物料分揀系統(tǒng)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙摘 要本文在自動(dòng)及分揀系統(tǒng)的原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)一定的分揀要求,對(duì)材料分揀進(jìn)行了以三菱PLC為控制核心，設(shè)計(jì)出材料分揀控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。該材料分揀系統(tǒng)以PLC為主控制器,結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感器技術(shù)、可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制產(chǎn)品的自動(dòng)分揀。系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、分揀精度高、易控制的特點(diǎn),對(duì)不同的分揀對(duì)象,稍加修改本系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)要求。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。關(guān)鍵詞： 材料分揀

2、 傳感器 氣動(dòng)裝置 PLCABSTRACTThis paper in the automatic and sort of the system based on the principle of, according to a certain sort the requirements, the sort of material with mitsubishi PLC to control the core, the design of the control system of sorting out material control system and monitoring system

3、. The material sorting system mainly with PLC controller, combined with pneumatic device, the sensor technology, can the control the product to be automatic sorting. System has a high degree of automation, stable operation, high precision, easy to control sorting characteristics of different sort th

4、e object, slightly modify the system requirements can be realized.This system to accomplish the design after, the overall debugging. In the hardware part, its parts installation debugging the position and Angle, make its material content piece of run with the sensor installation Angle suitable. The

5、hardware of the amplitude of each part of the action after the commissioning and integrated test software and hardware, and realize the material sorting system began to transmit and materials, and the whole process of the sort.Keywords: material sorting ，sensor ， Pneumatic device， PLC目錄摘 要1ABSTRACT2

6、第一章 緒論41.1選題背景及意義41.1.1分揀系統(tǒng)基本介紹41.1.2 分揀系統(tǒng)基本意義51.1.3 本文研究的主要內(nèi)容5第二章 硬件設(shè)計(jì)62.1 物料分揀系統(tǒng)工藝控制要求62.2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)82.2.1 電路的設(shè)計(jì)82.2.2 PLC的選擇82.2.2.1 PLC的分類82.2.2.2 PLC種類及型號(hào)選擇92.2.3 傳感器的選擇102.2.3.1 傳感器的簡(jiǎn)介102.2.3.2傳感器的選擇11第三章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)123.1軟件設(shè)計(jì)123.3.1 控制系統(tǒng)I/O分配123.3.2 PLC外部接線圖143.3.3 軟件設(shè)計(jì)143.3.4 程序邏輯測(cè)試21結(jié) 論22l參考文獻(xiàn)23致

7、謝24第一章 緒論1.1選題背景及意義1.1.1 分揀系統(tǒng)基本介紹分揀是把很多貨物按品種從不同的地點(diǎn)和單位分配到所設(shè)置的場(chǎng)地的作業(yè)。按分揀的手段不同，可分為人工分揀、機(jī)械分揀和自動(dòng)分揀。目前自動(dòng)分揀已逐漸成為主流，因?yàn)樽詣?dòng)分揀是從貨物進(jìn)入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動(dòng)分揀裝置來完成的。這種裝置是由接受分揀指示情報(bào)的控制裝置、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把到達(dá)分揀位置的貨物送到別處的的搬送裝置。由于全部采用機(jī)械自動(dòng)作業(yè)，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較多。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來越激烈，因此各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，尤其在需要進(jìn)行材料分揀的

8、企業(yè)，以往一直采用人工分揀的方法，致使生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力差，材料的自動(dòng)分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。針對(duì)上述問題，利用 PLC 技術(shù)設(shè)計(jì)了一種成本低，效率高的材料自動(dòng)分揀裝置，在材料分揀過程中取得了較好的控制效果。物料分揀采用可編程控制器PLC 進(jìn)行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料實(shí)物流、物料信息流的分配和管理。 其設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組裝，具有系統(tǒng)布局靈活，維護(hù)、檢修方便等特點(diǎn)，受場(chǎng)地原因影響不大。同時(shí)，只要根據(jù)不同的分揀對(duì)象，對(duì)本系統(tǒng)稍加修改即可實(shí)現(xiàn)要求。PLC

