畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)PLC控制物料分揀的應(yīng)用

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1、 +++++荿莈螂袈莈蒁蚅膆莇薃袀肂莆蚅蚃羈 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文) 題 目: PLC控制物料分揀的應(yīng)用 分 院 : 機(jī)電學(xué)院 專業(yè): 機(jī)電一體化技術(shù) 姓 名: 指導(dǎo)教師: 浙江交通職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院 2012年11月 I PLC控制物料分揀的應(yīng)用 摘 要 隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及和發(fā)

2、展,可編程控制器的需求量逐年增大,應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。 本設(shè)計(jì)中PLC控制機(jī)電一體化物料分揀系統(tǒng)由上料機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)、物料傳輸分揀機(jī)構(gòu)組成。每個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)用都比較廣泛,特別是搬運(yùn)機(jī)械手,其應(yīng)用逐漸普及,在汽車、電子、機(jī)械加工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線或貨物裝卸調(diào)運(yùn)已得到廣泛應(yīng)用,更好地節(jié)約能源和提高運(yùn)輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率,以降低其他搬運(yùn)方式的限制和不足,滿足現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。 關(guān)鍵詞: PLC 物料分揀 機(jī)械手 II I 1 系統(tǒng)的組成、機(jī)構(gòu)功能 1.1系統(tǒng)的組成 機(jī)電一體化物料分揀系統(tǒng)由上料機(jī)構(gòu)、

3、搬運(yùn)機(jī)械手、皮帶輸送線、物件分揀等機(jī)構(gòu)組成,通過PLC連接控制的模擬機(jī)電一體化生產(chǎn)線。其PLC控制工作流程圖如下圖(圖1)。 送料機(jī)構(gòu) 無物料報(bào)警停機(jī) 物料光電檢測(cè) 有物料驅(qū)動(dòng)機(jī)械手 機(jī)械手抓料取走 機(jī)械手臂旋轉(zhuǎn) 機(jī)械手放料后回原點(diǎn) 傳送和分揀機(jī)構(gòu) 圖1 PLC工作流程 1.2系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的組成與功能 1.2.1上料機(jī)構(gòu) 上料機(jī)構(gòu)的組要組成部分如下圖所示(圖2)。 圖2上料機(jī) 主要組成與功能 上料機(jī)構(gòu)由井式工件庫(kù)、光電傳感器、工件、存放料臺(tái)、推料氣

4、缸、安裝支架等組成。主要完成將工件依次送至存放料臺(tái)上。沒有工件時(shí),報(bào)警指示黃燈閃爍,放入工件后閃爍自動(dòng)停止。 1.2.2搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu) 搬運(yùn)機(jī)械手的組要組成部分如下圖所示(圖2.3)。 圖2.機(jī)械手 主要組成與功能 搬運(yùn)機(jī)械手由氣動(dòng)手爪、雙導(dǎo)桿氣缸、單桿氣缸、電感傳感器、磁性傳感器、多種類型電磁閥、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器組成。主要完成通過氣動(dòng)機(jī)械手手臂前伸,前臂下降,氣動(dòng)手指夾緊物料,前臂上升,手臂縮回,手臂旋轉(zhuǎn)到位,手臂前伸,前臂下降,手爪松開將物料放入料口,機(jī)械手返回原位,等待下一個(gè)物料到位等動(dòng)作。 1.2.3皮帶輸送與分揀機(jī)構(gòu)

5、皮帶傳送與分揀機(jī)構(gòu)組要組成部分如下圖所示(圖2.4)。 圖2.4皮帶傳送與分揀 主要組成與功能 皮帶輸送與分揀機(jī)構(gòu)由皮帶輸送線、分揀料槽、單桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、三相異步電動(dòng)機(jī)、磁性傳感器、光電傳感器、電感傳感器、光纖傳感器及電磁閥等組成。主要完成物料的輸送、分揀任務(wù)。 2 系統(tǒng)的控制要求 2.1 上料機(jī)構(gòu) 在復(fù)位完成后,點(diǎn)動(dòng)“啟動(dòng)”按鈕,料筒光電傳感器檢測(cè)到有工件時(shí),推料氣缸將工件推出至存放料臺(tái),若3秒鐘后,料筒檢測(cè)光電傳感器仍未檢測(cè)到工件,則說明料筒內(nèi)無物料,這時(shí)警示黃燈閃爍,放入物料后熄滅;機(jī)械手將工件取走后,推料氣

