【正文】 無(wú)箱體，如 有則不能動(dòng)作，如無(wú)則按照以下流程工作： 液壓缸 空載伸出到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 帶載收縮到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位→液壓缸 空載伸出到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 帶載收縮到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位 設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容及要求 (1)根據(jù)原始數(shù)據(jù)、系統(tǒng)工作流程要求進(jìn)行控制系統(tǒng)工況分析和方案設(shè)計(jì)； (2)根據(jù) 工況分析及其控制方案設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行 PLC 等控制系統(tǒng)硬件選型； (3)根據(jù)系統(tǒng)工作要求進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)編制 PLC 控制程序； (4)撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。最后對(duì)課題任務(wù)要求進(jìn)行了闡述并給出了具體的設(shè)計(jì)工作步驟。 CPU22X 系列有 4 個(gè)不同的基本型號(hào)： CPU221 無(wú)擴(kuò)展功能，適用作小點(diǎn)數(shù)的微型控制器。本系統(tǒng)中 CPU226 本身帶有 24 個(gè)輸入和 16 個(gè)輸出數(shù)字量端子。其中， ~ 都為物理輸入，可以連接外部輸入信號(hào)，無(wú)多余輸入。 CPU224 EM221 EM221 EM223 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 21 本章小結(jié) 本章通過(guò)對(duì) CPU 各種型號(hào)的 I/O 特性及電源 規(guī)范進(jìn)行比較后，聯(lián)系循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)的輸入輸出信號(hào)點(diǎn)數(shù)，對(duì)其進(jìn)行了 CPU 模塊的選型及輸入輸出擴(kuò)展模塊的選型，緊接著對(duì)所選 CPU226 的性能規(guī)格用圖表進(jìn)行了說(shuō)明。 此次循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)包括裝箱和退箱兩大部分，有一定的順序關(guān)系，而且要考慮到在裝箱之前五個(gè)工位上是否有由于某種特殊原因而遺留在位置上的箱體，有的話就先對(duì)遺留箱體進(jìn)行移除，也就是都進(jìn)行退箱，然后再?gòu)难b箱開(kāi)始，裝完之后進(jìn)行退箱，依次循環(huán)下去，完成設(shè)計(jì)要求。 1 氣缸伸出到位 5 3 1 氣缸伸出到位 9 4 3 氣缸伸出到位 13 4 1 油缸伸出減速 17 2 2 油缸伸出減速 24 2 3 氣缸伸出到位 28 3 5 氣缸伸出到位 32 4 7 氣缸伸出到位 39 4 5 氣缸伸出到位 50 3 9 氣缸伸出到位 54 4 11 氣缸伸出到位 58 4 3 油缸伸出減速 62 2在設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)的梯形圖時(shí)，用大量的中間單元來(lái)完成記憶、聯(lián)鎖和互鎖等功能，由于需要考慮的因素很多，它們往往又交織在一起，分析起來(lái)非常困難，并且很容易遺漏一些應(yīng)該考慮的問(wèn)題。使用順序控制設(shè)計(jì)法時(shí)首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝過(guò)程，畫(huà)出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)出梯形圖。 圖 程序結(jié)構(gòu) 子程序 子程序只有在被調(diào)用時(shí)才進(jìn)行掃描，沒(méi)有調(diào)用時(shí)不執(zhí)行。當(dāng)前級(jí)步活動(dòng)且 V 號(hào)位左右兩個(gè)負(fù)載檢測(cè)接近開(kāi)關(guān)閉合也就是沒(méi)有箱體的情況下，此步就會(huì)動(dòng)作，即 線圈得電，因?yàn)殡姶砰y 電磁閥 電磁閥 3 與 并聯(lián)，所以在 線圈得電的同時(shí)，電磁閥 1 置位為 1（得電），控制 氣缸伸出，電磁閥 2 和電磁閥 3 也置位為 1（得電），分別控制 、 和 、 氣缸收縮，因?yàn)?