PLC控制三层分拣工件升降机毕业设计(论文)许郡锋、黄海全、黄晋宏、钟思濠.doc

电 毕业设计（论文）题 目：PLC控制三层分拣工件升降机专业名称： 机电一体化技术 姓 名： 许郡锋 黄海全 黄晋宏钟思濠 学 号：0810412154 0810412145 0810412148 0810412152 班 级：08机电一体化技术（机械制造及自动化A）班 指导教师： 苏桂文 （2011届） 2010年 12月28日目录一、绪论第3页二、设计内容第4页 （一）仿真软件第4页 （二）程序内容要求 第6页 （三）程序框图第7页 （四）程序梯形图第8页（五）程序实现分析 第10页三、设计小结 第14页四、致谢 第15页PLC控制三层分拣工件升降机许郡锋 黄海全 黄晋宏 钟思濠 08机电一体化技术（机械制造及自动化A）班广东工程职业技术学院摘要： 本课题将利用模拟仿真软件，基于原有由人工控制分拣工件的基础，结合实际需要进行系统程序重新编写，以便达到自动化控制的要求，提高生产效率（侧重于控制系统和传感系统、传送系统的设计）。根据部件分拣实验系统的控制要求,设计了PLC控制的梯形图和进行了调试。着重论述了梯形图组成、作用和控制电路的工作原理。通过对PLC仿真软件的控制梯形图设计,验证、分析、修改和静、动态调试,提高PLC控制设计的能力和技巧。该课题主要内容有：毕业设计的目的，设计内容的要求，设计论文程序实现的分析，设计内容达到的效果。关键字： PLC、分拣工件、自动控制一、 绪论 PLC，(Programmable Logic Controller)，乃是一种电子装置，早期称为顺序控制器“Sequence Controller”，1978 NEMA(National Electrical Manufacture Association)美国国家电气协会正式命名为Programmable Logic Controller，PLC)，其定义为一种电子装置，主要将外部的输入装置如：按键、感应器、开关及脉冲等的状态读取后，依据这些输入信号的状态或数值并根据内部储存预先编写的程序，以微处理机执行逻辑、顺序、定时、计数及算式运算，产生相对应的输出信号到输出装置如：继电器(Relay)的开关、电磁阀及电机驱动器，控制机械或程序的操作，达到机械控制自动化或加工程序的目的。并藉由其外围的装置(个人计算机/程序书写器)轻易地编辑/修改程序及监控装置状态，进行现场程序的维护及试机调整。而普遍使用于PLC程序设计的语言，即是梯形图(Ladder Diagram)程序语言。基于中国经济稳定迅速增长的现状，今后若干年内中国PLC市场将保持持续高速增长。综合相关资料提供的数据，并分析目前中国PLC市场主要厂商的经营数据，初步估计目前在我国本土销售的PLC总量为3040亿元人民币（不含随进口主设备配套的PLC），年增长率为1520%。巨大的市场需求为发展PLC业务提供了难得的历史机遇，国内有实力的自动化公司应充分利用在市场、技术、行业影响和品牌等方面的积累，大力拓展PLC业务，使国产PLC早日成为中国PLC市场的主要参与者之一。 目前，中国PLC市场的95以上被国外产品占领。国内曾有研究单位开发PLC产品，后因种种原因没有发展起来。值得欣慰的是，国内已有具有较强实力的公司开始拓展PLC业务，并在中国PLC市场有了一定响应，如和利时公司、德维森公司、安控公司。而随着电子科技的发展及产业应用的需要，PLC的功能也日益强大，例如位置控制及网络功能等，输出/入信号也包含了DI (Digital Input)、AI (Analog Input)、PI (Pulse Input)及NI (Numerical Input)，DO (Digital Output)、AO (Analog Output)、PO (Pulse Output)及NO (Numerical Output)，因此PLC在未来的工业控制中，仍将扮演举足轻重的角色。