(完整版)垃圾自動(dòng)分揀機(jī)構(gòu)PLC控制畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

1、垃圾自動(dòng)分揀機(jī)構(gòu)PLC控制第1章前言最初的分揀系統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)。通過人工搜索、搬運(yùn)來完成貨物的提取。這種分揀系統(tǒng)的作業(yè)效率低下，無法滿足現(xiàn)代化物流配送對(duì)速度和準(zhǔn)確性的高要求。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開始運(yùn)用各種各樣的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)。自動(dòng)分揀系統(tǒng)是二戰(zhàn)后在美國(guó)、日本以及歐洲廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)。一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口四部分組成，它們通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的分揀系統(tǒng)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展

2、， 可編程控制器應(yīng)運(yùn)而生。并且功能也越來越強(qiáng)大。 在應(yīng)用上，PLC 有著其他設(shè)備無以比擬的優(yōu)越性，它可靠性高，抗干擾能力高；適用性強(qiáng)，應(yīng)用靈活；編程方便，易于使用；功能強(qiáng)大，擴(kuò)展能力強(qiáng)；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便；維修方便，維修工作量少；體積小，質(zhì)量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。對(duì)本系統(tǒng)完成其設(shè)計(jì)之后，進(jìn)行了整體調(diào)試。在硬件部分，調(diào)試其各部分安裝的位置及角度，使其材料物塊的運(yùn)行與傳感器安裝的角度適合。將硬件各部分的動(dòng)作幅度進(jìn)行調(diào)試之后，進(jìn)行了軟硬件綜合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)材料分揀系統(tǒng)中上料、傳送與分揀的全過程。第 2 章 垃圾分揀自動(dòng)分揀的設(shè)計(jì)背景2.1 分檢系統(tǒng)的基本介紹自動(dòng)分揀系統(tǒng) (Automatic

3、 sorting system)是先進(jìn)配送中心所必需的設(shè)施條件自動(dòng)分揀機(jī)是提高物流配送效率的一項(xiàng)關(guān)健因素。它是二次大戰(zhàn)后在美國(guó)、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動(dòng)分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家大中型物流中心不可缺少的一部分。自動(dòng)分揀機(jī)是自動(dòng)分揀系統(tǒng)的一個(gè)主要設(shè)備。它本身需要建設(shè)短則40-50 米，通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大（動(dòng)輒20000 平方米以上），而且還要建3-4 層樓高的立體倉庫和各種自動(dòng)化的搬運(yùn)設(shè)施（如叉車）與之相匹配，這項(xiàng)巨額的先期投入通常需要花10-20 年才能收回。該系統(tǒng)的作業(yè)過程可以簡(jiǎn)單描述如下：物流中心每天接收成百上千家供應(yīng)商或貨主通過各種運(yùn)輸工具送來的成千上

4、萬種商品，在最短的時(shí)間內(nèi)將這些商品卸下并按商品品種、貨主、儲(chǔ)位或發(fā)送地點(diǎn)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分類，將這些商品運(yùn)送到指定地點(diǎn) （如指定的貨架、 加工區(qū)域、出貨站臺(tái)等），同時(shí)，當(dāng)供應(yīng)商或貨主通知物流中心按配送指示發(fā)貨時(shí)，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在最短的時(shí)間內(nèi)從龐大的高層貨存架存儲(chǔ)系統(tǒng)中準(zhǔn)確找到要出庫的商品所在位置，并按所需數(shù)量出庫，將從不同儲(chǔ)位上取出的不同數(shù)量的商品按配送地點(diǎn)的不同運(yùn)送到不同的理貨區(qū)域或配送站臺(tái)集中，以便裝車配送。自動(dòng)分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成?？刂蒲b置的作用是識(shí)別、接收和處理分揀信號(hào)，根據(jù)分揀信號(hào)的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達(dá)地點(diǎn)或按貨主的類別對(duì)商品進(jìn)行自

5、動(dòng)分類。這些分揀需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、 色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測(cè)、語音識(shí)別、高度檢測(cè)及形狀識(shí)別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去根據(jù)對(duì)這些分揀信號(hào)判斷，來決定某一種商品該進(jìn)入哪一個(gè)分揀道口。分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示，當(dāng)具有相同分揀信號(hào)的商品經(jīng)過該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使改變?cè)谳斔脱b置上的運(yùn)行方向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)入分揀道口。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種，不同的裝置對(duì)分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀商品貫通過控制裝置、分類裝置，并

6、輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機(jī)（或主傳送帶） 以便進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機(jī)（或主傳送帶）進(jìn)入集貨區(qū)域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使商品從主輸送裝置滑向集貨站臺(tái)，在那里由工作人員將該道口的所有商品集中后或是入庫儲(chǔ)存，或是組配裝車并進(jìn)行配送作業(yè)。以上四部分裝置通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的自動(dòng)分揀系統(tǒng)。2.2 分揀系統(tǒng)的意義二次大戰(zhàn)以后，自動(dòng)分揀系統(tǒng)逐漸開始在西方發(fā)達(dá)國(guó)家投入使用，成為發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)和物流中心， 配送中心或流通中心所必需的設(shè)施條件之一。（ 1）能連續(xù)、大批量地分揀貨物由于

