工程实训4课程设计plc的自动传送带控制大学论文.docx
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工程实训4课程设计plc的自动传送带控制大学论文
北方民族大学
《工程实训4》报告
（2013级）
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
13级2班
学号：
20131947
学生姓名：
成绩：
指导教师：
批改时间：
机电工程学院制
2016年8月
实训课程
名称
工程实训4
课程代码
c1607141
课程学分
2
学时
2周
实训项目
名称
自动传送带控制
同组成员
实训地点
实训设备
机电工程学院机电一体化实验室
柔性生产制造系统、仿真软件（组态软件、PLCS7——200软件）、计算机、控制柜等。
教学参考资料
《机电一体化系统》、《机器人技术及应用》、《柔性制造系统》、《液气压传动》《电气控制与PLC原理及应用》等相关教材、参考书，以及网络数据库文献资料等。
考核方式：
过程考核+终结考核
考核要点：
设计方案的可行性、模型或算法程序的正确性、功能实现的完整性、完成实训任务期间的出勤及学习态度等。
结果评价：
过程考核20%+终结考核80%（其中，实训报告占50%，答辩结果及现场实操等占30%）。
过程考核（20%）
终结考核80%
总评
实训报告（50%）
答辩成绩（30%）
目录
第1章目的和要求1
1.1实训目的1
1.2实验器材1
1.3实验要求1
1.4实验内容2
第2章系统方案设计2
2.1总体方案设计2
2.2系统平台描述3
2.3系统构成4
第3章控制系统设计5
3.1系统功能设计5
3.2可编程控制器5
3.3I/O口的点数及地址分配5
3.4程序设计6
第4章系统程序调试13
4.1实训结果13
4.2实际遇到的问题13
结论15
自我总结15
第1章目的和要求
1.1实训目的
1.能熟悉基于PLC控制的传送带合理起停的开发流程。
搭建具体硬件（含气压、电路）连接，并完成软硬件的调试。
2.熟练掌握相关PLC软件及编程方法，能熟练使用梯形图编写传送带的运动控制。
3.熟悉并掌握各种电器元件（光电开关、报警器、继电器等）的技术参数和使用方法以及了解传送带单元系统所涉及的各种机械机构的设计原理。
1.2实验器材
计算机、气压泵、S7—200（V4.0STEP7MicroWINSP9）PLC编程软件、各级传送带系统、控制柜、工件及托盘、计时器。
1.3实验要求
1.通过本实训项目的实施，锻炼学生自主学习能力，协调沟通能力，任务划分及任务间信息接口设计能力，提高利用所掌握的PLC程序设计解决实际问题的能力。
2.要求分组学员能够按照上述任务描述，自主查阅、学习相关资料，了解掌握自动传送带的结构、驱动控制、相关状态检测原理，提出合理的设备启、停控制逻辑，对设备运行状态进行实时监测，并将相应状态传送到人机交互界面进行显示。
3.根据前期的设计，完成相应PLC程序的设计及调试工作，使设备按预设进行正常运转，能对异常工作状态及急停命令做出响应，工作状态在人机交互界面显示。
4.与“自动传送带控制人机交互界面设计”组协商制定任务间的信息交互接口。
1.4实验内容
1熟悉实验目的、实验器材、实验要求；
2系统设计：
1）、自动传送带做为自动化生产线的重要组成部分，它为生产线各个工序段之的物料流提供保障，所以传送带的高效、安全运转关系整到个系统的正常运行，这就对传送带的运行控制、状态检测提出了较高的要求，做为实训任务，要求能对传送带进行初始化自检，按合理的控制逻辑启、停设备，并能对运转过程中的状态监测，并做出相应响应。
2）、I/O口的点数确定，根据点数进行PLC的选型设计，进行I/O口地址分配；
3）、画出电气原理图；
4）、程序设计。
3.系统调试
第2章系统方案设计
2.1总体方案设计
设计传送带的运行控制、状态检测，首先熟悉机电一体化实验室的传送带单元系统。
考虑到立体仓库工件的出库和入库情况及传送带的所需要的实际工况，设计七条传送带的起停顺序为“逆起顺停”即：
传送带启动顺序为从第7级传送带到第1级传送带的启动（顺序联动通过时间定时器作为开关量），停止时先停下第1级传送带，然后依次停掉第2、3、4、5、6、7级传送带（同样的用时间计时器作为开关量控制系统的停止）。
2.2传送带系统平台描述
自动传送带做为自动化生产线的重要组成部分，它为生产线各个工序段之的物料流提供保障，所以传送带的高效、安全运转关系整到个系统的正常运行。
根据实验室柔性制造系统的工作要求以及考虑到系统突然断电而传送带上的物体没有传送完毕（意外断电情况），当传送带系统控制柜上电过后启动第七条传送带，如果带7上传感器检测到工件则带停，