PLC作为一门控制技术在我国已有近二十年的应用，并已从工业控制逐渐向其他行业扩展，相信随着其本身性能的不断提高，其应用领域将不断拓宽，了解及掌握这一控制技术，将使我国的自动化控制技术得到更广泛的应用与发展。现代社会的不断发展，生活的节奏速度的加快，使工业生产对生产效率有了更高要求，只有提高生产效率，保证生产的顺利完成，才能让企业的发展继续下去。自动化程度需求也越来越高，而PLC自动化编程控制以其实时性、高可靠性、系统配置简单灵活、控制系统模块化结构等优点应用于自动化生产的过程。为了提高生产效率，减少劳动人员的劳动强度，保证生产的顺利完成，因此，我提出了设计既可人工控制也可与自动化控制的三层分拣升降机的设计设想。本次设计主要解决的问题：实现手动与自动控的生产流程，使器件在由PLC控制编写好程序的前提下准确的分拣到指定位置，真正实现人工智能化控制，减少劳动强度与劳动成本，提高生产效率。二、设计内容（一）仿真软件 图1 控制面板的截屏图以下面升降机的仿真软件设计一个完整的升降机传送物料的工作的程序，以PLC控制。PLC升降机功能的程序介绍：Y0：是供给指令，提供物料给传送带。Y1：传送带正传指令。X0：部件往大物体传送带位置X1：部件送中物体传送带位置X2：部件送小物体传送带位置X3：传感器检测部件是否在升降机上，通过传感器来区分部件的大中小。Y2：升降机上升指令Y3：升降机下降指令X4：升降机停在下段位置X5：升降机停在中段位置X6：升降机停在上段位置X10：传感器检测是否有部件，相应的传送带Y5将置0NX12：传感器检测是否有部件，相应的传送带Y6将置0NX14：传感器检测是否有部件，相应的传送带Y7将置0NX11、X13、X15：经传送带到右边传感器，停止3秒。T：时间继电器 M：辅助继电器 用三菱FXSW0D5C-FXTRN BEG-C仿真软件编写的PLC程序化梯形图。1、FX2N系列PLC编程元件有：输入继电器X，输出继电器Y，辅助继电器M，状态继电器S，定时器T，计数器C，数据寄存器D和指针P、I、N，共8大类。2、 FX2N系列的指令有：基本指令、步进指令和功能指令。（二）程序内容要求全体控制要求：1、当按下操作面板的PB1(X20)时候，漏斗供给指令（Y0）被置为ON当松开PB1(X20)时候，供给指令（Y0）被置为OFF。 当供给指令（Y0）被置为ON，漏斗补给一个部件。当操作面板上的SW1(X24)被置为ON时,传送带正传。当SW1(X24)被置为OFF时,传送带停止。当传送带左边传感器X10,X12或者X14检测到一个部件,相应的传送带被置为ON并把它放到右边的碟子上。传送带在一个部件经过传送带右边的传感器X11,X13或者X15时,停止3秒。在传送带的大,中,小部件被输入传感器上(X0),中(X1)和下(X2)分拣。升降机的控制:当升降机的传感器部件在升降上（X3）被置为ON，一个部件根据大小被送往以下传送带。 大部件：上部的传送带 中部件：中部的传送带 小部件：小部的传送带2、升降机上升指令（Y2）和升降机下降指令（Y3）根据以下传感器检测到得升降机位置被控制。 上部：X6 中部：X5 下部：X4 当一个部件被从升降机送到传送带时，升降机旋转指令（Y4）被置为0N。在一个部件被传送以后，升降机回到初始位置并待命。3、要点要求：打开操作面板上的SW1(X24) ,传送带移动到右边。按下操作面板上的PB1(X20),漏斗补给一个部件。升降机的动作。