9、控制分揀裝置涵蓋了PLC技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容，是實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。應(yīng)用PLC技術(shù)結(jié)合氣動(dòng)、傳感器和位置控制等技術(shù)，設(shè)計(jì)不同類型材料的自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的靈活性較強(qiáng)，程序開發(fā)簡(jiǎn)單，可適應(yīng)進(jìn)行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求。本文主要介紹了PLC控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，以及一些調(diào)試方法。1.1.2 分揀系統(tǒng)基本意義二次大戰(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。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)域的適用性以及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、成本等方而來考慮。但因分

10、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(cāng)庫(kù)中，這樣就要建34層樓高的立體倉(cāng)庫(kù)，庫(kù)內(nèi)需要配備各種自動(dòng)化的搬運(yùn)設(shè)施，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

11、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。 它對(duì)商品外包裝要求也很高，自動(dòng)分揀機(jī)只適于分揀底部平坦且具有剛性的包裝規(guī)則的商品。袋裝商品、包裝底部柔軟且凹凸不平、包裝容易變形、易破損、超長(zhǎng)、超薄、超重、超高、不能傾覆的商品不能使用普通的自動(dòng)分揀機(jī)進(jìn)行分揀，因此為了使大部分商品都能用機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)分揀，可以采取二條措施：一是推行標(biāo)準(zhǔn)化包裝，使大部分商品的包裝符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；二是根據(jù)所分揀的大部分商品的統(tǒng)一的包裝特性定制特定的分揀機(jī)。但要讓所有商品的供應(yīng)商都執(zhí)行國(guó)家的包裝標(biāo)準(zhǔn)是很困難的，定制特寫的分揀機(jī)又

12、會(huì)使硬件成本上升，并且越是特別的其通用性就越差。因此公司要根據(jù)經(jīng)營(yíng)商品的包裝情況來確定是否建或建什么樣的自動(dòng)分揀系統(tǒng)。1.1.3 本文研究的主要內(nèi)容在本文中，以貨物材料的分揀系統(tǒng)為例，詳細(xì)的分析了在基于PLC控制的自動(dòng)分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，文中介紹了分揀系統(tǒng)中信號(hào)的采集分析中傳感器的一些基本知識(shí)，并通過要求與比較，確定了硬件系統(tǒng)中的一些元器件的選擇與確定了PLC的選型。在介紹了一些PLC與組態(tài)軟件的基本知識(shí)后，對(duì)本課題進(jìn)行硬件與軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出主電路與控制回路，在軟件設(shè)計(jì)中，確定了I/O分配，并按照控制要求設(shè)計(jì)出了PLC梯形圖。在本系統(tǒng)完成其設(shè)計(jì)之后，對(duì)其進(jìn)行整體調(diào)試。將硬件各部分的動(dòng)作幅度進(jìn)行調(diào)試

13、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。第二章 硬件設(shè)計(jì)2.1 物料分揀系統(tǒng)工藝控制要求物料分揀控制系統(tǒng)的組成如圖2-1所示，系統(tǒng)工藝控制要求如下。對(duì)于金屬工件能根據(jù)工件大、中、小分類，并按大、中、小分揀至不同的分裝箱內(nèi)，同時(shí)對(duì)不同類型的工件進(jìn)行計(jì)數(shù)。本系統(tǒng)還將對(duì)不同材料進(jìn)行分揀，對(duì)于非金屬材料則通過傳送帶向后傳送，并進(jìn)行非金屬材料的數(shù)量統(tǒng)計(jì)。能實(shí)現(xiàn)4段傳送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)，停止的順序控制。 圖2-1 物料分揀控制系統(tǒng)控制工藝流程圖如圖2-2所示，啟動(dòng)后，供料傳送帶啟動(dòng)并開始供料，當(dāng)物料為金屬物料時(shí)，首先判斷物料尺寸大小，傳送帶傳送物料并分別對(duì)大中小物料進(jìn)行計(jì)數(shù)，物料到

