长短物件的自动分拣控制Word格式.docx

1、本设计内容分为三部分即功能要求、硬件设计、软件设计。【关键字】可编程控制器PLC 功能指IST 梯形图 长度判别传感器 第一章 长短物件自动分拣控制的功能要求1.1控制要求原点：原点为初始状态即设备处于中限位、上限位、手柄为张开状态。 自动生产过程的控制要求为：（1） 启动设备，用物件位置传感器开始检测是否有物件。（2） 若没有检测到物件，启动马达A利用转送带传送物件。（3） 若检测到物件，气缸下降，碰到下限位开关手柄抓起，气缸上升至上限位的同时，用长度叛别传感器叛别物件，若是长物件马达B正转，带动气缸向右移动，到达右限位气缸停止右移，开始下降，下降至下限位，手柄释放物件，计数器记数，气缸上升

2、，上升至上限位马达B反转带动气缸向左移动，碰到中限位停止移动。继续检测物件。（4） 若是短物件，马达B反转带动气缸向左移动，到达左限位气缸停止左移，开始下降，下降至下限位，手柄释放物件，气缸开始上升，计数器记数。上升至上限位马达B正转带动气缸向右移动，碰到中限位停止移动。（5） 到达原点后，继续循环下一次的运行。执行长短物件自动分拣控制。1.2 控制系统的操作方式在实际生产控制过程中，为了满足生产需要，要求长短物件自动分拣设置三种工作方式，即手动、回原点和自动三大类，手动方式是用各自的按扭使各个负载单独接通或断开的方式，而自动方式又分为全自动、半自动及单步三中工作方式。单步操作：。每按动一次启

3、动按钮、设备只执行一个工步操作。半自动操作：又称单周期运行，设备起始于原点按下启动按钮，就自动运行一个周期，然后停于原点。要重复第二个工作周期，必须再按一下启动按钮。当按动停止按钮，设备立即停车，再按动启动按钮后，设备从断点处继续运行，回到原点自动停止。全自动操作：当气缸回到原点后，检测有无物件，有物件气缸自动下降，手柄接触物件自动抓起后，气缸自动上升后，碰到上限位开关自动向左（右）移。按照工作过程要求不停循环。当按动停止按钮，设备并不立即停车，而是返回原点后停车1.3工作原理及操作控制面a图 b图 图1-1 长短物件分拣控制示意图 a图 实物图 b图 控制模板图为了便于物件分拣控制系统的调试

4、和维护，在操作面板B图上设置了6个指示灯，分别表示：启动、停止、上限位开关、下限位开关、左限位、中限位、右限位，用指示灯的亮和灭，表示是否到达指定位置。物件分拣的操作控制面板如下：旋转按钮指向 X020表示手动操作、X021表示回原点操作、X022表示单步操作、X023表示半自动操作、X024表示全自动操作。长短物件分拣控制的工作原理：启动设备用物件位置传感器检测有无物件，若没有物件时启动马达A利用转送带转送物件；若有物件气缸自动下降碰到SQ4手柄停止下降转向抓起物件，定时气缸自动上升至SQ5，用长度判别传感器判断物件长短若是长（短）物件马达B正（反）转带动气缸向右（左）移动碰到SQ3（SQ2

5、）气缸停止右（左）移气缸自动下降至SQ4将物件释放到C（D）篮气缸上升至SQ5马达B反（正）转带动气缸向左（右）移动碰到SQ1停止移动，继续检测物件。到达中限位LS1，上限位开关LS5复位，手柄恢复到原始的张开状态（即原位）第2章 长短物件自动分拣控制的硬件设计 控制系统的硬件设计主要是对控制系统输入输出进行定义，以及描绘出PLC的输入输出接线图。2.1控制系统的输入输出端口分配 表2-1地址信号名称输入信号X1SQ1气缸中限位开关X2SQ2气缸左限位开关X3SQ3气缸右限位开关X4SQ4气缸下限位开关X5SQ5气缸上限位开关X6SQ6物件位置感测X7SQ7长度判别感测X10SB1手动气缸下降

