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1、
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畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文)
題 目: PLC控制物料分揀的應(yīng)用
分 院 : 機電學(xué)院 專業(yè): 機電一體化技術(shù)
姓 名:
指導(dǎo)教師:
浙江交通職業(yè)學(xué)院機電學(xué)院
2012年11月
I
PLC控制物料分揀的應(yīng)用
摘 要
隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)
2、展,可編程控制器的需求量逐年增大,應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。
本設(shè)計中PLC控制機電一體化物料分揀系統(tǒng)由上料機構(gòu)、搬運機械手機構(gòu)、物料傳輸分揀機構(gòu)組成。每個機構(gòu)的運用都比較廣泛,特別是搬運機械手,其應(yīng)用逐漸普及,在汽車、電子、機械加工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線或貨物裝卸調(diào)運已得到廣泛應(yīng)用,更好地節(jié)約能源和提高運輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率,以降低其他搬運方式的限制和不足,滿足現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的要求。
關(guān)鍵詞: PLC 物料分揀 機械手
II
I
1 系統(tǒng)的組成、機構(gòu)功能
1.1系統(tǒng)的組成
機電一體化物料分揀系統(tǒng)由上料機構(gòu)、
3、搬運機械手、皮帶輸送線、物件分揀等機構(gòu)組成,通過PLC連接控制的模擬機電一體化生產(chǎn)線。其PLC控制工作流程圖如下圖(圖1)。
送料機構(gòu)
無物料報警停機
物料光電檢測
有物料驅(qū)動機械手
機械手抓料取走
機械手臂旋轉(zhuǎn)
機械手放料后回原點
傳送和分揀機構(gòu)
圖1 PLC工作流程
1.2系統(tǒng)機構(gòu)的組成與功能
1.2.1上料機構(gòu)
上料機構(gòu)的組要組成部分如下圖所示(圖2)。
圖2上料機
主要組成與功能
上料機構(gòu)由井式工件庫、光電傳感器、工件、存放料臺、推料氣
4、缸、安裝支架等組成。主要完成將工件依次送至存放料臺上。沒有工件時,報警指示黃燈閃爍,放入工件后閃爍自動停止。
1.2.2搬運機械手機構(gòu)
搬運機械手的組要組成部分如下圖所示(圖2.3)。
圖2.機械手
主要組成與功能
搬運機械手由氣動手爪、雙導(dǎo)桿氣缸、單桿氣缸、電感傳感器、磁性傳感器、多種類型電磁閥、步進電機及驅(qū)動器組成。主要完成通過氣動機械手手臂前伸,前臂下降,氣動手指夾緊物料,前臂上升,手臂縮回,手臂旋轉(zhuǎn)到位,手臂前伸,前臂下降,手爪松開將物料放入料口,機械手返回原位,等待下一個物料到位等動作。
1.2.3皮帶輸送與分揀機構(gòu)
5、皮帶傳送與分揀機構(gòu)組要組成部分如下圖所示(圖2.4)。
圖2.4皮帶傳送與分揀
主要組成與功能
皮帶輸送與分揀機構(gòu)由皮帶輸送線、分揀料槽、單桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、三相異步電動機、磁性傳感器、光電傳感器、電感傳感器、光纖傳感器及電磁閥等組成。主要完成物料的輸送、分揀任務(wù)。
2 系統(tǒng)的控制要求
2.1 上料機構(gòu)
在復(fù)位完成后,點動“啟動”按鈕,料筒光電傳感器檢測到有工件時,推料氣缸將工件推出至存放料臺,若3秒鐘后,料筒檢測光電傳感器仍未檢測到工件,則說明料筒內(nèi)無物料,這時警示黃燈閃爍,放入物料后熄滅;機械手將工件取走后,推料氣
6、缸縮回,工件下落,氣缸重復(fù)上一次動作。
2.2 搬運機械手機構(gòu)(自動控制+手動控制)
(2.2.1)自動控制:(旋轉(zhuǎn)開關(guān)打到自動擋)
當(dāng)存放料臺檢測光電傳感器檢測物料到位后,機械手手臂前伸,手臂伸出限位傳感器檢測到位后,延時0.5秒,手爪氣缸下降,手爪下降限位傳感器檢測到位后,延時0.5秒,氣動手爪抓取物料,手爪夾緊限位傳感器檢測到夾緊信號后;延時0.5秒,手爪氣缸上升,手爪提升限位傳感器檢測到位后,手臂氣缸縮回,手臂縮回限位傳感器檢測到位后;手臂向右旋轉(zhuǎn),手臂旋轉(zhuǎn)一定角度后,手臂前伸,手臂伸出限位傳感器檢測到位后,手爪氣缸下降,手爪下降限位傳感器檢測到位后,延時0.5秒,氣動手爪