7、采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動(dòng)作業(yè)方式，自動(dòng)分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)由于自動(dòng)分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀件數(shù)多，它可以連續(xù)運(yùn)行100個(gè)小時(shí)以上，每小時(shí)可分揀 7000 件包裝商品，如用人工分揀則每小時(shí)只能分揀 150 件左右，同時(shí)分揀人員也不能在這種勞動(dòng)強(qiáng)度下連續(xù)工作8 小時(shí)。（ 2） 分揀誤差率極低 自動(dòng)分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準(zhǔn)確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制，如果采用人工鍵盤或語音識(shí)別方式輸入，則誤差率在 3% 以上，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼的印刷本身有差錯(cuò)，否則不會(huì)出錯(cuò)。因此，目前自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來識(shí)別貨物

8、。（ 3）分揀作業(yè)基本實(shí)無人化 國(guó)外建立自動(dòng)分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高人員的使用效率，因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。分揀作業(yè)本身并不需要使用人員，人員的使用僅局限于送貨車輛抵達(dá)自動(dòng)分揀線的進(jìn)貨端時(shí)，由人工接貨，由人工控制分揀系統(tǒng)的運(yùn)行，分揀線末端由人工將分揀出來的貨物進(jìn)行集載、裝車，自動(dòng)分揀系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)、管理與維護(hù)。如美國(guó)一公司配送中心面積為 10 萬平方米左右，每天可分揀近 40 萬件商品，僅使用 400 名左右員工，自動(dòng)分揀線做到了無人化作業(yè)。對(duì)于分揀系統(tǒng)的應(yīng)用前景，主要著眼于分揀系統(tǒng)的可靠性，優(yōu)越性，應(yīng)用領(lǐng)域的適用性以及

9、系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、成本等方而來考慮。但因分揀系統(tǒng)其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，因此，在發(fā)達(dá)國(guó)家，物流中心、配送中心或流通中心不用自動(dòng)分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。對(duì)于自動(dòng)分揀系統(tǒng)因其自身存在的一些問題，在一定程度上限制了其應(yīng)用的領(lǐng)域及其范圍。在引進(jìn)和建設(shè)自動(dòng)分揀系統(tǒng)時(shí)一定要考慮以下條件：自動(dòng)分揀系統(tǒng)的一次性投資巨大，其本身需要建設(shè)短則4050 米，長(zhǎng)則 150200 米的機(jī)械傳輸線，還有配套的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大，動(dòng)輒 2 萬平方米以上，而且一般自動(dòng)分揀系統(tǒng)都建在自動(dòng)主體倉庫中，這樣就要建 34 層樓高的立體倉庫，庫內(nèi)需要配備各種自動(dòng)化的搬運(yùn)設(shè)施

10、，這絲毫不亞于建立一個(gè)現(xiàn)代化工廠所需要的硬件投資。這種巨額的先期投入要花 1020 年才能收回，如果沒有可靠的貨源作保證，則有可能系統(tǒng)大都由大型生產(chǎn)企業(yè)或大型專業(yè)物流公司投資，小企業(yè)無力進(jìn)行此項(xiàng)投資。2.3 垃圾自動(dòng)分揀機(jī)構(gòu)的意義現(xiàn)代社會(huì)已將物流的高科技 (自動(dòng)分揀桃、自動(dòng)化立體倉庫、 信息處理及通訊自動(dòng)化等 )廣泛應(yīng)用于各個(gè)流通領(lǐng)域。 可以肯定，隨著物流大環(huán)境的逐步改善，科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，特別是感測(cè)技術(shù) (激光掃描 )、電子標(biāo)簽及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等的引入使用， 自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國(guó)發(fā)展空間巨大。垃圾分揀經(jīng)濟(jì)是從源頭上對(duì)垃圾進(jìn)行分類，便于垃圾進(jìn)行分類處理，廢紙、金屬、玻璃、塑料等垃圾可以回收

11、利用，用于制造新的產(chǎn)品；碳含量高的垃圾則可以送到垃圾焚燒廠發(fā)電；不能回收而且熱值不高的垃圾則需要填埋（本垃圾分揀機(jī)主要對(duì)可回收垃圾進(jìn)行分揀、 處理、再生利用）。該系統(tǒng)的作業(yè)過程可以簡(jiǎn)單描述如下：在生活中，每天都會(huì)有成千上萬的垃圾產(chǎn)生，而垃圾的分類處理也變成至關(guān)重要的問題。垃圾分揀機(jī)，用以解決生活垃圾不能從源頭進(jìn)行機(jī)械分揀的問題，它正好可以在短時(shí)間內(nèi)將垃圾中不同種類、不同材料的垃圾分揀出來，然后將垃圾分類處理，或銷毀或再生利用。這樣不僅可以充分的利用生活垃圾，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，而且減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，提高了工作效率，為社會(huì)提供了服務(wù)。有了垃圾分揀機(jī)，就可讓人們不必為垃圾進(jìn)行分類的問題煩惱。第