6、X11SB2手动气缸上升X12SB3手动气缸向左X13SB4手动气缸向右X14SB5手动手柄抓起X15SB6手动手柄释放X20S0手动操作方式选择X21S1回原点操作方式选择X22S2单步操作方式选择X23S3半自动操作方式选择X24S4全自动操作方式选择X25SB7回原点启动X26SB8自动运行启动X27SB9自动运行停止出Y0KM1手柄Y1KM2马达AY2KM3马达B正转Y3KM4马达B反转Y4KM5气缸上升Y5KM6气缸下降Y6HL1短物件满指示灯Y7HL2长物件满指示灯Y10 FM报警蜂鸣器2.2控制系统的接线图控制系统的接线控制系统的接线图中定义了7个限位开关，分别是：气缸中限位开关

7、X001、气缸左限位开关X002、气缸右限位开关X003、气缸下限位开关X004、气缸上限位开关X005、物件位置传感器检测开关X006、长度判别传感器开关X007；9个按钮开关，分别是：手动气缸下降按钮X010、手动气缸上升按钮X011、手动气缸向左按钮X012、手动气缸向右按钮X013、手动手柄抓起按钮X014、手动手柄释放按钮X015、回原点启动按钮X025、自动启动按钮X026、自动停止按钮X027；SA为控制状态选择开关，可选“手动”、“回原点”、“单步”、“半自动”、“全自动”控制。当为手动控制时，主要用于步进操作，按动相应的手动按钮可校验相应的动作。图2-1 分拣控制系统的接线图

8、第三章 长短物件分拣控制系统的软件设计此设计用了功能指令IST，IST指令对于有多种运行方式的控制系统，能自动进入所设置的运行方式，系统能自动设定与各个运行方式相应的初始状态，包括：手动操作、回原点操作、单步操作、半自动操作、全自动操作这5个方式的动作。3.1初始化的设定根据工作要求，设定初始化位置为气缸上限位，气缸中限位，手柄为松开状态，使原点到达回答信号M8044导通，只要PLC运行处于“RUN”状态，则M8000导通，使用功能指令IST控制系统的初始化的设定如下 IST指令的含义是，X020是操作方式输入的首组件号，S20是自动方式的最小状态号，S50是自动方式的最大状态号。 从首组件号

9、X020开始的连续8个的输入的功能是固定的。当功能指令FNC60满足条件时，下面的初始状态自动被指定如下功能：S0 手动操作初始状态 S1 回原点初始状态S2 自动操作初始状态 M8000 运行监控信号M8002 起始脉冲 M8041 状态转移允许控制信号 M8043 回原点动作结束信号 M8044 原点到达回答信号3.2 手动操作方式 功能指令IST自动规定状态S0为手动操作初始状态，在初始状态下，编入用于手动的各操作程序，手动操作随时可以进行，没有动作时序的要求，所以不需要使用状态元件进行状态的转移。手动操作程序：3-1图手动操作梯形图 上述程序为手动操作程序。在物件的分拣与控制的操作控制

10、面板上，将旋转按扭扳到X020位置，程序自动进入手动操作初始状态S0，按下手动气缸下降按钮X010，禁止气缸上升，使其下降；按下手动手柄抓起按钮X014，置位手柄Y000，使其导通，手柄开始抓起物件，按下手动气缸上升按钮X011，禁止气缸下降，使其上升，按下手动气缸向右按钮X013同时保证气缸下限位开关X005导通，禁止马达B反转，使其正转。按下手动手柄释放按钮X015，复位手柄Y000，使其松开，手柄释放物件，按下手动气缸向左按钮X012同时保证气缸上限位开关X005导通，禁止马达B正转，使其反转。3.3 回原点操作方式功能指令IST自动规定状态S1为回原点操作初始状态。回原点操作，应该按照

11、规定的步骤进行操作，使用状态元件编程，IST指令自动规定了初始状态S10S19作为回原点用的状态元件。回原点操作程序如下：3-2图 回原点操作SFC3-3图 回原点操作梯形图此程序为实现回原点的程序。在物件的分拣与控制的操作控制面板上，将手柄扳到X021位置，程序自动进入回原点状态S1，当按下回原点启动按钮X025，X025的常开触点闭合导通，置位指令SET使S10置位为1导通。进入状态S10，X007未导通，物件为短物件，并且气缸左限位开关X002导通，置位指令SET置位S11为1导通；X007导通，物件为长物件，并且气缸右限位开关X003导通，置位指令SET置位S12为1导通。进入状态S1

