資源目錄里展示的全都有預覽可以查看的噢，，下載就有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】==================== 畢業(yè)論文 物料自動分揀系統(tǒng) 學生：指導教師：緒論自動分揀系統(tǒng)的概述 自動化的程度是工作發(fā)展程度的標志，自動分揀正是自動化中的一個必不可的部分，而PLC控制分揀裝置以其成本低，效率高的優(yōu)點，已經(jīng)成為主流，他可以根據(jù)設定的程序無人的，高效的工作，維護費用極少。由于全部采用機械自動化作業(yè)，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較多。節(jié)省了大量的人力勞動，減少了企業(yè)的額外支出，是企業(yè)節(jié)省成本最好的方法。物料分揀系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 縱觀國內外物料分揀系統(tǒng)的應用情況可以發(fā)現(xiàn)，國外的物流配送中心或工業(yè)中傾向于采用自動化程度很高的分揀系統(tǒng)，而且應用也較為廣泛。而在我國，由于物流業(yè)起步晚，物料分揀系統(tǒng)中人工作業(yè)的比例也較高。盡管自動分揀系統(tǒng)有非常多的優(yōu)點，但因其要求使用者必須具備一定的技術經(jīng)濟條件，在發(fā)達國家某些行業(yè)不用自動分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。其主要原因有兩點:一是一次性投資巨大，先期投入回收慢。系統(tǒng)的設備復雜，投資和運營成本相當高，需要可靠的貨源作保證，也許只有大型生產(chǎn)企業(yè)或專業(yè)物流公司才有能力投資。小企業(yè)則無能為力。二是系統(tǒng)對商品外包裝要求高。為使大部分商品都能用機械進行自動分揀，需要采取諸如推行標準化包裝、根據(jù)分揀商品統(tǒng)一的包裝特性定制分揀機等二次措施。但要讓所有商品的供應商都執(zhí)行國家的包裝標準是很困難的，定制分揀機又會使硬件成本上升，且越是特別的通用性就越差。研究的目的及意義 分揀系統(tǒng)中物料傳感器以及氣缸應自動化設備更新時的需要，可以大量代替單調往復或高精度需求的工作，在先進制造領域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動?？梢詫崿F(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在高溫、腐蝕及有毒氣體等環(huán)境下操作以保護人身安全，可以廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。第一章 材料分揀裝置結構及總體設計分揀裝置的結構示意圖采用臺式結構，內置電源，有步進電機、汽缸、電磁閥、旋轉編碼器、氣動減壓器、濾清器、氣壓指示等部件，可與各類氣源相連接。選用顏色識別傳感器及對不同材料敏感的電容式和電感式傳感器，分別固定在網(wǎng)板上，且允許重新安裝傳感器排列位置或選擇網(wǎng)板不同區(qū)域安裝。系統(tǒng)上電后，可編程序控制器首先控制啟動輸送帶，下料傳感器SN檢測料槽有無物料，若無料，輸送帶運轉一個周期后自動停止等待下料；當料槽有料時，下料傳感器輸出信號給 PLC，PLC 控制輸送帶繼續(xù)運轉，同時控制氣動閥5進行下料，每次下料時間間隔可以進行調整。物料傳感器 SA為電感傳感器，當檢測出物料為鐵質物料時，反饋信號送 PLC，由 PLC 控制氣動閥 1 動作選出該物料；物料傳感器SB為電容傳感器，當檢測出物料為鋁質物料時，反饋信號送 PLC,PLC控制氣動閥 2 動作選出該物料；物料傳感器 SC 為顏色傳感器，當檢測出物料的顏色為待檢測顏色時，PLC 控制氣動閥 3 動作選出該物料。物料傳感器SD為備用傳感器。當系統(tǒng)設定為分揀某種顏色的金屬或非金屬物料時，由程序記憶各傳感器的狀態(tài)，完成分揀任務。系統(tǒng)的技術指標 輸入電壓：AC200240V（帶保護地三芯插座）消耗功率：250W 環(huán)境溫度范圍：-540 氣源：大于0.2MPa小于0.85Mpa系統(tǒng)的功能要求 （1）分揀出金屬和非金屬 （2）分揀某一顏色塊 （3）分揀出金屬中某一顏色塊 （4）分揀出非金屬中某一顏色塊 （5）分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊 系統(tǒng)的控制要求 系統(tǒng)利用各種傳感器對待測材料進行檢測并分類。當待測物體經(jīng)下料裝置送入傳送帶后，依次接受各種傳感器檢測。如果被某種傳感器測中，通過相應的氣動裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前行。其控制要求有如下9 個方面：（1）系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖（2）電機運行，帶動傳輸帶傳送物體向前運行（3）有物料時，下料汽缸動作，將物料送出（4）當電感傳感器檢測到鐵物料時，推汽缸1 動作（5）當電容傳感器檢測到鋁物料時，推汽缸2 動作（6）當顏色傳感器檢測到材料為某一顏色時，推汽缸3 動作 （7）其他物料被送到SD 位置時，推汽缸4 動作（8）汽缸運行應有動作限位保護（9）下料槽內無下料時，延時后自動停機第二章 控制系統(tǒng)的硬件設計 PLC控制系統(tǒng)的硬件設計，主要是根據(jù)被控制對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備，選擇合適的PLC類型，并分配I/O點。