触摸屏的自动传送分拣控制系统设计Word文档下载推荐.docx
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1.1分拣装装置示意图·
2
1.2系统技术要求·
3
1.3系统控制要求·
4
第二章控制系统的硬件设计
2.1控制系统设计·
2.2系统关键技术·
2.3检测单元与执行装置·
第三章控制系统的软件设计
3.1控制程序顺序功能图·
3.2控制系统程序设计·
第四章系统调试
4.1硬件调试·
4.2PLC程序调试·
4.3整体调试·
总结·
致谢·
参考文献·
绪论
自动化生产线是在流水线的基础上逐渐发展起来的。
他不仅要求线体上各种机械加工装置能自动的完成预定的各道工序及工艺过程,使产品成为合格的制品,而且要求在装卸工件、定位夹紧、工件在工序间的输送、工件的分拣甚至包装等都能自动的进行。
使其按照规定的程序自懂地进行工作。
我们称这种自动工作的机械电气一体化系统为自动生产线
在当前社会自动化技术已经成为主流也是未来发展的方向。
自动分拣也是自动化的一种。
自动分拣系统是把货物分配到指定的位置。
是分拣装置按人们设定的指令来执行的。
这种装置分为控制系统。
计算机网络。
把货物按人们从计算机发送的指令来发送到指定的位置,分拣全那个机械操作。
节省了人力。
节约了成本。
效率高。
准确度高不容易出错。
分拣是把多种货物按品种从不同的地点位置按要求分配到指定的位置。
分拣可分为人工分拣,机械分拣和自动分拣。
自动化技术是未来的主流。
生产效率,生产成本将是未来企业工厂竞争的重点,也是一个企业的资本。
在减少生产成本,提高生产效率,提高企业竞争能的前提下。
利用PLC技术设计的成本低,生产效率高的自动分拣装置成为首选。
分拣系统采用的是可编程控制器PLC进行控制,能持续,长时间,大批量的进行分拣,减少了误差,提高了生产效率,前后工序设备没有高的要求,进行简单的修改就可以应对不同的要求。
分拣系统设计简单。
模块化组装。
分为PLC技术,气动技术,传感器技术,位置控制技术等内容。
是自动化系统的简单模型。
分拣系统是PLC技术结合气动。
传感技术和位置控制技术,所组合设计而成。
本文主要介绍的就是自动分系统的设计,制作以及调试的一些方法。
可编程控制器(PLC)是以中央处理器为核心,综合了计算机和自动控制等先进技术,具有可靠性高、功能完善、结构灵活、编程简单、范围广、低成本等优点,已成为目前在机械手控制系统中使用最多的控制方式。
使用PLC的自动控制系统具有体积小,可靠高,故障率低,动作精度高等优点。
本课题是开发PLC对物料分拣机械手的控制,使其能够对不同的物料按预先设定的程序进行分拣,动作灵活多样,适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产,广泛应用于柔性生产线。
采用PLC控制,是一种预先设定的程序进行物料分拣的自动化装置,可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业,并且在产品变化或临时需要对机械手进行新的分配任务时,可以允许方便的改动或重新设计其新部件,而对于位置改变时,只要重新编程,并能很快地投产,降低安装和转换工作的费用。
第1章材料分拣装置结构设计
PLC控制分拣装置涵盖了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容,是实际工业现场生产设备的微缩模型。
本章主要介绍分拣装置的工艺过程及控制要求。
