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1、小型水平传送带输送机构控制系统设计摘 要随着时代的进步，继电器控制系统的时代已经过去，PLC以其安全，可靠，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，PLC在国内工业中得到了广泛的运用。本设计是运用西门子S7-200 PLC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PLC的特点，整个传送带系统的运行过程的工作原理以及PLC的编程。经过设计检测，证明了PLC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。关键词：小型
2、传送带，PLC，自动化控制Design of control system for small horizontal conveyor belt conveyorAbstractWith the progress of the times, the time of the relay control system has passed, on account of the safety, reliable, flexible, easy programming and other features PLC has become the darling of the new era, leadi
3、ng to the industrial automation more fully. After decades of development,in the industry of our country,PLC has been widely used. This design is using Siemens S7-200,a small PLC, control the running of conveyor belt mechanism , to realize the automation of production and transportation. The design i
4、ntroduced the characteristics of PLC, the working principle of transmission belt of the running process of the system and PLC programming. After the detection of design,proving the PLC can be a very good connecting transmission Belt feeding system of the various aspects of the work, to realize the a
5、utomation of production, and can automatically detect, greatly enhance the performance of the conveyor belt, to improve the whole conveyor belt system work efficiency, saving labor, saving the cost of production.Key Words:Small conveyor belt ;PLC ; automatic control目 录第一章 绪 论41.1 选题背景及目的41.2 国内外研究现状
6、51.3本论文主要内容61.4论文主要应用场景61.5 本章小结6第二章 输送机构控制系统的整体设计72.1系统的整体框图及传感器介绍72.2 工作原理及设计要求82.3 本章小结10第三章 输送机构控制系统的硬件设计103.1 控制系统主电路设计103.2 PLC控制回路的接线设计113.3 主要元器件选型123.3.1 PLC的选型133.3.2 机械手的选型143.3.3 交流接触器163.3.4 热继电器163.3.5 空气开关163.4 本章小结17第四章 输送机构控制系统的软件设计184.1 系统流程图184.2 PLC的I/O分配表194.3 各部分程序194.3.1 启动保持停
7、止电路204.3.2 置位与复位电路214.3.3 定时器电路224.4 本章小结23第五章 输送机构控制系统的调试245.1 安装调试方法及注意事项245.2 常见故障的检修245.3 本章小结25第六章 总结与展望25参考文献26致 谢27第一章 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备。它也可以进行空间范围内的搬运,而且其
8、输送路线一般是固定的，且稳定性相对较好。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本，而且极大的提高了生产效率，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
9、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 国内外研究现状（1）传送带输送机构方面在国外，传送带主要是朝着两个方向发展，一个是朝传送带的功能多元化、应用范围扩大化方向发展；另一个是朝传送带本身的技术与装备发展快速化方向发展，尤其是远距离、大型传送带的发展已成为主流，其核心应用是开发应用于传送带的动态分析技能与监控技术，从而加强传送带的运行性能和可靠性能。而在国内，我国生产的传送带的种类、型号特别多。尤其是几个五年计划的实施，使得国家重工业产业的迅速发展，从而也带动了传送带等相关产业的发展，其技术水平也有了很大提高，有些传送带输送机构甚至填补
10、了国内空白。同时，我国也正在对传送带的关键技术及其主要元器件进行理论与实际的研究和产品开发，从而也成功研制出多种类型的电气输送装置。当然，与国际相比，我国在某些方面还是有一定差距的，不管是在传送带的核心技术上，还是在产品各项技术性能上，又或是产品可靠性以及使用寿命上，都落后国外很多。但是，改革开放以来，中国经济不断发展，工业领域的各项技术也有了长足的进步，传送带输送机构方面也一直在不断进步。我们深信，在不就得将来，相关技术一定会赶上甚至赶超国外。（2）PLC控制器方面随着控制器控制的传送带系统在国内工业产业中的运用越来越广泛，各大企业对具有相关专业知识的人才的需求越来越大。另外，自动化程度的高
11、低决定了国家综合实力的强弱，国内在自动化生产方面相比于世界发达国家来说，仍旧落后不少。单从控制器的生产制造上看，德国西门子，日本三菱、松下，美国AB、莫迪康都处在世界的领先水平，中国虽然有很多公司都从事控制器的设计制造，也取得了一些成绩，比如北京凯迪恩、天津浩纳尔等，但仍旧不能达到世界领先水平。1.3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Scara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PLC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
12、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。1.4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1.4）。目前大部分冲压厂仍旧沿用着工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PLC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1.4 汽车用支撑槽1.5 本章小结本项目设计搭建的一系列传送平台在一定程度上可以一整套编程系统来控制，以一系列的气动知识为手段，
13、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其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。第二章 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2.1所示。图2.1 输送机控制系统的整体框图整个传送带机构是能够完全自
14、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。所有传感器的类型及型号见表2.1。表2.1 实验室系统所用传感器（序号对应图2.1）序号传感器类型及型号1光电开关传感器CDD-11N2光电开关传感器CDD-11N3光电开关传感器CDD-11N4霍尔开关传感器NJK-5002C M12 NPN5光电开关传感器CDD-11N6光电开关传感器CDD-11N2.2 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操作的工件安装一个
15、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；然后在按下复位按钮，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：控制器接收到启动按钮的信号后，向机械手臂1输出信号，控制机械手臂1开始工作。机械手臂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：霍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。光电开关传感器向控制器输入信号，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