、 、 、 氣缸是定位氣缸，初始狀態(tài)是伸出狀態(tài)，故電磁閥得電后會(huì)使它 們變?yōu)槭湛s，可以看出這與鎖緊氣缸 、 是相反地。 為狀態(tài)位，在首次掃描時(shí)為 1，用于調(diào)用初始化子程序。 圖 初始賦 初值梯形圖 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 30 當(dāng)所有檢測(cè)開(kāi)關(guān)都是閉合狀態(tài)，即所有號(hào)位都沒(méi)有箱子的時(shí)候，主程序就調(diào)用子程序 4（ IV 號(hào)位 — II 號(hào)位），開(kāi)始進(jìn)行正常工作（見(jiàn)下圖 ）。 PLC 的仿真軟件是解決這一問(wèn)題的理想工具。圖 中左邊是 CPU226，右邊空的方框是擴(kuò)展模塊的位置。然后打開(kāi) S7200 仿真軟件（界面見(jiàn)圖 ），執(zhí)行菜單命令“程序” →“裝載程序 ”,將剛才導(dǎo)出的文本文件裝載入仿真軟件中，且在彈出的裝載程序的對(duì)話框中選擇全部。 圖 啟動(dòng)階段梯形圖程序的程序狀態(tài)監(jiān)控 點(diǎn)動(dòng)小開(kāi)關(guān) 、 、 、 、 、 （見(jiàn)圖 ），得到網(wǎng)絡(luò) 3 的動(dòng)作，如圖 ，油缸電磁閥 1 得電，滿足設(shè)計(jì)要求。為以后進(jìn)一步深入的學(xué)習(xí)電氣控制技術(shù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 首先，對(duì)系統(tǒng)手動(dòng)控制部分測(cè)試；其次，對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)完成整個(gè)箱體輸運(yùn)過(guò)程的測(cè)試；最后，對(duì)系統(tǒng)急停性能的測(cè)試。至此，畢業(yè)設(shè)計(jì)基本上已經(jīng)完成。 （ 4）設(shè)計(jì)的系統(tǒng)控制已 實(shí)現(xiàn)了循環(huán)運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)，達(dá)到了控制要求。 （ 2)通過(guò)此次設(shè)計(jì)我基本上學(xué)會(huì)了西門(mén)子 PLC 軟件的使用和程序的編制，了解了編制程序的要點(diǎn)、基本思想、主要事項(xiàng)和設(shè)計(jì)思路。若遇到自己難以解決的問(wèn)題，要虛心請(qǐng)教老師或其他同學(xué)，盡量使程序完美。所使用的軟件是西門(mén)子公司的 S7200 仿真軟件，該軟件能夠代替 PLC 硬件，達(dá)到測(cè)試程序編寫(xiě)正確與否的效果，測(cè)試過(guò)程中所用的硬件是普通 PC 機(jī)。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 35 圖 減速階段程序狀態(tài)監(jiān)控 按上面操作，可以類似的對(duì)以下程序進(jìn)行調(diào)試監(jiān)控，檢查正確性，這里不再進(jìn)行闡述。點(diǎn)擊“ RUN”啟動(dòng)，并且點(diǎn)擊狀態(tài)表圖標(biāo)，此時(shí)便會(huì)在梯形圖方框中有顏色變化來(lái)顯示梯形圖中各元件的狀態(tài)，初始狀態(tài)如圖 ，從中可以看出只有常閉觸點(diǎn)發(fā)生了顏色變化，變?yōu)樗{(lán)色，因?yàn)槠渌ｉ_(kāi)觸點(diǎn)需要一定的條件來(lái)實(shí)現(xiàn)，下面我們可以用 CPU 來(lái)使?jié)M足條件，完成仿真。 圖 模塊配置選擇對(duì)話框 生成 ASCⅡ文本文件 仿真軟件不能直接接收 S7200 的程序代碼，必須用“導(dǎo)出”功能將 S7200的用戶程序轉(zhuǎn)換為 ASCⅡ文本文件，然后再下載到仿真 PLC 中去。點(diǎn)擊屏幕中間出現(xiàn)的畫(huà)面，在密碼輸入對(duì)話框輸入密碼 6596，即可進(jìn)入仿真軟件，如圖 。 圖 比較指令的應(yīng)用 本章小結(jié) 本章具體闡述了 PLC 編程軟件設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容，包括整個(gè) 輸運(yùn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)思想，輸入輸出模塊地址的分配，系統(tǒng)流程圖的設(shè)計(jì)思想和繪制，主程序和子程序的具體編程及具體描述、分析，近一步完善了整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，下面一章就進(jìn)行仿真和調(diào)試部分。下常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 29 面各個(gè)位的負(fù)載檢測(cè)接近開(kāi)關(guān)左右并聯(lián)再與傳送指令串聯(lián)，是用來(lái)判斷是否存在由于上次停電或其他某種原因?qū)е碌哪程?hào)位有箱體，若有就給對(duì)應(yīng)的傳送指令對(duì)應(yīng)的值，先將存在的箱體退箱出去。