PLC课程设计报告 - 图文

昆明理工大学机电工程学院

可 编 程 控 制 器 高 级 应 用

模块课实验报告

专 业 ： 机械工程及自动化

年 级 ： 2008级

学 期 ： 2011-2012学年上学期

模块名称 ： 机电系统控制技术

指导教师 ： 蔡晓明

学 号 ： 200810301130

姓 名 ： 李云来

实验起止时间 ：2012年1月4日 至1月13日

一、实验指导书

可编程控制器高级应用实验指导书

通过可编程控制器高级应用实验，进一步了解和掌握可编程控制器高级程序指令的应用技术，初步学会利用高级程序指令进行复杂控制程序的设计，学会应用可编程控制器的编程软件设计梯形图，并且学会利用仿真软件进行程序调试。实验内容包括两部分：验证型实验和设计型实验。

一、验证型实验

验证型实验的任务是应用可编程控制器的编程软件录入和编辑已知的梯形图，之后进行仿真，观察程序的运行结果。要求纪录仿真过程和仿真结果。验证型实验完成如下3个任务。

1．机械手控制

搬运纸箱的机械手结构示意图如图1所示，它的气动系统原理图如图2所示。机械手的主要运动机构是升降气缸和回转气缸。升降挡铁初始时处于行程开关SQ1处，吸盘在A处正上方。系统启动后，如果光电开关TD检测出A处有纸箱，则升降气缸使机械手的升降杆下降，当升降挡铁碰到行程开关SQ2时，吸盘恰好接触到纸箱上表面，继续让升降杆下降，以挤出吸盘和纸箱表面围成的空腔内的空气，形成负压。持续几秒钟，升降杆停止下降，升降气缸使升降杆上升，吸盘带着纸箱上升，当升降挡铁碰到SQ1时，停止上升。回转气缸使回转臂顺时针转180°，吸盘运动至B处正上方，回转挡铁碰到行程开关SQ4时停止回转，吸盘下降，当升降挡铁碰到SQ2时，停止下降，并且停止几秒钟，这时，电磁阀HF3开启，吸盘放松纸箱。之后，吸盘上升，当升降挡铁碰到SQ1时，吸盘逆时针转180°回到A处正上方，回转挡铁碰到行程开关SQ3时停止回转，如果TD未检测出A处有纸箱，则机械手停止等待；若TD检测出A处有纸箱，则机械手重复上述工作过程。机械手的I/O连接图、流程图、梯形图分别如图2、图3、图4所示。

图1 机械手

图2 I/O连接图

3 流程图

图

图4 梯形图

2．交通灯控制

东西向和南北向的交通灯如图5所示（中间的灯为黄灯，较黑的灯为红灯），交通灯按图6的时序工作，绿灯亮6s闪烁3s，黄灯亮2s闪烁3s，红灯亮14s，闪烁方波频率为1Hz。控制系统的I/O连接图、流程图、梯形图分别如图7、图8、图9所示。

图5 交通灯布置

图6 交通灯时序

图7 I/O连接图

图8 流程图

图9 梯形图

3．大小球分拣系统控制

图10为大小球分检系统。取球装置初始时停在行程开关SQ1处，原位信号灯HD亮。系统启动后，若接近开关NB检测到有球，取球装置自动下降，用电磁吸盘YA1吸取大球或小球。吸到球后，取球装置自动上升，碰到行程开关SQ3时，取球装置右行，行至行程开关SQ4处放小球，或行至行程开关SQ5处放大球。放完球后，自动返回SQ1停下，准备开始下一轮循环。取球装置的升降运动由液压系统实现，当电磁铁YA2通电时，装置下降；当电磁铁YA3通电时，装置上升；YA2和YA3都断电时，装置保持当前位置。取球装置的左行和右行通过三相交流异步电动机M拖动传送带实现。当YA1吸到小球时，SQ2动作，当YA1吸到大球时，SQ2不动作。小球分检系统的I/O连接图、流程图、梯形图分别如图11、图12、图13所示。

