储料单元和翻转送料控制 PLC.docx

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储料单元和翻转送料控制PLC

信息与电气工程学院

课程设计说明书

（2010/2011学年第一学期）

课程名称：

可编程控制器课程设计

题目：

储料单元和翻转送料控制

专业班级：

电气07-1班

学生姓名：

段斯楚

学号：

070060119

指导教师：

刘增环、岑毅南、霍振宇、路巍等

设计周数：

2周

设计成绩：

2011年1月11日

目录

1.课程设计目的………………………………………...………..2

2.课程设计正文………………………………….………...……..2

2.1主要任务………………………………………………….………..2

2.2系统简介……………………………………………......……….2

2.3控制器介绍…………………………………………….…..……..3

2.3.1西门子S7-300可编程控制器……………………………..…..……..3

2.3.2PROFIBUS网络……………………………………….……..……..3

2.3.3西门子S7-200可编程控制器……………………………..…..……..4

2.4系统单元介绍……………………………………….………..…..4

2.4.1储料单元……………………………………………......…..…..4

2.4.2翻转送料单元……………………......…………….……………..5

2.5PLC软件设计…………………………………..……………..6

2.5.1储料单元…………………………………….........…………..6

2.5.2翻转送料单元…………………………………......……………..10

3、课程设计总结与结论………………………….....……………16

1、课程设计目的

通过此次储料单元和翻转运料控制课程设计，熟悉并掌握s7-200系列PLC梯形图的设计及其开发软件的使用，通过I/O的地址分配了解并熟悉PLC224的接口。

加深我们对PLC的认识和使用，融会贯通其编程思想，培养并加强在实际生产生活中的应用。

2、课程设计正文

2.1主要任务

设计内容

工件由气缸推出到料板上，然后等待下一单元将工件取走。

气缸的顶出与收回靠一个二位五通双控电磁阀控制。

由传感器识别顶料杆（气缸）的位置；当传感器无信号时说明料库中无原料，顶料杆不能推出；由行程开关完成识别工件是否已被推到料板上。

翻转臂在两个单元间设定的位置准确地传送工件。

采用直流减速电机完成该动作，并通过真空吸盘抓取工件。

系统通过三个传感器识别旋转臂的位置，并向其他单元发出启动信号；由一个微动开关识别工件是否被抓牢。

动作要求：

1.工件通过顶料杆由仓库被分离到料板上；

2.当料库无工件时，顶料杆将不能推出，当工件被分离到料板上后，发出信号给下一单元；

3.当工件被抓取后，旋转臂由左向右运动；

4.旋转臂到达右侧将释放工件，释放工件后旋转臂向左运动；

5.课程设计报告书书写规范、文字通顺、图表清晰、数据完整、结论明确。

2.2系统简介

本套机电一体化实训系统是以台湾eVIEW触摸屏为监控设备，西门子S7-300型可编程序控制器作为主控制器,S7-200型可编程控制器作为单元控制器，所有的设备之间采用西门子专用网络连接的形式。

配有由8个单元组成的执行器及机械装置，每站的执行器采用托板形式，由托板固定在实验平台上，每站的控制器采用挂板形式，挂在实验台的网孔板上，电、气连接由学生自己动手，完成插接过程，提高动手能力

系统涵盖了自动化领域中的常用技术；可编程控制器技术、触摸屏监控技术、气动技术、机械传动技术、传感器技术、配线技术、机电联调技术、PLC编程技术、各种常用电机的控制技术等。

本套系统由8个单元组成；它们是储料单元、翻转送料单元、尺寸检测单元、材质检测单元、机械手送料单元、加工单元、搬运单元、立体仓储单元。

每个单元有各自动作特点和要求，可成组编程，也可以单元分步编程，其工作任务是将随设备一起提供的工件由原料仓库取出，经过高度检测，材质检测，然后对非金属工件进行加工，最后按材料的不同将工件进行分捡入库。

