电气控制与plc课程设计机械手计件搬运过程plc控制装置课程设计.doc
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1、电气控制与PLC课程设计Electrical Control and PLC Application课题名称:机械手计件搬运过程PLC控制装置课程设计系 别:机电工程系班 级:机电0901班学 号:12姓 名: 指导老师: 2011年6月15日电气控制与PLC课程设计任务书学生姓名专业班级机电0901学号课题名称用PLC和触摸屏实现“装箱机械手”的顺控与监控指导教师(以下内容指导教师可根据实际情况进行调整)一、目的、任务1、目的1)学生在老师的指导之下,综合运用本课程及前期所学课程的相关知识和技能,相对独立地设计和调试一个小型PLC应用系统或继电器控制系统,为即将从事的专业工作奠定基础;2)初
2、步培养编写和整理“设计说明书”的能力;3)提高学生对文献资料的检索和信息处理的能力。2、任务要求按照所选课题的设计要求和控制要求,独立完成设计工作,并将设计成果汇编成“课程设计说明书”。二、已知情况、控制要求、设计要求所选课题的已知情况、控制要求、设计要求详见“电气控制与PLC课程设计指导书”。三、拟重点解决的问题1、摘要(所做的设计如有特别之处,一定要挑明);2、编程所需信息:PLC-I/0分配图、PLC输出端外接元件动作表,信息流向图,因果需求图;3、程序:SFC顺序功能图、梯形图、指令表,程序原理简要分析,PLC编程元件明细表(应包含定时器、计数器等元件的设定值),对程序中的关键部分要加
3、注解;4、电气图:电气原理图、PLC接线(原理)图、工作原理简要分析,元件位置图、接线图、电气互连图、电气元件明细表等;5、在实验室进行模拟调试所需的补充资料;6、老师对模拟调试的结果所作出的鉴定结论和签名;7、设备操作说明;8、设备故障处理说明。四、预期设计(论文)成果所做的设计能够满足控制要求,并能达到设计要求。五、时间安排时间安排为1周:周1周2初步完成设计,周3周5进行模拟调试、完善设计、编写设计说明书。注1:“课程名称”请从“电气控制与PLC课程设计指导书”中选定后填入。注2:本课程设计任务书下达时间为2011 年 6 月 5 日目录摘要1某机械手计件搬运过程的PLC控制装置设计 2
4、一、课题背景 2二、已知情况、控制要求、设计要求 2 1、已知情况 2 2、控制要求 2 3、设计要求 3三、总体设计思路 4四、程序设计及调试5 1、PLC选型及I/O分配图5 2、拟定程序的SFC顺序功能图6 3、设定程序的调试顺序表7 4、编程某机械手计件搬运过程的PLC控制装置顺控程序、程序工作过程简析、 编程元件明细表8 (1)程序的组成8 (2)初始程序8 (3)切换程序 9 (4)计数及其定时程序 10 (5)输出程序 11 (6)信号指示程序 11 (7)数码管信号显示程序 12五、电气设计13 1、PLC外部接线原理图13 2、机械手顺序设备电气接线线原理图 13 3、机械手
5、顺控设备电气元件明细表及电气元件的选择14 4、电器元件型号规格的选择依据16 (1)电动机所用接触器的选择16 (2)热继电器的选择16 (3)笼型电动机所用低压断路器的选择16 (4)电动机配用导线的选择16六、后期工作17 1、操作过程简要说明17 2、常见故障及其排除方案17 3、编写并提交(课程)设计说明书17七、尚存在的不足及其改正方案建议18八、PLC课程设计总结及心得19九、致谢19十、主要参考文献及资料 20摘 要近年来随着科技的飞速发展,PLC的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使
6、用,针对具体应用对象的特点,配以其它器件来加以完善。电气控制与PLC是本学期新开的一门技术课,也是非常重要的一门课,对于以后的工作有很大的帮助。为了能更好的认识和理解PLC方面的知识,以便能更好的掌握PLC这门技术。PLC课程组决定让我们完成一份PLC课程设计说明书。这一周是PLC课程设计周,我要全面的投入课程设计当中,按时完成一份完整的并排版打印好的PLC课程设计说明书。本课程设计是我经历了很长的时间,花费了很多的精力才完成的。我设计的题目是“用PLC和触摸屏实现某“装箱机械手”的顺控与监控”,此次设计主要内容包括:工作过程分析,梯形图,接线图,电气原理图及情况说明,由于是第一次写PLC课程
