零件排列装箱单元控制系统设计.docx
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零件排列装箱单元控制系统设计
零件排列、装箱单元控制系统设计
专业机电一体化
姓名
学号
上海电视大学
2013年6月17日
步骤1零件排列、装箱单元系统总体方案设计……………...3
1.1控制要求陈述…………………...……………………….3
1.2设计方案解析……………………………………………4
1.3I/O端口配置…………………………………………….5
1.4可靠性及创新设计分析…………………………………5
步骤2零件排列、装箱单元控制系统设计…………………...6
2.1控制程序流程图设计……………………………………6
2.2控制程序梯形图设计……………………………………6
2.3硬件接线图设计………………………………………….9
2.4控制程序设计思路………………………………………10
步骤3零件排列、装箱单元系统优化方案设计…………10
4.1优化程序设计……………………………………………10
步骤1零件排列、装箱单元系统总体方案设计
1.1控制要求陈述
如图所示，在振动筛中的零件由于振动筛的频率，方向，幅度和零件的共振频率相近，零件翻滚，逐渐排列整齐，并向出口处移动。
振动筛的出口处安装光电传感器判断零件的到来，启动两轴自动装箱机在出口处夹住零件，依次将零件放入箱中的指定位置。
箱子装满后，自动盖箱盖，换新箱子，然后再重新进行装箱。
零件排列，装箱的工作步骤是：
一般振动筛只要打开电源即可工作，不需要进行其他电器控制。
振动筛出口处的光电开光启动自动装箱机的机械手，到出口处夹持已排列整齐的零件，根据预定的装箱数和装箱次序，将零件搬运到装箱的第一个位置，放松机械手退回。
再夹持第二个零件到位的第二个位置，放松，机械手退回。
如此循环，直到完成一整箱的零件装箱后，自动盖盖，换新箱子，开始新的装箱。
1.2设计方案解析
零件在振动盘中排队到出口，出口处的光电传感器判别到有排列整齐的零件，立即启动两轴自动装箱机到出口夹住零件，将零件放入箱中指定位置，自动装箱机不断的将出口的零件依次放入箱中的各个部位，直到该箱子放满，在执行盖箱子，换新箱子，在进行装箱。
（X、Y轴导轨回零点定义为如图左上角）
以2x2方案为例：
启动（X0）→振动筛（Y4）→Y轴导轨回零（Y3）→X5→X轴导轨回零（Y0）→X2→
光电检测到零件1（X10）→下降到位（Y5）→X11→夹零件（Y6）→1S→上升到位（Y7）→X12→X轴导轨到1位（Y1）→X3→Y轴导轨到1位（Y2）→X6→下降到位（Y5）→X11→放零件（Y6）→1S→上升到位（Y7）→X12→Y轴导轨回零（Y3）→X5→X轴导轨回零（Y0）→X2
光电开关检测到零件2（X10）→下降到位（Y5）→X11→夹零件（Y6）→1S→上升到位（Y7）→X12→X轴导轨到回到2位（Y1）→X4→Y轴导轨到1位（Y2）→X6下降到位（Y5）→X11→放零件（Y6）→1S→上升到位（Y7）→X12→Y轴导轨回零位（Y3）→X5→X轴导轨回零（Y0）→X2
光电开关检测零件3（X10）→下降到位（Y5）→X11→夹零件（Y6）→1S上升到位（Y7）→X12→X轴导轨到1位（Y1）→X3→Y轴导轨到2位（Y2）→X7→下降到位（Y5）→X11放零件（Y6）→1S→上升到位Y7→X12→X轴导轨到2位（Y1）→X4→Y轴导轨到2位（Y2）→X7→下降到位（Y5）→X11→放零件（Y6）→1S上升到位（Y7）→X12→Y轴导轨回零（Y3）→X5X轴导轨回零（Y0）→X2
光电开关检测零件4（X10）→下降到位（Y5）→X11→夹零件（Y6）→1S上升到位（Y7）→X12→X轴导轨到2号位（Y1）→X4→Y轴导轨到2位（Y2）→X7→下降到位（Y5）→X11→放零件（Y6）→1S→上升到位（Y7）→X12→Y轴导轨回零（Y3）→X5→X轴导轨回零（Y0）→X2（2X2方案完成）
盖箱盖（Y10）→X13→旧箱推出（Y11）→X14→放新箱（Y12）→X15完成一箱。
1.3I/O端口配置
输入
输出
设备
端口编号
设备
