PLC流水线产品检测与分选控制课程设计.docx

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1、PLC流水线产品检测与分选控制课程设计课程设计说明书（论文）题 目流水线产品检测与分选操纵课程名称机电传动操纵课程设计院（系、部、中心）专 业班 级学生姓名学 号设计地点指导教师设计起止时间：2011年06月06日至20n年06月10日(4)流水线产品检测与分选系统安全稳固工作要求具有运动部件安全工作的联锁功能；具有位置保护功能(如极限位、越位、相对位置保护)电气操纵系统具有短路，电动机过载保护功能；具有应急操作功能；具有照明、指示灯辅助功能。3操纵方案设计3.1总体方案设计总体方案设计阶段是设计的初步阶段，在此阶段，通过对设备的工作要求分 析、工作环境与条件分析、操作与安全要求分析、电气操纵

2、装置技术可行性分析 与经济性分析，确定电气操纵系统装置的技术性能、基本构建形式与要紧技术参 数。3. 1. 1操纵要求分析根据流水产品检测与分选操纵系统设计任务分析，确定设备条件与操纵要求 如下（1）电气操纵系统的操纵对象为一进行自动循环流水线产品检测与分选的 设备，使用电气-液压-机械组合的传动方式进行驱动与操纵。设备位于温带室内 车间，工作环境较好，对操纵系统无特殊要求；（2）设备安装在加工车间，由车间低压电网供电，设备驱动电压380V, 供电频率50赫兹；（3）设备电气操纵为普通开关量操纵，要求自动完成检测与分选过程，单 个运动部件能够独立调整操作，同时设备具有电气保护及联锁保护等功能；

3、（4）设备驱动电动机由设备设计人员选定，设配置有2台交流异步电动机, 电源要求交流电压380V,电动机无制动要求，电动机功率不大，可使用直接启 动方式启动；液压系统使用气动换向阀阀电磁铁工作电压为直流24v.3. 1.2操纵方案由设备条件与操纵要求分析结果可确定操纵方案如下（1）流水线产品检测与分选操纵系统使用开关量操纵；（2）基于设备自动工作的要求，选用PLC为要紧操纵器件构成操纵系统， 由于操纵对象为单片设备，操纵系统属于小型系统，因此选用三菱公司型号为 FX2N-48MR-D 的 PLC 产品；（3）由工作要求确定，操纵系统可运行2种模式下即全自动工作循环，手 动调整工作；（4） 2台电

4、动机均为直接启动操纵，单方向转动。电动机无制动操纵；（5）电动机驱动电路为三相电源供电，线电压380V；（6） PLC主机工作电源为交流电源，电源220V,交流接触器线圈使用交流 电源，电压220V；气动阀使用24V直流电源，主令操纵电器及行程开关等使用 24V直流电源；（7）操纵系统具有短路与过载保护功能，机床各运动部件之间具有联锁保 护功能；（8）使用信号灯显示机床工作状态。3. 2电气系统设计统设计流水线产品检测与分类系统的电气操纵系统要紧有两部分构成，即电动机驱 动系统（主电路）与由PLC设备构成的操纵部分，驱动系统通过交流接触器主触 点操纵电动机电路的断开与接通，使用熔断器与热继电器

5、进行短路与过载保护, 同时使用操纵变压器与整流器。系统电路图如图3-3所示，电器元件明细表如表3-2所示：OSLRW刚x和介ywzXMPY&3加琳楙4/恻加ML邮w5横7r刚讷f L 做 施# 我2 冷Q 即行所辘ru!xtw (MInwnN阳人电根心樱g糊眼所顺心泮 )装-s 眦如皿亚耶期曾麓加始砌杷初妪蛆酊御图3-3流水线产品检测与分类系统的电气操纵系统电路图表3-2电器元件明细表符号名称及用途符号名称及用途Ml输送带1电动机TC操纵变压器M2输送带2电动机FU1 一 FU5短路保护熔断器KM1输送带1电动机的 起动接触器FR1 一 FR2过载保护继电器KM2输送带2电动机的 起动接触器H