12、1，Y002未导通，禁止马达B反转，使其正转。进入状态S12，Y003未导通，禁止马达B正转，使其反转。进入状态S13，复位指令RST复位Y000，禁止手柄抓起物件；Y004未导通，禁止气缸下降使气缸上升，气缸上升至上限位开关X005，使其常开触头闭合，置位指令SET使回原点动作结束信号M8043置位为1导通，当其常开触点导通时， 复位指令RST使状态S13复位。进入状态S11、S12后，若气缸中限位开关导通都将转向转态S13。3.4 自动操作方式功能指令IST自动规定状态S2为自动操作初始状态。在S2中编入用于自动循环操作的各指令，在自动操作中，指令通过参数规定了状态元件S20S50，不可以

13、使用其他状态元件。在物件的分拣与控制的操作控制面板上，将手柄扳到X024位置，程序自动进入全自动操作方式，只要在原点位置按下启动按钮，设备自动操作程序如下：3.4.1自动程序SFC顺序功能图（SequentialFunction Chart）是一种新颖的、按照工艺流程图进行编程的图形编程语言；是一种描述顺序控制系统功能的图解表示法。流程图主要有三种基本方式：单流程结构、选择结构、并行结构。而我们设计的长短物件分拣控制系统主要用到的是选择结构选择结构SFC：选择结构是在多个分支结构中，当状态的转移条件在一个以上时，需要根据转移条件来选择转向那个分支，。顺序功能图编程在PLC程序中，通过不同的编程

14、元件（称为状态元件），对每一步都赋予一定的标记，程序执行时，PLC将根据控制系统的状态条件，对不同的状态元件进行“置位”或者“复位”，选择实际需要执行的“步”。 3-4图 自动操作SFC3.4.2自动程序梯形图梯形图（Ladder diagram,简称LAD）是一种沿用了 继电器的触点、线圈、连线等图形与符号的图形编程语言，它在PLC编程中最为常用。采用梯形图编程时，PLC程序中的“与”、“或”逻辑运算利用触点的串、并联表示；“非”逻辑运算利用“常闭”触点表示；逻辑运算结果利用“线圈”的形式输出 3-5图 自动操作梯形图打开启动脉冲和启动开关，首先对加一指令中的计数器进行复位，然后系统自动进入

15、自动操作的初始状态S2，对S20至S50中间的状态进行复位，状态转换允许控制信号M8041导通、原点到达回答信号M8044导通时，置位指令SET使S20置位为1导通。进入状态S20，物件位置检测传感器X006未导通，即未检测到物件，输出Y001，是马达A驱动传送带传送物件；物件位置检测传感器X006导通，即检测到物件。 进入状态S21，气缸中位X001导通，下限为开关X004未导通时，输出Y004，即气缸下降，直至碰到气缸下限位开关X004，使其导通，置位指令SET使S22置位为1导通。完成气缸下降。进入状态S22，置位指令SET使手柄Y000置位为1导通，手柄抓起物件，定时器T0定时10秒，

16、定时时间到，使T0常开触点导通，置位指令SET使S23置位为1导通。完成手柄抓起物件。进入状态S23，上限位开关X005未导通时，输出Y005，即气缸上升，直至碰到气缸上限位开关X005，置位指令SET使S24置位为1导通。完成气缸上升。进入状态S24, 长度判别传感器X007未导通，即检测到为短物件，置位指令SET使S25置位为1导通；长度判别传感器X007导通，即检测到为长物件，置位指令SET使S40置位为1导通。进入状态S25，左限位开关X002未导通时，输出Y003，即马达B反转，直至碰到气缸左限位开关X002，使其导通，置位指令SET使S26置位为1导通。完成气缸左移。进入状态S40

17、，右限位开关X003未导通时，输出Y002，即马达B正转，直至碰到气缸右限位开关X003，使其导通，置位指令SET使S41置位为1导通。完成气缸右移。进入状态S26，下限位开关X004未导通时，输出Y004，即气缸下降，直至碰到气缸上限位开关X004，置位指令SET使S27置位为1导通。进入状态S41，下限位开关X004未导通时，输出Y004，即气缸下降，直至碰到气缸下限位开关X004，置位指令SET使S42置位为1导通。进入状态S27，复位指令RST复位手柄Y000为0断开，使手柄释放物件，定时器T1定时10秒，定时时间到，使T1常开触点导通，置位指令SET使S28置位为1导通。完成手柄释放

