1、襄樊職業技術學院（畢業）論文 自動供料控制系統的設計專業班級： 機電一體化1002班 學 生： 陳祥 學 號： 102130217 指導教師： 雷紅華 教學單位： 電子信息工程學院 畢 業 屆： 2013屆 畢 業 設 計（論 文）課 題 任 務 書 電子信息工程學院 系（院） 機電一體化 專業 1002 班 學生 陳祥 畢業設計(論文)課題 自動供料控制系統的設計 二、畢業設計(論文)工作自 2012 年 10 月 01 日起至 2012 年10月30 日止三、畢業設計(論文)進行地點 襄樊職業技術學院學院 四、畢業設計(論文)的內容要求：新穎性、真實性五、主要參考文獻1 湯曉華 可編程控制

2、器應用技術. 湖北:湖北科技出版社 2008 2 杜玉紅 生產線組裝單元氣動搬運機械手的設計. 液壓與氣動 2006 (5)3 于洋等 基于PLC的小型模擬自動生產線. 機械設計與研究 2007 (3)4 王壽斌 基于PLC回轉自動化控制生產線仿真示教設備的設計與實現. 現代制造技術與設備 2007（5）5 高然生 進口生產線的安裝與調試. 設備管理與維修 2008 (8)指導教師 雷紅華 學 生_ 陳祥 _ 目錄目錄：.2摘要：.3關鍵詞:.3前言：.3第一章 自動供料機構概述.3 1.1供料機構控制要求.3 1.2工料機構主要組成與功能.4第二章 動力硬件的選擇.5 2.1電機的選擇.5

3、2.2驅動控制系統的組成.5 2.3PLC與驅動系統的接線.6 2.4步進電機與驅動器的接線.6 2.5電磁閥的選擇.7 2.6空氣泵的型號和技術參數.7第三章 PLC的選型.8 3.1PLC的應用特點.8 3.2PLC模塊.8 3.3端子接線.9 3.4西門子PLC控制原理圖.10 第四章 工料系統的程序設計.11 4.1程序的要求和工作流程.11結束語.15參考文獻.15我院計算機專業機房維護方案設計與實現學生：陳祥指導教師：雷紅華摘要伴隨時代發展，進入21世紀嶄新工業控制領域，PLC仍然能夠引導自動化行業的發展，主要是由于在最初其采用計算機的設計思想和適應各種現場應用，隨著電子事業的飛速

4、發展，PLC已經可以在各個領域去適應不同的客戶要求。本設計的自動加料機控制系統就是采用可編程控制器自動控制技術來實現功能的，這樣就大大提高了工作的效率，整個過程又快又穩。關鍵詞供料機構，電機，驅動控制系統，電磁閥，空氣泵前言在現代科學技術的許多領域中，自動控制技術起著愈來愈重要的作用，并且，隨著生產和科學技術的發展，自動化水平也越來越高。自動控制利用控制裝置使被控對象的某個參數自動的按照預定的規律運行。從上個世紀九十年代開始，集成自動化的理念逐漸深入人心。當今工業發展中廣泛應用的有液壓控制、組態控制還有編程控制我們采用的是PLC編程控制本設計的自動加料機控制系統就是采用可編程控制器自動控制技術

5、來實現功能的，這樣就大大提高了工作的效率，整個過程又快又穩。多年來，可編程控制器從其產生到現在，實現了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現了邏輯控制到數字控制的進步；其應用領域從小到大，實現了單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程控制及集散控制等各種任務的跨越。今天的PLC在處理模擬量、數字運算、人機接口和 網絡的各方面能力都已大幅提高，成為工業控制領域的主流控制設備，在各行各業發揮著越來越大的作用。第1章 自動供料機構概述1.1供料機構控制要求當光電傳感器A檢測到井式工件庫中有工件時，按動“啟動”按鈕SB5，延時0.5秒單桿氣缸A動作將工件推出，磁性傳感器輸出到位信號后，單桿氣缸退回

6、；若光電傳感器A檢測工件庫中沒有工件時，報警裝置發出告警聲音，放入工件后告警聲音自動停止。1.2供料機構主要組成與功能 1.主要組成及功能圖2-1供料機構組成圖所示 1）光電傳感器A：物料檢測為光電漫反射型傳感器，工件庫中有物料時為PLC提供一個輸入信號。 2）磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測。當檢測到氣缸準確到位后將給PLC發出一個到位信號。 磁性傳感器接線時注意藍色接“-”，棕色接“PLC輸入端”）。 3）單桿氣缸A：由單向氣動電控閥控制。當氣動電控閥得電，氣缸伸出，同時將物料送至直線移動裝置。 4）調壓過濾器：對輸入系統的氣源進行過濾，將調節旋鈕提起后，通過旋轉可以調節系統氣壓大小，順時針

