欧姆龙plc控制的翻转倒料系统设计【字数：12214】
摘 要我国目前的翻转倒料系统设计大多还处于依靠手动，机械带动的阶段，不适用于我国日益增长的生产力与产品需求。本课题拟基于欧姆龙PLC设计一套翻转倒料系统。该系统主要使用欧姆龙PLC作为控制核心，通过触摸屏对系统运行过程进行监控，且可使用触摸屏对运行过程进行控制。本设计从翻转倒料系统的背景意义和国内外现状分析开始，从方案设计、硬件选型、硬件电路设计、软件设计、系统调试和环保法律六个方面由浅入深地对翻转倒料系统的设计进行了叙述。本课题设计的系统实现了翻转倒料系统的自动化运行，提高了整体生产流程的速度和效率。在达到了控制的基础上，节约了人力和资源消耗，符合实际的生产规范。
目录
1. 绪论 1
1.1研究背景和意义 1
1.2国内外发展现状 1
1.3本文的主要研究内容 2
1.4论文章节安排 2
2. 系统总体控制方案论证 3
2.1系统总体设计思路 3
2.2系统控制方案选择 3
2.3系统工艺流程 4
3.系统硬件结构的设计 5
3.1硬件架构 5
3.2硬件选型 5
3.2.1欧姆龙PLC 5
3.2.2 变频器 6
3.2.3 光电开关 6
3.2.4 减速电机 7
3.2.5 伺服电机 7
3.2.6 传感器 8
3.2.7 调速电机 8
3.2.8 噪声滤波器 9
3.3触摸屏 10
3.4 硬件电路图 11
4.系统软件设计 13
4.1软件总体流程图 13
4.1.1软件流程图 13
4.1.2 PLCI/O点位配置 14
4.2 PLC程序设计 16
4.2.1 翻转站前运转 16
4.2.2 翻转入口电梯运转 16
4.2.3 翻转入口平台止挡运转 17
4.2.4 翻转箱运转 18
4.2.5 翻转出口平台运转 18
4.2.6 翻转出料电梯运转 19
4.3触摸屏软件 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
设计 19
4.3.1手动界面 20
4.3.2启动状态 20
4.3.3参数设定 21
5.系统调试与分析 22
5.1总体调试 22
5.2调试中的问题与解决方法 23
5.2.1 翻转角度误差 24
5.2.2 倒料不净 24
6.总结 25
参考文献 26
致谢 27
附录 28
绪论
1.1研究背景和意义
翻转倒料装置一般是用于将物料转入高处然后倒入加工设备的高处入口处，经加工后再从设备下方出料的场合。国内的翻转倒料系统通常使用人工操作或是机械提升来将物料运转到高处，再进行翻转。翻转角度一般都是180°，这样的翻转难度很高。
运转过程中一般使用匣钵来盛放物料，物料加上匣钵的重量会让手动和机械方式很难保证物料在运转过程中的稳定，容易造成物料倾斜侧漏等问题，而倒料之前的工序匣钵出炉的速度也很难与操作人员手动操作相匹配，特别是在之前的工序中匣钵可能会经历加热或冷冻等工序，人工操作未免太过危险，容易产生不必要的财产损失和因此导致的人员伤亡。
因此，需要设计一个能够自动将物料运输到指定位置且自己进行翻转的工程系统。通过使用该系统可以显著减轻公认的劳动强度，提高倒料效率，有助于避免操作人员直接接触匣钵导致烫伤，冻伤等。该设计还能够有效防止扬尘，保障工作场所的环境整洁，防止环境污染。
1.2国内外发展现状
