尺寸检测和材质检测控制.docx
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尺寸检测和材质检测控制
信息与电气工程学院
课程设计说明书
（2015/2016学年第二学期）
课程名称：
PLC应用课程设计
题目：
尺寸检测和材质检测控制
专业班级：
电气1302班
学生姓名：
陈 博
学号：
指导教师霍振宇、刘增环、高敬格、韩晓鸿
设计周数：
2周
设计成绩：
2016年6月27日
目?
?
?
?
录
1、课程设计目的………………………………………………………………1
1.1设计目的…………………………………………………………………1
1.2课程设计内容及要求……………………………………………………1
2、课程设计正文………………………………………………………………2
2.1尺寸检测单元……………………………………………………………2
………………………………………………2
………………………………………………4
2.2材质检测单元……………………………………………………………11
………………………………………………11
………………………………………………12
2.3系统运行调试……………………………………………………………14
3、课程设计总结及结论………………………………………………………14
4、参考文献……………………………………………………………………14
5、附表…………………………………………………………………………………15
1.课程设计目的
1.1设计目的
通过此次尺寸检测和材质检测控制课程设计，熟悉并掌握s7-200系列PLC梯形图的设计及其开发软件V1.0S7-200Explorer的使用。
通过I/O的地址分配了解并熟悉PLC224的接口。
同时通过使用力控组态软件使系统运行更直观化的表示出来，使用力控5.0进行设计，加深我们对PLC和监控组态的认识和使用，融会贯通其图形设计及编程思想，培养并加强在实际生产生活中的应用。
另外要熟悉伺服电机的驱动参数。
1.2课程设计内容及要求
当接到工件后，托料盘上升至顶端，由传感器识别工件的高度是否符合要求。
若“合格”，托料盘下降至中部停稳后，推料气缸工作，将工件推出，工件将沿滑槽到下一单元，当下一站单元识别工件已到位，这时停在中部的托料盘继续下降到底端，等待下一工件的到来；若“不合格”，托料盘直接下降至底端。
将不合格工件，推入废料槽。
当材质检测单元接到工件后传送带开始转转动，带动工件向后运动，其间经过三个传感器，来识别工件的材质，到达检测完成位置后发出信号由下一个工作站将工件取走，传送带停止转动，等待下一个工件的到来。
利用实验室现有设备进行系统的模拟实验。
对课程设计进行总结，撰写课程设计报告。
1.2.2要求：
动作要求：
1、托料盘上升
2、托料盘到达顶部，需要延时（进行检测）
3、根据测量结果，托料盘下降到中部或底部推料
4、记录检测结果
技术要求：
1.托料盘到达顶部，需要延时（进行检测）；
2.根据测量结果，托料盘下降到中部或底部推料；
3.托盘不得超过极限位置；
4.由变频器驱动三相交流电动机来完成工件在传动带上的运动和停止；
5.在本系统中，在完成可编程控制器为下位机的相关控制程序的基础上，用组态软件编程实现上位机的控制及其相关监控界面。
6.课程设计报告书写规范、文字通顺、图表清晰。
数据完整。
结论明确。
2.课程设计正文
2.1尺寸检测单元
2.1.1硬件设计
1）方案设计：
1.PLC概述:
PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计,采用循环扫描的工作方式。
2.方案概述:
该系统单元共有七个输入点，分别为：
启动/停止，复位，单步，自动/手动，托盘上极限，托盘下极限，推料，五个输出点：
正转，翻转，空载，使能，推料。
接通启动按钮，当传感器有信号时，伺服电机运行；托盘上升到上极限，延时之后检测是否符合要求，托盘下降，如果符合要求，下降到中部，推料动作；如果不符合要求，下降到底部，推料动作。
单步即实现整个过程的每个步骤单独运行，各部为：
开始到上极限，上极限到中部，上极限到下极限。
3.PLC选型及I／O地址分配
本系统结构已经选定S7-200CPU224的PLC，满足操作要求。
其I/O地址分配为：
模块号
输入端子号
输出端子号
地址
功能介绍
CPU224
启动/停止按钮
I0.0
启动停止电机
复位按钮
I0.1
复位
单步按钮
I0.2
单步实现控制
自动/手动按钮
I0.3
自动手动控制切换
托盘上极限
I0.4
控制前端信号
托盘下极限
I0.5
控制后端信号
推料
I0.6
材料推出
伺服电机正转
伺服电机
Q0.0
上升
伺服电机反转
Q0.1
下降
推料
Q0.4
材料推出
2）单元电路
由于本系统PLC已经连接好线路，故电气连接电路不用设计，PLC控制输出输入控制接线图如下
2.1.2尺寸检测单元软件设计
1）系统分析设计：
.
