小型水平传送带输送机构控制系统设计.docx

摘要随着时间的推移，智能自动化时代已经慢慢向我们走来，其中P1.C控制以其安全，可能，灵活，易编程等多个特点成为了新时代的宠儿，使得工业自动化更加完全。经过几十年的发展,Pir在国内工业中得到了广泛的运用.本设计是运用西门子S7-2(X)P1.C这款小型控制器控制传送带系统的运行，实现自动化生产运输.本文设计介绍了P1.C的特点，整个传送带系统的运行过程的工作原理以及P1.C的编程。经过设计检测，证明了P1.C能很好的联接传送带系统的各个工作环节，实现自动化的生产，并且能够自动检测，大大提升了传送带的性能，提高了整个传送带系统的工作效率，节约了劳动力，节约了生产成本。关罐字：小里传送带，P1.C,自动化控制第1章绪论1.1 选题背景及目的随着我国经济的飞速发展，我国的工业化水平越来越高，并且逐渐向自动化方向发展。在自动化的过程中，最重要的就是运输，因此各种运输工具越来越受到重视。在中国工业领域最常见的就是传送带输送机构。传送带输送机构可以水平、倾斜和垂直进行工作，它是一款非常方便、实用的，能够连续输送材料的搬运设齐。它也可以进行空间范围内的搬运，而且其输送路线般是固定的，且稔定性相刻较好.另外，传送带输送机构输送容量相对较大，能够长距离运输.也可以在同一时间完成了许多在运输过程中工艺上的操作，所以传送带输送机构被应用到工业生产的方方面面。传送带输送机构结构单一，运行平稳性高、可靠性强，能源损耗较低，对环境的污染程度不高，是工业生产中保护环境的主要措施之一。同时，传送带输送机构便于集中控制，能轻易于实现自动化生产，且易于管理和维护，可以说它是一个比较理想化的工具。自动化传送带输送机构的广泛应用，不仅大大降低了生产成木，而且极大的提高了牛产效率，为企业带来了巨大的利润，加强了企业在竞争过程中的综合实力。所以，目前传送带输送机构的自动化控制是全世界都在关注的问题，许多的高校、研究所的科研团队都致力于自动化传送带输送机构的研究和开发。1.2 论文主要研究内容本设计是小型水平传送带输送机构控制系统设计，该输送带机构是由一个小型水平传送带、两个SCan1.机械手臂、机械加工平台、电气控制以及控制器程序组成。通过各种传感器、控制电路将各个部位连接成一个整体，然后再由P1.C控制整个系统的运作，最终实现自动化生产。本文主要从输送机构控制系统的整体设计、硬件设计以及软件设计这三个方面详细介绍整个控制系统，并且介绍了系统的调试及常见的故障检修。1.3 论文主要应用场景本设计主要应用于冲压成型的工艺流程，例如汽车用支撑槽的加工流程（如图I-D.目前大部分冲压厂仍旧沿用若j:人用手直接在模腔内装取工件的方法。这种情况下，如果冲压设备和模具没有安全防护装.置，就极易发生人身安全事故。但是通过搭建的一个有P1.C控制的机械手臂加工平台，能够实现自动化生产，能够解放双手，保证人生安全，同时也能够提高效率，增强企业的竞争能力。图IT汽车用支撑槽1.4 本章小结本项目设计搭建的系列传送平台在一定程度上可以整套编程系统来控制，以一系列的气动知识为于段，并以达到控制整个流水线安全、通畅地运行的目的，从而可以使得操作者能够独立设计出一整套小型的自动化控制系统。本设计可以应用于冲压生产中，实现冲压行业的自动化生产，保证冲压企业工人的人身安全，同时能够提高企业的生产效率，强化企业的竞争能力。通过本项目的设计、研发参与过程，加深对操作者对工业系统的机电一体化以及共相关学科的更深的了解，为以后就业时更多专业知识的学习做铺垫，从而能够快速适应所从事的工作。第2章输送机构控制系统的整体设计2.1 系统的整体框图及传感器介绍本文设计的系统是一个小型的传送带工作系统，整个系统的整体框图如图21所示。