项目四 材料分拣控制.docx
《项目四 材料分拣控制.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《项目四 材料分拣控制.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
项目四材料分拣控制
材料分解
目录
前言……………………………………………………………………………………………2
产品使用说明…………………………………………………………………………………3
基本结构介绍…………………………………………………………………………………4
电气原理………………………………………………………………………………………4
FX1NPLC的I/O分配表……………………………………………………………………...5
FX1N系列的PLC的特点及编程软件的安装………………………………………………5
产品实验说明…………………………………………………………………..……………10
概述…………………………………………………………………………..………………11
产品功能介绍………………………………………..……………………….……………...11
拓展实验……………………………………………………………………………………12
实验1电动机定长转动实验………………………………….………………………12
实验2自动检测实验…………………………………………………………………...12
实验3手动分解实验…………………………..………………………………………13
实验4自动分解实验……………………………………………………..……………13
前言
我们开发的这套材料分解装置主要面对高校的自动化、机电一体化等专业的本、专科生教学。
作为一个PLC、交流电机及传感器检测的平台，涵盖传感器应用、PLC编程、交流电动机控制、气动装置等，使学习具有趣味性、生动性、丰富性。
提供的程序及资料可以让学生从简单的小程序开始，逐步掌握PLC的编程方法，交流电机和气动系统的控制方法以及编码器的使用方法等，直到完成整个材料分解的控制程序。
材料分解装置可以作为大学自动化、机电一体化等专业的本、专科学生PLC课程的实验仪器，或课程设计、毕业设计的内容。
也可以作为其他控制方式的开发平台如单片机、DSP等提供给本科生或研究生作为课题。
本手册将讲解本材料分解的结构及电路特点，以及在三菱PLC的平台上的程序编制方法。
并提供简单的参考程序，及实验指导，帮助同学们从简单的程序开始逐步完成整个系统的控制开发过程。
对于学生简单的实验可以参照实验指导书中各个简单的实验步骤进行简单的实验，从而达到理解材料分解控制方法的目的，如果想详细了解程序的控制方法或是想编制自己的控制程序，我们建议详细的理解各个实验程序的工作过程，并理解每个实验章节介绍的工作原理，以及注意事项。
本手册实验指导的内容是在假设学生已经基本熟悉三菱FX1N系列PLC的指令系统，及编程软件GXDeveloper的基础上进行讲解，如果没有学习这方面的知识请先参考这方面的书籍，或是三菱FX1N的系统手册。
第一部分
产
品
使
用
说
明
一基本结构介绍
本材料分解装置采用高档铝合金材料，美观大方、结实耐用。
本装置实现对不同材质不同颜色的模块自动分类，传感器类型丰富，控制要求多样。
本设备包含完整的气动装置、电动装置和传感器检测装置。
气动装置采用气泵驱动（气泵用户自备），设备配有油水分离器，可以把空气中的油和水份分离出来，保证到达汽缸的起源清洁干燥，以降低油水对装置的腐蚀，延长装置的使用寿命。
由电磁阀控制起源的通与断，实现PLC对气动装置的控制。
电动装置由220V的交流低速电动机驱动，噪音小结构紧凑，驱动能力强。
并装有同轴编码器来测量电机旋转的角度，实现准确定位。
可培养学生对PLC高速计数处理的技能、交流电动机控制能力。
传感器检测装置由金属传感器、颜色传感器和任意物体传感器组成。
可分别识别出不同材质不同颜色的模块。
二电气原理
1．基本原理
本装置控制采用日本三菱公司的FX1N系列的PLC，它可以满足多种多样的自动化控制需要，具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得FX1N可以近乎完美的满足小规模的控制要求。