翻转倒料系统在国内并没有一个公认的标准，大多数厂家都因为自己的产品而去订做规格不同的翻转倒料系统，这些系统大多都是手动或是机械动力的。自动化的翻转倒料设备在国内比较少见，主要表现为使用电机或者气缸进行运输和翻转，通过加增推动来使得流程向自动化靠拢，但此种方式很难保证物料盛放装置的稳定性，输出过大容易导致侧翻泄露等状况，输出过小则不能翻转物料盛放装置成功翻转，不过近年来也在逐渐增加市场占有率。据不完全统计，国内厂商使用的翻转倒料装置从设备提升量上来说可分为小中大三个档位。小型的翻转倒料设备一般用于轻型物体，类似于粉料，小型零件等，中型设备适用于正常零件，化工材料，大型设备则是用于炼钢之类的需要将十分沉重的原材料提升翻转的工程作业。以2018年中国的粗钢产量为例，我国重点粗钢生产企业共有85家，2018年我国民营企业的粗钢产量为5.47亿吨，平均每日产量约150万吨。粗钢的制作就是简单的把生铁加热化成铁水，再加入合金。而在把生铁放入加热炉时，就需要用到翻转倒料设备，可见翻转倒料设备在国内之普及。
相比国内市场，国外的先进生产流水线作业大多采用了自动化的翻转倒料装置，有着很高的生产效率，比如2017年世界粗钢产量排名前五的企业分别是卢森堡的安赛乐米塔尔集团产量为9703万吨，中国的宝武钢铁集团产量为6539万吨，日本的新日铁住金集团产量为4736万吨，中国的河钢集团产量为4556万吨韩国的浦项制铁集团产量为4219万吨。第一名的安赛乐米塔尔集团产量几乎是第二名的两倍，除了人工和生铁供应量之外，产量远高于其余企业的原因只会是因为科技更先进，能够烧更多的生铁，通过设备翻倒更多的铁水。但由于人工费用相比我国偏高，国外厂商所以逐渐将工厂转移到我国境内，借助我国的廉价劳动力为自己生产商品。同时这些外资厂商也在影响本土厂商向自动化、智能化的发展方向转变。
1.3本文的主要研究内容
本论文拟设计的基于欧姆龙PLC控制的翻转倒料系统，计划利用上位机软件PLC和组态软件触摸屏的联通，实现翻转倒料系统的自动化运行。本设计计划采用回转式驱动器将匣钵翻转180°，卸出粉体后逆转恢复到原来位置。匣钵180°翻转驱动采用减速电机驱动大圆盘，伺服电机控制，每次只倒一个钵的料；匣钵进入和离开翻转站都采用齿轮驱动的模式；箱内运送使用不锈钢滚轴和瓷套组合的结构；轮盘外侧安装止挡气缸和左右加紧气缸，在大圆盘转动会一起转动；辊轴驱动电机安装在仓外。使用对射型光电开关进行位置检测，光电开关也安装在外侧。翻转站带有自动清理功能（吹扫式）。翻转站设有手动控制功能，可以通过触摸屏进行手动控制。
目录
1. 绪论 1
1.1研究背景和意义 1
1.2国内外发展现状 1
1.3本文的主要研究内容 2
1.4论文章节安排 2
2. 系统总体控制方案论证 3
2.1系统总体设计思路 3
2.2系统控制方案选择 3
2.3系统工艺流程 4
3.系统硬件结构的设计 5
3.1硬件架构 5
3.2硬件选型 5
3.2.1欧姆龙PLC 5
3.2.2 变频器 6
3.2.3 光电开关 6
3.2.4 减速电机 7
3.2.5 伺服电机 7
3.2.6 传感器 8
3.2.7 调速电机 8
3.2.8 噪声滤波器 9
3.3触摸屏 10
3.4 硬件电路图 11
4.系统软件设计 13
4.1软件总体流程图 13
4.1.1软件流程图 13
4.1.2 PLCI/O点位配置 14
4.2 PLC程序设计 16
4.2.1 翻转站前运转 16
4.2.2 翻转入口电梯运转 16
4.2.3 翻转入口平台止挡运转 17
4.2.4 翻转箱运转 18
4.2.5 翻转出口平台运转 18
4.2.6 翻转出料电梯运转 19
4.3触摸屏软件 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
设计 19
4.3.1手动界面 20
4.3.2启动状态 20
4.3.3参数设定 21
5.系统调试与分析 22
5.1总体调试 22
5.2调试中的问题与解决方法 23
5.2.1 翻转角度误差 24
5.2.2 倒料不净 24
6.总结 25
参考文献 26