图10 大小球分检系统

图11 I/O连接图

图12 流程图

图13 梯形图

二、设计型实验

根据给定的控制要求，应用高级指令设计控制程序。要求如下：

? 确定设计方案，说明设计思路。 ? 绘制系统的I/O连接图。 ? 设计梯形图。 ? 注释梯形图。

? 应用可编程控制器的编程软件录入和编辑梯形图。

? 应用可编程控制器的仿真软件进行仿真，观察程序的运行结果。 ? 纪录仿真过程和仿真结果。

? 设计必须独立完成。相同的作业视为抄袭。抄袭者和被抄袭的原创者按0分计。

设计任务如下所述。

1．彩灯控制

十六支彩灯由可编程控制器控制，分为2组，每组8只彩灯。

第一组彩灯正序逐一点亮：第1只点亮2s时第2只点亮、第2只点亮2s时第3只点亮…第7只点亮2s时第8只点亮；第8只点亮2s时逆序逐一熄灭：第8只熄灭2s时第7只熄灭、第7只熄灭2s时第6只熄灭…第2只熄灭2s时第1只熄灭；第1只熄灭3s时奇数号彩灯和偶数号彩灯交替亮：第1、3、5、7只灯与第2、4、6、8只灯交替亮，重复5次后全熄。

第一组彩灯完成动作3s时，第二组彩灯重复同样的动作。

第二组彩灯完成动作3s时，全部奇数号彩灯和全部偶数号彩灯交替亮，重复5次后全熄，完成一轮循环。

完成一轮循环后开始新的循环直至电路停止。 灯点亮和熄灭的时间间隔要可调。画出时序图。

2．机械手控制

搬运机械手系统图如图16所示。其它装置把一垛（五块）平板型工件送至A处，机械手把A处的工件一块一块地搬运到B处的输送带上转送出去。系统启动后，输送带驱动电动机M1立即开始连续工作直到系统停止，而机械手只有接近开关SQ4检测到A处有工件时才开始搬运工作。机械手手臂的升降由升降汽缸RDG1驱动，手臂的回转由回转汽缸RDG2驱动，机械手上设有7个检测块D0～D5 和D7。初始时，接近开关SQ5位于D0处，A处有工件时，吸盘下降，SQ1到达D1处时吸盘吸取工件1，吸取完毕，手臂上升，SQ5到达D0处时，停止上升开始顺时针旋转，转至设定位置SQ2（接近开关）处时，停止旋转开始下降，下降至SQ1到达D7处时，停止下降开始释放工件至输送带上，释放完毕，手臂上升，至SQ5到达D0处，停止上升开始逆时针旋转，转至原位SQ3（接近开关）处，完成一次工作循环。机械手自动重复上述过程，直至A处的五块工件全部搬运至B处。SQ1到达D2处时取工件2，SQ1到达D3处时取工件3，SQ1到达D4处时取工件4，SQ1到达D5处时取工件5。手臂下降时YA2通电，上升时YA1通电；手臂顺时针旋转时YA4通电，逆时针旋转时YA3通电，放松时YA0通电。

图14 搬运机械手

二、验证型实验

1、机械手控制： (1)程序说明

该题是一个单流程的顺序控制，其一次工作循环有8个阶段：下降、吸紧、上升、顺时针回转、下降、放松、上升、逆时针回转，所以，该机械手的顺序控制过程有一个初始步，8个工作步.然后不断重复这些工作步骤。

(2)仿真结果

使用GX Developer绘制流程图，编译，然后使用仿真。波形如下图所示。

2．交通灯控制： (1)程序说明

该题是负责流程的顺序控制，其过程包括2个分支的顺序动作，就是选择灯亮还是灭。

(2)仿真结果

使用GX Developer绘制流程图，编译，然后使用仿真。波形如下图所示。

3．大小球分拣系统控制：(1)程序说明

改程序是通过NB来检测是否有球，然后在有球的情况下就下降，将大球运送的SQ5处，将小球送到SQ4处，然后回到SQ1处，继续循环整个动作，程序也如此就是控制他的的店与否，进而控制整个运动过程。

(2)仿真结果

使用GX Developer绘制流程图，编译，然后使用仿真。波形如下图所示。

小球仿真波形

大球仿真波形

三、设计型实验 1．彩灯控制：

(1)控制方案及流程设计

(2)绘制系统的I/O连接图

程序及其说明

(3)真个程序是根据彩灯的点亮与熄灭来设计的，真个程序都是用程序中的X000来控制程序的运行和断开的，先是让等按顺序亮起来，后面是让等逐次熄灭，以达到等的亮灭要求。通过定时器来控制真个彩灯的接通与断开，以达到所需的彩灯亮与灭的要求。

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