17
I/O端子接线图………………………………………………………………20
4控制流程分析………………………………………………………21
功能图…………………………………………………………………………21
梯形图…………………………………………………………………………22
指令表…………………………………………………………………………24
5课程设计总结………………………………………………………26
参考文献……………………………………………………………………………………28
机电传动控制设计任务书
专业机械设计制造及其自动化班级设计者学号
设计题目：
选择第10个题目。
1、物品输送系统控制
2、多工步机床的PLC控制
3、生产线自动装箱系统控制
4、注塑机控制
5、金属压铸机控制
6、电镀流水线生产系统控制
7、工业污水处理设备控制
8、包装生产线控制
9、送料小车工作系统控制
10、流水线产品检测与分选控制
设计任务：
1、熟悉典型设备分析的一般方法，分析电气控制系统的需要和条件；
2、查阅技术资料和手册，合理选用设计方案；
3、根据设计方案，完成电气控制系统的电气原理图设计
4、掌握使用计算机软件编制PLC程序的应用方法，完成PLC程序设计；
5、撰写规范的设计总结报告。
工作量安排：
1、绘制设备与信号布置简图
2、绘制电气控制系统电路图（包括PLC端子图）
3、设计与编制PLC用户程序（控制流程图、梯形图）
4、撰写课程设计说明书
⑴任务说明；⑵任务分析；⑶控制方案设计；⑷控制流程分析；⑸总结；⑹附件。
设计期限：
2011年06月06日至2011年06月10日
指导老师：
1
设计任务说明
课题简介
自动化生产过程中，物品输送系统是连接各个生产单元的关键设备，系统通常由传送带机构、物品移动机构和物品输送小车等组成。
传送带一般采用电动机驱动，物品移动机构可以采用电动机驱动，页可以采用液压系统驱动，运送小车为电动机驱动。
本题目针对运送系统设备设计相应的电器控制系统。
图示输送系统有成直角分布的2条输送带、附属带的物品移动机构和1辆物品运送小车组成。
物品输送系统将位于传送带1始端的物品送至尾端，然后通过物品移动机构将物品送到传送带2的始端，传送带2传送物品至尾端，并通过物品移动机构将物品推入传送小车，运送小车运送物品到其他指定地点。
系统中传送带和运送小车由电动机驱动，物品移动机构采用液压系统驱动，通过行程开关检测各个运动部件是否达到预定位置。
课程设计的目的
《机电传动控制》课程设计为该课程的实践环节，在本课程设计的过程中，通过课程设计实践环节巩固和加强《机电传动控制》课程所学的知识，掌握课程知识实际应用的能力。
学会运用机电传动控制的原理和分析问题、解决问题的方法。
同时在设计过程中，综合已学的知识，完成简单完整的控制系统设计，以增加控制系统设计能力；并在联机程序调试过程中，增加实际操作能力。
2课程设计任务分析
设备机构组成分析
流水线产品检测与分选系统是一种高效率自动化产品质量检验分类专用设备，系统由产品输送机构，产品质量检测机构，产品分类机构，及成品与次品收纳机构组成。
流水线产品检测与分选系统的输送机构采用电动机驱动，分类机构采用气动系统驱动，由电气控制系统实现自动工作过程控制，是典型的机电或机电液一体化的自动化的自动化设备。
流水线产品检测与分选系统工作时，待检测和装箱产品由输送带1送往质量检测位置，质量检测头检测为合格产品将继续前移，通过计数传感器后落入成品箱，否则由推板推入次品箱。
采用行程开关检测与控制推板的位置，同时采用行程开关检测空箱是否到达预定位置。
流水线产品检测与分选系统结构与自动工作过程功能如图3—1所示。