当一个大的或者一个中等的部件被放到升降机上,升降机移动到上部或者中部传送带并停止.当一个小的部件被放到升降机上,升降机保持在原来位置。部件的传送。在升降机旋转而一个部件被送往传送带时,传送带移动到右边,部件被送往碟子上。升降机回到原来位置.若在升降机上没有部件,升降机回到初始位置然后停在那里.重复操作。当按下PB1(X20),2以后的操作被重复.点击远程控制的复位按钮可以初始化屏幕以便重复执行操作。（三）程序框图：自动控制手动控制供给指令判断物体大小升降机第一层第二层第三层升降机回起始位置自动控制开关闭合YN过程终止行程开关 图2三层升降机的工作原理图（四）程序梯形图： 图3实现工作内容的程序编写 续图3实现工作内容的程序编写（五） 程序实现分析：在编写程序前经过思考，现在许多企业工厂都以节能为导向，因此编写的程序要不仅能够将大中小部件分拣开，并要求传送带上需要有部件才旋转，这样可以节省电力资源、节约成本。我第一次时采用了定时器延时接通，但这样不利于实现循环对程序的编写，如果这样编写程序也会较为复杂。我向老师寻求帮助，之后老师建议我使用辅助继电器M来实现连接和自锁功能。为了能够使程序记住分拣的部件，老师提示了我们可以用SET来置位，这样循环得以顺利实现。1、下面来验证所设计的梯形图是否能达到设计目的SW0D5C-FXTRN-BEG-C仿真软件是一个能实现多个PLC项目的仿真实现控制程序，该软件所实现的程序真实感强，同时也具有程序自己编辑功能，可以按照个人要求任意更改，给大部分学习PLC的同学带来更好的学习机会！首先将设计的梯形图输入到SW0D5C-FXTRN-BEG-C仿真软件，变换程序然后写入到仿真程序中。2、分段过程对程序运行分析：（1）输入控制的运行调试。这段程序中，当传送带上有部件时，为了防止有工人误操作，而损坏其他的部件，需要设定好只要传送带上有部件不管怎样按X020开关或者是将X025常闭开关都要保证只能一次给一个部件，只有当供给部件放完后，升降机回到原位才能有新的部件从漏斗出来，这就是在第一行指令中运用了常开开关X004.另外增加一个定时器 (T0 K30)使Y000每隔3秒断电一次。在编写这段程序时，我们刚开始没考虑到会有人工误操作这一部分。刚开始编写的程序缺乏安全操作性，为了解决这个问题便在程序的第一行加上了Y004这个常闭线圈，在通过传感器等器件，这就有效解决了只有当旋转台在底部是才会有工件出来，旋转台不在底部是，认为的误操作出现也不会损坏工件。因此，通过改进提高了安全性能，使升降机运行更为安全可靠。 图4 自动与手动控制的转换的程序设计（2）升降机运送部件的程序调试：感应器对部件大小的识别以及升降机运送至各层为了实现分拣功能，并能够每一次部件出来都能准确的传送到指定位置，这里采用了SET置位指令，SET置位使程序变得简便，容易理解，减少程序的复杂性，提高程序运行的可行性，当出现错误时容易检查并利于处理故障。在此还运用了自锁开关，保证了程序的运行不受到另一行程序的干扰，充分利用了控制语言的功能。如梯形图中的SET M0、SET M1、 SET M2。 图5 有传感器控制的大小器件的分拣升降机复位，中间继电器复位运行调试因为SET和RST要成对出现,在刚开始时因为对PLC程序编写的大意，一下子居然忘了用SET指令是需要用RST来复位的，而是使用了其他的指令，使程序的运行总是达不到理想的效果。经过多次的调试，还是不理想，后来请了在这方面学得较好的同学指导，检查程序才发现了问题之所在，于是就记起了用SET置位就要用到RST来复位.解决了这个问题，还要求当Y004是低电平时传送的部件的感应器及时复位,为下一物料的传送做好准备,这样才不会出现错误传送. 