長短物件的自動分揀控制

長短物件的自動分揀控制,長短,物件,自動,分揀,控制,節(jié)制 目錄 摘要…………………………………………………………………………………………………1 1 長短物件自動分揀控制的功能要求 1.1控制要求………………………………………………………………………2 1.2 控制系統(tǒng)的操作方式…………………………………………………………2 1.3工作原理及操作控制面……………………………………………………….3 2 長短物件自動分揀控制的硬件設計 2.1控制系統(tǒng)的輸入輸出端口分配……………………………………………4 2.2控制系統(tǒng)的接線圖…………………………………………………………5 3 長短物件分揀控制系統(tǒng)的軟件設計 3.1初始化的設定………………………………………………………………7 3.2 手動操作方式…………………………………………………………….7 3.3 回原點操作方式…………………………………………………………..8 3.4 自動操作方式……………………………………………………………..10 3.4.1自動程序SFC……………………………………………………..10 3.4.2自動程序梯圖…………………………………………………………………………12 3.4.3自動程序指令表……………………………………………19 4 通電調試，監(jiān)控運行 4.1通電調試，監(jiān)控運行……………………………………………24 參考文獻……………………………………………………………………………………………25 長短物件的自動分揀控制 【摘要】本設計主要是用FX-2N系列PLC編寫的長短物件自動分揀控制，長短物件自動分揀控制是以PLC控制為核心，根據(jù)機械手的工作原理，結合兩臺電動機，一臺電動機驅動傳送帶傳送物件，物件位置傳感器和長度判別傳感器對物件進行區(qū)分，另一臺電動機驅動氣缸的左右移動將物件投入不同的物件籃。另外根據(jù)功能指令IST將物件分揀分為手動操作、回原點操作、自動操作三種方式，其中主要講的是自動操作方式。本設計內容分為三部分即功能要求、硬件設計、軟件設計。 【關鍵字】可編程控制器PLC 功能指IST 梯形圖 長度判別傳感器 第一章 長短物件自動分揀控制的功能要求 1.1控制要求 原點：原點為初始狀態(tài)即設備處于中限位、上限位、手柄為張開狀態(tài)。 自動生產過程的控制要求為： （1） 啟動設備，用物件位置傳感器開始檢測是否有物件。 （2） 若沒有檢測到物件，啟動馬達A利用轉送帶傳送物件。 （3） 若檢測到物件，氣缸下降，碰到下限位開關手柄抓起，氣缸上升至上限位的同時，用長度叛別傳感器叛別物件，若是長物件馬達B正轉，帶動氣缸向右移動，到達右限位氣缸停止右移，開始下降，下降至下限位，手柄釋放物件，計數(shù)器記數(shù)，氣缸上升，上升至上限位馬達B反轉帶動氣缸向左移動，碰到中限位停止移動。繼續(xù)檢測物件。 （4） 若是短物件，馬達B反轉帶動氣缸向左移動，到達左限位氣缸停止左移，開始下降，下降至下限位，手柄釋放物件，氣缸開始上升，計數(shù)器記數(shù)。上升至上限位馬達B正轉帶動氣缸向右移動，碰到中限位停止移動。繼續(xù)檢測物件。 （5） 到達原點后，繼續(xù)循環(huán)下一次的運行。執(zhí)行長短物件自動分揀控制。 1.2 控制系統(tǒng)的操作方式 在實際生產控制過程中，為了滿足生產需要，要求長短物件自動分揀設置三種工作方式，即手動、回原點和自動三大類，手動方式是用各自的按扭使各個負載單獨接通或斷開的方式，而自動方式又分為全自動、半自動及單步三中工作方式。 