6、L1气阀系统工作指 示灯SQ1产品合格检验HL2Ml工作状态指示 灯SQ2产品计数传感器HL3M2工作状态指示灯SQ3次品空箱到位行 程开关HL4调整，作状态指不 灯SQ4成品空箱到位行 程开关HL5正品指示灯SQ5推板原位行程开 关HL6次品指示灯SQ6推板前移行程开 关SB1总停按钮SA1自动工作方式选 择开关SB2Ml启动按钮SA2Ml工作选择开关SB3开始自动循环按 钮SA3M2工作选择开关SB4停止自动循环按 钮QFPLC电源开关SB5Ml点动前进QS电源隔离开关SB6M2点动前进FR1、 FR2过载保护热继电 器SB7推板前进按钮YV1操纵推板电磁阀 电磁铁SB8推板复位按钮YV2

7、操纵推板电磁阀 电磁铁1 .3电气操纵系统设计电气操纵系统中由PLC构成操纵部分操纵部分需要同意机床设备的操纵信 号，需要对所有信号按程序要求进行计算，并将计数结果作为输出信号送到机床 设备上被操纵电器，以实现设备的运动操纵。操纵部分的工作要求及PLC的使用 特点，形成操纵系统的三个要紧工作内容，即设备的操纵与驱动信号分析，制定 操纵流程与编制操纵程序。3 . 3. 1系统操纵与信号分析由设备条件与操纵要求分析，流水线产品检测与分类系统信号分为输入信号 与输出信号两大类，其中，输入信号又包含主令操纵信号与传感器信号，输出信 号包含操纵交流接触器工作线圈，操纵气动阀电磁铁的信号与各类照明及指示灯

8、 信号。（1）输入信号分析机床设备中要求，流水线产品检测与分类系统有如下几类输入开关 信号完成起、停操纵的按钮开关信号，电器元件为：SBK SB2；完成工作方式选择的选择开关信号，电器元件为：SAI、SA2、SA3； 完成点动调整的按钮开关信号，电器元件：SB3、SB4、SB5、SB6、SB7； 完成设备自动运行过程中获得设备状态信号的传感器信号，电器元件 为：行程开关 SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6。（2）床设备中要求，流水线产品检测与分类系统有如下几类输出驱动电器 元件操纵电动机电路接通与断开的交流接触器工作线圈，电器元件为:KM1、 KM2；操纵驱动的气动阀电磁铁，电器元

9、件为：YV1、YV2；操纵显示机床设备工作状态的显示灯，电器元件为：HL1、HL2、HL3、 HL4、 HL5、 HL6；3.4 I/O分配表电器元件信号与PLC通道分配的目的是为每一个需要PLC处理的设备信号获 得进入PLC的通道与存放信号状态的地址。根据操纵方案选定的三菱FX2n系列 PLC产品，与对设备信号分析结果，电器元件与PLC连接的通道分配如表3-3所Zp o表3-3电器元件信号与PLC连接的通道分配表输入输出元件通道地址说明元件通道地址说明SQ1X011产品合格检验HL1Y001气阀系统工作指示灯SQ2X012产品计数传感器HL2Y002Ml工作状态指示灯SQ3X013次品空箱到

10、位行程开关HL3Y003M2工作状态指示灯SQ4X014成品空箱到位行程开关HL4Y004调整工作状态指示灯SQ5X015推板原位行程开关HL5Y005正品指示灯SQ6X016推板前移行程开关HL6Y006次品指示灯SAIX006自动工作方式选择开关YV1Y021操纵推板电磁阀电磁 铁SA2X007Ml工作选择开关YV2Y022操纵推板电磁阀电磁 铁SA3X010M2工作选择开关KM1Y010输送带1电动机的起 动接触器YV1Y021操纵推板电磁阀电磁铁KM2Y012输送带2电动机的起 动接触器YV2Y022操纵推板电磁阀电磁铁X021旋转编码器SB1XOOO总停按钮SB2X001Ml启动按钮

