自動(dòng)分揀系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)

1、桂林航天工業(yè)學(xué)院 課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱 專業(yè)綜合工程設(shè)計(jì)開課學(xué)期 2015-2016 年第二學(xué)期實(shí)驗(yàn)室南校區(qū)巡天樓408班級(jí)自動(dòng)化2班姓名甘志榮學(xué)號(hào) 2013090110212桂林航天工業(yè)學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)成績(jī)鑒定表學(xué)生姓名甘志榮專業(yè)班級(jí)自動(dòng)化2班設(shè)計(jì)題目自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)內(nèi)容評(píng)價(jià)態(tài)度實(shí)驗(yàn)態(tài)度是否端正；實(shí)驗(yàn)是否認(rèn)真。優(yōu)秀口 良好口 中等口及格口 /、及格口紀(jì)律是否按時(shí)上課，是否缺勤優(yōu)秀口 良好口 中等口及格口 /、及格口能力動(dòng)手能力；創(chuàng)新能力；分析、解決實(shí) 際問題能力；協(xié)作與組織管理能力； 社會(huì)活動(dòng)能力；語(yǔ)百及文字表達(dá)能力。優(yōu)秀口 良好口 中等口及格口 /、及格口效果是否完成了規(guī)定的實(shí)

2、驗(yàn)任務(wù)； 是否達(dá)到了既定的實(shí)驗(yàn)效果。優(yōu)秀口 良好口 中等口及格口 /、及格口綜合評(píng)價(jià)優(yōu)秀口 良好口中等口 及格口/、及格口指導(dǎo)教師簽名：年 月 日桂林航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名甘志榮課程名稱專業(yè)綜合工程設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)自動(dòng)化2班地 點(diǎn)巡天樓411起止時(shí)間2016年6月27日至2016年7 月11日設(shè)計(jì)內(nèi)容通過Micro850編寫CCWE序來(lái)使得系統(tǒng)能分揀出/、同的物料。設(shè) 計(jì) 參 數(shù)(1)使自動(dòng)分揀系統(tǒng)止常工作；(2)能夠分揀出金屬物料；(3)能夠分揀出白色物料；(4)能夠分檢出黑色物料；設(shè)計(jì)進(jìn)度(1) 2016年6月27日：選定及分析題目；(2) 2016年

3、6月28日-6月30日：查找相關(guān)資料，確定設(shè)計(jì)方案；(3) 2016年7月1日-7月3日：完成程序的編寫以及調(diào)試工作；(4) 2016年7月4日-7月6日：完成設(shè)計(jì)報(bào)告；設(shè) 計(jì) 成 果(1)分揀系統(tǒng)能按照指定的順序分揀出物料； (2)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。參 考 資 料1陳霞.可編程控制器入門與系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京：中國(guó)電力出版社，20082張萬(wàn)忠，周淵深.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.43左健民.液壓與氣壓傳動(dòng)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.44周美蘭，周封，王岳宇.PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)M.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2003.126-1285孫余凱，吳鳴山，項(xiàng)綺明.傳感器應(yīng)

4、用電路300例M.北京：電子工業(yè)出版社，2008.3說(shuō)明1.本表應(yīng)在每次實(shí)施前由指導(dǎo)教師填寫一式 2份，審批后所在系(部)和指導(dǎo)教 師各留1份。2.多名學(xué)生共用一題的，在設(shè)計(jì)內(nèi)容、參數(shù)、要求等方面應(yīng)有所區(qū) 別。3.若填寫內(nèi)容較多可另紙附后。系(部)分管領(lǐng)導(dǎo)：教研室主任：指導(dǎo)教師：年 月 日桂林航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)分揀系統(tǒng)(Automatic sorting system)已成為先進(jìn)配 送中心所必需的設(shè)施條件之一，它一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組 成，具有很高的分揀效率。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，它是提高物流 配送效率的一