要想进行PLC控制系统的设计,首先必须对控制对象进行调查,搞清楚控制对象的工艺过程、工作特点,明确控制要求以及各阶段的特点和各阶段之间的转换条件。
分拣系统介绍与各个部件
图1-1自动分拣结构示意图
说明:
N——供料平台;
M—气动机械手;
P—皮带传送机;
T—供料盘;
G—传送带电动机(三相异步);
H—供料盘拖动电机(直流);
位置Ⅰ—供料架;
位置Ⅱ—皮带传送机下料孔;
位置Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ—工件识别与
分拣(D、E、F下料斜槽);
1—光电传感器;
2、3—电感式接近开关;
4—光电传感器(漫反射型);
5—电感式接近开关;
6、7—光纤传感器(可调色差);
机械手各气缸与A、B、C直线气缸装有磁性开关。
11~14—双控电磁阀;
15~16—单控电磁阀
一系统技术要求
输入电压:
AC360~400V
DC24V
消耗功率<
1000W
环境温度:
-5~40℃
二控制要求
如图1所示是一个传送、分拣金属工件和塑料工件的系统。
传送带由三相交流电动机拖动,三相交流电动机由变频器作低速运行控制。
直线气缸由双线圈电磁阀控制。
工件在传送系统的Ⅰ位置放到传送带,当Ⅰ位置的光电传感器检测到工件后,传送带就以低速(变频器输出频率为15Hz)运行,当检测到的工件为金属材料时,Ⅱ位置的直线气缸A就会将金属物料推出斜槽D。
当检测到的工件为塑料材料时,Ⅲ位置的直线气缸B就会将塑料工件推出斜槽E。
图1工件传送、分拣系统示意图
由按钮SB1作系统的待机控制。
按下SB1,系统进入待机状态;
若此时各部件处于复位状态,待机指示灯(绿色)发光。
只有在待机指示灯(绿色)正常发光后,系统才能开始下料运行。
待机指示灯(绿色)只作系统通电后按下SB1的待机状态指示用,系统运行后应熄灭。
2.系统应能保持连续运行,但为了节约能源,要求传送带在无工件时自动处于停机状态,等下料后再自行起动。
(注:
传送带的无工件状态请自行通过时间实测来确定)
3.由按钮SB2作系统正常停止控制。
按下SB2,系统立刻提示停止下料(红色指示灯发光),同时系统在完成传送带上的工件分拣后停机。
4.下料时,要求工件每隔2s下料一次(每次下料一个),以保证工件的分拣。
每次下料后,停止下料指示灯(红色)都会发光,每次发光2s后熄灭;
红色指示灯熄灭的同时下料指示灯(黄色)发光,提示可以下料。
但若在黄色指示灯发光3s后仍未下料,黄色指示灯的就会发生闪烁(每秒闪光2次),以提示缺料,直至下料后才恢复正常指示。
5.直线气缸的动作要用气缸上的磁性传感器控制。
若气缸活塞杆伸出1.5s后仍未能退回,即蜂鸣器会以每秒1次的频率发出鸣叫警告。
第2章控制系统的硬件设计
PLC控制系统的硬件设计,主要是根据被控制对象对PLC控制系统的功能要求,确定系统所需的用户输入、输出设备,选择合适的PLC类型,并分配I/O点。
2.2系统关键技术
系统关键技术即分析控制系统的要求,确定I/O点数,选择PLC的型号,然后进行I/O分配。
传感器的类型选择,执行部件的运动精度的问题。
2.2.1确定I/O点数
根据控制要求,PLC的输入信号全部来自传感器,光电传感器,电容式接近开关传感器,电感式接近开关传感器,机械手各动作到位检测传感器,A、B,C气缸动作到位检测传感器个。
输出包括指示灯,供料电机,皮带电机,机械手控制气缸动作的电磁阀,控制气缸动作的电磁阀。
2.2.2PLC选择
根据上面所确定的I/O点数,且该材料分拣装置的控制为开关量控制。
