2872 基于plc的分料自動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2872 基于plc的分料自動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),基于,plc,自動(dòng)機(jī),控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 附表 4：寧波大紅鷹學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論文） 任 務(wù) 書所在學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級 08 機(jī)自 3(本)學(xué)生姓名 謝佳鑫 學(xué)號 08141010331 指導(dǎo)教師 鐘漢生題 目 分料自動(dòng)機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容與基本要求：（目標(biāo)、任務(wù)、途徑、方法，應(yīng)掌握的原始資料（數(shù)據(jù)） 、參考資料（文獻(xiàn)）以及設(shè)計(jì)技術(shù)要求、注意事項(xiàng)等） （紙張不夠可加頁）目標(biāo)：完成分料自動(dòng)機(jī)四個(gè)模塊的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：振動(dòng)進(jìn)料模塊、裝配及檢測模塊、成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊、進(jìn)倉模塊。振動(dòng)進(jìn)料模塊：振動(dòng)模塊主要由振動(dòng)料倉配直線振動(dòng)器、檢測裝置等組成，主要完成工作 1 的裝配準(zhǔn)備工作及檢測是否有工件（以便確定第二模塊是否工作） 。裝配及檢測模塊：物料轉(zhuǎn)移模塊主要由氣缸等完成上下、水平、轉(zhuǎn)動(dòng)等動(dòng)作，由氣爪（機(jī)械手）完成工作的抓取及釋放工作，使工作 1 從直線振動(dòng)器轉(zhuǎn)發(fā)移到工作臺(tái)上。成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊：裝配及檢測模塊主要完成工作的裝配及檢測工作，分成四個(gè)工位，第一工位為接料，第二為裝配，第三為接觸式檢測，第四為出料。進(jìn)倉模塊：成品分撿及轉(zhuǎn)移模塊根據(jù)上一模塊的檢測結(jié)果確定在哪一位置釋放工件，不良品進(jìn)入廢品斗，良品上皮帶機(jī)進(jìn)入后道工序，皮帶機(jī)上配有工作檢知器，用于檢測是否有工作向后道移動(dòng)，若有工件則給予后一模塊動(dòng)作信號。任務(wù)要求： 1) 大量查閱參考文獻(xiàn)，熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容，掌握設(shè)計(jì)方法；2) 按要求翻譯與本課題相關(guān)的外文文獻(xiàn)資料 2 篇；3) 寫出各模塊 PLC 的資源分配表;4) 用 Protel DXP 或者 AutoCAD 軟件繪制各模塊電氣控制原理圖、 PLC 端口分配圖等。5) 按照論文撰寫格式完成畢業(yè)論文；參考資料：1 阮友德. 三菱 PLC 工程應(yīng)用設(shè)計(jì). 人民郵電出版社. 20092 三菱 PLC 編程手冊（中文版）二、畢業(yè)論文進(jìn)度計(jì)劃畢業(yè)設(shè)計(jì)共 11 周，其中建筑設(shè)計(jì) 4 周，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 周，具體進(jìn)程安排如下：2011.7-2011.9 熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書，完成開題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述；2011.10-2011.12 完成分料自動(dòng)機(jī)四個(gè)模塊的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括各模塊電氣控制原理圖、PLC 端口分配圖等。2012.1-2012.3 完成各模塊 PLC 程序設(shè)計(jì)；2012.4-2012.5 完成論文撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間： 年 月 日至 年 月 日計(jì) 劃 答 辯 時(shí) 間： 年 月 日三、專業(yè)（教研室）審批意見：審批人（簽字）：工作任務(wù)與工作量要求：原則上查閱文獻(xiàn)資料不少于 12 篇，其中外文資料不少于 2 篇；文獻(xiàn)綜述不少于 3000 字；文獻(xiàn)翻譯不少于 2000 字；畢業(yè)論文 1 篇不少于 8000 字，理工科類論文或設(shè)計(jì)說明書不少于 6000 字（同時(shí)提交有關(guān)圖紙和附件） ，外語類專業(yè)論文不少于相當(dāng) 6000 漢字。 提交相關(guān)圖紙、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、調(diào)研報(bào)告、譯文等其它形式的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范及有關(guān)要求，請查閱寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)手冊 。備注：學(xué)生一人一題，指導(dǎo)教師對每一名學(xué)生下達(dá)一份畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 。I這個(gè)你可以作為參考目錄目錄 .I模塊一 振動(dòng)進(jìn)料模塊 .11. 主要任務(wù) .12實(shí)訓(xùn)目標(biāo) .13. 控制電路圖 .11. 主要任務(wù) .32實(shí)訓(xùn)目的 .33. 控制電路圖 .3模塊三 裝配及檢測模塊 .51. 主要任務(wù) .52實(shí)訓(xùn)目的 .53. 控制電路圖 .5模塊四 成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊 .71. 主要任務(wù) .72實(shí)訓(xùn)目的 .73. 控制電路圖 .7模塊五 進(jìn)倉模塊 .91. 主要任務(wù) .92實(shí)訓(xùn)目的 .9II3. 控制電路圖 .9自動(dòng)機(jī)控制原理 .11各模塊的動(dòng)作互鎖 .12STEP 7Micro 軟件使用說明 .131 軟件界面介紹 .132創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目的步驟 .131模塊一 振動(dòng)進(jìn)料模塊1. 主要任務(wù) 振動(dòng)模塊主要由振動(dòng)料倉配直線振動(dòng)器、檢測裝置等組成，主要完成工作1 的裝配準(zhǔn)備工作及檢測是否有工件（以便確定第二模塊是否工作） 。2實(shí)訓(xùn)目標(biāo)1) .寫出 PLC 的資源分配。2) .要求編程實(shí)現(xiàn)本模塊的控制要求，即檢測是否有工件，并把信號傳送給第二模塊。3. 控制電路圖圖 1.料斗電路控制2圖 2.料斗 I/O 口分配圖3模塊二 物料轉(zhuǎn)移模塊1. 主要任務(wù) 物料轉(zhuǎn)移模塊主要由氣缸等完成上下、水平、轉(zhuǎn)動(dòng)等動(dòng)作，由氣爪（機(jī)械手）完成工作的抓取及釋放工作，使工作 1 從直線振動(dòng)器轉(zhuǎn)發(fā)移到工作臺(tái)上。2實(shí)訓(xùn)目的1) .寫出 PLC 的資源分配。2) .要求編程實(shí)現(xiàn)本模塊的控制要求，即實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的抓取和釋放的動(dòng)作，并把釋放信號傳送給第三模塊。3. 控制電路圖圖 3.機(jī)械手電路控制圖4圖 4.機(jī)械手 I/O 口分配圖5模塊三 裝配及檢測模塊1. 主要任務(wù) 裝配及檢測模塊主要完成工作的裝配及檢測工作，分成四個(gè)工位，第一工位為接料，第二為裝配，第三為接觸式檢測，第四為出料。2實(shí)訓(xùn)目的1) .寫出 PLC 的資源分配。2) .要求編程實(shí)現(xiàn)本模塊的控制要求，即完成工位的轉(zhuǎn)動(dòng)，工件 1 和工件 2的組裝和壓緊動(dòng)作，然后轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)。3. 控制電路圖圖 5.轉(zhuǎn)臺(tái)電路控制圖6圖 6.轉(zhuǎn)臺(tái) I/O 資源分配7模塊四 成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊1. 