实训课题十八环形传输带物料分拣系统的控制讲解.docx

实训课题十八环形传输带物料分拣系统的控制讲解.docx

《实训课题十八环形传输带物料分拣系统的控制讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实训课题十八环形传输带物料分拣系统的控制讲解.docx（54页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

实训课题十八环形传输带物料分拣系统的控制讲解

实训课题十八环形传输带物料分拣系统的控制

一、实训目的

1、掌握环形传输带的系统组成原理

2、掌握应用电容式接近开关、漫射式光电开关、霍尔接近开关和颜色传感器识别不同物料的方法

3、掌握PLC的气动控制技术

4、掌握PLC对变频器的控制技术

5、掌握触摸屏监控物料分拣系统技术

6、掌握组态软件监控物料分拣系统技术

二、实训设备环形传输带实训考核设备一套

三、实训内容

1、环形传输带的系统组成原理及其控制要求

2、PLC的物料识别、对变频器控制和气动控制

3、触摸屏监控物料分拣系统

4、组态软件监控物料分拣系统

四、环形传输带的结构和控制原理环形传输带主要由皮带、检测装置、物料储存槽以及气缸部分组成。

1、皮带速度控制皮带由变频器控制一个小型交流电机带动链轮，利用变频器的多段速度和正、反向运动，控制皮带以不同速度作正向或反向运行。

当传输带上没有物料时，传输带以中速（RM）运行；当有物料投入后，转入高速（RH）运行；当物料运行到“操作区域”（测量、分拣、分类操作区）时，速度变成低速（RL）；当物料在称重或入库等待区，传输带停止运行；物料称重后送回传输带或在入库区物料被取走后，传输带再启动运行。

根据现有物料情况，设置变频器相关参数，以控制传输带不同的运行速度。

2、物料分拣控制检测装置有多个传感器，物料储存槽有A槽、B槽、次品槽三类。

传感器识别传输带

上物料颜色（白色、蓝色）、金属和重量的不同属性，通过PLC的程序设计，根据设定要求，将相应属性和重量的物料使用推杆A、B，推入不同物料槽中，没有设置推入物料槽

的物料，均将运送到入库等待区。

3、称重机械手控制气缸部分由空气压缩机提供动力，由PLC控制电磁阀，使压缩空气在气缸内作不同流向，从而控制推杆和称重机械手的运动。

机械手的初始位置（原点）位于称重盘的上方，其工作流程为：

右转→下降→夹紧→上升→左转→下降→放松→上升→延时1.5S→下降→

夹紧→上升→右转→下降→放松→上升→左转（回到原点）。

4、物料的定位控制传输带上物料定位控制有三种形式，第一种是位置开关式，利用检测装置中的5个光

过滤减压阀

图18-1气动原理图

五、实训步骤

1、实训通电前检查

（1）设备通电前检查

主控台供电后，三相电源指示灯U、V、W对应的黄、绿、红指示灯亮度正常，否则有缺相现象，如图18-2所示。

（a）（b）

图18-4检查操作面板上的开关情况4）检查PLC、触摸屏的电源开关，如图18-5。

图18-5检查PLC、触摸屏的电源开关

2、导线联接

（1）实验面板PLC输入接线如图18-6所示，变频器部分接线见图18-7，控制端输入接线如图18-8所示；PLCI/O口及辅助继电器分配及说明见表18-1。

图18-6实验面板PLC输入接线

图18-7变频器部分接线

图18-8控制端输入接线

表18-1PLCI/O口及辅助继电器分配表

输入点

功能

状态

输出点

输出设备端

状态

X0

脉冲输出

开放

Y4

推杆A

开放

X1

金属检测

开放

Y10

变频器RH

开放

X2

颜色检测

开放

Y11

变频器RM

开放

X3

位置A

开放

Y12

变频器RL

开放

X4

位置B

开放

Y13

变频器STF

开放

X5

位置C

开放

X14

推杆A前限

内部连接

X16

推杆A后限

内部连接

X24

传输带启动

十字开关顺转

X25

传输带停止

十字开关逆转

（2）通讯电缆接线如图18-9所示，图中电脑PCCOM口与触摸屏的RS232通讯端口用RS-232编程线联接，50DU编程线联接触摸屏RS-422通讯端口与PLC编程端口。