6、缸縮回,工件下落,氣缸重復(fù)上一次動(dòng)作。 2.2 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)(自動(dòng)控制+手動(dòng)控制) (2.2.1)自動(dòng)控制:(旋轉(zhuǎn)開關(guān)打到自動(dòng)擋) 當(dāng)存放料臺(tái)檢測(cè)光電傳感器檢測(cè)物料到位后,機(jī)械手手臂前伸,手臂伸出限位傳感器檢測(cè)到位后,延時(shí)0.5秒,手爪氣缸下降,手爪下降限位傳感器檢測(cè)到位后,延時(shí)0.5秒,氣動(dòng)手爪抓取物料,手爪夾緊限位傳感器檢測(cè)到夾緊信號(hào)后;延時(shí)0.5秒,手爪氣缸上升,手爪提升限位傳感器檢測(cè)到位后,手臂氣缸縮回,手臂縮回限位傳感器檢測(cè)到位后;手臂向右旋轉(zhuǎn),手臂旋轉(zhuǎn)一定角度后,手臂前伸,手臂伸出限位傳感器檢測(cè)到位后,手爪氣缸下降,手爪下降限位傳感器檢測(cè)到位后,延時(shí)0.5秒,氣動(dòng)手爪

7、放開物料,手爪氣缸上升,手爪提升限位傳感器檢測(cè)到位后,手臂氣缸縮回,手臂縮回限位傳感器檢測(cè)到位后,手臂向左旋轉(zhuǎn),等待下一個(gè)物料到位,重復(fù)上面的動(dòng)作。在分揀氣缸完成分揀后,再將物料放入輸送線上。 (2.2.2)手動(dòng)控制:(旋轉(zhuǎn)開關(guān)打到手動(dòng)擋) 按一下“手臂伸出/縮回按鈕”時(shí)手臂伸出,再按一下按鈕手臂縮回,如此按下同一按鈕手臂在伸出與縮回兩態(tài)間往復(fù)循環(huán)。 按一下“手爪下降/上升按鈕”時(shí)手爪下降,再按一下按鈕手爪上升,如此按下同一按鈕手爪在下降與上升兩態(tài)間往復(fù)循環(huán)。 按一下“手爪夾緊/松開按鈕”時(shí)手爪抓緊,再按一下按鈕手爪松開,如此按下同一按鈕手爪在夾緊與松開兩態(tài)間往復(fù)循環(huán); 按一下“手臂

8、右旋/左旋按鈕”手臂向右旋,再按一下按鈕手臂向左旋,如此按下同一按鈕手臂在向右旋轉(zhuǎn)與向左旋轉(zhuǎn)兩態(tài)間往復(fù)循環(huán); 2.2.3 成品分揀機(jī)構(gòu) 當(dāng)入料口光電傳感器檢測(cè)到物料時(shí),變頻器接收啟動(dòng)信號(hào),三相交流異步電機(jī)以30HZ的頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行,皮帶開始輸送工件,當(dāng)料槽一到位檢測(cè)傳感器檢測(cè)到金屬物料時(shí),推料一氣缸動(dòng)作,將金屬物料推入一號(hào)料槽,料槽檢測(cè)傳感器檢測(cè)到有工件經(jīng)過時(shí),電動(dòng)機(jī)停止;當(dāng)料槽二檢測(cè)傳感器檢測(cè)到白色物料時(shí),旋轉(zhuǎn)氣缸動(dòng)作,將白色物料導(dǎo)入二號(hào)料槽,料槽檢測(cè)傳感器檢測(cè)到有工件經(jīng)過時(shí),旋轉(zhuǎn)氣缸轉(zhuǎn)回原位,同時(shí)電動(dòng)機(jī)停止;當(dāng)物料為黑色物料直接導(dǎo)入三號(hào)料槽,料槽檢測(cè)傳感器檢測(cè)到有工件經(jīng)過時(shí),電動(dòng)機(jī)停止。

