毕业设计(论文)PLC控制自动送料系统设计.doc
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1、PLC控制自动送料系统设计摘 要PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。可编程控制器发出两路脉冲到步进电机驱动器,分别驱动横轴、竖轴的步进电机运转;直流电机拖动底座和手爪的旋转;接近开关、微动开关、旋转码盘将位置信号反馈给主机,由主机发出指令来实现对手臂的伸缩、上下、转动位置的控制;主机发信号到气动电磁阀,以控制手爪的张合来抓放物体。本设计可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数,具有很大的灵活性和可操作性。关键词:可编程控制器;机械手
2、;传感器 PLC controlled automatic feed system designAbstractPLC PLC is microprocessor-based, integrated computer technology, Control and communication technologies developed from a new industrial control devices. It is simple in structure, programming convenience, high reliability, which has been widely
3、 used industrial process and the location of the automatic control.The programmable controller output two lines pulses to stepping motors drives to drive the two stepping motors drives on beam and vertical axis; direct current motors drive the rotation of the base and the hand; sensors send signals
4、of location to the mainframe, and the mainframe sends directive to control the extension and contraction, up and down, moves location; the mainframe send signals to control the opening and closing of the hand to carry objects. Related parameters can be changed according to request of the changes of
5、the objects and movement flow at any time change the relevant parameters in the design, so it has great flexibility and operability.Key words: Programmable controller; Robot arm; Sensor第一章 设计系统任务分析及选型第一节 系统任务分析如下PLC自动控制,按下起动按钮后,机构从“原点”开始,自动完成一个工作循环过程。即机械手从原点开始下降到A点夹紧工件,带工件上升后右移下降松开工件,然后按原路返回“原点”。再次按
6、下按钮,完成下一次动作。按上完成5个工作循环过程时,即将5个工件放进小车后,按下小车启动按钮,小车开始自动从B点移动到C点,完成装料卸料过程。卸完料然后自动返回B点装料。按下停止按钮,机构将停止操作。起动 左限X404(SQ4) 左行Y434原点 X400 (SQ2) 右行Y433 (SQ3) 上限X402上限X402 右限X403 下降Y430 上升Y432 (SQ1) 下限X401 下限X401 A点 B点 夹紧 放松 Y431接通 Y431断开 起动 装料(B点) 右行X504 右限X502 X500卸料(C点) 左限X501 左行X505 图 1-1系统工作循环过程图从图1-1所示:送
7、料工作循环过程主要有12个动作,即:原位 下降 夹紧 上升 右移左移 上升 放松 下降 5次后 小车装料 前进 后退 卸料图1.1 机械手工作循环过程工作过程梯形图主要由点动操作和自动控制组成,即总程序主要由点动操作和自动控制两个程序段组成。 1.点动操作 点动操作梯形图中的第一逻辑行至EJP700逻辑行。当工作方式选择开关置于”点动”位置时,X406常闭接点断开,执行点动程序段。为安全起见,右移和左移只能在上限位置前提下进行,所以在梯形图相关逻辑行中串有上限开关X402常开接点。夹紧或放松采用S或R指令。右移和左移、上升和下降动作均有限位保护和互锁。为减少按扭数量,着三种点动操作均用”起动”
