PLC课程设计（论文）-大小球分拣系统课程设计.doc

摘 要分拣控制系统在社会各行各业如：物流配送中心、邮局、采矿、港口、码头、仓库等行业得到广泛运用，分拣系统能够大大提高企事业单位该环节的生产效率。本文在对熟悉了自动及分拣系统的原理的基础上，根据一定的分拣要求,对大小球分拣进行了以西门子PLC为控制核心的监控软件，设计出大小球分拣控制系统的控制系统。该分拣系统以PLC为主控制器,结合气动装置可以进行现场控制产品的自动分拣。系统具有自动化程度高、运行稳定、分拣精度高、易控制的特点,对不同的分拣对象,稍加修改本系统即可实现要求。对本系统完成其设计之后，进行了整体调试。在硬件部分，调试其各部分安装的位置及角度，使其材料物块的运行与传感器安装的角度适合。将硬件各部分的动作幅度进行调试之后，进行了软硬件综合调试，实现材料分拣系统中拣球、传送与放球的全过程。关键词：大小球分拣 机械手 PLC 目录第1章 概述11.1分拣系统基本介绍11.2 分拣系统的意义2第2章 硬件设计32.1分拣系统的控制要求32.2 大小球分拣的设计思想32.3大小球分拣系统的结构42.4 分拣球控制系统的I/O地址分配表和接线图4第3章 软件设计63.1 机械手分捡大小球控制程序流程图63.2 机械手分拣大小球控制程序的梯形图83.3 机械手分拣大小球控制程序的指令表113.4 程序分析13结论14参考文献15第1章 概述1.1分拣系统基本介绍自动分拣系统(Automatic sorting system)是先进配送中心所必需的设施条件之一。它具有很高的分拣效率，通常每小时可分拣商品6000-12000个，可以说，自动分拣机是提高物流配送效率的一项关健因素。它是二次大战后在美国、日本的物流中心中广泛采用的一种自动分拣系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。 控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。分类装置的作用是根据控制装置发出的分拣指示，当具有相同分拣信号的商品经过该装置时，该装置动作，使改变在输送装置上的运行方向进入其它输送机或进入分拣道口。分类装置的种类很多，一般有推出式、浮出式、倾斜式和分支式几种，不同的装置对分拣货物的包装材料、包装重量、包装物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。 输送装置的主要组成部分是传送带或输送机，其主要作用是使待分拣商品贯通过控制装置、分类装置，并输送装置的两侧，一般要连接若干分拣道口，使分好类的商品滑下主输送机（或主传送带）以便进行后续作业。 以上三部分装置通过计算机网络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处理环节构成一个完整的自动分拣系统。1.2 分拣系统的意义二次大战以后，自动分拣系统逐渐开始在西方发达国家投入使用，成为发达国家先进和物流中心，配送中心或流通中心所必需的设施条件之一。（1）能连续、大批量地分拣货物 由于采用大生产中使用的流水线自动作业方式，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等的限制。 （2） 分拣误差率极低 自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分拣信息的准确性大小。（3）分拣作业基本实无人化 国外建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少人员的使用，减轻工员的劳动强度，提高人员的使用效率，因此自动分拣系统能最大限度地减少人员的使用，基本做到无人化。 对于分拣系统的应用前景，主要着眼于分拣系统的可靠性，优越性，应用领域的适用性以及系统的经济效益、成本等方而来考虑。第2章 硬件设计2.1分拣系统的控制要求机械手分拣大小球的控制功能要求为：（1）机械臂起始位置在机械原点即左限、上限位置。（2）有启动按钮和停止按钮控制运行，停止时机械臂必须已回到原点。