此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的适应性。
FX1N系列是一种可编程序逻辑控制器。
它能够控制各种设备以满足自动化控制需要。
FX1N的用户程序中包括了位逻辑、中断、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态、改变输出状态以达到控制目的。
紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使FX1N成为各种控制应用的理想解决方案。
2．开关电源
本装置配备AC220V—DC24V双路输出开关电源，为传感器、电磁阀、编码器继电器等供电。
稳压效果好，保证了系统的稳定运行。
3．交流电机及光电编码器
传送带运行由220V交流电动机驱动，驱动能力较强，传送带运行平稳，与其配套的有高档的光电编码器，可实现高速脉冲计数，使得传送带上模块可以准确定位。
4．继电器及空气开关
面板上装有24V继电器，用来控制220V电机的起停，实现了弱电对强电的通断控制。
空气开关为整个系统的电源入口，外接220V交流电网。
5．布线安排
对于线路的实际安排，结合材料分解实际结构，我们将开关电源、继电器、空气开关、PLC、电磁阀放到了外面，这样安排的目的是使学生看起来比较直观。
对于布线安排，我们将走线全部放在线槽中，这样既简洁又安全。
三FX2NPLC的I/O分配表
输入地址号
外接端子
输出地址号
外接端子
X0
传送带高速计数
Y0
传送带转动
X1
识别任何物体1
Y1
击铁块
X2
识别铁
Y2
击铝块
X3
识别铝
Y3
击特定颜色颜色
X4
识别颜色
Y4
击任何物体
X5
识别任何物体2
X6
急停
X7
手/自动
X10，I8
击铁按钮
X11，I9
击铝按钮
X12，I10
击打颜色按钮
X13，I11
击打任何物体按钮
X14，I12
传送带启停
以上各表是根据功能划分的，目的是方便编程时查对。
四FX1N系列的PLC的特点及编程软件的安装
本装置控制采用日本三菱公司的FX1N系列的PLC，它可以满足多种多样的自动化控制需要，具有紧凑的设计，良好的扩展性，低廉的价格以及强大的指令，这使得FX1N可以近乎完美的满足小规模控制的要求。
此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的适应性。
FX1N的用户程序中包括了位逻辑，中断，计数器，定时器，复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等的指令内容，能够监视程序运行状态，改变输出状态以达到控制的目的。
在晶体管输出的主机中，Y0和Y1除了作为高速脉冲输出口使用，完成PWM脉宽调制和PTO脉冲串输出的功能外，还可以用来完成普通的开关量输出功能。
开发环境GXDeveloper是三菱公司开发的一款集PLC编程、诊断、调试、监视等功能于一身的专用软件，能够制作Q系列，QnA系列，A系列（包括运动控制（SCPU）），FX系列的数据，能够转换成GPPQ、GPPA格式的文档。
此外，选择FX系列的情况下，还能够变换成FXGP（DOS）、FXGP（WIN）格式的文档。
图1-1启动画面
1.软件安装
将配套光盘放入光驱中，打开GXDeveloperVer8文件夹，双击打开文件夹EnvMEL，双击SETUP.EXE，根据提示安装完毕后，返回GXDeveloperVer8目录，双击SETUP.EXE，根据提示安装，序列号可在该文件夹下找到，注意安装过程中不要在“监控装用”一项前打勾。
2.创建新工程
启动GXDeveloper，启动画面如图1-1。
要新建程序时，单击菜单“工程”下的“创建新工程”命令，或直接点击工具条上的
按钮，则出现下图1-2的对话框，可进行PLC的各项设置。
建议选择“生成和程序名同名的软元件内存数据”。
完成设置后，点击“确定”按钮，则显示下图1-3的操作界面。
对其中一些项目说明如下：
（1）状态栏位于窗口底部，显示即时帮助、PLC类型等。
（2）工程窗口位于主窗口左侧。
