大、小球分拣传送机械控制系统设计Word下载.doc

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内容摘要

机电一体化产品的积极作用正日益为人们所认识，如本设计产品机械手，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的筛选与传送。

而且它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用，尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。

在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。

在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分拣，本课程设计拟设计大小球分拣传送机控制系统的PLC设计，采用的德国西门子S7-200系列（cpu-224）PLC，对机械臂的上下、左右以及抓取运动进行控制，用于分捡大小球的机械装置。

我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。

关键词：

大小球分拣控制系统；

PLC设计；

机械手

目录

第1章引言…………………………………………………………………………………………1

1.1大、小球分拣传送机械控制系统设计内容简介……………………………………1

1.2大、小球分拣传送机械控制系统设计要求…………………………………………1

1.3大、小球分拣传送机械控制系统设计思想…………………………………………2

第2章大、小球分拣传送系统的硬件电路设计………………………………………3

2.1大、小球分拣传送系统功能说明………………………………………………3

2.2设计主电路原理图………………………………………………………………………3

2.3机械臂分拣大、小球控制的运行框图…………………………………………4

2.4确定I/O信号数量，选择PLC的类型…………………………………4

2.5机械臂分拣大、小球控制的电器元件I/O分配表…………………………………5

2.6机械臂分拣大、小球控制的I/O接线图…………………………………………5

第3章大、小球分拣传送系统的程序设计…………………………………………8

3.1机械臂分拣大、小球控制程序的梯形图……………………………………………8

3.2机械臂分拣大、小球控制程序的指令表……………………………………………11

第4章软件硬件调试…………………………………………………………………………13

结论……………………………………………………………………………………………………16

设计总结………………………………………………………………………………………………17

谢辞……………………………………………………………………………………………………18

参考文献………………………………………………………………………………………………19

第1章引言

1.1大、小球分拣传送机械控制系统设计内容简介

学院此次安排我们进行了为其两周的机电传动课程设计实习，对我们即将进行毕业设计是很有益处的。

这学期我们学习了机电传动控制课程，此次实习主要是对课本中的知识进行实践，比如继电器---接触器控制和可编程控制器控制等重要章节更是联系紧密。

让我们把课本知识很好的应用于实践中去，有助于总体实力的提高。

本次我的课程设计的主要内容：

大、小球分拣传送机械控制系统设计，如图1-1。

图1-1大、小球分拣传送机械工作示意图

1.2大、小球分拣传送机械控制系统设计要求

本次设计的控制要求如下：

1.机械臂起始位置在机械原点（见图），为左限、上限并有显示。

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.机械臂右行时有小球右限（LS4）和大球右限（LS5）之分；

下降时，当电磁铁压着大球时，下限开关LS2断开（=“0”）；

压着小球时，下限开关LS2接通（=“1”）。

1.3大小球分拣传送机械控制系统设计思想

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：

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，原点显示灯亮。

2.启动装置后，机械臂下行，一直到极限开关SQ闭合。

此时，若碰到的是小球，则下限开关LS2为闭合状态；

若碰到的是大球，则下限开关LS2仍为断开状态。

3.吸起小球后（SQ开关闭合），则机械臂向上行，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LS4）后，再下行，下行1秒后机械臂电磁铁失电，将小球释放到小球箱里，然后机械臂返回到原位。

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LS5）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。

5.当机械臂回原位后，一个工作循环结束，如果此时接近开关PSO显示球槽内还有球，则继续下一循环。

若接近开关PS0断开即球槽内无球，则机械臂回原位，整个装置停止运行。

第2章大、小球分拣传送系统的硬件电路设计

2.1大、小球分拣传送系统功能说明

机械手分拣大小球的控制功能如下：

1.原位：

机械臂原始状态为左上角原位处，即上限开关LS3及左限开关LS1压合，同时机械臂处于无磁状态和球槽内有球或无球状态（接近开关PS吸合或断开），这时原位显示灯亮，表示准备就绪。