單步操作：。每按動一次啟動按鈕、設備只執(zhí)行一個工步操作。 半自動操作：又稱單周期運行，設備起始于原點按下啟動按鈕，就自動運行一個周期，然后停于原點。要重復第二個工作周期，必須再按一下啟動按鈕。當按動停止按鈕，設備立即停車，再按動啟動按鈕后，設備從斷點處繼續(xù)運行，回到原點自動停止。 全自動操作：當氣缸回到原點后，檢測有無物件，有物件氣缸自動下降，手柄接觸物件自動抓起后，氣缸自動上升后，碰到上限位開關自動向左（右）移。按照工作過程要求不停循環(huán)。當按動停止按鈕，設備并不立即停車，而是返回原點后停車 1.3工作原理及操作控制面 a圖 b圖 圖1-1 長短物件分揀控制示意圖 a圖 實物圖 b圖 控制模板圖 為了便于物件分揀控制系統(tǒng)的調試和維護，在操作面板B圖上設置了6個指示燈，分別表示：啟動、停止、上限位開關、下限位開關、左限位、中限位、右限位，用指示燈的亮和滅，表示是否到達指定位置。 物件分揀的操作控制面板如下：旋轉按鈕指向 X020表示手動操作、X021表示回原點操作、X022表示單步操作、X023表示半自動操作、X024表示全自動操作。 長短物件分揀控制的工作原理：啟動設備→用物件位置傳感器檢測有無物件，若沒有物件時啟動馬達A利用轉送帶轉送物件；若有物件→氣缸自動下降→碰到SQ4手柄停止下降轉向抓起物件，定時→氣缸自動上升至SQ5，用長度判別傳感器判斷物件長短→若是長（短）物件馬達B正（反）轉帶動氣缸向右（左）移動→碰到SQ3（SQ2）氣缸停止右（左）移→氣缸自動下降至SQ4將物件釋放到C（D）籃→氣缸上升至SQ5→馬達B反（正）轉帶動氣缸向左（右）移動→碰到SQ1停止移動，繼續(xù)檢測物件……。到達中限位LS1，上限位開關LS5復位，手柄恢復到原始的張開狀態(tài)（即原位） 第2章 長短物件自動分揀控制的硬件設計 控制系統(tǒng)的硬件設計主要是對控制系統(tǒng)輸入輸出進行定義，以及描繪出PLC的輸入輸出接線圖。 2.1控制系統(tǒng)的輸入輸出端口分配 表2-1 地址 信號名稱 輸 入 信 號 X1 SQ1 氣缸中限位開關 X2 SQ2 氣缸左限位開關 X3 SQ3 氣缸右限位開關 X4 SQ4 氣缸下限位開關 X5 SQ5 氣缸上限位開關 X6 SQ6 物件位置感測 X7 SQ7 長度判別感測 X10 SB1 手動氣缸下降 X11 SB2 手動氣缸上升 X12 SB3 手動氣缸向左 X13 SB4 手動氣缸向右 X14 SB5 手動手柄抓起 X15 SB6 手動手柄釋放 X20 S0 手動操作方式選擇 X21 S1 回原點操作方式選擇 X22 S2 單步操作方式選擇 X23 S3 半自動操作方式選擇 X24 S4 全自動操作方式選擇 X25 SB7 回原點啟動 X26 SB8 自動運行啟動 X27 SB9 自動運行停止 輸 出 信 號 Y0 KM1 手柄 Y1 KM2 馬達A Y2 KM3 馬達B正轉 Y3 KM4 馬達B反轉 Y4 KM5 氣缸上升 Y5 KM6 氣缸下降 Y6 HL1 短物件滿指示燈 Y7 HL2 長物件滿指示燈 Y10 FM 報警蜂鳴器 2.2控制系統(tǒng)的接線圖 控制系統(tǒng)的接線控制系統(tǒng)的接線圖中定義了7個限位開關，分別是：氣缸中限位開關X001、氣缸左限位開關X002、氣缸右限位開關X003、氣缸下限位開關X004、氣缸上限位開關X005、物件位置傳感器檢測開關X006、長度判別傳感器開關X007；9個按鈕開關，分別是：手動氣缸下降按鈕X010、手動氣缸上升按鈕X011、手動氣缸向左按鈕X012、手動氣缸向右按鈕X013、手動手柄抓起按鈕X014、手動手柄釋放按鈕X015、回原點啟動按鈕X025、自動啟動按鈕X026、自動停止按鈕X027；SA為控制狀態(tài)選擇開關，可選“手動”、“回原點”、“單步”、“半自動”、“全自動”控制。