等待立体仓库的跺码机器人取货；如果带7没有工件则一定时间后启动第六条传送带，带6上有工件且在带7停止的条件下当工件传送带到带6最后一个传感器时停；如果带6上没有工件则一定时间后准备启动带5；（CCD进行来料视觉检测是自动化生产线必不可少的环节，利用CCD尺寸检测设备及自动传送带的旋转平台，对从立体仓库取出的生产坯料进行检测，若坯料合格，则经过传送带正常输送下一工序，否则利用转角输送机将问题料抛入收集箱，并对工作过程进行统计、显示。
这里不考虑CCD视觉检测系统的嵌套配合）
带5为90度升降转台，带3亦是，对带5带3的控制需要就考虑多种状况。
当带5上有物体时若带5与带6平行则带5在带6运动一定时间后运动；当带5与带4平行则带5转台上升旋转与带6平行后下降，下降到位后启动带5使带上的工件传到带6上；若带5上没有工件则一定时间后启动带4如果带4最后一个传感器检测到工件后，带4停止且带5做与带4平行的动作（若带5本来与带4平则带5继续运动直到带5上传感器检测到工件后停止；然后做与带6平行的动作。
）同样的带3、带2、带1也照同样的逻辑启动，完成各级传送带的顺序启动。
2.3系统构成
1、机电一体化实验室主要设备是柔性生产制造系统，主要由图示各部分组成，本组任务主要是基于柔性制造系统中的传送带控制单元。
第3章控制系统设计
3.1系统功能设计
根据一般传送带控制要求，对传送带进行初始化自检，设计合理的控制逻辑启、停设备，能对运转过程中的状态监测，并做出相应响应。
传送带系统功能有：
1、各级传送带启动；
2、停止；
3、急停；
4、自动启动；
5、传送带上的传感器状态及各传送带状态（特别是90度升降转台）；
6、各监测装置的信息反馈（与人机交互界面设计组协商）。
3.2可编程控制器
本方案根据实验室条件，选用西门子ST-200。
选用相应的PLC编程软件编写传送带逻辑控制的梯形图。
3.3I/O口的点数及地址分配
输入
输出
按钮名称
PLC对应输入端口
按钮说明
输出端口
中间继电器
SB1
I0.1
电控柜上电系统启动
Q0.1
SMO.1
I0.3
带1上工件检测
Q0.2
I0.4
带2上工件检测1
Q0.3
M1
I0.5
带2上工件检测2
Q0.4
M2
I0.6
带2上工件检测3
Q0.5
M3
I0.7
带3上工件检测
Q0.6
M4
I1.0
带3旋转伸缩检测
Q0.7
M5
I1.1
带3旋转伸出检测
Q1.0
M6
I1.2
带3升降缩回检测
Q1.1
M7
I1.3
带3升降伸出检测
Q2.1
I1.4
带4上工件检测1
Q2.2
I1.5
带4上工件检测1
Q2.4
I2.0
带4上工件检测1
Q2.5
I2.1
带5上工件检测1
I2.2
带5旋转伸缩检测
I2.3
带5旋转伸出检测
I2.4
带5升降缩回检测
I2.5
带5升降伸出检测
I2.6
带6上工件检测1
I2.7
带6上工件检测2
I3.0
带6上工件检测3
图7I/O口地址分配图（即：
PLC程序全局变量表）
3.3.1电气原理图
根据实验中PLC输入输出、I/O口的点数及地址分配等熟悉电气连接图，以便更好地编写程序。
3.4程序设计
1、PLC梯形图及其编写说明
说明：
传送带开始运作时，先启动最后一条传送带，一定时间后依次启动后面的传送带。
带7停止停止条件为其上的传感器检测到物体。
说明：
上面的程序段为带6的运动控制程序，采用传感器1触发并和T37时间继电器形成逻辑上的联动。
通过时间继电器T38延时来启动带5并形成自锁。
说明：
上面的这个程序是研究了很久才编写出来的，其主要的问题是带5的上升与下降、旋转、以及带上有无工件、带5与带6还是与带4平行的问题分析比较繁杂，所以其逻辑控制需要正确的控制条件。
例如利用当带4上的工件转送到带4最后一个传感器时，带5需要与带4并行，工件传到带5并检测到时带需要停止，然后做与带6并行的动作，并且当带5与带并行时再一次启动带5，以便工件传到下一条传送带上。
上接网络9：
：
。
说明：
上述程序为带3的运动控制与带5的原理一样。
说明：
子程序0和1是控制带5和带3上升旋转分别与带4与带2并行。
说明：
上述子程序的运行条件是当带4最后一个传感器检测到工件，子程序运行完成返回主程序。
子程序的旋转复位不会影响主程序的旋转动作。
说明：
子程序1的原理与子程序0一样，主要是完成当带3与带4平行时，带2上最后一传感器检测到工件时执行，实现上升旋转与带2并行后下降，完成这一系列动作返回主程序，准备接受由带2传送来的工件，并在主程序中完成传递给带4的任务。
第4章系统程序调试
4.1实训结果
1、第一次下载程序到PLC中，利用带2上的传感器启动系统，后来改为控制柜上电启动系统，最后一个带（带7）启动；5秒后带6启动；再过5秒后带5启动，就这样每过一定时间依次启动带3、带2、带1。