3、通电操作按启动按钮，听到“噹”的响声后，再接通图18-5的PLC、变频器和触摸屏的电源；

如有异常情况，请及时按“急停”键切断电源。

4、PLC程序写入用三菱公司的编程软件“GXDeveloper”对PLC进行编程，用三菱公司人机界面制作软件“GTDesigner2”进行画面设计与组态编制。

请参阅本课程的实训课题一，实训课题八和实训课题十四等相关内容。

1）启动GXDeveloper软件，把选择参考程序的“SX-815C-I参考程序”的文件夹打开，

（2）在菜单栏选择“在线”选项卡，向下弹出菜单，选择“PLC写入”，在弹出的对话框

中选择需要写入的程序“MAIN”，然后点击“执行”按钮，如图18-11所示。

图18-11PLC写入

3）用“GTDesigner2”写入触摸屏参考工程画面，启动“GTDesigner2”软件，在弹出的对话框中选择“SX-815C-II.GTE”

图18-12启动“GTDesigner2”

（4）打开参考程序后，选择菜单中的“通讯”→“跟GOT的通讯”，弹出通讯的对

话框，在对话框中选择“工程下载”→GOT选项下“基本画面”前面的□中打上小勾，选择所有的工程画面，然后点击“下载”键，就可以进行通讯。

如图18-13所示

图18-13工程下载

5、系统运行操作

（1）完成上述4项实训内容后，系统可进入运行状态，把PLC运行开关调至RUN并使触摸屏进入“环形传输带设备操作”主页。

并按图18-4（b）把连接方式开关打“内部连

接”（此时“内部连接”灯亮）即可对传输带的物料各种参数进行设置。

如图18-14所示。

图18-14环形传输带设备操作

（2）按“分类设置”弹出如图18-15所示窗口，选择A（B）槽的物料类型，按“金属、白色、蓝色”按钮，上方数字就变成“1”，再按按钮数字变为“2”⋯⋯，这样便可对A

（B）槽设置分拣物料的类型和数量。

（5）触摸图18-16中的“物料信息”按钮，弹出“环形传输带物料参数监视”画面，如图

18-17所示。

可查询传输带上物料属性和实时位置信息。

图18-17环形传输带物料参数监视

（6）触摸图18-17的“入库信息”按钮，弹出“物料入库信息”画面。

如图18-18，则可

对入库物料属性进行设置。

图18-18物料入库信息

7）触摸图18-18的”返回主页”按钮，弹出“环形传输带手动操作”画面，可对传输带

的运行、摄像头和传输带的推杆等进行点动控制，如图18-19。

图18-19环形传输带手动操作

（8）系统停止

系统要停止运行，触摸图18-19的“返回主页”按钮，在“环形传输带设备操作主页”上触摸“停止”按钮。

关闭PLC、变频器和触摸屏的电源，最后按操作面板上的“停止”按钮，切断该设备的电源，使该设备停止运行。

六、程序设计

1、控制要求

（1）向传输带上投放白色物料，传输带启动时在低速（10HZ）和中速（30HZ）中各保持

一秒钟，然后进入高速（50HZ）运行。

（2）应用位置开关和光电开关编码器脉冲对白色物料进行定位，由“颜色检测”和“位

置B”两个光电开关同时检测、判断，待物料接近A槽（相对“零位”即“位置A”光电

开关，脉冲数为230个），传输带低速运行。

当“位置C”光电开关检测到物料时，推杆A动作，将物料推入A槽。

2、把图18-4（b）的连接方式开关转向“外部连接”（此时“开放端口”灯亮）。

向传输带投放白色物料，则可以按控制要求进行物料分拣，参考程序如图18-20所示。

其中X24、X25分别控制传输带的启动和停止，PLCIO口见表18-1.