當為手動控制時，主要用于步進操作，按動相應的手動按鈕可校驗相應的動作。 圖2-1 分揀控制系統(tǒng)的接線圖 第三章 長短物件分揀控制系統(tǒng)的軟件設計 此設計用了功能指令IST，IST指令對于有多種運行方式的控制系統(tǒng)，能自動進入所設置的運行方式，系統(tǒng)能自動設定與各個運行方式相應的初始狀態(tài)，包括：手動操作、回原點操作、單步操作、半自動操作、全自動操作這5個方式的動作。 3.1初始化的設定 根據(jù)工作要求，設定初始化位置為氣缸上限位，氣缸中限位，手柄為松開狀態(tài)，使原點到達回答信號M8044導通，只要PLC運行處于“RUN”狀態(tài)，則M8000導通，使用功能指令IST 控制系統(tǒng)的初始化的設定如下 IST指令的含義是，X020是操作方式輸入的首組件號，S20是自動方式的最小狀態(tài)號，S50是自動方式的最大狀態(tài)號。 從首組件號X020開始的連續(xù)8個的輸入的功能是固定的。當功能指令FNC60滿足條件時，下面的初始狀態(tài)自動被指定如下功能： S0 手動操作初始狀態(tài) S1 回原點初始狀態(tài) S2 自動操作初始狀態(tài) M8000 運行監(jiān)控信號 M8002 起始脈沖 M8041 狀態(tài)轉移允許控制信號 M8043 回原點動作結束信號 M8044 原點到達回答信號 3.2 手動操作方式 功能指令IST自動規(guī)定狀態(tài)S0為手動操作初始狀態(tài)，在初始狀態(tài)下，編入用于手動的各操作程序，手動操作隨時可以進行，沒有動作時序的要求，所以不需要使用狀態(tài)元件進行狀態(tài)的轉移。 手動操作程序： 3-1圖手動操作梯形圖 上述程序為手動操作程序。在物件的分揀與控制的操作控制面板上，將旋轉按扭扳到X020位置，程序自動進入手動操作初始狀態(tài)S0，按下手動氣缸下降按鈕X010，禁止氣缸上升，使其下降；按下手動手柄抓起按鈕X014，置位手柄Y000，使其導通，手柄開始抓起物件，按下手動氣缸上升按鈕X011，禁止氣缸下降，使其上升，按下手動氣缸向右按鈕X013同時保證氣缸下限位開關X005導通，禁止馬達B反轉，使其正轉。按下手動手柄釋放按鈕X015，復位手柄Y000，使其松開，手柄釋放物件，按下手動氣缸向左按鈕X012同時保證氣缸上限位開關X005導通，禁止馬達B正轉，使其反轉。 3.3 回原點操作方式 功能指令IST自動規(guī)定狀態(tài)S1為回原點操作初始狀態(tài)。回原點操作，應該按照規(guī)定的步驟進行操作，使用狀態(tài)元件編程，IST指令自動規(guī)定了初始狀態(tài)S10~S19作為回原點用的狀態(tài)元件。 回原點操作程序如下： 3-2圖 回原點操作SFC 3-3圖 回原點操作梯形圖 此程序為實現(xiàn)回原點的程序。在物件的分揀與控制的操作控制面板上，將手柄扳到X021位置，程序自動進入回原點狀態(tài)S1，當按下回原點啟動按鈕X025，X025的常開觸點閉合導通，置位指令SET使S10置位為1導通。 進入狀態(tài)S10，X007未導通，物件為短物件，并且氣缸左限位開關X002導通，置位指令SET置位S11為1導通；X007導通，物件為長物件，并且氣缸右限位開關X003導通，置位指令SET置位S12為1導通。 