因此,选择一般的小型机即可满足控制要求。
本系统选用三菱公司的FX2N系列48MR型PLC。
它有24个输入点,24个输出点,满足本系统的要求
2.2.3PLC输入输出端子及其它软元件分配
根据所选择的PLC型号,对本系统中PLC的输入输出端子及其它软元件进行分配,如表2-1、表2-2所示
表2-1
表2-2
2.2.4PLC输入输出端子接线图
根据表2-1、表2-2可以绘制出PLC的输入输出接线端子图,如图2-2所示。
2.3检测元件与执行装置的选择
主要是对各个传感器的选择,并对其作简要介绍。
2.3.1电感式接近开关
电感式接近开关属于有开关量输出的位置传感器,用来检测金属物体。
它由LC高频振荡器和放大处理电路组成,利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时,使物体内部产生涡流。
这个涡流反作用于接近开关,使接近开关振荡能力衰减,内部电路的参数发生变化。
由此,可识别出有无金属物体接近,进而控制开关的通或断。
本系统用该器件来检测金属材料。
2.3.2电容式接近开关
电容接近开关也属于具有开关量输出的位置传感器,是一种接近式开关。
它的测量头通常是构成电容器的一个极板,而另一个极板是待测物体的本身。
当物体移向接近开关时,物体和接近开关的介电常数发生变化,使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化。
由此,便可控制开关的接通和关断。
本装置中电容式接近开关是用于检测塑料材料。
2.3.3光电传感器
光电传感器是指能够将可见光转换成某种电量的传感器。
光电传感器采用光电元件作为检测元件,首先把被测量的变化转变为信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。
光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件3部分组成。
光电传感器是将光信号转换为电信号的光敏器件。
它可用于检测直接引起光强变化的非电量,也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量。
光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点,而且可测参数多。
传感器的结构简单,形式灵活多样,体积小。
2.3.4光纤传感器
根据检测对象的不同调节灵敏度,实现对不同颜色的工件的检测。
⑴识别工件(金属、白色塑料、黑色塑料)(灵敏度最高)。
⑵识别金属工件、白色塑料工件(灵敏度中等)。
⑶识别金属工件(灵敏度最低)
⑷对工件进行计数;
⑸改变工件的传送方向或传送速度。
⑹控制工件分拣。
2.3.5磁性开关
无接点开关的感应元件是磁阻器件,当气缸活塞杆的磁体接近开关时,受磁场的影响,开关的磁阻元件输出一电压信号。
经信号放大器放大后指示灯(红色)发光,控制输出点与电源负端接通。
将磁性开关安装在气缸两侧,就可以发出气缸活塞杆伸出到位或缩回到期位的信号。
2.3.6变频器与三相异步电动机的接线
2.3.7供料盘拖动电机
带动拨动杆将工件推出到供料架,等待机械手夹运。
注意:
1、当光电传感器一检测到工件,电机就应该立刻停转。
否则会造成电动机堵转,使电动机损坏。
2、由于不同性质的工件对检测信号的反应有些差别,因此会造成工件的止位不同,有时因太紧迫会使机械手无法夹持,有时也会因机械手夹持不到工件的中线位置在传送过程中工件掉下。