14、位，通過氣缸將物料推出，然后停止傳送帶；當(dāng)物料為非金屬時(shí)，直接將物料傳送出去，并對(duì)非金屬物料進(jìn)行計(jì)數(shù)。YYYNNNYYY計(jì)數(shù)到位啟動(dòng)物料傳送帶1輸送結(jié)束物料尺寸大物料尺寸小傳送帶輸送傳送帶輸送傳送帶輸送計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)到位到位到位推出停傳送帶2物料尺寸大傳送帶輸送NNYN大大大大非金屬工件計(jì)數(shù)推出停傳送帶2推出停傳送帶2N如圖2-2 分揀系統(tǒng)流程圖2.2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.2.1 電路的設(shè)計(jì)它采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，進(jìn)電機(jī)、汽缸、光電傳感器、氣動(dòng)減壓器、濾清器、氣壓指示等部件，可與各類氣源相連接。2.2.1.1電路設(shè)計(jì)傳送帶采用普通電機(jī)進(jìn)行控制，KM1、KM2、KM3、KM、KM4、KM5由PLC

15、進(jìn)行直接控制，五個(gè)電機(jī)控制相同，其一主電路圖如圖2-3所示圖2-3 電機(jī)控制主電路圖3個(gè)氣缸則有氣缸壓縮機(jī)進(jìn)行供氣，由KM6、KM7、KM8直接進(jìn)行控制。輸入電壓：AC200240V（帶保護(hù)地三芯插座）2.2.2 PLC的選擇2.2.2.1 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I/O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I/O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

16、于單機(jī)或小規(guī)模生產(chǎn)過程。中型PLC又稱中檔PLC，它的I/O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I/O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(kù)、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)

17、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?？筛鶕?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

18、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FX2N系列PLC是功能齊全的中小型PLC，其控制規(guī)模包括16點(diǎn) /32點(diǎn)/48點(diǎn)/64點(diǎn)/80點(diǎn)/128點(diǎn)PLC，輸出具有繼電器/晶閘管/晶體管輸出內(nèi)置8KB容量的EEPRROM存儲(chǔ)器，CPU運(yùn)算處理速度0.550.7us/基本指令，可連接I/O擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊。根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求可以了解系統(tǒng)所需要的I/O點(diǎn)數(shù)，選擇FX2N-48MR-001型PLC。2.2.2.2 PLC種類及型號(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

19、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I/O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：FX2N32MR，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）：220×87×90，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

20、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)，能夠滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量2.2.3 傳感器的選擇2.2.3.1 傳感器的簡(jiǎn)介國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(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

21、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2-4所示。圖2-4 傳感器的

22、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

23、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。2.2.3.2傳感器的選擇對(duì)于金屬物料分揀的大、中、小采用3個(gè)接近開關(guān)進(jìn)行判斷，如圖10.1所示。接近開關(guān)分別安放于傳送帶1的上方，并調(diào)整好固定高度。2、3、4傳送帶的啟動(dòng)分別通過安裝于傳送帶前方的光電接近開關(guān)進(jìn)行控制。物料的到位由

24、裝設(shè)在氣缸處的接近開關(guān)檢測(cè)，通過PLC程序控制判斷由哪個(gè)氣缸執(zhí)行推出并進(jìn)行計(jì)數(shù)。采用電感式接近開關(guān)，其意圖如圖2-5所示。這是一種利用渦流感知物體的傳感器，它由高平振蕩電路、放大電路、整形電路及輸出電路組成。振蕩器是由繞在鐵芯上的線圈而構(gòu)成的LC振蕩電路。振蕩器通過傳感器的感應(yīng)面，在其前方產(chǎn)生一個(gè)高頻交變的電磁場(chǎng)，當(dāng)外界的金屬物體接近這一磁場(chǎng)，并達(dá)到感應(yīng)區(qū)時(shí)，在金屬物體內(nèi)產(chǎn)生渦流效應(yīng)，從而導(dǎo)致LC振蕩電路震蕩減弱或停止振蕩，這一振蕩變化，被后置電路放大處理并轉(zhuǎn)換為一個(gè)具有確定開關(guān)的信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)非接觸式檢測(cè)目標(biāo)。接近開關(guān)由于體積小。重復(fù)定位精度高、壽命長(zhǎng)、抗干擾性好、防塵、防油等特點(diǎn)，被廣泛用于

