CECA电气智能工程师

一 一 课课程程设计项设计项目 目 设计一条对物料进行材质辨别 分拣及统计的生产线系统 系统由 1 供料 机构 2 气动机械手 4 交流变频皮带输送线 6 物料辨别传感器 7 物料分拣气 缸 8 PLC 模块 9 变频器模块 10 电源模块 11 按钮指示灯模块等组成 一 系 一 系统统的工作要求如下 的工作要求如下 1 系统的原点位置 机械手处于在左边 上升 缩回和气动手指张开位置 提升机 构在下降位置 皮带输送线停止 物料分拣气缸在后退位置 2 统处于停止状态而且处于原点位置时 按下启动按钮 SB5 系统启动 运行指示 灯 HL1 亮 3 启动后 物料提升架上的物料检测光电传感器开始检测 如无料 则待料指示 灯 HL2 闪亮 同时启动供料盘旋转 送料至物料提升位置 如供料盘运行 15 秒 后都没有物料到达物料提升架 报警器报警 当有工件到达提升架时 报警声停 4 当提升架的光电传感器监测到工件后 就立刻将工件提升到位 此时机械手臂 立刻伸出来取工件 当机械手将工件取走 1S 后 供料盘的提升架就自动下降复 位待料 5 机械手的动作为伸出 下降 短暂延时后用气爪将工件夹紧 气爪将工件夹紧 1s 后 就上升 缩回 转动至右限止位置 然后再伸出 下降 气爪在皮带传送机 处于无工件传送和分拣的状态下放松 将工件放到传送带上位置 B 的下料孔 6 机械手放下工件后立刻上升 缩回 转动至左则限位位置 继续进行工件传送 7 当皮带传送机进料位置的光电传感器检测到工件后 拖动皮带传送机的交流 电机立刻启动 以中速运转传送工件 当工件到达 C 位置时 电感开关检测工件 的材料 若是金属件 拖动皮带的交流电机立刻停止 由 C 位置的推料气缸把物 料推到第一个斜槽 如为非金属 拖动皮带的交流电机立刻转为低速运行 到达 D 位置时 拖动皮带的交流电机立刻停止 由 D 位置的推料气缸把物料推到第 二个斜槽 C 位置和 D 位置的推料气缸伸出到位后都需要马上缩回 8 系统分为单周期和连续两种工作方式 由开关 SA1 进行切换 SA1 打向左边 为单周期 SA1 打向右边为连续 单周期是指系统启动后系统只进行一个工件的 传送和分拣 在一个工件分拣完成后 需再次按下启动按钮 SB5 系统才能进行 下一个周期的运行 连续是指系统启动后会连续不断的进行工件的传送和分拣 9 系统在单周期运行状态下 点按一下停止按钮 SB6 系统暂停在当前状态 运 行指示灯 HL1 闪亮 再按启动按钮 SB5 时 系统从当前状态继续运行 系统在 连续运行状态下 点按一下停止按钮 SB6 系统在完成当前工件的传送分拣工作 后停止在原点位置 再次按下启动按钮 SB5 系统又启动运行 10 系统在任何状态下 当持续按下停止按钮 SB6 三秒钟 系统自动复位回到原 点位置 11 在对工件进行物料辨别 分拣过程 如供料盘连续提供的 5 个物料都是金属 件和非金属件有规律交错排列的 则指示灯 HL4 亮 如供料盘连续提供的 5 个物 料都是 2 个金属件和 1 个非金属件有规律交错排列的 则指示灯 HL5 亮 如供料 盘连续提供的 5 个物料都是 1 个金属件和 2 个非金属件有规律交错排列的 则 指示灯 HL6 亮 当连续三个工件都为金属件或非金属件时 则指示灯 HL4 HL5 和 HL6 全亮 系统复位时统计结果清除 二 另外 二 另外 设计调试应满设计调试应满足下述要求 足下述要求 1 生产工艺要求 1 能正确判断工件材质的金属和非金属件 用电容和电感传感器实现 2 能准确输送工件 输送机与机械手能准确定位并输送工件 3 面板开关由按钮模块控制 4 皮带传送机中速的频率为 25HZ 