PLC机械臂分拣装置控制系统设计.docx

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PLC机械臂分拣装置控制系统设计

《现代电气控制及PLC应用技术》

课程设计报告

《机械臂分拣装置控制系统设计》

专业：

XXXXXXXXXXXXXX

班级：

XXXXXXXXXX

学号：

XXXXXXX

姓名：

XXX

指导教师：

XXX

完成日期：

XXX0年XX月XX日

机械臂分拣装置控制系统设计

一、设计题目：

“机械臂分拣装置控制系统设计”

二、技术要求：

图1为一台分检大小球的机械臂装置。

它的工作过程是：

当机械臂处于原始位置时，即上限开关BGl和左限位开关BG3压下，抓球电磁铁处于失电状态。

这时按动启动按钮SFl后，机械臂下行；若碰到下限位开关BG2后停止下行，且电磁铁得电吸球。

如果吸住的是小球，则大小球检测开关BG0为ON；如果吸住的是大球，则BG0为OFF。

lS后，机械臂上行，碰到上限位开关BGl后右行，它会根据大小球的不同，分别在BG4（小球）和BG5（大球）处停止右行，然后下行至下限位停止，电磁铁失电，机械臂把球放在小球箱里或大球箱里，ls后返回。

如果不按停止按钮SF2，则机械臂一直循环工作下去。

如果按了停止按钮，则不管何时按，机械臂最终都要停止在原始位置。

再次按动启动按钮后，系统可以从头开始循环工作。

图1机械臂分拣装置

三、方案确定：

（一）、主回路线路图

上图为电控系统主电路。

QA0为主回路总开关，两台三相异步电动机MA1和MA2分别控制机械臂的升降和平移，接触器QA1、QA2分别控制电动机MA1的正转和反转，而接触器QA3、QA4分别控制电动机MA2的正转和反转；BB1和BB2分别为两台电动机过载保护用的热继电器。

（二）、控制回路线路图

上图为电控系统的控制回路电路图，是基于SIEMENSS7-200（CPU224）的控制电路。

TA为隔离变压器，专为PLC提供电源，抗干扰。

原始位置指示灯HL和抓球电磁铁均由PLC内部的DC24V直流电源提供电源。

各接触器QA1，QA2，QA3，QA4均PLC的继电器控制，由三相电供电。

（三）、PLC的外接线图

1.控制装置采用S7-200系列PLC，设I/O地址分配如下表所示：

2．PLC的I/O回路外接线图

四、电气元件的选择

主电路元器件表

名称

数量

三相鼠笼式异步电动机MA

2台

热继电器常闭触点开关BB

6个

接触器开关QA

5个

控制回路元器件表

名称

数量

PG指示灯HL

1个

电磁铁K

1个

热继电器常闭触点开关BB

4个

接触器QA

6个

熔断器

1个

隔离变压器

1台

PLC

1台

PLC元器件表

名称

数量

SIEMENSS7-200PLC控制器（CPU224）

1台

接近开关SQ

5个

光电开关KF

1个

电磁铁K

1个

接触器QA

4个

PG指示灯HL

1个

五、系统工作原理：

（一）机械臂分拣装置工作原理

该设计采用SIMENSS7-200小型PLC控制。

系统的工作原理为：

使用两台电动机作为机械臂伸展的动力，控制其运动的方向，并且通过程序控制电动机的正反转，因而控制机械臂的运动。

1.初始化系统，验证机械臂是否在初始位置（由接近开关BG1,BG3表示），若在初始位置，则PG指示灯亮。

2.按下启动开关SF1，则启动运行。

电动机MA1由QA1导通启动，正转，使机械臂下降，当下降至BG2时，电磁铁通电吸球，吸球后电动机MA1停止1秒，由光电开关判断其是大球还是小球。

3.判断结束后，电动机MA1由QA2启动机，反转，机械臂上升，上升至限位开关BG1时，电动机MA1由PLC控制停止，电动机MA2由QA3启动，正转，右行。

4.若为小球时，则到达BG4时，电动机MA2由PLC控制断开，停止转动。

电动机MA1由PLC控制QA1接通，机械臂下行，下行至BG2时，电动机停转，电磁铁断电，小球下放，经1S后，电动机MA1经QA2导通，机械臂上行，至上限位开关BG4时，电动机MA2经PLC控制QA4导通，QA2反转，机械臂左行，至初始位置时，MA2停止转动。

重复下一次分拣。

5.若为大球时，则到达BG5时，电动机MA2由PLC控制断开，停止转动。

电动机MA1由PLC控制QA1接通，机械臂下行，下行至BG2时，电动机停转，电磁铁断电，小球下放，经1S后，电动机MA1经QA2导通，机械臂上行，至上限位开关BG5时，电动机MA2经PLC控制QA4导通，QA2反转，机械臂左行，至初始位置时，MA2停止转动。

重复下一次分拣。

6.如果不按停止按钮SF2，机械臂将一直工作下去，若按下SF2，则不管何时按，机械臂最终都要停止在原始位置。

（二）机械臂分拣装置控制程序流程图

根据要求，该控制流程根据吸住的是（大球，小球）有两个分支。

此处应该为分支点。

且属于选择性分支。

分支在机械臂下降之后根据光电开关（BG0）的通断，分别将球吸住，上升，右行到BG4或BG5处下降，此处应为汇合点。

然后在释放，上升，回到原点。

机械臂分拣装置控制程序流程图如下图所示：

（三）、机械臂分拣装置控制程序梯形图

六、设计体会：

通过此次设计，了解了PLC机械手在大小球分选系统的工作原理，首次学习了一些机械手的工作原理及使用方法。

其中电路及软件实现是此次设计的主要部分。

软件部分采用各部分程序直接转的方式，依次实现了PLC流程图、梯形图、指令表三种机械手控制方式。

用此种方法编写程序条理清晰，连贯性强，但若要增加其它机械手控制方式或进行扩展，程序会变得相当复杂而且容易出错，出错后调试修改也很困难。

收进的方式是将各部分程序写成程序，方便调用和调试。

此种方法的优点是程序编写比较简单，不需要再编写分支、汇合状态移图的程序，且由于本课对定时精确度要求并不高，适宜采用。

若是在对定时精度要求比较高的情况下，应采用PLC的中断功能进行硬件定时。

通过实践，巩固了理论知识的学习，提高了实际应用所学知识的能力，还积累了许多宝贵的经验。