7、放開物料,手爪氣缸上升,手爪提升限位傳感器檢測到位后,手臂氣缸縮回,手臂縮回限位傳感器檢測到位后,手臂向左旋轉(zhuǎn),等待下一個物料到位,重復(fù)上面的動作。在分揀氣缸完成分揀后,再將物料放入輸送線上。
(2.2.2)手動控制:(旋轉(zhuǎn)開關(guān)打到手動擋)
按一下“手臂伸出/縮回按鈕”時手臂伸出,再按一下按鈕手臂縮回,如此按下同一按鈕手臂在伸出與縮回兩態(tài)間往復(fù)循環(huán)。
按一下“手爪下降/上升按鈕”時手爪下降,再按一下按鈕手爪上升,如此按下同一按鈕手爪在下降與上升兩態(tài)間往復(fù)循環(huán)。
按一下“手爪夾緊/松開按鈕”時手爪抓緊,再按一下按鈕手爪松開,如此按下同一按鈕手爪在夾緊與松開兩態(tài)間往復(fù)循環(huán);
按一下“手臂
8、右旋/左旋按鈕”手臂向右旋,再按一下按鈕手臂向左旋,如此按下同一按鈕手臂在向右旋轉(zhuǎn)與向左旋轉(zhuǎn)兩態(tài)間往復(fù)循環(huán);
2.2.3 成品分揀機構(gòu)
當(dāng)入料口光電傳感器檢測到物料時,變頻器接收啟動信號,三相交流異步電機以30HZ的頻率正轉(zhuǎn)運行,皮帶開始輸送工件,當(dāng)料槽一到位檢測傳感器檢測到金屬物料時,推料一氣缸動作,將金屬物料推入一號料槽,料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時,電動機停止;當(dāng)料槽二檢測傳感器檢測到白色物料時,旋轉(zhuǎn)氣缸動作,將白色物料導(dǎo)入二號料槽,料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時,旋轉(zhuǎn)氣缸轉(zhuǎn)回原位,同時電動機停止;當(dāng)物料為黑色物料直接導(dǎo)入三號料槽,料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時,電動機停止。
9、
2.2.4 啟動、停止、復(fù)位、警示
(4.1)系統(tǒng)上電后,點動“復(fù)位”按鈕后系統(tǒng)復(fù)位,將存放料臺、皮帶上的工件清空,點動“啟動”按鈕,警示綠燈亮,缺料時警示黃燈閃爍;放入工件后設(shè)備開始運行,不得人為干預(yù)執(zhí)行機構(gòu),以免影響設(shè)備正常運行。
4.2)按“停止”按鈕,所有部件停止工作,警示紅燈亮,缺料警示黃閃爍。
2.2.5 突然斷電的處理
突然斷電,設(shè)備停止工作。電源恢復(fù)后,點動“復(fù)位”按鈕,再點動“啟動”按鈕。
3 PLC的選型
目前,世界上有200多個廠家生產(chǎn)PLC產(chǎn)品,國內(nèi)廠家的PLC影響率和市場占有率很小,主要是國外品牌。比較著名的有美國的AB、通用(GE)、莫迪康(MO
10、DICON)、日本的三菱(MITSUBISHI)、歐姆龍(OMRON)、富士電機(FUJI)、松下電工、德國的西門子(SIEMENS)、法國的TE、施耐德(SCHNEIDER)、韓國的三星(SAMSUNG)、LG等。
圖3
模擬系統(tǒng)對PLC的要求
功能要求
在滿足一般開關(guān)量輸入信號控制要的同時,系統(tǒng)要進行步進電機控制,要求輸出脈沖信號,所以輸出類型要是晶體管輸出(T)。
I/O點數(shù)要求
系統(tǒng)所需輸入點數(shù)為26點;
系統(tǒng)所需輸出點數(shù)為14點。
在實際統(tǒng)計出的I/O點數(shù)的基礎(chǔ)上加15%——20%的備用量,以便今后調(diào)整和擴展。
確定型號
根據(jù)上述要求可
11、暫定型號為:三菱FX2N-64MT。
考慮到FX2N-64MT與FX2N-48MT相比價格稍微較貴。但FX2N-48MT的輸入點數(shù)能不能滿足系統(tǒng)要求,但也可選用擴展模塊比如:FX2N-8EX(輸入點為8的擴展模塊)??紤]多方面因素:
最后確定可編程控制器型號為:三菱FX2N-64MT(圖3)
4 指令語句表編程語言
本設(shè)計中運用了指令語句表編程語言和指令語句表編程語言,通過指令語句表能看出清編程思路,控制要求和系統(tǒng)實現(xiàn)的功能。
12
5 系統(tǒng)調(diào)試
機電一體化物料分揀系統(tǒng)PLC 程