主要任務(wù) 成品分撿及轉(zhuǎn)移模塊根據(jù)上一模塊的檢測結(jié)果確定在哪一位置釋放工件，不良品進(jìn)入廢品斗，良品上皮帶機(jī)進(jìn)入后道工序，皮帶機(jī)上配有工作檢知器，用于檢測是否有工作向后道移動(dòng)，若有工件則給予后一模塊動(dòng)作信號。2實(shí)訓(xùn)目的1) .寫出 PLC 的資源分配。2) .要求編程實(shí)現(xiàn)本模塊的控制要求，即主要完成電磁吸盤的吸上、氣缸的水平移動(dòng)、及檢測安裝好的工件的信息檢測（高度和顏色信息） ，并給第五模塊信號，控制第五模塊的動(dòng)作。3. 控制電路圖圖 7.傳送帶控制電路圖8圖 8.傳送帶 I/O 資源分配9模塊五 進(jìn)倉模塊1. 主要任務(wù) 進(jìn)倉模塊根據(jù)前一模塊的信號確定角度氣缸、步進(jìn)電機(jī)是否動(dòng)作，上下移動(dòng)氣缸根據(jù)料倉內(nèi)的物料情況確定是否動(dòng)作，推料氣缸在步進(jìn)電機(jī)及上下氣缸動(dòng)作完成后（即確定放料倉位后）推料入倉。2實(shí)訓(xùn)目的1) . 寫出 PLC 的資源分配。2) . 要求編程實(shí)現(xiàn)本模塊的控制要求，即主要是根據(jù)第四模塊傳送來的信號，確定氣缸的歸倉動(dòng)作（即控制絲桿的轉(zhuǎn)矩） 。3. 控制電路圖圖 9.立體倉控制電路圖10圖 10.立體倉 I/O 資源分配11自動(dòng)機(jī)控制原理振動(dòng)料倉采用外購，具體提供工件給供應(yīng)商，由供應(yīng)商根據(jù)工件確定料倉。直線振動(dòng)器出口處裝有檢測裝置，檢測是否有工件通過，若有工件，即指揮第二模塊動(dòng)作（第二模塊的動(dòng)作還需第三模塊的動(dòng)作命令） 。當(dāng)上一模塊檢測有工件時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸、水平移動(dòng)氣缸工作，使機(jī)械手動(dòng)作到直線振動(dòng)器的出口上方，然后上下移動(dòng)氣缸動(dòng)作，使氣爪移動(dòng)到工件處，氣爪動(dòng)作，抓緊工件，然后上下移動(dòng)氣缸、水平移動(dòng)氣缸、角度氣缸分別移動(dòng)，使工件 1 移至下一模塊的第一工位上方，然后氣爪動(dòng)作，放下工件 1，最后機(jī)械手恢復(fù)原始位置；根據(jù)時(shí)序控制及上一模塊是否有工件確定機(jī)械手的下一動(dòng)作時(shí)間。當(dāng)?shù)诙K將工件 1 放入第一工位后，工件轉(zhuǎn)動(dòng)到下工位（注意：應(yīng)測試模塊 2 的動(dòng)作時(shí)間，模塊 3 的轉(zhuǎn)動(dòng) 1 工位的時(shí)間，根據(jù)兩個(gè)動(dòng)作的時(shí)間確定哪個(gè)模塊等待，由動(dòng)作時(shí)間長的模塊在動(dòng)作完成時(shí)提供一電信號給予動(dòng)作快的模塊，確定其可以動(dòng)作） ，第二工位的進(jìn)料缺陷缸動(dòng)作，使工件 2 進(jìn)入工件 1，壓緊氣缸動(dòng)作，壓入工件 2，轉(zhuǎn)動(dòng)工件臺(tái)，使工件進(jìn)入第四工位。第四模塊的電磁吸盤初始位置為第三模塊的第四工位正上方，當(dāng)?shù)谌K轉(zhuǎn)動(dòng)一工位時(shí)，電磁吸盤工作，吸上工件，然后水平移動(dòng)氣缸移動(dòng)，根據(jù)第三模塊檢測結(jié)果確定將工件在何處釋放，釋放工件后恢復(fù)初始位置。皮帶機(jī)減速電機(jī)在系統(tǒng)開機(jī)后通電，保持在 10r/min 作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶作勻速運(yùn)動(dòng)，在皮帶的靠近出口處裝有工件檢測裝置，檢測是否有工件進(jìn)入后道，若檢測有工件通過，第五模塊的角度氣缸動(dòng)作（角度氣缸動(dòng)作的時(shí)機(jī)根據(jù)實(shí)際確定）夾緊工件，工件進(jìn)入第五模塊。第五模塊接收工件后，判斷工件的放置入口，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，上下移動(dòng)氣缸根據(jù)計(jì)算確定是否動(dòng)作，入倉位置定位完成后，推料氣缸動(dòng)作推入工件并復(fù)位，待推料氣缸動(dòng)作完成后，工作臺(tái)復(fù)位，等待下一工件進(jìn)入（注意：測試第五模塊的動(dòng)作完成時(shí)間，應(yīng)保證動(dòng)作時(shí)間快于皮帶送料的時(shí)間） 。12各模塊的動(dòng)作互鎖、第二模塊的動(dòng)作由第一模塊的工件檢測裝置及第三模塊的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作完成信號決定，當(dāng)?shù)谌K轉(zhuǎn)動(dòng)一工位的時(shí)間小于第二模塊的動(dòng)作時(shí)間時(shí)，不需要第三模塊的反饋信號。、第三模塊的動(dòng)作由第二模塊是否動(dòng)作決定，當(dāng)?shù)诙K動(dòng)作時(shí)，延時(shí)一定時(shí)間，工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。、第四模塊的動(dòng)作周期由第二模塊及第三模塊中動(dòng)作時(shí)間長的確定，與第二模塊同時(shí)動(dòng)作，第四模塊的皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)小于前部所有模塊的單元?jiǎng)幼魉俣?，以保證工件始終在皮帶上。、第四模塊上工件檢知器用于檢測是否工件通過，當(dāng)檢測有工件時(shí)，通過一定的延時(shí)，第五模塊上角度氣缸動(dòng)作，夾緊工件，然后完成入倉動(dòng)作。應(yīng)保證入倉動(dòng)作時(shí)間少于前部單元?jiǎng)幼鲿r(shí)間，若無法保證，應(yīng)使前部所有模塊有動(dòng)作延時(shí)功能。入倉工作臺(tái)上有上下位置行程開關(guān)及水平行程開關(guān)，以使工作臺(tái)能恢復(fù)到初始位置，當(dāng)工作臺(tái)無法恢復(fù)時(shí)，應(yīng)保證所有模塊停止動(dòng)作，并恢復(fù)到初始狀態(tài)。13STEP 7Micro 軟件使用說明1 軟件界面介紹2創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目的步驟雙擊圖標(biāo)：進(jìn)入程序編制界面14常用的工具編寫梯形圖程序程序調(diào)試1寧XX 大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )基于 plc 的分料自動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)所 在 學(xué) 院 機(jī) 電 學(xué) 院專 業(yè) 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化班 級姓 名學(xué) 號指 導(dǎo) 老 師訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 1003471643摘 要傳統(tǒng)的物料分選方法采用人工分選，存在物料速度慢、效率低下和人為因素影響大的問題。隨著生產(chǎn)力的提高，物料的自動(dòng)化分選成為發(fā)展的必然。本文通過對物料工藝流程分析，設(shè)計(jì)了基于 PC-PLC 模式的物料自動(dòng)化分選系統(tǒng)的控制系統(tǒng)硬件。通過對分選系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的總體方案和工作原理的介紹，闡明了控制部分硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，完成了硬件的選型和軟件的設(shè)計(jì)，并通過現(xiàn)場調(diào)試驗(yàn)證了控制系統(tǒng)的合理性和可靠性。