系統(tǒng)系統(tǒng)的硬件的硬件結構結構框圖框圖根據(jù)控制要求，輸入應該有2個開關信號，6 個傳感器信號，包括電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、備用傳感器，以及檢測下料的傳感器和計數(shù)傳感器。相應地，有 5 個汽缸運動位置信號，每個汽缸有動作限位和回位限位，共計10 個信號。輸出包括控制電動機運行的接觸器，以及5 個控制汽缸動作的電磁閥。共需I/O 點24 個，其中18 個輸入，6 個輸出。根據(jù)上面所確定的I/O 點數(shù)，且該材料分揀裝置的控制為開關量控制。因此，選擇一般的小型機即可滿足控制要求。本系統(tǒng)選用西門子公司的S7-200系列CPU226 型PLC。它有24個輸入點，16個輸出點，滿足本系統(tǒng)的要求。檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇步進電機的選擇 步進電機作為執(zhí)行機構用于帶動傳輸帶輸送物料前行，與旋轉編碼器連接在一起?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)，來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。同時，可以通過控制脈沖頻率來控制材料分揀裝置的可編程控制系統(tǒng)控制電機轉動的速度，達到調速的目的。步進電機選用的型號為42BYGH101。旋轉編碼器的選擇 旋轉編碼器是集光機電技術于一體的速度位移傳感器。它轉化為位移量，可對傳輸帶上的物料進行位置控制。傳送至相應的傳感器時，發(fā)出信號到PLC，以進行分揀，也可用來控制步進電機的轉速。本系統(tǒng)選用E6A2CW5C 旋轉編碼器電感式傳感器的選擇 電感式傳感器是利用電磁感應把被測的物理量如位移，壓力，流量，振動等轉換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化，再由電路轉換為電壓或電流的變化量輸出，實現(xiàn)非電量到電量的轉換。本系統(tǒng)選用M18X1X40 電感傳感器電容式傳感器 本裝置中電容傳感器是用于檢測非金屬物料。顏色傳感器 選用TAOS公司生產(chǎn)的，型號為TCS230顏色傳感器。此傳感器為RGB(紅綠藍)顏色傳感器，可檢測目標物體對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。光電編碼器 光電編碼器可以定義為：一種通過光電轉換，將輸至軸上的機械、幾何位移量轉換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，它主要用于速度或位置（角度）的檢測。典型的光電編碼器由碼盤（Disk）、檢測光柵（Mask）、光電轉換電路（包括光源、光敏器件、信號轉換電路）、機械部件等組成。第三章 控制系統(tǒng)的軟件設計控制系統(tǒng)流程圖設計該系統(tǒng)可選擇連續(xù)或單次運行工作狀態(tài)。若為連續(xù)運行狀態(tài)，則系統(tǒng)軟件設計流程圖中的汽缸4 動作后，程序再轉到開始;若為單次運行，則汽缸4 動作后停機。如果需要，該系統(tǒng)可在分揀的同時對分揀的材料進行數(shù)量的統(tǒng)計，這只需在各汽缸動作的同時累計即可。應用高速計數(shù)器編制程序，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能。用高速計數(shù)器計數(shù)步進電機轉過的圈數(shù)，來確定物料到達傳感器的距離，實現(xiàn)定位功能。定位時，電機停轉，計數(shù)器清零，傳感器開始工作，對物料進行分揀處理。在汽缸13 動作后，電機重新運行，高速計數(shù)器也重新計數(shù)。如果相應的傳感器沒有檢測到物體，則電機重新運行，高速計數(shù)器也重新計數(shù)，繼續(xù)運行到下一位置。如果只對材料的某一特性進行分揀，比如只分揀金屬和非金屬，則只需對傳感器的安放或程序進行修改即可。控制系統(tǒng)流程圖 最后通過將寫好的程序輸入到PLC中，調試運行，即可實現(xiàn)以PLC 為主控制器,結合氣動裝置、傳感技術、位置控制等技術,現(xiàn)場控制產(chǎn)品的自動分揀。系統(tǒng)具有自動化程度高、運行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點,可根據(jù)不同對象,稍加修改本系統(tǒng)即可實現(xiàn)要求。結論 物料分揀采用可編程控制器PLC 進行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且勞動強度大大降低，可顯著提高勞動生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設備無縫連接，實現(xiàn)對物料實物流、物料信息流的分配和管理。其設計采用標準化、模塊化的組裝，具有系統(tǒng)布局靈活，維護、檢修方便等特點，受場地原因影響不大。同時，只要根據(jù)不同的分揀對象，對本系統(tǒng)稍加修改即可實現(xiàn)求。本系統(tǒng)采用的可編程控制器，只要結合不同的傳感器，比如根據(jù)材料的屬性、尺寸的大小、物體的顏色等選擇相應的傳感器，就可對不同的物料進行分揀，具有廣泛的應用前景。致謝 本論文是在老師的悉心指導下完成的，論文從選題到寫作及最后的成稿，老師都給予了精心的指導和極大的幫助。借著畢業(yè)論文的這個機會，好好地總結一下了我在學校所學的各門課程，將它們分化理解，合理分類，融會貫通。也不愧四年來老師含辛茹苦的授課和課下的諄諄教導，以及同學間的團結互助。這次畢業(yè)設計，老師給予我們許多幫助，同時也為我們指明了方向。