最新基于plc的运输设计毕业设计论文.docx
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最新基于plc的运输设计毕业设计论文
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D.select*fromTEACHERwhere职称="教授"AND职称="副教授"
7.如果一个部门有若干职员，每个职员只能属于某一个部门，则部门和职员两个实体之间的联系属于________。
A.SELECT职员号FROM订单
A.“一方”表的主索引或候选索引，“多方”表的普通索引
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C.可以修改表中某些列的属性D.可以修改表中某些列的内容
10.DELETEFROMSWHERE年龄>60语句的功能是________。
【答案】15
【答案】B摘要
本文介绍了利用可编程控制器PLC对传送带、机械手进行的控制，可以很容易地完成自动和手动切换。
机械手是机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
因为它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐，在生产过程中，经常要对流水线上的物体进行分拣，本毕业设计机械手传送带控制系统的PLC设计，采用的西门子PLC，对机械手的上下、左右和抓取运动进行控制，用于检测物体是否合格并且进行分类的机械装置。
设计主要是机械手与传送带的原理介绍、软件仿真两部分，以组态软件仿真为核心，采用可编程控制器PLC作为控制器，设计了基于plc的运输设计，上位机采用mcgs昆仑通态软件完成工业控制计算机与PLC之间的数据通讯，并且分为自动和手动，来实现运输的存货和取货。
不仅可以提高产品的质量，而且对于人身安全的保障，提高劳动生产率，节约原材料消耗和降低成本。
与此同时我利用MCGS组态昆仑通态软件对整个系统进行仿真设计监控。
关键词：
PLC；机械手；MCGS组态
Abstract
ThispaperintroducestheuseofprogrammablecontrollerPLCofconveyorbelt,manipulatorcontrol,caneasilycompletetheautomaticandmanualswitch.
Manipulatorisdevelopedintheprocessofmechanization,automationproduction,anewtypeofdevice.Becauseitcangreatlyimprovetheworkingconditionsofworkers,acceleratethepaceofindustrialproductionmechanizationandautomation,intheprocessofproduction,oftenwanttosortingobjectsontheassemblyline,thisgraduationdesignmanipulatorconveyordesignofPLCcontrolsystem,adoptingSiemensPLC,upanddown,leftandrightsidesandfetchingmovementofmanipulatorcontrol,usedtotestwhetherqualifiedobjectandclassificationofmachinery.Designisprimarilyamanipulatorwithtwoparts,theprincipleofconveyorisintroduced,thesoftwaresimulationbasedonconfigurationsoftwaresimulation,usingprogrammablecontrollerPLCascontroller,designedthetransportationdesignbasedonPLC,PCusingkunlunpasstheMCGSconfigurationsoftwaretocompletethedatacommunicationbetweenindustrialcontrolcomputerandPLC,anddividedintoautomaticandmanual,toachievetheinventoryandtransportation.Notonlycanimprovethequalityoftheproducts,andfortheprotectionofthepersonalsafety,improvelaborproductivity,saverawmaterialsconsumptionandreducecosts.
AtthesametimeIkunlunstateusingtheMCGSconfigurationsoftwaremonitoringthesimulationtothewholesystemdesign.