關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)，控制，PLC，物料分選訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 10034716433AbstractThe traditional separation methods using artificial detection, slow speed, low efficiency of existing material and human factors issues. With the increasing productivity, material for automated detection of inevitable. Based on the material analysis of the process flow, design based on the PC-PLC model material automatic sorting system of hardware of control system. Through the sorting system control system general scheme and working principle of introduction, elucidation of the control part of the hardware system design, completed the selection of hardware and software design, and through on-site commissioning verifies the rationality and reliability of the control system.Key Words: Stepping motor, control, PLC, material sorting訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 10034716434目 錄摘 要.3Abstract.4目 錄.5第 1 章 緒論.71.1 概述 .71.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況及趨勢 .71.3 本課題研究的意義 .81.4 本課題擬采用的方法 .81.5 本課題的主要內(nèi)容 .8第 2 章 分料自動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).102.1 總體設(shè)計(jì)概要 .102.2 分料機(jī)構(gòu)控制要求 .102.3 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) .112.3.1 概述 .112.3.2 控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) .12第 3 章 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì) .133.1 概述 .133.1.1 步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)部分 .133.1.2 狀態(tài)檢測及報(bào)警設(shè)計(jì) .133.2 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及選型 .143.2.1 PLC 系統(tǒng)的選型 .143.2.2 各模塊的電路原理圖和 PLC 的 I/O 點(diǎn)分配 .153.2.3 PLC 與工控機(jī)的通信協(xié)議 .263.2.4 驅(qū)動(dòng)器的選擇 .263.3 軟件的實(shí)現(xiàn)方法 .273.4 各模塊的動(dòng)作互鎖 .29總 結(jié).30訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 10034716435致 謝.31參考文獻(xiàn).32訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 10034716436第 1 章 緒論1.1 概述隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無論在工廠還是在人們的日常生活中，自動(dòng)化設(shè)備都得到了 高度的普及，這極大的改善了人們的工作條件和生活水平。總的來說，自動(dòng)化設(shè)備是由機(jī)械和控制兩大部分組成，其中機(jī)械部分主要負(fù)責(zé)完成具體 的動(dòng)作，如導(dǎo)軌與的直線運(yùn)動(dòng)、圓弧的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等等；控制部分主要負(fù)責(zé)各種機(jī)械動(dòng)作的先后順序以及一些保護(hù)措施等等。機(jī)械與電控是相輔相成的，誰也離不開誰，其中以機(jī)械為主，電控為輔?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展要求生產(chǎn)向著快速、靈活、高質(zhì)量、大批量的自動(dòng)化方向發(fā)展，與此同時(shí)，產(chǎn)品分選能否跟得上生產(chǎn)的速度就決定了工廠效益的高低，尤其是對大批量生產(chǎn)的重要元件的分選，靠人工分選費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。因此，如果能有一條自動(dòng)分選生產(chǎn)線來取代原來的手工操作，就顯得非常必要。因此，由寧波市科技局提出、南京理工大學(xué)承擔(dān)研制一套自動(dòng)化程度高、分選效率高的分選平臺(tái)。該系統(tǒng)可以達(dá)到自動(dòng)分選的尺寸，以減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省大量的人力、財(cái)力、物力，并提高分選的正確率，使產(chǎn)量與分選同步，以提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況及趨勢成件物品分料是將眾多的不同物品，迅速地按其要求分送到眾多目的地的一種物料搬運(yùn)過程。過去，成件物品分料一般用人力和借助簡單機(jī)械來進(jìn)行，其主要缺點(diǎn)是勞動(dòng)量大，效力低，差錯(cuò)率高。隨著生產(chǎn)及商業(yè)連鎖經(jīng)營模式的發(fā)展和商品品種的激烈增多，目前物品分料自動(dòng)機(jī)已成為各種行業(yè)，如郵政、醫(yī)藥、煙草、圖書等末端配送中心的重要設(shè)施，也是物料搬運(yùn)自動(dòng)化的一個(gè)重要分支。分料自動(dòng)機(jī)主要由振動(dòng)進(jìn)料模塊、裝配及檢測模塊、成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊、進(jìn)倉模塊等電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)四部分組成。訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 10034716437振動(dòng)進(jìn)料模塊：振動(dòng)模塊主要由振動(dòng)料倉配直線振動(dòng)器、檢測裝置等組成，主要完成工作 1 的裝配準(zhǔn)備工作及檢測是否有工件（以便確定第二模塊是否工作） 。裝配及檢測模塊：物料轉(zhuǎn)移模塊主要由氣缸等完成上下、水平、轉(zhuǎn)動(dòng)等動(dòng)作，由氣爪（機(jī)械手）完成工作的抓取及釋放工作，使工作 1 從直線振動(dòng)器轉(zhuǎn)發(fā)移到工作臺(tái)上。成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊：裝配及檢測模塊主要完成工作的裝配及檢測工作，分成四個(gè)工位，第一工位為接料，第二為裝配，第三為接觸式檢測，第四為出料。進(jìn)倉模塊：成品分撿及轉(zhuǎn)移模塊根據(jù)上一模塊的檢測結(jié)果確定在哪一位置釋放工件，不良品進(jìn)入廢品斗，良品上皮帶機(jī)進(jìn)入后道工序，皮帶機(jī)上配有工作檢知器，用于檢測是否有工作向后道移動(dòng)，若有工件則給予后一模塊動(dòng)作信號。1.3 本課題研究的意義本課題意在研制出一套分選平臺(tái)系統(tǒng)，利用系統(tǒng)的自動(dòng)分選功能，來取代原有的人工分選，以達(dá)到減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率的目的。自動(dòng)分選裝置的應(yīng)用，將有效地提高企業(yè)的自動(dòng)化水平，在提高了測量精度的基礎(chǔ)上，極大地提高工廠的生產(chǎn)分選效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力，可以產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，此分選裝置的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，具有極高的實(shí)用價(jià)值與推廣價(jià)值，有著重要的意義。1.4 本課題擬采用的方法隨著科技的不斷發(fā)展，分選自動(dòng)化已成為一種提高效率、提高分選結(jié)果精確性的重要途徑。傳統(tǒng)的分選主要依靠工人手工打表的方式，對是否合格進(jìn)行檢驗(yàn)。人工分選存在分選速度慢、效率低下、人為因素影響大等問題。因此，的自動(dòng)化分選成為必然。采用可編程序控制器（PLC）作為系統(tǒng)的控制核心，通過串行通訊與工控機(jī)組成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對分選、分料過程的實(shí)時(shí)監(jiān)視和自動(dòng)控制。訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 100347164381.5 本課題的主要內(nèi)容本文的主要內(nèi)容如下：第一章緒論部分介紹了分選平臺(tái)的研制原因、目的、作用以及國內(nèi)外在該課題方面的發(fā)展概況及趨勢，并闡述了本課題研究的方法、手段及意義。第二章介紹了分選平臺(tái)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，闡述了分選平臺(tái)系統(tǒng)的要求、系統(tǒng)組成、各組成部分的功能以及控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。第三章介紹了控制系統(tǒng)硬件部分的選型及分析，其中詳細(xì)介紹了對步進(jìn)電機(jī)、感應(yīng)開關(guān)、電磁鐵、PLC 和驅(qū)動(dòng)元件的選擇，對 PLC 的輸出輸入口的分配及 PLC 與工控機(jī)的通信協(xié)議做了介紹，最后生成控制系統(tǒng)硬件接線圖和電路圖?？刂葡到y(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)簡介，對軟件的要求、功能、實(shí)現(xiàn)方法及流程圖做了簡單的介紹。全文總結(jié)中介紹了本人通過在本課題中工作所得收獲，以及在工作中發(fā)現(xiàn)的不足、有待解決的問題等訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 10034716439第 2 章 分料自動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)概要分料自動(dòng)機(jī)四個(gè)模塊的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：振動(dòng)進(jìn)料模塊、裝配及檢測模塊、成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊、進(jìn)倉模塊。1、為避免因摩擦產(chǎn)生的影響，在設(shè)計(jì)傳送帶時(shí)，我們采用組合式的物料夾具，即在外物料夾具內(nèi)配上圓形的與物料相配的內(nèi)夾具，盡量減少物料與導(dǎo)軌的摩擦，且要有物料保護(hù)罩；2、由于物料合格產(chǎn)品占多數(shù)，在設(shè)計(jì)時(shí)，把中間一個(gè)出口作為合格產(chǎn)品的出口，考慮到要盡可能地減少步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，在出料口左右兩邊各設(shè)三個(gè)分料出口； 3、為使傳送帶具有良好的穩(wěn)定性，需要設(shè)計(jì)壓帶輪部件，以壓帶輪彈簧的彈性減弱外部環(huán)境引起的震動(dòng)；4、在設(shè)計(jì)測頭夾具時(shí)，要考慮到如何保護(hù)傳感器探頭及有效夾緊。2.2 分料機(jī)構(gòu)控制要求分類機(jī)構(gòu)由 PLC 依據(jù)接收到的分類信息控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，將物料分類出去。PLC 對分類電機(jī)的控制是通過 PTO（高速脈沖串輸出）的方式。PTO 方式中，可輸出多個(gè)脈沖串，并允許脈沖串排隊(duì)，以形成管線。依據(jù)管線的實(shí)現(xiàn)方式分為單段管線和多段管線。本系統(tǒng)中采用多段管線的方式，通過在變量存儲(chǔ)區(qū)建立包絡(luò)表的方式，控制輸出脈沖的周期和脈沖數(shù)，從而達(dá)到對步進(jìn)電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)動(dòng)角度精確控制的目的。然后由電磁鐵失電將物料推出到對應(yīng)的出口。分類結(jié)束后步進(jìn)電機(jī)復(fù)位回到起始狀態(tài)，等待下一個(gè)物料的到來。在分類的過程中，PLC 通過對安裝在系統(tǒng)中的感應(yīng)開關(guān)來判斷分類過程中的各種狀態(tài)。如：物料到達(dá)、定位信號、分類完成等等。如果發(fā)現(xiàn)非正常狀態(tài)，則向工控機(jī)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號告知工作人員，以方便排除故障。訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 1003471643102.3 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.3.1 概述控制系統(tǒng)的作用是保證所有結(jié)構(gòu)能嚴(yán)格按照預(yù)定的順序，協(xié)調(diào)地、有節(jié)奏地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和停止運(yùn)動(dòng)，是工作循環(huán)得以周而復(fù)始地進(jìn)行?？刂葡到y(tǒng)對生產(chǎn)率和工作可靠性影響物料平臺(tái)控制系統(tǒng)是基于工控機(jī)-PLC 模式構(gòu)成的一個(gè)集散控制系統(tǒng)。工控機(jī)作為監(jiān)控管理層實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的管理工作，并且對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、控制和調(diào)度。PLC 作為控制執(zhí)行層，完成局部的控制工作。工控機(jī)把管理決策、控制任務(wù)、控制參數(shù)和調(diào)度命令通過通信電纜傳送給控制層PLC，PLC 也要通過電纜把控制過程的參數(shù)、控制進(jìn)程和控制數(shù)據(jù)傳送給管理層。PLC 與工控機(jī)通過通信口進(jìn)行通信，工控機(jī)讀取 PLC 的通行口識別整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并在工控機(jī)上有所顯示。通過軟件控制各個(gè)控制部件的運(yùn)行?？刂栖浖饕瓿沙跏紖?shù)設(shè)定、運(yùn)行狀態(tài)顯示、容錯(cuò)檢測和故障檢測報(bào)警等功能。當(dāng) PLC 得到工控機(jī)的分類信號后，輸出相應(yīng)脈沖，從而達(dá)到設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的移動(dòng)距離（旋轉(zhuǎn)角度） 、速度、方向等參數(shù)的目的?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)完成的功能有：（1）確保完成物料在流水線上的穩(wěn)定傳送，保證物料按進(jìn)入系統(tǒng)的先后形成的隊(duì)列傳送，并且要充分保證隊(duì)列的有序性和完整性；（2）確保完成物料的正確分類。電機(jī)需要旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的正確的角度以控制各部件按照預(yù)定的軌跡、動(dòng)作把物料從進(jìn)入滑道到正確分類出去；（3）前級傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度不應(yīng)快于后級分類機(jī)構(gòu)，且至少應(yīng)保證在分類機(jī)構(gòu)沒有完成分類時(shí)，沒有物料進(jìn)入分類機(jī)構(gòu)；（4）保證分類機(jī)構(gòu)能夠自動(dòng)復(fù)位，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)失步時(shí)，分類機(jī)構(gòu)能夠自動(dòng)復(fù)位；（5）當(dāng)多有于一個(gè)物料進(jìn)入分類機(jī)構(gòu)時(shí)，要告知工作人員系統(tǒng)故障，同時(shí)，能判斷分類電機(jī)的工作是否正常，輸出角位移是否正確；（6）控制系統(tǒng)應(yīng)具有一定的容錯(cuò)能力。當(dāng)出現(xiàn)一般性錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)能夠自我修復(fù)，不影響系統(tǒng)的正常工作，即使是出現(xiàn)物料卡位、不能完成正確分類也訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 100347164311不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或誤分類現(xiàn)象等。如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，系統(tǒng)明確指出錯(cuò)誤來自哪個(gè)方位，即使不能指明錯(cuò)誤來源，也能檢測到流水線的某個(gè)大致位置，以方便維護(hù)，及時(shí)排除故障。