5、項(xiàng)關(guān)健因素。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動(dòng)?？梢詫?shí)現(xiàn) 生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在高溫、腐蝕及有毒氣體等環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，可 以廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和貨物中轉(zhuǎn)中心等。本文主要講述羅克韋爾PLC在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用可編程控制器設(shè)計(jì)精度 高、效率高的材料自動(dòng)分揀裝置。以羅克韋爾 PLC為主控制器，結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感器 技術(shù)、位置控制等技術(shù)，控制材料的自動(dòng)分揀。系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精 度高、易于控制的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：物料分揀；自動(dòng)化；羅克韋爾 PLC桂林航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙AbstractWith the development

6、of science and technology, automatic sorting system is has become one of the necessary for advanced distribution center facilities. It is generally composed of device control, classification device, conveying device and sorting crossing composition, with very high sorting efficiency. Automatic sorti

7、ng machine is a main equipment of automatic sorting system, which is a Guan Jian factor to improve the efficiency of logistics distribution. It can carry goods, sorting goods, replace the heavy labor of people. Can realize the mechanization and automation of production, in under the environment of h

8、igh temperature, corrosive and toxic gases such operation to protect the personal safety can be widely used in machinery manufacturing, metallurgy, electronics, light industry and cargo transit center etc.This paper describes the Rockwell PLC in material sorting systems, the use of programmable logi

9、c controller design of high precision, high-efficiency automatic material sorting device. In Rockwell PLC-based controllers, combined with pneumatic device, sensor technology, position control technology, control automatic sorting material. System with a high degree of automation, stable operation a

10、nd high precision, easy to control features.Keywords: material sorting; automation; Rockwell PLC目錄一緒論11.1 課題背景11.2 課題研究的目的和意義 11.3 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及意義 21.3.1 本設(shè)計(jì)內(nèi)容21.3.2 本設(shè)計(jì)的意義2二系統(tǒng)的設(shè)計(jì)22.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)要求 22.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)22.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求32.2 方案比較與選擇32.2.1 PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較 32.2.2 PLC 與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比較 3三控制系統(tǒng)的硬件部分 43.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)介紹 4

11、3.2 光電傳感器53.3 電感式接近開關(guān)53.4 光纖傳感器63.5 電容式接近開關(guān)63.6 直流電動(dòng)機(jī)63.7 PLC的選擇7四控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)84.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì) 84.2 系統(tǒng)軟件94.3 物料分揀9五控制系統(tǒng)測(cè)試95.1 PLC程序調(diào)試95.2 整體調(diào)試95.3 實(shí)際測(cè)試結(jié)果 105.4 測(cè)試結(jié)果分析 105.5 硬件的測(cè)試105.6 系統(tǒng)的軟件調(diào)試 11六結(jié)論12致說(shuō)甘13參考文獻(xiàn)14附錄15桂林航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙第4頁(yè)共16頁(yè)緒論1.1 課題背景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

12、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，都是按照人們的預(yù)定靠自動(dòng)分揀裝置來(lái)完成的。這種裝置是由接受分揀指示命令的控制裝置、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把 到達(dá)分揀位置的貨物送到相應(yīng)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 理能力大，效率也不高。分揀分類數(shù)目也比較多。作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，近些年來(lái)，可編程控制器技術(shù)在逐步成熟，實(shí)現(xiàn)了工業(yè) 控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍，其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的 進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、及 集散控制等各種

13、任務(wù)的跨越。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè) 備，在世界各地發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。1.2 課題研究的目的和意義為了解決工人分揀工作的繁重和誤差性大等問題，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在實(shí)際工作中應(yīng)用 越來(lái)越廣泛。這種系統(tǒng)利用PLC編程控制，可降低經(jīng)濟(jì)成本的同時(shí)提高工作效率和可靠 性?；赑LC控制的自動(dòng)分揀系統(tǒng)，利用氣動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，具有成本低、效率高、可靠性 好等特點(diǎn)?；赑LC的物料分揀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，是以可編程控制器作為核心，綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng) 控制等先進(jìn)技術(shù)，具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，已 經(jīng)成為目前在機(jī)械控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。 隨著分揀系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的深