7、旋轉，氣壓增大。 5）安裝支架：用于安裝送料氣缸及井式工件庫。 2.指標： 1）控制電源：直流24V/6A2）PLC控制器（西門子）3）電磁閥：4V110-06-DC24V4）調速閥：出氣節流式5） 磁性傳感器：24V、D-C736）單桿氣缸A：CDJ2B10-45-B7）光電傳感器A：SB03-1K8）調壓過濾器：AFR-2000M（配有壓力表01MPa） 3.供料機構的選擇由輸送帶、步進電機及驅動模塊（三相、5A）、光電傳感器B、氣動機械手、氣動手指A、雙導桿氣缸、擺臺、行程開關、單桿氣缸、磁性傳感器、緩沖器、多種類型電磁閥組成。主要完成將工件輸送到收料位置；氣動機械手通過手臂前伸，前臂下

8、降，氣動手指夾緊工件，前臂上升，手臂縮回，手臂擺臺右擺，手臂前伸，前臂下降，手爪松開將工件放到待料工位，機械手返回原位，等待下一個工件到位，重復上面的動作。三相步進電機：用于驅動輸送帶轉動，將物料輸送到收料裝置。第2章 動力硬件的選擇 2.1電機的選擇本實驗控制的是皮帶,當物料由料倉下來后，推料缸把工件推出到物料臺上，在輸送單元的控制程序中，在驅動機械手裝置來抓取此物料，由于本實驗對物料到位的位置有比較嚴格的要求，所以對于電機的精確度要求比較高，步進電機的步距角比較小，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控

9、制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（稱為“步距角”），所以本實驗采用步進電機。 2.2驅動控制系統的組成 1.脈沖信號的產生脈沖信號一般由單片機或CPU產生，一般脈沖信號的占空比為0.3-0.4左右，電機轉速越高，占空比則越大。2.信號分配二相四拍為 ,步距角為1.8度；二相八拍為 ,步距角為0.9度。四相電機工作方式也有二種，四相四拍為AB-BC-CD-DA-AB,步距角為1.8度；四相八拍為AB-B-

10、BC-C-CD-D-AB,(步距角為0.9度）。3.功率放大功率放大是驅動系統最為重要的部分。步進電機在一定轉速下的轉矩取決于它的動態平均電流而非靜態電流（而樣本上的電流均為靜態電流）。平均電流越大電機力矩越大，要達到平均電流大這就需要驅動系統盡量克服電機的反電勢。因而不同的場合采取不同的的驅動方式，到目前為止，驅動方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅動、恒流、細分數等。 2.3 PLC與驅動系統的接線Q0連接在步進電機驅動器的PLUS上，Q1連接在步進電機驅動器的SIGN上。然后你找到定位指令模塊。Q0發高速脈沖。Q1輸出ON或者OFF來控制電機旋轉方向。有的步進電機驅動器能接受正

11、反向脈沖的（不是PLUS和SIGN，而是PLUS1和PLUS2），那么你把Q1的電流方向反過來接。然后QO發脈沖時候，電機正轉的話，Q1發出的脈沖就是控制反轉的了。2.1.3 PLC與驅動器的接線圖2.4 步進電機與驅動器的接線注意：當控制信號不是TTL電平時，應根據電壓大小在各信號輸入端口（非公共端）外串限流電阻，如12V時加1K電阻，24V時加2K電阻，每路信號都要使用單獨的限流電阻，不要共用，驅動器上電后3秒時間內為驅動器內部初始化過程，不接收任何控制信號，同時也不輸出電流。圖2.1.4 電機與驅動器的接線2.5電磁閥的選擇 1.根據壓力參數選擇電磁閥的原理和結構品種 1）公稱壓力：這個