該控制系統(tǒng)是以 PLC 為控制核心，通過與工控機(jī)的通信，執(zhí)行工控機(jī)的命令。在工控機(jī)與 PLC 接口時(shí)，由于 PLC 采用的是 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)與工控機(jī) RS-232標(biāo)準(zhǔn)不兼容，必須通過 PC/PPI 電纜進(jìn)行轉(zhuǎn)接。工控機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的管理者，控制測量傳感器測量流水線上物料的幾何參量，并通過計(jì)算得出物料分類信息。PLC 是整個(gè)系統(tǒng)的控制執(zhí)行核心，主要完成系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制、狀態(tài)檢測、命令執(zhí)行等功能。PLC 通過接收工控機(jī)的分類信息和控制信息控制分類機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。2.3.2 控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)主要包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、PLC、數(shù)采卡、傳感器探頭、位置檢測傳感器和各控制及執(zhí)行元件等，結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2-5 所示。各部分在本監(jiān)控系統(tǒng)中的功能介紹如下：1. 工控機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控、調(diào)度中心，通過 PLC 間接地控制、監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)；2. PLC 作為系統(tǒng)的控制核心，直接完成對各部件動(dòng)作的協(xié)調(diào)控制以及各運(yùn)動(dòng)位置檢測；3. 檢測系統(tǒng) 檢測系統(tǒng)由傳感器、數(shù)采卡和工控機(jī)等組成，通過對物料的幾何量的測量、計(jì)算，作為分類產(chǎn)品判斷的依據(jù)；4. 位置檢測傳感器和各控制及執(zhí)行元件 主要完成對系統(tǒng)狀態(tài)的檢測以及各部件動(dòng)作的協(xié)調(diào)執(zhí)行。PLC 與工控機(jī)通過通信口進(jìn)行通信，工控機(jī)讀取 PLC 的通信口以識別整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并在工控機(jī)的控制軟件上顯示，通過軟件控制各部件的運(yùn)行?？刂栖浖饕瓿沙跏紖?shù)設(shè)定、運(yùn)行狀態(tài)顯示、容錯(cuò)檢測和故障檢測報(bào)警等功能。訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 100347164312第 3 章 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 概述控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括對傳感器、步進(jìn)電機(jī)、電磁鐵等元器件的選擇，對輸出驅(qū)動(dòng)方式和驅(qū)動(dòng)元件的選擇以及對人機(jī)聯(lián)系方式的選擇，最后生成控制系統(tǒng)原理圖和接線圖。系統(tǒng)所選用的傳感器要有較高的靈敏度和較大的信噪比，響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。就硬件而言，系統(tǒng)所用元器件質(zhì)量的優(yōu)劣和結(jié)構(gòu)工藝是影響可靠性的重要因素，故應(yīng)合理地選擇元、器件，在設(shè)計(jì)時(shí)對元、器件的負(fù)載、速度、功耗、工作環(huán)境等技術(shù)參數(shù)應(yīng)留有一定的安全量，并對元、器件進(jìn)行老化和篩選。所選用的元、器件在滿足技術(shù)要求的前提下應(yīng)盡可能選擇價(jià)格低的元、器件，且元、器件的工作溫度環(huán)境應(yīng)大于所使用環(huán)境的溫度變化范圍，系統(tǒng)中相關(guān)的器件要盡可能做到性能匹配。本控制系統(tǒng)主要是由以 PLC 為中心的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分、通信部分、狀態(tài)檢測部分和報(bào)警部分組成。控制系統(tǒng)硬件采用微機(jī)-PLC 模式，工控機(jī)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，完成檢測、控制處理檢測過程中的各種問題和提供人機(jī)交互的界面；PLC 是地層的控制執(zhí)行核心，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種控制命令。它們之間的接口就是通信協(xié)議。3.1.1 步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)部分步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將 PLC 輸出的電脈沖轉(zhuǎn)換成與電脈沖成正比的角位移或直線位移的執(zhí)行元件。前級傳動(dòng)部分步進(jìn)電機(jī)主要完成流水線的速度控制，后級分類機(jī)構(gòu)則要精確控制步進(jìn)電機(jī)的輸出角位移和方向。步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)失步現(xiàn)象，可在后級增加光電編碼器對電動(dòng)機(jī)的輸出相位做出控制，以確保與實(shí)際的輸出相位一致。后級分類電機(jī)采用正反轉(zhuǎn)定位的方式，以消除電機(jī)的累計(jì)誤差，保證電動(dòng)機(jī)每次都從零位置起輸出一定的角度。3.1.2 狀態(tài)檢測及報(bào)警設(shè)計(jì)通過安裝在系統(tǒng)各個(gè)位置的感應(yīng)開關(guān)判斷系統(tǒng)運(yùn)行過程中的狀態(tài)，是否與訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 100347164313已設(shè)定的狀態(tài)一致。當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出警報(bào)。報(bào)警方式設(shè)計(jì)為聲光報(bào)警的方式，依據(jù)錯(cuò)誤的嚴(yán)重性而不同。3.2 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及選型3.2.1 PLC 系統(tǒng)的選型可編程控制器是一種典型的采樣控制系統(tǒng)，是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而開發(fā)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它通過循環(huán)方式進(jìn)行閉環(huán)控制，包括數(shù)字量和模擬量控制。它既可進(jìn)行順序控制，也可實(shí)現(xiàn)過程控制，隨著微處理器技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器已不僅僅是傳統(tǒng)意義上的控制元件，其功能日益完善，具有功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于編程以及適應(yīng)測試環(huán)境等一系列優(yōu)點(diǎn)。其廣泛應(yīng)用在機(jī)械系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線及過程工業(yè)的自動(dòng)控制領(lǐng)域，具有性能穩(wěn)定、高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力、功能強(qiáng)大及硬、軟件開發(fā)方便等特點(diǎn)。因此，本系統(tǒng)選擇 PLC作為系統(tǒng)控制的核心，完成對各部件動(dòng)作的協(xié)調(diào)控制。世界上約有 200 多個(gè) PLC 生產(chǎn)廠家, 如美國的 AB 公司、莫迪康公司、GE 公司、德國的西門子公司、日本的歐姆龍公司、三菱電機(jī)公司以及國內(nèi)的浙大中控等。它們一般滿足用戶各方面的需求, 但在外形、結(jié)構(gòu)、功能、網(wǎng)絡(luò)通信和編程方法等方面各有不同,對于不同的工業(yè)控制需求, 應(yīng)當(dāng)選擇合適的 PLC。