進入狀態(tài)S11，Y002未導通，禁止馬達B反轉，使其正轉。 進入狀態(tài)S12，Y003未導通，禁止馬達B正轉，使其反轉。 進入狀態(tài)S13，復位指令RST復位Y000，禁止手柄抓起物件；Y004未導通，禁止氣缸下降使氣缸上升，氣缸上升至上限位開關X005，使其常開觸頭閉合，置位指令SET使回原點動作結束信號M8043置位為1導通，當其常開觸點導通時， 復位指令RST使狀態(tài)S13復位。進入狀態(tài)S11、S12后，若氣缸中限位開關導通都將轉向轉態(tài)S13。 3.4 自動操作方式 功能指令IST自動規(guī)定狀態(tài)S2為自動操作初始狀態(tài)。在S2中編入用于自動循環(huán)操作的各指令，在自動操作中，指令通過參數(shù)規(guī)定了狀態(tài)元件S20~S50，不可以使用其他狀態(tài)元件。 在物件的分揀與控制的操作控制面板上，將手柄扳到X024位置，程序自動進入全自動操作方式，只要在原點位置按下啟動按鈕，設備 自動操作程序如下： 3.4.1自動程序SFC 順序功能圖（Sequential　Function Chart）是一種新穎的、按照工藝流程圖進行編程的圖形編程語言；是一種描述順序控制系統(tǒng)功能的圖解表示法。流程圖主要有三種基本方式：單流程結構、選擇結構、并行結構。而我們設計的長短物件分揀控制系統(tǒng)主要用到的是選擇結構選擇結構SFC： 選擇結構是在多個分支結構中，當狀態(tài)的轉移條件在一個以上時，需要根據(jù)轉移條件來選擇轉向那個分支，。 順序功能圖編程在PLC程序中，通過不同的編程元件（稱為狀態(tài)元件），對每一步都賦予一定的標記，程序執(zhí)行時，PLC將根據(jù)控制系統(tǒng)的狀態(tài)條件，對不同的狀態(tài)元件進行“置位”或者“復位”，選擇實際需要執(zhí)行的“步”。 3-4圖 自動操作SFC 3.4.2自動程序梯形圖 梯形圖（Ladder diagram,簡稱LAD）是一種沿用了 繼電器的觸點、線圈、連線等圖形與符號的圖形編程語言，它在PLC編程中最為常用。 采用梯形圖編程時，PLC程序中的“與”、“或”邏輯運算利用觸點的串、并聯(lián)表示；“非”邏輯運算利用“常閉”觸點表示；邏輯運算結果利用“線圈”的形式輸出 3-5圖 自動操作梯形圖 打開啟動脈沖和啟動開關，首先對加一指令中的計數(shù)器進行復位，然后系統(tǒng)自動進入自動操作的初始狀態(tài)S2，對S20至S50中間的狀態(tài)進行復位，狀態(tài)轉換允許控制信號M8041導通、原點到達回答信號M8044導通時，置位指令SET使S20置位為1導通。 進入狀態(tài)S20，物件位置檢測傳感器X006未導通，即未檢測到物件，輸出Y001，是馬達A驅動傳送帶傳送物件；物件位置檢測傳感器X006導通，即檢測到物件。 進入狀態(tài)S21，氣缸中位X001導通，下限為開關X004未導通時，輸出Y004，即氣缸下降，直至碰到氣缸下限位開關X004，使其導通，置位指令SET使S22置位為1導通。完成氣缸下降。 進入狀態(tài)S22，置位指令SET使手柄Y000置位為1導通，手柄抓起物件，定時器T0定時10秒，定時時間到，使T0常開觸點導通，置位指令SET使S23置位為1導通。完成手柄抓起物件。 進入狀態(tài)S23，上限位開關X005未導通時，輸出Y005，即氣缸上升，直至碰到氣缸上限位開關X005，置位指令SET使S24置位為1導通。