端口编号
电机启动开关SB1
X0
X轴导轨向后继电器KM1
Y0
子程序1启动开关SB2（优化设计）
X1
X轴导轨向前继电器KM2
Y1
X轴导轨回0号位限位开关SB3
X2
Y轴导轨向前继电器KM3
Y2
X轴导轨到1号位限位开关SB4
X3
Y轴导轨向后继电器KM4
Y3
X轴导轨到2号位限位开关SB5
X4
振动筛振动电机M0
Y4
Y轴导轨回0号位限位开关SB6
X5
夹子下降电磁阀KM5
Y5
Y轴导轨到1号位限位开关SB7
X6
夹子夹零件电磁阀YV
Y6
Y轴导轨到2号位限位开关SB8
X7
夹子上升电磁阀KM6
Y7
光电传感器开关SB9
X10
盖箱盖电机M2
Y010
下降到位限位开关SB10
X11
旧箱推出继电器KM7
Y011
上升到位限位开关SB11
X12
放新箱子继电器KM8
Y012
盖箱盖限位开关SB12
X13
旧箱推出限位开关SB13
X14
放新箱限位开关SB14
X15
图1-1
1.4可靠性及创新设计分析
在零件排列、装箱单元系统控制过程中，运用光电传感器来检测振动筛零件排列到位，我们在设计时，特别添加上位、下位限制传感器来检测零件到位，夹具然后根据传感器的信号，来进行夹零件以及通过导轨依次将零件放置在箱中制定位置。
在梯形图设计时，根据实际情况分析，我们采用置位来夹取零件，通过复位来放零件，在放置过程夹具一直保持置位状态确保零件被夹放到位，这是此程序的一个关键点，在工业控制能够得到实际运用。
在系统优化设计是我们采用子程序调用来减少X轴导轨、Y轴导轨归零的重复步骤，使程序结构优化简单，鉴于对功能指令的掌握程度较低，我们此次设计主要程序还是以步进指令为主。
步骤2零件排列、装箱单元控制系统设计
2.1控制程序流程图设计（见附件1）
2.2控制程序梯形图设计
X轴动作到一位
夹子回升
架子下降
夹零件
X轴回零
光电开光检测到零件到来
Y轴回零
振动筛振动
放零件
夹子回升
Y轴回零
X轴回零
光电开关检测到零件2
架子下降
Y轴动作到一位
架子下降
夹零件
夹子回升
X轴动作到2号位
Y轴动作到1号位
夹子下降
放零件
夹子回升
Y轴回零
X轴回零
光电开关检测到零件3
夹子下降
夹零件
夹子上升
X轴动作到1号位
Y轴动作到2号位
夹子下降
放零件
夹子回升
Y轴回零
X轴回零
光电开关检测到零件4
夹子下降
夹零件
夹子回升
X轴动作到2号位
Y轴动作到2号位
夹子下降
放零件
夹子回升
Y轴回零
X轴回零
盖箱盖
旧箱子推出
放新箱子
返回到12步循环
图1-2
2.3硬件接线图设计
步骤3零件排列、装箱单元系统优化方案设计
3.1优化程序设计
x轴导轨动作
x3，x导轨到1号位限位开关
y轴动作
x6，y轴导轨到号位限位开关
x11子程序2启动按钮，进行子程序2
x12夹子上升到位限位开关
子程序1运行
X轴导轨动作
X导轨到2号位，x4，到2号位限位开关
y轴导轨到1号位，x6，y轴导轨1号位限位开关
启动子程序2，x1子程序启动开关
夹子上升到位，x12上升到位限位开关
启动子程序2
夹子上升到位
X导轨到1号位x3为限位开关
是
Y轴导轨到2号位，x7为限位开关
启动子程序2
夹子上升到位
启动子程序1
夹子上升到位
X轴导轨动作
X导轨到2号位
的
Y轴动作
Y轴动作到2号位
启动子程序2
夹子上升到位
盖箱盖
旧箱推出
放新箱
振动筛振动
Y轴导轨回零
X导轨回零
夹子下降
的
夹零件
计时器1秒
夹子上升
夹子下降
下降到位
放零件
计时1秒
夹子上升
图1-4
五、小结
根据输送机的启动和工艺过程中给出的变化，保证启动过程和输送过程中系统要求的情况和加工的条件下，设计理想的控制线路。
通过这次的课程设计实训，使我更加深刻理解了课本上的知识，并使我熟悉和掌握了PLC基本指令的使用掌握了PLC的I/O分配程序调试等。
加深了对可编程控制器的了解和实际应用，如何把所学到的理论知识运用到实际生产工作中，以理论结合实际的方法来处理工作中的问题。
所以我个人认为这是一门非常有用的课程，对我们在实际工作中也有相当大的帮助。
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