（3）启动后，机械臂动作顺序为：下降、吸球、上升（至上限）、右行（至右限）、下降 、释放 、上升（至上限）、右行返回至原点。（4）机械臂右行时有小球右限（LS4）和大球右限（LS5）之分：下降时，当电磁铁压着打球时，下限开关LS2断开；压着小球时，下限开关LS2接通。2.2 大小球分拣的设计思想1）当输送机处于起始位置时，上限位开关和左限位开关被压下，极限开关断开。2）启动装置后，捡球装置下行，一直到极限开关闭合。此时。若碰到的是小球，则压力传感器仍为断开状态；若碰到的是大球，则压力传感器闭合状态。3）吸起小球后，则捡球装置向上行，碰到上限位开关后，捡球装置向右行；碰到右限位开关（小球的右限位开关）后，再向下行，碰到下限位开关后，将小球释放到小球箱里，然后返回到原位。4）如果吸起的是大球，捡球装置右行碰到另一个右限位开关（大球的右限位开关）后，再向下行，碰到下限位开关后，将大球释放到小球箱里，然后返回到原位。2.3大小球分拣系统的结构机械手分拣大小球的工作示意图如图2.1所示。 图2.1 机械手分拣大小球的工作示意图2.4 分拣球控制系统的I/O地址分配表和接线图根据控制要求和设计思想大小球分拣系统I/O地址分配表如（表2-1）所示：表2-1 I/O地址分配表左限LS1I1.4 下行 Q0.0 下限LS2I0.3 吸球 Q0.1 上限LS3I0.4 上升 Q0.2 小球右限LS4I0.5 右移 Q0.3 大球右限LS5I0.6 左移 Q0.5 启动按钮 I0.0 原点 Q0.6 停止按钮 I0.1 根据控制要求知道需要7个I/O输入和6个外部输出，因此大小球分拣系统的接线图如下所示：图2.2 机械手分拣大小球的I/O接线图第3章 软件设计3.1 机械手分捡大小球控制程序流程图根据要求，该控制流程根据吸住的是（大球、小球）有两个分支，此处应为分支点，且属于选择性分支。分支在机械臂下降之后根据接近开光（I0.3）的通断，分别将球吸住、上升、右行到I0.5 或I0.6处下降，此处应为汇合点。然后再释放、上升、左移到原点。图3-1 分拣大小球程序控制流程当PLC在RUN方式下第一个扫描周期SM0.1置1，使M0.0得电，按下启动按钮I0.0机械臂下降，当下降碰到下限开关LS2时选择小球（当吸的是大球时LS2不动作且M1.1得电），M0.2得电，停止下降，捡球装置给平板处的电磁线圈通电，捡球平板产生电磁吸力吸住钢球，开始上升，碰到上限开关后开始右行，I0.5为小球位限位开关，I0.6为大球位限位开关，在右行的过程中，如果吸住的是大球，M1.3得电，则要到碰到I0.6才停止右行，M1.4得电，下降一段时间后自动放球，放球完毕后M0.7得电上升到上限开关位置停止上升，M1.0得电，开始左行，碰到左极限停止左行；而如果是吸住的小球，则在右行的时候碰到I0.5就停止右行，M0.5得电，开始下降，下降一段时间后停止下行，M0.6得电释放小球，然后上升到上极限位置停止上升，M0.7得电，开始左行。如此循环不断的进行捡球和放球的过程，直到按下停止按钮，系统才停止工作并回到原点位置。3.2 机械手分拣大小球控制程序的梯形图 R M0.1, 1 Network 5 LD M0.3 LPS A I0.4 S M0.4, 1 LPPR M0.2, 1 Network 6 LD M0.4 LPS A I0.5 S M0.5, 1 LPP R M0.3, 1 Network 7 LD M0.5 LPS TON T39, 100 A T39 S M0.6, 1 LPP R M0.4, 1 Network 8 LD M1.1 LPS TON T41, 100 A T41 S M1.2, 1 LPP R M0.1, 1 Network 9 LD M1.2 LPS 3.3 机械手分拣大小球控制程序的指令表Network 1 / 网络标题/ 网络注释LD SM0.1O I0.1O M1.0S M0.0, 1Network 2 LD M0.0O M1.0AN I0.1A I0.0A I1.4A I0.4S M0.1, 1Network 3 LD M0.1LPSR M0.0, 1R M1.0, 1TON T37, 200A T37A