单元一：加工模块,单元二：装配模块；/1/、储、机械手的17、机械手臂2(进料)水脸专送带二vkff1.2-1输送机控制系统的整体枢图整个传送带机构是能够完全自动化运行的系统，它主要是靠控制器进行程序控制，同时需要各类传感器的辅助，才能实现对整个系统的完全控制.所有传核器的类型及型号见表2T.-表1实验室系统所用传海叁序号传感器类型及星号12光电开关传感器CDD-HN光电开关传感渊CDDIIN3光电开关传感器CN)-HNA56%尔开关传感湍MK5002CM12NPN光电开关传感器CN)TIN光电开关传感器CDD-HN2.2工作原理及设计要求整个系统分为两大模块，加工模块和装配模块，加工模块主要工作是在一个的直径为49mm的工件上钻一个直径为39mm的孔：而装配模块的主要任务是为已完成钻孔探作的工件安装一个上盖，并且将已完成装配的工件放入托盘中。两个模块之间相互独立,由一个长约2米的水平传送带相连，以实现工件在两个模块之间的传输。(1)加工模块步骤一：先按下上电按钮，为整个系统供电，同时系统供电指示灯点亮：然后在按下曳位按钮，将控制器所有输出位以及中间控制位重置；运行前的准备工作完成，按下运行按钮，控制系统开始运动：步骤二：控制潜接收到启动按钮的信号后，向机械手肾1输出信号，控制机械手髀1开始工作。机械手哨1从托盘中取出一个工件，放入到旋转工作台的一号工位，触发一号工位下方的光电开关传感器3;步骤三：光电开关传感器3工作，向控制器输入启动信号，控制旋转工作台旋转电机工作。旋转工作台在旋转180度后，触发旋转工作台的霍尔开关传感器：步骤三：常尔开关传感器开始工作，控制旋转工作台停止旋转，同时控制打孔电机开始运动，并且闭合控制打孔电机下行气缸的电磁阀，打开气缸阀门，降下钻头，使得工作台完成打孔工作：步骤四：当钻头达到最低位置时,触发打孔气缸下限位上的传感器,即光电开关传感器2。光电开关传感黑向控制器输入信号，从此时开始计时，延时3秒钟，使打孔步骤充分进行；步骤五：计时完成后，打孔工作完成，输出信号，控制打孔电机上行气缸的电磁阀，开始上升钻头，当钻头上升到最高位置时，触发打孔气缸上限位上的光电开关传感器1;步骤六：光电开关传感器1工作，控制打孔电机停止转动，同时控制旋转工作台开始旋转：当旋转工作台旋转180度后，再次触发旋转工作台的很尔开关传感器：步骤七，霍尔开关传感器开始工作，控制旋转工作台停止运动，同时发出信号，控制机械手臂1开始工作，将处于一号工位上的已经打孔完成的工件转移到水平传送带上，至此，整个加工模块的工作全部完成。(2)装配模块步.骤一：第一模块打孔加工已经加工好的工件在经过传送带的运输到达了V型块的位置，由于V型块的原因而停止运动，同时触发V型块上的光电传感器5：步骤二：光电传感器5开始工作，控制机械手将2开始运动，机械手臂2将V型块处的工件运送到出料托盘上，当机械手将2完成搬运工作后输出一个信号给控制器：步骤三：控制罂在接收到机械手瞥2发出的工作完成的信号后，控制上盖推料系统工作。上盖推料系统控制气缸工作的电磁阀闭合，推料气缸将上盖推到固定位置。当上盖到达固定位置后触发该点处的光电开关传感器6;步骤四：光电开关传感器6开始工作，控制机械手将2再次开始运动，将处在固定位置上的上盖运送到刚刚放置好的工件对应的托盘槽内，使它们完成装配的工作。至此，整个第二模块装备模块的工作全部完成。2. 3本章小结本章节详细的介绍了本次设计的对象，首先介绍了整个系统的整体框图，然后介绍了整个系统的工作流程步骤，使整套系统的流程清晰、明了。