PLC、触摸屏、变频器控制货物分拣系统设计

广西工业职业技术学院毕业设计课题名称：PLC、触摸屏、变频器控制的货物分拣系统设计专业：机电一体化技术班级：机电1032班起止日期：2012-2013第一学期第1-8周姓名：指导教师：前言为期两年半的学习即将结束,两年半来在老师的精心辅导下,我的理论知识有了很大的提高.为检验两年半来的学习成果，我选择了PLC、触摸屏、变频器控制货物分拣系统设计。在设计过程中，我根据所学知识再联系自己的实际进行设计。没想到看起来简单的设计，实际干起来却有太多疑问。有时为了弄懂一个问题，除了要一遍遍的查找资料，还要向老师及网友请教；经过两个多月的努力，终于有了以下这份毕业设计，虽然设计的内容中还存在着许多的缺陷，但确是自己辛勤劳动的结果。通过这次设计，使我学到了许多新的知识，更深深地了解到自已所学的知识太少，还需要进一步努力。这次的毕业设计完成是与翟红云老师的悉心教导和组员的努力分不开的，在此表示衷心的感谢！PLC、触摸屏、变频器控制货物分拣系统设计目录摘要一、设计任务与要求1.1设计任务………………………………………………………………………21.2设计要求………………………………………………………………………2二、自动化生产线简介2.1自动线的简介.…………………………………………………………….........32.2自动线发展.……………………………………………………………….........32.3TVT2000G机电气一体化实训系统介绍……………………..........….............4三、设备核心技术应用3.1PLC技术…………………………………………………………….................83.2传感检测技术……………………………………………………………….......83.3气动技术……………………………………………………….........................103.4变频驱动技术……………………………………………………………….....133.5步进电机及驱动技术………………………………………………………….153.6组态与触摸屏技术…………………………………………………………….18四、控制系统设计4.1气动控制系统原理图………………………………………………………….194.2PLC控制系统设计……………………………………………………………194.2.1I/O分配表……………………………………………………………………194.2.2PLC硬件接线图……………………………………………………………..204.2.3PLC梯形图……………………………………………………......................214.3触摸屏控制画面………………………………………………….....................294.4TVT-2000G所需要的硬件设备………………………………….....................30五、心得体会……………………………………………………………………..31六、谢辞……………………………………………………………………………32七、参考文献………………………………………………………………………33PLC、触摸屏、变频器控制货物分拣系统设计第1页共39页摘要本毕业设计的题目是PLC、触摸屏、变频器控制货物分拣系统设计，重点是采用TVT-2000G机电气一体化实训系统、西门子S7-200系列PLC和变频器实现自动化生产线分拣的自动化控制，该设置包含三个工作状态,分别为：上料检测站、传送站、物料分拣，并掌握运用设计硬件电路图的方法和按设计需要选择元件的类型。通过毕业设计，提高我们学生的设计与调试能力，并学会发现问题，解决问题。把理论结合于实践当中，强化我们学生的动手能力。关键词：西门子PLC、变频器、物料分拣。PLC、触摸屏、变频器控制货物分拣系统设计第2页共39页一、设计任务与要求1.1设计任务使用TVT-2000G机电气一体化培训系统，应用PLC控制技术，结合变频器、步进电机驱动技术、气动技术、传感检测技术和触摸屏控制技术，将黄色金属、黄色塑料、蓝色金属、蓝色塑料四种性质的物料分别输送至平面仓储系统的任意四个料仓。1.2设计要求（1）画出系统气动控制回路图。（2）列出I/O分配表，画出系统PLC控制回路图。（3）设定变频器参数表。（4）编写PLC梯形图。（5）设计组态王画面，实现触摸屏的控制和操作。（6）列出系统设备参数、型号、数量等一览表。（7）安装、接线、调试。（8）编写毕业设计论文PLC、触摸屏、变频器控制货物分拣系统设计第3页共39页二、自动化生产线简介2.1自动线的简介自动化生产线是在流水线的基础上逐渐发展起来的。他不仅要求线体上各种机械加工装置能自动的完成预定的各道工序及工艺过程，使产品成为合格的制品，而且要求在装卸工件、定位夹紧、工件在工序间的输送、工件的分拣甚至包装等都能自动的进行。使其按照规定的程序自懂地进行工作。我们称这种自动工作的机械电气一体化系统为自动生产线（简称自动线）。2.2自动线发展看看自动线所涉及的技术领域是很广泛的，所以它的发展、完善是与各种相关技术的进步及互相渗透是紧密相连的。因而自动线的发展概况就必须与整个支持自动生产线有关技术的发展联系起来。技术应用发展如下：(1)应用可编程序控制器技术它是一种以顺序控制为主，回路调节为辅的工业控制机。不仅能完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算计运算等功能，而且能大规模地控制开关量和模拟量，克服了工业控制计算机用于开关控制系统所存在的编程复杂、非标准外部接口的配套复杂、机器资源未能充分利用而导致功能过剩、造价高昂、对工程现场环境适应性差等缺点。由于可编程序控制器具有一系列优点，因而替代了许多传统的顺序控制器，如继电器控制逻辑等，并广泛应用于自动线的控制。