基于PLC的分拣站控制系统设计

..高等教育自学考试毕业设计课题名称：基于PLC的分拣站控制系统设计设计学生姓名：贺轩指导教师：陈光伟专业：机电一体化技术..基于PLC的分拣站控制系统设计摘要自动生产线综合应用机械技术、控制技术、传感技术、驱动技术、网络技术、人机接口技术等。通过一些辅助装置按工艺顺序将机械加工装置连成一体，并控制液压、气动和电气系统将各个部分动作联系起来，完成预定的生产加工任务。可编程控制器（PLC）以其搞抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑——未处理单元的角色。YL-335B采用模块组合式的结构，各工作单元式现对独立的模块，并采用了标准模块和抽屉式模块放置架。生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。关键字:PLC传感检测控制..SortingstationPLCcontrolsystemdesignAbstractAutomaticproductionlineofintegratedapplicationofmechanicaltechnology,controltechnology,sensortechnology,drivetechnology,networktechnology,human-machineinterfacetechnology.Throughsomeauxiliarydeviceintheprocessingsequencewillmechanicalprocessingdeviceareconnectedintointegrationandcontrol,hydraulic,pneumaticandelectricalsystemeachpartmovestogether,isscheduledtocompletetheproductiontask.Programmablecontroller(PLC)withitsengaginganti-interferenceability,highreliability,highperformancepriceratioandtheprogrammingsimpleandwidelyusedinmodernautomaticproductionequipment,loadingproductionlineofthebrain--notprocessingunitcharacter.YL-335Badoptsmodularstructure,eachworkunitareindependentmodules,andtheuseofstandardmoduleandadrawertypemodulerack.Productionlinesensing,transmissionandprocessing,control,executionanddrivingmechanisminmicroprocessingunitunderthecontrolofcoordinatedandorderlywork,organicallyfusesintogether.Keywords:PLCsensingcontrol..目录摘要............................................................2目录.........................................................4前言............................................................5第一章绪论.....................................................61.1引言....................................................61.2分拣单元的结构和工作过程.................................6第二章相关知识点...............................................102.1旋转编码器概述.........................................102.2西门子MM420变频器简介...............................132.2.1MM420变频器的安装和接线........................132.2.2MM420变频器的BOP操作面板......................162.2.3MM420变频器的参数..............................172.2.4MM420变频器的参数访问...........................192.2.5常用参数设置举例.................................21第三章分拣单元的PLC控制及编程................................263.1工作任务................................................263.2PLC的I/O接线........................................263.3分拣单元的编程要点.....................................293.3.1高速计数器的编程................................293.3.2程序结构.........................................34结论............................................................37参考文献........................................................38致谢............................................................39..前言现代化的自动生产设备（自动生产线）的最大特点是它的综合性和系统性，在这里，机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。可编程序控制器（PLC）以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑——微处理单元的角色。因此，培养掌握机电一体化技术，掌握PLC技术及PLC网络技术的技术人材是当务之急。YL-335B型自动生产线实训考核装备在铝合金导轨式实训台上安装送料、加工、装配、输送、分拣等工作单元，构成一个典型的自动生产线的机械平台，系统各机构的采用了气动驱动、变频器驱动和步进（伺服）电机位置控制等技术。系统的控制方式采用每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。因此，YL-335B综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等。..第一章绪论1.1引言在YL-335B型自动生产线分拣单元应用了多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体的通过状态、物体的颜色及材质等。传感器技术是机电一体化技术的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提之一。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置。变频器技术是现代工业应用最为广泛的电气控制技术。1.2分拣单元的结构和工作过程分拣单元是YL-335B中的最末单元，完成对上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣。使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。当输送站送来工件放到传送带上并为入料口光电传感器检测到时，即启动变频器，工件开始送入分拣区进行分拣。分拣单元主要结构组成为：传送和分拣机构，传动带驱动机构，变频器模块，电磁阀组，接线端口，PLC模块，按钮/指示灯模块及底板等。其中，机械部分的装配总成如图1-1所示。..图1-1分拣单元的机械结构总成1、传送和分拣机构传送和分拣机构主要由传送带、出料滑槽、推料（分拣）气缸、漫射式光电传感器、光纤传感器、磁感应接近式传感器组成。传送已经加工、装配好的工件，在光纤传感器检测到并进行分拣。传送带是把机械手输送过来加工好的工件进行传输，输送至分拣区。导向器是用纠偏机械手输送过来的工件。两条物料槽分别用于存放加工好的黑色、白色工件或金属工件。传送和分拣的工作原理：当输送站送来工件放到传送带上并为入料口漫射式光电传感器检测到时，将信号传输给PLC，通过PLC的程序启动变频器，电机运转驱动传送带工作，把工件带进分拣区，如果进入分拣区工件为白色，则检测白色物料的光纤传感器动作，作为1号槽推料气缸启动信号，将白色料推到1号槽里，如果进入分拣区工件为黑色，检测黑色的光纤传感器作为2号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到2号槽里。自动生产线的加工结束。..2、传动带驱动机构传动带驱动机构机构如图1-2所示。采用的三相减速电机，用于拖动传送带从而输送物料。它主要由电机支架、电动机、联轴器等组成。图1-2传动机构三相电机是传动机构的主要部分，电动机转速的快慢由变频器来控制，其作用是带传送带从而输送物料。电机支架用于固定电动机。联轴器由于把电动机的轴和输送带主动轮的轴联接起来，从而组成一个传动机构。3、电磁阀组和气动控制回路分拣单元的电磁阀组使用了三个由二位五通的带手控开关的单电控电磁阀，它们安装在汇流板上。这三个阀分别对金属、白料和黑料推动气缸的气路进行控制，以改变各自的动作状态。本单元气动控制回路的工作原理如图1-3所示。图中1A、2A和3A分别为分拣一气缸、分拣二气缸和分拣三气缸。1B1、2B1和3B1分别为安装在各分拣气缸的前极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1、2Y1和3Y1分别为控制3个分拣气缸电磁阀的电磁控制端。..图1-3分拣单元气动控制回路工作原理图..第二章相关知识点2.1旋转编码器概述旋转编码器是通过光电转换，将输出至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字信号的传感器，主要用于速度或位置（角度）的检测。典型的旋转编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形狭缝。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1-4所示；通过计算每秒旋转编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。图1-4旋转编码器原理示意图一般来说，根据旋转编码器产生脉冲的方式的不同，可以分为增量式、绝对式以及复合式三大类。自动线上常采用的是增量式旋转编码器。增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90，用于辩向：当A相脉冲超前B相时为正转方向，而当B相脉冲超前A相时则为反转方向。Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。如图1-5所示。..图1-5增量式编码器输出的三组方波脉冲YL-335B分拣单元使用了这种具有A、B两相90º相位差的通用型旋转编码器，用于计算工件在传送带上的位置。编码器直接连接到传送带主动轴上。该旋转编码器的三相脉冲采用NPN型集电极开路输出，分辨率500线，工作电源DC12～24V。本工作单元没有使用Z相脉冲，A、B两相输出端直接连接到PLC（S7-224XPAC/DC/RLY主单元）的高速计数器输入端。计算工件在传送带上的位置时，需确定每两个脉冲之间的距离即脉冲当量。分拣单元主动轴的直径为d=43mm,则减