本科毕业设计---基于plc技术的异直径钢珠分拣系统.doc
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1、 毕业设计用纸摘 要一个国家综合国力的衡量标准就是工业的发达程度。而轴承的性能、寿命及可靠性又代表着一定的工业发展程度,轴承的质量不仅取决于设计、制造还取决于检测环节。检测环节中常出现的问题就是检测误差,误差是影响滚珠质量的关键因素。在实际生产中造成检测误差值的因素有两点,一是测量量大,二是人工测量存在读数误差。为了提高生产中滚珠的测量精准度,本文中设计了一种由PLC控制的滚珠直径分拣系统,通过机械传送、传感测量的方式完成滚珠的自动检测与分拣,该系统不仅提高测量精度还提高了分拣的效率。本设计的要求是,推杆将滚珠推到限位挡板处,到达挡板后,钨钢测头测量直径误差,将所得数字信号转换为电模拟信号并经
2、放大电路放大后送到PLC的模拟量处理模块,据此打开相应的电磁翻板,再由推杆将滚珠送到不同的分料箱。此系统既可节约成本、提高测量精度,又能提高分拣效率,有广阔的市场发展前景。关键词:PLC 精密测量 滚珠分拣AbstractThe measure of a countrys comprehensive national strength is a developed industry.And bearing performance, life and reliability of represents a certain degree of industrial development, the
3、 quality of the bearing depends not only on the design, manufacture also depends on the test link.Inspection processes often appears the problem is error, error is a key factor affecting the quality of ball.Value error caused in the actual production there are two factors, one is measured quantity i
4、s big, the second is artificial measurement reading error exists.In order to improve the measurement accuracy of the production of ball bearing, this article designs a kind of ball diameter sorting system controlled by PLC, completed by means of mechanical transmission, sensor measuring roller autom
5、atic detection and sorting, the system not only improve measurement accuracy but also improve the sorting efficiency.The requirements of this design is that the push rod to push the ball to the limit baffle, arriving at baffle, the tungsten probe diameter measurement error, proceeds to analog signal
6、 and digital signal is converted to electricity by amplifying circuit to enlarge PLC analog processing module, magnetic flap open accordingly, by putting the ball again to different container.This system can not only save costs, improve the measurement precision, and can improve the efficiency of so
7、rting, have broad market prospects.Keywords: PLC precision measuring ball sorting目 录摘 要1Abstract2目 录3第一章 绪论41.1系统研究的意义.41.2 系统主要研究内容.41.3系统控制要求 .51.4系统任务分析 .7第二章 系统硬件设计.82.1 PLC的选型 82.2 电磁阀的选型 .152.3 系统中的传感器 .172.4 电感测微器. 192.5 电磁驱动器 .202.6计数和计较模块 . .23第三章 系统软件设计.253.1 PLC程序设计基本步骤 .253.2 PLC程序设计常用的方
8、法 . 253.3 程序流程图 .26第四章 结论.28 第五章 致谢29 参考文献.30第一章 绪论传统的人工滚珠分拣存在浪费劳力、测量误差大等缺点,据此滚珠自动分拣装置应运而生,此装置可以代替高精度需求或大量单调往复的工作,它可以分拣物品、代替人的繁锁劳动。此装置可以广泛应用于机械制造行业实现生产的自动化分拣。自动分拣系统通常由输送装置、测量装置、分拣装置、控制装置构成。控制装置的作用是接收和处理分拣信号,根据分拣信号的要求进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同的途径,例如通过检测、键盘输入、重量、条形码扫描、高度检测及形状识别等途径,输入到分拣控制系统中,控制系统根据这些分拣信号,来判定
9、该商品该进入哪一个分拣道口。本设计根据检测装置对滚珠直径的测量,从而进行实现滚珠的分类。本设计用PLC对物料分拣进行控制,并使用必要的精密传感器,使其能够对物料按预先设定的程序进行分拣。PLC控制其实是预先设定好程序然后对物料进行分拣的自动化装置,该设计代替了人工单调持久的作业。本设计主要完成分拣系统的硬件选型与软件设计。11 系统研究的意义自动分拣系统目前主要应用在制造业中,主要用在电器制造、机械制造、汽车制造、塑料加工、金属加工等工业。其优越性如下:1能大批量、连续地分拣货物在大的生产流水线自动作业中,自动分拣系统可以不受天气、时间、人的体力等限制,连续运行。自动分拣系统不仅能够单位时间分