25、各種自動(dòng)化生產(chǎn)線。傳感器的接線方式采用（DC）二線常開（NO）型，如圖2-6所示。BrownBlue-+ 圖 2-5 電感式接近開關(guān) 圖 2-6 接近開關(guān)連接電路光電開關(guān)（觀點(diǎn)傳感器）是觀點(diǎn)接近開關(guān)的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物體對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可檢測(cè)。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收的光線的強(qiáng)弱或有無對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行檢測(cè)。系統(tǒng)采用漫反射式光電開關(guān)，它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被測(cè)物體經(jīng)過時(shí)，物體將光電開關(guān)發(fā)射器的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生可開關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)物

26、體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測(cè)模式。對(duì)于非金屬材料，大、中、小3個(gè)接近開關(guān)均無檢測(cè)信號(hào)。當(dāng)工件到達(dá)各傳送帶時(shí)，各傳送帶前方的光電開關(guān)動(dòng)作，啟動(dòng)傳送帶，實(shí)現(xiàn)非金屬物料的傳送，并通過傳送帶輸出端光電傳開關(guān)進(jìn)行計(jì)數(shù)。第三章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)前，硬深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和要求，確定I/O設(shè)備，分配PLC的I/O點(diǎn)地址，編制I/O分配表，最后根據(jù)系統(tǒng)控制要求和控制流程要求進(jìn)行PLC程序調(diào)試。3.3.1 控制系統(tǒng)I/O分配在控制系統(tǒng)中，操作盤的設(shè)計(jì)如圖3-1所示，包括一個(gè)啟動(dòng)按鈕PB1(X20)和一個(gè)停止按鈕PB2(X21),以及

27、1、2、3、4段傳送帶運(yùn)行指示PL1(Y20)、PL2(Y21)、PL3(Y22)、PL4(Y23)。如圖 3-1 操作盤系統(tǒng)的I/O分配如表3-1所示。輸入序號(hào)輸入端子外部元件1X0工件原點(diǎn)位2X1上接近開關(guān)3X2中接近開關(guān)4X3下接近開關(guān)5X42段接近開關(guān)6X53段接近開關(guān)7X64段接近開關(guān)8X7出4段接近開關(guān)9X102段到位接近開關(guān)10X113段到位接近開關(guān)11X124段到位接近開關(guān)12X20啟動(dòng)按鈕13X21停止按鈕輸出序號(hào)輸出端外部元件1Y0供料2Y1傳送帶13Y2傳送帶24Y3傳送帶35Y4傳送帶46Y5小工件推出7Y6中工件推出8Y7大工件推出9Y20傳送帶工1作指示10Y21傳

28、送帶工2作指示11Y22傳送帶工3作指示12Y23傳送帶工4作指示I/O分配表圖 3-1 系統(tǒng)I/O分配表3.3.2 PLC外部接線圖根據(jù)系統(tǒng)控制要求和I/O分配表繪制出FX2N型PLC系統(tǒng)接線圖如圖3-3所示小工件推出傳送帶4傳送帶2傳送帶1X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X20X21COMY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y20Y21Y22Y23COM工作原點(diǎn)位上接近開關(guān)中接近開關(guān)下接近開關(guān)2段接近開關(guān)3段接近開關(guān)4段接近開關(guān)出4段接近開關(guān)2段到位接近開關(guān)3段到位接近開關(guān)4段到位接近開關(guān)啟動(dòng)按鈕停止按鈕供料傳送帶3中工件推出大工件推出傳送帶1工作指示傳送帶2工作指示傳送帶3

