工件自动分选装置控制系统设计毕业设计.doc

XX学院
毕业设计（论文)中期报告
设计（论文）题目：工件自动分选装置控制系统设计
系别：机电工程系
专业：测控技术与仪器

姓名：XXX

指导教师：XXX
辅导教师:XXX
2014年5月5日
毕业设计题目说明
本设计通过PLC、组态软件等技术对工件自动分选装置进行控制，实现自动化控制、人机交互等功能，在现场可以通过传感器对工件进行识别，同时用机械手对工件进行分选。通过上位机对PLC控制实现装置的启停，在现场的人机界面上可以对现场的运行状况进行显示。
对于系统输入点分别有信号采集与模式选择两种方式,工件识别传感器通过数据通讯与PLC相连,急停按钮、信号判断采集、位置采集等部分组成.模式选择分别自动、手动、回原点3部组成,正常运行时整个过程自动完成,用户可以通过上位机对机器进行操作,改变机器的运行状况。另增设手动状态下的开关,作调试或检修过程的步进。紧急停车于对突发故障的处理，防止突发故障对系统的破坏，保证生产线的安全。
设计内容
1.设计任务
总体设计方案是根据工件自动分选装置控制系统的要求，以可编程控制器（PLC)为中心，进行硬件选型，并绘制梯形图、电器原理图及外部接线图，最后制作人机交互界面，实现仿真。
首先，收集有关资料，掌握可编程控制器（PLC）的编程和使用方法，并学会使用组态王软件，为本课题编写相应的人机界面程序做准备。
其次，分析控制系统的控制要求，熟悉工件自动分选装置的流程,掌握应用到的气缸技术、电机控制技术及相关的基础知识。
再次，根据分选装置工艺要求，合理布置机械机构各运动部件，熟悉气缸和电机的驱动方式。并列出所设计的PLC控制系统中的I/O清单，方便梯形图的编写和电气原理图与外部接线图的绘制。
接下来，对电器元器件进行选型，尤其是PLC的选型；分配PLC的I/O接口，画出该控制系统的电气原理图及外部接线图。
然后，编写PLC梯形图和程序清单，用组态王软件制作人机操作界面，并实现仿真。
最后，撰写毕业设计论文。包括中英文摘要，引言、方案拟定、问题解决方法、硬件设计说明等。
2。预期成果
本课题通过对自动生产线上两种工件进行自动分选，对自动分选装置动作过程进行分析，按实际工况要求，设计出自动控制系统。研究系统中各软硬件的配置，以及系统中顺序控制智能化创新设计和解决的关键问题.
3.硬件系统说明
本系统采用西门子公司的S7-200系列的PLC作为本控制系统的核心控制器，所选的CPU型号为226，并充分利用了可编程控制器简捷、迅速的I/O控制和快速的模拟量与数字量的传递通信功能。上位PC机与PLC之间的通信使用PLC自带的一个RS—485接口.系统运行信号的采集主要依靠工件识别传感器，压力传感器以及光电传感器.控制执行器主要是系统中的6台容量不同的三相异步电动机,其中控制主传送带的电动机通过变频器控制其速度，提高精度。机械手通过气缸推动已来达到要到达的位置.系统控制框图如下图所示：

PLC
S7-200
其他开关触点
组态王
工件识别传感器
限位开关
指示灯
气动系统（气缸）
机械手
变频器
传送带

图1.控制系统框图
4.软件部分说明
该控制系统在设计过程中，使用到了STEP7—Micro软件和组态王软件.其中STEP7主要用于梯形图的编写与仿真，便于程序的调试与修改，组态王用于制作人机交互界面,使操作过程更加简单直观。同时采用AutoCAD进行电气原理图、接线图的绘制。下图为该系统的控制流程图:
气缸Y下降
到位
到位
气缸Z握紧
气缸Y上升

气缸X右移
到位
到位
否
是
否
是
否
是
开始
识别器
否
是
气缸Y下降
到位
到位
气缸Z握紧
气缸Y上升

气缸X右移
到位
到位
否
是
否
是
否
是
气缸Y下降
到位
到位
气缸Z松开
气缸Y上升

气缸X左移
到位
到位
否
是
否
是
否
是
气缸Y下降
到位
到位
气缸Z松开
气缸Y上升

气缸X左移
到位
到位
否
是
否
是
否
是
否
是
结束
否
是
否
是

图2.系统控制流程图
三、设计任务完成情况
1、收集了有关资料并大致分析了工件自动分选装置的组成结构,了解工件自动分选的工艺流程,在此基础上确定了用气缸控制机械手的运转,用限位开关控制机械手位置，实现工件的自动化选择。
2、根据工件自动分选的工艺流程，绘制完成了控制系统框图和控制流程图，初步学习了组态王的应用。
3、根据本系统的控制要求，大约需要28个输入点，6个输出点，所以选用24个输入16个输出的CPU226控制芯片来满足系统要求并选择扩展芯片.其中,PLC的输入/输出电源选择直流24V,且输入端开关器件选择其常开触点。
4、基本完成了PLC梯形图，电气原理图。
四、未完成的设计任务、遇到的问题及安排
1、电器接线图，毕业设计说明书及部分组态王软件设计的人机界面，中