2.按下启动按钮SB1后，机械臂的电磁铁无磁，机械臂下降，接近开关SQ闭合后，机械臂会碰到球，接着电磁铁加磁。

如果同时碰到下限开关LS2，则一定是小球；

如果此时未碰到下限开关LS2，则一定是大球。

3.机械臂吸住球后（接近开关SQ闭合后）就提升，碰到上限开关LS3后就右行。

4.如果是小球，则右行到LS4处；

如果是大球，则右行到LS5处。

5.机械臂下降，经过1S后将小球释放到小球容器中；

如果是大球，则释放到大球容器中。

6.释放后机械臂提升，碰到上限开关LS3后，开始左行。

7.机械臂左行至碰到左限开关LS1后，一个工作循环结束，如果此时接近开关PSO显示球槽内还有球，则继续下一循环；

若无球，则工作停止。

8.控制系统停止有两种情况；

（1）接近开关PSO显示球槽内无球则循环结束；

（2）按下停止按钮SB2则运行完此次循环后停止到原点；

（3）按下急停按钮SB3，系统立刻停止工作，不管已经工作到什么位置。

9.当系统在连续运行时，停止方式有两种，一种是正常停止：

就是按下停止按钮后，系统要将整个周期剩下的步骤全部进行完，然后回到原点才停止工作。

另外一种是紧急停止：

就是用来处理紧急情况下来及时停止整个系统工作的，一按紧急停止按钮SB3，系统立刻停止工作，不管已经工作到什么位置。

但此时，电磁铁线圈仍处于有电状态，以保证紧急停止后不放球，保证安全。

2.2设计主电路原理图

如图2-1中，主电路采用两个电动机、四个接触器即正转接触器KM1（KM3）和反转接触器KM2（KM4）控制。

当接触器KM1（KM3）的三对主触头接通时，三相电源的相序按U―V―W接入电动机。

当接触器KM1（KM3）的三对主触头断开，接触器KM2（KM4）的三对主触头接通时，三相电源的相序按W―V―U接入电动机，电动机就向相反方向转动。

利用两台电动机的正反转，分别控制机械臂的上、下、左、右行。

图2-1主电路原理图

2.3机械臂分拣大、小球控制的运行框图

运行框图分为12个网络，共11层控制，加循环控制流程，一直到没有球之后便自动原点复位停止，也可以按停止按钮到这一循环结束后停止在原点位置。

重新按下启动按钮后，再次开始，具体过程如图2-2所示。

2.4确定I/O信号数量，选择PLC的类型

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，如对小型泵的顺序控制、单台机械的自动控制等。

对于以开关量控制为主，带有部分模拟量控制的应用系统，如对工业生产中常遇到的温度、压力、流量、液位等连续量的控制，应选用带有A/D转换的模拟量输入模块和带有D/A转换的模拟量输出模块，配接相应的传感器、变送器和驱动装置，并且选择运算功能较强的中小型PLC，如西门子公司的S7-300系列PLC或OMRON公司的COM/CQM1H型PLC。

对于比较复杂的中大型控制系统，如闭环控制、PID调节、通信联信网等，可选用中大型PLC（如西门子公司的S7-400系列PLC或OMRON公司的C200HE/C200HG/C200HX、CV/CVM1等PLC）。

当系统的各个控制对象分布在不同的地域时，应根据各部分的具体要求来选择PLC，组成一个分布式的控制系统。

PLC的结构分为整体式和模块式两种。

整体式结构把PLC的I/O和CPU放在一块电路板上，省去插接环节，体积小，每一I/O点的平均价格比模块式的便宜，适用于工艺过程比较稳定、控制要求比较简单的系统。

模块式PLC的功能扩展，I/O点数的增减，输入与输出点数的比例，都比整体式灵活。

维修更换模块、判断与处理故障快方便，适用于工艺过程变化教多、控制要求复杂的系统。

在使用时，应按实际具体情况进行选择。

根据系统分析得输入点有10个，分别为I0.0-I1.1;

输出点有6个，分别为Q0.1-Q0.5、Q0.7。

I/O点共16个。

结合以上几点，在设计PLC机械手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--224）PLC。

2.5机械臂分拣大、小球控制的电器元件I/O分配表

S7—200系列（CPU--224）PLC有14DI/10DO，本次设计只需10个输入，6个输出，具体I/O分配表如表2-1。

2.6机械臂分拣大小球控制的I/O接线图

由PLC控制继电器线圈来控制主电路的上下左右运动和机械臂抓释小球.PLC控制继电器和电灯的输出，从而控制主电路。

采用S7—200系列（CPU--224）PLC，输入端分两组共十个接口，输出端分两组共六个接口，具体如图2-3。

开始

机械臂在原位，LS1、LS3被压下

按下启动按钮，机械臂下行

按下急停按钮，设备急停

下限开关LS2闭合？

NY

吸盘电磁阀线圈通电

大球