PLC 選型的關(guān)鍵主要是能滿足基本控制功能和容量, 并考慮維護(hù)的方便性、備件的通用性、系統(tǒng)可擴(kuò)展性以及能滿足特殊功能要求等，即應(yīng)最大限度地滿足系統(tǒng)的控制要求；力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，且保證控制系統(tǒng)安全可靠；。由于本課題中的檢測平臺(tái)有連續(xù)性, 應(yīng)盡可能地考慮將來新增功能要求，考慮選擇比較新型 PLC , 由于西門子公司的產(chǎn)品質(zhì)量比較有保障, 且技術(shù)支持、售后服務(wù)較完善, 有利于產(chǎn)品擴(kuò)展與軟件升級，所以我們確定選用西門子公司生產(chǎn)的 PLC。PLC 一般是根據(jù)其輸入輸出點(diǎn)數(shù)及存儲(chǔ)器容量的大小來分類, 在 PLC 選型之前首先確定系統(tǒng) I/ O 點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量。PLC 種類較多，主要有西門子、三菱、OMRON、FANAC、東芝等，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門子、三菱、訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 100347164314OMRON 的 PLC。根據(jù)前面確定的 PLC 點(diǎn)數(shù)：實(shí)際輸入點(diǎn) 28 點(diǎn)，實(shí)際輸出點(diǎn) 12 點(diǎn)，綜合對比三菱 FX 系列（包括 FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N 等） 、西門子系列、OMRON 系列中 I/O 點(diǎn)數(shù)為 48 點(diǎn)各型號的 PLC 的價(jià)格、性能、實(shí)用場合等各方面。本系統(tǒng)可選擇 PLC 型號為：FX2N48MR，合計(jì)總數(shù) 48 點(diǎn)324 點(diǎn)輸入，DC24V，24 點(diǎn)繼電器輸出；尺寸（mm）：2208790，其性能、價(jià)格都優(yōu)于其他 PLC。FX2N 系列是 FX 系列 PLC 家族中最先進(jìn)的系列，它能最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充通訊功能，適合世界各國不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。該型號 PLC 有 24 個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，24 個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，能夠滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量。根據(jù)實(shí)際需要,在這里選擇三菱 PLC FX2N48MR.3.2.2 各模塊的電路原理圖和 PLC 的 I/O 點(diǎn)分配控制系統(tǒng)的輸入和輸出信號的名稱、代碼及地址編號。其中，當(dāng)有輸入信號時(shí)為 1，無信號輸入時(shí)為 0。1、振動(dòng)進(jìn)料模塊主要任務(wù) 振動(dòng)模塊主要由振動(dòng)料倉配直線振動(dòng)器、檢測裝置等組成，主要完成工作 1 的裝配準(zhǔn)備工作及檢測是否有工件（以便確定第二模塊是否工作） 。把信號傳送給第二模塊?？刂齐娐穲D訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 100347164315圖 3-1 料斗電路控制圖動(dòng)作流程:啟動(dòng)綠燈亮頂進(jìn)頂退復(fù)位圖 3-2 料斗 I/O 口分配圖圖 3-3 料斗手動(dòng)控制梯形圖當(dāng)按動(dòng)啟動(dòng)按鈕 SB1(X000)啟動(dòng)電路電機(jī),當(dāng)按下檢測按鈕,光幕常閉按鈕正常訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 100347164316時(shí),綠燈亮.當(dāng)按住頂進(jìn)按鈕,實(shí)現(xiàn)頂進(jìn)動(dòng)作,當(dāng)按住頂退按鈕實(shí)現(xiàn)頂退動(dòng)作.當(dāng)按下復(fù)位,實(shí)現(xiàn)復(fù)位.圖 3-4 料斗手自動(dòng)控制梯形圖2、 物料轉(zhuǎn)移模塊主要任務(wù) 物料轉(zhuǎn)移模塊主要由氣缸等完成上下、水平、轉(zhuǎn)動(dòng)等動(dòng)作，由氣爪（機(jī)械手）完成工作的抓取及釋放工作，使工作 1 從直線振動(dòng)器轉(zhuǎn)發(fā)移到工作臺(tái)上。訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 100347164317圖 3-5 機(jī)械手電路控制圖動(dòng)作流程:啟動(dòng)擺進(jìn)伸進(jìn)探進(jìn)吸物 探退伸退擺退復(fù)位圖 3-6 機(jī)械手 I/O 口分配訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 100347164318圖 3-7 機(jī)械手手動(dòng)控制梯形圖訂做機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(含圖紙 CAD 和 WORD 論文）QQ 100347164319圖 3-8 機(jī)械手自動(dòng)控制梯形圖3 裝配及檢測模塊主要任務(wù) :裝配及檢測模塊主要完成工作的裝配及檢測工作，分成四個(gè)工位，第一工位為接料，第二為裝配，第三為接觸式檢測，第四為出料寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)20動(dòng)作流程:啟動(dòng)推進(jìn)壓進(jìn)壓退推退 復(fù)位圖 3-9 轉(zhuǎn)臺(tái)電路控制圖圖 3-10 轉(zhuǎn)臺(tái) I/O 資源分配寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)21圖 3-11 轉(zhuǎn)臺(tái)手動(dòng)控制梯形圖寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)22圖 3-12 轉(zhuǎn)臺(tái)自動(dòng)控制梯形圖4 成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊主要任務(wù) :成品分撿及轉(zhuǎn)移模塊根據(jù)上一模塊的檢測結(jié)果確定在哪一位置釋放工件，不良品進(jìn)入廢品斗，良品上皮帶機(jī)進(jìn)入后道工序，皮帶機(jī)上配有工作檢知器，用于檢測是否有工作向后道移動(dòng)，若有工件則給予后一模塊動(dòng)作信號。圖 3-13 傳送帶控制電路圖寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)23圖 3-14 傳送帶 I/O 資源分配動(dòng)作流程:啟動(dòng)擺進(jìn)探進(jìn)吸盤探退 擺退釋放復(fù)位圖 3-15 傳送帶手動(dòng)控制梯形圖寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)24圖 3-16 傳送帶自動(dòng)控制梯形圖5 進(jìn)倉模塊主要任務(wù) 進(jìn)倉模塊根據(jù)前一模塊的信號確定角度氣缸、步進(jìn)電機(jī)是否動(dòng)作，上下移動(dòng)氣缸根據(jù)料倉內(nèi)的物料情況確定是否動(dòng)作，推料氣缸在步進(jìn)電機(jī)及上下氣缸動(dòng)作完成后（即確定放料倉位后）推料入倉。寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)25圖 3-17 立體倉控制電路圖圖 3-18 立體倉 I/O 資源分配動(dòng)作流程:啟動(dòng)吸物移進(jìn)探進(jìn)放物 探退移退復(fù)位寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)26圖 3-19 立體倉手動(dòng)控制梯形圖圖 3-20 立體倉自動(dòng)控制梯形圖寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)273.2.3 PLC 與工控機(jī)的通信協(xié)議PLC 與工控機(jī)的通信采用串行口通信，由于 PLC 的通信口是 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)，而工控機(jī)是 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)，因此，二者的連接通過 PC/PPI 電纜進(jìn)行連接PLC 的通信方式采用自由口通信模式，由使用者確定通信雙方的數(shù)據(jù)，通信雙方的通信格式，如波特率、奇偶校驗(yàn)、停止位等，要事先約定。