亚龙YL219Ⅰ型物料分拣实训装置实训指导书2.docx
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亚龙YL219Ⅰ型物料分拣实训装置实训指导书2.docx
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亚龙YL219Ⅰ型物料分拣实训装置实训指导书2
小组毕业设计(论文)
项目:
PLC控制物料分检系统设计
小组成员:
朱跃成徐琴琴夏仲海
系部:
电子信息工程系
专业:
电气自动化
班级:
高电气0902
指导教师:
令狐昌伟
株洲职业技术学院教务处制
目录
摘要-4-
一绪论-5-
1.1PLC的概念-5-
1.2PLC的基本结构-5-
1.3PLC的应用特点-6-
1.4PLC控制系统设计的原则-7-
二亚龙YL-219-Ⅰ型物料分拣装置-8-
2.1装置外观-8-
2.2装置配置概述-8-
2.3实训项目-8-
2.4实训装置配置-8-
2.5实训装置配置清单-9-
三亚龙YL-219-Ⅰ型物料分拣实训装置结构说明-10-
3.1机构说明-10-
3.2部分元气件使用说明-10-
四亚龙YL-219-Ⅰ型物料分拣实训装置电气说明-12-
4.1电气电路组成-12-
五PLC编程与硬件连接-13-
5.1工作原理说明-13-
5.2I/O分配表-13-
5.3控制原理图-14-
5.4端子排接线图-15-
5.5流程图-15-
5.6程序梯形图-15-
六亚龙YL-219-Ⅰ型物料分拣实训装置其他-18-
6.1注意事项-18-
6.2技术参数-18-
结语-19-
参考文献-20-
致谢-21-
摘要
本文讨论的材料分拣控制系统,完成了材料自动分拣系统的所有基本工作。
它使用了PLC、传感器、位置控制、电气传动和气动等技术,可以实现不同材料的自动分拣和归类功能,并可配置监控软件由上位计算机监控。
材料自动分拣系统能连续、大批量地分拣货物,不受气候、时间、人的体力等的限制,可以连续运行,同时由于自动分拣系统单位时间分拣件数多,因此自动分拣系统可以弥补人力分拣在重复分拣方面的低效率工作,而且分拣误差率极低,自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分拣信息的准确性大小,这又取决于分拣信息的输入机制,如果采用人工键盘或语音识别方式输入,则误差率在3%以上,如采用传感器信息输入,除非物料本身的特征有差错,否则不会出错。
因此,本设计使用传感器甄别物料外部特征作为信息输入机制,以最大限度的降低分拣误差。
人员的使用上也仅局限于在上位机上对整个控制系统进行监控和针对不同生产要求修改系统控制流程,基本做到无人化生产。
本论文阐述了利用亚龙公司生产的亚龙YL-219-Ⅰ型物料分拣实训装置进行的演示实验。
其装置结合气动、传感器和位置控制等技术,并运用梯形图编程,实现对金属、白色非金属、黑色非金属块三种材料的自动分拣.该系统的通用性极强,可靠性好,程序开发简单,可适应进行材料分拣生产线的需求。
文中主要介绍了系统的硬件及软件设计...PLC;材料分拣;梯形图编程
关键词:
PLC、物料分拣、控制系统
一绪论
随着社会的不断发展,市场的竞争也越来越激烈,因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术,提高生产效率,尤其在需要进行材料分拣的企业,以往一直采用人工分拣的方法,致使生产效率低,生产成本高,企业的竞争能力差,材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。
利用计算机技术对生产线上的分拣设备进行智能化控制是一种既能节约成本现今社会科技发展迅速,各个行业不断创新突破。
随着人们生活的需要,PLC的应用已经渗透到了国民经济的各个领域,对人们的生产生活起到了不可取代的巨大作用,同时带动传统控制检测日新月益更新。
了解并应用PLC知识是一项可用性极强并意义深远的事.本系统是利用可编程控制器(PLC),设计成本低、效率高的材料自动分拣装置.以PLC为主控制器,结合气动装置、传感技术、位置控制等技术,现场控制产品的自动分拣.系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点,可根据不同对象,广泛应用于生活的各个场所。
作为新一代的学子,我们应当积极努力,在PLC方面有所收获,但由于本人知识构成有限,设计中难免有所缺陷,望各位老师同学给予批评和指正。
1.1PLC的概念
可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装置称作可编程控制器,简称PC。
