中南大学机电工程学院PLC课程设计

机电专业课程设计报告书设计题目：自动分捡传送线PLC控制系统设计II学院：机电工程学院班级：机械XXXXXXXX学号：XXXXXXXXXX姓名：XXXXXXXX指导老师:王刚2目录中南大学机电专业课程设计任务书..................................................Ⅰ一、绪论.............................................................................................1二、任务分析......................................................................................2三、创新点.........................................................................................3四、PLC选型.......................................................................................7五、传感器选型................................................................................10六、输入/输出地址的分配...............................................................11七、操作台面板布置图.....................................................................12八、PLC的I/O接线图......................................................................13九、主程序流程图和顺序功能图.....................................................14十、程序梯形图................................................................................16十一、程序指令表............................................................................23参考文献...........................................................................................323中南大学机电专业课程设计任务书设计题目：自动分捡传送线PLC控制系统设计II题目类型:机电一体化工程设计时间：2010.1专业班级：06级机电方向指导教师：王刚1.设计内容要求：某自动分捡传送线要求完成检测物件尺寸大小,并根据检测结果将大、中、小号物件分配到特定位置的工作，该分捡传送线系统组成及其PLC控制系统输入输出信号示意图如图所示。物件被机械手Y0供给上传送带后，大、中、小号物件分别被上X1、中X2、下X3光电传感器检测，并经过分捡控制器Y3，中号物件通过前面的传送带传送，大、小号物件通过后面的传送带传送。其后，大号物件由图中X4信号处滑落，中号物件在图中X5信号处由机械手提走，小号物件在图中X6信号处由气缸Y6推出。注意：在气缸推出过程中传送带相应的起、停控制。设计具体内容包括：1)制定基于PLC的总体控制系统设计方案：要求系统能完成手动（点动）、单步、单周期、连续等控制方式的选择。2)根据节点数选择PLC，绘制控制面板布置图。3)建立I/O分配表，绘制PLC控制系统输入输出接线图。4)绘制用户程序流程图，并编制程序（要求用编程软件，如FXGP-WIN-C）。5)实验室模拟调试程序，并进行传感器选型。6)整理相关文档，完成控制系统设计说明书。设计说明书格式符合中南大学机电工程学院的统一格式和规范要求。4一、绪论在传统的货物分检系统中,一般是使用纸制书面文件来记录货物数据,包括货物名称、批号、存储位置等信息,等到货物提取时再根据书面的提货通知单,查找记录的货物数据,人工搜索、搬运货物来完成货物的提取。在这样的货物分检系统中,制作书面文件、查找书面文件、人工搬运等浪费了巨大的人力物力,而且严重影响了物流的流动速度。随着竞争的加剧,人们对物流的流动速度要求越来越高,这样的货物分检系统已经远远不能满足现代化物流管理的需要。今天,一个先进的货物分检系统,对于系统集成商、仓储业、运输业、后勤管理业等都是至关重要的,因为这意味着比竞争对手更快的物流速度,更快地满足顾客的需求,其潜在的回报是惊人的。建立一个先进的货物分检系统,结合有效的吞吐量,不但可以节省数十、数百、甚至数千万元的成本,而且可以大大提高工作效率,显著降低工人的劳动强度。