18、物件。进入状态S42，复位指令RST复位手柄Y000为0断开，使手柄释放物件，定时器T6定时10秒，定时时间到，使T6常开触点导通，置位指令SET使S43置位为1导通。进入状态S28，上限位开关X005未导通时，输出Y005，即气缸上升，当Y005导通时，脉冲方式加1指令INCP使D200内存储的数据加1，断电保持数据寄存器D200具有断电保持功能，状态转换时内部所存储的数据不变，直至碰到气缸上限位开关X005，置位指令SET使S28置位为1导通。完成气缸上升并记录分拣的短物件的个数。进入状态S43，上限位开关X005未导通时，输出Y005，即气缸上升，当Y005导通时，脉冲方式加1指令INC

19、P使D201内存储的数据加1，断电保持数据寄存器D201具有断电保持功能，状态转换时内部所存储的数据不变，直至碰到气缸上限位开关X005，置位指令SET使S44置位为1导通。完成气缸上升并记录分拣的长物件的个数。进入状态S29，中限位开关X001未导通时，输出Y002，马达B正转。直至碰到中限位开关X001，使其常开触点闭合，置位指令SET使S30置位为1导通。完成马达B正转，带动气缸向右移动。进入状态S44，中限位开关X001未导通时，输出Y003，马达B反转。直至碰到中限位开关X001，使其常开触点闭合，置位指令SET使S45置位为1导通。完成马达B反转，带动气缸向左移动。进入状态S30，

20、脉冲方式的比较指令CMPP将十进制数100和D200内存储的数据进行比较，当100（D200）时，M0导通；当100（D201）时，M3导通；（D201）时，M5导通;当100=（D201）时，M4导通。当M4导通时，定时器T7未导通时，输出Y007，即长物件篮满指示灯亮，定时器T7定时20秒，当长物件篮满指示灯Y007导通时，定时器T8未导通时，输出Y10,即报警蜂鸣器响，定时器T8定时30秒，定时器T7和定时器T8都是为了使长物件篮满指示灯Y007亮20秒和报警蜂鸣器Y10响30秒，以提示长物件篮满。当定时器T7和定时器T8定时时间到，使其常开触点都导通时，复位指令RST使断电保持数据寄存

21、器D201复位，并使定时器T9定时30秒，当M3或者T9常开触点导通时，置位指令SET使S39置位为1导通。完成检测长物件篮满并发出换篮信号。进入状态S46，状态组件S46导通，转向自动操作初始状态S2。进入状态S30，当M0或者T4常开触点导通时，置位指令SET使S46置位为1导通。进入状态S45，当M3或者T9常开触点导通时，置位指令SET使S46置位为1导通。输出RET，步进阶梯结束。结束指令END，表示自动程序结束。3.4.3自动程序指令表如下指令表（Statement list,简称STL或LIST）是一种实用助记符的PLC编程语言。指令表编程类似于计算机的汇编语言，但它比汇编语言通

22、俗、易懂，属于PLC的基本编程语言。任何PLC均可以使用指令表进行编程。指令表、梯形图、状态转移图都是PLC的基本编程语言，只要输入其中的任意一种和、就能得到另外两种。第四章 通电调试，监控运行4.1通电调试，监控运行 在通电调试之前，我们要启动计算机中SWOPGFXGP/WINC编程软件，在编程软件打开时，创建新文件，选择PLC类型为FX2N/1N。选择梯形图输入模式， 输入梯形图并进行转换，最后保存文件，将文件赋名为“长短物件的自动分拣与控制”。做完以上工作后，我们才可以进行通电调试，监控运行的具体工作，其操作步骤如下：（1）、连接计算机与PLC用SC09编程线缆连接计算机COM，并行口与

23、PLC的编程接口（2）、写入程序 1、接通系统电源，将PLC的RUN/STOP开关拨至“STOP”位置 2、进行端口配置，将程序“长短物件的自动分拣与控制.pmw”写入PLC。（3）、调试系统，将PLC的RUN/STOP开关拨至“RUN”位置后，按步骤操作，观察系统的运行情况，并做好记录。如出现故障应立即切断电源，分析原因，检查线路安装及梯形图的输入是否有误，然后重新进行调试。（4）、监控程序梯形图，依便于我们更好的对程序进行分析。（5）、运行结果分析，PLC能够利用选择型分支流程控制长短物件的自动分拣与控制。参考文献1 俞国亮 .PLC原理与应用（三菱FX系.列）M. 清华大学出版社,2007 2 龚仲华 史建成 孙毅 PLC应用技术 （三菱FX/Q系列） M. 人民邮电出版社 ,2007 3 周建清 .PLC应用技术（三菱FX系列）M P156-175.机械工业出版社，2007.1