图3—1流水线产品检测与分选系统组成结构与工作过程示意图
设备工作过程分析
流水线产品检测与分选系统工作过程如图3—20所示。
由人工将产品放置在传送带上，启动自动工作过程，输送带1启动，待检测装箱的产品向前移动，到达检测位置，检测传感器检测产品是否合格，依据检测结果，成品进入成品箱，次品进入次品箱，进入成品箱的产品经过计数，满箱为100件，成品满箱后。
输送带1停，输送带2启动，移出满箱，移入空箱到位，一次循环工作结束，输送带1运行，开始下一次工作循环。
图3—2流水线产品检测与分选系统工作过程
流水线产品检测与分选系统的控制要求
流水线产品检测与分选系统的控制要求，是控制系统的功能必须满足所有的工作要求。
流水线产品与分选系统的工作要求包含三个方面，工作方式要求，工
作过程要求，安全稳定工作要求。
（1）流水线产品检测与分选系统工作方式要求
为保证流水线产品检测与分选系统能够处于正常工作，要求系统具备二种工作方式：
①输送带1、2，推板机构能够点动调整；
②流水线产品检测与分选系统自动完成循环工作过程。
（2）流水线产品检测与分选系统工作过程要求
流水线产品检测与分选系统自动循环工作过程需要满足如下工作要求：
①按下启动按钮，流水线产品检测与分选系统开始工作，输送带1启动；
②待测产品到达检测位检测；
③检测合格产品继续前行，经过计数传感器检测技术，进入成品箱；
④检测不合格产品，前移到推板位置，推板前移将产品推入次品箱，推板退回；
⑤成品计数满100件，输送带1停，输送带2启动，移出满箱；
⑥装成品空箱到达接成品位置，输送带2停，输送带1启动，开始新的检测装箱循环。
（3）流水线产品检测与分选系统元件配置与工作要求
流水线产品检测与分类系统输送带1、2驱动电动机为，推板装置动作方向通过电磁阀控制。
自动循环工作时，电器元件工作如表3—20所示。
表3—1电器元件工作关系表
工步
输送带
推板
主令电器
带1，M1
带2，M2
YV1
YV2
启动系统
+
-
-
-
SB2
检测
+
-
-
-
SQ3、SQ4
合格
+
-
-
-
SQ1
计数箱满
-
+
-
-
SQ2
不合格次品出推板进
+
-
+
-
SQ5
推板退回
+
-
-
+
SQ6
注：
加号，电器元件为得电状态，减号，电器元件为失电状态。
（4）流水线产品检测与分选系统安全稳定工作要求
①具有运动部件安全工作的联锁功能；
②具有位置保护功能（如极限位、越位、相对位置保护）
③电气控制系统具有短路，电动机过载保护功能；
④具有应急操作功能；
⑤具有照明、指示灯辅助功能。
3控制方案设计
总体方案设计
总体方案设计阶段是设计的初步阶段，在此阶段，通过对设备的工作要求分析、工作环境和条件分析、操作与安全要求分析、电气控制装置技术可行性分析和经济性分析，确定电气控制系统装置的技术性能、基本构建形式以及主要技术参数。
依据流水产品检测与分选控制系统设计任务分析，确定设备条件和控制要求如下
（1）电气控制系统的控制对象为一进行自动循环流水线产品检测与分选的设备，采用电气-液压-机械组合的传动方式进行驱动和控制。
设备位于温带室内车间，工作环境较好，对控制系统无特殊要求；
（2）设备安装在加工车间，由车间低压电网供电，设备驱动电压380V，供电频率50赫兹；
（3）设备电气控制为普通开关量控制，要求自动完成检测与分选过程，单个运动部件能够独立调整操作，同时设备具有电气保护及联锁保护等功能；
（4）设备驱动电动机由设备设计人员选定，设配置有2台交流异步电动机，电源要求交流电压380V，电动机无制动要求，电动机功率不大，可采用直接启动方式启动；液压系统使用气动换向阀阀电磁铁工作电压为直流24v.
