PLC机械臂分拣装置控制系统设计1Word格式.docx

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学号：

XXXXXXX

姓名：

XXX

指导教师：

完成日期：

XXX0年XX月XX日

机械臂分拣装置控制系统设计

一、设计题目：

“机械臂分拣装置控制系统设计”

二、技术要求：

图1为一台分检大小球的机械臂装置。

它的工作过程是：

当机械臂处于原始位置时，即上限开关BGl和左限位开关BG3压下，抓球电磁铁处于失电状态。

这时按动启动按钮SFl后，机械臂下行；

若碰到下限位开关BG2后停止下行，且电磁铁得电吸球。

如果吸住的是小球，则大小球检测开关BG0为ON；

如果吸住的是大球，则BG0为OFF。

lS后，机械臂上行，碰到上限位开关BGl后右行，它会根据大小球的不同，分别在BG4（小球）和BG5（大球）处停止右行，然后下行至下限位停止，电磁铁失电，机械臂把球放在小球箱里或大球箱里，ls后返回。

如果不按停止按钮SF2，则机械臂一直循环工作下去。

如果按了停止按钮，则不管何时按，机械臂最终都要停止在原始位置。

再次按动启动按钮后，系统可以从头开始循环工作。

图1机械臂分拣装置

三、方案确定：

（一）、主回路线路图

上图为电控系统主电路。

QA0为主回路总开关，两台三相异步电动机MA1和MA2分别控制机械臂的升降和平移，接触器QA1、QA2分别控制电动机MA1的正转和反转，而接触器QA3、QA4分别控制电动机MA2的正转和反转；

BB1和BB2分别为两台电动机过载保护用的热继电器。

（二）、控制回路线路图

上图为电控系统的控制回路电路图，是基于SIEMENSS7-200（CPU224）的控制电路。

TA为隔离变压器，专为PLC提供电源，抗干扰。

原始位置指示灯HL和抓球电磁铁均由PLC内部的DC24V直流电源提供电源。

各接触器QA1，QA2，QA3，QA4均PLC的继电器控制，由三相电供电。

（三）、PLC的外接线图

1.控制装置采用S7-200系列PLC，设I/O地址分配如下表所示：

2．PLC的I/O回路外接线图

四、电气元件的选择

主电路元器件表

名称

数量

三相鼠笼式异步电动机MA

2台

热继电器常闭触点开关BB

6个

接触器开关QA

5个

控制回路元器件表

PG指示灯HL

1个

电磁铁K

4个

接触器QA

熔断器

隔离变压器

1台

PLC

PLC元器件表

SIEMENSS7-200PLC控制器（CPU224）

接近开关SQ

光电开关KF

五、系统工作原理：

（一）机械臂分拣装置工作原理

该设计采用SIMENSS7-200小型PLC控制。

系统的工作原理为：

使用两台电动机作为机械臂伸展的动力，控制其运动的方向，并且通过程序控制电动机的正反转，因而控制机械臂的运动。

1.初始化系统，验证机械臂是否在初始位置（由接近开关BG1,BG3表示），若在初始位置，则PG指示灯亮。

2.按下启动开关SF1，则启动运行。

电动机MA1由QA1导通启动，正转，使机械臂下降，当下降至BG2时，电磁铁通电吸球，吸球后电动机MA1停止1秒，由光电开关判断其是大球还是小球。

3.判断结束后，电动机MA1由QA2启动机，反转，机械臂上升，上升至限位开关BG1时，电动机MA1由PLC控制停止，电动机MA2由QA3启动，正转，右行。

4.若为小球时，则到达BG4时，电动机MA2由PLC控制断开，停止转动。

电动机MA1由PLC控制QA1接通，机械臂下行，下行至BG2时，电动机停转，电磁铁断电，小球下放，经1S后，电动机MA1经QA2导通，机械臂上行，至上限位开关BG4时，电动机MA2经PLC控制QA4导通，QA2反转，机械臂左行，至初始位置时，MA2停止转动。

重复下一次分拣。

5.若为大球时，则到达BG5时，电动机MA2由PLC控制断开，停止转动。

电动机MA1由PLC控制QA1接通，机械臂下行，下行至BG2时，电动机停转，电磁铁断电，小球下放，经1S后，电动机MA1经QA2导通，机械臂上行，至上限位开关BG5时，电动机MA2经PLC控制QA4导通，QA2反转，机械臂左行，至初始位置时，MA2停止转动。

6.如果不按停止按钮SF2，机械臂将一直工作下去，若按下SF2，则不管何时按，机械臂最终都要停止在原始位置。

（二）机械臂分拣装置控制程序流程图

根据要求，该控制流程根据吸住的是（大球，小球）有两个分支。

此处应该为分支点。

且属于选择性分支。

分支在机械臂下降之后根据光电开关（BG0）的通断，分别将球吸住，上升，右行到BG4或BG5处下降，此处应为汇合点。

然后在释放，上升，回到原点。

机械臂分拣装置控制程序流程图如下图所示：

（三）、机械臂分拣装置控制程序梯形图

六、设计体会：

通过此次设计，了解了PLC机械手在大小球分选系统的工作原理，首次学习了一些机械手的工作原理及使用方法。

其中电路及软件实现是此次设计的主要部分。

软件部分采用各部分程序直接转的方式，依次实现了PLC流程图、梯形图、指令表三种机械手控制方式。

用此种方法编写程序条理清晰，连贯性强，但若要增加其它机械手控制方式或进行扩展，程序会变得相当复杂而且容易出错，出错后调试修改也很困难。

收进的方式是将各部分程序写成程序，方便调用和调试。

此种方法的优点是程序编写比较简单，不需要再编写分支、汇合状态移图的程序，且由于本课对定时精确度要求并不高，适宜采用。

若是在对定时精度要求比较高的情况下，应采用PLC的中断功能进行硬件定时。

通过实践，巩固了理论知识的学习，提高了实际应用所学知识的能力，还积累了许多宝贵的经验。