14、度和 廣度的提高，分揀系統(tǒng)在眾多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。在國(guó)防軍事、醫(yī)療、食品加工、生活服 務(wù)等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。伴隨著自動(dòng)化在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)控制成分顯得越來(lái)越重要， 由于 工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng) 度。因此機(jī)傳送帶就這樣誕生了，其中的自動(dòng)分揀傳送帶是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的 一項(xiàng)新技術(shù)，它的發(fā)展是由于其積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)，它能部分地代替人工操作，能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工作的傳送和裝卸。 廣泛應(yīng)用傳送帶可以逐步改善勞動(dòng)條件，更體現(xiàn)可控的生產(chǎn)能力，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代， 提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，消

15、除枯燥無(wú)味的工作，節(jié)約勞動(dòng)力，提供更安全的工作 環(huán)境，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少勞動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)以及提高生產(chǎn)效率。1.3 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及意義1.3.1 本設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)系統(tǒng)得電后，各部分在初始位置時(shí)，需要手動(dòng)啟動(dòng)后便可運(yùn)行；(2)電機(jī)開始工作帶動(dòng)傳輸帶傳送物體向前運(yùn)行；(3)有物料時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶動(dòng)作，將物料送走；(4)當(dāng)金屬物料傳感器檢測(cè)到是金屬物料時(shí)，氣缸一動(dòng)作；(5)當(dāng)白色物料傳感器檢測(cè)到白色非金屬物料時(shí)，氣缸二動(dòng)作；(6)當(dāng)黑色物料傳感器檢測(cè)到黑色非金屬物料時(shí)，氣缸三動(dòng)作；(7)當(dāng)非定義物料傳感器檢測(cè)到非定義的物料時(shí)，氣缸四工作；(8)氣缸運(yùn)行應(yīng)有伸出限位保護(hù)；(9)按下停止按鈕，要等到該物

16、料分揀完成后方可停止；(10)啟動(dòng)后，有物料就自動(dòng)分揀，而分揀完成就自動(dòng)停止。1.3.2本設(shè)計(jì)的意義隨著電氣技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域迅速的拓展，尤其是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。 電氣可編程控制技術(shù)與氣動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高，控制方式更靈活， 性能更加可靠。本文主要針對(duì)生產(chǎn)線上的自動(dòng)化設(shè)計(jì)一個(gè)四段物料分揀傳送帶，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化。分揀系統(tǒng)中物料傳感器以及氣缸應(yīng)自動(dòng)化設(shè)備更新時(shí)需要，可以大量代替單調(diào)往復(fù)或高精度需求的工作，在先進(jìn)制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。 它可以搬運(yùn) 貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動(dòng)?？梢詫?shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在高溫、腐 蝕及有毒氣體等環(huán)境下操作保護(hù)人身安全

17、，可以廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需要，本設(shè)計(jì)試圖開發(fā) PLC寸物料與分揀物料的控制，并借助 必要的精密傳感器，使其能夠?qū)Σ煌伾约胺N類的物料按預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行分揀， 適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性生產(chǎn)線。采用PLC空制,是一種預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行物料分揀的自動(dòng)化裝置，可部分代替人在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè)，并且在產(chǎn)品變化或臨時(shí)需要對(duì)物料傳感器，氣缸進(jìn)行新的分配 任務(wù)時(shí)，可以允許方便的改動(dòng)或者重新設(shè)計(jì)其新的部件，而對(duì)于位置改變時(shí)，只要重新 編程，就能很快地投入生產(chǎn)中，降低安裝和轉(zhuǎn)換工作的費(fèi)用和提高生產(chǎn)時(shí)間。二系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)

18、要求2.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)(1)熟悉羅克韋爾的開發(fā)環(huán)境，運(yùn)用 PLC來(lái)編寫工程文件；(2)分揀出金屬和非金屬；(3)分揀出黑色物料和白色物料；(4)分揀出非定義的物料。2.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求(1)完成分揀系統(tǒng)的接線；(2)編寫控制程序；(3)完成軟件對(duì)硬件檢測(cè)和調(diào)試工作；(4)查閱國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)和發(fā)展前沿信息，閱讀相關(guān)外文文獻(xiàn)2.2 方案比較與選擇由于本設(shè)計(jì)是基于PLC勺材料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以從材料分揀系統(tǒng)裝置的控制系統(tǒng)方面進(jìn)行方案的比較與選擇。一共有三種方案：分別是PLG繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。下面是關(guān)于三種方案的比較與選擇。2.2.1 PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較幾十年來(lái)，繼