控制方案
由设备条件和控制要求分析结果可确定控制方案如下
（1）流水线产品检测与分选控制系统采用开关量控制；
（2）基于设备自动工作的要求，选用PLC为主要控制器件构成控制系统，由于控制对象为单片设备，控制系统属于小型系统，因此选用三菱公司型号为FX2N-48MR-D的PLC产品；
（3）由工作要求确定，控制系统可运行2种模式下即全自动工作循环，手动调整工作；
（4）2台电动机均为直接启动控制，单方向转动。
电动机无制动控制；
（5）电动机驱动电路为三相电源供电，线电压380V；
（6）PLC主机工作电源为交流电源，电源220V，交流接触器线圈使用交流电源，电压220V；气动阀使用24V直流电源，主令控制电器及行程开关等使用24V直流电源；
（7）控制系统具有短路和过载保护功能，机床各运动部件之间具有联锁保护功能；
（8）使用信号灯显示机床工作状态。
电气系统设计统设计
流水线产品检测与分类系统的电气控制系统主要有两部分组成，即电动机驱动系统（主电路）和由PLC设备构成的控制部分，驱动系统通过交流接触器主触点控制电动机电路的断开与接通，采用熔断器和热继电器进行短路和过载保护，同时采用控制变压器和整流器。
系统电路图如图3-3所示，电器元件明细表如表3-2所示：
图3-3流水线产品检测与分类系统的电气控制系统电路图
表3-2电器元件明细表
符号
名称及用途
符号
名称及用途
M1
输送带1电动机
TC
控制变压器
M2
输送带2电动机
FU1一FU5
短路保护熔断器
KM1
输送带1电动机的起动接触器
FR1一FR2
过载保护继电器
KM2
输送带2电动机的起动接触器
HL1
气阀系统工作指示灯
SQ1
产品合格检验
HL2
M1工作状态指示灯
SQ2
产品计数传感器
HL3
M2工作状态指示灯
SQ3
次品空箱到位行程开关
HL4
调整工作状态指示灯
SQ4
成品空箱到位行程开关
HL5
正品指示灯
SQ5
推板原位行程开关
HL6
次品指示灯
SQ6
推板前移行程开关
SB1
总停按钮
SA1
自动工作方式选择开关
SB2
M1启动按钮
SA2
M1工作选择开关
SB3
开始自动循环按钮
SA3
M2工作选择开关
SB4
停止自动循环按钮
QF
PLC电源开关
SB5
M1点动前进
QS
电源隔离开关
SB6
M2点动前进
FR1、FR2
过载保护热继电器
SB7
推板前进按钮
YV1
控制推板电磁阀电磁铁
SB8
推板复位按钮
YV2
控制推板电磁阀电磁铁
电气控制系统设计
电气控制系统中由PLC构成控制部分控制部分需要接受机床设备的控制信号，需要对所有信号按程序要求进行计算，并将计数结果作为输出信号送到机床设备上被控制电器，以实现设备的运动控制。
控制部分的工作要求及PLC的使用特点，形成控制系统的三个主要工作内容，即设备的控制与驱动信号分析，制定控制流程和编制控制程序。
系统控制与信号分析
由设备条件和控制要求分析，流水线产品检测与分类系统信号分为输入信号和输出信号两大类，其中，输入信号又包括主令控制信号和传感器信号，输出信号包括控制交流接触器工作线圈，控制气动阀电磁铁的信号和各种照明及指示灯信号。
（1）输入信号
分析机床设备中要求，流水线产品检测与分类系统有如下几类输入开关信号
①完成起、停控制的按钮开关信号，电器元件为：
SB1、SB2；
②完成工作方式选择的选择开关信号，电器元件为：
SA1、SA2、SA3；
③完成点动调整的按钮开关信号，电器元件：
SB3、SB4、SB5、SB6、SB7；
④完成设备自动运行过程中获得设备状态信号的传感器信号，电器元件为：
行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6。
（2）床设备中要求，流水线产品检测与分类系统有如下几类输出驱动电器元件
①控制电动机电路接通与断开的交流接触器工作线圈，电器元件为：
KM1、KM2；
②控制驱动的气动阀电磁铁，电器元件为：
YV1、YV2；
③控制显示机床设备工作状态的显示灯，电器元件为：
HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6；
I/O分配表
电器元件信号与PLC通道分配的目的是为每一个需要PLC处理的设备信号获得进入PLC的通道和存放信号状态的地址。
依据控制方案选定的三菱FX2n系列PLC产品，以及对设备信号分析结果，电器元件与PLC连接的通道分配如表3-3所示。
表3-3电器元件信号与PLC连接的通道分配表
输入
输出
元件
通道地址
说明
元件
通道地址
说明
SQ1
X011
产品合格检验
HL1
Y001
气阀系统工作指示灯
SQ2
X012
产品计数传感器
HL2
Y002
M1工作状态指示灯
SQ3
X013
次品空箱到位行程开关
HL3
Y003
M2工作状态指示灯
SQ4
X014
成品空箱到位行程开关
HL4
Y004
调整工作状态指示灯
SQ5
X015
推板原位行程开关
HL5
Y005
正品指示灯
SQ6
X016
推板前移行程开关
HL6
Y006
次品指示灯
SA1
X006
自动工作方式选择开关
YV1
Y021
控制推板电磁阀电磁铁
SA2
X007
M1工作选择开关
YV2
Y022
控制推板电磁阀电磁铁
SA3
X010
M2工作选择开关
KM1
Y010
输送带1电动机的起动接触器
YV1
Y021
控制推板电磁阀电磁铁
KM2
Y012
输送带2电动机的起动接触器
YV2
Y022
控制推板电磁阀电磁铁
X021
旋转编码器
SB1
X000
总停按钮
SB2
X001
M1启动按钮
SB3
X002
开始自动循环按钮
SB4
X003
停止自动循环按钮
SB5
X004
M1点动前进
SB6
X005
M2点动前进
SB7
X017
推板前进按钮
SB8
X020
推板复位按钮
I/O端子接线图
根据流水线产品检测与分类系统的电气控制系统电路图绘制出多流水线产品检测与分类系统的电气控制系统I/O端子接线图，如图3-4所示：
图3-4流水线产品检测与分类系统的电气控制系统I/O端子接线图
4控制流程分析
功能图
设计完成的设备自动工作流程图如图4-1所示
图4-1流水线产品检测与分选系统控制流程图
梯形图
根据前一节的流程图，在三菱编程软件fxgpwin上绘制梯形图，如图4-2所示
图4-2流水线产品检测与分选系统自动工作梯形图
指令表
在三菱编程软件fxgpwin上把梯形图自动转化为指令表如图4-3所示
图4-3流水线产品检测与分选系统自动工作指令表
5课程设计总结
短暂的课程设计已经结束，我感觉这次课设的时间有些紧张，但着实受益匪浅。
当初拿到课题时，由于平时基础不扎实，不知道如何下手，但是紧迫的时间又不容我拖拉。
在把课本内容复习了下后，仿照课程设计指导书的范例，用了一晚上的时间构思了一下控制流程图的基本布局，将所需要的元器件对应列好了表格。
周三下午和晚上完成了控制流程图，周四编程和进一步改进。
首先需要完成控制流程图的设计。
由两条传送带确定用两电机直接启动运行；在系统开始工作之前需要用X006（自动/手动工作方式选择开关）进行模式判断；自动循环运行时，在各个行程开关到位、M1电机选择按钮按下的情况下方可启动运行；在产品经过SQ1（产品合格检验传感器）时需要对产品进行计次品判别，所以需要用到移位寄存器，次品将在下一个脉冲（由旋转编码器输出）时被推板推入次品箱；在成品进入成品箱之前需要进行计数，因此需要用到计数器；从完善的角度考虑，在推板将次品推出时，M1电机应有一个延时启动的过程，确保下一个产品到达推板位置时推板已经回到原位，产品不会因为触碰到推板而影响生产过程；完成一次循环后需要判别是否有停止循环信号；在手动控制推板的前进后退时需要用到互锁，在推板到达两个极限位置时需要自动停止推板的运动。
以上是控制流程图设计的基本思路。
在涉及移位寄存器的问题时，三个接入端分别为SQ1（产品合格检验传感器）、X021（旋转编码器）、X003（停止循环按钮），其中X021是旋转编码器，这是精确控制和判断产品的关键，此图中未提供旋转编码器，与老师讨论后已经在图中加上。