同时当各级带上有工件时能按照系统设计之初的思路完成相应动作。
2、断电后各级传送带停止。
3、与人际交互界面设计组的信息交互接口协定不够完善。
4.2实际遇到的问题
1、个人电脑装上PLC编程软件后，在连接到PLC接口时会出现连不上的情况，这时需要确定USB接连正确，再进行正确的串口连接，同时要注意波特率的选择（COM3必须选19.2kb.s）
2、初次尝试编写梯形图并下载到plc时报警器一直响起，后来求助田老师才知道是报警器是中间继电器是常闭的没有输出（没有关闭）造成的。
另外注意有时控制柜跳电是因为过载的原因，学会打开控制柜检查电路。
这些体会让我知道了有些问题要学会自己查PLC接线图，知道如何分析问题然后去解决问题。
3、程序的初步编制看似非常简单，只需要按照运动流程一步一步往下走就能很快的编制出来，但是后面的修改和调试就非常的难了，要考虑到程序间的联动、互锁、误操作引发的安全问题考虑、程序运行及延时条件等，以至于到最后我们也没有调整出一个非常完善的程序。
十分遗憾。
4、在编程过程中常常会出现编写出的梯形图不会按照自己最初的意图运行，原因是不太熟悉PLC的输入与输出之间的联动关系。
例如同一个输出不能随意的出现在同一程序段里，所以在编写时要整体把握逻辑控制条件，为免产生混乱最好写好顺序功能图。
在编写带5和带3时尤其需要注意它们自身的启动条件和停止条件，以及与其配合的前后传送带的关系。
为了更好的完成与前后传送带的配合问题最好编写俩条子程序，当满足条件时子程序运行，完成后返回到主程序。
这里还要注意，为了安全问题在调试带5带和3传送带时需要将其移出旋转范围，以免错误的控制导致与前后传送带的碰撞。
待调试正确后再将其移回到原位。
同时在对时间定时器定时调试时注意可以对传送带的速度调钮进行旋转实现调速确定最后的调试时间。
5、在调试过程中，要善于利用PLC编程软件的状态监控表，能很好的帮助了解程序在运行时的状态（能量流的运动顺序），帮助完善逻辑控制。
同时要注意边编写梯形图时要边进行必要的程序网络注释，以便在调试过程中发现错误及时修改程序。
6、如果在编写程序时找不到突破口，或不知如何下手时，最好找几个实例体会体会，或求助老师有助于启发思路继续编写。
7、要了解电器元件的工作原理，例如升降检查、和光电传感器、气泵、传送带速度调节旋钮等。
要注意输入继电器（I）每个输入继电器都有一个PLC的输入端子对应，它用于接受外部的开关信号，当外部的开关信号闭合，则输入继电器的线圈得电，在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。
这些触点可以在编程时任意使用，使用次数不受限制。
8、在最初的程序编制中，我们只是利用传送带上的一个传感器作为系统启动开关。
后来改成了上电启动，但是这样就造成一个问题：
即程序在第一次刷新后，各级传送带都运动完成后，再断电后又开启会出现这样的状况：
即虽然传送带会完成相应动作但它们启动的顺序不再是原来的“逆起”，而是上电，传送带都启动。
9、在程序调试过程中，最先出现的问题是竟然前面接通，后面继电器不会得电动作，我们当时觉得不可能这样，不是通了么，就去问老师，一开始还理直气壮，结果老师一看就问我们，为什么编写并行程序。
因为同一个继电器在两个不同动作电路中，导致继电器同时接受两个不同信号，所以继电器不会动作。
我们这才恍然大悟。
重复使用了中间继电器，造成了前后程序冲突从而造成继电器不能输出，所以如果有两个以上的中间继电器都要要控制同一个Y继电器，那就必须采用不同的名称，且采用并联（或的逻辑）的方式来连接。
要善于用与或非的逻辑关系解决控制问题。
10、梯形图编写完成后，相应PLC程序的设计及调试工作，使设备按预设进行正常运转，但不能对异常工作状态及急停命令做出响应。
结论
通过本次实验，完成了系统方案确定、PLC系统设计选型、IO点数确定以及地址分配、程序调试等一系列的工作。
编制的程序基本完成了我们所设计的工艺流程，但还有一些问题，比如说该程序只能顺序执行，在某些外界因素的干扰下程序可能失效。
熟悉并掌握各种电器元件的技术参数和使用方法。
掌握相关PLC软件及编程方法，能熟练使用梯形图编写传送带系统的控制软件，搭建具体硬件（含气、电路）连接，并完成软硬件的联调。
但与人机交互界面设计组的合作不够好，传送带单元的工作状态不能很好的在人机交互界面显示。
自我总结
生活就是瞎折腾，甘愿做，欢喜受。
花开堪折直须折，莫待无花空折枝。
黑发要知勤学早，不等白发后悔迟。
努力的过程就是成功，努力了，就是收获！
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