8、和”停止”按扭,用转换开关选定点动操作方式,见输入输出分配图.由于点操作和自动控制工作不会同时进行,所以在点操作和自动控制两段梯形图中,都使用Y430-Y434的线圈是允许的。 2.自动控制 机械手自动控制两段流程图如图11-22所示.相应的梯形图见图11-23中CJP701至EJP701程序段.当工作方式选择开关置于自动控制诶制时,X407常闭接点断开,执行自动控制程序段。自动控制工作过程说明如下: 在原点,机械手处于原点,上限位开关、 左限位开关SQ4、 液压,X402 X404接通位寄存器数据输入端,使M100置”1”(接通),Y435线圈接通,原点指示灯。(1) 下降 按下起动按扭SB
9、1,X400与M100接点接同位移寄存器唯一信号输入端,产生位移信号,M100的”1”态移至M101,M101接通Y430线圈,机械手执行下降动作.同时X402接点断开,.使M100置”0”(断开),Y435断开,原点指示灯熄灭。(2) 夹紧 当机械手下降至压倒下限位开关时,X401与M101闭合,产生移位信号,M102为”1”,M100-M101为”0”,M1001接点断开Y430线圈通路,停止下降;M102的接点接通M200线圈,M200接点接通Y431线圈,工作钳夹紧工件,同时定时器T450开始计时。(3)上升 当T450延时到1.7s,T450与M102的接点闭合,产生移位信号,M10
10、3为“1”,M100-M102均为“0”,M103接点接通Y432线圈,机械手把夹紧的工件提升。因为使用s指令,所以M200线圈保持接通,Y431也保持接通,使机械手继续把工件夹紧。(4)右移 当机械手上升至撞到上限位开关 SQ2时,X402X403接点闭合,产生移位信号,M104为“1”,M100M103都置“0”。M103接点断开Y432线圈通路,停止上升,同时M104接点接通Y433线圈通路,执行右移动作。(5)下降 机械右移撞到右限位开关SQ3,X403和M104接点接通移位信号,M105为“1”,停止右移,同时,M105接点接通Y430线圈,机械手下降。(6)松开 机械手下降撞到SQ
11、1时,X401与M105接点接通移位信号,M106置“1”,M100M105置“0”。M105接点断开Y430线圈回路,停止下降,同时M106接点接通2M200线圈,R指令使M200复位,M200接点断开Y431线圈回路,机械手松开工件并放于B点。同时T451开始计时。(7)上升 T451延时1.5s,T451与M106接点接通移位信号,M107”为“1”,M100M106置“0”。Y432线圈被接通,机械手又上升。(8)左移 机械手上升至上限位时,X402与M107接点闭合,移位后,M110置“1”,M100M107置“0”,Y432线圈回路断开,停止上升,同时Y434线圈闭合,左移。(9)
12、机械手回到原位 当左移撞到SQ4时,X404与M107接点闭合,移位后,M100为“0”,Y434线圈回路断开,停止左移,同时M111置“1”,M111与X404接点接通移围寄存器复位输入端,寄存器全部复位。此时机械手已经返回到原点,X402和X404又闭合,M100又被置“1”,完成了一个工作周期。这样,只要再次按起动按钮,机械手将重复上述动作过程。当按下停止按钮SB2时X405接点闭合,是移位寄存器复位。机械手停止动作。第二节 几种常见的控制系统一、 可编程序控制器(PLC)、分散控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)上世纪九十年代走向实用化的现场总线控制系统,正以迅猛的势头快速发
13、展,是目前世界上最新型的控制系统。现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点,正受到国内外自动化设备制造商与用户越来越强烈的关注。现场总线控制系统的出现,将给自动化领域带来又一次革命,其深度和广度将超过历史的任何一次,从而开创自动化的新纪元。在有些行业,FCS是由PLC发展而来的;而在另一些行业,FCS又是由DCS发展而来的,所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的联系,又存在着本质的差异。二、 PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点目前,在连续型流程生产自动控制(PA)或习惯称之谓工业过程控制中,有三大控制系统,即PLC、DCS和FCS。它们各自的基本特点如下:(一) PLC的基
14、本特点1.从开关量控制发展到顺序控制、运送处理,是从下往上的。 2.连续PID控制等多功能,PID在中断站中。3.可用一台PC机为主站,多台同型PLC为从站。4.也可一台PLC为主站,多台同型PLC为从站,构成PLC网络。这 比用PC机作主站方便之处是:有用户编程时,不必知道通信协议,只要按说明书格式写就行。5.PLC网格既可作为独立DCS/TDCS,也可作为DCS/TDCS的子系统。6.大系统同DCS/TDCS,如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。7.PLC网络如Siemens公司的SINECL1、SINECH1、S4、S5、S6、S7等,GE公司的GENET、三菱
