工件自动分选装置控制系统设计毕业设计

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

一、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。 二、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：

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

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STEP 7-Micro软件和组态王软件。其中STEP 7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Auto CAD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 否 到位 是 气缸Z握紧 否 到位 是 气缸Y上升 否 到位 是 气缸X右移 否 到位 是 开始 识别气缸Y下降 气缸Y下降 否 否 到位 到位 是 是 气缸Z松开 气缸Z松开 否 否 到位 到位 是 是 气缸Y上升 气缸Y上升 否 否 到位 到位 是 是 气缸X左移 气缸X左移 否 否 到位 到位 是 是 结束 图2.系统控制流程图

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

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 24 V ,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，中英文最终文件。

2、电机的选型以及传感器的选型，今后应查阅电机与传感器方面的资料确定电机的型号以及传感器的样式。

遇到的问题及安排：工件分选装置的每一步工序还需要具体化，检测与报警系统的设计、整个控制系统可靠性还需要进一步考虑，组态王软件的仿真也需要仔细考虑。希望通过再研究和向老师、同学请教解决上述问题。

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