7、设计,经验还不是很丰富,可能写的还不是很完美,还望任课老师们及同学们提出宝贵的意见和建议。关键词:可编程控制器PLC 触摸屏 机械手 传感器 计数器某机械手计件搬运过程的PLC控制装置设计一、课题背景图1 机械手-工作过程示意图 表1 某机械手-元件动作表序号工作步下行KM1吸持YV上行KM2右行KM3回移KM4步0原位(松开)-步1下行+-步2吸持-+-步3上行-+-步4右行-+-+-步5下行+-步6释放-步7上行-+-步8回移-+注1:KM1、KM2升降电机M1的正、反转接触器注2:KM3、KM4移行电机M2的正、反转接触器注3:吸持线圈YV通电时吸持钢球、断电后释放钢球1、 已知情况:某
8、机械手由导轨、滑台、升降台、吸头等部分组成,其工作过程(工作循环)如图1所示,元件动作状态如图1所示。该机械手的功能是将钢球自动搬到包装盒,装满20颗以后,停止自动搬运,发出信号,等待工作人员处理。驱动升降机的电机M1,驱动滑台的电机M2,均为Y801-4、0.55KW、380V、1.5A的三相异步电动机,吸持线圈YV的额定电压为直流24V。2、工序及其控制要求: 要求支持“点动、回原点、连续、手动”等四种工作方式。 工作循环大体如图1所示,各工作步元件动作状态如表1所示,下面结合各方面情况,对:“点动、回原点、连续、手动”等方式的控制要求,用链格式表示如下(步0)原位:计件满装满灯(亮)清0
9、(按下)计数(复位)计数灯(暗)点动方式点动控制程序其他方式返回(步0)回原点方式回原点控制程序返回(步0)连续自动方式原点条件(左限、上限、释放、计件欠)启续(步1)下降SQ4下限位 (步2)吸持:T定时2s2s到 (步3)上升 SQ3上限位 (步4)右移SQ2右限位 (步5)下降SQ4下限位 (步6)释放:计数增1定时1s1s到 (步7)上升SQ3上限位(步8)左行SQ1左限位重新回到(步0)说明1:对:“点动、回原点、连续”等方式的选择操作,只有在“原位”步,才能立即响应;当机械手工作于其它工步时,如果进行“点动、回原点、连续”的选择操作,所作出的选择;要等候回到“原位”之后才能作出响应
10、,此即所谓“方式选择,推迟响应”。说明2:在“点动”方式,要求对机械手的每个基本动作,均能实现点动。说明3:在“连续”方式,要求机械手周而复始的进行工作;中途收到“停止”信号。不停止工作,要等到本次循环完成,回到“原位”之后,方可停止,这种“推迟响应的停止”称为“预停”。 说明4:计件(满)装满灯(亮)发出“声光报警”。其中,安排7#开关SA7实现“禁声/声警”声音报警方式选择,SA7(合上)声音提醒(禁止),SA7(断开)声音提醒(开启)说明5:安排20#开关SA20控制“点动/自动”的选择,SA20(合上)选择“点动”方式,SA20(断开)选择“自动”方式。说明6:“停止要求,推迟实施”,
11、在“自动”方式,要求机械手周而复始地进行工作;中途沙鸥到“停止”信号,不停止工作,要等到本次循环完成,回到“原位”后,方可停止,这种“推迟实施的停止”称为“预停”,即所谓的“停止要求,推迟实根据生产设备工作方面及其他方面的需要,本次设计要达到如下设计要求(1) 要求本次设计的控制装置采用PLC技术实现;(2) 要能完全满足控制要求;(3) 要按照电气设计惯例,提供短路、过载、连锁等故障保护措施;(4) 本次设计的控制装置应由操作屏,电气控制箱(柜)等部分组成,要尽量与生产设备进行一体化安装,具体安装尺寸另行商定;(5) 要求在上用数码管显示计件数;(6) 操作屏上要有完整的信号指示,包括各工作
12、步指示,以及电源、启动、停止、故障等指示;提示:因本次设计时间的局限,程序设计及调试部分、电气设计部分要求做到具体到位,柜、触摸屏设计部分不作要求。提醒:本题程序宜采用基于工序的编程方法来编写,并适宜采用计数状态来控制原点条件标志。3、 设计总体思路根据已知情况、控制要求、设计要求本次装箱机械手的PLC控制装置可以按照“大而化小,分而治之”的思路,划分为以下5个部分,循序渐进,各个部分的设计任务分配如下:(1)程序设计及调试 采用切换法,完成程序设计,并在实验室环境中进行模拟调试;(2)电气设计完成电气线路原理图、元件位置图、接线图、互连图、元件明细表的设计;(3)柜屏设计 完成电气元件安装图