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 28 圖 判斷有無(wú)箱體梯形圖 當(dāng)鎖緊氣缸 、 伸出到位，定位氣缸 、 、 、 收縮到位，此時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn) 、 、 、 、 、 就會(huì)閉合，使油缸電磁閥 1 置位為1（得電），控制液壓缸 帶載伸出（見(jiàn)下圖 ）。 啟動(dòng)部分梯形圖為一個(gè)典型的“起 保 ?！碧菪螆D，在初始為失電的狀態(tài)下點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，使 線圈得電， 線圈得電后它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使線常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 27 圈始終保持得電，直到執(zhí)行轉(zhuǎn)換條件，使下一級(jí)步動(dòng)作（即 線圈得電），這時(shí) 的常閉觸點(diǎn)就會(huì)斷開(kāi)，使 線圈失電，這樣達(dá)到了一種“互鎖”的效果，保護(hù)電路有序進(jìn)行 (見(jiàn)下圖 )。針對(duì)以上個(gè)子任務(wù)進(jìn)行子程序設(shè)計(jì)，退箱同理可以進(jìn)行子程序設(shè)計(jì)，然后設(shè)計(jì)一個(gè)主程序來(lái)調(diào)用子程序，完成裝箱、退箱全部工作狀態(tài)，即程序可分成兩大塊，主程序和子程序。用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)出的梯形圖往往很難閱讀，給系統(tǒng)的維修和改進(jìn)帶來(lái)了很大的困難。 3 油缸收縮減速 64 2 12 氣缸伸出到位 60 4 10 氣缸伸出到位 56 4 6 氣缸伸出到位 52 3 8 氣缸伸出到位 41 4 6 氣 缸伸出到位 34 4 4 氣缸伸出到位 30 3 2 油缸收縮減速 26 2 1 油缸收縮減速 19 2 4 氣缸伸出到位 15 4 2 氣缸伸出到位 11 4 2 氣缸伸出到位 7 3 圖 系統(tǒng)流程圖 編寫(xiě)輸入輸出分配表 編寫(xiě) PLC 程序，在編程界面輸入一些開(kāi)關(guān)后，我們可以右鍵進(jìn)行定義開(kāi)關(guān)常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 23 符號(hào)和地址，但是對(duì)于某些系統(tǒng)比較大控制項(xiàng)目，一個(gè)一個(gè)的定義務(wù)必會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間，導(dǎo)致工作效率下降，這樣 我們可以打開(kāi)符號(hào)表進(jìn)行先定義，也就說(shuō)先編寫(xiě)輸入輸出分配表，然后再進(jìn)行編程，在編程過(guò)程中我們可以直接從符號(hào)表進(jìn)行調(diào)用我們所需要的符號(hào)，既節(jié)約了大量時(shí)間，又提高了工作效率?？偟膩?lái)說(shuō)，就是對(duì)電氣控制硬件做了初步選型，為下一章的軟件設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。 （ 2）數(shù)字量輸出地址的分配： CPU 模塊集成的輸出端子為 16 端子，占用兩個(gè)字節(jié)。 對(duì)于本次設(shè)計(jì)，需要 70 個(gè)輸入和 17 個(gè)輸出，因此數(shù)字量端子需要擴(kuò)展 46個(gè)輸入，數(shù)字量端子需要擴(kuò)展 1 個(gè)輸出，所以擴(kuò)展模塊可以選擇 EM221 16DI24VDC 模塊 2 塊（一塊含有 16 個(gè)輸入端）和 EM223 24V DC16 輸入 /繼電器 16 輸出 1 塊。CPU226 適用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)，可擴(kuò)展到 248 點(diǎn)數(shù)字量和 35 路模擬量，有兩個(gè) RS485 通信接口。 圖 S7200 微型 PLC Siemens 公司提供多種類型的 CPU 以適應(yīng)各種應(yīng)用， S7200 有 5 種 CPU 模塊， CPU 的主機(jī)及 I/O 特性見(jiàn)表 ， CPU 電源規(guī)范見(jiàn)表 ， CPU 的用戶存儲(chǔ)器使用 EEPROM(電可擦寫(xiě)可編程只讀存儲(chǔ)器 )，后備電池可使用 200 天，布爾量運(yùn)算執(zhí)行時(shí)間為 ，內(nèi)部標(biāo)志位（ M）、順序控制繼電器各有 256 點(diǎn)，計(jì)數(shù)器和定時(shí)器各有 256 點(diǎn)；有兩點(diǎn)定時(shí)中斷，最大時(shí)間間隔為 255ms；有 4 點(diǎn)外部硬件輸入中斷。