需通过对光电传感器安装位置的调节来避免。
光电传感器(X3)只要检测到工件就断开,供料盘电机(Y4)就断电停转。
2.3.8单作用气缸
单作用气缸的工作特点是:
气缸活塞的一个运动方向靠空气压力驱动,另一个运动方向靠弹簧力或其它外部的方法使活塞复位。
单作用气缸结构简单,耗气较小,适用于行程较短,对推力和速度要求不高的工作场合。
2.3.9双作用气缸
双作用气缸的工作特点是:
气缸活塞的两个运动方向都由空气压力推动,因此在活塞两边,气缸有两个气孔作供气和排气用,以实现活塞的往复运动。
双作用气缸应用十分广泛
用双线圈电磁换向阀控制单作用气缸
换向阀线圈YA1得电,电磁换向阀换向,气缸活塞杆伸出,由于双线圈电磁换向阀具有记忆功能,此时即使断电,气缸活杆会继续伸出,直至行程开关a1动作吸合,使电磁换向阀的YA0线圈得电,使电磁阀换向;
依靠换向阀的记忆功能,气缸活塞杆退回。
完成一次往复运行。
系统中气缸的控制与作用
由单线圈电磁阀控制或用双线圈电磁阀驱动,由两个磁性开关作气缸活塞杆位置控制。
用双控电磁阀控制:
①机械手上升、下降作用气缸②机械手伸出、后退作用气缸
③机械手摆动气缸;
用单控电磁阀或双控电磁阀控制:
④机械手气爪⑤分拣工件用气缸A⑥分拣工件用气缸B⑦分拣工件用气缸C
控制方式与主要作用:
⑴伸出立即退回
⑵伸出后停止一定时间再退回
⑶对已出料的工件进行计数(气缸动作或磁性开关信号);
⑷对传送带上的工件进行计数(与其它传感器的计数作比较)。
⑸作皮带输送机运行的信号
第3章控制系统的软件设计
软件设计是PLC控制系统的核心,程序设计的主要任务是根据控制要求及工艺流程,设计出顺序功能图。
3.1控制系统顺序功能图设计
根据系统生产工艺的要求,分析各个设备的操作内容和操作顺序,可画出顺序功能图,如图3-1所示。
待机程序要点:
⑴S10是待机状态。
通过对气缸A、B的强迫复位来实现待机状态。
⑵由于绿灯只作待机、指示,所以就将其放在S10。
⑶S20是一个空状态,目的是在进入运行状态后,为传送带无料而需要停机时提供一个停留状态。
⑷在S20前后设置下料检测传感器的控制,是使运行处于无料停机时,绿灯即使满足待机条件也不应发光。
(如果在运行状态时,只要满足条件绿灯也同样发光,即S20是不需要的)。
⑸S30是传送带低速运行的控制,通过接通变频器的两个控制点实现。
一有下料就启动传送带的运行。
但若在下料前按下停止按钮,就立即转移到初始状态S0停止运行。
⑹在初始状态S0,注意要将必要的元件全部复位。
金属与塑料工件的运行程序要点:
⑴当Ⅱ位置的电感式接近开关检测到金属工件,就运行S40的分支程序,完成对金属工件的分拣。
当Ⅲ位置的电感式接近开关检测到塑料工件,就运行S50的分支程序,完成对塑料工件的分拣。
⑵用应用指令(INC:
D0加1)对下料脉冲计数和应用指令(DEC:
D0减1)对推料气缸复位脉冲计数,用触点比较指令来判断,当D0=0时就转移到停机状态S20。
应用指令要用脉冲(P)控制。
⑶按下停止按钮后,若传送带有工件,将继续进行分拣。
分拣完成后转移至S30,此时因传送带已无工件,M20接通,再转移至S20,因停止按钮按下,X1接通,最后转移至S0,实现系统停机。
3.2控制系统程序设计
根据所绘顺序功能图,在GXDeveloper软件中编写梯形图程序。
程序清单见附录。
以下为程序简介。
如图3-2所示,为程序结梯形图。
下面将分别介绍各段程序。
3.2.1急停
如图3-3所示,为急停程序,当需要急停时,拍下“急停”按钮,对程序进行复位,并初始化!