Keywords：
PLC;Mechanicalarm;MCGSconfiguration
第1章绪论
1.1课题背景
由于经济全球化的大潮，世界各国之间贸易频繁，对仓储条件的要求越来越高，传统的仓库运输已不能满足要求，传统仓储运输技术效率低下，空间利用率低，并且需要较多的人员维持仓库的运输，自动化程度很低，同时也存在着安全隐患，所以随着国内经济的飞速发展，已经严重不适应国内各行各业的发展需求，所以市场前景很大。
国内在这方面的研究起步晚，与日本、美国为代表的发达国家还存在差距，特别是在PLC的研究方面与发达国家存在较大差距，从而国内的PLC运输研究成果自动化程度不高，控制过程较为繁琐，精度误差较大，所以国内需要自动化程度更高，性能更优的传送带与机械手设计。
早期的传送带运输机由于运行距离短、速度低,运输时受到一下限制。
现在对与传送带控制系统中存在的问题,利用可编程控制器取代继电器进行控制传送带的启动和停止。
提高了系统的可靠性,传送带是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械。
自动控制机械手是现代化理论与工业自动化生产实践的结合，机械手是提高生产过程自动化条件，可以节约调整时间，增加设备的柔性，同时运行稳定可靠。
1.2研究意义
通过运输的自动控制过程以及监控过程，来优化运输仓库的运输功能，达到预期的目的。
在设计中，采用的是机械手与传送带直接的衔接，人通过集成化的操作界面控制机械手与传送带的取货和送货。
如果在自动控制过程中发生故障，则可以采用手动控制，来完成取货送货。
利用PLC实现对机械手传送带的控制，结构简化，维护方便，可以提高产品质量和生产效率。
广泛的应用工业生产。
1.3本文结构
本文章根据立题的目的意义设计本题目的PLC梯形图，之后进行系统调试，调试成功后再利用mcgs昆仑通态设计画面监控，对画面进行设计，完整的显示监控画面需要的元件，画图完成后，进行写脚本文本，并且模拟运行，找出其中的错误，及时改正。
最后撰写毕业设计报告，根据相关要求，完整而正确的完成。
第2章系统设计
2.1总体要求
运用MCGS技术完成控制运输设计的仿真及监控。
2.2控制要求
（1）按启动按钮启动系统，传送带1启动运行，传输带1运载着包装箱进入光电测量区，传输带1停止。
（2）二维码传感器扫描物体是否合格，合格后，预先准备好的机械手开始下降抓取物体；不合格则放弃，传送带继续传送物体。
（3）机械手下降，抓取物体，上升、右移、下降，将物体放在传送带2上。
传送带2位置传感器检测到物体，传送带2运行。
（4）机械手放下物体后，再上升、左移、等待抓物；如此循环，记录物体数量。
（5）按下停止按钮，机械手与传输带1、2均停止。
（6）绘制组态软件进行设备模拟。
记录夹取数量。
2.3方案分析与设计
本毕业设计是基于plc的运输设计，简单的概括就是将传送带1的货物检测后，运用机械手放置传送带2上。
当二维码传感器检测到货物时会发送信息给PLC，由PLC控制电机实现传送带的停止功能，机械手运输传送系统将会运行，而当光电传感器检测不到货物时机械手取走货物，传送带将会继续循环运行。
可以把整体分为传送系统和运输系统两部分。
传送带系统中是由西门子PLC控制的，PLC控制两个传送带的电机、传感器计数器、二维码传感器、行程开关、光电传感器。
机械手运输系统同样是基于PLC控制的，PLC主要将控制机械手的上升、下降电磁阀、放松、夹紧电磁阀、左移、右移电磁阀、上下限位开关、左右限位开关、松紧限位开关。
PLC为主控单元，接收信号经过处理发送机械手执行相应的操作。
从而实现传送系统的启停和运输系统机械手的搬运动作等。
在设计程序时，先设计系统流程图（如图2.3.1），然后再是主电路与控制电路的电路图和编写程序。
在编写程序的时，主要用步进指令编写，这是一常用指令。
这是本程序设计中应该注意的一步过程。
图2.3.1流程图
2.4本章小结
通过对国内外研究的现状，做出对现实需要的改进，培养动手和实践能力。
在本次设计中，本章主要是系统设计，通常都需要传送带与机械手直接的衔接，来实现对于检测物体运输的准确性与便捷性。
第三章传送带传送系统的设计
3.1传送带传输系统的设计方案
根据传送带传输系统的设计要求，我要选用一些按钮来实现整个传输系统的启停。
我将用两个传感器来控制两个电机，两个电动机来控制两条传送带。
传送带物品的计数，我将选用两个个光电传感计数器。
而第一条传送带货物所进入的指定位置我用1个行程开关，第一条传送带货物进入的光电传感区我将选用一个二维码传感器进行控制第四章中的机械手控制系统中的机械手。
主电路如图3.1（a）所示，控制电路如图3.1（b）所示。
主电路：
如图3.1（a）主电路
控制电路：
图3.1（b所示）控制电路
3.2接触器的介绍及选用