12、3 章分檢系統(tǒng)中的硬件3.1 PLC 的分類目前，在我國(guó) PLC 的分類還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)性能和應(yīng)用范圍可將其進(jìn)行如下分類。1、按性能分類根據(jù) PLC 的 IO 點(diǎn)數(shù)、用戶程序存儲(chǔ)器容量和控制功能的不同，可將其分為小型、中型和大型二類。小型 PLC 又稱低檔 PLC ，它的 IO 點(diǎn)數(shù)小于 128 點(diǎn)，用戶程序存儲(chǔ)器容量小于 4K 字，功能簡(jiǎn)單，以開關(guān)量控制為主，可實(shí)現(xiàn)條件控制、順序控制、定時(shí)記數(shù)控制。 適用于單機(jī)或小規(guī)模生產(chǎn)過程。 中型 PLC 又稱中檔 PLC ，它的 IO 點(diǎn)數(shù)在 128512 點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)器容量為 4K8K 字，功能比較豐富、兼有開關(guān)量和模擬量的控制能

13、力，具有浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、中斷控制、通信聯(lián)網(wǎng)和 PID 調(diào)節(jié)等功能。適用于小型連續(xù)生產(chǎn)過程的復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)過程控制。大型 PLC 又稱高檔 PLC ，它的 IO 點(diǎn)數(shù)在 512 點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到 8K 字以上，控制功能完善，在中檔機(jī)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大和增加了函數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)庫、監(jiān)視、記錄、打印及中斷控制、智能控制、遠(yuǎn)程控制的功能。適用于大規(guī)模的過程控制、 集散式控制系統(tǒng)和工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。2、按結(jié)構(gòu)分類根據(jù) PLC 的構(gòu)成形式， 可將 PLC 分為整體式和機(jī)架式 (模塊式 )兩大類。整體式 PLC 是將 CPU、存儲(chǔ)單元、輸入輸出模塊和電源部件集中配置在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。這種 PLC

14、輸入輸出點(diǎn)數(shù)少、 體積小，價(jià)格低，便于裝入設(shè)備內(nèi)部。小型 PLC 通常采用這種結(jié)構(gòu)。機(jī)架式 PLC 將各單元做成獨(dú)立的模塊，使用時(shí)將這些模塊分別插入機(jī)架底板的插座上。可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的控制要求建立模塊，構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)。這種PLC 輸入輸出點(diǎn)數(shù)多，配置靈活方便，易于擴(kuò)展。大中型PLC 通常采用這種結(jié)構(gòu)。3、按應(yīng)用范圍分類根據(jù)應(yīng)用范圍的不同，可將PLC 分為通用型和專用型兩類。通用型PLC 作為標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制裝置可在各個(gè)領(lǐng)域使用，而專用型PLC 是為了某類控制要求專門設(shè)計(jì)的PLC ，如數(shù)控機(jī)床專用型、鍋爐設(shè)備專用型、報(bào)警監(jiān)視專用型等。由于應(yīng)用的專一性，使其控制質(zhì)量大大提高。3.2 PLC 種類及型

15、號(hào)選擇PLC 種類較多，主要有西門子、三菱、OMRON 、FANAC 、東芝等，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門子、三菱、 OMRON 的 PLC 。根據(jù)系統(tǒng)中的控制要求 PLC 點(diǎn)數(shù)：實(shí)際輸入點(diǎn) 15 點(diǎn)，實(shí)際輸出點(diǎn) 8 點(diǎn)，綜合對(duì)比三菱 FX 系列（包括 FX0S、FX1S、FX0N 、 FX1N 、FX2N 等）、西門子系列、 OMRON 系列中 IO 點(diǎn)數(shù)為 32 點(diǎn)各型號(hào)的 PLC 的價(jià)格、性能、實(shí)用場(chǎng)合等各方面，本系統(tǒng)可選擇 PLC 型號(hào)為： FX2N 32MR ，合計(jì)總數(shù) 32 點(diǎn) 16 點(diǎn)輸入， DC24V ，16 點(diǎn)繼電器輸出；尺寸（ mm

16、）： 2208790，其性能、價(jià)格都優(yōu)于其他PLC 。FX2N 系列是 FX 系列 PLC 家族中最先進(jìn)的系列，它能最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充通訊功能，適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。FX2N 系列是 FX 系列 PLC 家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2N 系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。該型號(hào) PLC 有 16 個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)， 16 個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)

17、，能夠滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量。3.3 傳感器的簡(jiǎn)介規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成 ”。傳感器是一種檢測(cè)裝置， 能感受到被測(cè)量的信息， 并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器是一個(gè)完整的測(cè)量裝置（或系統(tǒng)），能把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系的有用電量輸出，以滿足信息的傳輸處理、記錄、顯示和控制等要求。 3傳感器一般由敏感元件、變換元件和其他輔助元件組成。但是隨著傳感器集成技術(shù)的發(fā)展，傳感器的信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路也會(huì)安裝在傳感器的殼

18、體內(nèi)或者與敏感元件集成在同一芯片之上。因此，信號(hào)調(diào)理電路以及所需輔助電源都應(yīng)作為傳感器組成的一部分，如圖2-1 所示。輔助電源敏變信號(hào)調(diào)理被測(cè)量換感與轉(zhuǎn)元元非電量電參量換電電量件件路圖 2-1傳感器的組成示意圖敏感元件感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的其他量的元件，如膜片和波紋管，可以把被測(cè)壓力變成位移量。若敏感元件能直接輸出電量（如熱電偶），就兼為傳感元件了。還有一些新型傳感器，如壓阻式和諧振式壓力傳感器、差動(dòng)變壓器式位移傳感器等，其敏感元件和傳感器就完全是融為一體的。變換元件又稱傳感元件，是傳感器的重要組成元件。它可以直接感受被測(cè)量（一般為非電量）且輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的電量，如熱電