13、、控制箱(柜)、操作的设计(4)安装、接线、联合测试 完成电气元件的安装接线,并对程序与线路进行联合测试(5)后期工作说明操作过程,拟定常见故障排除方案、编写设计说明书等。下面按照这个总体设计思路的任务安排、逐步展开。四、程序设计及其调试 根据设计要求、控制要求,所选定的PLC类型为:EC-16M 16R它是我国科威公司生产的E系列PLC(与三菱FX2N系列兼容),拥有16路输入、16路(继电器)输出,而本例实际上只需要15路输入、13路输出、输出留有约1/3的余量,输出所留余量超出1/3,完全满足要求;拥有8K步的内存容量,而本例用户程序的容量估计在20步左右,完全够用;支持内置CANbus
14、、485、232通讯功能,有利于今后与其他设备进行联网通信SB0 X0清0Y20HL0原点指示灯 Y1KM1下行SQ1X1左限Y2KM2上行Y3KM3右行SQ2X2右限Y4KM4左行Y5YA吸持/释放SQ3X3上限Y6HK6计数满灯Y7HA7计数满声SQ4X4下限SB5X5启动Y10步0 HL0灯SB6X6预停Y11步1 HL1灯Y12步2 HL2灯SA7X7禁声/声警Y13步3 HL3灯Y14步4 HL4灯SA20X20自动/点动Y15步5 HL5灯Y16步6 HL6灯SB7X21计数减1调整 Y17步7 HL7灯Y20步8 HL8灯某机械手搬运过程的I/O分配图如图2所示。该I/O分配图是
15、在实训设备上完成I/O接线,进行程序模拟调试的主要依据。2、拟定程序的SFC顺序功能图 拟定程序的SFC SFC顺序功能如图3所示图3 机械手调试动作顺序图(程序SFC图3、设定程序的调试顺序表根据程序的SFC顺序功能图设定调试顺序表如表4所示序号切入动作切入工作步信号指示PLC (开机RUN档)步0:原位(停留)步0灯HL10(亮)SA20(点动档)X20(1态)点上钮X11(按下)点下钮X12(按下)点右钮X13(按下)点左钮X14(按下)点吸钮X15(按下)点释钮X16(按下)清0按钮X0(短时按下)左、上、释、欠:原点条件满足步10:点动点动上移点动下移点动右移点动左移点动吸持点动释放
16、点动清0+原点条件指示灯HL0(亮)SA20 自动挡 X20(0态)步0:原位停留步0灯HL10(亮)SB5短时按下X5短时1态M8041 保持1态 步1:空手下降步1灯HL1(亮)离开上限位:SQ3(K3) 0态 降至下限位:SQ4(K4) 1态 步2:吸持步2灯HL2(亮)吸牢定时T2 1态 步3:抓球上升步3灯HL3(亮)离开下限位:SQ3(K3) 1态 升至上限位:SQ4(K4) 0态 步4:抓球右行步4灯HL4(亮)离开左限位:SQ1(K1) 0态 移至右限位:SQ2(K2) 1态步5:抓球下降步5灯HL5(亮)离开上限位:SQ3(K3) 0态 降至下限位:SQ4(K4) 1态 步6
17、:释放钢球步6灯HL6(亮)释放定时T6 1态 步7:空手上升步7灯HL7(亮)离开下限位:SQ3(K3) 1态 升至上限位:SQ4(K4) 0态 步8:空手回移步8灯HL8(亮)离开右限位:SQ1(K1) 1态 移至左限位:SQ2(K2) 0态 步0:再次到达原位步0灯HL0(亮)C0 计数欠 M8044 1态 步1:再次空手下降步1灯HL1(亮) 4、编程某机械手计件搬运过程的PLC控制装置顺空程序、程序工作简析、编程元件明细表程序、程序工作简析、编程元件明细表(1)程序的组成本机械手控制程序的组成情况如图5所示。初始程序 主体程序切换程序计数及其定时程序动作程序信号程序数码管显示程序图5
18、 机械手程序的组成 (2)初始程序本机械手的初始程序的梯形图如下图6所示图6 机械手初始程序梯形图(3) 切换程序本机械手切换程序的梯形图如下图7所示。 图7 机械手切换程序梯形图对SFC图按照“从左到右,从上到下”顺序,逐一进行翻译转换,就会得到如上的SFC顺序功能图。梯形图是在实训设备上完成程序录入、进行程序模拟调试的重要依据。(4)计数及其定时程序 机械手计数及定时程序的梯形图如下图8所示(5)输出程序图9是本机械手的动作输出程序,该程序主要以电动机正反转为基础。图9 动作输出程序图(6)信号指示程序如下图10所示为机械手的信号指示程序(7)数码显示工步程序五、电气设计1、 PLC外部接
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- 关 键 词:
- 电气控制 plc 课程设计 机械手 计件 搬运 过程 控制 装置
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