完成氣缸上升。 進入狀態(tài)S24, 長度判別傳感器X007未導通，即檢測到為短物件，置位指令SET使S25置位為1導通；長度判別傳感器X007導通，即檢測到為長物件，置位指令SET使S40置位為1導通。 進入狀態(tài)S25，左限位開關X002未導通時，輸出Y003，即馬達B反轉，直至碰到氣缸左限位開關X002，使其導通，置位指令SET使S26置位為1導通。完成氣缸左移。 進入狀態(tài)S40，右限位開關X003未導通時，輸出Y002，即馬達B正轉，直至碰到氣缸右限位開關X003，使其導通，置位指令SET使S41置位為1導通。完成氣缸右移。 進入狀態(tài)S26，下限位開關X004未導通時，輸出Y004，即氣缸下降，直至碰到氣缸上限位開關X004，置位指令SET使S27置位為1導通。完成氣缸下降。 進入狀態(tài)S41，下限位開關X004未導通時，輸出Y004，即氣缸下降，直至碰到氣缸下限位開關X004，置位指令SET使S42置位為1導通。完成氣缸下降。 進入狀態(tài)S27，復位指令RST復位手柄Y000為0斷開，使手柄釋放物件，定時器T1定時10秒，定時時間到，使T1常開觸點導通，置位指令SET使S28置位為1導通。完成手柄釋放物件。 進入狀態(tài)S42，復位指令RST復位手柄Y000為0斷開，使手柄釋放物件，定時器T6定時10秒，定時時間到，使T6常開觸點導通，置位指令SET使S43置位為1導通。完成手柄釋放物件。 進入狀態(tài)S28，上限位開關X005未導通時，輸出Y005，即氣缸上升，當Y005導通時，脈沖方式加1指令INCP使D200內存儲的數(shù)據(jù)加1，斷電保持數(shù)據(jù)寄存器D200具有斷電保持功能，狀態(tài)轉換時內部所存儲的數(shù)據(jù)不變，直至碰到氣缸上限位開關X005，置位指令SET使S28置位為1導通。完成氣缸上升并記錄分揀的短物件的個數(shù)。 進入狀態(tài)S43，上限位開關X005未導通時，輸出Y005，即氣缸上升，當Y005導通時，脈沖方式加1指令INCP使D201內存儲的數(shù)據(jù)加1，斷電保持數(shù)據(jù)寄存器D201具有斷電保持功能，狀態(tài)轉換時內部所存儲的數(shù)據(jù)不變，直至碰到氣缸上限位開關X005，置位指令SET使S44置位為1導通。完成氣缸上升并記錄分揀的長物件的個數(shù)。 進入狀態(tài)S29，中限位開關X001未導通時，輸出Y002，馬達B正轉。直至碰到中限位開關X001，使其常開觸點閉合，置位指令SET使S30置位為1導通。完成馬達B正轉，帶動氣缸向右移動。 進入狀態(tài)S44，中限位開關X001未導通時，輸出Y003，馬達B反轉。直至碰到中限位開關X001，使其常開觸點閉合，置位指令SET使S45置位為1導通。完成馬達B反轉，帶動氣缸向左移動。 進入狀態(tài)S30，脈沖方式的比較指令CMPP將十進制數(shù)100和D200內存儲的數(shù)據(jù)進行比較，當100>（D200）時，M0導通；當100<（D200）時，M2導通;當100=（D200）時，M1導通。當M1導通時，定時器T2未導通時，輸出Y006，即短物件籃滿指示燈亮，定時器T2定時20秒，當短物件籃滿指示燈Y006導通時，定時器T3未導通時，輸出Y10,即報警蜂鳴器響，定時器T3定時30秒，定時器T2和定時器T3都是為了使短物件籃滿指示燈Y006亮20秒和報警蜂鳴器Y10響30秒，以提示短物件籃滿。