图6 升降机复位的工作原理程序升降机将部件放置到各层传送带，运行程序调试在上面的升降机指令中的辅助继电器其中一个接通，在这个过程为上升沿触发的开关，由此继电器M10导通，Y4导通，升降机旋转将部件送到下个传送带。此过程运行正常，达到预想目地！在调试这一段程序的过程中我们又遇到了问题，由于程序的编写，对于控制位置序号的混淆，我们把M7写成了下降沿有效，程序一时间无法正常运行，增加了程序编写的复杂性，之后通过一步一步分解检查，再通过程序运行中的电路显示，发现了问题所在，最终，将问题解决，我们离整个程序的完成有接近一步。 图7 辅助继电器的运用部件在各层的传送这段程序实现部件经传送带到右边的传感器,停3秒这个过程比较简单，因为在这个过程中的传送带Y5、Y6、Y7不用总是运行，所以可以设计其要使用的时候才工作，在这个工作过程中只要在传送带的首位两端各安装感应继电器，再加上个计时器T，当其中一个感应继电器通电时（如），Y007导通并自锁，当部件通过时，导通并自锁，计时器开始计时，部件此时以放入容器中。当记到3秒时，断开，此时Y007、断开，T5在有感应信号时重新计时。此过程中程序运行正常，达到预想目的！在调试这段程序的时候我们同样遇到问题，对于每一个企业来说，想要获得更大的利益必须要降低生产成本，为了使生产过程中成本降低，我们在设计这一生产线时考虑了要减少机器空运转，使资源合理有效利用。于是我们采用了定时停3秒的策略，最终得以实现。 图8 程序运行的分析自动控制的实现经过长时间的调试，不断的改进，编写程序，指令的不断更换，我们的程序得以完善。当升降机到达下段位置时x004又导通，由于在升降机执行旋转指令时Y004断开，此时Y0断开，只有等到X4和Y4都同时导通时，Y0又一次执行供给指令，此程序循环工作。三、设计小结经过一个多月的的努力，我们的毕业设计终于要定稿了。我们在接到设计任务的时候都有一点新奇，本来想着我们应该会是设计机械方面的东西，好运用我们的特长，但在接到任务是却发现是电气方面的。对于电器我们也掌握了一定的知识基础，虽然并非自己的特长，但既然任务下来，我们就要敢于挑战自我，相信自己有能力面对这一挑战。因此，我们就按照老师的任务去完成。对于电气方面的设计，尤其是自动化控制与编程结合，相对于我们专业具有极高的挑战性，但由于我们的设计小组里有同学对PLC比较熟识，也有同学却因为课程学得有点模糊，因此产生了差距。但是我们组员都互相取长补短，用各自在学习中学到的知识来为小组完成毕业设计的任务出一份力，也是对自己知识运用的全面提升。在小组的合作当中，我们都发挥好了自己的作用，合理分配时间和人手，让设计过程有序的进行。设计过程是艰苦的。但面对困难我没有退缩，我们始终坚信我们可以做到，我们具备了这方面的能力与知识。通过查阅相关资料，了解相关部分的设计任务，并在借鉴前几届师兄的设计成果的基础上，我们开始探讨设计课题。如何选定我们的题目，怎样运用我们所学的知识，由于条件的限制，怎样才能保证我们编写的程序的准确性呢？如何验证我们程序的实用性能，这成了我们的一大难题，但最终我们运用了仿真软件，通过模拟，调试，不断地修改程序，最终我们编写的程序能够实现我们要的功能，达到理想效果。通过这次毕业论文的撰写，我们明白了，针对每一个环节，我们都要认真对待，经过不断完善我们寻找的资料，系统分析计算，仔细思考比较，鉴别，存其优，去其劣，最终结构方案终于都出来了。参考文献1 王文义等编著，可编程控制器（PLC）原理与应用，北京：科学出版社。20092 弭洪涛等编著，PLC应用技术（第二版），北京：中国电力出版社 20073 梁小布、梁吟曦等编著，可编程控制器应用技术，北京：理工大学出版社 2009.74 何希才编