M8002

—IF

X024

Tf卜

X025

Tf卜

M15

XOO4

―llh

{=

X003

TA

XOO4

「卜

X002

T卜

X001

MfF

K8

DO

TO

TO

MIO

TO

T1

T1

折

MIO

MIO

pECOPM20

-[RST

C235

-[SET

MO

-[RST

MO

-[SET

M20

-[SET

M21

-[SET

M22

DO

K3

-[SET

M15

-[SET

M14

K10（TO

K20

e

（Y013

（Y012

（YO11

（YO1O

[SET

M13

K1OOOOO

M14

4h

X005

卅

—C235

C235

MIO

-{SET

Mil

[DHSCSK230

0

3

6

9

22

32

38

63

65

图18-20参考程序

七、故障排除当教师设置好故障回到“故障信息”页面后，学生可根据提示信息进入“故障排除A

和“故障排除B”进行答题，排除设备故障。

系统设有三次错答机会，答题结束后，屏幕上方显示学生在这次考核中所得到的成绩。

八、思考与练习

1、利用光电开关定位和使用光电旋转编码器脉冲定位有何不同？

2、如向传输带上投放蓝色和白色物品，每一传输过程将1个蓝色物品分拣到A槽，2个

白色物品分拣到B槽。

（B槽相对“零位”即“位置A”光电开关的脉冲数为312个），其它控制条件和本课题的程序设计六要求相同，利用触摸屏进行参数设置和监控。

请设计此程序，并试运行和优化。

实训课题十九应用步进驱动系统实现机器人的定位控制

一、实训目的

1、掌握应用PLSY指令对机器人腕、肘运动的控制。

2、掌握定位脉冲输出模块FX2N-1PG的使用。

3、掌握应用FX2N-1PG控制机器人的回转和上下、左右运动。

二、实训设备

1、PC机一台；

2、FX2N-32MT一台；

3、FX2N-1PG模块一台；

4、步进驱动系统四套，步进电机步距角为0.045度，8000步/圈；

5、机器人装置一套；

6、相应的编程电缆和软件。

三、控制原理

实训设备中的机器人装置模仿人手的腕、肘、回转、左右四个自由度进行运动，其控制方式有两种。

一种是由PLC内的脉冲输出指令PLSY输出脉冲通过步进驱动器的控制和放大实现对机器人腕、肘运动的定位控制；另一种是利用特殊功能模块FX2N-1PG输出1相脉冲数、脉冲频率可变的定位脉冲，通过步进驱动器的控制和放大，实现对机器人回转、左右运动的定位控制。

机器人手指对物料抓、放则由气动控制。

四、实训步骤

1、实训通电前检查

（1）电源检查

主控台控制供电后，三相电源指示灯U、V、W对应的黄、绿、红指示灯亮度正常，

否则有缺相现象，如图19-1所示。

图19-1电源检查检查电脑电源、确保电脑正常供电。

2）气动检查

打开气阀，调整气流通量，气压应在2Mpa以上，见图19-2（a）和19-2（b）。

b、调整气流通量，使得气压在2Mpa以上图19-2气动检查

（3）操作面板检查顺时针旋转按钮，使急停开关复位；钥匙开关在图中所示方向，确保设备在“开放端口”状态，如图19-3（a）。

PLC、步进驱动器、触摸屏电源应处于关闭状态，如图19-3（b）所示。

b）PLC、步进驱动器、触摸屏电源

图19-3操作面板检查

2、导线联接

（1）PLC的I/O连接分配表，见表19-1

表19-1PLCI/O口及辅助继电器分配表

输入点

辅助M

功能

输出点

输出设备端

X0

位置A（“腕”原位开关）

Y0

“腕”驱动器CP-

X1

位置B（“肘”原位开关）

Y1

“肘”驱动器CP-

X14

M104

A↑（“十字”开关）

Y4

“腕”驱动器U/D-

X15

M105

A↓（“十字”开关）

Y5

“肘”驱动器U/D-

X16

M106

B↑（“十字”开关）

Y12

机器人手指电磁阀

X17

M107

B↓（“十字”开关）

M201

触摸屏“抓/放料”按钮

2）实验面板导线联接见图19-4（a）和19-4（b）

+24V

GND

图19-4（b）控制部分接线图3、通电操作按启动按钮，听到“噹”的响声后，再接通图

19-3（b）的PLC、变频器和触摸屏的

电源；如有异常情况，请及时按“急停”键切断电源。

4、PLC程序写入

三菱公司的编程软件“GXDeveloper”可对PLC进行编程，用三菱公司人机界面制作软件“GTDesigner2”进行画面设计与组态编制，将SX-815C的参数程序写入PLC，并将“参数程序”目录中的“SX-815C.GTE”下载到触摸屏。