I0.3S M0.2, 1LPPA T37AN I0.3S M1.1, 1Network 4 LD M0.2LPSTON T38, 100 A T38S M0.3, 1LPP LRD R M1.5, 1 LPP A I0.4 R M0.7, 1 Network 14 LD M0.1 O M0.5 O M1.4 = Q0.0 Network 15 LD M0.2 O M1.1 S Q0.1, 1 Network 16 LD M0.3 O M1.2 O M0.7 = Q0.2 Network 17 LD M0.4 O M1.3 = Q0.3 Network 18 LD M1.5 O M0.6 R Q0.1, 1 Network 19 LD M1.0 = Q0.5 Network 20 LDN M1.0 A M0.0 = Q0.6 Network 21 LD I0.1 R M0.1, 18 A I0.4 R M1.1, 1Network 10 LD M1.3LPSA I0.6S M1.4, 1LPPR M1.2, 1Network 11 LD M1.4LPSA T42S M1.5, 1LRDTON T42, 100LPPR M1.3, 1Network 12 LD M1.5O M0.6LPSA T40S M0.7, 1LRDTON T40, 100LRDR M0.5, 1LPPR M1.4, 1Network 13 LD M0.7LPSA I0.4S M1.0, 1LRDR M0.6, 13.4 程序分析机械手起始位置在机械原点，即当I1.4和 I0.4闭合时，按下启动按钮I0.0后，M0.1得电机械手下降，当撞到的是小球时I0.3动作并闭合开始吸小球，吸球时间定为1s，1s后机械手上升，上升撞到上限行程开关I0.4时停止上升，M0.4得电机械手右移，右移撞到小球右限I0.5时，M0.5得电，同时停止右移开始下降，下降一段时间后放球，放球完毕后M0.7得电开始上升，上升至上限即撞到I0.4时，停止上升，开始左移左移到左限位开关I1.4时循环，（当选的是大球时程序分析同上）当按下停止按钮时停止所执行的状态并回到原点。结论1.调试中所遇问题及解决方法1）同一个线圈重复输出造成当前面线圈得电，后面线圈不得电时，PLC只默认后者。解决办法：分别用中间继电器的线圈来代替输出线圈，再用内部线圈的触点来控制这两个相同输出的线圈，以达到控制要求。3）如果想让程序循环执行，就用最后一个中间继电器的常开触点去控制起始原点线圈。2感想经过两周的设计，机械手PLC控制系统的程序，已成功地通过了连续运行的调试，证明本设计的硬件、软件部分基本都能达到预期要求，能可靠地控制大小球分拣系统的工作，达到其设计要求。系统的分析与设计过程也是对学习的总结过程，更是进一步学习和探索的过程。在这过程中，我对利用可编程控制器进行控制系统的设计与开发有了深刻的的认识，对机械手的工作原理有了进一步的掌握，对控制系统的分析与设计有了切身的认识和体会，并在学习和实践过程中增长了知识，丰富了经验。控制系统的开发设计是一项复杂的系统工程，必须严格按照系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与调试的过程来进行。系统的分析与设计是一项很辛苦的工作，同时也是一个充满乐趣的过程。在设计过程中，要边学习，边实践，遇到新的问题就不断探索和努力，即可使问题得到解决。同时，在本次设计中，也深刻体会到理论和实践相集合的重要性。虽然之前收集了大量的资料但在实际应用中却有很大差异，出现了许多意想不到的问题。但经过长时间的摸索最终还是设计出达到要求的系统。由于时间紧迫，有些设计工作还有待完善，在以后的工作中我会继续努力,不断提高自己的技术水平，以适应未来的激烈竞争形势。参考文献1岳庆来主编 可编程序控制器运用技术 机械工业出版社 20062胡晓明主编 电气控制及PLC 机械工业出版社 20063程周主编 PLC技术与应用 福建科学技术出版社 20044李中年主编 控制电气及应用 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