大小块自动分拣系统说明书.doc

大小块自动分拣系统说明书系 部：西安技师学院高压电器系 指导教师：门新会 班 级：12G高电2班学生制作小组 （爨林龙、雷军榜、仝盼、高松、 强 朦 、郗 喜、李辰、王刚）制作时间：2011年5月 目录目录 1第一章 概述 21.1设计背景 21.2课题说明 2第二章 硬件设计 32.1 系统总体设计 32.2 机械传动部分 42.3 电气控制部分 52.4 动作流程（原理） 6第三章 软件设计 73.1 程序设计 7第四章 总结 94.1 程序调试 94.2 制作流程 94.4制作感想 104.5涉及学科 11附录 14附录1 制作材料清单 14附录2 程序梯型图 16第一章 概述1.1 设计背景在企业、工厂的零件装配环节，一般会存在这样的问题：成品或半成品工件的分拣是生产线上的重要问题，工件的分拣一般采用机械的、人工的分拣。劳动强度大、速度慢、效率低、生产成本高，导致企业、工厂的市场竞争力严重下降！随着近几年的机械自动化的水平不断提升，自动分拣系统成为了当今企业、工厂提高市场竞争力的唯一选择，既减少了人力资源的浪费，又减轻了工人的劳动强度，还提高了生产效率，大大加强了产品生产的自动化。1.2 课题说明为研究零件自动分拣系统的工作原理，我们设计并制作了“大小块自动分拣系统”。本系统采用FX2N-48MRD系列PLC作为电气自动控制方式，以机械传动作为执行机构，采用光电传感器作为检测单元，主要功能是根据物体高度的不同对其进行分拣归类。自动分拣系统主要以机械全自动运行，节约人力资源，降低人工工作强度，是未来自动化发展的必要技术。第二章 硬件设计2.1 系统总体设计规格：1500mm×800mm×220mm电源规格：AC220±5%执行电压：DC24V输出功率：130W-150W执行元件：齿轮齿条、传送带、电磁阀执行电机：四个直流减速电机（作用分别为摇臂的旋转、推杆的运动、传送带的传送）整体布局如下图所示：2.2 机械传动部分机械传动部分主要涉及系统各个硬件之间的配合问题，以及控制工件的具体执行情况。其中主要部件如下：2.2.1 滑道摇臂部分滑道全长240mm，宽95mm，在高度方面高出高20mm，低处高10mm。它是系统工件最起初的来源部分，滑道的平台处有一电磁铁，我们可以利用电磁铁将平台上的工件推出，直接进入下一环节。摇臂系统由摇臂电机ZGB37RG控制，可直接实现正反转功能。其主要电气参数为：额定转速: 3-5R/MIN，额定转矩10-15KG.CM。当电动机带动摇臂做匀速圆周运动时，我们利用限位开关使其运动行程为90*。在摇臂头部制作一个长60mm，宽60mm，高40mm的载物盒，并由电磁铁控制载物盒上面的工件。使其竖直方向可与滑道平台相接触，水平方向上直接到达传送带上方。2.2.2 传送带部分传送带由传送带电机ZGA60RH-G控制，其主要电气参数为：额定转速: 21-30R/MIN，额定转矩20-30KG.CM。电机带动传送带主轴转动。另一端为传送带从动轴，使得传送带得以平稳匀速的与电机同步运转。其主要综合尺寸为：长600mm，宽10mm，高8mm。2.2.3 推杆传感器部分推杆由推杆电机ZGB37RG通过齿轮齿条啮合传动控制。推杆电机的主要电气参数为：额定转速: 25-27R/MIN，额定转矩5-10KG.CM。可实现正反转功能。由推杆两侧最大行程处的限位开关控制电机的正反转。当电机正转时，推杆前进，推出工件；当电机反转时，推杆后退，返回待命状态。本系统传感器由OMCH E3F-DS10C4光电开关作用，其有效检测形成为10mm。电器检测电压为：DC24V。当其接收到控制源信号时，输出信号于PLC，则使得推杆电机控制推杆动作。2.2.4 储物盒储物盒滑道部分储物盒以及储物盒滑道为系统收纳工件的场所，外形尺寸为：长80mm，宽150mm，高100mm。当推杆将检测出的工件推出，经过储物盒滑道，工件进入储物盒。