本课题是通过PLC和组态软件来实现储料单元控制系统设计。
该系统单元共有七个输入点，分别为：
启动/停止，复位，单步，自动/手动，托盘上极限，托盘下极限，推料，五个输出点：
正转，翻转，空载，使能，推料。
通过PLC和组态软件来实现气缸的推出与收回两个方面的控制。
2）系统实施及程序：
主程序
主程序：
ORGANIZATION_BLOCK主程序:
OB1
TITLE=程序注释
BEGIN
Network1//网络标题
//单步运行，向上进行
LDSM0.0
AI0.3
ANI0.4
AI0.2
=M0.0
Network2
//控制向上运行，调用子程序SBR-0
LDM0.0
=Q0.0
CALLSBR0
Network3
//控制向下运行，调用子程序SBR-1
LDM0.1
=Q0.1
CALLSBR1
Network4
//使能
LDSM0.0
=Q0.3
Network5
//根据检测结果下降至不同高度；复位将至最底端
LDNI1.0
ANI0.5
AT105
LDI1.0
AT105
EU
OLD
LDT102
EU
OLD
OI0.1
=M0.1
Network6
//经过检测时间两秒后，合格驱动定时器进行推料
LDI1.0
AT105
SM0.5,1
Network7
LDM0.5
TONT101,100
Network8
//定时器T102控制推料时间
LDT101
ANT102
=Q0.4
Network9
LDT101
TONT102,40
Network10
//复位定时器T101和T102
LDI0.2
RM0.5,1
Network11
//托盘升至最顶端置位M0.7
LDNSM66.7
ED
SM0.7,1
Network12
//下降过程结束后置位M0.6
LDNSM76.7
ED
SM0.6,1
Network13
//复位M0.7，避免定时器提前工作
LDNSM76.7
RM0.7,1
Network14
//定时器T105设置检测时间
LDM0.7
TONT105,30
Network15
//定时器T106，设置推料时间
LDM0.6
TONT106,40
Network16
//下降开始后即复位定时器T106，避免提前推料
LDSM76.7
ED
RM0.6,1
Network17
//启动推料，T106四秒后接通，推料结束
LDM0.6
ANT106
ANT101
=Q0.4
Network18
//I0.0处于一直接通状态，使用上微分驱动子程序SBR_2运行一个周期
LDI0.0
ANI0.3
OM0.4
EU
=M0.3
Network19
//调用子程序SBR_2
LDM0.3
=Q0.0
CALLSBR2
Network20
//设置定时器T103，用于自动系统循环
LDT102
TONT103,150
Network21
//不合格下降至底部，启动定时器T104
LDNSM76.7
ANT102
ED
SM1.0,1
Network22
//设置T104（托盘在底部等待时机）
LDM1.0
TONT104,60
Network23
//底部等待时间过后继续向上运行进行下一部件检测
LDT104
OT103
=M0.4
Network24
//复位
LDSM66.7
RM1.0,1
Network25
LDT104
TONT37,150
END_ORGANIZATION_BLOCK
上升子程序：
SUBROUTINE_BLOCK上升:
SBR0
TITLE=子程序注释
BEGIN
Network1//网络标题
//用于产生宽度为15000的脉冲，用于驱动伺服电机正转
LDM0.0
MOVB16#85,SMB67
MOVW250,SMW68
MOVD15020,SMD72
PLS0
END_SUBROUTINE_BLOCK
下降子程序：
SUBROUTINE_BLOCK下降:
SBR1
TITLE=子程序注释
BEGIN
Network1//网络标题
//用于产生宽度为15000的脉冲，用于驱动伺服电机倒转
LDM0.1
MOVB16#85,SMB77
MOVW500,SMW78
MOVD15000,SMD82
PLS1
END_SUBROUTINE_BLOCK
循环子程序：
SUBROUTINE_BLOCKSBR_2:
SBR2
TITLE=子程序注释
BEGIN
Network1//网络标题
//用于产生宽度为30000的脉冲，用于驱动伺服电机正转
//用于自动循环