图3-3急停程序
3.2.3正常停止
如图3-5所示,为正常停止程序,点击触摸屏上的“停止”按钮,运行指示灯(绿灯)熄灭。
若机械手已无夹持工件,系统就会在完成工件的传送与分拣后,回到原点位置上,进入待机状态并解除停止信号。
若机械手夹持有工件,则系统会继续进行工件的传送与分拣,在工作完成后才停止运行并使系统回到原点位置上,进入待机状态并解除停止信号。
图3-5正常停止程序
3.2.4供料电机控制
如图3-6所示,为供料电机控制程序。
按下启动按钮后,程序运行,运行指示灯(Y001)亮,位置Ⅰ传感器(X011)检测有无工件,若无工件,Y007得电闭合,驱动电机,供料盘转动,传感器检测到物料后,停止电机转动。
图3-6供料电机控制程序
3.2.6缺料提示
如图3-8所示,为缺料检测与指示程序,当启动程序时,T10开始计时,当位置Ⅱ在6S内未检测到工件,T10闭合,缺料指示灯(Y002)1S闪3次。
图3-8缺料检测与指示程序
第4章控制系统的调试
在PLC软硬件设计完成后,应进行调试工作。
因为在程序设计过程中,难免会有疏漏的地方,因此在将PLC连接到现场设备之前,必需进行软件测试,以排除程序中的错误,同时也为整体调试打好基础,缩短整体调试的周期。
另外,一些硬件如传感器等,在使用前,也需事先调试好。
4.1硬件调试
4.1.1电感传感器的调试
在电感传感器下方的传送带上,放置金属料块,调整传感器上两螺母,使传感器上下移动,恰好使传感器上端指示灯发光,该高度即为传感器对金属材料的检出点。
4.1.2电感传感器的调试
在电容传感器下方的传送带上,放置塑料料块,调整传感器上两螺母,使传感器上下移动,恰好使传感器上端指示灯发光,该高度即为传感器对塑料材料的检出点。
4.1.3光电传感器的调试
在光电传感器的下方,放置料块,调整传感器上两螺母,使传感器上下移动,恰好使传感器上端指示灯发光,该高度即为传感器对材料的检出点。
4.2PLC程序调试
将所编写的梯形图程序进行编译,通过上下位机的连接电缆把程序下载到PLC中。
刚编好的程序难免有这样那样的缺陷或错误。
为了及时发现和消除程序中的错误,减少系统现场调试的工作量,确保系统在各种正常和异常情况时都能作出正确的响应,需要进行离线测试,既不将PLC的输出接到设备上。
按照控制要求在指定输入端输入信号,观察输出指示灯的状态,若输出不符合要求,则查找原因,并排除之。
4.4整体调试
将设备接入PLC,进行联机调试,看是否满足要求,如果不满足要求,可通过综合调整软件和硬件系统,直到满足要求为止。
总结与展望
物料分拣采用可编程控制器PLC进行控制,能连续、大批量地分拣货物,分拣误差率低且劳动强度大大降低,可显著提高劳动生产率。
而且,分拣系统能灵活地与其他设备无缝连接,实现对物料实物流、物料信息流的分配和管理。
其设计采用标准化、模块化的组装,具有系统布局灵活,维护、检修方便等特点,受场地原因影响不大。
同时,只要根据不同的分拣对象,对本系统稍加修改即可实现求。
本系统采用的可编程控制器,只要结合不同的传感器,比如根据材料的属性、尺寸的大小、物体的颜色等选择相应的传感器,就可对不同的物料进行分拣,具有广泛的应用前景。
致谢
本论文是在老师的悉心指导下完成的,论文从选题到写作及最后的成稿,老师都给予了精心的指导和极大的帮助。
在此谨向尊敬的导师致以由衷的感谢和崇高的敬意!
毕业论文的这个机会,好好地总结一下我在学校所学的各门课程,将它们分化理解,合理分类,融会贯通。
也不愧三年来老师含辛茹苦的授课和课下的谆谆教导,以及同学间的团结互助。
这次毕业设计,老师给予我们许多帮助,同时也为我们指明了方向。
通过这次毕业设计,我们把以前所学都综合起来,感觉自己的水平提高很多。
我们了解到了做一个系统的基本常识,为我们以后从事技术工作打下良好的基础。
在设计的过程中遇到许多困难,在老师的帮助下,通过查资料,把困难都一一克服。
另外我们在设计的过程中还得到许多同学的帮助,对于良师益友的帮助,我深表感谢。
同时也感谢学校提供给我们一次提高的机会,我在此深表感谢。
父母十几年寒心茹苦将我抚养成人,并以坚定的意志负担起我求学的重担,使我能安心学业,顺利完成大学学习任务,实现儿时的梦想。
还有我的兄弟们在我成长期间一如既往地给我极大的关心与鼓舞,在此真诚感谢他们!
最后,再次向所有帮助过我,激励过我,关心过我的人,致以最诚挚的谢意和最美好的祝福!
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附录
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