19、偶和熱敏電阻。傳感元件也可以不直接感受被測(cè)量，而只感受與被測(cè)量成確定關(guān)系的其他非電量。例如，差動(dòng)變壓器式壓力傳感器，并不直接感受壓力，而只是感受與被測(cè)壓力成確定關(guān)系的銜鐵位移量，然后輸出電量。一般情況下使用的都是這種傳感元件。信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路能把傳感元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄和控制的有用信號(hào)的電路。信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路根據(jù)傳感元件類型的不同有很多種類，常用的電路有電橋、放大器、振動(dòng)器和阻抗變換器等。傳感器根據(jù)使用要求的不同，可以做的很簡(jiǎn)單，也可以做的很復(fù)雜；可以使帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，也可以是不帶反饋的開環(huán)系統(tǒng)。因此，傳感器的組成將依不同的情況而有所差異。3.4 傳感器的選擇傳感器是將被

20、檢測(cè)對(duì)象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘?hào)的一種變換器。它主要被用于檢測(cè)系統(tǒng)本身與作業(yè)對(duì)象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制系統(tǒng)的動(dòng)作提供信息。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求需要對(duì)位置檢測(cè)裝置、視覺傳感器進(jìn)行選用。位置檢測(cè)裝置檢測(cè)氣缸動(dòng)作是否到位，視覺傳感器是為了完成對(duì)物料的識(shí)別。（1）位置檢測(cè)裝置在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)氣缸執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，應(yīng)有相應(yīng)的位置檢測(cè)裝置檢測(cè)動(dòng)作是否到位，常用的位置檢測(cè)裝置是行程開關(guān)。行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切

21、換。行程開關(guān)的品種規(guī)格很多，按其操作結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)、滾輪直動(dòng)、杠桿單、雙輪等。選用行程開關(guān)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同使用場(chǎng)合，滿足各方面的要求來進(jìn)行選擇。本設(shè)計(jì)中采用直線接觸式磁感應(yīng)開關(guān)檢測(cè)氣缸回位動(dòng)作是否到位，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到指定位置時(shí)，碰到行程開關(guān)，終結(jié)上一個(gè)動(dòng)作，準(zhǔn)備執(zhí)行下一個(gè)動(dòng)作。（ 2）視覺傳感器系統(tǒng)視覺的作用就是最大程度模仿人的眼睛，能夠?qū)Σ煌奈矬w進(jìn)行識(shí)別，本系統(tǒng)采用材質(zhì)傳感器和顏色傳感器，對(duì)物料進(jìn)行分揀。電感式接近開關(guān)屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器，用來檢測(cè)金屬物體。它由 LC 高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用于接近開

22、關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。由此，可識(shí)別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。本系統(tǒng)用該器件來檢測(cè)鐵質(zhì)材料。電容傳感器也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種接近式開關(guān)。它的測(cè)量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板 , 而另一個(gè)極板是待測(cè)物體的本身。當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí)，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。由此，便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。本裝置中電容傳感器是用于檢測(cè)鋁質(zhì)材料1。根據(jù)不同物料有不同的顏色，可以針對(duì)一種顏色的物料進(jìn)行揀出。顏色傳感器同樣也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器。它是在Si 等多數(shù)光電二極管之前，分別放置R（紅）、

23、G（綠）、 B（藍(lán)）三種顏色的彩色濾光器，以便處理各自的輸出信號(hào)并識(shí)別彩色的方法。材料分揀系統(tǒng)采用它主要是用來識(shí)別紅色與綠色的材料。目前，用于顏色識(shí)別的傳感器有兩種基本類型：色標(biāo)傳感器，它使用一個(gè)白熾燈光源或單色LED 光源； RGB （紅綠藍(lán)）顏色傳感器，它檢測(cè)物體的對(duì)三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。這類裝置許多是溫反射型、光束型、光纖型的，封裝在各種金屬和聚碳酸脂外殼中。典型的輸出有： NPN 和 PNP、繼電器和模擬輸出。為了便于 PCL 控制程序的編寫， 利于公司企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益， 綜合其各種情況，在本設(shè)計(jì)，選擇RGB 顏色傳感器著為識(shí)別物料顏色的裝置，繼電器輸出方式，便于PLC 控

24、制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單化，控制系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)。3.5 驅(qū)動(dòng)部分的分析與選擇系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)力源的不同，分為液壓、氣壓、電氣、機(jī)械、氣液聯(lián)合和電液聯(lián)合等多種方式。目前采用的主要有液壓、氣壓、電氣這三種驅(qū)動(dòng)方式。液壓驅(qū)動(dòng)，功率重量比大，可實(shí)現(xiàn)頻繁平穩(wěn)的變速和換向，容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，可自行潤(rùn)滑， 使用壽命長(zhǎng)。 但也存在其油液容易泄露污染環(huán)境，需要配備油源，成本較高，工作噪聲較大。電氣驅(qū)動(dòng)，控制精度高，驅(qū)動(dòng)力較大，響應(yīng)快，信號(hào)檢測(cè)、傳遞、處理方便。但是由于這種驅(qū)動(dòng)方式價(jià)格昂貴，限制了在一些場(chǎng)合的應(yīng)用。因此，人們尋求其他一些經(jīng)濟(jì)適用的驅(qū)動(dòng)方式。氣壓驅(qū)動(dòng)具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)