11、SB3X002开始自动循环按钮SB4X003停止自动循环按钮课程设计任务书31课程设计任务说明41. 1课题简介41.2课程设计的目的52课程设计任务分析62. 1设备机构构成分析62. 2设备工作过程分析82. 2. 1流水线产品检测与分选系统工作过程83. 2.2流水线产品检测与分选系统的操纵要求93操纵方案设计113.1总体方案设计113. 1. 1操纵要求分析113. 1.2操纵方案113.2 电气系统设计133.3 电气操纵系统设计163.4 3.1系统操纵与信号分析163.5 I/O分配表173.6 I/O端子接线图204操纵流程分析214. 1功能图214.2梯形图224. 3指

12、令表245课程设计总结26参考文献28SB5X004Ml点动前进SB6X005M2点动前进SB7X017推板前进按钮SB8X020推板复位按钮3.5 I/O端子接线图根据流水线产品检测与分类系统的电气操纵系统电路图绘制出多流水线产 品检测与分类系统的电气操纵系统I/O端子接线图，如图3-4所示：SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SAI SA2 SA3SQ1SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 SB7SB8孑一 中一 矛一 矛 中H一 中一 A一 A_ A_ A一 A_ A A_ 矛X000YOGIX001Y002X002Y003X003Y006X004Y004X005Y005X

13、006COMX007Y010X010Y012X011X012X013COMX014X015Y021X016Y022X017X020COMLCOMNDC24VUL2L3L4L5L624M1M2T1T2HLHLHLHLHLHLDCZKKFTFRAC220YV图3-4流水线产品检测与分类系统的电气操纵系统I/O端子接线图4操纵流程分析4. 1功能图设计完成的设备自动工作流程图如图4-1所示图4-1流水线产品检测与分选系统操纵流程图4. 2梯形图根据前一节的流程图，在三菱编程软件fxgpwin上绘制梯形图，如图4-2所示Y004Y010Y012Y021Y022RETEND图4-2流水线产品检测与分选系

14、统自动工作梯形图图4-3流水线产品检测与分选系统自动工作指令表LDIX000SETSOSTL LDSET LDI SET STLLD AN I SET STLLD OUTLD ANDAND AND SETSTL LDI OUTMPS AND SET MPP OUTLD SETSTL SFTLLD SETSOX006S20X006S50S20 X002 X003S21S21 X007Y001X001X015X013X014S22S22 X003 Y010X011S23Y002X003S51S23 X021MOS30MOK81345781011121315181718192021222425262

15、728293132333436374647LDIMOSETS40STLS30LDX012SETS31STLS31OUTCOK100LDCOSETS3 2STLS3 2RSTY010RSTY002LDX010SETS3 3STLS3 3SETY012SETY003LDX014SETS3 4STLS3 4RSTY012RSTY003SETS22STLS40LDMlSETS41STLS41OUTY021RSTY010OUTTOK50SET842STLS42OUTY022LDX015ANDTOSETS22STLS50OUTY004LDX007ANDX004OUTY010LDX010ANDX005OUT

16、Y012LDX017AN IX020AN IX016OUTY021LDX020AN IX017AN IX015OUTY022STLS51SETSO495052535456578061636465666?697071727375767778808182848586879092939495969899100101102103104105106107108109110111112113114115117118118END5课程设计总结短暂的课程设计已经结束，我感受这次课设的时间有些紧张，但着实受益匪 浅。当初拿到课题时，由于平常基础不扎实，不明白如何下手，但是紧迫的时间 又不容我拖拉。在把课本内容复

17、习了下后，仿照课程设计指导书的范例，用了一 晚上的时间构思了一下操纵流程图的基本布局，将所需要的元器件对应列好了表 格。周三下午与晚上完成了操纵流程图，周四编程与进一步改进。首先需要完成操纵流程图的设计。由两条传送带确定用两电机直接启动运 行；在系统开始工作之前需要用X006（自动/手动工作方式选择开关）进行模式推 断；自动循环运行时，在各个行程开关到位、Ml电机选择按钮按下的情况下方 可启动运行；在产品通过SQ1 （产品合格检验传感器）时需要对产品进行计次品 判别，因此需要用到移位寄存器，次品将在下一个脉冲（由旋转编码器输出）时 被推板推入次品箱；在成品进入成品箱之前需要进行计数，因此需要用