12、序應(yīng)在未帶載情況下模擬調(diào)試好,在接觸器等輸出狀態(tài)正確后,再將各個控制元器件接上,模擬調(diào)試完成后,則可進行現(xiàn)場安裝,并進行運行調(diào)試,確定參數(shù),完善程序,最后交付運行使用。
程序的調(diào)試與運行監(jiān)控
程序的調(diào)試及運行監(jiān)控是程序開發(fā)的重要環(huán)節(jié),很少有程序是一經(jīng)編制就可以運行成功的,只有經(jīng)過試運行甚至現(xiàn)場運行才能發(fā)現(xiàn)程序中不合理的地方并且進行修改。本設(shè)計中使用的編程軟件GX-DeveloperV7.0具有監(jiān)控功能,將仿真軟件GX Simulator 6c安裝后就可直接在編程軟件中進行程序的調(diào)試及監(jiān)控。通過仿真軟件按照控制要求一步步進行輸入輸出端口設(shè)置,看輸出是否滿足控制要求。仿真時是否正常按預(yù)期效果輸
13、出,若不是按預(yù)期效果輸出,再根據(jù)出不正常的地方返回用軟件仿真,查看相應(yīng)的軟件模擬動作是否正常,若有異再修改程序,這樣反復(fù)調(diào)試,直至程序可用模擬調(diào)試運行正常。
如圖5、圖6、圖7 所示是程序的調(diào)試及監(jiān)控。
圖5程序的調(diào)試
圖5.1 程序調(diào)試及運行開始
對程序軟元件進行調(diào)試
在仿真軟件中可以直接對各種軟器件進行置位,X0000-0237、Y0000-0237、T00-99、C00-99、M00-99等部分常用的軟器件可直接進行置位,對于特殊功能輔助繼電器、時間繼電器、計數(shù)器不能直接置位著。
通過輸入(X000-0237)可強制置位,
14、再觀察輸出(Y0000-0237)的變化這可以看出程序運行時的狀態(tài),再根據(jù)控制要求一步步調(diào)試,直至程序調(diào)試成功。則可進行實物運行調(diào)試。
圖6程序的調(diào)試
圖5.2 程序軟元件調(diào)試及運行監(jiān)控
對程序時序圖進行監(jiān)控調(diào)試
通過時序圖可以清楚的反應(yīng)出程序輸出的狀態(tài),可以直接觀看到各個軟元件的時序圖,因而更有助于對程序的調(diào)試。
圖7 程序時序圖監(jiān)控調(diào)試
系統(tǒng)模擬調(diào)試
本系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)源于學(xué)校的實驗室,自動控制部分可以在實驗室進行模擬調(diào)試。首先將程序?qū)懭肴釬X2
15、N-48MT可編程控制器中,模擬調(diào)試時,先進行PLC空載模擬調(diào)試。按系統(tǒng)的運行條件,控制要求以及控制流程圖在 PLC 的輸出指示燈上看輸出。直到程序改正到PLC輸出指示燈按要求熄滅、亮起時,則可進行真正的模擬系統(tǒng)調(diào)試。將硬件部分按照原理圖連接好,檢查主電路和控制電路確定無誤后,進行調(diào)試。模擬調(diào)試時看個執(zhí)行元件是否按要求執(zhí)行動作,進過不斷的調(diào)試修改直至調(diào)試成功。
結(jié)束語
本文闡述PLC控制物料搬運分揀等應(yīng)用,將工廠曾經(jīng)需要大量人力物力來解決的物料搬運和分揀工作,通過合理利用三菱FX2N-64MT的性能,將經(jīng)過人工編程,達到在人員精簡同時,效率還得到了很大的提高。這真是現(xiàn)代化工廠所需要的。
16、通過效率的提升,工廠生產(chǎn)力會大大提高,生產(chǎn)成本的降低,產(chǎn)品的利潤的提升,工廠的效益會有明顯改變。
參考文獻
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[2] 章國華,蘇東. 典型生產(chǎn)線原理、安裝與調(diào)試[M]. 北京:北京理工大學(xué)出版社,2011.
[3] PLC的介紹:
[4] 編程器簡介:
[5] 仿真軟件簡介:
致 謝
大學(xué)生活即將結(jié)束,我也將涉足于社會之中。借此機會我要感謝我的父母親,一直在身后默默的支持我。對父母說再多聲的謝謝也不及自己的行動更實際。
其次我要感謝在大學(xué)三年里教過我知識的每一位任課老師和曾經(jīng)幫助過我的同學(xué)。在學(xué)校中我學(xué)會了自學(xué),懂得了許多為人處世的道理,很大部分都是聽取了老師們的良言。感謝各位老師,學(xué)到最后你們所傳授的知識都是很有用的,這點我一直都是這樣認為的。
最后我要特別感謝指導(dǎo)本篇論文的豐二中老師,在百忙中抽空出來為我們盡心盡責(zé)的指導(dǎo)。