9、 2.2.4 啟動(dòng)、停止、復(fù)位、警示 (4.1)系統(tǒng)上電后,點(diǎn)動(dòng)“復(fù)位”按鈕后系統(tǒng)復(fù)位,將存放料臺(tái)、皮帶上的工件清空,點(diǎn)動(dòng)“啟動(dòng)”按鈕,警示綠燈亮,缺料時(shí)警示黃燈閃爍;放入工件后設(shè)備開始運(yùn)行,不得人為干預(yù)執(zhí)行機(jī)構(gòu),以免影響設(shè)備正常運(yùn)行。 4.2)按“停止”按鈕,所有部件停止工作,警示紅燈亮,缺料警示黃閃爍。 2.2.5 突然斷電的處理 突然斷電,設(shè)備停止工作。電源恢復(fù)后,點(diǎn)動(dòng)“復(fù)位”按鈕,再點(diǎn)動(dòng)“啟動(dòng)”按鈕。 3 PLC的選型 目前,世界上有200多個(gè)廠家生產(chǎn)PLC產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)廠家的PLC影響率和市場(chǎng)占有率很小,主要是國(guó)外品牌。比較著名的有美國(guó)的AB、通用(GE)、莫迪康(MO

10、DICON)、日本的三菱(MITSUBISHI)、歐姆龍(OMRON)、富士電機(jī)(FUJI)、松下電工、德國(guó)的西門子(SIEMENS)、法國(guó)的TE、施耐德(SCHNEIDER)、韓國(guó)的三星(SAMSUNG)、LG等。 圖3 模擬系統(tǒng)對(duì)PLC的要求 功能要求 在滿足一般開關(guān)量輸入信號(hào)控制要的同時(shí),系統(tǒng)要進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)控制,要求輸出脈沖信號(hào),所以輸出類型要是晶體管輸出(T)。 I/O點(diǎn)數(shù)要求 系統(tǒng)所需輸入點(diǎn)數(shù)為26點(diǎn); 系統(tǒng)所需輸出點(diǎn)數(shù)為14點(diǎn)。 在實(shí)際統(tǒng)計(jì)出的I/O點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上加15%——20%的備用量,以便今后調(diào)整和擴(kuò)展。 確定型號(hào) 根據(jù)上述要求可

11、暫定型號(hào)為:三菱FX2N-64MT。 考慮到FX2N-64MT與FX2N-48MT相比價(jià)格稍微較貴。但FX2N-48MT的輸入點(diǎn)數(shù)能不能滿足系統(tǒng)要求,但也可選用擴(kuò)展模塊比如:FX2N-8EX(輸入點(diǎn)為8的擴(kuò)展模塊)??紤]多方面因素: 最后確定可編程控制器型號(hào)為:三菱FX2N-64MT(圖3) 4 指令語句表編程語言 本設(shè)計(jì)中運(yùn)用了指令語句表編程語言和指令語句表編程語言,通過指令語句表能看出清編程思路,控制要求和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能。 12 5 系統(tǒng)調(diào)試 機(jī)電一體化物料分揀系統(tǒng)PLC 程

12、序應(yīng)在未帶載情況下模擬調(diào)試好,在接觸器等輸出狀態(tài)正確后,再將各個(gè)控制元器件接上,模擬調(diào)試完成后,則可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝,并進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試,確定參數(shù),完善程序,最后交付運(yùn)行使用。 程序的調(diào)試與運(yùn)行監(jiān)控 程序的調(diào)試及運(yùn)行監(jiān)控是程序開發(fā)的重要環(huán)節(jié),很少有程序是一經(jīng)編制就可以運(yùn)行成功的,只有經(jīng)過試運(yùn)行甚至現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行才能發(fā)現(xiàn)程序中不合理的地方并且進(jìn)行修改。本設(shè)計(jì)中使用的編程軟件GX-DeveloperV7.0具有監(jiān)控功能,將仿真軟件GX Simulator 6c安裝后就可直接在編程軟件中進(jìn)行程序的調(diào)試及監(jiān)控。通過仿真軟件按照控制要求一步步進(jìn)行輸入輸出端口設(shè)置,看輸出是否滿足控制要求。仿真時(shí)是否正常按預(yù)期效果輸