18、到计数器; 从完善的角度考虑，在推板将次品推出时，Ml电机应有一个延时启动的过程， 确保下一个产品到达推板位置时推板已经回到原位，产品不可能由于触碰到推板 而影响生产过程；完成一次循环后需要判别是否有停止循环信号；在手动操纵推 板的前进后退时需要用到互锁，在推板到达两个极限位置时需要自动停止推板的 运动。以上是操纵流程图设计的基本思路。在涉及移位寄存器的问题时，三个接入端分别为SQ1 （产品合格检验传感 器）、X021 （旋转编码器）、X003（停止循环按钮），其中X021是旋转编码器，这 是精确操纵与推断产品的关键，此图中未提供旋转编码器，与老师讨论后已经在 图中加上。在操纵流程图中不论从正

19、品还是次品分支走，均需推断完成有关动作 后是否有停止自动循环信号输入，有无此信号影响到下一步系统的动作。完成操纵流程图后进行绘制梯形图。其中移位寄存器命令花了挺长时间，查 阅资料后确定使用左移命令SFTL X021 K8 K1,其中K8表示MO-M7八位，在所 借得的可编程操纵器入门与应用实例（三菱FX2n系列）中，M7M0依次由左 到右从高到低排列，左移时先从M0开始依次向左移至M7,高位溢出，K1表示从 X021开始的一位同时表示在X021有输入的条件下每次左移一位，通过M0位推 断是正品还是次品，因从SQ1产品检验传感器到推板只移动了一个产品位置，因 此通过Ml位推断次品是否到达推板位置

20、。由于时间有些紧张，在绘制梯形图时 难免手忙脚乱，有些转移点与转移条件没有搞清晰，不是十分完善，对一些诸如 定时器、计数器、移位寄存器的使用很生疏，我想假如平常上课更集中一点课后 花点时间，这样的情况会有所改善。本次课程设计中，我认为整体的操纵流程图、通道分配、端子接线、梯形图 的编制完成地还能够，本来不是很懂这方面的东西现在相当于很好地复习了一 下。但是在操纵流程图的自动循环与停止自动循环的衔接那里布置得不是很好， 因此可能会影响到局部的梯形图编制，自己感受在这一块有点混乱，没有范例中 那么次序井然。尽管这次课设遇到的困难很多，但是通过自己的分析、老师的讲解能够较好 的解决。通过这次实践，极

21、大地增强了自己对PLC及其工业应用的懂得，提高了 继续学习的兴趣。参考文献6海心、赵华主编.机电传动操纵.高等教育出版社出版.2008年6周军、海心,电器操纵及PLC.北京：机械工业出版社,2001, 66海心、马银忠 刘树青主编.西门子PLC开发入门与典型实例.人民邮电出版社.2009年 1月6宋伯生.PLC编程有用指南.北京：机械工业出版社，2007, 26陈志新，宗学军.电器与PLC操纵技术.北京：北京大学出版社，中国林业出版社2006, 86付家才，PLC实验与实践.北京：高等教育出版社,2006, 56胡健.西门子S7-300PLC应用教程.北京：机械工业出版社.2007, 36汪小

22、澄、袁立宏，张世荣.可编程序操纵器运动操纵技术.北京:机械工业出版社,2006, 16洪志育.例说PLC.北京：人民邮电出版社,2006, 66孙晋、张万忠,可编程操纵器入门与应用实例（三菱FX2n系列）.中国电力出版社， 2010,10机电传动操纵设计任务书专业机械设计制造及其自动化 班级 设计者学号设计题目：选择第10个题目。1、物品输送系统操纵2、多工步机床的PLC操纵3、生产线自动装箱系统操纵4、注塑机操纵5、金属压铸机操纵6、电镀流水线生产系统操纵7、工业污水处理设备操纵8、包装生产线操纵9、送料小车工作系统操纵10、流水线产品检测与分选操纵设计任务：1、熟悉典型设备分析的通常方法，