LDM0.3
MOVB16#85,SMB67
MOVW500,SMW68
MOVD30020,SMD72
PLS0
END_SUBROUTINE_BLOCK
INTERRUPT_BLOCKINT_0:
INT0
TITLE=中断程序注释
BEGIN
Network1//网络标题
//网络注释
END_INTERRUPT_BLOCK
2.2材质检测控制
2.2.1材质检测控制硬件设计：
1）方案设计
1.监控组态概述
组态软件是应用于有计算机监控的场合。
组态软件，更确切称呼是人机界面HMI（HumanMachineInterface）/监控与数据采集SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）软件。
实现HMI或MMI（ManMachineInterface）和控制功能，实时数据库、实时控制、SCADA、通信及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持。
2.方案概述
该系统单元共有八个输入点，分别为：
启动/停止，复位，单步，自动/手动，复位位置，金属材料，磁性材料有无工件。
三个输出点：
速度1，速度2，速度3。
接通启动按钮，电机以一定速度开始运行，运行到三个传感器时进行检测，区分金属材质。
3.PLC选型及I/O地址分配
4.模块号
输入端子号
输出端子号
地址
功能介绍
CPU224
启动/停止按钮
I0.0
启动停止气缸
复位按钮
I0.1
气缸复位
单步按钮
I0.2
单步实现控制
自动/手动按钮
I0.3
自动手动控制切换
复位位置
I0.4
金属材料
I0.5
磁性材料
I0.6
有无工件
I0.7
速度1
Q0.0
速度2
Q0.1
速度3
Q0.2
2）单元电路
由于本系统PLC已经连接好线路，PLC控制输出输入控制接线图见下图
2.2.2材质检测控制软件设计
材质检测单元程序：
Network1//网络标题
//启动停止开关
LDI0.0
=M0.1
Network2//网络标题
//自动手动开关
LDI0.3
=M0.2
Network3//网络标题
//自动运行，启动后工件到达末端传送带停止
LDM0.1
AM0.2
ANI0.7
=Q0.0
Network4//网络标题
//检测结果记录
LDI0.4
=Q0.4
Network5//网络标题
//检测结果记录
LDI0.5
=Q0.5
Network6//网络标题
//检测结果记录
LDI0.6
=Q0.6
2.3系统运行调试
当PLC软件程序及监控组态程序编制结束且软件调试成功后，进行系统调试。
按照正常的控制步骤分阶段将各个控制步骤逐一进行测试，确保每个环节正常无误。
然后进行整个控制过程的连贯运行。
当一切测试正常后，再进行模拟故障告警情况的调试。
当所有测试均正常后，系统调试结束。
整个过程中一定要十分仔细逐步调试。
3.课程设计总结和结论
从开始接到课设的题目到完成课设，我们小组差不多用了10天的时间，其实这个课设的难度成都一般，但是比较消耗时间，因为平时在上plc课的时候也不是太集中注意力，所以在许多小的功能的实现上浪费了太多的时间。
其中一个就包括点击正反转的脉冲数的调节。
因为高度是一定的，并且plc注重现场调试，所以我们在高度的脉冲数的调节上花了很多时间，期间请教了霍老师以及刘老师等良师的帮助，才得以将问题解答。
最终我们将上下脉冲数调节到了15000，然后再去解决整个实验我们认为最难的一个问题：
产品检测合格的时候，电机要在中间停顿，然后进行推料，一开始我们怎么也实现不了，因为电机要想下降，就要一直给它一个下降的正脉冲信号，但是这样就会有一个问题，那就是他就会一直处于下降的状态，就不会再往下降了，这个问题还困惑了我们好一阵子，最终我们才想起再下降的过程中加一个中断，调用中断，实现推料的功能。
课设期间，感谢老师的耐心指导，对于我们基础本来就比较薄弱的学生帮助很大，再次致谢！
4.参考文献》
【1】.付家才《plc实验与实践》高等教育出版社
【2】.殷洪义《可编程序控制器选择设计与维护》
【3】.张扬蔡春伟孙明健《S7——200PLC原理与系统应用设计》
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评语
课程设计
成绩
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