低速的频率为 10HZ 变频器的加减速 时间均设为 0 1S 2 选选料要求 料要求 1 PLC 采用三菱 FX2N 48MR 型 2 变频器采用三菱 E 500 型 3 其它的模块选型见实物 3 生 生产线产线保保护护要求要求 1 原点位置保护 系统启动前 必须确保系统在原点位置 此时 原点指示 灯 HL3 发光 当有任何一个元件不在原点位置时 原点指示灯 HL3 闪烁 每 2 秒内烁 1 次 系统不能起动 2 紧急停止保护 系统设置急停按钮 按下急停按钮后 系统运行全部停止 急停按钮恢复正常状态时 系统应在复位到原点后才能重新启动 二 根据上述要求 完成以下的工作任二 根据上述要求 完成以下的工作任务务 1 设计电气原理图 包括 PLC 的 I O 接线图 变频器的接线图及动力接线 图等 2 PLC 步进指令的状态功能图及梯形图 3 编写调试大纲 4 上机完成系统的调试 通电运行能正确完成生产线的工作任务和要求 二 二 I O 点的分配点的分配 1 I O 的确定 I 点 按钮信号有 2 个 位置信号有 17 个 安全信号有 1 个 方式选择开关 1 个 共 21 点 考虑余留 10 20 故确定用 24 26 个点 O 点 执行机构 17 个 指示灯 6 个 报警 1 个 共 24 个 考虑余留 10 20 故确定用 26 29 个点 确定 PLC 的型号 根据 I O 点数可考虑用 FX2N 48MR 可不加扩展块 2 I O 分配表 INPUTOUTPUT 编编号号名称名称元件元件编编号号名称名称元件元件 X0料到位料到位S1Y0皮皮带带正向正向传传送送变频变频器 端器 端 X1提升上位提升上位S2Y1皮皮带带反向反向传传送送变频变频器 器 R 端端 X2提升下位提升下位S3Y2皮皮带带低速低速变频变频器 端器 端 X3夹夹住到位住到位S4Y3皮皮带带中速中速变频变频器 端器 端 X4下降到位下降到位S5Y4转盘输转盘输料料转盘电转盘电机机 M1 X5上升到位上升到位S6Y5提升上升提升上升YA3 X6伸出到位伸出到位S7Y6提升下降提升下降YA3 X7缩缩回到位回到位S8Y7手指手指夹紧夹紧YA4 X10转转右到位右到位S9Y10手指松开手指松开YA4 X11转转左到位左到位S10Y11机械手下降机械手下降YA1 X12落料落料检测检测S11Y12机械手伸出机械手伸出YA2 X13电电感开关感开关S12Y13机械手机械手转转右右YA5 X14电电容开关容开关S13Y14机械手机械手转转左左YA5 X15 位置推到位 位置推到位S14Y15 位置推出 位置推出YA6 X16 位置退到位 位置退到位S15Y16 位置退回 位置退回YA6 X17 位置推到位 位置推到位S16Y17 位置推出 位置推出YA7 X20 位置退到位 位置退到位S17Y20 位置退回 位置退回YA7 X21启启动动SB5Y21报报警警B X22停止停止SB6Y22运行指示运行指示指示灯指示灯 HL1 X23紧紧急停止急停止紧紧急停止开关急停止开关Y23待料指示待料指示指示灯指示灯 HL2 X24单单步步 连续选择连续选择SA1Y24原位指示原位指示指示灯指示灯 HL3 X25不使用不使用Y25统计结统计结果果 1 指示指示指示灯指示灯 HL4 X26Y26统计结统计结果果 2 指示指示指示灯指示灯 HL5 X27Y27统计结统计结果果 3 指示指示指示灯指示灯 HL6 三 三 电电气气设计设计原理原理图图 四 功能流程图 五 梯形五 梯形图图 1 初始化 按 初始化 按钮设钮设置置 2 转盘转盘送料送料 3 机械手 机械手 4 分 分拣传输拣传输 六 六 调试调试大大纲纲 