通過這次畢業(yè)設計，我們把以前所學都綜合起來，感覺自己的水平提高很多。我們了解到了做一個系統(tǒng)的基本常識，為我們以后從事技術工作打下良好的基礎。最后，再次向所有幫助過我，激勵過我，關心過我的人，致以最誠摯的謝意和最美好的祝福！ 畢業(yè)設計（論文） 畢 業(yè) 設 計（論文） 題 目： 物料自動分揀系統(tǒng) 教 學 院：電氣與電子信息工程學院 專業(yè)名稱： 電氣工程及其自動化 學 號： 學生姓名： 指導教師： 年 月 日 摘 要 PLC技術，控制起來非常簡便，并且它能夠承受高溫及其他的惡劣的環(huán)境條件，所以plc比起單片機來，工業(yè)上優(yōu)先使用plc，它已經(jīng)成為了當代工業(yè)流水線和企業(yè)最受歡迎的自動化控制方法。 PLC技術融合了傳統(tǒng)的繼電控制技術，現(xiàn)代的計算機技術，以及發(fā)達的通信技術，專門為了工業(yè)應用和工廠設備而設計 。并且具有：使用方便，編程簡單，功能強，性價比高，可靠性強，抗干擾能力強，適應性強，后期處理、維修簡單方便等諸多優(yōu)點，比起單片機來更加可靠與實用，這就是人們選擇plc的“內”因。再加上plc小巧的外形包裝，超低的重量，和超小的功耗這些“外”因，使得plc越來越受工業(yè)企業(yè)的推崇與喜愛。 本文論述物料自動分揀系統(tǒng)，主要應用PLC技術，輔助以啟動裝置，位置技術，現(xiàn)場總線技術，電機拖動原理，電氣傳動技術，傳感技術，自動檢測技術等設計而成，對大批的物料進行自動分揀的工作，完成分門別類的放置物料。本系統(tǒng)具有很多的優(yōu)點，例如，運行起來比較穩(wěn)定，精度與敏捷度，自動化的程度都很高，而且非常便于使用和控制，如果你想使用它來分裝另一批貨物的話，只需要動動手指，對本系統(tǒng)稍加修改，對本程序稍作處理即可。 關鍵詞: plc；可編程控制器；分揀裝置系統(tǒng)；控制系統(tǒng)；感應系統(tǒng) ABSTRACT PLC technology, control is very simple, and it can withstand high temperatures and other harsh environmental conditions, so PLC than SCM, industry give priority to the use of PLC, it has become the automatic control method of the most popular contemporary and industrial assembly enterprises. PLC technology combines the traditional relay control technology, modern computer technology and communication technology developed, specifically for industrial applications and factory equipment and design. And has the merits of easy use, simple programming, strong function, high price, high reliability, strong anti-jamming ability, strong adaptability, post processing, maintenance is simple and convenient, compared with the single chip microcomputer to more reliable and practical, this is what people choose PLC "in". Plus PLC compact appearance package, low weight, and small power consumption for these "outside", makes the PLC more and more respected and loved in industrial enterprises. In this paper, automatic material sorting system, the main application of PLC technology, aided by starting device, location technology, field bus technology, driving principle of the motor, the electric transmission technology, sensor technology, automatic detection technology and design, for a large number of material for automatic sorting, complete categories of placing the material. The system has many advantages, for example, up and running stability, precision and agility, high degree of automation, and very easy to use and control, if you want to use it to packaging another batch of goods, only need to fingertips, of the system slightly Acacius