15、公司的MELSECNET、MELSECNET/MINI。8.主要用于工业过程中的顺序控制,新型PLC也兼有闭环控制功能。(二) DCS或TDCS的基本特点1.分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C(Communication,Computer, Control、CRT)技术于一身的监控技术。2.从上到下的树状拓扑大系统,其中通信(Communication)是关键。3.PID在中断站中,中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。4.是树状拓扑和并行连续的链路结构,也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。5.模拟信号,A/DD/A、带微处理器的混合。6.一台仪表一对线接到I/O,由控制
16、站挂到局域网LAN。7.DCS是控制(工程师站)、操作(操作员站)、现场仪表(现场测控站)的3级结构。8.缺点是成本高,各公司产品不能互换,不能互操作,大DCS系统是各家不同的。9.用于大规模的连续过程控制,如石化等。(三)FCS的基本特点1.基本任务是:本质(本征)安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。2.全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。3.用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制中心,取代每台仪器两根线。4.在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。5.多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。6.是互联的、双向
17、的、开放的取代单向的、封闭的。7.用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。8.由现场电脑操纵,还可挂到上位机,接同一总线的上一级计算机。9.局域网,再可与internet相通。10.改变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。第三节 控制系统确定有以上的分析选用FXox系列可编程控制器比较合理,FXox是在F1/F2之后推出的超小型PLC,是一种将众多功能凝集在超小型机壳内的微型PLC,体积较小,并在控制器内部装有模拟电位器与RUN/STOP开关等方便功能。通过扩展单元、扩展模块与基本单元的链接,可自由地选择输入输出点数。具有较高的性能价格比,应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合的叠装式
18、结构。FX系列PLC型号的含义如下: FX 系列名称 输入输出总点数 特殊品种 单元类型 输出方式其中系列名称:如0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC等单元类型:M基本单元 E输入输出混合扩展单元 Ex扩展输入模块 EY扩展输出模块输出方式:R继电器输出S晶闸管输出 T晶体管输出特殊品种:DDC电源,DC输出A1AC电源,AC(AC100120V)输入或AC输出模块H大电流输出扩展模块V立式端子排的扩展模块C接插口输入输出方式F输入滤波时间常数为1ms的扩展模块如果特殊品种一项无符号,为AC电源、DC输入、横式端子排、标准输出。计算所的机械手输入点数为12,输出点数为6,I/O点总点数
19、为18,小车输入点数为7,输出点数为6,I/O点总点数为13由以上型号的含义结合plc自动控制的需要,选择以下型号:FXon40MT表示FX0N系列,40个I/O点基本单位(主机个12输入点6个输出点),晶体管输出,使用直流电源,24V直流输出型。第二章 FXon40MT的基本结构及工作原理第一节 FXon40MT的基本结构传统的继电接触系统通常由输入设备、控制线路和输出设备三大部分组成。一、 输入与输出部件这是PLC与输出控制信号和被控制设备连接起来的部件,输入部件接收从开关、按钮、继电器触电和传感器等输入的现场控制信号,并将这些信号转换成中央处理器能够接受和处理的数字信号。输出部件接受经过
20、中央处理器处理过的输出数字信号,并把它转换成被控制设备或显示装置所能接受的电压或电流信号,以驱动接触器、电磁阀和指示器件等。二 、中央处理单元中央处理单元包括微处理器、系统程序存储器和用户程序存储器。微处理器是PLC的核心部件,整个PLC的工作过程都是在中央处理器的统一指挥和协调下进行的,它的主要任务是按一定的规律和要求读入被控对象的各种工作状态,然后根据用户所编制的应用程序的要求去处理有关数据,最后再向被控对象送出相应的控制信号。存储器是保存系统程序和用户程序的期间。系统存储器主要用于存放系统正常工作所必须的程序。用户存储器主要用于存放用户按照要求所编制的程序,可经过编程器进行必要的修改。三
21、 、电源部件电源部件是把交流转换成直流电源的装置,它向PLC提供所需要的高质量直流电源。四、 编程器编程器是PLC必不可少的重要外围设备。它主要对用户程序进行输入、检查、调节和修改,并用来监视PLC的工作状态。PLC的基本结构见图2.1编程器图 2-1 plc的基本结构第二节FXon40MT的基本工作原理当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。一、 输入采样阶段 在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O
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