當定時器T2和定時器T3定時時間到，使其常開觸點都導通時，復位指令RST使斷電保持數(shù)據(jù)寄存器D200復位，并使定時器T4定時30秒，當M0或者T4常開觸點導通時，置位指令SET使S46置位為1導通。完成檢測短物件籃滿并發(fā)出換籃信號。 進入狀態(tài)S45，脈沖方式的比較指令CMPP將十進制數(shù)100和D201內存儲的數(shù)據(jù)進行比較，當100>（D201）時，M3導通；當100<（D201）時，M5導通;當100=（D201）時，M4導通。當M4導通時，定時器T7未導通時，輸出Y007，即長物件籃滿指示燈亮，定時器T7定時20秒，當長物件籃滿指示燈Y007導通時，定時器T8未導通時，輸出Y10,即報警蜂鳴器響，定時器T8定時30秒，定時器T7和定時器T8都是為了使長物件籃滿指示燈Y007亮20秒和報警蜂鳴器Y10響30秒，以提示長物件籃滿。當定時器T7和定時器T8定時時間到，使其常開觸點都導通時，復位指令RST使斷電保持數(shù)據(jù)寄存器D201復位，并使定時器T9定時30秒，當M3或者T9常開觸點導通時，置位指令SET使S39置位為1導通。完成檢測長物件籃滿并發(fā)出換籃信號。 進入狀態(tài)S46，狀態(tài)組件S46導通，轉向自動操作初始狀態(tài)S2。 進入狀態(tài)S30，當M0或者T4常開觸點導通時，置位指令SET使S46置位為1導通。 進入狀態(tài)S45，當M3或者T9常開觸點導通時，置位指令SET使S46置位為1導通。輸出RET，步進階梯結束。 結束指令END，表示自動程序結束。 3.4.3自動程序指令表如下 指令表（Statement list,簡稱STL或LIST）是一種實用助記符的PLC編程語言。 指令表編程類似于計算機的匯編語言，但它比匯編語言通俗、易懂，屬于PLC的基本編程語言。任何PLC均可以使用指令表進行編程。指令表、梯形圖、狀態(tài)轉移圖都是PLC的基本編程語言，只要輸入其中的任意一種和、就能得到另外兩種。 第四章 通電調試，監(jiān)控運行 4.1通電調試，監(jiān)控運行 在通電調試之前，我們要啟動計算機中SWOPG—FXGP/WIN—C編程軟件，在編程軟件打開時，創(chuàng)建新文件，選擇PLC類型為FX2N/1N。選擇梯形圖輸入模式， 輸入梯形圖并進行轉換，最后保存文件，將文件賦名為“長短物件的自動分揀與控制”。做完以上工作后，我們才可以進行通電調試，監(jiān)控運行的具體工作，其操作步驟如下： （1）、連接計算機與PLC用SC—09編程線纜連接計算機COM，并行口與PLC的編程接口 （2）、寫入程序 1、接通系統(tǒng)電源，將PLC的RUN/STOP開關撥至“STOP”位置 2、進行端口配置，，將程序“長短物件的自動分揀與控制.pmw”寫入PLC。 （3）、調試系統(tǒng)，將PLC的RUN/STOP開關撥至“RUN”位置后，按步驟操作，觀察系統(tǒng)的運行情況，并做好記錄。如出現(xiàn)故障應立即切斷電源，分析原因，檢查線路安裝及梯形圖的輸入是否有誤，然后重新進行調試。 （4）、監(jiān)控程序梯形圖，依便于我們更好的對程序進行分析。 （5）、運行結果分析，PLC能夠利用選擇型分支流程控制長短物件的自動分揀與控制。 參考文獻 [1] 俞國亮 .PLC原理與應用（三菱FX系.列）[M]. 清華大學出版社,2007 [2] 龔仲華 史建成 孫毅 PLC應用技術 （三菱FX/Q系列） [M]. 人民郵電出版社 ,2007 [3] 周建清 .PLC應用技術（三菱FX系列）[M P156-175].機械工業(yè)出版社，2007.1 26