基于FX-2N型PLC的物料分拣系统设计毕业设计论文.doc

基于FX-2N型PLC的物料分拣系统设计毕业设计论文.doc

《基于FX-2N型PLC的物料分拣系统设计毕业设计论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于FX-2N型PLC的物料分拣系统设计毕业设计论文.doc（48页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

泸州职业技术学院毕业论文目录

基于FX-2N型PLC的物料分拣系统设计

目录

摘要 Ⅰ

目录 Ⅱ

引言 1

第一章系统的组成及控制要求 2

1.1系统的组成 2

1.1.1上料机构 2

1.1.2搬运机械手机构 3

1.1.3物料传输分拣机构 4

1.2系统控制要求 4

第二章可编程控制器与变频器 7

2.1PLC的产生和定义 7

2.1.1PLC的产生 7

2.1.2PLC的定义 8

2.2PLC的特点和其它典型的控制系统的区别 8

2.2.1PLC的特点 8

2.2.2PLC与继电器控制系统的区别 9

2.3PLC的应用领域和发展趋势 9

2.3.1PLC的应用领域 9

2.3.2PLC发展趋势 11

2.4PLC的分类及系统的组成和工作原理 11

2.4.1PLC的分类 11

2.4.2三菱FX-2N型PLC的系统组成 13

2.4.3PLC的工作原理 14

2.5三菱FX-2N型PLC的编程语言和程序结构 16

2.5.1PLC的编程语言 16

2.6变频器简介 17

2.6.1变频器的分类 17

2.6.2变频器的基本组成 18

2.6.3三菱变频器控制面板 20

2.6.4变频器主要参数设定 20

第三章系统硬件设计 21

3.1电气元件名称及功能 21

3.1.1输入电气元件 21

3.1.2输出电气元件 22

3.1.3执行电气元件 23

3.2系统气动回路原理图 24

3.2.1气动回路原理图分析 25

3.3输入/输出（I/O）点分配 25

3.4PLC的选型 26

3.4.1系统对PLC的要求 27

3.4.2确定PLC型号 27

3.5步进电机设计 28

3.5.1步进电机简介 28

3.5.2步进驱动器（3MD560） 29

3.6三菱FX-2N型PLC控制原理图 31

第四章系统软件设计 32

4.1三菱编程软件、模拟仿真软件 32

4.1.1三菱PLC编程软件 32

4.1.2三菱仿真软件 33

4.2程序设计思想 34

4.2.1上料机构流程图 34

4.2.2搬运机械手流程图 35

4.2.3物料传输分拣流程图 36

4.2.4系统控制总程序设计简介 37

4.3系统程序 38

第五章系统调试 47

5.1程序的模拟调试 47

5.1.1通过软元件输入输出状态进行调试 48

5.1.2时序图辅助调试 50

5.2程序的现场调试 51

结束语 52

致谢 53

参考文献 54

泸州职业技术学院毕业论文第一章系统的组成及控制要求

第一章系统的组成及控制要求

物料分拣系统由上料机构、搬运机械手、皮带输送线、物件分拣机构组成。

该系统动力由气压供能，PLC通过直接控制电器执行元件和间接控制气动执行元件来实现系统功能，模拟实现了机电一体化。

图1.1为系统流程简图。

上料机构

无物料报警停机

光电传感器检测放料台有无物料？

无

有

等待机械手搬运物料

搬运机械手机构工作

无

光电传感器检测入料口有无物料？

有

皮带传输机构工作

物料分拣机构工作

图1.1PLC控制系统机构流程简图

1.1系统的组成

1.1.1上料机构

上料机构如图1.2所示。

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。

图1.2上料机构实物图

1.1.2搬运机械手机构

搬运机械手机构如图1.3所示。

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。

图1.3搬运机械手机构实物图

1.1.3物料传输分拣机构

物料输送与分拣机构如图1.4所示。

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和分拣任务。

（1号料槽：

用于放置金属物料；2号料槽：

用于放置白色尼龙物料；3号料槽：

用于放置黑色尼龙物料。

）

图1.4物料传输与分拣机构实物图

1.2系统控制要求

本设计中系统对三种不同的物料（金属铝物料、白色纤维物料、黑色纤维物料）进行上料、搬运、运输和分类分拣，基于PLC的控制可实现系统的自动化和半自动化控制。

（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）搬运机械手机构（自动控制+手动控制）

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）手动控制：

（旋转开关打到手动挡）

手臂缩回限位传感器检测到位，按一下“手臂伸出/缩回按钮”时手臂伸出，手臂伸出限位传感器检测到位后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。

手爪上升限位传感器检测到位，按一下“手爪下降/上升按钮”时手爪下降，手爪下降限位传感器检测到位后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，手爪夹紧限位传感器检测到夹紧信号后，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。

当搬运机械手在基准位子时，按一下“手臂右旋/左旋按钮”手臂向右旋，当旋转63°后，再按一下按钮手臂再向左旋转63°，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。

（3）运输与分拣机构

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。

（4）启动、停止、复位、警示

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，尽量避免人为的干扰，以免影响设备正常运行。

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。

（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，系统按照工作流程工作。

泸州职业技术学院毕业论文第二章可编程控制器与变频器

2.5三菱FX-2N型PLC的编程语言和程序结构

2.5.1PLC的编程语言

PLC提供的编程语言通常有：

梯形图编程语言（LAD）、指令语句表编程语言（STL）、顺序功能图（SFC）和功能块图（FBD）。

（1）梯形图编程语言（LAD）

梯形图（Ladder）编程语言（如图1.6所示）是从继电器控制系统原理图的基础上演变而来的。

两者基本思想一致，只是在使用符号和表达式上有一定区别。

图1.6梯形图编程语言

梯形图中一个关键概念是“能流”（PowerFlow），这只是概念上的“能流”。

如果有“能流”从左至右流向线圈，则线圈被激励。

如没有“能流”，则线圈未被激励。

梯形图语言简单明了，易于理解，是所有编程语言的首选。

（2）语句表（STL）

图1.7指令语句表编程语言

语句表（StatementsList）类似于计算机中的助记符语言（如图1.7所示），它是用一个或几个容易记忆的字符来代表PLC的某种操作功能。

（3）顺序功能图（SFC）

顺序功能流程图（SequenceFunctionChart）编程是一种图形化的编程方法（如图1.8所示），亦称功图。

使用它可以对具有并行发生、多种选择等复杂结构的系统进行编程。

许多PLC提供了用于SFC编程的指令。

第六章详述。

图1.8顺序功能图

（4）功能块图（FBD）

功能块图在西门子S7-200的PLC中专门提供了功能块图（FunctionBlockDiagram）编程语言（如图1.9所示），利用FBD可以查看到像普通逻辑门图形的逻辑框指令。

它没有梯形图编程器中的触点和线圈，但有与之等价的指令，这些指令是作为逻辑框指令出现的，程序逻辑由这些逻辑框指令之间的连接决定。

2.6变频器简介

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/过压/过载保护等功能。

2.6.1变频器的分类

交—交型

变频器分为

交—直—交型

（1）交—交型型变频器

交——交型型变频器可将工频交流直接转换成频率，电压均可控制的交流，又称直接式变频器。

（2）交—直—交型

交—直—交型变频器则是先把工频交流电通过整流变成直流电，然后再把直流电百变换成频率、电压均可控制的交流电，又称为间接型变频器。

2.6.2变频器的基本组成

整流器

主电路中间直流环节

逆变器

控制电路组成

（1）交直交型变频器主电路如图2.9所示

图2.9变频器主电