plc课程设计智能车间流水线学位论文.docx
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plc课程设计智能车间流水线学位论文
PLC课程设计报告
题目智能车间流水线
专业、学号自动化10626102
合作者
学生姓名
指导教师
完成时间2013.9.20
智能车间流水线
摘要：
为了适应现代自动化传送的要求，PLC控制逐渐取代继电接触器控制成为传送控制的主要环节，使控制系统更加安全、迅速、可靠。
基于PLC的控制原理，运用三菱公司的FX2N系列PLC来实现对工业生产常用的传送带运动的控制。
本文介绍了传送带系统的基本结构、系统各部分的功能及系统的控制原理，并以光电传感器实现了对传送带的控制，达到预期控制效果。
证明该系统具有较好的自动运行、检测和装载功能，提高了传送带的性能与效率，大大的节约人员劳动力，而且此系统比较稳定，因此具有可靠性。
关键词：
传送带；自动控制；光电传感器；
Smartassemblyline
Abstract:
Inordertomeettherequirementsofmodernautomatedtransmission,PLCcontrolgraduallyreplacetherelaycontactorcontroltransfercontroltobecomeamajorpartofthecontrolsystemmoresecure,fastandreliable.PLC-basedcontrolprinciple,theuseofMitsubishiFX2NSeriesPLCtoachievetheindustrialproductionusedconveyormovementcontrol.Thisarticledescribesthebasicstructureofconveyorsystems,partsofthesystemfunctionsandsystemcontroltheory,andtherealizationoftheconveyorphotoelectricsensorcontrol,toachievethedesiredcontroleffect.Provedthatthesystemhasgoodrunautomaticallydetectandloadfunctions,improvetheperformanceandefficiencyoftheconveyorbelt,greatlysavingpersonnellabor,andthissystemisrelativelystable,andthereforereliable.
Keywords:
conveyor;automaticcontrol;photoelectricsensor;
目录
目录0
第一章系统组成和设计要求1
第一节系统组成1
第二节设计要求1
第二章硬件系统的设计2
第一节I/O分配2
第二节系统内部接线3
第三章软件系统的设计3
第一节控制流程图3
第二节部分梯形图及解析5
一、系统运行指示5
二、翻转电机运行模块5
三、推杆电机运行模块6
四、整体执行效果及应用6
五、角度调整模块7
第五章总结和心得体会9
参考文献：
10
附录：
10
整体梯形图10
实物图12
第一章系统组成和设计要求
第一节系统组成
传送带控制系统由系统控制柜和传送带本体两部分组成。
系统控制柜的操作面板上装有计数显示器、电源指示灯、故障指示灯、急停按钮、启动按钮、停止按钮、角度调整按钮、输入、输出端子以及电源接口等。
计数显示器是用来记录、显示传送带输送工件的数量；电源指示灯是用来反映控制系统是否已经通电；故障指示灯用来显示有无故障；若有紧急情况，操作人员可按紧急按钮，系统将立即停止运行。
只有急停按钮复位后系统才可重新启动。
角度调整按钮是用来服务于翻转电机的。
由于翻身电机在运行时受惯性、摩擦等因素，使得翻转电机在多次运行之后会产生累加误差，使其不能返回初始位置，通过角度调整进行校正，使翻转电机回到初始位置。
传送带本体包括两根传送带、光电感应器和推杆电机三个部分。
传送带负责传送货物；光电感应器用来感应传送带上是否出现货物并进行计数，当检测到货物后开始计时，货物到达翻转电机侧时翻转电机工作；推杆电机负责将货物推放到特定位置。
第2节设计要求
一、按下启动按钮后，系统开始运行，传送带电机动作。
二、当传感器检测到传送带上的物体后，计数器计数，并显示累计的数据，同时开始延时（时间的长短大于或等于工件从传感器到翻身电机处所需的时间）。
三、延时时间到，翻身电机动作。
运行一段时间后也就是正转后，停顿若干秒后反转复位，复位所用时间与正转所用时间相同。