3.2.1接触器的介绍及分类
接触器是电力拖动和自动控制系统中使用量大的一种低压控制电器，频繁接通和断开交直流回路和大容量控制电路。
接触器由电磁机构（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。
其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：
常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动的。
当线圈断电或者电压显著降低时，吸力消失或减弱，衔铁在缓冲弹簧作用下，主、辅触头又恢复到初始状态。
3.2.2接触器的选用依据
本设计选用2个接触器，该接触器需要满足电压、电流这两个条件。
施耐德TeSYs系列交流接触器220VLC1D40M7C如图3.2所示，这是一种比较经济型的接触器，3极接触器机械寿命高达2000万次，电寿命高达200万次。
拥有“TH”防护处理，可以在湿热的环境中使用。
图3.2施耐德TeSYs系列交流接触器
3.3传送带电动机的介绍及选用
3.3.1电动机的介绍及分类
电动机是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械能，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成。
磁场对电流受力的作用，使电动机转动。
在定子绕组旋转磁场的作用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。
通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线方向有关，因交流电在磁场与电枢电路中，同时转向，故力偶矩之方向恒保持不变，该机乃转动不停。
用于实现电能向机械能的转换。
运行时从电系统吸收电功率，向机械系统输出机械功率。
1．按工作电源分类
直流电动机和交流电动机。
其中交流电动机还分为单相和三相电动机。
2．按结构及工作原理分类
直流电动机，异步电动机和同步电动机。
3．按启动与运行方式分类
电容启动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容启动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。
3.3.2电动机的型号及选用依据
本设计中的传送带会用到2个电动机。
电动机的选用只要满足小功率三相交流异步电动机这一条件就行。
对于仅有一两个简单往复动作的普通机械，在本设计中我们要实现正反转的交流异步电动机。
异步电动机主要用于拖动各种生产机械结构简单，使用方便，运行可靠，成本低廉，效率较高。
3.4行程开关的介绍及选用
3.4.1行程开关的介绍及分类
行程开关也称限位开关，是一种常用的小电流主令电器。
它是利用运动部件的行程位置实现控制的电器，利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。
把行程开关安装于机械行程的终点处，用于限制行程，称为终端开关，是将机械位移转变为电信号，以控制机械运动的电气装置。
在电气控制系统中，其作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。
用于控制机械设备的行程及限位保护。
构造：
由操作头、触点系统和外壳组成。
在生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块碰触行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。
行程开关用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等，它的作用原理与按钮类似。
行程开关按其结构可分为：
1.直动式行程开关
2.滚轮式行程开关
3.微动式行程开关
按其触点的性质可分为：
1.有触点式
2.无触点式
3.4.2行程开关的选用及型号依据
本课题将选用一个行程开关。
该行程开关必须能满足24V直流电压这一条件，我选用西门子行程开关3SE2303-0GW（图3.4）该行程开关耐用性强，价格适中。
图3.4西门子行程开关
3.5光电传感器的介绍及选用
3.5.1光电传感器的介绍及分类
光电传感器是光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号转变成为电信号的器件。
光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。