23、分析电气操纵系统的需要与条件；2、查阅技术资料与手册，合理选用设计方案；3、根据设计方案，完成电气操纵系统的电气原理图设计4、掌握使用计算机软件编制PLC程序的应用方法，完成PLC程序设计；5、撰写规范的设计总结报告。工作量安排：1、绘制设备与信号布置简图2、绘制电气操纵系统电路图（包含PLC端子图）3、设计与编制PLC用户程序（操纵流程图、梯形图）4、撰写课程设计说明书任务说明；任务分析；操纵方案设计；操纵流程分析；总结； 附件。设计期限：2011年06月06日至 2011年06月10日指导老师：MO,手动模式推板店送手 动24XOOO X00625 急停手动选择SETM1自动M1自动MOV

24、HOFK1M1029MOVKOD100 产品计数M1X015自动推板原位行程开关M150推板后退29X014成品箱到 位行程开 关M151M2初始X015X014X013推板原位行程开成品箱到次品箱到关位行程开位行程开关关MOVPD10自动流程X006 r动选择RSTM1自动X000急停MOVKOD10自动流程M1X013X014Y01269自动(=D10K1自动流程SET2955M192自动D10自动流程K22955次品箱到 位行程开 关X022工件检测 到位X022工件检测 到位X022工件检测 到位成品箱到M2输送带位行程开 关215RSTTOSFTLP X011MOVPM10K2检测延

25、时99T1MOVPK3M200 ml自动M200 rr)1自动D10自动流程K8TO 检测延时K1K1T1D10自动流程M1M11X016147自动TD10K4自动流程检测判定推板前进行程M201）推板前（ 自动）M1121I自动干M11X014D10自动流程D10自动流程K3检测判定D100产品计数 统计K100I成品箱到 位行程开关MOVPK1129155M11(38MOVPK4D10检测判定自动流程X016推板前进 行程2955MOVP K5D10自动流程M1X015M202）推板退（ 自动）M202）推板退（ 自动）164 ID10K5自动自动流程推板原位行程开关2955X015MOV

26、P推板原位 行程开关D10H动流程M1X012180INCP D100自动产品计数产品计数统计I 29=D100K100SET M203产品计数成品箱满统计标志38M203MOV KOD100成品箱满产品计数标志统计I 192SETM204M2输送带自动X014RST M204成品箱到M2输送带位行程开自动关RST M203成品箱满标 志M100207Y010M1手动M1输送带7M200ml自动80Y010210M1输送带Y002M1工作指 示灯212209M101M2手动Y012M2输送带10M151M2初始50M204M2输送带自动Y012216M2输送带Y003M2工作指 示灯215M1

27、02 218推板前进 手动Y021 推板前进1刀M201推板前（ 自动）156M103221推板后退 手动Y022 推板后退24M202推板退（ 自动）172M150推板后退初 始MO225手动模式Y004 手动指示I 2M11227 检测判定Y005正品指示 灯M11229 检测判定Y006次品指示 灯Y021X016231推板前进推板前进行程K300T1OO 推板气缸 动作特殊 延迟220Y022X015推板后退推板原位行程开关I 224T100 239推板气缸 动作特殊 延迟M900推板气缸 特殊241236END1设计任务说明课题简介自动化生产过程中，物品输送系统是连接各个生产单元的关

28、键设备，系统通 常由传送带机构、物品移动机构与物品输送小车等构成。传送带通常使用电动机 驱动，物品移动机构能够使用电动机驱动，页能够使用液压系统驱动，运送小车 为电动机驱动。本题目针对运送系统设备设计相应的电器操纵系统。图示输送系统有成直角 分布的2条输送带、附属带的物品移动机构与1辆物品运送小车构成。物品输送 系统将位于传送带1始端的物品送至尾端，然后通过物品移动机构将物品送到传 送带2的始端，传送带2传送物品至尾端，并通过物品移动机构将物品推入传送 小车，运送小车运送物品到其他指定地点。系统中传送带与运送小车由电动机驱 动，物品移动机构使用液压系统驱动，通过行程开关检测各个运动部件是否达到