在控制流程图中不论从正品还是次品分支走，均需判断完成相关动作后是否有停止自动循环信号输入，有无此信号影响到下一步系统的动作。
完成控制流程图后进行绘制梯形图。
其中移位寄存器命令花了挺长时间，查阅资料后确定使用左移命令SFTLX021K8K1，其中K8表示M0-M7八位，在所借得的《可编程控制器入门与应用实例（三菱FX2n系列）》中，M7~M0依次由左到右从高到低排列，左移时先从M0开始依次向左移至M7，高位溢出，K1表示从X021开始的一位同时表示在X021有输入的条件下每次左移一位，通过M0位判断是正品还是次品，因从SQ1产品检验传感器到推板只移动了一个产品位置，所以通过M1位判断次品是否到达推板位置。
由于时间有些紧张，在绘制梯形图时难免手忙脚乱，有些转移点和转移条件没有搞清楚，不是十分完善，对一些诸如定时器、计数器、移位寄存器的使用很生疏，我想如果平时上课更集中一点课后花点时间，这样的情况会有所改善。
本次课程设计中，我认为整体的控制流程图、通道分配、端子接线、梯形图的编制完成地还可以，本来不是很懂这方面的东西现在相当于很好地复习了一下。
但是在控制流程图的自动循环与停止自动循环的衔接那里布置得不是很好，因此可能会影响到局部的梯形图编制，自己感觉在这一块有点混乱，没有范例中那么次序井然。
虽然这次课设遇到的困难不少，但是通过自己的分析、老师的讲解能够较好的解决。
通过这次实践，极大地增强了自己对PLC及其工业应用的理解，提高了继续学习的兴趣。
参考文献
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机械工业出版社,2001,6
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机械工业出版社，2007，2
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机械工业出版社.2007，3
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人民邮电出版社,2006,6
[6]孙晋、张万忠.可编程控制器入门与应用实例（三菱FX2n系列）.中国电力出版社，2010,10
0
X006
手动选择
X000
急停
M0
手动模式
3
M0
手动模式
M104
手动指示灯
[2]
X004
M1点动
M100
M1手动
X005
M2点动
M101
M2手动
X017
推板前进按钮
X020
推板复位按钮
X016
推板前进行程
M102
推板前进手动
M102
推板前进手动
[17]
X020
推板复位按钮
X017
推板前进按钮
X015
推板原位行程开关
M103
推板后退手动
M103
推板后退手动
[24]
25
X000
急停
X006
手动选择
SETM1
自动
M1
MOVH0FK1M10
自动
[29]
MOVK0D100
产品计数统计
M1X015
自动推板原位行程开关
M150
推板后退初始
[29]
X014
成品箱到位行程开关
M151
M2初始
X015
推板原位行程开关
X014
成品箱到位行程开关
X013
次品箱到位行程开关
MOVPK1D10
自动流程
60
X006
手动选择
RSTM1
自动
X000
急停
MOVK0D10
自动流程
M1
69
自动
=D10K1
自动流程
X013
次品箱到位行程开关
X014
成品箱到位行程开关
Y012
M2输送带
SETM200
m1自动
[29]
[55]
[215]
X022
工件检测到位
RSTM200
m1自动
X022
工件检测到位
MOVPK2D10
自动流程
M1
92
=D10K2
X022K8
T0
自动自动流程
工件检测到位
检测延时
[29]
[55]
T0
检测延时
SFTLPX011M10K2K1
[99]
K1
T1
T1
MOVPK3D10
自动流程
[112]
M1
121
自动
=D10K3
自动流程
M11
检测判定
产品计数统计
K100
X014
成品箱到位行程开关
MOVPK1D
升级会员 