12、參數與其它通用閥門的含義是一樣的，是根據管道公稱壓力來定。 2）工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動或分步直動式原理；最低工作壓差在0.04Mpa以上時直動式、分步直動式、先導式均可選用。 2.電氣選擇：電壓規格應盡量優先選用AC220V、DC24較為方便。 3.根據持續工作時間長短來選擇：常閉、常開、或可持續通電 1）當電磁閥 需要長時間開啟，并且持續的時間多余關閉的時間應選用常開型。2）要是開啟的時間短或開和關的時間不多時，則選常閉型。 3）但是有些用于安全保護的工況，如爐、窯火焰監測，則不能選常開的，應選可長期通電型。 2.6空氣泵的型號和技術參數 1.型號：ZB-0.101S 圖為空

13、氣壓縮機實物圖 2.技術參數：1）公稱容積流量 0.10m3/min2）額定排出壓力 0.8mpa 3）質量 25kg4）轉速 2850 r/min5）外形尺寸 ，長×寬×高 560×280×590 mm3.作用：吸收經過濾的外界空氣在壓縮機內形成高壓氣體,然后進入儲氣罐,再經過減壓凈化、穩壓、干燥等處理第3章PLC的選型 3.1 PLC的應用特點：1.可靠性高，抗干擾能力強2.配套齊全，功能完善，適用性強3.學易用，深受工程技術人員歡迎 PLC是面向工礦企業的工控設備。4.統的設計，工作量小，維護方便，容易改造3.2 PLC模塊 圖3.1.1 PLC模

14、塊3.2.1電源模塊：三相四線380V交流電源經三相電源總開關后給系統供電，設有保險絲，具有漏電和短路保護功能，提供單相雙聯暗插座，可以給外部設備、模塊供電，并提供單、三相交流電源，同時配有安全連接導線。3.2.2按鈕模塊：提供紅、黃、綠三種指示燈（DC24V），復位、自鎖按鈕，急停開關，轉換開關、蜂鳴器。提供24V/6A、12V/5A直流電源，為外部設備提供直流電源。1.變頻器模塊：采用西門子MM420變頻器，三相380V供電，輸出功率0.75KW。集成RS-485通訊接口，提供BOP操作面板；具有線性V/F控制、平方V/F控制、可編程多點設定V/F控制，磁通電流控制、直流轉矩控制；集成3路

15、數字量輸入/1路繼電器輸出，1路模擬量輸入/1路模擬量輸出；具備過電壓、欠電壓保護；變頻器、電機過熱保護；短路保護等。提供調速電位器，所有接口均采用安全插連接。2.PLC模塊：一站采用西門子CPU226 DC/DC/DC晶體管主機，集成數字量I/O（24路數字量輸入/16路數字量輸出）、兩個RS-485通信口、2相高速脈沖發生器，最大脈沖頻率10KHZ，+EM222（8路數字量輸出）。二站采用CPU226 AC/DC/RELAY繼電器（24路數字量輸入/16路數字量輸出）、兩個RS-485通信口、+EM222（8路數字量輸出），在每個PLC的輸入端均有開關，PLC主機的輸入/輸出接口均連到面板

16、上，方便用戶。3.3端子接線供料機構、輸送機構、加工與檢測機構端子接線圖：圖端子接線圖3.4西門子PLC控制原理圖一號西門子PLC S7-200 CPU226 （晶體管輸出）圖 西門子S7-200接線圖第4章 供料系統的程序設計4.1程序的要求和工作流程按照兩站的I/O地址分配表、PLC控制原理圖和端子接線圖用安全導線完成按鈕模塊、PLC模塊、變頻器模塊輸入/輸出端與實訓系統端子排之間連接。接線時請按照如下規則進行操作：序號器件名稱接線規則1磁性傳感器負端與PLC的輸入端相連，正端連接至24V直流電源的正端2顏色傳感器信號輸出端與PLC的輸入端相連，正端連接至24V直流電源的正端，負端全部連接

17、至24V直流電源的負端。3光電傳感器4按鈕開關常開端與PLC的輸入端相連，公共端連接至直流電源的“0V”端5電磁閥負端與PLC的輸出端相連，正端連接至24V直流電源的正端6步進電機驅動器7步進電機驅動器電源步進電機驅動器“GND”接至直流電源的“0V”端, 步進電機驅動器“VDC”接至24V直流電源的正端警示燈信號端接PLC的輸出端，公共端接24V直流電源的正端主軸電機負端與PLC的輸出端相連，正端連接至24V直流電源的正端10搬運裝置電機變頻器的電源輸入端L1、L2、L3分別接到電源模塊中三相交流電源U、V、W端；變頻器輸出端U、V、W分別接到接線端子排的電機輸入端86、87、88。將系統左