光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。
在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。
它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。
它可用于检测直接引起光量变化的非电量，比如光强、光照度、辐射测温等；光电式传感器具有精度高、非接触、性能可靠、而且可测参数多等特点，因此在工业自动化装置中获得广泛应用。
比如：
机电控制、计算机、国防科技等方面。
我们可以将光电传感器分为这3大类。
1.标准光电传感器
2.安全光电传感器
3.门控光电传感器
3.5.2传感器的选用及型号依据
本课题中会用到2个光电传感器，一个用来计数，一个用来检测。
传感器必须具有计数准确、定位（检测）精确这两个条件。
我选用型号为CR-10，CR-10P反射型如图3.5所示。
该光电传感器在灰尘较多的场所检测物体；检测透明包装物内部的物体；检测计数；检测运动物体通过等等。
此光电传感器具有响应时间短，分辨率高，检测距离长这三个显著优点。
图3.5光电传感器
3.6二维码扫描器的选用
采用SICK二维码读码器在线实时读取产品上面的二维码,二维码的长度在80位左右（不固定长度）。
读码器与PLC采用485自由口通讯方式，通过串口将二维码信息发送到PLC中，PLC需要对接收到的二维码数据进行处理，通过判断接收到的内容，来判断读码成功或者失败。
计算机通过RS485串口，采用PPI协议与PLC通讯，获取存储在PLC中的二维码数据。
二维码读码器通讯协议：
RS485串口，输出内容为ASCII格式：
开始标志：
02H，结束标志03H；读码成功时，输出二维码内容，读码失败时，输出NoRead。
例如读码成功时输出：
02二维码内容03；读码失败时，输出：
02NoRead03
3.7按钮的介绍及选用
3.7.1按钮的介绍及分类
按钮，是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开控制电路，从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。
1.常开按钮——开关触点断开的按钮。
2.常闭按钮——开关触点接通的按钮。
3.常开常闭按钮——开关触点既有接通也有断开的按钮。
3.7.2按钮的选用以及依据
该毕设中的按钮皆为常开型低压按钮，可以根据实际价格进行选型，该按钮物美价廉很是实用。
3.8本章小结
本章主要是确定本设计的硬件选择，对于电机、行程开关、限位开关、二维码扫描器等的选择。
无论是手动或是自动工作方式下，限位开关的状态以及传感器输出信号、传动带的启动停止会体现出来并且能够有产品的系统信息，并且对产品的当前总产量，产品中的正品数目、次品数目的动态显示。
第四章机械手控制系统的设计
4.1机械手控制系统的设计方案
机械手控制系统的方案设计中，我根据项目要求我分析传送带传输系统中的二维码扫描器与机械手控制系统起着衔接作用。
二维码扫描器通过与PLC的通讯间接的控制机械手的电磁阀，电磁阀再控制气缸，气缸中的推杆运动，到达限位开关，以此来实现机械手的控制。
plc接线图如图4.1所示。
图4.1plc接线图
4.2电磁阀的介绍及选用
4.2.1电磁阀的介绍及分类
电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器。
用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。
电磁阀是用电磁的效应进行控制，主要的控制方式由继电器控制。
这样，电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。
电磁阀有很多种，普通电磁阀只有开、关两个位置，在控制精度要求高和参数要求平稳时需选用多位电磁阀电磁阀选型，首先应该依次遵循安全性，可靠性，适用性等来选择。
1.电磁阀从原理上分为三大类
直动式电磁阀、分步直动式电磁阀、先导式电磁阀。
2.电磁阀从从阀结构和材料的区别分类为：
直动膜片结构、先导膜片结构、直动活塞结构、分步直动膜片结构、先导活塞结构、分步直动活塞结构。
4.2.2电磁阀的选用以及依据
根据本毕设我将选用二位五通电磁阀电磁阀需具有，两个可控位置：
开-关，五个通道通气，其中1个与气源连接，两个与双作用气缸的外部气室的进出气口连接，两个与内部气室的进出气口接连。
两位五通电磁换向气阀24V210-08电磁阀进口密封圈（如图4.2）
图4.2两位五通电磁换向气阀
4.3限位开关的选用以及依据
限位开关是用在机械手控制系统的气缸上，所以我将选用常开型磁性限位开关，我选用型号为150035/YIDA-03RSEEHONG如图4.3所示。