但是为了避免与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆,所以将可编程控制器简称PLC。
1.2PLC的基本结构
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同。
根据结构形式的不同,PLC的基本结构分为整体式和模块式结构两类。
整体式(又称箱体式)结构的PLC由中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)单元、电源电路和通信端口等组成,并将这些组装在同一机体内。
这种结构的特点是结构简单、体积小、价格低、输入/输出点数固定、实现的功能和控制规模固定,但灵活性较低。
其基本结构框图如图1-1所示:
图1-1整体式结构
模块式(又称组合式)结构的PLC是将中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)单元、电源电路和通信端口等分别做成相应的模块,应用时将这些模块根据控制要求插在机架上,各模块间通过机架上的总线相互联系。
模块式的PLC安装完成后,需进行登记,以便PLC对安装在总线上的各模块进行地址确认,其特点是系统构成的灵活性较高,可以构成不同控制规模和功能的PLC,但同时价格也较高。
基本结构框图如图1-2所示。
图2-2模块式结构
1.3PLC的应用特点
PLC是一种工业控制系统,在结构、性能,功能及编程手段等方面有独到的特点。
在构成上,具有模块结构特点。
其基本的控制输入、输出和控制功能处理模块等均可按积木式组合,有利于为护,并且使功能扩充很方便。
其体积很小,重量轻,结构紧凑,便于安装。
在性能上,可靠性高。
PLC的平均无故障时间一般可达3~5万小时,通过良好的整机结构设计、元器件选择、抗干扰技术的使用、先进电源技术的采用,以及监控、故障诊断、正余等技术的采用,同时配以严格的制作工艺,使PLC在工业环境中能够可靠地工作。
在功能上,可进行开关逻辑控制、闭环过程控制、位置控制、数据采集及监控、多PLC分布式控制等功能。
适应于机械、冶金、化工、轻工、服务和汽车等行业的工程领域,通用性强。
在编程手段上,直观、简单、方便,易于各行业工程技术人员掌握。
编程语言可有多种形式,可针对不同应用场合,供不同的开发和应用人员选择使用。
其中最常见的是从继电器原理引伸出来的梯形图语言。
另一种是顺序功能图语言,特别适和于描述顺序控制问题。
第三种是模仿过程流程的功能块语言。
每一种语言都适合一定的应用领域。
语言编辑及编译处理由PLC专用编程器或基于通用个人计算机的PC编程系统完成。
编程语言的多样化使PLC的使用更方便。
1.4PLC控制系统设计的原则
任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求,以提高生产效率和产品质量。
因此,在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则:
(1)最大限度地满足被控对象的控制要求
充分发挥PLC的功能,最大限度地满足被控对象的控制要求,是设计PLC控制系统的首要前提,这也是设计中最重要的一条原则。
这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究,收集控制现场的资料,收集相关先进的国内、国外资料。
同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合,拟定控制方案,共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
(2)保证PLC控制系统安全可靠
保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行,是设计控制系统的重要原则。
这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑,以确保控制系统安全可靠。
例如:
应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行,而且在非正常情况下(如突然掉电再上电、按钮按错等),也能正常工作。
(3)力求简单、经济、使用及维修方便
一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量,带来巨大的经济效益和社会效益,但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。
