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文档简介
1、 本科生课程设计(论文)1辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 PLCPLC技术及应用技术及应用 课程设计(论文)课程设计(论文)题目:题目:生产线自动装箱控制装置设计生产线自动装箱控制装置设计院(系):院(系): 电气工程学院电气工程学院 专业班级:专业班级: 测控测控091091 学学 号:号: 100301015100301015 学生姓名:学生姓名: 吉孟雷吉孟雷 指导教师:指导教师: 起止时间:起止时间: 课程设计(论文)任务及评语课程设计(论文)任务及评语 本科生课程设计(论文)1院(系):电气工程学院 教研室:测控技术与仪器学 号100301015学生姓名吉孟雷专业班级测控101设
2、计题目生产线自动装箱控制装置设计课程设计(论文)任务设计任务设计任务:对生产线上某种产品自动按指定数量装箱。产品由传送带 A 传送,装入由 B 传送的空箱中。每 12 个产品装入一箱,当传送带 A 传送了 12 个产品装入一箱后,传送带 B 将该箱产品移走,并传送下一个空箱到指定位置等待传送带 A 传送来的产品。用 PLC 控制整个控制装置要达到以下要求:1按下控制装置启动按钮后,传送带 B 先启动运行,拖动空箱前移至指定位置,到达指定位置后,发出信号,使传送带 B 制动停止。2传送带 B 停车后,传送带 A 启动运行,产品逐一落人箱内,由传感器检测产品数量,当累计产品数量达 12 个时,传送
3、带 A 制动停车,传送带 B 启动运行。3上述过程周而复始地进行,直到按下停止按钮,传传送带 B 同时停止 4应有必要的信号指示,如电源有电、传送带 A 工作和传送带 B 工作等。 设设计计要要求求:1、根据控制要求进行方案论证,即分析系统功能,确定系统的输入 /输出信号及类型,选择 PLC 主机以及相应的 PLC 扩展模块;2、建立 I/O 分配表,完成 PLC 与输入/输出信号的外部接线图;3、按系统的控制要求,设计系统的梯形图;4、上机调试、完善程序;5、设计组态监控界面;6、按学校规定书写格式,撰写、打印设计说明书一份;设计说明书4000 字.技技术术参参数数:电机功率为 3KW,AC
4、380V. 工作计划1、布置任务,查阅资料,理解掌握系统的控制要求。 (2 天)2、确定系统的输入/输出信号类型,PLC 主机和扩展模块,选择传感器型号。 (1天)3、建立 I/O 分配表,完成 PLC 与输入输出信号的的外部接线。 (1 天)4、按系统的控制要求,设计系统的梯形图。 (3 天)5、撰写、打印设计说明书(1天)指导教师评语及成绩平时: 论文质量: 答辩: 指导教师签字: 总成绩: 年 月 日 本科生课程设计(论文)1注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘 要在现代化的工业生产中常常需要对产品进行计数和包装,如果这些繁杂的工作由人工完成的话不但效率低,而
5、且劳动强度大,不适合现代化的生产需要。本文主要对基于生产线自动装箱的 PLC 控制系统进行了详细的研究。该系统有两个传送带,即包装箱传送带和产品传送带。包装箱传送带用来传送产品包装箱,其功能是把已经装满的包装箱运走,并用一只空箱来代替。为使空箱恰好对准产品传送带的末端,使产品刚好落入包装箱中,在包装箱传送带的中间装一光电传感器,用以检测包装箱是否到位。产品传送带将产品从生产车间传送到包装箱,当某一产品被送到传送带的末端,会自动落入包装箱内,并由另一传感器转换成计数脉冲。本控制系统具有精度高、成本低、抗干扰能力强、故障率低、操作维护简单等特点,具有良好的应用价值。关键词:自动,生产,系统,设计
6、本科生课程设计(论文)1目 录第 1 章 绪论.5第 2 章 课程设计方案.6第 3 章 硬件设计.73.1 PLC 型号选择.73.2 继电器控制主电路 .83.3 系统 I/O 分配.83.4 外部接线图 .93.5 传感器的选择 .9第 4 章 系统软件设计.104.1 主程序梯形图 .104.2 主程序流程图 .12第 5 章 程序调试.14第 6 章 课程设计总结.15参考文献.16附录 I .17附录 II.18 本科生课程设计(论文)1第 1 章 绪论在中国,生产线自动装箱装置的技术还未成熟,还需要长时间的发展,所以将会有很大的空间来发展此技术。这也是未来的发展方向和趋势。中国的
7、经济高速度发展也需要这项技术来促进和加速,相信在自动化技术成熟以后,中国的经济也将有飞跃性的进步。当前中国的经济发展格局也是非常的需要高技术来支持。这样中才会有稳定的发展状态。向西部发展的经济战略思想必然需要有高技术随之转移,生产也将需要自动化技术的支持,这样发展高技术自动化也就是必然的趋势。现阶段我国自动化市场旺盛的发展势头拉动了对自动化人才的巨大需求。另外,这一两年国外自动化企业实施的包括人员本土化在内的全方位本土化战略也使得我国对自动化人才的需求骤增。 本设计主要应用于大型流水线作业中,其功能是把已经装满的包装箱运走,并用一只空箱来代替。为使空箱恰好对准产品传送带的末端,使产品刚好落入包