change of the programs are slightly can handle. Key words: PLC; programmable logic controller; sorting device system; control system; induction system 目 錄 緒 論 1 1.1 物料分揀系統(tǒng)概述 2 1.2 物料分揀系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 3 1.3 研究的目的及意義 6 第1章 材料分揀裝置結構及總體設計 8 1.1 材料分揀裝置工作過程概述 8 1.2 系統(tǒng)的技術指標 9 1.3 系統(tǒng)的設計要求 9 1.3.1 功能要求 9 1.3.2 系統(tǒng)的控制要求 10 第2章 控制系統(tǒng)的硬件設計 11 2.1 系統(tǒng)的硬件結構 11 2.2 硬件選型與硬件組態(tài) 11 2.2.1 確定I/ O 點數(shù) 11 2.2.2 PLC 的選擇 12 2.2.3 PLC的輸入輸出端子分配 12 2.2.4 PLC輸入輸出接線端子圖 13 2.3 檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇 14 2.3.1 步進電機的選擇 14 2.3.2 旋轉編碼器的選擇 14 2.3.3 電感式傳感器的選擇 15 2.3.4電容式傳感器的選擇 16 2.3.5 顏色傳感器 17 2.6 光電編碼器 19 第3章 控制系統(tǒng)的軟件設計 1 3.1 控制系統(tǒng)流程圖設計 1 3.2 控制系統(tǒng)程序設計 2 第4章 控制系統(tǒng)的調試 8 4.1 硬件調試 8 4.2 軟件調試 8 4.3 整體調試 10 結 論 11 參考文獻 12 附 錄 13 致 謝 18 緒 論 1.1 物料分揀系統(tǒng)概述 當代，隨著機器人代替人類的生產(chǎn)和勞動，機械化和自動化的普及與應用，越來越多的企業(yè)和工廠把自己的視線集中到了成本低、效率高的自動化上來，而plc以它特低的性價比，走入了人們的視線，應用plc技術更是成為了企業(yè)和工廠的首選。Plc技術可以代替人類去做一些重復的。無聊的工作。而使用plc技術設計的物料自動分揀系統(tǒng)，更是可以取代大量工人的勞動，并且比人工勞動的效率更高，分揀的速度，種類，分揀量，都要比人工勞動好，大大節(jié)省了勞動力。使用plc技術已經(jīng)是是企業(yè)和工廠首選之法。 特別是像一些物流公司，雜貨公司，那些需要進行，不得不去進行物料分揀的企業(yè)和公司，一直以來都是人工的進行分揀，由于工人們工作會產(chǎn)生疲勞效應，因“人”不是“機器人”，而導致生產(chǎn)效率低，分揀效率低，流水線技術不夠先進，導致公司或企業(yè)的生產(chǎn)速度慢，并且占用了大量的人力資源，造成了資源浪費，并且浪費企業(yè)的資金。影響了公司的業(yè)績，阻礙了公司的優(yōu)化之路。因此，plc物料自動分揀裝置，能夠完全彌補這一不足，讓企業(yè)更有競爭力，解放大部分的生產(chǎn)力，為公司，工廠節(jié)約了成本，提高了效率。這是一些企業(yè)和公司優(yōu)化的必選，這也是自動化發(fā)展的趨勢與人類社會發(fā)展的需要。隨著自動化的普及與發(fā)展，plc物料自動分揀裝置取代人類勞動已成為必然。 物料自動分揀系統(tǒng)是通過把寫好的程序輸入裝置里面，通電之后就能夠不停歇的，連續(xù)的，無誤差的進行工作，不像人類工作效率低速度慢，使用plc技術，顯著地提高了效率。并且，根據(jù)plc的特點，受到環(huán)境因素和工作因素的影響很小，裝置檢測、使用和維修，后期更換等非常方便。Plc的發(fā)展已經(jīng)成為社會的必然。一個分揀系統(tǒng)裝置根本不夠用的，兩個，多個分揀裝置系統(tǒng)很有可能被應用在一個公司，一個生產(chǎn)線上，這足以證明plc分揀系統(tǒng)有著很大的發(fā)展前景和市場空間。 一個plc物料自動分揀系統(tǒng)可以應用在各個不同的工廠或者企業(yè)，一個企業(yè)的各個不同的地方，它受大多自動化公司或企業(yè)的青睞。 PLC因其控制方便，編程簡單，能夠承受高溫、高壓等惡劣的環(huán)境等特點，并且后期維護費用少，已經(jīng)成為了目前企業(yè)、工業(yè)最常用的自動化控制方法。PLC技術，加上啟動裝置，位置技術，現(xiàn)場總線技術，電機拖動原理，電氣傳動技術，傳感技術，自動檢測技術，構成了一個有機的整體，把他們結合起來，完全就是應用自動化生產(chǎn)技術公司生產(chǎn)現(xiàn)場的縮影。 本論文向大家清楚地展示了PLC控制系統(tǒng)的軟硬件，控制程序的流程以及軟硬件的調試和使用，還附有程序流程圖，讓大家對plc物料自動分揀系統(tǒng)有一個簡單的了解，以便于大家以后的應用。 1.2 物料分揀系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 相信大家都知道，我們國家是一個發(fā)展中國家，自動化程度遠遠沒有那些發(fā)達國家高。在發(fā)達國家，他們工廠或者生產(chǎn)線流水線上，采用的都是自動化程度高的自動化系統(tǒng)，解放了生產(chǎn)力。而在我國，發(fā)達程度低，改革開放時技術革新慢，技術只在追著別人跑，大部分的物料分揀用的都是人工作業(yè)，這就在一定程度上限制了我們國家的發(fā)展。但是呢，即使是在一些發(fā)達國家，他們也沒有使用高度自動化系統(tǒng)，究其原因，無非是投資大，技術太高沒有相關的人員可以駕馭得了，高度自動化系統(tǒng)需要專業(yè)的技術人員去操作，還要有可靠的公司提供技術與人員的支持。