29、工作指示KM1KM2KM3KM4KM5KM6KM7KM8傳送帶4工作指示如圖3-3 FX2N型PLC接線圖3.3.3 軟件設(shè)計(jì)這套系統(tǒng)根據(jù)控制要求進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)的主要工作是完成對(duì)物料尺寸大小的判斷、傳送帶的啟動(dòng)和停止控制、物料的推出以及對(duì)不同物料進(jìn)行計(jì)數(shù)等任務(wù)。啟動(dòng)設(shè)備的程序。按下啟動(dòng)按鈕，X020閉合，M20輸出，啟動(dòng)設(shè)備；按下停止按鈕，則X021斷開，M20為0，設(shè)備停止。計(jì)數(shù)執(zhí)行到設(shè)置則M31常閉觸電斷開，M20為0，設(shè)備停止。在設(shè)備重新啟動(dòng)時(shí)，通過PLS M0指令輸出一復(fù)位脈沖，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)對(duì)定時(shí)和計(jì)數(shù)器的復(fù)位。如圖3-4X 020 啟動(dòng)M 20 啟動(dòng)中間繼電器X 021 停止M

30、 31 計(jì)數(shù)到設(shè)備停M 20 啟動(dòng)中間繼電器M 0 復(fù)位脈沖如圖3-4 啟動(dòng)開始供料及對(duì)傳送帶1的控制。只要有工件到達(dá)，Y000輸出，啟動(dòng)供料，同時(shí)啟動(dòng)1短傳送帶；當(dāng)工件到達(dá)2段傳送帶前的光電開關(guān)處，X004為1，工件離開1段傳送帶；通過T20延時(shí)10s后，T20常閉觸電斷開，傳送帶1停。如果按下停止按鈕，M20觸點(diǎn)斷開，Y001沒有輸出，傳送帶1立即停止。如圖3-5M 20 啟動(dòng)中間繼電器X 000 工件原點(diǎn)位Y 000 供料Y 001 傳送帶1X 004 2段接近開關(guān)T 20 傳送帶1延時(shí)停圖3-5 開始供料及傳送帶1控制通過X001、X002、X003的狀態(tài)判斷工件的大小。當(dāng)只有X003

31、有輸入信號(hào)時(shí)為小尺寸工件，當(dāng)只有X003、X002有輸入信號(hào)時(shí)為中尺寸工件，當(dāng)X001、X002、X003都有輸入信號(hào)時(shí)為打尺寸工件。由于采用電感式接近開關(guān)，則當(dāng)有非金屬原件經(jīng)過時(shí)X001、X002、X003均無輸入信號(hào)。如圖3-6M 30 工件分揀完成Y 001 傳送帶1X 003 下接近開關(guān)X 002 中接近開關(guān)X 001 上接近開關(guān)M 22 小工件M 23 中工件M 24 大工件圖 3-6 工件尺寸判斷在系統(tǒng)中，2、3、4段傳送帶的控制通過氣前端的光電開關(guān)控制。傳送帶停止的控制包括兩方面：一是當(dāng)工件離開本段傳送帶，進(jìn)入下一段傳送帶時(shí)，延時(shí)10s后本段傳送帶停止；二是當(dāng)工件應(yīng)在本段分揀，即

32、應(yīng)在本段通過氣缸推出工件時(shí)，執(zhí)行推出動(dòng)作。如圖3-7X 004 2段接近開關(guān)Y 002 傳送帶2T 22 傳送帶3延時(shí)停M 22 小工件X 010 2段到位接近開關(guān)Y 002 傳送帶2X 005 4段接近開關(guān)T 22 傳送帶2延時(shí)停 X 005 3段接近開關(guān)Y 003 傳送帶3T 23 傳送帶3延時(shí)停M 23 中工件X 011 3段到位接近開關(guān)Y 003 傳送帶3X 006 4段接近開關(guān)T 23 傳送帶3延時(shí)停 X 006 4段接近開關(guān)Y 004 傳送帶4T 24 傳送帶4延時(shí)停M 24 大工件X 012 4段到位接近開關(guān)Y 004 傳送帶4X 007 4段接近開關(guān)T 24 傳送帶4延時(shí)停 圖