13、出,若不是按預(yù)期效果輸出,再根據(jù)出不正常的地方返回用軟件仿真,查看相應(yīng)的軟件模擬動(dòng)作是否正常,若有異再修改程序,這樣反復(fù)調(diào)試,直至程序可用模擬調(diào)試運(yùn)行正常。 如圖5、圖6、圖7 所示是程序的調(diào)試及監(jiān)控。 圖5程序的調(diào)試 圖5.1 程序調(diào)試及運(yùn)行開始 對(duì)程序軟元件進(jìn)行調(diào)試 在仿真軟件中可以直接對(duì)各種軟器件進(jìn)行置位,X0000-0237、Y0000-0237、T00-99、C00-99、M00-99等部分常用的軟器件可直接進(jìn)行置位,對(duì)于特殊功能輔助繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器不能直接置位著。 通過輸入(X000-0237)可強(qiáng)制置位,

14、再觀察輸出(Y0000-0237)的變化這可以看出程序運(yùn)行時(shí)的狀態(tài),再根據(jù)控制要求一步步調(diào)試,直至程序調(diào)試成功。則可進(jìn)行實(shí)物運(yùn)行調(diào)試。 圖6程序的調(diào)試 圖5.2 程序軟元件調(diào)試及運(yùn)行監(jiān)控 對(duì)程序時(shí)序圖進(jìn)行監(jiān)控調(diào)試 通過時(shí)序圖可以清楚的反應(yīng)出程序輸出的狀態(tài),可以直接觀看到各個(gè)軟元件的時(shí)序圖,因而更有助于對(duì)程序的調(diào)試。 圖7 程序時(shí)序圖監(jiān)控調(diào)試 系統(tǒng)模擬調(diào)試 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)源于學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室,自動(dòng)控制部分可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試。首先將程序?qū)懭肴釬X2

15、N-48MT可編程控制器中,模擬調(diào)試時(shí),先進(jìn)行PLC空載模擬調(diào)試。按系統(tǒng)的運(yùn)行條件,控制要求以及控制流程圖在 PLC 的輸出指示燈上看輸出。直到程序改正到PLC輸出指示燈按要求熄滅、亮起時(shí),則可進(jìn)行真正的模擬系統(tǒng)調(diào)試。將硬件部分按照原理圖連接好,檢查主電路和控制電路確定無誤后,進(jìn)行調(diào)試。模擬調(diào)試時(shí)看個(gè)執(zhí)行元件是否按要求執(zhí)行動(dòng)作,進(jìn)過不斷的調(diào)試修改直至調(diào)試成功。 結(jié)束語 本文闡述PLC控制物料搬運(yùn)分揀等應(yīng)用,將工廠曾經(jīng)需要大量人力物力來解決的物料搬運(yùn)和分揀工作,通過合理利用三菱FX2N-64MT的性能,將經(jīng)過人工編程,達(dá)到在人員精簡(jiǎn)同時(shí),效率還得到了很大的提高。這真是現(xiàn)代化工廠所需要的。

16、通過效率的提升,工廠生產(chǎn)力會(huì)大大提高,生產(chǎn)成本的降低,產(chǎn)品的利潤(rùn)的提升,工廠的效益會(huì)有明顯改變。 參考文獻(xiàn) [1] 華滿香. 電氣控制及PLC應(yīng)用[M]. 北京: 北京大學(xué)出版社,2011. [2] 章國(guó)華,蘇東. 典型生產(chǎn)線原理、安裝與調(diào)試[M]. 北京:北京理工大學(xué)出版社,2011. [3] PLC的介紹: [4] 編程器簡(jiǎn)介: [5] 仿真軟件簡(jiǎn)介: 致 謝 大學(xué)生活即將結(jié)束,我也將涉足于社會(huì)之中。借此機(jī)會(huì)我要感謝我的父母親,一直在身后默默的支持我。對(duì)父母說再多聲的謝謝也不及自己的行動(dòng)更實(shí)際。 其次我要感謝在大學(xué)三年里教過我知識(shí)的每一位任課老師和曾經(jīng)幫助過我的同學(xué)。在學(xué)校中我學(xué)會(huì)了自學(xué),懂得了許多為人處世的道理,很大部分都是聽取了老師們的良言。感謝各位老師,學(xué)到最后你們所傳授的知識(shí)都是很有用的,這點(diǎn)我一直都是這樣認(rèn)為的。 最后我要特別感謝指導(dǎo)本篇論文的豐二中老師,在百忙中抽空出來為我們盡心盡責(zé)的指導(dǎo)。

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