10、拣件数多,而且可以长时间分拣,而人工分拣不仅单位时间工作量小,而且由于人体力的限制,员工不可长时间工作,远远落后于自动分拣。2.分拣误差率极低由于自动分拣系统使用高精度传感器测量,所以测量误差值极小,大大地保障了测量的精度要求。3实现分拣无人化操作 自动分拣系统的使用减少了人员的使用,减轻员工的劳动强度,提高人员的使用效率。自动分拣系统中人员的使用仅局限于控制分拣系统的运行,分拣线尾端由人工将分拣出来的物料进行打包、储存,自动分拣系统的经营、管理与维护也由员工进行。12系统主要研究的内容 本课题主要研究物料分拣系统以下几个方面的内容:1滚珠自动分拣装置执行系统的分析与选择 该执行系统由传动部件
11、与机械构件组成,主要包括落料斗、气缸、测微器、挡板、电磁翻板等,在选择这些构件时本着结构简单、经济、运动精准的原则。2滚珠分拣装置驱动和传感系统的分析与选择 驱动系统是提供执行系统各部分动力的装置,主要包括电磁阀,电磁阀驱动器,本设计选择电气驱动的方式。传感系统是检测系统中动作知否到位的装置,包括光电传感器,位置传感器。3滚珠分拣装置控制系统的设计控制系统是分拣装置的指挥系统,它控制驱动系统,让执行系统按规定的要求和时序进行动作。本系统采用可编程控制器(PLC)对各执行机构进行控制,主要包括对PLC的型号选择、I/O口的选择、I/O接线、程序流程图绘制等。 1.3 系统控制要求1.3.1 滚珠
12、直径分拣系统控制系统示意图滚珠直径分拣系统示意图如下图所示。系统由1个推料气缸、1个落料管、1个电感测微器、1个限位挡板7个料斗及料斗电磁翻板组成。在落料管的底部装有缺料传感器B0,有料时为0,无料时为1;推料气缸为双向作用气缸,由电控阀Ta和Tb控制,当Ta得电时,气缸缩回,Tb得电时气缸伸出;在气缸的两端各自装了1个位置传感器(常开),气缸缩回到位时B8-1为动作,气缸伸出到位时B8-2动作;测量机构的钨钢测头,通过弹簧的作用,可以自然接触被测滚珠,不需要驱动装置,测量机构可根据滚珠直径误差大小输出-10+10V的电压信号;限位挡板装有位置传感器B9(常开),挡板伸出到位时B9动作,缩回到
13、位时B9复位;在7个料斗入口处均装有1个光电传感器(B1B7,常开)及1个 (Y1Y7),每落下一个滚珠,光电传感器就产生一个脉冲信号以便对落下的滚珠进行计数。滚珠直径分拣系统示意图1.3.2 系统控制说明初始状态:各料斗的电磁翻板均处于关闭位置、气缸推杆(Y8)及限位挡板(Y9)处于伸出位置。在初始状态,按下启动按钮,系统首先检查落料管中有无滚珠,如果没有滚珠则发出报警(按消警按钮可消除警报),补充滚珠后需再次按下启动按钮;如果有滚珠,则推料气缸缩回,被测滚珠由落料管落下,然后推料气缸伸出将滚珠推到钨钢测头的下方,也就是限位挡板的位置,然后钨钢测头开始测试滚珠直径的误差,并将测量值经过D/A
14、转换送到可编程控制器(PLC)的模拟量输入模块。经可编程控制器(PLC)处理后,根据误差大小来决定具体打开哪一个翻板(Y1Y7),再由电磁机构将限位挡板抽离,滚珠在推料气缸的作用下落入对应料斗并计数,如果料斗计数满则发出报警信号(按消警按钮可消除警报),更换料斗后可再按启动按钮继续进行滚珠测量;如果料斗计数器未满,则直接进入下一个滚珠的测量,并如此循环。按停止按钮系统停机并复位:限位挡板伸出、推料气缸伸出、各电磁翻板关闭。1.4 系统任务分析把测量机构所产生测量误差值送到可编程控制器(PLC)进行处理,通过PLC转换执行下面的动作。如果误差值15,则将滚珠送入料斗1;如果误差值15且30,则将
15、滚珠送入料斗2;如果误差值30且55且70,则将滚珠送入料斗5;如果误差值70且85,则将滚珠送入料斗6;如果误差值85,则将滚珠送入料斗7。第二章 系统的硬件设计21 PLC 的选型2.1.1 PLC的基本概念PLC全称为 Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器,一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分,如今的PLC不仅在逻辑控制工业领域有很好的应用,在过
16、程控制和运动控制工业领域也起着重要的作用。本文采用西门子S7-300 PLC。2.1.2 PLC的基本结构可编程控制器主要由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几组成。中央处理器是PLC控制器的控制中枢,它能够接受程序和数据,并且能够检查程序中的错误,以及检查与它所连接硬件的状态。PLC存储器有两个存储区,分别为系统软件存储、应用软件存储。编程器主要用于程序的输入、修改和监视。PLC硬件结构如下图所示。I/O扩展单元I/O扩展接口外设接口编程器系 用统 户程 程序 序存储器AB其他外设输出部件微处理器CPU输入部件驱动接受现场信号受控原件电源
17、部分基本单元 PLC的硬件结构示意图2.1.3 系统中所用的PLC-S7-300的特点(1).概述S7-300是德国西门子公司生产的可编程序控制器(PLC)系列产品之一。其模块化结构、易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能好,使其在广泛的工业控制领域中,成为一种既经济又切合实际的解决方案。(2). S7-300系列出色表现在以下几个方面:a. 能耗低,体积小,重量轻,。体积小容易装入机械内部,为实现机电一体化提供了有效路径。b. 抗干扰能力强,可靠性高。高可靠性是电气控制设备的主要性能。PLC内部电路采用了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。此外,PLC带有硬件故障自我
18、检测功能,出现故障时会及时发出警报信号。应用者也自行可以写入外围设备的故障自诊断程序,使除PLC以外的电路及设备也具有故障自诊断保护功能。c. 易学易用,广受工程技术人员欢迎。它接口简单,编程语言很容易被工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以轻巧地实现继电器电路的功能。d.系统的设计、建造工作量小,维护方便,易改造 。PLC用存储逻辑代替接线逻辑,减少了控制设备外部的接线,缩短控制系统设计及建造的周期,同时维护也很方便。尤为重要的是,这一特点可以使同一设备经过改变程序就改变生产过程成为可能,这点对于批量生产的企业有巨大的
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