33、 3-7 2、3、4段傳送帶控制當(dāng)工件到位時(shí)，對(duì)應(yīng)傳送帶，對(duì)應(yīng)Y005、Y006、Y007輸出氣缸執(zhí)行推出動(dòng)作，同時(shí)對(duì)工件的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。對(duì)于非金屬物料則通過工件離開分揀裝置時(shí)的光電開關(guān)X007進(jìn)行檢測(cè)和計(jì)數(shù)。如圖3-8M 22 小工件X 010 2段到位接近開關(guān)Y 005 小工件推出C 22 小工件計(jì)數(shù)M 23 中工件X 011 3段到位接近開關(guān)Y 006 中工件推出C 23 中工件計(jì)數(shù)M 24 大工件X 012 4段到位接近開關(guān)Y 007 大工件推出C 24 大工件計(jì)數(shù)M 22 小工件M 23 中工件M 24 大工件X 007 出4段接近開關(guān)C 25 非金屬工件計(jì)數(shù)如圖3-8 不同工件的計(jì)

34、數(shù)一個(gè)工件分揀完成后，需要對(duì)工件類型中間寄存器M22、M23、M24復(fù)位通過M30實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，還需要對(duì)定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位，保證下一個(gè)循環(huán)的正常運(yùn)作。如圖3-9Y 005 小工件推出Y 006 中工件推出Y 007 大工件推出X 007 出4段接近開關(guān)M 0 復(fù)位脈沖M 30 工件分揀完成T 20 傳送帶1延時(shí)停T 23 傳送帶2延時(shí)停T 24 傳送帶3延時(shí)停如圖3-9 工件分揀完成復(fù)位程序由于每個(gè)分揀筐所能裝載的工件數(shù)量有限，因此，當(dāng)達(dá)到最大數(shù)量時(shí)，設(shè)備停止，等待更換分揀筐后再重新啟動(dòng)。如圖3.3.3.08C 22 小工件計(jì)數(shù)C 23 中工件計(jì)數(shù)C 24 大工件計(jì)數(shù)C 25 非金屬工件計(jì)數(shù)M 31

35、 計(jì)數(shù)到設(shè)備停如圖3.3.3.08 計(jì)數(shù)到設(shè)備停當(dāng)啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，需要計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位，通過啟動(dòng)信號(hào)的上升沿脈沖對(duì)計(jì)數(shù)器復(fù)位。當(dāng)M0，對(duì)計(jì)數(shù)器C22、C23、C24、C25復(fù)位。如圖3-10 M 0 復(fù)位C 22 小工件計(jì)數(shù)C 23 中工件計(jì)數(shù)C 24 大工件計(jì)數(shù)C 25 非金屬工件計(jì)數(shù)如圖3-10 啟動(dòng)復(fù)位程序各轉(zhuǎn)動(dòng)帶運(yùn)行的指示燈。如圖3-11Y 001 傳送帶1Y 020 傳送帶1工作指示Y 002 傳送帶2Y 021 傳送帶2工作指示Y 003 傳送帶3Y 022 傳送帶3工作指示Y 004 傳送帶4Y 023 傳送帶4工作指示如圖3-11 傳送帶運(yùn)動(dòng)指令3.3.4 程序邏輯測(cè)試?yán)梅抡孳?/p>

36、件GX-Simulator可將程序在虛擬PLC中啟動(dòng)運(yùn)行，對(duì)程序進(jìn)行邏輯判斷，從而提高程序編寫的效率及正確性。按下啟動(dòng)按鈕，X020閉合，M20輸出，啟動(dòng)設(shè)備；按下停止按鈕，則X021斷開，M20為0，設(shè)備停止。計(jì)數(shù)執(zhí)行到設(shè)置則M31常閉觸電斷開，M20為0，設(shè)備停止。在設(shè)備重新啟動(dòng)時(shí)，通過PLS M0指令輸出一復(fù)位脈沖，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)對(duì)定時(shí)和計(jì)數(shù)器的復(fù)位。開始供料及對(duì)傳送帶1的控制。只要有工件到達(dá)，Y000輸出，啟動(dòng)供料，同時(shí)啟動(dòng)1短傳送帶；當(dāng)工件到達(dá)2段傳送帶前的光電開關(guān)處，X004為1，工件離開1段傳送帶；通過T20延時(shí)10s后，T20常閉觸電斷開，傳送帶1停。如果按下停止按鈕，M20觸點(diǎn)斷