1 安装与使用 安装与使用环环境境 本生本生产线选产线选用三菱用三菱 FX2N 48MR 的可的可编编程控制器 三菱程控制器 三菱 E500 型的型的变频变频器以及器以及 位置 光位置 光电传电传感器等 感器等 该该生生产设备产设备适用于海拔高度在适用于海拔高度在 2km 以下 以下 环环境温度境温度为为 0 55oC 环环境湿度境湿度为为 35 89 RH9 不不结结露 周露 周围环围环境通境通风风良好良好 禁止有腐禁止有腐蚀蚀性气体 性气体 严严禁禁尘尘埃埃 考考虑虑防震 抗干防震 抗干扰扰 2 调试调试前准前准备备工作工作 在在调试调试之前之前应检查应检查 PLC 变频变频器的器的电电源源线线和接地和接地线线是否是否连连接正确 可靠 最接正确 可靠 最 好把好把 PLC 的接地的接地线线与与变频变频器的接地器的接地线线分开接地 以免互相干分开接地 以免互相干扰扰 手 手动调试动调试各控各控 制开关 按制开关 按钮钮及及传传感器气缸位置 感器气缸位置 观观察察传传感器开关指示灯是否正常工作 感器开关指示灯是否正常工作 PLC 输输 入端口的指示灯是否正确 若指示不正确入端口的指示灯是否正确 若指示不正确应调应调整整 PLC 输输入口接入口接线线 3 调试调试步步骤骤 PLC 程序的程序的调试过调试过程分程分为为模模拟调试拟调试和和现场调试现场调试两个两个过过程 程 在做了在做了调试调试前的准前的准备备工作之后 可采用工作之后 可采用试验试验程序程序对对外部接外部接线线作作扫扫描通描通电检电检 查查来来进进行程序和接行程序和接线线的互的互查查 不 不过过 为为了安全考了安全考虑虑 最好将主 最好将主电电路先断开 当确路先断开 当确 认认接接线线无无误误之后 再之后 再连连接主接主电电路 将程序送入用路 将程序送入用户户程序存程序存储储器器进进行行调试调试 直到各 直到各 部分功能能部分功能能够协调够协调一致的工作 一致的工作 1 程序的模 程序的模拟调试拟调试 本生本生产线产线根据功能分根据功能分为转盘为转盘供料机构模供料机构模块块 机械手模 机械手模块块 和分 和分拣传输拣传输模模块块 按按钮钮模模块块和和显显示模示模块块 以下是 以下是对对本生本生产线产线分模分模块调试块调试 将将设计设计好的程序写入好的程序写入软软件 通件 通过软过软件的程序件的程序检查检查功能来功能来检查检查程序有无程序有无语语法 法 电电路 双路 双线线圈等圈等错误错误 写入 写入 PLC 之后 通之后 通过过开关按开关按钮钮模模拟实际输拟实际输入信号 入信号 观观察察 PLC 输输出量的出量的变变化以及限位开关触点的接通和断开 化以及限位开关触点的接通和断开 A 转盘转盘供料机构供料机构 将程序分将程序分为为三部分 首先三部分 首先调试调试程序的程序的转转料料盘盘供料机构部分程序 当按下启供料机构部分程序 当按下启动动 按按钮钮 X21 之后 无料之后 无料时时 待料指示灯 待料指示灯 Y23 是否有是否有输输出 是否出 是否闪闪亮 如无亮 如无闪闪亮 亮 检检 查查程序是否正确 接程序是否正确 接线线是否正确等 同是否正确等 同时转盘时转盘有无有无转动转动 当 当转盘转盘将料送至提升架 将料送至提升架 即即 X0 1 时时 Y5 有无有无输输出 当提升架提升之后 出 当提升架提升之后 X0 0 时时 人 人为为将料取走 将料取走 1 秒之秒之 后提升架后提升架 Y6 下降 下降 B 机械手机械手传传送部分送部分 当当 X0 1 X5 1 两者条件都两者条件都满满足 机械手手臂有无伸出 足 机械手手臂有无伸出 置位 置位 Y12 当 当 X6 1 时时 置位 