因此,在满足控制要求的前提下,一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断地降低工程的成本。
这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济,而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低,不宜盲目追求自动化和高指标。
(4)适应发展的需要
由于技术的不断发展,控制系统的要求也将会不断地提高,设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。
这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时,要适当留有裕量,以满足今后生产的发展和工艺的改进。
二亚龙YL-219-Ⅰ型物料分拣装置
2.1装置外观
2.2装置配置概述
亚龙YL-219-Ⅰ型物料分拣装置,由铝合金导轨式台、物料分拣装置、控制系统等组成。
控制系统采用标准模块化设计,主要由PLC模块、电源模块、按钮模块等组成。
该装置包含了机电一体化专业中所涉及的诸如机械传动、气动、可编程控制器、传感器等多项技术。
2.3实训项目
该装置可以做很多不同类型不同深度的实训,如:
1、传感器技术使用实训
2、气动技术应用实训
3、可编程控制器编程实训
4、电气控制电路实训
5、自动控制技术教学与实训
2.4实训装置配置
该装置集成了可编程控制器PLC、气动装置、传感器、带传动装置等机构。
整个系统的结构为开放式,实训装置可根据教学要求配置不同品牌的PLC模块。
我们选用的是西门子S7-200CPU224AC。
控制部分采用可编程控制器PLC控制,整个实训连接方式采用安全导线连接,以更好的保证实训的安全性。
2.5实训装置配置清单
序号
名称
主要元件或型号、规格
数量
单位
备注
1
工作台
1200×800×850mm
1
张
2
PLC模块
FX2N-48MR
1
台
可选
3
接线端子模块
1
块
4
电源模块
三相电源总开关(带漏电和短路保护)1个,熔断器3只,单相电源插座2个,安全插座5个
1
块
5
带传动装置
直流减速电机(24V,输出转速120转/分)1台,平皮带1565×49×2mm1条,安装支架1个,物料导槽3个,气缸3只,电磁阀3只,金属传感器1只,光纤传感器2只,光电传感器1只
1
套
6
按钮模块
开关电源24V/6A,急停按钮1只,转换开关2只,蜂鸣器1只,复位按钮黄、绿、红各1只,自锁按钮黄、绿、红各1只,24V指示灯黄、绿、红各2只
1
块
7
安全插线
1
套
8
PLC编程线缆
1
条
亚龙
9
PLC编程软件
1
套
拷贝版
10
电脑推车
亚龙
1
台
可选
11
计算机
品牌机
1
台
可选
三亚龙YL-219-Ⅰ型物料分拣实训装置结构说明
3.1机构说明
1-光电传感器2-落料口3-平皮带4-滑道5-电感式传感器6-光纤传感器7-联轴器8-直流电机9-磁性开关10-气缸11-光纤放大器12-节流阀13-双电控电磁阀14-消声器
3.2部分元气件使用说明
3.2.1气缸说明
气缸示意图
注:
气缸的正确运动使物料分到相应的位置,只要交换进出气的方向就能改变气缸的伸出(缩回)运动,气缸两侧的磁性开关可以识别气缸是否已经运动到位。
3.2.2电磁阀说明
双向电磁阀示意图
注:
双向电控阀用来控制气缸进气和出气,从而实现气缸的伸出、缩回运动。
电控阀内装的红色指示灯有正负极性,如果极性接反了也能正常工作,但指示灯不会亮。
3.2.3传感器说明
感应器是PLC的眼睛,PLC能做出正确的判断,全靠感应器的正确输入,他是用来识别物体的不同材质或是物体是否到达预制位置的器件,它的检测方式有电容式的,反射型的,电感式的等。
在用PLC控制的时候,只需将传感器的电源线(一般棕色的为+24V、蓝色的为0V、黑色的为信号输出)接到PLC的输出24V上,信号线接到PLC输入端子(比如I0)上,如果传感器有感应,则PLC的I0就会有输入,反之就不会有输入。
传感器的灵敏度有可调的和不可调的,如本装置采用的金属传感器不可调的;光电开关是可调的,只是针对不同的材质有不同的灵敏度。
四亚龙YL-219-Ⅰ型物料分拣实训装置电气说明
4.1电气电路组成
本实训装置电气部分主要有电源模块、按钮模块、可编程控制器(PLC)模块、直流减速电机、接线端子排、带传动分拣模块等组成。
所有的电气元件均已连接到接线端子上,通过接线端子排连到安全插孔上,再由安全插孔连接到各个控制模块,提高了实训考核装置的安全性。
装置结构为组装式,各个模块均采用标准的通用模块,具有很好的互换性,通过不同的组合可以完成不同的实训项目,扩展性较强。
电源模块:
三相电源总开关(带漏电和短路保护)、熔断器。
单相电源插座用于模块电源连接和给外部设备提供电源,模块之间电源连接采用安全导线方式连接。
按钮模块:
提供了多种不同功能的按钮和指示灯(DC24V),急停按钮、转换开关、蜂鸣器。
所有接口采用安全插连接。
内置开关电源(24V/6A)为外部设备提供电源(设有保险丝)。
PLC模块:
采用西门子224CN继电器输出型主机,所有接口均引到面板,采用安全插连接。
输入端接有钮子开关,可进行模拟输入。
五PLC编程与硬件连接
5.1工作原理说明
接通电源,按下启动按钮SB0(I0.4)后,系统运行有运行指示灯HG(Q0.7)输出,当下料处检测到有物体到来时减速电机M(Q0.0)启动。
当检测到的所有物料处理完后,若下料处光电传感器SQP1(I0.0)在10秒内都没有检测到物料,则系统将会有一个输出报警(蜂鸣器HA(Q1.0)叫和报警指示灯HY(Q1.0)亮);若报警60S后仍然没有下料,系统则会暂停(减速电机M(Q0.0)停止,暂停指示灯在运行指示灯的基础上做0.5S的闪烁);不管是在暂停状态还是在报警状态,随时都可以进入运行状态,也就是说当物料从落料口放下,光电传感器SQP1(I0.0)检测到物料后,减速电机M(Q0.0)启动,皮带轮运行,将物料分拣到相应地方。
在分拣的过程中若是金属物料,则由电感式传感器SQP2检测到,并有信号(I0.1)输入PLC,经过PLC的内部处理,推料1伸出电磁阀YV1-1(Q0.1)输出闭合,推料1气缸Y1中活塞杆推出,到达指定位置。
推料1伸出限位开关SQ1-1(I0.6)检测到位,断开推料1伸出电磁阀YV1-1(Q0.1),推料1缩回电磁阀YV1-2(Q0.2)输出闭合,推料1气缸Y1中活塞杆缩回,推料1缩回限位开关SQ1-2(I0.7)检测到位,推料1缩回电磁阀YV1-2(Q0.2)断开。
若是白色物料光纤传感器1(SQP3)检测到,并有信号(I0.2)输入PLC,则推料2伸出电磁阀YV2-1(Q0.3)输出闭合,推料2气缸Y2中活塞杆推出,到达指定位置。
推料2伸出限位开关SQ2-1(I1.0)检测到位,断开推料2伸出电磁阀YV2-1(Q0.3),推料2缩回电磁阀YV2-2(Q0.4)输出闭合,推料2气缸Y2中活塞杆缩回。
推料2缩回限位开关SQ2-2(I1.1)检测到位,推料2缩回电磁阀YV2-2(Q0.4)断开。
若光纤传感器2(SQP4)检测到黑色物料并有信号(I0.3)输入PLC,则推料3伸出电磁阀YV3-1(Q0.5)输出闭合,推料3气缸Y3中活塞杆推出,推料3伸出限位开关SQ3-1(I1.2)检测到位,断开推料3伸出电磁阀YV3-1(Q0.5),推料3缩回电磁阀YV3-2(Q0.6)输出闭合,推料3气缸Y3中活塞杆缩回。
推料3缩回限位开关SQ3-2(I1.3)检测到位,推料3缩回电磁阀YV3-2(Q0.6)断开。
在整个系统运行过程中,有运行指示灯HG(Q0.7)输出,而且光电传感器SQP1(I0.2)会对所进物料进行计数(计数器设置了掉电保护),以判断物料数目情况和记忆这些数据。
按下停止按钮SB1(I0.5)后,系统将传送带上的物料分拣完毕才停止运行,系统停止后,有停止指示灯HR(Q1.1)输出。
系统在正常运行过程中如遇到突发事件,需按急停按钮QS(I1.4),则所有输出都停止,系统完全停止工作。
(急停指示在停止指示的基础上做0.5S的闪烁)复位急停按钮后系统正常运行
如果该系统突然掉电,在系统的下一次启动时会把原有留在传送带上的物体全都当废品处理掉,(废品统一推入位置3)然后自动停止。
(传送带上有剩余物料,在启动时会报警,(在报警指示的基础上做0.5S闪烁)以提醒操作人员等处理完上次突然停电时剩下的物料才进行新的分拣;没有则不会,操作人员可以马上重新开始进行分拣操作)。
5.2I/O分配表
输入(I)
输出(O)
I(PLC)
外部对应元器件输入
O(PLC)
外部输出对应元器件
I0.0
光电传感器信号输出端SQP1
Q0.0
直流减速电机M
I0.1
电感感器信号输出端SQP2
Q0.1
推料1伸出电磁阀YV1-1
I0.2
光纤感器1信号输出端SQP3
Q0.2
推料1缩回电磁阀YV1-2
I0.3
光纤感器2信号输出端SQP4
Q0.3
推料2缩回电磁阀YV2-1
I0.4
启动SB0
Q0.4
推料2缩回电磁阀YV2-2
I0.5
停止SB1
Q0.5
推料3缩回电磁阀YV3-1
I0.6
推料1伸出限位开关SQ1-1
Q0.6
推料3缩回电磁阀YV3-2
I0.7
推料1缩回限位开关SQ1-2
Q0.7
运行/暂停指示灯HG
I1.0
推料2伸出限位开关SQ2-1
Q1.0
蜂鸣器报警HA/报警指示灯HY
I1.1