使用这样的货物分检系统,完全屏弃了使用书面文件完成货物分检的传统方法,采用高效、准确的电子数据的形式,提高效率,节省劳动力;使用这样的货物分检系统,不但可以快速完成简单的存储提取,而且可以方便地根据货物的尺寸、提货的速度要求、装卸要求等实现复杂货物的存储与提取;使用这样的货物分检系统,分检工人只需简单的操作就可以实现货物的自动进库、出库、包装、装卸等作业,降低了工人的劳动强度,提高了效率;使用这样的货物分检系统,结合必要的仓库管理软件,可以真正实现仓库的现代化管理,充分实现仓库空间的合理利用,显著提高企业的物流速度,为企业创造、保持市场竞争优势创造条件5二、任务分析本次课程设计要求设计一个多路分拣传送线PLC控制系统，要求系统实现完成手动、单步、单周期、连续等控制方式。要进行软件设计、硬件设计，硬件设计要求画出输入接线图、输出接线图，注重传感器选型，要求自己设计控制面板；软件设计方面要注意编程技巧，要求画出梯形图，程序流程图，力争实现功能创新。某物件自动分捡机完成检测物件尺寸大小,并根据检测结果将大、中、小号物件分配到特定位置的工作。物件被机械手供给上传送带后，大、中、光电传感器检测，并经过传送带传送到指定位置后，小物件在指定位置被气缸组成的推出机构推出至箱体中，中物件别传送带后面的机械手夹住并送入后方箱子中，大物件在运输到传送带尾部时自动掉落，以完成自动分检的功能。其中控制系统的要求有：1）在气缸推出过程中传送带相应的起、停控制，以免物件无法与推出机构对中而造成推出失败。2）要求系统能完成手动（点动）、单步、单周期、连续等控制方式的选择，以适应各种要求如调试等。6三、创新点随着社会的进步，人们对新的事物的追求也越来越强烈。而为了能够走在所有追逐者的前头，我们就应该需要创新。本次的课程创新设计，除了要完成给定的任务如将大、中、小物件判别并送到指定的位置等功能之外，更应该力争实现软、硬件设计的创新。软件上的创新，采用顺序控制梯形图的编程方法，即使用STL指令的编程方法，程序较为美观，整齐，清楚，易于找出程序漏洞与错误。在编程中为了节约能源，特根据需要来控制不同传送带的运动，当传送带上没有物品时，传送带自动停止运行，当传感器检测到是大号和小号物件时，自动运行Y1,Y2,Y4三条传送带，不运行Y5传送带，当检测到是中号物件时，自动运行Y1,Y2,Y5三条传送带，不运行Y4传送带，当物品到达要求地点时，自动停止所有传送带，以节约能源。通过程序设计，系统可以实现手动、单步、单周期、连续等控制方式的选择与切换，且可以在任意位置实现切换，大大优化了原有程序，使程序更加实用，可满足多种功能需求。在Y3分拣器处，如果紧急制动可能使分拣器断电，导致物件卡死，特在程序中增加了置位指令SET，使在紧急制动的情况下,分拣器Y3保持ON状态，当物件通过分拣器Y3后运用RST复位。硬件方面的创新，增加多处开关，实现物件紧急制动，按需要分步完成作业，单周期运行，连续作业等一系列要求。加入指示灯显示，通过指示灯的显示，可以清楚的知道系统的运行状态，便于后续的一系列操作，防止出现安全事故，有利于检查系统问题。7四、PLC选型Ⅰ、PLC特点PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。PLC有如下特点：1）可靠性高，抗干扰能力强2）硬件配套齐全，功能完善，适用性强3）易学易用，编程方法简单易学4）维护方便，容易改造，维修工作量小5）体积小，重量轻，能耗低6）功能强，性能价格比高7）系统是设计、安装、调试工作量少基于以上特点，因此这次的课程设计选用了可编程控制器来完成将物件以机械的方式分检的任务。Ⅱ、PLC选型在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定8所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。（1）估算输入/输出点数有自动分检机的要求可知，有连续/单周期开关（1个）、单步按钮（2个）、点动按钮（2个）、停止按钮（1个）、机械手开关（1个）、大、中、小物件判别（3个）、物件位置判别（3个）及物件推出判别（1个）。一个触点或按钮需要一个输入点数，故需要14个输入点数。至于输出，则有机械手输出指示(2个)、运输带(4个)、气缸推出机构（1个）、分拣器（1个）、工作情况指示灯（3个）及状态指示灯（3个），一个控制需要一个输出点数，故需要14个输出点数。（2）估算所需存储器容量存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。因此所需内存=（14+14）×15×1.25=525（字）。考虑PLC的内存已经标准化，因此选用具有最少的8K步RAM。（3）输入输出模块的选择输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功9率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。由于自动分检机使用的场合不频繁、响应时间要求不高等的特点，故选择继电器输出即可。（4）确定PLC的机型三菱公司的FX系列型号有FX1S系列、FX1N系列、FX2N系列和FX2NC系列，虽然外观、高度、深度都差不多，但是性能和价格有很大的差别。型号I/O点数用户程序步数应用指令通信功能指令执行时间FX1S10～302K步EEPROM85条较强0.55～0.7usFX1N14～1288K步EEPROM89条强0.55～0.7usFX2N和FX2NC16～256内置8K步RAM128条最强0.08us表1FX系列型号的性能比较FX1S的功能简单实用，价格便宜，用于小型开关