2.3 电气控制部分2.3.1 电源PLC部分电源，本系统使用的输入电源为：AC220V±20%，输出电源为:DC24V,电源选用SEATC的T72WJ3A系列电源转换器。PLC（可编程控制器）是本系统的核心部件，这里选用的型号为：三菱公司 FX2N-48MRD PLC。其输入输出端子各个24点。其型号解释为：三菱公司FX系列2N目，输入输出总点数为48点，继电器输出，基本单元接线，直流输入输出的PLC。2.3.2 继电器部分继电器在本系统中负责控制电机正反转运转。本系统采用（型号，参数）直流24V继电器，其中有线圈触头一对，常闭、敞开触头各两对。2.3.3 按钮指示灯部分本系统设置一个启动按钮（绿色），一个停止按钮（红色）。并为了保护系统设备，特设置一个紧急停车按钮（红色）在指示灯方面，设置了一个电源指示灯，摇臂电机运行指示灯和传送带电机运行指示灯。并特别增加了一个蜂鸣器，在系统检测出工件之后，做出反应。2.3.4 接线端子卡线槽因为电气控制部分接线教为复杂，且接线线头较多，严重影响设备的整体美观性。并易出现线头松动，会切实威胁到操作人员的人身安全。因此使用接线端子，卡线槽对走线加以固定，使其更加美观，设备运转更加可靠，安全工作。2.4动作流程（原理）2.4.1 系统结构分布图2.4.2 动作原理1. 接通系统电源（PLC直接获电），则系统电源指示灯亮。2. 按下启动按钮，使得PLC控制滑道电磁铁将滑道平台物体推出（摇臂载物盒与滑道相连接呈90*）到达摇臂载物盒。3. 延时五秒后PLC控制摇臂顺时转动，当与初始位置呈90*夹角时，摇臂限位开关1接通，摇臂停转（载物盒即在传送带物料放置点上方）。摇臂电机运动时，摇臂电机指示灯亮。4. 五秒之后，此时PLC接通摇臂载物盒处电磁铁，使其将物料推出。物料落入传送带物料放置点。5. 传感器B检测到物体之后，经过PLC控制，摇臂电机开始反向工作。当运动90*之后（即为载物盒到初始位置）摇臂限位开关2接通，摇臂停转。6. 传感器C与传感器D为大，中块检测传感器。当检测到物体为大、中块时，各控制自己的推杆电机转动。7. 推杆电机经齿轮，齿条传动。使得推杆运动。由齿轮齿条最大行程处的限位开关控制，推杆电机实现正反转，推杆可以往复进行一个周期。8. 推杆将物块经过储物盒滑道之后，分别推入所分类的储物盒中，即分类成功。9.当工件经过储物盒滑道时，被记数传感器检测到，传感器输出信号给PLC。使得PLC控制七段数码显示管进行记数。10. 其中，小块为系统默认物料：即“非大”，“非小”系统默认为小块，可直接将物块推入小块储物盒。第三章 软件设计3.1 程序设计3.1.1 I/O分配表输入I输出O开始SB1X0主电机（正）KM1Y0限位开关SA1X1主电机（反）KM2Y1SA2X2推大（正）KM3Y2SA3X3推大（反）KM4Y3SA4X4推中（正）KM5Y4SA5X5推中（反）KM6Y5SA6X6传送带KM7Y6停止SB2X7电磁铁1KM8Y7急停SB3X10电磁铁2KM9Y10传感器I1X11原位灯L1Y11大块I2X12主灯L2Y12传送带灯L3Y13小块I3X13蜂鸣SY143.1.2 外部接线图第四章 总结4.1 程序调试在我们程序的编辑调试阶段，一共用时5天。程序编辑主要使用STL步进指令编写。总共输入14个控制元件，输出14个输出负载。使用单程顺序功能图编写程序，当前一个状态没有运行结束之前，后一个状态就不能执行。程序调试，主要针对于系统各个部件之间的配合问题进行调试。主要修改手段是使用PC个人电脑对程序梯形图进行小幅度修改，最终以达到系统所需程序。4.2 制作流程1. 04.22-05.05 系统所有零件的制作2. 05.06-05.10 自制工件与成品零件的配合3. 05.11-05.13 系统机械部分各个部件整体组装4. 05.14-05.16 系统电气部分各个部件整体组装5. 05.17-05.18 调试，外观美化等工作4.4制作感想爨林龙、雷军榜:原本以为制作一个课题应该是一件蛮简单的事情，当我们经历了许久之后，才发现事情并不是我们想当然的那样。