这样翻身电机可以将工件翻个身送到另一传送带上。
四、当传感器检测到传送带上工件时，延时一段时间（时间的长短等于工件从传感器被送到推杆处所需的时间），推杆动作，将工件推出输送带后复位。
在推杆动作期间传动带以及翻身电机不能工作，推杆复位后传送带、翻身电机才能动作。
五、物体在传送带运行的时候，是根据传感器的触发来决定工作时序的，为避免产生误动作，手及其他物体不要离光电传感器的探头太近，以免产生误动作。
第2章硬件系统的设计
第1节I/O分配
本次课程设计的I/O口与内部资源的分配表如表2-1和表2-2所示，用M1和M2作电动机1（传送电机）和电动机2（翻转电机）的启停辅助继电器。
电动机1和电动机2的转动与停止分别用PLC的软组件M1和M2的通与断来控制。
当按下启动按钮X0时，M1与M2导通，将X0的常开触与M1和M2的输出线圈串起来，因为是按钮启动，所以再将M1与M2自锁，使其保持导通；当按下停止按钮X1时,M1和M2都断开，将X1的常闭触点串入其中，从而实现电动机1与电动机2的停止转动。
表2-1I/O地址分配表
表2-2内部资源分配表
第2节系统内部接线
将PLC上的X0--X7，Y0--Y7，COM,COM1和控制柜上的X0--X7，Y0--Y7，COM,COM1一一对应用导线连接起来，PLC上的Ｎ和控制柜上的Ｌ链接起来，Ｌ和控制柜上的Ｎ链接起来，同时将ＰＬＣ上的COM0，COM1，COM2，COM3链接在一起，如图3.1所示，最后接通电源。
注意：
此过程为不带电操作，因为有高压交流电。
图3.1内部接线图
第三章软件系统的设计
第一节控制流程图
在硬件设计的基础上，根据系统的设计要求，可以构思出系统的控制流程图如图3.2所示。
按下启动按钮后，系统开始运行，判断是否接收到停止信号，若收到，区别是否是急停信号，停止后判断是否需要进行角度调节；若未收到停止信号，则根据传感器信号对翻转电机进行控制，再通过推杆电机控制传送电机。
程序开始
状态显示程序开始
否
启动按钮是否按下？
是
传送带运行
急停
系统停止运行
是
否
翻转电机翻转
是否进行角度调节？
传送带停止运行
停止
停止？
延时，翻转电机正转
定时时间到，翻转电机反转
是
否
是否有停止信号
传感器是否有信号
图3.2控制流程图
第2节部分梯形图及解析
1、系统运行指示
图3.3运行梯形图
通过X0启动，X1停止，X3急停，Y1为传送带电机输出，Y6为运行状态的指示，通过红灯与绿灯指示出系统处于运行或者停止状态。
T4为系统通过定时器清零的功能。
二、翻转电机运行模块
图3.4翻转电机模块梯形图
X4为传感器的输入，通过它开启4个定时器的工作，从而来控制翻身
电机的运行与停止，图中的时间均为反复进行实际运行测定所得。
通过定时器的工作来控制翻身电机的运行。
由于电机反转后要回到原先的起始位置，在设计中使用的是小功率的电机，故而可以实现立即反转，但考虑到使用大功率的电机，惯量很大，若立即反转则可能会损坏设备，所以在设计时适当延时，在实际生产中还要根据具体情况具体分析。
3、推杆电机运行模块
图3.5推杆电机模块梯形图
此处用了三个定时器，当传感器输入信号时，定时器T4，T5，T6同时工作，由于试验设备老化，只能测定T4的时间为17s，但是推杆电机的实际工作时间不可测定，且估算为7s左右，T6定时器在此处有清零的功能。
推杆电机通过定时器之间的作用交替进行工作，X3为急停输入信号，Y7为急停输出信号，当输入X3时，使得故障信号灯亮起，同1中X3器件一起控制传送带电机的停转。
正常运行时，推杆电机的T4定时器也使得传送带电机与翻身电机一起停止运行，直到推杆电机将物品传送到正确的位置。
4、整体执行效果及应用
将设计好的程序写入PLC，按下开始按钮，使得系统可以正确的运行。
正常运行时，启动的绿灯亮，说明系统处于正常的工作情况，其他的灯均灭。
物品按设计好的程序所指示的工作状态依次进行运行，当物品到达第一个传感器，定时器T0，T1，T2，T3同时运行，17s后翻转电机反转，7s后翻转电机停止，再过7s后翻转电机再次转动恢复原状，进行下一轮的循环准备。
此时物品在第二个传送带上运行，当55s后到达推杆电机，此时前两个电机停止运行，推杆电机进行程序化运行，工作完回到原有状态，进行下一轮新的循环。
当需要系统停止运行时，按下停止按钮，可以使得系统停运，启动绿灯灭，停止红灯亮。
继续按下启动，系统将继续运行，若此时按下急停开关，系统立刻停止，此时，绿灯灭，停止红灯亮，同时，急停故障的红灯也亮，指示出系统处于故障状态，当排除了故障以后，按下急停开关，则系统可回到正常的状态，通过启动按钮可再次启动。
