试管取粉末大小球分拣传送机械PLC控制梯形图的设计与调试

2021年1月21日发(作者：佛教试管多余胚胎)
目

录

摘要
................... .................................................. .................................................. ...........................
3

第一章
PLC
应用系统设计基础知识

.
................... .................................................. ......................
4

1.1 PLC
控制系统设计的原则和内容。

.
................ .................................................. .............
4

1.2 PLC
的选型

.
............................................ .................................................. .........................
4

1.2.1

性能与任务相适应

.
........................ .................................................. ....................
5

1.2.2

PLC
的处理速度应满足时实控制的要求

.
.......... ................................................
5

1.2.3

PLC
应用系统结构合理、机型系列应统一

.
......... .............................................
5

第二章

PLC
在大小球的分拣系统中的设计
.................................................. ...............................6





2.1
系统的功能
................... .................................................. .................................................. 6





2.2
大小球分拣系统的结构< br>............................................... .................................................. ..6





2.3 I/O
编址及工作框 图
............................................. .................................................. ...........7





2.4
大小球分拣的设计思想
.................................... .................................................. .............8





2.5 机械手分拣球控制系统的接线图
.............................. .................................................. ...9
第三章

机械手分拣大小球系统的控制程序
.......... .................................................. ....................10





3.1
机械手分拣大小球控制的程序流程图
.................. .................................................. .....10





3.2
机械手分拣 大小球控制程序的梯形图
................................... ......................................11
第四章

总结
............................ .................................................. .................................................. ...17
参考文献
................................ .................................................. .................................................. ......18


摘

要


机械 手的积极作用正日益为人们所认识，
其一，
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传送。
因为，
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捡，本课题拟开发物料搬运机械手，采用的德国西门 子
S7-200
系列
PLC
，
对机械手的上下、
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
：机械手、
PLC
、

大小球

第一章
PLC
应用系统设计基础知识

PLC
应用系统 设计主要包括硬件设计、软件设计、施工设计和安装调试等内
容。本课程设计着重在系统设计和程序设计 。

1.1 PLC
控制系统设计的原则和内容。

PLC
的选择除了应满足技术指标的要求外，
还应着重考虑产品的技术支持与
售后服务等情况。

最大限度地满足被控对象或产生过程的控制要求。
对于一些原来用继电接触
器线路 不易实现的要求，使用
PLC
后，将很容易实现。

在满足控制要求前提下， 力求使控制简单、经济、操作和维护方便。对一些
过去较为繁琐的控制可利用
PLC
的 特点加以简化，
通过内部程序化外部接线及操
作方式。

保证控制系统的安全、可靠。同时采取“软件兼施”的办法。

考虑到生产的发展和工 艺的改进，
选择
PLC
容量及
I/O
点数时，
应适当留有< br>裕量。
一个系统完成后，
往往会发现一些原来没有考虑到的问题，
或者新提出的
问题

，如果事先留有裕量。则
PLC
系统极易修改。同时对日后系统工艺的变更

- 2 -
提供方便。
当然对于不同的用户，
要求的侧重点不同，
设计的原则也应有所区别，
如果以提高产品和安全为目标，
则应将系统可靠性放在设计的重点，
设置考虑采
取冗余控制系统；
如果要求系统改善信息管理，
则应将系统通信能 力与总线网络
设计加以强化；如果系统工艺经常变更，则事先充分考虑。

1.2 PLC
的选型


在满足控制要求的前提下，选型时应选择最佳的性能价格比，具体考虑以
下几点。

1.2.1

性能与任务相适应

对于开关量控制系统的应用系统 ，当对控制要求不高时，可选用小型
PLC
（如西门子公司
S7-200
系列
PLC
或
OMON
公司系列
CPM1A/CPM2A
型PLC
）
就能满足要求，如对小型泵的顺序控制、单台机械的自动控制等。
对于以开关量控制为主，
带有部分模拟量控制的应用系统，
如对工业生产中
常遇到 的温度、压力、流量、液位等连续量的控制，应选用带有
A/D
转换的模
拟量输入模块 和带有
D/A
转换的模拟量输出模块，配接相应的传感器、变送器
和驱动装置，并且选 择运算功能较强的中小型
PLC
，如西门子公司的
S7-300
系
列
PLC
或
OMRON
公司的
COM/CQM1H
型
PLC
。

对于比较复杂的中大型控制系统，
如闭环控制、
PID< br>调节、
通信联信网
4
等，
可选用中大型
PLC
（如西 门子公司的
S7-400
系列
PLC
或
OMRON
公司的< br>C200HE/C200HG/C200HX
、
CV/CVM1
等
PL C
）
。当系统的各个控制对象分布在
不同的地域时，
应根据各部分的具体要求 来选择
PLC
，
一组成一个分布式的控制
系统。

1.2.2

PLC
的处理速度应满足时实控制的要求

PLC
工作时，
从输入信号控制存在着滞后现象，
即输入量的变化，
一般要在
1
～
2
个扫描周期之后才能反映到输出端，这对于一般工业控制是允许的。但 有
些设备的实时性要求教高，不允许有教大的滞后时间。例如，
PLC
的
I/ O
点数在
几十到几千点范围内，
这时用户应用程序的长短对系统的响应速度会有较大的 差
别。滞后时间应控制在几十毫秒之内，应小于普通继电器的动作时间。