经历了这么多，我学会了坚持，明白了努力工作的重要，更加了解到团队的力量。众人拾柴火焰高，我们的课题成功啦！我本人在团队里担任资料负责，在这份工作中，认真，谨慎是我必备的品质。我会更加努力的。仝盼、高松:梦想这东西合经典一样，永远不会因为时间而褪色，反而更显的珍贵！强朦:从开始提出想法，到经过一个月的努力，再到最后的完成。想法是那么完美，却在一步步的实践过程中碰到无数的挫折，坎坷。压得我喘不过气，想过失败，想过放弃。却在一次次的说服自己坚持着，前进着；我主要负责程序，无数次的改动，调整；虽然这个过程很累，但我也学到了很多，真实的想法不知怎么表达,也让我懂了“遇到困难，不要轻易放弃。”更加知道“合抱之木，生于毫末；九层之台，起于累土；千里之行，始于足下。”的深刻意义。郗喜:当看着一个个承载着成功笑脸的我们时，回想起着一个多月来的日子，那来往城市内各大电子市场的奔波，那天天加班的夜夜晚归，那因意见不合的的强烈争吵，还有那出现各种问题的抓耳挠腮，那到处借工具，请教面对的冷脸这一切的一切，在这一刻，在灿烂的阳光中迎接着带着泪水的笑脸的时候，都告诉我们：一切都是值得的。单论我自己而言，真的体会到不论是哪一个环节，哪一个人负责的部分，都不是轻松容易的。我负责的程序及后来接受的接线部分，每一个步骤都必须各方面考虑，做到心思缜密，不能粗心大意，漏掉任何小细节，重复的修改，重复的调试，反复的反复以至于提到我的名字，我自己就条件反射的想到程序是否出现了问题，这些换来了等价的结果，成功了。李辰:做系统以来有一个月，从最基本的构思到成品，从中体会到两点：一 不论一个人有多聪明，多能干，不懂如何做人，做事，没有用心去面对，最终的结局肯定失败；二 对于做事，第一要素是勤奋，第二是自信，第三是有克服困难的毅力。王刚:想象过成功的喜悦，经历过失败的沮丧；艰辛的过程筑起成功堡垒，最后我们成功了！!4.5涉及学科大小块自动分拣系统是一个综合性比较强的课题，制作过程中设计的学科很多，我在制作过程中应用到了以下的学科及其所包含的知识和技能。具体包括了:一、PLC技术 1、基本指令、功能指令、顺序控制指令编制程序的综合练习。2、PLC制作项目的内容和步骤。二、机电一体化设备的安装与调试技术。三、电力拖动知识1、空开、按钮开关、熔断器、接触器等元件的认识2、电动机单向电路的连接和调试。3、电动机双向电路的连接和调试。4、用继电器控制电动机的知识。5、控制电磁铁动作的知识。四、钳工技术1、滑道的选择和加工。2、滑道的钻孔、扩孔、攻丝技术。3、滑道的锉削和锯削的练习。五、机械传动技术1、传送带传送2、齿轮齿条六、油漆喷漆的技术七、木料的加工技术八、AUTOCAD制图附录附录1 制作材料清单序列名称型号数量（个）备注1光电开关直流24V.E3F-DS30C46有效范围100mm2限位开关XW5-11N8触杆长3050mm3空气开关DZ47-6014按钮直径10mm.42红，2绿5指示灯直流24V 指示灯46蜂鸣器直流24V.HYT-3015B17接线端子一个20对接线端.宽30mm,长200mm28继电器直流24V.MY4NT104组辅助触点9推杆电磁铁直流24V.无型号说明3推力1N10传送带长600mm，宽100mm，厚1.5mm1成品，表面光滑，内侧粗糙11轴承外径30mm，内径10mm312齿轮直径20mm,模数1.2宽度10mm13齿条长170mm,模数1.2宽度10mm厚度5mm本系统系统所用电动机详细参数表电动机1电动机2电动机3型号ZGB37RGZGB37RGZGA60RH-G额定电压直流24V直流24V直流24V额定电流0.27A0.35A1.4A空载转速30R/MIN6R/MIN35R/MIM额定转速25-27R/MIN3-5R/MIN21-30R/MIN额定转矩5-10KG.CM10-15KG.CM20-30KG.CM单价353885数量211备注可反转可反转附录2 程序梯形图