所以這也是自動化沒有大大普及的原因吧。 還有一個原因，就是由于系統(tǒng)對物料的包裝、物料的顏色，物料的材料等要求非常高，需要采用統(tǒng)一的標準化的包裝，才能應用自動分揀裝置對大部分商品進行自動分揀，這是很困難的一件事，要對所有的商品包裝商和商品供應商進行統(tǒng)一的規(guī)劃。要是專門為一個公司訂制的一個自動分揀系統(tǒng)，這耗費的人力物力財力又大大超出消費指標，后期維修及其他相關工作難度很大。 說了這么多的缺點，但是我相信隨著社會的高速發(fā)展，自動化越來越普及，即使是物料分揀系統(tǒng)有這么多的不足之處，在一切都講求效率的時代，人們肯定會越來越重視plc物料自動分揀系統(tǒng)。本設設計出了一個高效的，安全的，低成本的plc物料自動分揀裝置，就在一定程度上解決了那些大大小小的問題難題。 1.3 研究的目的及意義 物料分揀系統(tǒng)中，物料傳感器，傳送皮帶，步進電機，氣缸以及其它精密儀器的使用、發(fā)展、更新?lián)Q代，使得自動化程度越來越發(fā)達，越來越高級，能夠滿足人們的需求，代替人們去完成各種惡劣艱苦條件下（高溫，高壓，大風，大雨，危險地方，腐蝕環(huán)境，有毒氣體環(huán)境）的重復單一，枯燥無味的工作，比如搬運貨物，傳送物體，物料分揀之類的工作。正是因為這樣，plc物料自動分揀系統(tǒng)被物流公司，冶金廠，電子廠，制造廠，運輸公司，以及其他用得到的公司所看好，在當代企業(yè)和工業(yè)中的應用得到了廣泛的認可。 以中央處理器為核心，結合計算機技術，電氣拖動技術，電機技術，微機控制技術，自動控制原理，等先進技術和高科技應用，使得plc物料自動分揀裝置具有了效率高、使用簡單方便、功能完善程度高，組裝簡單容易，編程不是那么復雜，功耗低等一系列優(yōu)點；同時也使得plc物料自動分揀系統(tǒng)裝置占據(jù)了企業(yè)、工廠的舉足輕重的地位。目前，有物料分揀裝置的公司和企業(yè)大多采用plc進行控制，因為plc能夠在那些惡劣的條件下進行作業(yè)。 并且，plc結合一些精密的儀器，達到了傳感度高，性能好，故障率低，可靠性高，能夠對不同顏色，不同材料，不同溫度的物料進行按照人們要求進行分類。正因如此，一些流水線作業(yè)和自動化生產(chǎn)更喜歡使用plc物料自動分揀裝置。人們按照自己的意愿編寫好程序，輸入到plc裝置中，就能讓plc系統(tǒng)裝置代替人們在惡劣條件下進行煩勞單調的工作，要是分揀的物料或者其他什么條件需要改變時，也僅僅是改變他輸入的程序即可。Plc自動分揀裝置的這些優(yōu)點，大大降低了成本費用，人工費用，以及額外支出的費用。 本課題講述的是PLC自動分揀系統(tǒng)裝置，結合其他工藝技術，能夠完成如下工作：1、對不同顏色和不同種類的物料進行分揀（這種技術廣泛應用于中小批量的自動化生產(chǎn)的流水線），2、可部分代替人們在高溫作業(yè)區(qū)進行作業(yè)，3、可部分代替人們在危險區(qū)進行作業(yè)（這種作業(yè)是單調持久的）。如果分揀對象或者位置發(fā)生了改變時，僅僅只需改變輸入程序，加一些小小的改動，就能很快地進入使用，非常方便，又節(jié)省了一部分費用。 第1章 材料分揀裝置結構及總體設計 Plc物料自動分揀裝置應用了plc技術，電機拖動技術，電氣傳動技術，微機控制技術，傳感器技術，位置控制技術，電力電子技術，自動控制原理，現(xiàn)代控制原理等一系列電氣工程及其自動化技術，這是我們所學習的技術，以及將來作為一名合格的高級電氣工程師所必備的技術，這就是我們以后從事單位的縮影。 本章主要介紹了應用plc物料自動分揀裝置的工藝選材，工作過程以及過程中的控制要求。對工作環(huán)境，工作要求，工作特點，和過程中的要求和特點進行詳細的闡明。 1.1 材料分揀裝置工作過程概述 下圖所示為自動分揀裝置的工作原理圖： 圖1-1 物料自動分揀系統(tǒng)裝置結構示意圖 物料自動分揀裝置內置電源，有五個氣缸，氣體壓縮機，二聯(lián)體過濾器，電磁閥組，步進電機，傳輸帶，光電碼盤，下料槽，卸料槽，氣缸回位限位，電感傳感器，電容傳感器，氣缸動作限位，顏色傳感器，下料傳感器，備用傳感器等一系列裝置。他們以各自的位置排列在裝置內的不同位置，并且可以根據(jù)實際需要進行重新排版，增加或者減少一些其他的元件。 整個plc自動分揀裝置通電以后，程序先啟動步進電機，步進電機帶動傳送帶進行運轉。若是傳送帶上沒有物料，那么，傳送帶運行一周后自動停止工作。若是傳送帶上有物料，那么，下料傳感器檢測到物料之后，傳送信號給plc，傳送帶繼續(xù)運轉，氣動閥5開始工作。當電感傳感器檢測到物體為鐵材料的話，氣動閥1將把物料進行推動，篩選出該物料；當電容傳感器檢測到物料為鋁材料時，氣動閥2開始工作，篩選出該物料；當顏色傳感器檢測到該物體為所選顏色后，氣動閥3開始工作，篩選出該物料。還有一個備用傳感器，可進行某種顏色的某種材料的物料的篩選工作。根據(jù)不同需要，調整編寫程序。就能實現(xiàn)對物料的分揀工作。 1.2 系統(tǒng)的技術指標 輸入電壓：AC200～240V（帶保護地三芯插座） 消耗功率：250W 環(huán)境溫度范圍：-5～40℃ 氣源：大于0.2MPa小于0.85Mpa 1.3 系統(tǒng)的設計要求 根據(jù)控制對象的不同，我們所編寫的程序，選用的設備也會有所不同。我們要分析所需和所求。 1.3.1 功能要求 材料分揀裝置應實現(xiàn)基本功能如下 ： （1）分揀出金屬和非金屬 （2）分揀某一顏色塊 （3）分揀出金屬中某一顏色塊 （4）分揀出非金屬中某一顏色塊 （5）分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊 1.3.2 系統(tǒng)的控制要求 PLC物料自動分揀系統(tǒng)利用電容傳感器，電感傳感器，顏色傳感器和備用傳感器對所有物料進行分揀工作。