25、簡(jiǎn)單、功率體積比高、無污染及抗干擾性強(qiáng)、在工業(yè)機(jī)械手中應(yīng)用較多。另一方面，氣動(dòng)技術(shù)作為“廉價(jià)的自動(dòng)化技術(shù)”，由于其元器件性能的不斷提高，生產(chǎn)成本的不斷降低，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。在現(xiàn)代化的成套設(shè)備與自動(dòng)化生產(chǎn)線上，幾乎都配有氣動(dòng)系統(tǒng)。氣動(dòng)機(jī)械手技術(shù)已經(jīng)成為能夠滿足許多行業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐要求的一種重要使用工具。表 2-1 給出了各種控制方式的比較：表 2-1各種控制方式的比較項(xiàng)目氣壓傳液壓傳電氣傳機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)動(dòng)送系統(tǒng)結(jié)簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜較復(fù)雜構(gòu)安裝自大大中小由度輸出力稍大大小不太大定位精一般一般很高高度動(dòng)作速大稍大大小度響應(yīng)速慢快快中度清潔度清潔可能有清潔較清潔污染維護(hù)簡(jiǎn)單比氣動(dòng)需要專簡(jiǎn)單復(fù)雜門技術(shù)

26、價(jià)格一般稍高高一般技術(shù)要較低較高最高較低求控制自大大中小由度危險(xiǎn)性幾乎無注意著一般無無特殊問題火問題問題3.6 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，組成氣動(dòng)回路是為了驅(qū)動(dòng)用于各種不同目的機(jī)械裝置，其最重要的三個(gè)控制內(nèi)容是： 力的大小、運(yùn)動(dòng)的方向和運(yùn)動(dòng)的速度。與生產(chǎn)裝置相連接的各種類型的氣缸，靠壓力控制閥、方向控制閥和流量控制閥分別實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)內(nèi)容的控制，正是利用它們組成了各種氣動(dòng)控制回路?，F(xiàn)今各控制系統(tǒng)中用于分揀物料的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有以下幾種：（ 1）機(jī)械手夾持式夾持式手部的結(jié)構(gòu)與人手類似，是工業(yè)機(jī)械廣泛應(yīng)用的一種手部形式。它主要由手指、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。其又可分為內(nèi)撐式、外夾式和內(nèi)外夾持式，區(qū)

27、別在于夾持工件的部位不同，手爪動(dòng)作方向相反。夾持式手部設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：手指應(yīng)有一定的開閉范圍；手指應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力；要保證工件在手指內(nèi)的定位精度；結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高；通用性和可換性。（ 2）氣吸式氣吸式手部又稱為真空吸盤式手部，它是通過吸盤內(nèi)產(chǎn)生真空或負(fù)壓，利用壓差而將工件吸附，是工業(yè)機(jī)械手常用的一種吸持工件的裝置。它由吸盤、吸盤架及進(jìn)排氣系統(tǒng)組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、不易損傷工件、使用方便可靠等優(yōu)點(diǎn)；但要求工件上與吸盤接觸的部位光滑平整、清潔、被吸附工件材質(zhì)致密， 沒有透氣空隙。 主要適應(yīng)于板材、 薄壁零件、陶瓷搪瓷制品、玻璃制品、紙張及塑料等表面光滑工件的抓取。氣吸式又可分

28、為：負(fù)壓吸盤：真空式、噴氣式、自擠式空氣吸盤；磁力吸盤：永磁吸盤、電磁吸盤。真空式吸附型它是利用真空泵抽出吸附頭的空氣而形成真空，故稱真空式。噴氣式吸附的工作原理是當(dāng)壓縮空氣高速進(jìn)入噴嘴時(shí)，由于管路的開始段截面積是逐漸收縮的，所以氣流速度逐漸增大，在吸氣口處形成負(fù)壓。吸附頭與吸氣口連同，故形成真空，以吸住工件。自擠式空氣吸盤是將軟質(zhì)吸盤按壓在工件的表面，擠出吸盤內(nèi)的空氣、從而造成真空、吸住工件。磁吸式手是利用工件的導(dǎo)磁性，利用永久磁鐵或電磁鐵通電后產(chǎn)生的磁力來吸附材料工件。（ 3）氣缸式氣缸輸出直線往復(fù)式氣缸是氣動(dòng)執(zhí)行元件之一。目前最常選用的是標(biāo)準(zhǔn)氣缸，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)都已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。

29、水平伸縮氣缸選用單活塞桿雙作用氣缸。 單活塞桿雙作用氣缸一般由缸筒、 前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封件和緊固件等組成。其工作原理：對(duì)于前伸回縮氣缸，當(dāng)左側(cè)無桿腔進(jìn)氣，右側(cè)有桿腔排氣時(shí)活塞桿前伸，反之，活塞桿回縮；對(duì)于上升下降氣缸，當(dāng)上側(cè)無桿腔進(jìn)氣，下側(cè)有桿腔排氣時(shí)，活塞桿下降，反之活塞桿上升。當(dāng)氣缸動(dòng)作時(shí)動(dòng)作限位開關(guān)斷開，氣缸快速彈出，此時(shí)先導(dǎo)式電磁閥復(fù)位，當(dāng)氣壓太大時(shí)而氣缸沒有復(fù)位時(shí)氣缸復(fù)位限位開關(guān)感應(yīng)動(dòng)作從而關(guān)閉先導(dǎo)式電磁閥從而起到保護(hù)氣缸的作用。第 4 章垃圾分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計(jì)4.1 分揀系統(tǒng)的組成分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。1控制裝置?？刂蒲b置的作用是識(shí)