请参阅上述实训课题一、实训课题八、实训课题十四和实训课题十八关于PLC程序写入部分等相关内容。

5、系统运行操作系统接线和参数程序写入完成后，将PLC的运行开关调至RUN状态，将选择开关调至AUTO，待触摸屏画面启动后，系统可进入可操控的运行状态。

（1）手动控制手动控制可由触摸屏和控制面板的手柄十字开关控制。

触摸屏控制可在触摸屏显示欢迎画面后，进入815C-II控制方式画面，如图19-5。

触摸“手动”按钮，弹出“815C-II手动控制”画面。

如图19-6。

点击各相应按钮，即可控制机器人腕、肘、回转、左右的动作，操纵控制板上A、B两组的手柄十字开关，也可手动控制“机器人”腕、肘、回转、左右运动。

图19-5815C-II控制方式画面

图19-6815C-II手动控制

（2）自动控制

在触摸屏控制方式画面上触摸“自动”按钮，机器人的腕、肘、回转、左右先后回归原位。

当物料到位后，机器人开始运动，肘向下，腕向上协同肘作“插补”动作，使气动手指处于水平状态；机器人同时向左移动，到达左限位，气动手指夹住物料后，肘向上，腕向下回归原位；机器人回转，到达右限位后，肘向下，腕向上；延时2秒，气动手指松开，机器人腕、肘、回转、左右、气动手指全部回原位。

五、程序设计

1、应用PLC内部脉冲输出指令PLSY，通过步进驱动系统，实现机器人腕、肘、上、下运动定位控制。

（1）控制要求

Y0控制“腕”运动，脉冲频率为400HZ，脉冲数为2000；当“腕”向下运动碰到原位开关（位置A）时立即停止动作。

Y1控制“肘”运动，脉冲频率为200HZ，脉冲数为

2000；当“肘”向上运动碰到原位开关（位置B）时即停止动作。

2）主要参考程序见图19-7所示，其PLC的IO口见表19-1.

腕步进电机驱动器U/D-腕反方向

肘步进电机驱动器U/D-肘反方向

物料夹放

图19-7“腕”“肘”主要参考程序

2、应用定位脉冲输出模块FX2N-1PG，通过步进驱动系统对机器人回转、左右运动的定位控制。

（1）控制要求

机器人正向运行速度为400HZ，连续输出正向脉冲，加减速时间为100ms，控制机器

人“回转”运动。

手动正向运行速度为2000HZ，连续输出正向脉冲，控制机器人“左右”

运动。

当机器人“回转”运动碰到原点限位开关，左右运动碰到左或右限位开关时，则步进电机停止相应方向运行，但可作反向运动。

（2）主要参考程序如图19-8所示。

有关FX2N-1PG的编程及使用方法请参阅附注——定位脉冲模块FX2N-1PG应用说明。

加速时间设定手动运行速度

正向手动信号

停止信号

“迴转”方向信号

正向极限到达

图19-8主要参考程序

六、故障排除

当教师设置好故障回到“故障信息”页面后，学生可根据提示信息进入。

“故障排除A和“故障排除B”进行答题，排除设备故障。

系统设有三次错答机会，答题结束后，屏幕上方即显示学生在这次考核中所得到的成绩。

七、思考与练习

1、FX2N-1PG可以实现单轴定位控制，能否实现单速、双速和变速的定位控制功能？

2、应用PLC的PLSY脉冲指令能否控制机器人回转、左右运动？

试编写梯形图和试运行，观察运行情况并对程序进行修正和优化。

附注：

定位脉冲输出模块FX2N-1PG应用说明

一、简介

FX2N-1PG为定位脉冲输出模块，可输出一相脉冲数、频率可变的定位脉冲（最大100KHZ，脉冲量32位），通过连接伺服电机或步进电机驱动器能实现独立1轴的简单定位

控制。

FX2N-1PG是连接FX2N系列PLC的扩展模块，可使用FROM/TO指令与PLC进行通信。

1台PLC最多可连接8台FX2N-1PG，控制独立8轴的运转。

二、端子与外部连接

1、输入、输出端子如表19-2所示。

表19-2FX2N-1PG信号说明

代号

信号名称

要求

作用

输入

STOP/SS

外部停止

DC24V/7mA;输入ON电流>4.5mA:

输入OFF电流>1.5mA

脉冲输出停止控制

DOG/SS

原点减速

同上

原点减速控制，或直接作为原点位置到达信号输入

PG0+/PG0-

零位脉冲

DC24V/7mA;输入ON电流>4.0mA:

输入OFF电流>0.5mA

原点检测信号

输出

FP/COM0

正向脉冲输出

10Hz~100KHz

DC5V~24V/20mA

正向运动脉冲输出（正/反脉冲输出方式），或位置脉冲输出（脉冲+方向输出方式）

RP/COM0

反向脉冲输出

同上

反向运动脉冲输出（正/反脉冲输出方式），或方向输出（脉冲+方向输出方式）

CLR/COM1

定位脉冲清除

DC5V~24V/20mA

输出脉冲宽度20ms

清除驱动器、PLC的剩余定位脉冲

2、外部连接见图19-9

图19-9外部连接见图

3、FX2N-1PG模块的缓冲区分配（见表19-3）。

为了方便实现PLC对模块的控制，在三菱PLC的特殊功能模块中专门设置用于PLC与模块进行信息交换的缓冲区（BufferMemory，简称BFM）。

BFM包括模块控制位号、模块参数等控制条件、工作状态信息、运算、处理结果、出错状态等内容。

表19-3FX2N-1PG模块的缓冲区分配

BFM编号

说明

上

下

b15

b14

b13

b12

b11

b10

b9

b8

b7

b6

b5

b4

b3

b2

b1

b0

-

#0

电机转一圈所要的脉冲数

#2

#1

电机转一圈的移动距离

-

#3

#5

#4

最高速度

-

#6

起动速度

#8

#7

JOG速度

#10

#9

原点返回速度（高速）

-

#11

原点返回速度（爬行）

-

#12

原点返回时Z相信号

#14

#13

原点位置定义

-

#15

加减速时间

-

#16

保留

#18

#17

目标位置（Ⅰ）

#20

#19

运转速度（Ⅰ）

#22

#21

目标位置（Ⅱ）

#24

#23

运转速度（Ⅱ）

-

#25

#27

#26

现在位置

-

#28

-

#29

异常码

-

#30

模块代号

-

#31

保留

#3

#25

#28

b15

STOP模式

-

-

b14

STOP信号极性

-

-

b13

开始计数

-

-

b12

DOG信号极性

可变速运转起动指令

-

b11

-

外部信号定位起动指令

-

b10

原点返回方向

2段速度定位起动指令

-

b9

旋转方向

中断1段速度定位起动指令

-

b8

脉冲输出方式

1段速度定位起动指令

定位完了标志

b7

-

相对/绝对坐标选择

异常标志

b6

-

原点返回起动指令

现在位置值溢位

b5

位置信息倍率100~103

JOG-指令

PG0信号ON

b4

JOG+指令

DOG信号ON

b3

-

反转脉冲停止指令

STOP信号ON

b2

-

正转脉冲停止指令

原点返回完了

b1

单位系

STOP指令

正/反转状态

b0

异常重置指令

READY

实训课题二十应用FX2N-20GM的伺服系统对推垛机的定位控制

一、实训目的

1、掌握FX2N-20GM模块的使用

2、掌握应用FX2N-20GM模块的伺服驱动系统，实现对推垛机控制的编程方法

二、实训设备

1、PC机一台

2、FX2N-32MT一台

3、FX2N-20GM模块一台

4、伺服电机及其驱动器MR-E-20A一套

5、推垛机和立体仓库装置系统一套

6、相应的编程电缆和软件

三、实训内容

1、FX2N-20GM模块与伺服电机及其驱动器的连接

2、FX2N-20GM模块的定位程序编写

3、FX2N-20GM模块驱动伺服电机实现对推垛机的定位控制

4、推垛机定位控制系统故障分析和排除

四、实训系统结构

本实训系统由立体仓库和推垛机等组成。

立体仓库自上而下分为A、B、C三层，每

层有四个仓位，各仓位都分别配有一块物料托板。

立体仓库存放物料时，应由推垛机取出相应仓位的物料托板，待物料放在托板后，再由推垛机把带有物料的物料托板放到相应的仓位中。

立体仓库物料存取的控制系统由三菱的特殊功能模块FX2N-20GM作为PLC的专用定位单元，对伺服驱动器MR-E-20输出控制脉冲控制交流伺服电机驱动相应丝杆，使仓库推垛机作X轴和Y轴二维运动；控制双轴气缸可驱动Z轴运动。

系统以伺服电机（配有14386脉冲/转分辨率的增量位置编码器）每转输出的脉冲数、丝杆进给量（6mm/转）和机械零点为基础，依照仓位间