图4.3常开型磁性限位开关
4.4本章小结
本章主要是机械手控制系统的设计选件，对于电磁阀和限位开关的选择。
手动控制方式下，机械手和传送带的工作是独立的，为保证自动控制和手动控制的合理切换，在自动转向手动时，系统暂停，机械手和传送带停止运动，然后控制器向机械手和传送带发送运转指令。
第五章PLC程序的设计
5.1PLC的介绍及选用
5.1.1PLC的介绍及分类
可编程控制器简称PC，是一种以计算机为核心的通用工业控制装置，采用了微处理器作为中央处理单元，用于在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时控制、定时、计数和基本运算等操作的指令，经过数字和模拟的输入和输出，控制机械的过程。
PLC的发展趋势主要为控制与管理功能一体化，可靠性得到了进一步的提高，CPU处理速度也进一步加快。
现代PLC的功能已经超出了上述定义的范围，PLC发展迅速，产品更新速度也明显提升，功能也随之加强，应用更加广泛。
已经称为实现工业自动化的一种实用类工具，名副其实的多功能控制器。
PLC的分类：
1.按结构分类：
整体式plc、组合式plc。
1.按控制规模分类：
微型机、小型机、中型机、大型机、超大型机。
2.按生产厂家分类：
德国西门子、日本欧姆龙、三菱、松下、日立、东芝、富士、法国施耐德等。
5.1.2PLC的特点
PLC具有以下鲜明的特点。
（1）灵活、应用
（2）可靠性高、抗干扰能力强
（3）编程简单、使用方便
（4）接线简单
（5）功能强
（6）体积小、重量轻、易于实现机电一体化
5.1.3PLC结构
主要由CPU模块，输入模块，输出模块和编程器组成，如图5.1（a）所示。
图5.1PLC控制系统
CPU模块主要由微处理器和存储器组成。
存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器，其中系统程序存储器为ROM。
I/O模块包括输入模块和输出模块，相应的输入输出电路如图5.1（b）、5.1（c）所示。
图5.1（b）PLC的输入电路
图5.1（c）PLC的输出电路
5.1.4PLC性能指标和应用领域
可编程控制器自出现以来发展非常迅速。
在工业自动化方面正逐步取代传统的继电器控制系统，plc的性能指标主要有以下几种：
1.I/O点数
2.用户程序存储器容量
3.扫描速度
4.指令种类及条数
5.内部器件的种类和数量
6.智能单元
逐渐成为工业自动化生产控制系统的三大支柱之一。
主要应用在以下几个方面：
1.开关量的逻辑控制
2.模拟量的闭环控制
3.数字量的智能控制
4.数据采集与监控
5.通讯、联网与集散控制
5.1.5PLC的选用以及依据
根据本设计我选用西门子S7-200/CPU226本机集成了24输入16输出共40个数字量I\0，价格低廉，也满足本项目的需求。
5.2I/O地址分配
输入符号表
描述
PLC内部地址
外部编号
启动
I0.0
SB1
停止
I0.1
SB2
自动手动
I0.2
SA1
上升到位检测
I0.3
SQ1
下降到位检测
I0.4
SQ2
左移到位检测
I0.5
SQ3
右移到位检测
I0.6
SQ4
手动上升
I0.7
SB3
手动下降
I1.0
SB4
手动左移动
I1.1
SB5
手动右移动
I1.2
SB6
手动抓取
I1.3
SB7
手动释放
I1.4
SB8
传送带A检测到位
I1.5
B1
传送带B检测到位
I1.6
B2
编码检测合格
I1.7
B3
输出符号表：
功能描述
内部地址
外部编号
传送带A运行
Q0.0
KA1
传送带B运行
Q0.1
KA2
上升
Q0.2
YV1
下降
Q0.3
YV2
左移
Q0.4
YV3
右移
Q0.5
YV4
夹爪打开夹紧
Q0.6
YV5
运行指示
Q0.7
HL1
合格指示灯
Q1.0
HL2
不合格指示灯
Q1.1
HL3
剔除
Q1.2
YV6
内部使用地址：
开始读取
M0.0
读取失败
M0.1
读取成功
M0.2
传送带A启动
M1.0
物体到达传送带A位置合格
M1.1
左端下降
M1.2
左端夹紧
M1.3
左端上升
M1.4
右移到传送带B
M1.5
右端下降
M1.6
右端松开
M1.7
右端上升
M2.0
左移动到传送带A
M2.1
剔除不合格标志
M3.0
传送带B自动运行
M3.1
自动手动上位机
M3.2
手动启动上位机
M3.3
手动停止上位机
M3.4
传送带A运行上位机
M4.0
传送带B运行上位机
M4.1
手动上升上位机
M4.2
手动下降上位机
M4.3
手动左移上位机
M4.4
手动右移上位机
M4.5
手动抓取上位机
M
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