30、別、接收和處理分揀信號(hào)， 根據(jù)分揀信號(hào)的要求指示分類裝置、輸送裝置進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)。2分類裝置。 分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指令，當(dāng)具有相同分揀信號(hào)的商品經(jīng)過該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使其改變輸送裝置上的運(yùn)行方向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)入分揀道口。3輸送裝置。 輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀物料通過控制裝置、分類裝置，并沿固定線路運(yùn)送物料。4分揀道口。分揀道口是已分揀物料脫離主輸送機(jī)(或主傳送帶 )進(jìn)入相應(yīng)的箱內(nèi)區(qū)域的通道。4.2 垃圾分揀機(jī)的工作過程它采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，有電動(dòng)機(jī)、傳感器、回收箱等部件。選用不同類型的傳感器對(duì)垃圾進(jìn)行檢測(cè)，識(shí)別它的材料，對(duì)它進(jìn)

31、行分揀。系統(tǒng)上電后，可編程序控制器首先控制啟動(dòng)輸送帶，下料傳感器檢測(cè)料槽有無物料，若無料，輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)周期后自動(dòng)停止等待下料；當(dāng)料槽有料時(shí)，下料傳感器輸出信號(hào)給PLC ， PLC 控制輸送帶繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)垃圾上傳送帶時(shí)，到某一傳感器時(shí)，傳感器對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)出是對(duì)應(yīng)材料的垃圾，則同時(shí)發(fā)送信號(hào)給相應(yīng)的，將垃圾推入相應(yīng)回收箱內(nèi)；如果不是，則繼續(xù)前行直到到達(dá)相應(yīng)的傳感器，并被推入回收箱為止，則為完成。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)定為分揀某種材料的物料時(shí)，由程序記憶各傳感器的狀態(tài)，完成分揀任務(wù)。4.3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主要包括功能要求和控制要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)分析控制對(duì)象的

32、要求。4.3.1 功能要求垃圾分揀裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)基本功能如下：（ 1）分揀出金屬材料的垃圾（ 2）分揀出塑料材料的垃圾（ 3）分揀出玻璃材料的垃圾（ 4）分揀出紙質(zhì)材料的垃圾4.3.2 控制要求系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)待測(cè)垃圾進(jìn)行檢測(cè)并分類。當(dāng)待測(cè)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(cè)。如果被某種傳感器測(cè)中，通過相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)將其推入相應(yīng)的垃圾回收箱內(nèi)；否則，繼續(xù)前行。其制要求有如下幾個(gè)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(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)傳輸帶傳送垃圾運(yùn)行（ 3）有物料時(shí)，下料電機(jī)動(dòng)作，將垃圾送出（ 4）當(dāng)電渦流傳感器檢測(cè)到金屬時(shí)， 電動(dòng)機(jī) 1 動(dòng)作，推入金屬回收箱（

33、 5）當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到塑料時(shí)，電動(dòng)機(jī) 2 動(dòng)作，推入塑料回收箱（ 6）當(dāng)光敏傳感器檢測(cè)到玻璃時(shí)，電動(dòng)機(jī) 3 動(dòng)作，推入玻璃回收箱（ 7）當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到廢紙時(shí)，電動(dòng)機(jī) 4 動(dòng)作，推入廢紙回收箱（ 8）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行應(yīng)有動(dòng)作限位保護(hù)（ 9）下料槽內(nèi)無下料時(shí)，延時(shí)后自動(dòng)停機(jī)第 5 章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)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(shè)備，選擇合適的 PLC 類型，并分配 IO 點(diǎn)。5.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)5.1.1 分揀機(jī)的動(dòng)作過程按下啟動(dòng)按鈕后，電動(dòng)機(jī)M5 運(yùn)行，綠燈 L2 亮，傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)，表示可以進(jìn)垃圾。 S1S6 為

34、檢測(cè)垃圾的接近開關(guān)，當(dāng)接近開關(guān)S1 為 ON 時(shí)表示垃圾分揀機(jī)檢測(cè)到有垃圾到來。從編碼器輸入物料的材料編碼，分別以1、 2， 3、4、5 代表金屬、塑料、玻璃、紙質(zhì)、其它5 種材料的材料編碼，即正常的編碼值為1、2、3、4、5。若非此5 個(gè)數(shù)，則紅L1閃爍表示出錯(cuò)，電動(dòng)機(jī)M5停止，需按下啟動(dòng)按鈕后才能重新運(yùn)行。若是此5 個(gè)數(shù)中的任意一個(gè)，則紅燈L1 亮，綠燈 L2 滅，電動(dòng)機(jī) M5 持續(xù)運(yùn)行。當(dāng)接近開關(guān)S2 為 ON 時(shí)，表明垃圾到達(dá)第一個(gè)回收處，如果垃圾材料編碼與此處編碼相同，則電動(dòng)機(jī)M5 停止，電動(dòng)機(jī) M1 啟動(dòng)并推動(dòng)推桿，將此垃圾分揀到該回收箱內(nèi)， 接近開關(guān) S2 變?yōu)?OFF ，M1