同时在几个工作单元之间配以不同形式的工件传送装置最终完成一整套工作及工艺过程。

2.3控制器介绍

2.3.1西门子S7-300可编程控制器：

SIMATICS7-300是一种通用型PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造过程中的应用。

模块化、无排风扇结构、易于实现分布式的配置、以及用户易于掌握等特点，使得S7-300在实施各种控制任务时，成为一种既经济又切合实际的解决方案。

S7-300具有以下显著特点：

-         循环周期短，处理速度高

-        指令集功能强大、可用于复杂功能

  -      产品设计紧凑、可用于空间有限的场合

 -    模块化结构、适合密集安装

 -       有不同档次的CPU、各种各样的功能模块合I/O模块可供选择

-        100％免维护

STEP7编程软件用于SIMATICS7等的编程、监控和参数设置的标准工具，为了在个人计算机上使用STEP7,应配置MPI通信卡或PC/MPI通信适配器，将计算机连接到MPI或PROFIBUS网络，来下载和上载PLC的用户程序和组态数据。

2.3.2PROFIBUS网络：

PROFIBUS是一种国际性的开放式现场总线标准，属于单元级和现场级的SIMATIC网络，适用于传输中小量的数据。

其开放性可以允许许多家厂商开发各自的符合PROFIBUS协议的产品，这些产品均可以连接在同一个PROFIBUS网络上。

PROFIBUS是一种电气网络，物理传输介质可以是屏蔽双绞线、光纤或无线传输。

目前的PROFIBUS有三种系列：

PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。

PROFIBUS-DP应用于现场级；PROFIBUS-PA用于车间级；PROFIBUS-FMS专为过程自动化设计，可用于有爆炸危险的环境中。

我们在设备中使用的是PROFIBUS-DP。

PROFIBUS-DP的最高传输率为12Mbps，经过优化的高速、廉价的传输形式，适用于自动控制系统与现场设备之间的实时通信，它采用了RS-485传输。

2.3.3西门子S7-200可编程控制器：

S7-200系列属于整体式小型PLC,用于代替继电器的简单控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统，将CPU模块、I/O模块和电源装在一个箱型机壳内，CPU模块和扩展模块用扁平电缆连接。

EM277PROFIBUS-DP从站模块用于将S7-200CPU连接到PROFIBUS-DP网络。

通信速率为9600～12Mbps。

  STEP7-Micro/Win32是专门为S7-200设计的，在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，CPU通过PC/PPI电缆或插在计算机中的CP5611等通信卡与计算机通信

2.4系统单元介绍

本系统的每个单元各自配有自己的SIEMENSS7-200PLC可编程序控制器作为单元控制器，每个单元还配有独立的操作按钮：

自动/手动选择；启动/停止选择；单步运行；系统复位。

因为每一站都可以方便的连接电源系统，气动系统，机械系统，操作系统，所以每一站可以作为独立的系统进行控制，也可以根据不同的需要进行两站或者多站组合，完成所需要的系统动作。