所有物料通過步進電機帶動皮帶進入工作區(qū)域，當通過不同的傳感器時，相應的氣缸進行工作，將物料進行篩選。 控制要求有以下幾個方面： （1）系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖 （2）電機運行，帶動傳輸帶傳送物體向前運行 （3）有物料時，下料汽缸動作，將物料送出 （4）當電感傳感器檢測到鐵物料時，推汽缸1 動作 （5）當電容傳感器檢測到鋁物料時，推汽缸2 動作 （6）當顏色傳感器檢測到材料為某一顏色時，推汽缸3 動作 （7）其他物料被送到SD 位置時，推汽缸4 動作 （8）汽缸運行應有動作限位保護 （9）下料槽內無下料時，延時后自動停機 第2章 控制系統(tǒng)的硬件設計 PLC物料自動分揀系統(tǒng)的硬件設計，根據(jù)被控對象選擇相應的plc控制系統(tǒng)，確定控制系統(tǒng)能夠滿足物料分揀的各項要求，性能要切合實際，既不能浪費，又不能造成過大的誤差，滿足不了要求。這需要我們去選擇合適的PLC硬件系統(tǒng)。 2.1 系統(tǒng)的硬件結構 PLC物料自動分揀系統(tǒng)的硬件結構框圖，如下圖所示。 圖2-1 系統(tǒng)的硬件結構框圖 2.2 硬件選型與硬件組態(tài) 根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，進行plc的選型，然后進行I/O口的分配。 2.2.1 確定I/ O 點數(shù) 根據(jù)本設計的需要，系統(tǒng)的部件有電感傳感器，電容傳感器，備用傳感器，顏色傳感器，五個氣缸，啟動和停止信號，總計需要24個I/O口，18個I口，6個O口。 2.2.2 PLC 的選擇 本系統(tǒng)裝置選用開關量控制，選用西門子公司的S7-200系列CPU226 型PLC。既節(jié)約成本，不會造成浪費，又滿足本系統(tǒng)的需求。 2.2.3 PLC的輸入輸出端子分配 根據(jù)所選擇的PLC型號，對本系統(tǒng)中PLC的I/O進行如下的分配，如下表所示 表2-1 物料自動分揀裝置PLC 輸入/輸出端子分配表 西門子PLC(I/O) 分揀系統(tǒng)接口(I/O) 備注 輸 入 部 分 I0.0 UCP(計數(shù)傳感器) 接旋轉編碼器 I0.1 SN(下料傳感器) 判斷下料有無 I0.2 SA(電感傳感器) I0.3 SB(電容傳感器) I0.4 SC(顏色傳感器) I0.5 SD(備用傳感器) I0.6 SFW1(推氣缸1動作限位) I0.7 SEW2(推氣缸2動作限位) I1.0 SFW3(推氣缸3動作限位) I1.1 SFW4(推氣缸4動作限位) I1.2 SFW5(下料氣缸動作限位) I1.3 SBW1(推氣缸1回位限位) I1.4 SBW2(推氣缸2回位限位) I1.5 SBW3(推氣缸3回位限位) I1.6 SBW4(推氣缸4回位限位) I1.7 SBW5(下料氣缸回位限位) I2.0 SB1(啟動) I2.1 SB2(停止) 輸 出 部 分 Q0.0 M(輸送帶電機驅動器) Q0.1 YV1(推氣缸1電磁閥) Q0.2 YV2(推氣缸2電磁閥) Q0.3 YV3(推氣缸3電磁閥) Q0.4 YV4(推氣缸4電磁閥) Q0.5 YV5(下料氣缸電磁閥) 2.2.4 PLC輸入輸出接線端子圖 根據(jù)上表我們可以繪制出本設計PLC的接線端子圖，如下圖所示。 圖2-2 PLC輸入輸出的接線端子圖 2.3 檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇 檢測元件首先要保證符合系統(tǒng)的配置，要讓整個裝置能夠安全可靠的工作，其次要物美價廉，最后整個裝置看起來要協(xié)調。 2.3.1 步進電機的選擇 步進電機是整個系統(tǒng)動力的來源。步進電機的控制是由脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)決定的，不會受到負載變化的影響，它的旋轉是以固定的角度運行的，通過控制脈沖的個數(shù)來控制為一輛，通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，來達到精確控制電機的目的。由于傳統(tǒng)脈沖跟不上時代的節(jié)奏，本設計采用微機控制產(chǎn)生脈沖，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的脈沖發(fā)生器，用軟件的方法產(chǎn)生控制脈沖，通過這種方法控制步進電機的運行狀態(tài)，包括電機的速度，加速度，運行的角度，旋轉的角度。用軟件控制電機，使得電路沒那么復雜，在一定程度上減小了誤差，提高了效率。步進電機作為整個系統(tǒng)的動力源，帶動皮帶進行物料的運輸，與旋轉編碼器相連。 為了達到精確控制物料的篩選，就要嚴格控制電機的運作，精確電機的定位，因此，PLC物料自動分揀系統(tǒng)步進電機選用的型號為42BYGH101。 2.3.2 旋轉編碼器的選擇 旋轉編碼器是用來測量轉速的裝置，同時也能使用PWM技術實現(xiàn)快速調速，是一款以光、電、機三大技術為核心的速度位移傳感器。旋轉編碼器具有分辨率高，功率損耗低，體積小這些優(yōu)點，能夠很好地與PLC物料自動分揀裝置很好的嵌合在一起，形成一個完美的plc物料自動分揀裝置。旋轉編碼器用來記錄步進電機的運動，每當步進電機轉一圈的時候，旋轉編碼器也跟著轉一圈，旋轉之后，旋轉編碼器吧信號傳送給PLC物料自動分揀系統(tǒng)，系統(tǒng)就會按照步進電機的轉動來下達指令。簡單地來說，旋轉編碼器就是把步進電機的脈沖量轉化為物料皮帶上的位移量。通過旋轉編碼器，就可以實現(xiàn)PLC系統(tǒng)對皮帶上的物料的位置進行控制。