35、的推桿自動(dòng)收回， 分揀完畢后紅燈 L1 熄滅，綠燈 L2 亮表示可以繼續(xù)進(jìn)垃圾； 如果材料編碼與此處編碼不同，則電動(dòng)機(jī) M5 繼續(xù)保持運(yùn)行， 當(dāng)接近開關(guān) S3 為 ON 時(shí)表明垃圾到達(dá)第二個(gè)郵箱處再進(jìn)行比較判斷，依次類推，當(dāng)接近開關(guān) S4 和接近開關(guān) S5 為ON 時(shí)表明垃圾到達(dá)第三個(gè)和第四個(gè)回收箱處；如果材料編碼與前四處編碼均不同，則表明編碼為 5，垃圾將經(jīng)過接近開關(guān)S6 處自動(dòng)進(jìn)入第 5 個(gè)回收箱，然后紅燈L1 熄滅，綠燈 L2 亮可以繼續(xù)進(jìn)垃圾。5.2 機(jī)型的選擇及輸入輸出的確定5.2.1 機(jī)型的選擇垃圾分揀是一個(gè)比較固定的過程，要實(shí)現(xiàn)的功能也相對(duì)簡(jiǎn)單， 無需 AD和 DA 轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)

36、算。另外，控制程序也比較固定，不需要在線編程，選用整體式 PLC 就可以滿足工藝的要求了。 綜合前面的工藝要求與 IO 點(diǎn)數(shù)可知，在機(jī)型上可選用西門子公司生產(chǎn)的CPU 型號(hào)為 226 型的微型可編程控制器。5.2.2IO 分配在設(shè)計(jì)過程中選用西門子 S7-200 系列 PLC ，基本單元選用 CPU226 模塊 DC24 輸入繼電器 10 輸出，擴(kuò)展單元選用 EM223DC8 輸入繼電器 8輸出能滿足控制要求。在確定了控制對(duì)象的控制要求和選擇好PLC 的機(jī)型后，即可以進(jìn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)，考慮到編程簡(jiǎn)單、檢查方便和接線容易等因素，根據(jù)實(shí)際過程，編制了輸入、輸出點(diǎn)的地址編號(hào)。編程控制器系統(tǒng)

37、IO 點(diǎn)數(shù)估算。系統(tǒng) IO 分配見下表表 1輸入、輸出點(diǎn)分配輸入量輸出量啟動(dòng)按鈕I0.0紅燈（ L1）Q0.0復(fù)位按鈕I0.1綠燈（ L2）Q0.1停止I0.2傳送帶 M5Q0.2接近開關(guān) 1（S1）I0.3電動(dòng)機(jī) 1（M1）Q0.3接近開關(guān) 2（S2）I0.4電動(dòng)機(jī) 2（M2）Q0.4接近開關(guān) 3（S3）I0.5電動(dòng)機(jī) 3（M3）Q0.5接近開關(guān) 4（S4）I0.6電動(dòng)機(jī) 4（M4）Q0.6接近開關(guān) 5（S5）I0.7接近開關(guān) 6（S6）I1.0編碼器I2.0 I2.3由表可知共需 IO 點(diǎn)數(shù)為 13 個(gè)輸入， 7 個(gè)輸出圖 4-2 為分揀機(jī)與 PLC 的硬件連接圖在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程中，首先

38、根據(jù)系統(tǒng)控制要求和工藝流程設(shè)計(jì)出系統(tǒng)順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)出梯形圖。第 6 章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)6.1 可編程控制器（ PLC ）簡(jiǎn)介在可編程序控制器問世之前，繼電器接觸器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域中占有主導(dǎo)地位。但隨著工業(yè)的發(fā)展，繼電器接觸器控制已不能滿足人們的要求。為了解決這一問題， 早在 1968 年，美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司 (GM 公司 )，為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷翻新，以求在激烈競(jìng)爭(zhēng)的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢(shì)，就提出要用一種新型的控制裝置取代繼電器接觸器控制裝置，并且對(duì)未來的新型控制裝置做出了具體設(shè)想。要把計(jì)算機(jī)的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點(diǎn)和繼電器接觸器控制的簡(jiǎn)單易懂、操作方便

39、、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)溶入于新的控制裝置中，且要求新的控制裝置編程簡(jiǎn)單，使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人員也能很快掌握它的使用技術(shù)。美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC) 根據(jù) GM 公司招標(biāo)的技術(shù)要求， 于 1969 年研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并在 GM 公司汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得成功。其后，日本、德國(guó)等相繼引入這項(xiàng)新技術(shù)，可編程序控制器由此而迅速發(fā)展起來。在 20 世紀(jì) 70 年代初期、中期，可編程序控制器雖然引入了計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際上只稱為 PLC(Programmable Logical Controller)。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展， 20 世紀(jì) 70 年代末至 80 年代初，可編程序控制器的處理