其中每站可以进行单步分解动作控制，单站手动单循环控制，自动响应循环控制

2.4.1储料单元

动作过程：

工件由气缸推出到料板上，然后等待下一单元将工件取走。

气缸的顶出与收回靠一个二位五通双控电磁阀控制。

由传感器识别顶料杆（气缸）的位置；当传感器无信号时说明料库中无原料，顶料杆不能推出；由行程开关完成识别工件是否已被推到料板上。

动作要求：

-            工件通过顶料杆由仓库被分离到料板上 

-             判断料板上有无工件 

-             当料库无工件时，顶料杆将不能推出 

-   当工件被分离到料板上后，发出信号给下一单元

2.4.2翻转送料单元

动作过程：

翻转臂在两个单元间设定的位置准确地传送工件。

采用直流减速电机完成该动作，并通过真空吸盘抓取工件。

系统通过三个传感器识别旋转臂的位置，并向其他单元发出启动信号；由一个微动开关识别工件是否被抓牢

 动作要求：

-             工件被抓取

-             当工件被抓取后，旋转臂由左向右运动

-             旋转臂到达右侧将释放工件

 -释放工件后旋转臂向左运动

2.5PLC软件设计

2.5.1储料单元

该系统单元共有八个输入点，分别为：

启动/停止，复位，单步，自动/手动，气缸前极限，汽缸后极限，料板有料，库中有工件，两个输出点：

气缸推出，汽缸收回。

接通启动按钮，当传感器有信号时，说明料库中有工件；当行程开关得电时，说明料板中有工件；只有当料库中有元件，且料板中无元件，有启动输入信号时，顶料杆（气缸）推出，将工件推到料板上，等待下一个单元抓取工件。

复位即使顶料杆（气缸）后极限得电，顶料杆（气缸）收回。

单步即实现整个过程的每个步骤单独运行。

本系统结构已经选定S7-200CPU224的PLC，满足操作要求。

其I/O地址分配为：

模块号

输入端子号

输出端子号

地址

功能介绍

CPU224

启动/停止按钮

I0.0

启动停止气缸

复位按钮

I0.1

气缸复位

单步按钮

I0.2

单步实现控制

自动/手动按钮

I0.3

自动手动控制切换

气缸前极限

I1.0

控制前端信号

汽缸后极限

I1.1

控制后端信号

料板有料

I1.2

料板状态控制

库中有工件

I1.3

料库状态控制

气缸推出

Q0.0

气缸推出运行输出

气缸收回

Q0.1

气缸收回运行输出

系统梯形图如下：

2.5.2翻转送料单元

该系统单元共有八个输入点，即启动/停止、复位、单步、自动/手动、摆臂左极限、摆臂右极限、工件被抓取、摆臂在中间；共有三个输出点，即摆臂向左、摆臂向右、抓取工件。

接通启动按钮，当摆臂不在左极限时，摆臂向左摆动，到达左极限时抓取工件并将工件运到右极限，将工件放下，如此反复循环运行，复位即将摆臂复位到中间位置，信号均由传感器采集，单步即实现整个过程每个组成单元步骤的逐步实现。

本系统结构已经选定S7-200CPU224的PLC，满足操作要求。

其I/O地址分配为：

模块号

输入端子号

输出端子号

地址

功能介绍

CPU224

启动/停止按钮

I0.0

启动停止气缸

复位按钮

I0.1

气缸复位

单步按钮

I0.2

单步实现控制

自动/手动按钮

I0.3

自动手动控制切换

摆臂左极限

I1.0

控制前端信号

摆臂右极限

I1.1

控制后端信号

工件被抓取

I1.2

料板状态控制

摆臂在中间

I1.4

料库状态控制

摆臂向左

Q0.0

摆臂向左运行输出

摆臂向右

Q0.1

摆臂向右运行输出

抓取工件

Q0.2

摆臂抓取工件

3、课程设计心得体会

这次课程设计我们做的是储料单元和翻转送料控制，我们做的是整个系统的第一步和第二步。

由于上课没好好听课，对PLC不太熟悉，所以做的时候感觉很吃力。

不过我们查找了很多资料和范例终于做出了基本上符合要求的设计。

通过这次设计我感到自己的知识很不够，很多方面欠缺很大。

不过通过这次课程设计我对PLC有了个很直观的认识。

PLC程序很好编，重要的是怎么在实际中调试自己的程序从而使程序符合设计要求。

这次设计中和小组成员的讨论与合作是我们成功的基本，老师的指导给我们点出了很多错误。

有了这两方面的帮助，课程设计总算顺利完成了。

4、参考文献

[1]殷洪义可编程序控制器选择、设计与维护 北京：

机械工业出版社2004.3

[2]付家才PLC实验与实践       北京：

高等教育出版社 2006.5

[3]廖常初PLC编程及应用        北京：

机械工业出版社 2005.5

课程设计

评语

课程设计

成绩

指导教师

（签字）

年月日