第3章输送机构控制系统的硬件设计3.1P1.C控制回路的接线设计输送机控制系统的P1.C可以控制动力驱动机组实现启动、停止、手动或自动等控制，整套输送机控制系统可以通过监控动态运行数据及整个系统运行状态来实行远距离现场控制工作、观察和调控。按需采用高精确可视化效果，整个控制系统可有机统一组合，实际使用方便。该控制系统主要由控制台、电气调试箱、控制信号元器件和各有关部件连成一个控制系统。q<s>0000o000I酝.j1.wt1.z¼aa.)CPU226DC/DC/DC1r1T7Tr"?FHrTVTT-F24V二1.1.<v情快明位纣念名配便ft,(njf1.1技三三IM,M“位，'Is1.,1E电灯"11u)1.nJf卜!M过了：.MIII性孔声悯上快DC24V电花«；出图37P1.C控制网路的接城(1)为保证整套输送机控制系统不论哪种工作状况下都能完成正常开始运行，可与各执行机构、装置及电气控制设施成为统一的整机开车运行工作组合体。依照结束运行时的技术特点，完成柔性结束运行操作。整机动动态运行中发生异常情况时，如有物料堵塞超载，物料位置置限位，温控异常，传送带动态位移异常，消防信号异常，运行时间效率异常等，由各设设的安全控制元件进行信号显示，实现安全装置工作，保证系统设备安全。能显示各设计的技术数据和异常工作分析。可自动连接首末输送机的安全控制装.置，实现相互首末输送机的安全保护。3. 2控制系统主电路设计整个输送机控制系统的主电路连接如图3.2(图中的KM开关见图3-1)。图3-2主电珞连接3. 3主要元器件选型本系统中主要用到的元器件有P1.C、机械手臂、交流接触瑞、热继电渊和空气开关，这些元器件的型号多种多样“其中最主要的是P1.C型号的确定，其余的元潞件的型号都比较好选择。3.1.1 P1.c的选型在经过对整个机构的分析之后，确定所需的P1.C参数如表3-1。表3-1实收室系统所需P1.C参数性能要求数字做输入(DI)/幅出(Do)接口17/10模拟量输入(A1.)/输出(AO)接口0/0体积要求尽信节省空间由要求可知，所需的P1.C是小型或微型的P1.C性能要求不高，所以在P1.C品牌选择时，若童考虑的是专注于小型P1.C设计制造的公司。在世界P1.C领域中，西门子S7-200系列P1.C和三菱FX2N系列P1.C都是小型P1.C中的明星产品。另外，由于S7-2OO以及FX2N系列的P1.C都具有易于编程，控制简单且安全可能等多种优点，这两种P1.C在国内的各大工业企业中得到了广泛的运用.在经过整体比较之后，发现西门子的S7-200系列P1.C性能更优，更适合本次的设计。西门子S7200系列P1.C基本模块常用的西门了S7-2OO系列P1.C的基本模块-共有8种，其主要区别在于数字量/模拟量输入输出接口的数量以及工作类型的不同,具体的数字量/模拟量输入输接口数品、工作类型以及价格的比较见表3-2.表32常用西门子S7-200CPU22X系列P1.CP1.C型号及工作类型数字量输入数字M输出模拟员输入模IU垃输出价格/元CR1.222晶体管/继电器8600720CHi224晶体管/继电器1410001170CPU224XP晶体管/'维电器M10211500CP1.i226晶体管/继电器2416001870(2)西门子输入输出扩展模块西门子S7系列P1.C的输入输出扩展模块不包括CPU模块，它本身只能提供输入输出接口,所以它必须配合基本模块使用。常用的西门子S7系列P1.q的输入输出扩展模块主要有6种，但是其中三种是增加模拟量输入输出接口的，而整个传送带只需要数字量输入输出接口。满足要求的扩展模块的输入输出接口参数以及各自的价格见表3-3。表3-3扩展模块的型号及参数犷展模块型号数字fit输入数字量给出价格/元EM22180328EM222