置位 Y11 X4 1 时时 停留 停留 0 5 秒之后 秒之后 输输出出 Y7 此步当中的停留此步当中的停留时间时间 是 是 否否满满足工足工艺艺要求 如在要求 如在夹紧过夹紧过程中 晃程中 晃动较为严动较为严重 可适当延重 可适当延长时间长时间 同 同时时也要也要 兼兼顾顾工作效率 当工件工作效率 当工件夹紧夹紧之后 停留之后 停留 1 秒 与上面的秒 与上面的调调整同理 整同理 紧紧接着机械手接着机械手 上升 回上升 回缩缩 转转右 伸出 下降 松开 上升 右 伸出 下降 松开 上升 缩缩回 回 转转左等的左等的输输出是否按照出是否按照顺顺序依序依 次 如果工作方式在次 如果工作方式在连续连续状状态态下 有料的情况下 机械手是否下 有料的情况下 机械手是否继续动继续动作 作 C 分分拣拣机构机构 当当 X12 1 时时 输输出出 Y0 和和 Y3 同 同时时累累积积型型计计数器开始数器开始计时计时 计时计时到 到 计时计时 时间时间通通过现场调试过现场调试完成 完成 X13 1 时时 输输出出 Y15 当当 X13 0 时时 输输出出 Y0 和和 Y2 当 当 X14 1 时时 延 延时时 0 5 秒 秒 输输出出 Y17 在 在这这里地延里地延时时主要是考主要是考虑虑到到检测检测开关只要工开关只要工 件到了件到了检测检测范范围围 就会使 就会使 Y17 推出 推出 这样这样会使得推出不一定在正中位置 因此加会使得推出不一定在正中位置 因此加 了延了延时时 延 延时时间时时间的的长长短可通短可通过现场调试过现场调试完成 完成 2 现场调试现场调试 通通过现场调试过现场调试 一 一则调试则调试相关数据 二相关数据 二则调试则调试按按钮钮模模块块和指示灯模和指示灯模块块 三 三则则 是否是否满满足功能要求 足功能要求 一一则调试则调试相关数据 主要相关数据 主要为为延延时时间时时间和金属与非金属件判和金属与非金属件判别时别时中低速中低速时间时间 的的转换转换 如机械手下降之后立刻 如机械手下降之后立刻夹紧夹紧工件 可能会由于机械手的晃工件 可能会由于机械手的晃动动使得加使得加紧紧不不 是很牢固 因此 可在此加延是很牢固 因此 可在此加延时时 时间时间的的长长短 通短 通过过不断修改相不断修改相应应数据 数据 观观察机械察机械 手加手加紧紧情况 同情况 同时时考考虑虑工作效率 最工作效率 最终终确定延确定延时时间时时间 金属与非金属件判 金属与非金属件判别时别时中中 低速低速时间时间的的转换转换 当有料 当有料时时 交流 交流传传送送带带中速运行 通中速运行 通过测过测定金属件到达定金属件到达电电感开感开 关的关的时间时间 设设定非金属工件速度定非金属工件速度转变转变的的时间时间 二二则则按按钮钮功能的功能的调试调试 系 系统统分分为单为单周期和周期和连续连续两种工作方式 两种工作方式 SA1 打向左打向左边边 为单为单周期 当系周期 当系统处统处于于单单周期运行周期运行时时 点按一下停止按 点按一下停止按钮钮 SB6 系 系统暂统暂停在当前停在当前 状状态态 运行指示灯 运行指示灯 HL1 闪闪亮 再按启亮 再按启动动按按钮钮 SB5 时时 系 系统统从当前状从当前状态继续态继续运行 运行 SA1 打向右打向右边为连续边为连续 系 系统统在在连续连续运行状运行状态态下 点按一下停止按下 点按一下停止按钮钮 SB6 系 系统统在在 完成当前工件的完成当前工件的传传送分送分拣拣工作后停止在原点位置工作后停止在原点位置 再次按下启再次按下启动动按按钮钮 SB5 系 系统统 又启又启动动运行 系运行 系统统在任何状在任何状态态下 当持下 当持续续按下停止按按