29、 预定位置。1.1 课程设计的目的机电传动操纵课程设计为该课程的实践环节，在本课程设计的过程中， 通过课程设计实践环节巩固与加强机电传动操纵课程所学的知识，掌握课程 知识实际应用的能力。学会运用机电传动操纵的原理与分析问题、解决问题的方 法。同时在设计过程中，综合已学的知识，完成简单完整的操纵系统设计，以增 加操纵系统设计能力；并在联机程序调试过程中，增加实际操作能力。2课程设计任务分析2.1设备机构构成分析流水线产品检测与分选系统是一种高效率自动化产品质量检验分类专用设 备，系统由产品输送机构，产品质量检测机构，产品分类机构，及成品与次品收 纳机构构成。流水线产品检测与分选系统的输送机构使用

30、电动机驱动，分类机构使用气动 系统驱动，由电气操纵系统实现自动工作过程操纵，是典型的机电或者机电液一 体化的自动化的自动化设备。流水线产品检测与分选系统工作时，待检测与装箱产品由输送带1送往质量 检测位置，质量检测头检测为合格产品将继续前移，通过计数传感器后落入成品 箱，否则由推板推入次品箱。使用行程开关检测与操纵推板的位置，同时使用行 程开关检测空箱是否到达预定位置。流水线产品检测与分选系统结构与自动工作 过程功能如图31所示。SB3自动循环工作Ml 转动SQ产品检测M0合格ISQ2计数满M2转就成品箱到位SQ4Ml特动SQ1检测M0不合格MlMl推郴荚时5 3SQ6推扳回TOO纬机 二瞪朕

31、SQ4晶含相喳Q3Q586旋转编码 器O OO Q O O O有8牙知、SQ3推工件SQ6气咻看SQ5SQL r0 7:=； SQ2 七。u n 0-(zo SQ62cHzLi lJO O O O O OSQ3 旋转编码器H品上izzj SQ4自品菊图3-1流水线产品检测与分选系统构成结构与工作过程示意图2. 2设备工作过程分析2. 2.1流水线产品检测与分选系统工作过程流水线产品检测与分选系统工作过程如图3-20所示。由人工将产品放置在 传送带上，启动自动工作过程，输送带1启动，待检测装箱的产品向前移动，到 达检测位置，检测传感器检测产品是否合格，根据检测结果，成品进入成品箱， 次品进入次品

32、箱，进入成品箱的产品通过计数，满箱为100件，成品满箱后。输 送带1停，输送带2启动，移出满箱，移入空箱到位，一次循环工作结束，输送 带1运行，开始下一次工作循环。图3-2流水线产品检测与分选系统工作过程2. 2. 2流水线产品检测与分选系统的操纵要求流水线产品检测与分选系统的操纵要求，是操纵系统的功能务必满足所有的 工作要求。流水线产品与分选系统的工作要求包含三个方面，工作方式要求，工 作过程要求，安全稳固工作要求。(1)流水线产品检测与分选系统工作方式要求为保证流水线产品检测与分选系统能够处于正常工作，要求系统具备二种工 作方式：输送带1、2,推板机构能够点动调整；流水线产品检测与分选系统

33、自动完成循环工作过程。(2)流水线产品检测与分选系统工作过程要求流水线产品检测与分选系统自动循环工作过程需要满足如下工作要求：按下启动按钮，流水线产品检测与分选系统开始工作，输送带1启动；待测产品到达检测位检测；检测合格产品继续前行，通过计数传感器检测技术，进入成品箱；检测不合格产品，前移到推板位置，推板前移将产品推入次品箱，推板 退回；成品计数满100件，输送带1停，输送带2启动，移出满箱；装成品空箱到达接成品位置，输送带2停，输送带1启动，开始新的检 测装箱循环。(3)流水线产品检测与分选系统元件配置与工作要求流水线产品检测与分类系统输送带1、2驱动电动机为2. 2KW,推板装置动 作方向通过电磁阀操纵。自动循环工作时，电器元件工作如表320所示。表3-1电器元件工作关系表注：加号，电器元件为得电状态，减号，电器元件为失电状态。工步输送带推板主令电器带L Ml带 2, M2YV1YV2启动系统+SB2检测+SQ3、 SQ4合格+SQ1计数箱满+SQ2不合格次品出推板进+SQ5推板退回+SQ6