GXDeveloper将所有顺控程序、参数以及顺控程序中的注释、声明、注解以工程的形式进行统一的管理。
在GXDeveloper工程画面里，不但可以方便地编辑和表示顺控程序和参数等，而且可以设定使用的PLC类型。
（3）工作窗口位于主窗口的右侧，是编辑梯形图和助记符程序的区域。
当建好一个新的工程或把一个新的PLC添加到工程中时，工作窗口将显示一个新的梯形图视图。
图1-2“创建新工程”对话框
图1-3新建工程后的GX工作界面
3.绘制梯形图
下面以一个简单的程序来说明GXDeveloper软件编写梯形图的过程。
（1）
如图1-4，点击工具栏的“常开触点”按钮，或按快捷键F5，弹出一个“梯形图输入”对话框。
输入触点名，单击“确定”，即完成了一个常开触点的设置。
图1-4 输入常开触点
（2）点击“应用指令”按钮，或按快捷键F8，输入“setm0”，确定，如图1-6，即输入了一个辅助线圈指令。
图1-5 输入应用指令
（3）还有另一种输入触点的方法：
如图1-6，在光标处双击左键，然后在弹出的对话框中直接输入“ldm0”，确定。
其它的软元件也同样可以用这种方法输入。
图1-6指令输入触点
（4）点击“线圈”工具，输入Y0，确定。
这样我们就完成了一个简单的小程序，如图1-7。
图1-7输入线圈，完成程序
（5）点击“变换”命令，或单击快捷键F4，或点击“程序批量变换”按钮，程序区由灰色变为白色，表示完成了程序的变换，如图1-8如果程序没有错误，就可以下载到PLC运行调试了。
图1-8变换后的程序
4.程序的运行调试
（1）首先用配备的电缆将计算机和PLC连接，根据实验内容，用实验导线连接好PLC和实验设备间的输入输出信号，检查无误后，打开PLC电源。
接线时注意区别输入和输出信号元件，不要接错。
（2）点击“PLC写入”按钮
，弹出“PLC写入”对话框，在“文件选择”栏中的“程序”选项下“MAIN”项前打钩，如图1-9；再在“程序”栏“范围”区选择“步范围指定”，一般“起始”框填“0”，“结束”框填程序的实际步数；选择点击“执行”按钮，在跳出的“是否执行PLC写入”对话框中点击“是”，即可将程序传输到PLC中，
图1-10选择程序
如图1-10。
写入完成后，将PLC的“run/stop”档拨到run位，程序即开始运行，实验开始。
第二部分
产
品
实
验
说
明
一概述
本章将对产品的功能分进行说明（以例程序为例），目的是了解在PLC平台下对交流电机进行定转控制的基本方法和思路，并提示一些值得注意的地方，指导同学们编写自己的控制程序。
并在适当的地方加入了实验指导步骤。
这些简单的实验实际上是各个功能模块的功能演示，可以让实验者在不阅读程序的情况下，逐步理解机械手的控制方式，所以对于没有编程要求的实习（或是在开始编程以前），可以按照这些实验步骤去实验，这样可以更快，更简单的熟悉控制方法。
为学习整个材料分解打下基础。
本章中所提出的实验程序都是为材料分解控制程序服务的。
对材料分解的控制来说下面每一部分都是不可缺少的内容，并且他们之间互相联系。
在编程的时候都要互相考虑，所以建议编程者详细的阅读完本手册，并形成了自己的控制思路后再开始编程。
一个复杂的控制系统不可能一帆风顺的完成编程的任务，熟悉整个系统的结构，确立明确的控制方法将会大大减少中间出现错误甚至推倒重来的可能性。
本章所说明的方法并不是最好的，只是说明这个例程序的编制方法，旨在抛砖引玉，让同学们通过了解编程过程自己编写出较复杂应用程序。
下面按照一般的程序编制顺序对所用到的功能以及实现方法逐个进行讲解。
读者可以在完全熟悉整个过程的情况下按照下面的顺序从简单的程序开始编制自己的控制程序。
二产品功能介绍
本装置可实现对同材质，不同颜色的模块进行识别、分类。
并设置了自动和手动两种运行模式。
手动模式：
启动系统，将“手/自动”开关打到“手动”上，系统进入手动运行模式。
在手动模式下，所有自动功能无效，手动启动传送带，将模块放置到模块入口处，待模块运行到汽缸处，按下相应按钮，该模块被分拣出来。
该模式可实现模块的手动分拣，故传感器不起作用。
自动模式：
将“手/自动”开关打到“自动”上，进入自动运行模式，所有手动功能无效。
电动机自动启动并匀速转动。