退箱同理可以完成。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 第二章 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 畢業(yè)設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu) 技術(shù)參數(shù)： (1)一個(gè)箱體單元重 1000kg； (2)箱體單元最大長(zhǎng)度 1650mm； (3)提升裝置提升速度 5～ 10cm/s； (4)推箱裝置推箱速度 8～ 15cm/s； (5)氣缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度 20～ 30cm/s； 基本結(jié)構(gòu)（圖 ）： 2 . 22 . 32 . 11552 . 13 . 23 . 14 . 1 4 . 34 . 2 4 . 44 . 54 . 65553 . 63 . 53 . 43 . 33 . 23 . 14 . 1 14 . 1 24 . 94 . 1 04 . 74 . 8IIIII IIVV5 圖 自動(dòng)裝載裝置系統(tǒng)元件布置圖 圖形說(shuō)明： 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 13 （ 1）圖中Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ代表 5 個(gè)工作位置； （ 2）圖中 1 代表提升液壓缸， 代表第 1 個(gè)推箱液壓缸， 代表代表第 2 個(gè)推箱液壓缸， 代表第 3 個(gè)推箱液壓缸； （ 3）圖中 代表第 1 個(gè)鎖緊氣缸，??， 代表第 6 個(gè)鎖緊氣缸，其中 和 ， 和 ， 和 均配對(duì)使用且同時(shí)動(dòng)作； （ 4）圖中 代表第 1 個(gè)定位氣缸，??， 代表第 12 個(gè)定位氣缸；其中 和 ，??， 和 均同時(shí)動(dòng)作； （ 5）圖中 5 代表箱體或負(fù)載； 工作要求及其流程 1. 系統(tǒng)滿載工作流程（裝箱）： 初始狀態(tài)為各液壓缸全部收縮到位，各鎖緊氣缸全部收縮到位，各定位氣缸全部伸出到位。而對(duì)于順序控制設(shè)計(jì)法而言，只要一個(gè)控制系統(tǒng)可以分解成幾個(gè)獨(dú)立的控制動(dòng)作，且這些常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 11 動(dòng)作必須嚴(yán)格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過(guò)程的正常運(yùn)行，這樣就可以將系統(tǒng)的一個(gè)周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段，用編程元件代表各個(gè)階段，利用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件，用代表各步的編程元件控制 PLC 的各輸出位。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)方法 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)方法如下： 1．獨(dú)立思考，繼承和創(chuàng)新 設(shè)計(jì)時(shí)要認(rèn)真閱讀參考資料，集成或借鑒前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和成果，但不能盲目地全面抄襲，應(yīng)根據(jù)具體的設(shè)計(jì)條件和要求，獨(dú)立思考，大膽地進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。通常只需修改部份程序即可。 （ 5）程序設(shè)計(jì) 程序 設(shè)計(jì)： ； ； 、故障診斷和顯示等程序；。 本次畢設(shè)中運(yùn)用大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)課程知識(shí)、理論和畢業(yè)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決 開(kāi)關(guān)選型， PLC 編程 等問(wèn)題。 同時(shí)，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可以 培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想， 利用整個(gè) 大學(xué) 階段所學(xué) 的 知識(shí) ， 分