1.2.3

PLC
应用系统结构合理、机型系列应统一

PLC
的结 构分为整体式和模块式两种。整体式结构把
PLC
的
I/O
和
CPU
放

- 3 -
在一块电路板上，省去插接环节，体积小，每一
I /O
点的平均价格比模块式的便
宜，适用于工艺过程比较稳定、控制要求比较简单的系统。模块 式
PLC
的功能
扩展，
I/O
点数的增减，输入与输出点数的比例， 都比整体式灵活。维修更换模
块、判断与处理故障快方便，适用于工艺过程变化教多、控制要求复杂的系 统。
在使用时，应按实际具体情况进行选择。



结合以上几点， 在设计
PLC
机械手在大小球分选系统中用的
PLC
的选型为西
门子
S7-200
系列的可编程控制器
.
第二章

PLC
在大小球的分拣系统中的设计

2.1
系统的功能




机械手分拣大小球的控制功能要求为：




1
）
原位：
机械手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，同时机械手处于放松状态和球槽内有球（接近 开关
PS
吸合）
，这时原位
显示亮，表示准备就绪。




2
）按下启动按钮
SB1
后，机械手下降，经过
2s
后机械手一定会碰到球。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
）机械手吸住球后就提升，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
）机械手下降，当碰到下限开关
LS2
时，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
）释放后机械手提升，碰到上限开关
LS3
后，左行。




7
）左行至碰到左限开关
LS1
时停下来，至此，一个 工作循环结束。

2.2
大小球分拣系统的结构

机械手分拣大小球的工作示意图如图
1.1
所示。






下行
LS1
左限
原点
显示
LS3
上限
LS4
右限
LS5
右限
M
+
左 行
右行
+
上行
当吸住大球时，活塞未达
到下限位置，
LS2
不动作
LS2
下限
电磁铁
PS0
接近
开关


小


- 4 -
大

图
1.1



机械手分拣大小球的工作示意图



2.3 I/O
编址及工作框图

输入地址

对应的外部设备

输出地址

I0.0
设备的启动按钮

Q0.0
I0.1
上移限位开关

Q0.1
I0.2
下移限位开关

Q0.2
I0.3
左移限位开关

Q0.3
I0.4
大小球的选择开关

Q0.4
I0.5
小球的选择开关

定时器

I0.6
大球的限位开关

T37
I0.7
设备的停止按钮

T38
I1.0
连续运行按钮



I1.1
单周期运行按钮



I1.2
单不运行按钮





I1.3
回原点运行

单步运行的辅助按


I1.4
钮

对应设备的操作

机械臂上升

机械臂下降

机械臂左行

机械臂右行

机械臂吸球
/
放球

定时时间

2S
2S










2.4
大小球分拣的设计思想

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，极限开
关断开。

2)

启动装置后，捡球装置下行，一直到极限开关闭合。此时。若碰到的
是 小球，则压力传感器仍为断开状态；若碰到的是大球，则压力传感
器闭合状态。

3)

吸起小球后，则捡球装置向上行，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）后，再向下行，碰到下限
位开关后，将小球释放到小球箱里，然 后返回到原位。

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）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。

2.5
机械手分拣球控制系统的接线图



- 5 -


第三章

机械手分拣大小球系统的
PLC
程序

3.1
机械手分捡大小球控制程序流程图

根据要求，该控制流程根据吸住的是（大球、小球 ）有两个分支，此处应为
分支点，
且属于选择性分支。
分支在机械臂下降之后根据接近 开光
（
X0
）
的通断，
分别将球吸住、上升、右行到
SB4
或
SB5
处下降，此处应为汇合点。然后再释
放、上升、左移到原点。



- 6 -



当按下
SM0.1< br>时，
S0.0
得电，
如果转换条件满足，
S0.1
得电捡球装 置下降
捡球平板，当下降的捡球平板碰到下限开关
SB2
时，
S0.2
得电，停止下降，捡
球装置给平板处的电磁线圈（
KM
）通电，捡球平板产生电磁吸 力吸住钢球，此时
压力感应器
I0.4
用来判断是吸住的大球还是小球，
如果 压力感应器
I0.4
的输出
断开，
说明吸住的是小球，
而如是闭合的 ，
则说明吸住的是大球。
当吸住钢球后，
S0.3
得电捡球平板上升，碰到上 限开关后开始右行，
I0.5
为小球位限位开关，
I0.6
为大球位限位开关 ，在右行的过程中，如果吸住的是大球，
S0.6
得电，则
要到碰到
I0.6
才停止右行，
S0.7
得电，下降到下限开关位置，
S1.0
得电， 断电
释放钢球，
然后
S1.0
得电上升到上限开关位置停止上升，
S 1.2
得电，
开始左行，
碰到左极限停止左行；而如果是吸住的小球，则在右行的时候 碰到
I0.5
就停止
右行，
S0.7
得电，下降到下限开关出停止下 行，
S1.0
得电，断电释放钢球，然
后上升到上极限位置停止上升，
S1. 2
得电，开始左行，到左极限停止左行，吸
球时间
T37
为
2s，释放球时间
T38
也为
2s
）

当将旋钮开关
I1.0
后，系统由开始捡球到放球，返回再次开始捡球，如此

- 7 -