37、開，Y001沒有輸出，傳送帶1立即停止。通過X001、X002、X003的狀態(tài)判斷工件的大小。當(dāng)只有X003有輸入信號(hào)時(shí)為小尺寸工件，當(dāng)只有X003、X002有輸入信號(hào)時(shí)為中尺寸工件，當(dāng)X001、X002、X003都有輸入信號(hào)時(shí)為打尺寸工件。由于采用電感式接近開關(guān)，則當(dāng)有非金屬原件經(jīng)過時(shí)X001、X002、X003均無輸入信號(hào)在系統(tǒng)中，2、3、4段傳送帶的控制通過氣前端的光電開關(guān)控制。傳送帶停止的控制包括兩方面：一是當(dāng)工件離開本段傳送帶，進(jìn)入下一段傳送帶時(shí)，延時(shí)10s后本段傳送帶停止；二是當(dāng)工件應(yīng)在本段分揀，即應(yīng)在本段通過氣缸推出工件時(shí)，執(zhí)行推出動(dòng)作。當(dāng)工件到位時(shí)，對(duì)應(yīng)傳送帶，對(duì)應(yīng)Y005、Y

38、006、Y007輸出氣缸執(zhí)行推出動(dòng)作，同時(shí)對(duì)工件的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。對(duì)于非金屬物料則通過工件離開分揀裝置時(shí)的光電開關(guān)X007進(jìn)行檢測(cè)和計(jì)數(shù)。一個(gè)工件分揀完成后，需要對(duì)工件類型中間寄存器M22、M23、M24復(fù)位通過M30實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，還需要對(duì)定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位，保證下一個(gè)循環(huán)的正常運(yùn)作。由于每個(gè)分揀筐所能裝載的工件數(shù)量有限，因此，當(dāng)達(dá)到最大數(shù)量時(shí)，設(shè)備停止，等待更換分揀筐后再重新啟動(dòng)。當(dāng)啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，需要計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位，通過啟動(dòng)信號(hào)的上升沿脈沖對(duì)計(jì)數(shù)器復(fù)位。當(dāng)M0，對(duì)計(jì)數(shù)器C22、C23、C24、C25復(fù)位。結(jié) 論物料分揀采用可編程控制器PLC 進(jìn)行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且勞動(dòng)強(qiáng)

39、度大大降低，可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料實(shí)物流、物料信息流的分配和管理。 其設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組裝，具有系統(tǒng)布局靈活，維護(hù)、檢修方便等特點(diǎn)，受場(chǎng)地原因影響不大。 同時(shí)，只要根據(jù)不同的分揀對(duì)象，對(duì)本系統(tǒng)稍加修改即可實(shí)現(xiàn)求。本系統(tǒng)采用的可編程控制器，只要結(jié)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(yīng)的傳感器，就可對(duì)不同的物料進(jìn)行分揀，具有廣泛的應(yīng)用前景。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)大學(xué)生總結(jié)自己在大學(xué)的三年里究竟學(xué)到了些什么的最好的辦法，用心把它做好是每一個(gè)即將畢業(yè)的大學(xué)生的責(zé)任，也是對(duì)自己的能力與水平的一個(gè)挑戰(zhàn)。同時(shí)也為自己的大學(xué)生活畫上一個(gè)圓滿的句號(hào)。因此我必須用心的把它做的盡可能的完好。畢竟，它和平時(shí)的課程設(shè)計(jì)不一樣。歷時(shí)近一個(gè)半月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，雖說時(shí)間并不是很長(zhǎng)，但也就是在這極短的時(shí)間內(nèi)，我在；PLC方面有了一個(gè)很大的提高，學(xué)到了很多東西。三年的大學(xué)生活在忙碌與嬉戲之中已經(jīng)悄然接近尾