當物料經(jīng)過相應的傳感器時，系統(tǒng)就會指定相應的氣缸進行運作，完成物料的篩選。 PLC物料自動選用E6A2CW5C 旋轉編碼器,原理如下圖所示。 光 電 碼 盤 圖2-3 旋轉編碼器的原理示意圖 2.3.3 電感式傳感器的選擇 電感式傳感器 inductance type transducer 電感式傳感器的原理是電磁感應，將感應到的物理量，轉化為電量的一款儀器。可被檢測的物理量有位移、壓力、流量、頻率，加速度，厚度等等諸多物理量，利用這些物理量對電感產(chǎn)生的系數(shù)的變化，實現(xiàn)由被測信號到電量的轉化。 電感式傳感器又稱位移式傳感器，它的結構簡單，由鐵芯、線圈和一部分電路組成，測量時，需要將一部分線圈接入被測電路，一點點被測量的變化都能被感應到，與plc結合，可以實現(xiàn)在酸性堿性環(huán)境下進行作業(yè)，可靠性很高，工作壽命長。同時，電感式傳感器的分辨率和靈敏度都很高，能檢測到細小的變化，并且是線性的，可重復的，不會漏記，錯記，或是重記，非常好用。inductance type transducer 雖有頻率響應低，可快速控制性低等缺點，但這不影響它在PLC物料自動分揀系統(tǒng)中的應用。 本設計中的電感式傳感器是用來檢測金屬物料。 PLC物料自動分揀系統(tǒng)選用M18X1X40 電感傳感器。 M18X1X40 電感傳感器接線圖如下圖： 圖2-4 M18X1X40 電感傳感器接線圖 M18X1X40 電感傳感器原理圖如下圖： 圖2-5 電感傳感器的工作原理圖 2.3.4電容式傳感器的選擇 電容式傳感器，可以測量的東西有很多，和電感式傳感器一樣可以測量位移、壓力、流量、頻率，加速度，厚度等，不過它還可以測量物質的溫度，密度和濕度。電容式傳感器capacitive type transducer 它是將測到的物理量的變化轉化為電容量的變化，來實現(xiàn)由非電量到電量之間的轉換。主要元件就是一個可變電容，主要分為極距變化型、面積變化型、介質變化型三大類。電容式傳感器的結構簡單，穩(wěn)定性好，適應性強，動態(tài)響應好，靈敏度高，可以實現(xiàn)不用接觸就能測量，但是電容傳感器也有他的缺點，它不像電感傳感器是線性的，它比電感的阻抗高很多，因此負載能力也就差。 下圖為本系統(tǒng)所選的電容式傳感器的工作原理圖： 圖2-6 電容式傳感器的工作原理圖 2.3.5 顏色傳感器 顏色傳感器，顧名思義，就是檢測物體的顏色，通過檢測物體的三基色RGB(紅綠藍)的反射比率來確定物體本身的顏色，將物體的顏色與設定的顏色相比較，然后傳遞信號給plc系統(tǒng)，以便選擇符合顏色的物料。顏色傳感器可以分辨人類肉眼難以分辨的細小差距的顏色，對顏色的分辨度更為敏感，同時它也更加快捷。 PLC物料自動分揀系統(tǒng)選用TAOS公司最新生產(chǎn)的TCS230顏色傳感 TCS230傳感器的引腳如下圖所示： 圖2-7 TCS230顏色傳感器引腳分布圖 RGB 顏色傳感器介紹： TCS230是美國TAOS公司生產(chǎn)的一款高性能的顏色傳感器。該款顏色傳感器帶有電流、頻率轉化器，具有數(shù)字兼容接口，可直接與微處理器或者其他電路相連接。它的輸入量是顏色，通過硅光電二極管陣列和一個電流／頻率轉換器將檢測到的信號轉化為電信號（這些集成在一個CMOS電路上）。TCS230顏色傳感器的輸出是數(shù)字量，可與其他微機電路相連。TCS230芯片內含一個交叉連接的 ８×８光電二極管陣列，都可以通過編程實現(xiàn)對這些光電二極管的操作，來達到精簡電路的目的。 這些使得TCS230的具有分辨率高，誤差小，檢測范圍廣，電路簡單，操作簡單，使用簡單等優(yōu)點，但也存在編程稍微復雜的特缺點。 引腳S0、S1為輸入端口，輸出頻率分頻系數(shù)選擇輸入端；OE也是輸入端口，輸入頻率使能端，低電平有效，可以控制輸出的狀態(tài)；GND為芯片電源接地端；VDD為芯片電源電壓端。OUT為頻率輸出端口，輸出頻率（fo）。S2、S3為輸入端口，是光電二極管類型選擇輸入端，選擇濾波器的類型。正因為有了這些，使得組合S0、S1和S2、S3可以達到不同的使用目的。 下表所示是S0、S1及S2、S3的可用組合。 表2-2 S0、S1和S2、S3 的組合選項 S0 S1 輸出頻率定標 S2 S3 濾波器類型 L L 關斷電源 L L 紅色 L H 20% L H 藍色 H L 20% H L 無 H H 100% H H 綠色 2.6 光電編碼器 光電編碼器，又稱手輪（全稱手動脈沖發(fā)生器），是一款通過光學原理和電學原理將檢測到的物理量轉化為數(shù)字量或者脈沖量的光電儀器，是一種數(shù)字化的儀器。具有抗干擾能力強，計算精確結構簡單，造型新穎，易于檢修，使用簡單方便，性價比高，帶載能力強等特點，在航天航空，數(shù)控機床，機器人，電動機，自動檢測等諸多領域得到了廣泛的應用。幾十年的發(fā)展，光電編碼器的發(fā)展趨于更加成熟，性能更加優(yōu)越，同時還伴隨著一系列的工業(yè)化產(chǎn)品，而目前使用最多的光電編碼器主要有光柵盤和光電探測裝置構成，檢測原理為光電碼盤與電機同軸轉動，電機每轉動一個角度，光電編碼器就檢測到一個數(shù)據(jù)，將建測到的數(shù)據(jù)發(fā)送給plc，在測量當前電動機轉速的同時還能夠記錄旋轉的方向與角度。根據(jù)光電編碼器的檢測原理，編碼器可分為光學式光電編碼器、磁式光電編碼器、感應式光電編碼器和電容式光電編碼器。 當電機轉動時，光電編碼器也跟著同軸轉動，A、B兩根線就會產(chǎn)生脈沖，A、B兩根線的脈沖永遠相差九十度的相位角。當A相脈沖超前于B相脈沖時，光電編碼器為正轉，電機也就是正轉。當A相脈沖滯后于B相脈沖時，光電編碼器為反轉，電機也就是反轉。A線可單獨用來測量脈沖的個數(shù)。 