18、側的三相四芯電源插頭插入三相電源插座中，開啟電源控制模塊中三相電源總開關，U、V、W端輸出三相380V交流電源，單相雙連暗插座輸出220V交流電源。用三芯電源線分別從單相雙連暗插座引出交流220V電源到PLC模塊和按鈕模塊的電源插座上。在三菱編程軟件中打開兩站的樣例程序（樣例1）或由用戶編寫控制程序，進行編譯，當程序有錯誤時根據提示信息進行相應的修改，直至編譯無誤為止，編譯完成后，用通信編程電纜連接計算機串口與PLC通訊口，打開PLC模塊電源開關，將兩個程序分別下載到一、二號PLC中，下載完畢后將PLC的“RUN/PROG”開關撥至“RUN”狀態，運行PLC。按下第二站按鈕模塊中的SB5“啟動

19、”按鈕，第二站進入運行狀態，所有部件復位至原位（擺臺機械手移動至左側，搖臂導桿氣缸縮回），等待第一站信號。按下第一站按鈕模塊中的SB5“啟動”按鈕，第一站進入運行狀態。在運行過程中，按下SB6“暫?！卑粹o后，系統進入暫停狀態，所有動作全部暫停執行。此時按下SB5“啟動”按鈕后，重新進入運行狀態，并繼續執行暫停時的動作。按下SB4“復位”按鈕后，系統復位，所有參數清零。將各工位上未加工的工件拿出重新放入料倉后，再按下SB5“啟動”按鈕，重新進入運行狀態。系統使用要求安全須知1.在進行安裝、接線等操作時，請務必在切斷電源后進行，以避免發生事故。2.在進行配線時，請勿將配線屑或導電物落入可編程控制器

20、或變頻器內。3.請勿將異常電壓接入PLC或變頻器電源輸入端，以避免損壞PLC或變頻器請勿將AC電源接于PLC或變頻器輸入/輸出端子上，以避免燒壞PLC或變頻器，請仔細檢查接線是否有誤。4.在變頻器輸出端子（U、V、W）處不要連接交流電源，以避免受傷及火災，請仔細檢查接線是否有誤。5.當變頻器通電或正在運行時，請勿打開變頻器前蓋板，否則危險。在插拔通信電纜時，請務必確認PLC輸入電源處于斷開狀態控制流程圖圖 控制流程圖 程序中主要指令的作用和部分程序編程1. SHRB指令 SHRB指令圖移位寄存器位（SHRB）指令將DATA數值移入移位寄存器。S_BIT指定移位寄存器的最低位。N指定移位寄存器的

21、長度和移位方向（移位加 = N，移位減 = -N）。SHRB指令移出的每個位被放置在溢出內存位（SM1.1）中。該指令由最低位（S_BIT）和由長度（N）指定的位數定義。設置ENO = 0的錯誤條件：0006 間接地址0091 操作數超出范圍0092 計數域錯誤特殊內存位：SM1.1 為移出的位值設置溢出位使用以下等式計算"移位寄存器"最高位地址（Mobs）：Mobs = (S_BIT字節) + (N - 1 + (S_BIT位) / 8 . 被8除的余數例如：如果S_BIT是V33.4和N is 14，以下計算顯示Mobs是V35.1。Mob's = V33 +

22、(14 - 1 +4)/8= V33 + 17/8= V33 + 2 ，余數為1= V35.1 在"移位減"（用長度（N）的負值表示）中，輸入數據移入移位寄存器的最高位中，并移出最低位（S_BIT）。移出的數據被放置在溢出內存位（SM1.1）中。在"移位加"（用長度（N）的正值表示）中，輸入數據（DATA）移入移位寄存器的最高位中（由S_BIT指定），并移出移位寄存器的最高位。移出的數據被放置在溢出內存位（SM1.1）中。移位寄存器的最大長度為64位（無論正負）。下圖顯示N的負值和正值位移狀況。 4.1.3 N的負值和正值位移2. 定時器圖 定時器指令通電延時定時器（TON）指令工作原理。當I0.0接通時即使能端(IN)輸入有效時，驅動T37開始計時，當前值從0開始遞增計時到設定值PT時，T37狀態位置1，其常開觸點T37接通驅動下個程序輸出，其后當前值仍增加，但不影響狀態位。當前值最大值為32767.當I0.0分段時使能端無效時。T37復位，當前值清0，狀態為也清零，即回復原始狀態。當I0.0接通時間未到設定值就斷開，T37則立即復位。記