19、電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，而且目前仍然在 工業(yè)領(lǐng)域中大量的運(yùn)用，然而其控制性能與自身的功能已無(wú)法滿足與適應(yīng)工業(yè)控制的要 求和發(fā)展，與PLC1比較，存在著質(zhì)的差別。下面是關(guān)于它們的各個(gè)方面的比較：(1)控制功能的實(shí)現(xiàn)：繼電器控制系統(tǒng)通過對(duì)繼電器進(jìn)行硬接線完成相應(yīng)的控制 功能，而PLC寸具進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)所需控制要求。(2)對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性：繼電器控制系統(tǒng)需要重新設(shè)計(jì)與接線，適應(yīng)性差， PLCR需對(duì)程序進(jìn)行修改，適應(yīng)性強(qiáng)。(3)可靠性：繼電器控制系統(tǒng)元器件多，觸點(diǎn)多，容易出現(xiàn)故障，PL而樣大規(guī)模集成電路，絕大部分是軟繼電器，可靠性高。(4)控制的實(shí)時(shí)性：繼電器控制系統(tǒng)機(jī)械動(dòng)作

20、時(shí)間常數(shù)大，實(shí)時(shí)性差，PLC散處理器，實(shí)時(shí)性非常好。(5)占用空間與安裝：繼電器控制系統(tǒng)控制體積巨大、笨重，安裝施工工作量大， PL"積小，重量輕，安裝工作量小。(6)使用壽命：繼電器控制系統(tǒng)易損，壽命短，PLCW命較高。(7)價(jià)格：繼電器控制系統(tǒng)的價(jià)格較低，PL飯高。(8)維護(hù)：繼電器控制系統(tǒng)維護(hù)復(fù)雜、工作量大，PLC隹護(hù)工作量較小。2.2.2 PLC與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比較通用計(jì)算機(jī)具有十分強(qiáng)大的計(jì)算與數(shù)據(jù)處理能力，同時(shí)數(shù)據(jù)處理速度已達(dá)到極高的水平，但是應(yīng)用通用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工業(yè)控制，在很多方面沒有 PL皿能強(qiáng)大。下面是關(guān)于 它們的比較：(1)工作方式：通用計(jì)算機(jī)采樣中斷方式，PL而樣

21、掃描方式。(2)通用計(jì)算機(jī)使用匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言，PL而用助記符語(yǔ)句表、梯形圖等。(3)工作環(huán)境：通用計(jì)算機(jī)要求較高，PLCT在較差的環(huán)境工作。(4)對(duì)使用者的要求：通用計(jì)算機(jī)需要專用的學(xué)習(xí)培訓(xùn)才行，PLCS言易學(xué)，稍加培訓(xùn)即可使用。(5)可靠性：通用計(jì)算機(jī)商業(yè)級(jí)要求，PLC：業(yè)級(jí)，且有多種特殊設(shè)計(jì)。(6)系統(tǒng)軟件：通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件功能強(qiáng)大，但占用存儲(chǔ)空間過大，PLC(統(tǒng)軟件功能專用，占用存儲(chǔ)空間小。(7)價(jià)格：通用計(jì)算機(jī)價(jià)格高，PLC介格較低。以上各種情況綜合分析，決定采用PLC空制系統(tǒng)來(lái)控制材料分揀系統(tǒng)裝置。和其他 兩種控制系統(tǒng)相比PLC空制系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)是可靠性、易操作性、靈活性、機(jī)電一

22、體化等。三控制系統(tǒng)的硬件部分3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)介紹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I/O點(diǎn)。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件 結(jié)構(gòu)框圖，如圖3-1所示。編拒器物料傳感 器啟動(dòng)/停止空氣壓縮機(jī)桂林航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第10頁(yè)共16頁(yè)圖3-1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖3.2 光電傳感器光電開關(guān)是光電接近開光的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物對(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(wú)的。 物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被 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)接受