下圖為光電編碼器的波形圖和工作原理圖： 圖2-8光電編碼器的原理圖和波形 47 第3章 控制系統(tǒng)的軟件設計 軟件的設計，關系到整個系統(tǒng)能否正常運行，是整個系統(tǒng)裝置的核心，程序的設計應該依照系統(tǒng)想要實現(xiàn)的工作流程，寫出相應程序，畫出相應的流程圖，并設計PLC程序的梯形圖。 3.1 控制系統(tǒng)流程圖設計 根據(jù)我們想要實現(xiàn)的物料能夠進行自動分揀，分析過每一個步驟，一步接著一步的工作流程，特此畫出如下的流程圖： 圖3-1　控制系統(tǒng)的流程圖 當系統(tǒng)上電后，裝置開始運行。下料槽上有物料，系統(tǒng)檢測到后，光電碼盤發(fā)出脈沖，皮帶開始帶動物體向前移動，電容傳感器檢測到有相應物體通過，則對應氣缸運動，將物體選出，選出之后氣缸回位，若不是相應物體，則氣缸不工作。物體繼續(xù)前行，當電感傳感器檢測到有相應物體通過是，則對應氣缸進行工作，將物體選出，之后氣缸回位，若不是相應物體，則氣缸不工作。物體繼續(xù)前行，顏色傳感器檢測到有相應物體通過時，則對應氣缸工作，將物體選出，之后氣缸回位，若不是，氣缸不工作，物料繼續(xù)前行。然后備用傳感器同理，選出對應的物體。本系統(tǒng)裝置可以實現(xiàn)多次運行和單次運行。若有需要，本系統(tǒng)可實現(xiàn)對分揀過的物料進行計數(shù)，實現(xiàn)對一種物料和多種物料進行分揀，只需增加一些程序，或者相應的裝置（例如不同的傳感器、計數(shù)器等）。 3.2 控制系統(tǒng)程序設計 根據(jù)流程圖和想要實現(xiàn)的功能，進行程序的編寫（注意程序的完整性與功能性），利用STEP7-Micro/WIN40進行程序的編寫與植入。 下面對一些元件做一下簡單的介紹： 這條指令是當使能端輸入有效時，從Q0.0或Q0.1輸出高速脈沖。 這條指令是當輸入有效時，使程序進入高速計數(shù)模式。 這條指令是當輸入指令有效時，控制高速計數(shù)器的工作的。 下面對所編寫的部分梯形圖作簡單的介紹說明： 程序1.0 程序1.1 （1）這兩條程序為主程序，當PLC運行時，第一次掃描SM0.1=1，將Q0.0清零，使能端有效，開始調用子程序SBR_0。 程序2.0 （2）這嗷嗷程序為，當系統(tǒng)處于RUN模式時，通過設置PWM的周期與脈寬來設置PWM，然后產(chǎn)生輸入脈沖，電機就啟動，帶動皮帶上的物體進行工作。當皮帶上沒有無聊時，則通過T33延時后自動停機。 程序3.0 （3）這條程序為高速計數(shù)指令，進行過初始化操作（定義HSCO的控制方式，清零，設置欲置值，定義工作模式）之后，就開始計數(shù)。就能夠實現(xiàn)對電機的精確控制，以及對物料的計數(shù)。 程序4.0 （4）這條程序就是物料自動分揀的主要程序了，當各個傳感器檢測到有相應物體通過時，電機停止前進一秒，相應的氣缸工作，將物料分揀出來，然后氣缸回位，電機繼續(xù)前行。 第4章 控制系統(tǒng)的調試 所有的東西，設計好了之后，在應用前都要進行調試。我們在plc軟硬件，軟件設計完成之后，也應該進行調試工作。人無完人，每個人都會出錯，我們在整個系統(tǒng)的設計過程當中，難免會有些疏漏，當我們使用所設計的物料自動分揀系統(tǒng)裝置之前，要進行嚴謹?shù)臏y試與調試，來排除一些程序中的錯誤，和系統(tǒng)中的不足。盡量做到最好，為以后的應用打好堅實的基礎。除此之外，所有的硬件也應進行調試工作，已達到最佳的使用準備。 4.1 硬件調試 1．電感傳感器的調試 在電感傳感器相對應的皮帶位置放上物料，調整電感傳感器的位置，使電感傳感器恰好達到能夠檢測到物料的位置，相應指示燈亮即可。 2．電容傳感器的調試 在電容傳感器相對應的皮帶位置放上物料，調整電容傳感器的位置，使電容傳感器恰好達到能夠檢測到物料的位置，相應指示燈亮即可。 3．顏色傳感器的調試 在顏色傳感器相對應的皮帶位置放上物料，調整顏色傳感器的位置，使顏色傳感器恰好達到能夠檢測到物料的位置，相應指示燈亮即可。 4.2 軟件調試 我們通過個人電腦應用STEP7-Micro/WIN40進行程序的書寫和編譯，在書寫過程中要細心認真，寫完之后認真檢查。檢查無誤后，通過數(shù)據(jù)線將寫好的程序下載到PLC中。然后接通電源，將裝置啟動，檢查相應的指示燈是否亮起。然后在相應的位置放置相應的物料，觀察物料是否能夠被整正確的分揀。分條件進行不同的實驗，看是否能滿足本設計的需要，是否按照本設計的流程在進行工作。若沒有達到要求，則認真進行分析，查找原因，盡量解決困難與問題，實現(xiàn)系統(tǒng)的物料自動分揀。 4.3 整體調試 將寫好的程序寫入PLC，PLC物料自動分揀裝置啟動，放置不同的物料，觀察裝置是否按照要求進行物料自動分揀，如果能達到要求，皆大歡喜，如果沒有達到要求，則努力調試與檢查各個方面，查漏補缺，直到達到理想的要求為止。 結 論 基于PLC的物料自動分揀系統(tǒng)裝置，能夠代替人們去完成各種惡劣艱苦條件下（高溫，高壓，大風，大雨，危險地方，腐蝕環(huán)境，有毒氣體環(huán)境）的重復單一，枯燥無味的工作，比如搬運貨物，傳送物體，物料分揀之類的工作。正是因為這樣，plc物料自動分揀系統(tǒng)被物流公司，冶金廠，電子廠，制造廠，運輸公司，以及其他用得到的公司所看好，在當代企業(yè)和工業(yè)中的應用得到了廣泛的認可。 人們按照自己的意愿編寫好程序，輸入到plc裝置中，就能實現(xiàn)自動分揀或者其他類型的自動化，自動化程度高、運行穩(wěn)定、精度高、易控制，PLC物料自動分揀系統(tǒng)有著廣闊的發(fā)展空間與良好的發(fā)展前景。 參考文獻 [1] 常斗南. 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