操作者将模块放置到模块入口处，经过第一个检测任何物体传感器1时，高速计数器从0开始计数，用实验和计算的方法已测定从检测任意物体传感器1到铁传感器、铝传感器、颜色传感器、任意物体传感器2编码器输出的脉冲数分别为70、190、305和405，当计数到相应的脉冲数且对应的传感器检测到信号时，该汽缸动作，将模块打击出来，实现按要求分拣。
击打完成后，计数器复位。
三拓展实验
针对本产品的结构功能，我公司特为其准备了以下实验，以求抛砖引玉，望读者能在参考本装置例程序的基础上，自己思考，按控制要求编写程序程序。
实验1电动机定长转动实验
实验目的：
熟悉编码器的使用，熟悉PLC的高速计数处理功能。
实验内容：
按传送带启动按钮，电机转5圈自动停止，按下急停按钮，电动机立即停止转动。
（本设备所配编码器每转一周产生200个脉冲）按下急停按钮，电机立即停止转动。
实验步骤：
1）根据I/0分配表接好电路；
2）编写程序，标注释；
3）输入程序（使用手持式编程器或计算机梯形图软件）；
4）操作并调试程序；
5）保存程序；
6）书写实验报告和实验体会。
注意事项：
（1）确保在PLC断电时进行连接下载线操作；
（2）在插拔下载线时，请小心操作，勿将RS422插头的针损坏；
（3）在进行编程前，先检查I/O口的分配；
（4）在下载程序时，请先将PLC的状态开关打到“STOP”上；
（5）注意选用的PLC高速输入口要和所用的高速计数器对应。
实验2自动检测实验
实验目的：
了解传感器的原理和其在PLC控制中的应用，熟悉PLC编程技巧。
实验内容：
启动电动机，使其匀速转动，把不同材质的模块放到传送到上，待所有的传感器都检测到信号后，电动机自动停止转动。
拌动手/自动开关实现复位。
如此循环，按下急停按钮，电动机立即停止转动。
实验步骤：
1）根据I/0分配表接好电路；
2）编写程序，标注释；
3）输入程序（使用手持式编程器或计算机梯形图软件）；
4）操作并调试程序；
5）保存程序；
6）书写实验报告和实验体会。
注意事项：
（1）确保在PLC断电时进行接线和连接下载线操作；
（2）在插拔下载线时，请小心操作，勿将RS422插头的针损坏；
（3）在下载程序时，请先将PLC的状态开关打到“STOP”上；
（4）对传感器的高度和灵敏度要调整适当。
实验3手动分解实验
实验目的：
熟悉气动传动系统的组成和原理，了解PLC在气动控制系统中的应用和实现方式，进一步掌握PLC编程技巧。
实验内容：
在本装置前面板上分别有以下按钮：
“击打任何物体”、“击打颜色块”、“击打铝块”、“击打铁块”，按下某一按钮相应的汽缸动作，实现手动分拣模块。
按下急停按钮，所有动作立即停止，所有其他按钮无效。
实验步骤：
1）根据I/0分配表接好电路；
2）编写程序，标注释；
3）输入程序（使用手持式编程器或计算机梯形图软件）；
4）操作并调试程序；
5）保存程序。
6）书写实验报告和实验体会。
注意事项：
（1）确保在PLC断电时进行接线和连接下载线操作；
（2）在插拔下载线时，请小心操作，勿将RS422插头的针损坏；
（3）在下载程序时，请先将PLC的状态开关打到“STOP”上；
（4）在操作是切不要把手伸入模块击打处；
（5）注意调整适当的气压；
（6）要控制好击打操作的时机和持续的时间。
实验4自动分解实验
实验目的：
熟悉装置整体工作的时序性，掌握编码器在系统中是具体应用，掌握PLC编程技巧，练习调试程序和优化程序，力求找到更好的算法
实验内容：
在模块进口处随机放置不同材质不同颜色的模块，用编码器记录传送带的行程，传感器识别模块的颜色材质，将材质进行自动分类。
按下急停按钮，系统停止一切动作。
实验步骤：
1）根据I/0分配表接好电路；
2）编写程序，标注释；
3）输入程序（使用手持式编程器或计算机梯形图软件）；
4）操作并调试程序。
5）保存程序；
6）书写实验报告和实验体会。
注意事项：
（1）确保在PLC断电时进行接线和连接下载线操作；
（2）在插拔下载线时，请小心操作，勿将RS422插头的针损坏；
（3）在下载程序时，请先将PLC的状态开关打到“STOP”上；
（4）在系统运行时，不要吧手伸入击打模块处，若需要调整传感器，先把PLC的状态开关打到“STOP”上；
（5）在程序中要设置击打时间延时，否则硬件来不及反应；
升级会员 