8、装箱中,在包装箱传送带的中间装一光电传感器,用以检测包装箱是否到位。产品传送带将产品从生产车间传送到包装箱,当某一产品被送到传送带的末端,会自动落入包装箱内,并由另一传感器转换成计数脉冲。传感器选用光敏电阻器,光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器;入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻增大。利用这些特性,完全适用在自动装箱装置的流水线中,本设计还进行了仿真,用小灯的亮灭来反映传送带的工作情况,按下启动按钮时第一个传送带代表的小灯亮,然后计满 12 个脉冲时,第二个灯亮,当按下停止按钮小灯均灭。 本科生课程设计(论文)1第 2 章 课程设计方案本次设计主要是综
9、合应用所学知识,设计生产线自动装箱装置设计,并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用 PLC 课程中所学的基本理论和基本方法,并初步掌握小型 PLC 系统设计的基本方法。 应用场合: 应用于大型流水线作业,生产线上自动装线装置对生产线上自动化水平有着相当重要的影响。因此设计本系统对生产线自动装箱装置设计. 系统功能介绍:包装箱传送带用来传送产品包装箱,其功能是把已经装满的包装箱运走,并用一只空箱来代替。为使空箱恰好对准产品传送带的末端,使产品刚好落入包装箱中,在包装箱传送带的中间装一光电传感器,用以检测包装箱是否到位。产品传送带将产品从生产车间传送到包装箱,当某一产品被
10、送到传送带的末端,会自动落入包装箱内,并由另一传感器转换成计数脉冲。流程图如图2.1.所示PC 机PLC传感器一传感器二接口模块阿按钮图 2.1 总体流程图 本科生课程设计(论文)1第 3 章 硬件设计3.1 PLC 型号选择随着目前生产自动化水平的提高,以及各种监控系统的需要,PLC 以其外部电路简单、模块化结构、软硬件开发周期短、可靠性高,尤其可以通过方便的编程和修改软件来实现顺序控制的功能等特点,将传统的继电器控制技术与计算机和通信技术融为一体,在工业的应用中越来越广泛。CPU221:本机集成 6 输入/4 输出,无扩展能力,程序和数据存储容量较小,有一定的高数计数功能和通信功能,非常适
11、合于少点数的或特定的控制系统使用。CPU222:本机集成 8 输入/6 输出,和 CPU221 相比,它最多可以扩展 2 个模块,因此是应用更广泛的全功能控制器。CPU224:本机集成 14 输入/10 输出,和前两者相比,程序存储容量扩大了一倍,数据存储容量扩大了四倍,它最多可以有七个扩展模块,有内置时钟,有更强的模拟量和高数计数的处理能力,是使用的最多的 S7-200 产品。CPU224XP:其大部分功能和 CPU224 相同,但和 CPU224 相比,它的程序存储容量和数据存储容量都增加了不少,处理高速计数器的能力也有增强;其最大的区别是在主机上增加了 2 输入/1 输出的模拟量单元和一
12、个通信口,非常适合在有少量模拟量信号的系统中使用,在有复杂通信要求的场合也非常适合。CPU226:本机集成 24 输入/16 输出,I/O 共计 40 点,和 CPU224 相比,程序存储容量扩大了一倍,数据存储容量增加到 10KB,它具有两个通信口,通信能力大大增强。它可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统。本系统为温湿度控制系统,共控制 5 个负载进行动作。控制程序量很大,要求稳定性高,所以选用 CPU224 作为核心控制器。 本科生课程设计(论文)13.2 继电器控制主电路L1 L2L3 QS KM2 KM1 FR1 FR2M2M1图 3.1 继电器主控电路图3.3 系统 I/O
13、分配本设计一共有 5 个输入和 2 个输出,详细的 I/O 分配见表 3-2表 3-2I/O 分配表编程元件地址名称及作用I0.0启动按钮 SB1I0.1停止按钮 SB2I0.2计数器复位按钮 SB3I0.3传感器 SQ1输入继电器 I0.4传感器 SQ2输出继电器Q0.0电动机 M1 本科生课程设计(论文)1Q0.1电动机 M23.4 外部接线图图 3.3 plc 外部接线图3.5 传感器的选择光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器;入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化) 。常用
14、的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器,它是由半导体材料 制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线(可见光)的强弱变化而变化,在黑暗条件下,它的阻值(暗阻)可达 1 到10 兆欧,在强光条件(100LX)下,它阻值(亮阻)仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性(即光谱特性)与人眼对可见光的响应很接近,只要人眼可感受的光,都会引起它的阻值变化。设计光控电路时,都用白炽灯泡(小电珠)光线或自然光线作控制光源,使设计大为简化。1L Q0.0 Q0.1 GND N L1 ACCPU2241M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 M L+SB1 SB2 SB3 SQ1 SQ2 DC24 M1 M2 D