推料2缩回限位开关SQ2-2
Q1.1
停止指示灯HR
I1.2
推料3伸出限位开关SQ3-1
I1.3
推料3缩回限位开关SQ3-2
I1.4
急停按钮SBE
5.3控制原理图
5.4端子排接线图
5.5流程图
5.6程序梯形图
六亚龙YL-219-Ⅰ型物料分拣实训装置其他
6.1注意事项
为了设备能正常安全地运行,在使用该装置前请检查设备是否有所损害;检查各部件是否移位;各个传感器、气缸、磁性开关等有无松动,(用内六角扳手等工具将其对好位置,拧紧即可)。
在接线的时候要注意各个元件的接法,特别是磁性开关不能直接与24V电源两端连接,容易被烧坏。
按照要求接完线后,准备通电前请再仔细检查传感器、接近开关、光电开关、电磁阀等的接线是否正确;特别是电源正负端的接线,传感器、接近开关、光电开关、电磁阀的信号线是否与PLC的相对应的输入端子正确连接。
建议像传感器、接近开关、光电开关等输入信号的电源可以直接用PLC本身的24V电源,像电磁阀、电机等负载或者输出信号的24V电源建议由外部24V电源提供。
6.2技术参数
1、输入电源:
三相五线380V输入50HZ;
2、直流电源:
24VDC6A1路输出;220VAC2路输出;
3、温度:
-10~40℃;环境湿度:
≤90%(25℃);
4、气缸行程:
60mm压力:
0.7MPA;
5、带传动行程:
800mm;
6、整机功耗:
≤1KW;
7、安全保护措施:
具有接地保护、漏电保护功能,安全性符合相关的国标标准。
采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。
结语
通过本次毕业设计,利用PLC在控制上的优越性以及传感器甄别物料特征的高准确性,使物料分拣在实际生产中的高效率低误差。
本设计采用PLC控制,利用PLC体积小、功能强、可靠性高,且具有较大的灵活性和可扩展性的特点,通过传感器的检测控制PLC程序,就可以实现材料自动分拣系统的所有基本工作,而且不受气候、时间、人的体力等的限制,可以连续运行、大批量地分拣货物;还可以弥补人力分拣在重复分拣方面的低效率工作,分拣误差率极低的弊端。
从而节省大量的物力财力,大大提高了生产效益。
在此感谢大学三年来所有的老师,他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样;他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。
在这份毕业论文总结报告即将完成之际,我们的心情无法平静,从开始进入课题到论文的顺利完成,有多少可敬的师长、同学、朋友给了我们无言的帮助,在这里请接受我们诚挚的谢意!
参考文献
1.徐国林.《PLC应用技术》[M],机械工业出版社,2011.1第1版
2.廖常初.《PLC编程及应用》,机械工程出版社,2009.6第3版
3胡学林.《可编程控制器应用技术》,高等教育出版社,2001.8第3版
4夏辛明黄鸿高岩编著;可编程控制器技术及应用;北京理工大学出版社;2005年10月5徐小东.《液压与气动应用技术》,电子工业出版社,2010.7第3次印刷
6梁森.《自动检测与转换技术》,机械工业出版社,2010.8第2版
7《亚龙YL-219-Ⅰ型物料分拣实训装置实训指导书》
8《西门子S7-200PLC编程手册》
9XX文库和各大网站
致谢
大学生活一晃而过,回首走过的岁月,心中倍感充实,当我们写完这篇毕业论文的时候,有一种如释重负的感觉,感慨良多。
几经周折,论文终于有了雏形,这是导师与诸多同门及朋友协助的结果,自是对你们充满了感激之情。
本次毕业设计已经接近尾声,作为一个专科毕业生,由于经验的匮乏,在许多地方考虑不周全,如果没有指导老师的帮助和指导,想要完成这个设计是非常困难的。
在这里首先向治学严谨,诲人不倦的令狐昌伟老师表示我最衷心的感谢!
本次设计从最初的选题到任务的制定,系统的设计及论文的撰写过程中都得到了令狐昌伟老师的悉心指导与帮助。
他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,他的循循善诱的教导将积极影响我们今后的学习和工作。
其次要感谢大学三年来所有的老师,为我们打下了电气专业知识的基础;同时还要感谢所有的同学,正是因为有了你们的支持和帮助。
此次毕业设计才会顺利完成。
“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”,这只是一段旅程的结束,而未来的路还极其漫长与艰辛,我们将更加努力。
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- YL219 物料 分拣 装置 指导书