40、速度大大提高，增加了許多特殊功能，使得可編程序控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。 因此，美國(guó)電器制造協(xié)會(huì) (NEMA)將可編程序控制器命名為 PC(Programmable Controller)，但人們習(xí)慣上將之仍稱為 PLC ，以便與個(gè)人計(jì)算機(jī) PC(Personal Computer)相區(qū)別。 80 年代以來，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)韻迅猛發(fā)展，以16 位和 32位微處理器為核心的可編程序控制器得到迅速發(fā)展。這時(shí)的 PLC 具有了高速計(jì)數(shù)、中斷技術(shù)、 PID 調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信等功能， 從而使 PLC 的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。目前， PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)

41、用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。PLC 的發(fā)展初期，不同的開發(fā)制造商對(duì)PLC 有不同的定義。為使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC) 于1985 年 1 月制定了 PLC 的標(biāo)準(zhǔn)，并給它作了如下定義：可編程序控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于

42、擴(kuò)充其功能的原則而設(shè)計(jì)。PLC 硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框如圖3-1 所示：編程器輸入中央處理單元輸出電路（CPU ）電路電源系統(tǒng)程序處理器用戶程序處理器圖 3-1 PLC 結(jié)構(gòu)框圖（ 1）中央處理單元（ CPU）中央處理器是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作任務(wù)等。（ 2）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元?？删幊绦蚩刂破髋溆袃煞N存儲(chǔ)器，即系統(tǒng)存儲(chǔ)器 (EPROM) 和用戶存儲(chǔ)器 (RAM) 。（ 3）輸入輸出（ IO ）電路輸入輸出電路是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)各類信號(hào)連接的部分。輸入口用來接收生產(chǎn)過程的各

43、種參數(shù)，輸出口用來送出可編程控制器的運(yùn)算后得出的控制信息，并通過機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各類控制。按照信號(hào)的種類歸類有直流信號(hào)輸入、輸出，交流信號(hào)的輸入、輸出；按照信號(hào)的輸人、輸出形式分有數(shù)字量輸入、輸出，開關(guān)量輸入、輸出，模擬量輸入、輸出。（ 4）電源可編程控制器的電源包括可編程控制器各工作單元供電的開關(guān)電源以及為掉電保護(hù)電路供電的后備電源，后者一般為電池。（ 5）編程器編程器是 PLC 的重要外部設(shè)備，利用編程器可將用戶程序送入 PLC 的用戶程序存儲(chǔ)器，調(diào)試程序、監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。編程器從結(jié)構(gòu)上可分為三種類型，簡(jiǎn)易編程器、圖形編程器和通用計(jì)算機(jī)編程。基本工作原理： 我們已經(jīng)知道 P

44、LC 是一種存儲(chǔ)程序的控制器。 用戶根據(jù)某一對(duì)象的具體控制要求，編制好控制程序后，用編程器將程序鍵人到 PLC 的用戶程序存儲(chǔ)器中寄存。 PLC 的控制功能就是通過運(yùn)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。PLC 運(yùn)行程序的方式與微型計(jì)算機(jī)相比有較大的不同，微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，一旦執(zhí)行到 END 指令，程序運(yùn)行結(jié)束。而 PLC 從 0000 號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲(chǔ)地址號(hào)遞增的方向順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到 END 指令結(jié)束。然后再從頭開始執(zhí)行，并周而復(fù)始地重復(fù)，直到停機(jī)或從運(yùn)行 (RUN) 切換到停止 (STOP) 狀態(tài)。我們把 PLC 這種執(zhí)行程序的方式稱為掃描工

45、作方式。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。另外， PLC 對(duì)輸入、輸出信號(hào)的處理與微型計(jì)算機(jī)不同。微型計(jì)算機(jī)對(duì)輸入、輸出信號(hào)實(shí)時(shí)處理，而 PLC 對(duì)輸入、輸出信號(hào)是集中批處理。 下面我們具體介紹 PLC 的掃描工作過程。PLC 掃描工作方式主要分三個(gè)階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。1)輸入采樣PLC 在開始執(zhí)行程序之前，首先掃描輸入端子，按順序?qū)⑺休斎胄盘?hào)，讀人到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個(gè)過程稱為輸入采樣。PLC 在運(yùn)行程序時(shí)， 所需的輸入信號(hào)不是現(xiàn)時(shí)取輸人端子上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期內(nèi)這個(gè)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)改變，只有到下一個(gè)掃描周期輸入采樣階段才

46、被刷新。2)程序執(zhí)行PLC 完成了輸入采樣工作后，按順序從0000 號(hào)地址開始的程序進(jìn)行逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像寄存器中保存。但這個(gè)結(jié)果在全部程序未被執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到輸出端子上。3)輸出刷新在執(zhí)行到 END 指令，即執(zhí)行完了用戶的所有程序后，PLC 將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進(jìn)行輸出，驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備。PLC 工作過程除了包括上述三個(gè)主要階段外，還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，在內(nèi)部處理階段，PLC 檢查 CPU 模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，PLC 與其他的帶微處理器的智能裝置實(shí)現(xiàn)通信。6.2 垃圾入箱控制軟件設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)流程：垃圾檢測(cè)；編碼信息檢測(cè)；編碼信息轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)；垃圾入箱；出錯(cuò)控制。 PLC 控制部分流程圖如圖所示：圖 5-1 軟