15、C120/240V 本科生课程设计(论文)1通常,光敏电阻器都制成薄片结构,以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时,半导体片(光敏层)内就激发出电子空穴对,参与导电,使电路中电流增强。第 4 章 系统软件设计4.1 主程序梯形图根据任务要求:对生产线上某种产品自动按指定数量装箱。产品由传送带 A传送,装入由 B 传送的空箱中。每 12 个产品装入一箱,当传送带 A 传送了 12个产品装入一箱后,传送带 B 将该箱产品移走,并传送下一个空箱到指定位置等待传送带 A 传送来的产品。用 PLC 控制整个控制装置要达到要求 ,主程序如下: 本科生课程设计(论文)1 本科生课程设计(论文)1图 4.1
16、主程序梯形图4.2 主程序流程图按下控制装置启动按钮后,传送带 B 先启动运行,拖动空箱前移至指定位置到达指定位置后,发出信号,使传送带 B 制动停止。传送带 B 停车后,传送带A 启动运行,产品逐一落人箱内,由传感器检测产品数量,当累计产品数量达12 个时,传送带 A 制动停车,传送带 B 启动运行。上述过程周而复始地进行,直到按下停止按钮,传传送带 B 同时停止。主程序流程图如图 4.2 所示。 本科生课程设计(论文)1 本科生课程设计(论文)1开始启动按钮 SB1传送带 2 运行SQ2 动作后停计数器运行传送带 1 运行SQ1 检测计数按下计数复位复位按钮 SB2停止图 4.2 主程序流
17、程图第 5 章 程序调试对于不同的设计所用到的知识不用它们对应的编程软件也不同,本设计运用了 STEP7-Micro/WIN 编辑软件。如图 5.1 所示图 5.1 调试图 本科生课程设计(论文)1第 6 章 课程设计总结对于本次设计,成功采用 PLC 控制多个传送带的工作,完成了本次设计任务的基本要求,经过多次的调试,该系统性能稳定、可靠,可以很好地适用于连续工作。本次设计的生产线自动装箱 PLC 控制系统,其硬件结构简单,成本低廉,响应速度快,性能、价格比很高,和单片机系统相比具有极高的可靠性,具有良好的市场应用价值。本系统解决了传统以继电器控制硬件电路的方法,采用人机界面取代继电器,通过
18、软件的方式控制硬件电路。由于 PLC 具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强,以及编程简单,维护方便,通讯灵活等优点。但是该设计尚有不足,还有很多的扩展功能没有实现,例如对产品计数错误的检测功能等等。课程设计是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会,通过这次比较完整自动装箱生产线系统的设计,我摆脱了单纯的理论知识学习状态,和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识,解决实际工程问题的能力,同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平,而且通过对整体的掌控,对局部的取舍,以及对细节的斟酌处理,都使我的能力得到了锻炼,经验得到了丰富,并且意志品质力,
19、抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。通过这次设计,使我对自动控制设计有了更深刻的认识,也使自己的动手能力和方案设计的思路有了更进一步的提高,同时也更加熟悉了本专业的设计软件。对 PLC 的功能也有了进一步的认识,了解了不同型号的 PLC 以及相关的编程软件。在完成这个题目的过程中,我遇到了一些困难,也走了很多弯路。但通过不断的努力和同学们的大力支持,以及指导老师的悉心教导,我克服了困难完成了本次设计,同时我也获得了很多宝贵的经验,学到了很多新的知识。 本科生课程设计(论文)1参考文献1 张凤珊.电气控制及可编程序控制器 2 版 M .北
20、京: 中国轻工业出版社,2003.2 史国生.电气控制与可编程控制器技术 M .北京: 化学工业出版社,2003.3 郁汉琪.电气控制与可编程序控制器应用技术 M .南京: 东南大学出版社,2003.4 张万忠.可编程控制器应用技术 M .北京: 化学工业出版社,2001.5 阮友德.电气控制与 PLC 实训教程.北京:人民邮电出版社,2006.6 李长久.PLC 原理及应用北京:机械工业出版社,20068.7 罗光伟.可编程控制器教程.成都:电子科技大学出版社,20072. 本科生课程设计(论文)1附录 IPLC 外部接线图: 本科生课程设计(论文)1附录 II程序的语句表:LD I0.0EULD Q0.1EDOLDS Q0.0, 1S M1.0, 1Network 2 LD I0.1A M1.0EULD Q0.4AN T40AN I0.3OLDR Q0.0, 1= Q0.4TON T37, 45S M0.4, 1Network 3 LD T37O Q0.5O T41
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