将制得的传送带应用到车间，通过系统控制柜的计数器，可以对货物数量（即日产量）进行统计，在传感器1侧加装一个传感器，对货物的长度进行检测，如果达到标准，货物验收通过，如果为达到标准则重新进行加工。
另外，通过将多个传送带并行，可以将合格产品和不合格进行分装。
5、角度调整模块
图3.6角度调整模块梯形图
当系统多次运行后，翻身电机在运行时受惯性、摩擦等因素，多次翻转后会产生累加误差，使得翻身电机不能返回初始位置，因此要进行角度调整，使其回到初始位置。
X2代表角度调整，T2定时器定时，这样角度调整时翻转电机每次翻转0.5s，达到了微调的目的。
第四章系统调试
第一节系统调试步骤
在电脑上安装GX-Developer软件，程序编号后，将程序输入GX-Developer软件中，在电脑上进行初步仿真调试。
（1）先将PLC程序传入程序控制器中。
（2）根据设计的要求，对各个输入I/O口给信号处理，再看各个输出口是否有相应的输出（相应的输出用指示灯来表示，即有输出灯就亮），如果没有按照设计要求输出，对程序进行更改，直到各输出口有相应的输出。
第2节问题分析
一、在刚开始下载程序的时候，我们没有将PLC设置成power状态，所以程序烧不进去，后来经过仔细检查，才发现了问题，下次必须细心谨慎。
二、由于传感器2坏了，所以我们对梯形图进行了重新调整，将原本翻转电机反转需接收传感器2的信号才进行动作，更改为由传感器1进行较长时间延时，从而取代传感器2的作用，同理，原本由传感器2控制的推杆电机也由传感器1进行控制。
三、我们发现翻转电机先于重物到达而反转了，经过我们测试，发现是翻转电机接收到传感器输入后的延时时间设置过长所致，经调整后问题解决，翻转电机的功能全部实现。
第三节实验结果
传送带正常运行，当货物到达翻转电机侧时，翻转电机开始翻转，顺利将货物运送到另一传送带上，进行反转恢复原状，货物到达推杆电机侧时，推杆电机将其推送到指定位置后恢复原状，传送电机继续工作。
第五章总结和心得体会
通过本次课程设计将课本的知识实体化，化抽象为具体，我受益匪浅，收获了很多在课堂上无法学到的知识，不仅有如何确定设计方案，还有解决问题的方法，以前学得的PLC理论知识的应用能力也得到了大幅度的提高。
此次设计以分组的方式进行，每组有两个题目。
我们做的是基于三菱的传送带。
由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候毫无头绪。
但通过各方面的查资料学习和与组员积极讨论后，我们基本学会了PLC设计的步骤和基本方法。
通过这次设计实践，我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。
在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的掌握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序进行检测时，问题出现了，要么不能运行，要么运行的结果和要求的结果不相符合（某些按键无效，或者功能发生改变）。
通过解决一个个在调试中出现的问题后，我们对PLC 的理解得到加强，看到了理论与实践的差距。
通过合作，我们的合作意识得到加强，合作能力得到提高。
上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人负责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，每个人都毫无保留将自己的意见和方案提出，积极向同学说明自己的想法，这让我们的表达能力也得到了一定的提高。
在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。
在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，“学而不思则罔，思而不学者殆。
”我们应当做到学思结合。
总的来说，此次设计不仅是老师对我的一种考验，考验我对书本知识的掌握程度及动手能力，更是给我鸣响了一次警钟，让我时刻提醒我自己：
理论知识并不能代表一切，只有不断地在实践中将理论知识应用起来，不断在实践中发现自己的问题，在不断地解决问题的过程中收获知识，才能让提升自己的能力，让自己不断地取得进步。
参考文献：
[1]吴中俊、黄永红.《可编程序控制器原理及应用》.机械工业出版社.2009
[2]《三菱电机FX2N.编程手册》.2010
[3]韩常.《PLC编程及应用》.机械工业出版社.2005
附录：
整体梯形图
实物图
传送带本体图
外部接线图
系统运行图
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