(2)应用机器手、机器人技术机器手在自动线中的装卸工件、定位夹紧、工件在工序间的输送、加工余料的排除、加工操作、包装等部分得到广泛使用。现在正在研制的第三代只能机器人不但具有运动操作技能，而且还有视觉、听觉、触觉等感觉的辨别能力。具有判断、决策能力，能掌握自然语言的自动装置也正在逐渐应用到自动生产线中。(3)应用传感技术传感技术随着材料科学的发展和固体物理效应的不断出现，形成并建立了一个完整的独立科学体系——传感技术。在应用上出现了带微处理器的“智能传感器”，它在自动生产线的生产中监视着各种房主的自动控制程序，起着极重要的作用。PLC、触摸屏、变频器控制货物分拣系统设计第4页共39页(4)应用液压和气压传动技术特别是气动技术，由于使用的是取之不尽的空气作为介质，具有传动反应快、动作迅速、气动原件制作容易、成本小和便于集中供应和长距离输送的优点，而引起人们的普遍重视。气动技术已经发展成为一个独立的技术领域。在各行业，特别是在自动线中得到迅速发展和广泛地应用。(5)应用网络技术的飞跃发展就是网络技术的飞跃，无论是现场总线还是工业以太网络，使得自动线中的各个控制单元构成一个协调运转的整体。2.3TVT2000G机电气一体化实训系统介绍TVT-2000G是一套融合实验、实训及综合开发的新型培训系统，该系统工业元器件，所欲传感器、执行器接口开放，系统内部含有网络接口可组成PLC网络，是包含PLC、传感器、变频器、变频调速、步进电机、启动等技术的综合应用培训系统。该系统的结构主要由控制单元、材料分拣小系统、平面仓储小系统、接口单元等组成。控制单元由电源模块、2个PLC组成。可选择松下FPΣ型PLC、西门子S7-200型PLC/OMRON的CP1H型、三菱FX2N型的PLC。电源单元选用开关电源，主要作用是为系统提供直流24V的电源。系统选用2台PLC主要是用于分别控制平面仓储小系统和材料分拣小系统，然后通过PLC网络实现PLC之间的互相通讯，完成系统的统一动作。PLC之间的网络根据PLC的机型特点，可分别选用PPI/PC-PCINK/C-NET等网络方式。材料分拣小系统由传送带、启动机械手、传感器组、变频器、交流电机、旋转编码器、井式出料塔、气动推料机构等组成。其中变频器、旋转编码器、交流电机与PLC组成带位置反馈的速度控制系统。传感器组成由电容传感器、电感传感器、颜色传感器、光电传感器组成，可以识别货物的颜色、材质、熟料等属性。平面仓储小系统由步进电机及其驱动器、平面库、直线导轨、气动入库机构等组成。通过控制气动图库机构在直线导轨上的唯一，实现不用货物进入到不同的仓位。PLC、触摸屏、变频器控制货物分拣系统设计第5页共39页接口单元采用开放式结构，系统所有控制线盒信号线均通过导线引导面板上来，因此在试验时，只需要在面板上接线即可！平面仓储小系统由平面仓库系统、直线导轨送料单元、步进电机单元、气动单元、传感器单元等组成。其结构示意图如下：平面仓储小系统通过网络读取上一单元的工作信号及存储数据值，根据系统设定将不同标识的货物送入到不同的仓库中区。其控制流程如下所示：当材料分拣小系统进入工作状态以后，平面仓储小系统自动完成抚慰操作，送料机构会到系统的原点。当机械手单元将货物移动到下一个单元时，系统将货物的属性标识、当前状态等数据传送到平面仓储小系统，平面仓储小系统就会根据参数进行控制。PLC、触摸屏、变频器控制货物分拣系统设计第6页共39页在直线导轨上总共有10个运动工位，分为原点、接货区、仓位1区、仓位2区、仓位3区、仓位4区、仓位5区、仓位6区、仓位7区、仓位8区。其示意图如下所示：当系统复位时，送料机构位于原点，当机械手旋转到位后，送料机构位于接货区，完成货物的转载后，根据货物的标识送入不同的仓位中去。送料机构的定位是由步进电机单元进行控制。其定位点可根据系统的不同设定进行手动示教调整。接口单元：接口单元由货物分拣系统接口板和平面仓储系统接口板组成.该单元将所有元器件的接口都引到面板上，故学生进行试验操作时，只需要将相对应得段子用安全接插线进行连接，省去了元器件接线的麻烦。为了我们接线的方便，所有接线端子的底座都用颜色进行标记。如PLC德输入端在面板上涌蓝色标识，而面板上所欲传感器的输出端、旋转编码器的输出端也是用蓝色标识；PLC的输出端在面板上用青色标识，而变频器、气缸、步进电机的控制型号也是用青色标识；电源输出的争端时用红色标识，负端是个用黑色标识，因策其它器件的电源引线的正端时用红色标识，负端是用黑色标识。为了引用电源线方便，子啊每个接口板的左右两侧都有电源输出的正负段子，因此在接线时同侧电源线即可。注意接线时必须断开电源，同时注意信号的流向。面板结构图如下：PLC、触摸屏、变频器控制货物分拣系统设计第7页共39页PLC、触摸屏、变频器控制货物分拣系统设计第8页共39页三、设备核心技术应用3.1PLC技术可编程序控制器（PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一个新型、通用工业自动控制装置。它具有适应于各种工业自动化控制所必需的高可靠性、配置可扩展的灵活性等特点，且具有易于编程、使用维护方便等优点。可编程序控制器在工业自动化控制的各个领域得到了广泛的就用代表着控制技术的发展方向，被业界称为现代工业自动化的三大支柱之一。可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充的原则设计。3.2传感检测技术传感器的介绍传感器像是人的眼睛，耳朵，鼻子等感官器件，是自动生产线的检测元件，能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成电信号输出。在自动线中主要用到了磁性开关，电感式接近传感谢器。光电开关。光电编码器等五种传感器。本自动生产线中主要用到了电感传感器、颜色传感器、光电传感器。1.电感传感器在供料单元中，为了检测带分拣工件是否为金属材料，在运输带上方安装了一