通信單位為 2 個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)為數(shù)據(jù)字節(jié)，第二個(gè)字節(jié)是握手信號回車符 0D 各字節(jié)狀態(tài)定義如下：通信格式定義：通信雙方以一個(gè)字節(jié)為通信其定義如下：A7A6:00: 表示為正常分類狀態(tài)01：表示為控制代碼10：錯(cuò)誤種類11：備用3.2.4 驅(qū)動(dòng)器的選擇1、選型原則電流是判斷驅(qū)動(dòng)器能力的大小，是選擇驅(qū)動(dòng)器的重要指標(biāo)之一，通常驅(qū)動(dòng)器的最大電流要略大于電機(jī)標(biāo)稱電流，通常驅(qū)動(dòng)器有 2.0A、3.5A、6.0A、8.0A 等規(guī)格。 供電電壓是判斷驅(qū)動(dòng)器升速能力的標(biāo)志，常規(guī)電壓供給有：24VDC、40VDC、80VDC、110VAC 等。細(xì)分是控制精度的標(biāo)志，通過增大細(xì)分能改善精度。細(xì)分能增加電機(jī)平穩(wěn)性，通常步進(jìn)電機(jī)都有低頻振動(dòng)的特點(diǎn)，通過加大細(xì)分可以改善，使電機(jī)運(yùn)行非常平穩(wěn)。2、選型步進(jìn)電機(jī)必須使用專用的驅(qū)動(dòng)電源才能夠正常工作。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源一般由環(huán)行分配器、功率放大器等部分組成。步進(jìn)電機(jī)一經(jīng)定型，其性能取決于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，力矩越大則要求電機(jī)的電流越大，驅(qū)動(dòng)電源的電壓越高。寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)28步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器是步進(jìn)系統(tǒng)中的核心組件之一。如圖 3-3 所示，它按照控制器發(fā)來的脈沖/方向指令（弱電信號）對電機(jī)線圈電流（強(qiáng)電）進(jìn)行控制，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)軸的位置和速度。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了提高工作可靠性，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器采用商品化的整體結(jié)構(gòu)，選用北京四通電機(jī)公司的 SH-20806，其采用數(shù)字式升頻升壓驅(qū)動(dòng)方式，并結(jié)合了恒電流控制技術(shù)，采用 36V 交流電源供電，輸入控制信號為 TTL 電平信號，且提供過流保護(hù)、過壓保護(hù)、步距角切換、雙/單脈沖控制模式切換和試機(jī)等功能，可以滿足大多數(shù)控制場合下的要求。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器工作模式有三種基本的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式：整步、半步、細(xì)分。其主要區(qū)別在于電機(jī)線圈電流的控制精度（即激磁方式） 。本課題中，我們選用半步驅(qū)動(dòng)方式：在單相激磁時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸停至整步位置上，驅(qū)動(dòng)器收到下一脈沖后，如給另一相激磁且保持原來相繼處在激磁狀態(tài)，則電機(jī)轉(zhuǎn)軸將移動(dòng)半個(gè)步距角，停在相鄰兩個(gè)整步位置的中間。如此循環(huán)地對兩相線圈進(jìn)行單相然后雙相激磁步進(jìn)電機(jī)將以每個(gè)脈沖 0.9的半步方式轉(zhuǎn)動(dòng)。和整步方式相比，半步方式具有精度高一倍和低速運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較小的優(yōu)點(diǎn)，所以實(shí)際使用整/半步驅(qū)動(dòng)器時(shí)一般選用半步模式。3.3 軟件的實(shí)現(xiàn)方法系統(tǒng)上電后，首先調(diào)用初始化程序完成對整個(gè)系統(tǒng)的初始化及各感應(yīng)開關(guān)的掃描，并依此判斷系統(tǒng)狀態(tài)是否正常。如否，則向工控及發(fā)出初始化失敗信息，并等待操作人員處理；如正常，則在初始化完成后，向工控機(jī)發(fā)出準(zhǔn)備就緒信號，工控機(jī)收到后，啟動(dòng)系統(tǒng)工作。工作過程中，PLC 不斷掃描各感應(yīng)開關(guān)，監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，當(dāng)有滑塊到達(dá)分類機(jī)構(gòu)依據(jù)工控機(jī)發(fā)出的分類信號，控制分類機(jī)構(gòu)將滑塊分類出去。由于多個(gè)分寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)29類的存在，可能出現(xiàn)因電機(jī)失步而導(dǎo)致誤分類。因此，在彈出滑塊后，PLC 要依據(jù)分類信息和收到的分類完成信號，判斷他們是否一致。如一致，則表明分類正確；否則應(yīng)報(bào)警，告知分類錯(cuò)誤，同時(shí)中止系統(tǒng)的運(yùn)行。振動(dòng)料倉采用外購，具體提供工件給供應(yīng)商，由供應(yīng)商根據(jù)工件確定料倉。直線振動(dòng)器出口處裝有檢測裝置，檢測是否有工件通過，若有工件，即指揮第二模塊動(dòng)作（第二模塊的動(dòng)作還需第三模塊的動(dòng)作命令） 。當(dāng)上一模塊檢測有工件時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸、水平移動(dòng)氣缸工作，使機(jī)械手動(dòng)作到直線振動(dòng)器的出口上方，然后上下移動(dòng)氣缸動(dòng)作，使氣爪移動(dòng)到工件處，氣爪動(dòng)作，抓緊工件，然后上下移動(dòng)氣缸、水平移動(dòng)氣缸、角度氣缸分別移動(dòng)，使工件 1 移至下一模塊的第一工位上方，然后氣爪動(dòng)作，放下工件 1，最后機(jī)械手恢復(fù)原始位置；根據(jù)時(shí)序控制及上一模塊是否有工件確定機(jī)械手的下一動(dòng)作時(shí)間。當(dāng)?shù)诙K將工件 1 放入第一工位后，工件轉(zhuǎn)動(dòng)到下工位（注意：應(yīng)測試模塊 2的動(dòng)作時(shí)間，模塊 3 的轉(zhuǎn)動(dòng) 1 工位的時(shí)間，根據(jù)兩個(gè)動(dòng)作的時(shí)間確定哪個(gè)模塊等待，由動(dòng)作時(shí)間長的模塊在動(dòng)作完成時(shí)提供一電信號給予動(dòng)作快的模塊，確定其可以動(dòng)作） ，第二工位的進(jìn)料缺陷缸動(dòng)作，使工件 2 進(jìn)入工件 1，壓緊氣缸動(dòng)作，壓入工件 2，轉(zhuǎn)動(dòng)工件臺(tái)，使工件進(jìn)入第四工位。第四模塊的電磁吸盤初始位置為第三模塊的第四工位正上方，當(dāng)?shù)谌K轉(zhuǎn)動(dòng)一工位時(shí)，電磁吸盤工作，吸上工件，然后水平移動(dòng)氣缸移動(dòng)，根據(jù)第三模塊檢測結(jié)果確定將工件在何處釋放，釋放工件后恢復(fù)初始位置。皮帶機(jī)減速電機(jī)在系統(tǒng)開機(jī)后通電，保持在 10r/min 作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶作勻速運(yùn)動(dòng)，在皮帶的靠近出口處裝有工件檢測裝置，檢測是否有工件進(jìn)入后道，若檢測有工件通過，第五模塊的角度氣缸動(dòng)作（角度氣缸動(dòng)作的時(shí)機(jī)根據(jù)實(shí)際確定）夾緊工件，工件進(jìn)入第五模塊。第五模塊接收工件后，判斷工件的放置入口，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，上下移動(dòng)氣缸根據(jù)計(jì)算確定是否動(dòng)作，入倉位置定位完成后，推料氣缸動(dòng)作推入工件并復(fù)位，待推料氣缸動(dòng)作完成后，工作臺(tái)復(fù)位，等待下一工件進(jìn)入（注意：測試第五模塊的動(dòng)作完成時(shí)間，應(yīng)保證動(dòng)作時(shí)間快于皮帶送料的時(shí)間） 。寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)303.4 各模塊的動(dòng)作互鎖、第二模塊的動(dòng)作由第一模塊的工件檢測裝置及第三模塊的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作完成信號決定，當(dāng)?shù)谌K轉(zhuǎn)動(dòng)一工位的時(shí)間小于第二模塊的動(dòng)作時(shí)間時(shí)，不需要第三模塊的反饋信號。、第三模塊的動(dòng)作由第二模塊是否動(dòng)作決定，當(dāng)?shù)诙K動(dòng)作時(shí)，延時(shí)一定時(shí)間，工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。、第四模塊的動(dòng)作周期由第二模塊及第三模塊中動(dòng)作時(shí)間長的確定，與第二模塊同時(shí)動(dòng)作，第四模塊的皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)小于前部所有模塊的單元?jiǎng)幼魉俣?，以保證工件始終在皮帶上。、第四模塊上工件檢知器用于檢測是否工件通過，當(dāng)檢測有工件時(shí)，通過一定的延時(shí)，第五模塊上角度氣缸動(dòng)作，夾緊工件，然后完成入倉動(dòng)作。應(yīng)保證入倉動(dòng)作時(shí)間少于前部單元?jiǎng)幼鲿r(shí)間，若無法保證，應(yīng)使前部所有模塊有動(dòng)作延時(shí)功能。入倉工作臺(tái)上有上下位置行程開關(guān)及水平行程開關(guān)，以使工作臺(tái)能恢復(fù)到初始位置，當(dāng)工作臺(tái)無法恢復(fù)時(shí)，應(yīng)保證所有模塊停止動(dòng)作，并恢復(fù)到初始狀態(tài)。寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)31總 結(jié)本課題研制的分料自動(dòng)機(jī)解決了制約企業(yè)提高生產(chǎn)效率的問題，實(shí)現(xiàn)了本課題的主要任務(wù)是對分料自動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，選型及調(diào)試。在設(shè)計(jì)過程中，首先，應(yīng)該使要求實(shí)現(xiàn)的功能得以實(shí)現(xiàn)，并且達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)盡量降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度，以提高可靠性，同時(shí)也可以降低成本。考慮到費(fèi)用的問題，我們也應(yīng)當(dāng)在保證功能的同時(shí)，盡可能選用造價(jià)低廉的部件。 所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)，通過模擬實(shí)驗(yàn)板的調(diào)試及檢測平臺(tái)的聯(lián)調(diào)，證明設(shè)計(jì)的方案設(shè)計(jì)合理，所選的各部件適用，解決了全系統(tǒng)的控制問題。本次設(shè)計(jì)中，我所做的主要工作體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1） 對系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了分析，提出了系統(tǒng)的控制要求；（2） 通過對后級分類電機(jī)所需的力矩計(jì)算，選擇了合適的步進(jìn)電機(jī)工作頻率；（3） 依據(jù)控制系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)并搭建控制系統(tǒng)的硬件，并通過現(xiàn)場調(diào)試對控制系統(tǒng)的可靠性和正確性進(jìn)行了驗(yàn)證；（4） 通過調(diào)試改正了設(shè)計(jì)上沒有考慮到的地方，增加了步進(jìn)電機(jī)的保護(hù)措施；在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，通過積極參與每次方案討論和分析，融理論于實(shí)際，理論與實(shí)踐相結(jié)合，我獲得了比書本知識更加寶貴的實(shí)際動(dòng)手操作能力，思維能力也得到了很大的提高。作為一名工程技術(shù)人員，我今后應(yīng)在這方面更加努力完善自己。（5） 作為本科教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分，畢業(yè)設(shè)計(jì)是對學(xué)生綜合能力的檢驗(yàn)，對鞏固所學(xué)知識、提高我們分析問題、解決問題的能力有極大的促進(jìn)作用。在孔德仁老師的悉心指導(dǎo)下，我們認(rèn)真完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部內(nèi)容，從中學(xué)到了很多知識，也積累了不少寶貴的經(jīng)驗(yàn)。（6） 由于設(shè)計(jì)階段的時(shí)間限制以及自身知識有限、經(jīng)驗(yàn)欠缺，在控制系統(tǒng)的硬件選擇、步進(jìn)電機(jī)的選型與分析計(jì)算中一定還存在著許多不足之處，不夠詳細(xì)完善，懇請各位老師批評指正，這對我無疑將是一種莫大的提高。寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)32致 謝首先，要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)鐘漢生老師。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，給了我許多指導(dǎo)性的建議和改進(jìn)方法，使我在設(shè)計(jì)過程中少走彎路，在生活上也給與了一定的關(guān)心和支持。其次，也要感謝鐘漢生老師，他對我的設(shè)計(jì)提出了許多改進(jìn)的建議，并且對我的設(shè)計(jì)方案，圖形繪制等提出了許多寶貴的建議。對我的方案改進(jìn)和圖形的修改有了非常大的幫助。我也非常感謝我的父母，是他們在生活上和學(xué)習(xí)上給我關(guān)心和幫助，讓我能全身心的投入到學(xué)習(xí)中。再次，也非常感謝學(xué)校能給我這次機(jī)會(huì)來進(jìn)行我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我把書本上的知識運(yùn)用的實(shí)踐中去，讓我深刻的體會(huì)到了“學(xué)以致用 ”的道理。讓我在實(shí)踐中豐富和充實(shí)了自己。最后，要感謝所有曾經(jīng)幫助我的同學(xué)，我的舍友，使他們的鼓勵(lì)和幫助，讓我的設(shè)計(jì)圓滿結(jié)束。寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)33參考文獻(xiàn)1 廖常初. PLC 編程及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20022 周萬珍等. PLC 分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社,20043 王昌明，孔德仁，朱蘊(yùn)璞 機(jī)電測控執(zhí)行器.南京：南京理工大學(xué)，20024 鐘約先，林亨.機(jī)械系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制.北京：清華大學(xué)出版社，20015 劉杰，趙春雨，宋偉剛，張鐳.機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)與產(chǎn)品設(shè)計(jì).北京：冶金工業(yè)出版社，20046 孫傳友，孫曉斌等.測控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20027 趙永成，王豐，李明穎.機(jī)電傳動(dòng)控制.北京：中國計(jì)量出版社，20038 薛鈞義，武自芳.微機(jī)控制系統(tǒng)及其應(yīng)用.西安：西安交通大學(xué)出版社，20039 強(qiáng)錫富.傳感器 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 10 李正軍.計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用.第 1 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200411 黃惟一等.測試技術(shù):理論與應(yīng)用.第 1 版.北京：國防工業(yè)出版社， 1988 12 齊從謙，王士蘭.PLC 技術(shù)及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 13 Michael R.Lyu.軟件可靠性工程手冊.北京：電子工業(yè)出版社，1997