致谢 27
附录 28
绪论
1.1研究背景和意义
翻转倒料装置一般是用于将物料转入高处然后倒入加工设备的高处入口处，经加工后再从设备下方出料的场合。国内的翻转倒料系统通常使用人工操作或是机械提升来将物料运转到高处，再进行翻转。翻转角度一般都是180°，这样的翻转难度很高。
运转过程中一般使用匣钵来盛放物料，物料加上匣钵的重量会让手动和机械方式很难保证物料在运转过程中的稳定，容易造成物料倾斜侧漏等问题，而倒料之前的工序匣钵出炉的速度也很难与操作人员手动操作相匹配，特别是在之前的工序中匣钵可能会经历加热或冷冻等工序，人工操作未免太过危险，容易产生不必要的财产损失和因此导致的人员伤亡。
因此，需要设计一个能够自动将物料运输到指定位置且自己进行翻转的工程系统。通过使用该系统可以显著减轻公认的劳动强度，提高倒料效率，有助于避免操作人员直接接触匣钵导致烫伤，冻伤等。该设计还能够有效防止扬尘，保障工作场所的环境整洁，防止环境污染。
1.2国内外发展现状
翻转倒料系统在国内并没有一个公认的标准，大多数厂家都因为自己的产品而去订做规格不同的翻转倒料系统，这些系统大多都是手动或是机械动力的。自动化的翻转倒料设备在国内比较少见，主要表现为使用电机或者气缸进行运输和翻转，通过加增推动来使得流程向自动化靠拢，但此种方式很难保证物料盛放装置的稳定性，输出过大容易导致侧翻泄露等状况，输出过小则不能翻转物料盛放装置成功翻转，不过近年来也在逐渐增加市场占有率。据不完全统计，国内厂商使用的翻转倒料装置从设备提升量上来说可分为小中大三个档位。小型的翻转倒料设备一般用于轻型物体，类似于粉料，小型零件等，中型设备适用于正常零件，化工材料，大型设备则是用于炼钢之类的需要将十分沉重的原材料提升翻转的工程作业。以2018年中国的粗钢产量为例，我国重点粗钢生产企业共有85家，2018年我国民营企业的粗钢产量为5.47亿吨，平均每日产量约150万吨。粗钢的制作就是简单的把生铁加热化成铁水，再加入合金。而在把生铁放入加热炉时，就需要用到翻转倒料设备，可见翻转倒料设备在国内之普及。
相比国内市场，国外的先进生产流水线作业大多采用了自动化的翻转倒料装置，有着很高的生产效率，比如2017年世界粗钢产量排名前五的企业分别是卢森堡的安赛乐米塔尔集团产量为9703万吨，中国的宝武钢铁集团产量为6539万吨，日本的新日铁住金集团产量为4736万吨，中国的河钢集团产量为4556万吨韩国的浦项制铁集团产量为4219万吨。第一名的安赛乐米塔尔集团产量几乎是第二名的两倍，除了人工和生铁供应量之外，产量远高于其余企业的原因只会是因为科技更先进，能够烧更多的生铁，通过设备翻倒更多的铁水。但由于人工费用相比我国偏高，国外厂商所以逐渐将工厂转移到我国境内，借助我国的廉价劳动力为自己生产商品。同时这些外资厂商也在影响本土厂商向自动化、智能化的发展方向转变。
1.3本文的主要研究内容
本论文拟设计的基于欧姆龙PLC控制的翻转倒料系统，计划利用上位机软件PLC和组态软件触摸屏的联通，实现翻转倒料系统的自动化运行。本设计计划采用回转式驱动器将匣钵翻转180°，卸出粉体后逆转恢复到原来位置。匣钵180°翻转驱动采用减速电机驱动大圆盘，伺服电机控制，每次只倒一个钵的料；匣钵进入和离开翻转站都采用齿轮驱动的模式；箱内运送使用不锈钢滚轴和瓷套组合的结构；轮盘外侧安装止挡气缸和左右加紧气缸，在大圆盘转动会一起转动；辊轴驱动电机安装在仓外。使用对射型光电开关进行位置检测，光电开关也安装在外侧。翻转站带有自动清理功能（吹扫式）。翻转站设有手动控制功能，可以通过触摸屏进行手动控制。
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