大、小球分拣传送机械控制系统设计.

XXXXX学院

课程设计说明书设计题目: 大、小球分拣传送机械控制系统设计

学生姓名：XXXXX

学号：XXXXX

专业班级：XXXXX

指导教师：XXXXX

2012 年12 月12 日

内容摘要

机电一体化产品的积极作用正日益为人们所认识，如本设计产品机械手，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的筛选与传送。而且它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用，尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分拣，本课程设计拟设计大小球分拣传送机控制系统的PLC设计，采用的德国西门子 S7-200 系列（cpu-224）PLC，对机械臂的上下、左右以及抓取运动进行控制，用于分捡大小球的机械装置。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。

关键词：大小球分拣控制系统； PLC设计；机械手

目录

第1章引言 (1)

1.1 大、小球分拣传送机械控制系统设计内容简介 (1)

1.2 大、小球分拣传送机械控制系统设计要求 (1)

1.3 大、小球分拣传送机械控制系统设计思想 (2)

第2章大、小球分拣传送系统的硬件电路设计 (3)

2.1 大、小球分拣传送系统功能说明 (3)

2.2 设计主电路原理图 (3)

2.3 机械臂分拣大、小球控制的运行框图 (4)

2.4 确定I/O信号数量，选择PLC的类型 (4)

2.5 机械臂分拣大、小球控制的电器元件I/O分配表 (5)

2.6 机械臂分拣大、小球控制的I/O接线图 (5)

第3章大、小球分拣传送系统的程序设计 (8)

3.1 机械臂分拣大、小球控制程序的梯形图 (8)

3.2 机械臂分拣大、小球控制程序的指令表 (11)

第4章软件硬件调试 (13)

结论 (16)

设计总结 (17)

谢辞 (18)

参考文献 (19)

第1章引言

1.1 大、小球分拣传送机械控制系统设计内容简介

学院此次安排我们进行了为其两周的机电传动课程设计实习，对我们即将进行毕业设计是很有益处的。这学期我们学习了机电传动控制课程，此次实习主要是对课本中的知识进行实践，比如继电器---接触器控制和可编程控制器控制等重要章节更是联系紧密。让我们把课本知识很好的应用于实践中去，有助于总体实力的提高。

本次我的课程设计的主要内容：大、小球分拣传送机械控制系统设计，如图1-1。

图1-1 大、小球分拣传送机械工作示意图

1.2 大、小球分拣传送机械控制系统设计要求

本次设计的控制要求如下：

1.机械臂起始位置在机械原点（见图），为左限、上限并有显示。

2.有启动按钮和停止按钮控制运行，按下设备停止按钮后机械臂必须回到原点。

3.启动后，机械臂动作顺序为：下降→吸球→上升（至上限）→右行（至右限）→下降→释放→上升（至上限）→左行返回（至原点）。

4.机械臂右行时有小球右限（LS4）和大球右限（LS5）之分；下降时，当电磁铁压着大球时，下限开关LS2断开（=“0”）；压着小球时，下限开关LS2接通（=“1”）。

1.3 大小球分拣传送机械控制系统设计思想

对于本次课程设计的总体思路如下：本设计主要要求控制电路PLC的设计，故对于主电路就不做过多阐述。

主电路：

1．电动机控制机械臂上下左右运动。

2．主电路给机械臂的电磁铁加电产生磁场吸住球运动。

由继电器控制电动机正反转.

控制电路：

由PLC控制继电器线圈来控制主电路的上下左右运动和抓释小球.PLC控制继电器和电灯的输出，从而控制主电路。

1.当输送机处于起始位置时，上限位开关和左限位开关被压下，原点显示灯亮。

2.启动装置后，机械臂下行，一直到极限开关SQ闭合。此时，若碰到的是小球，则下限开关LS2为闭合状态；若碰到的是大球，则下限开关LS2仍为断开状态。

3.吸起小球后（SQ开关闭合），则机械臂向上行，碰到上限位开关后，捡球装置向右行；碰到右限位开关（小球的右限位开关LS4）后，再下行，下行1秒后机械臂电磁铁失电，将小球释放到小球箱里，然后机械臂返回到原位。

4.如果吸起的是大球，捡球装置右行碰到另一个右限位开关（大球的右限位开关LS5）后，再向下行，碰到下限位开关后，将大球释放到小球箱里，然后返回到原位。

5.当机械臂回原位后，一个工作循环结束，如果此时接近开关PSO显示球槽内还有球，则继续下一循环。若接近开关PS0断开即球槽内无球，则机械臂回原位，整个装置停止运行。

第2章大、小球分拣传送系统的硬件电路设计

2.1 大、小球分拣传送系统功能说明

机械手分拣大小球的控制功能如下：

1.原位：机械臂原始状态为左上角原位处，即上限开关LS3及左限开关LS1压合，同时机械臂处于无磁状态和球槽内有球或无球状态（接近开关PS吸合或断开），这时原位显示灯亮，表示准备就绪。

2.按下启动按钮SB1后，机械臂的电磁铁无磁，机械臂下降，接近开关SQ闭合后，机械臂会碰到球，接着电磁铁加磁。如果同时碰到下限开关LS2，则一定是小球；如果此时未碰到下限开关LS2，则一定是大球。

3.机械臂吸住球后（接近开关SQ闭合后）就提升，碰到上限开关LS3后就右行。

4.如果是小球，则右行到LS4处；如果是大球，则右行到LS5处。

5.机械臂下降，经过1S后将小球释放到小球容器中；如果是大球，则释放到大球容器中。

6.释放后机械臂提升，碰到上限开关LS3后，开始左行。

7.机械臂左行至碰到左限开关LS1后，一个工作循环结束，如果此时接近开关PSO 显示球槽内还有球，则继续下一循环；若无球，则工作停止。

8.控制系统停止有两种情况；（1）接近开关PSO显示球槽内无球则循环结束；（2）按下停止按钮SB2则运行完此次循环后停止到原点；（3）按下急停按钮SB3，系统立刻停止工作，不管已经工作到什么位置。

9.当系统在连续运行时，停止方式有两种，一种是正常停止：就是按下停止按钮后，系统要将整个周期剩下的步骤全部进行完，然后回到原点才停止工作。另外一种是紧急停止：就是用来处理紧急情况下来及时停止整个系统工作的，一按紧急停止按钮SB3，系统立刻停止工作，不管已经工作到什么位置。但此时，电磁铁线圈仍处于有电状态，以保证紧急停止后不放球，保证安全。

2.2 设计主电路原理图

如图2-1中，主电路采用两个电动机、四个接触器即正转接触器KM1（KM3）和反转接触器KM2(KM4)控制。当接触器KM1（KM3）的三对主触头接通时，三相电源的相序按U―V―W接入电动机。当接触器KM1（KM3）的三对主触头断开，接触器KM2(KM4)的三对主触头接通时，三相电源的相序按W―V―U接入电动机，电动机就向相反方向转动。利用两台电动机的正反转，分别控制机械臂的上、下、左、右行。