23、到的光纖的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。 光電開關(guān)的主要類型有對(duì)射型光電開光、 漫反射型 光電開光和鏡面反射型光電開關(guān)。 工業(yè)中經(jīng)常用它來(lái)記數(shù)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)次數(shù)。 本次設(shè)計(jì) 用的是型號(hào)為E3F-DS30C4t電開光，其接線圖如圖2-1所示，用于作為物料的檢測(cè)， 當(dāng)物料倉(cāng)有物料時(shí)就會(huì)通過光電傳感器來(lái)感應(yīng)來(lái)給下一級(jí)信號(hào)，相反當(dāng)沒有無(wú)料時(shí)則沒有相應(yīng)動(dòng)作。圖2-1 NPN常開光電接線圖3.3 電感式接近開關(guān)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(lái)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關(guān)，使接

24、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(wú)金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。接線圖如圖2-2,其原理圖如圖2-3所示。本次設(shè)計(jì)用型號(hào)為L(zhǎng)J12A3-4-2/BX的電感式接近開關(guān)來(lái) 用作檢測(cè)金屬物料，即作為金屬傳感器。圖2-3電感傳感器工作原理圖電感傳感器介紹：由鐵心和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變 化的傳感器，又稱電感式位移傳感器。這種傳感器的線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定 的，其電感量的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)把線圈接入測(cè)量電路并接通激勵(lì)電源時(shí)， 就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。電感式傳感器的特點(diǎn)是：無(wú)活動(dòng)觸

25、點(diǎn)、可靠度高、壽命長(zhǎng)；分辨率高；靈敏度高； 線性度高、重復(fù)性好；測(cè)量范圍寬；無(wú)輸入時(shí)有零位輸出電壓，引起測(cè)量誤差； 對(duì)激勵(lì)電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求比較高；不適用與高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。電感式傳感器主要用于位移測(cè)量和可以傳換成位移變化的機(jī)械量的測(cè)量。常用電感式傳感器有變問隙型、變面積型和螺旋管型。在實(shí)際應(yīng)用中，這三種傳感器多制成差動(dòng)式，以便提高線 性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。3.4 光纖傳感器光纖傳感器能分辨出黑白顏色，可檢測(cè)目標(biāo)物體對(duì)黑白色的反射比率， 從而鑒別物 體顏色。光纖是光電接近開關(guān)，由光纖檢測(cè)頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光纖 檢測(cè)頭是分離的兩部分，光纖檢測(cè)頭的尾部部分分別插入

26、兩個(gè)光纖孔。 光纖式光電開關(guān) 的傳感器部分沒有絲毫電路連接，不產(chǎn)生熱量，只利用很少的光能，這些特點(diǎn)使光纖傳感器成為危險(xiǎn)環(huán)境下的理想選擇。還可以用于關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的長(zhǎng)期高溫可靠穩(wěn)定的監(jiān) 視，相對(duì)于傳統(tǒng)傳感器，光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)有：抗電磁干擾，可工作于惡劣環(huán)境，傳輸 距離長(zhǎng)，使用壽命長(zhǎng)，此外，由于光纖頭具有較小的體積，所以可以安裝在很小的空間 里。3.5 電容式接近開關(guān)電容式接近開關(guān)，這種開關(guān)的測(cè)量通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是 開關(guān)的外殼。這個(gè)外殼在測(cè)量過程中通常是接地或與設(shè)備的機(jī)殼相連接。當(dāng)有物體移向接近開關(guān)時(shí)，不論它是否為導(dǎo)體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從 而使電容

27、量發(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)的接通或斷開。這種接近開關(guān)檢測(cè)的對(duì)象，不限于導(dǎo)體，可以絕緣的液體或粉狀物等。 本次設(shè)計(jì)用型號(hào)為L(zhǎng)JC18A3-B-Z/BX的電容式接近開關(guān)，用來(lái)檢測(cè)黑色物料。3.6 直流電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)， 而不受負(fù)載變化的影響， 即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角0這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電 機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái) 控制變得非常的簡(jiǎn)單。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于

28、帶動(dòng)傳輸帶輸送物料前行，可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)，來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。同時(shí)，可以通過控制脈沖 頻率來(lái)控制材料分揀裝置的可編程控制系統(tǒng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)選用的型號(hào)為2GN-90K3.7 PLC的選擇根據(jù)上面所確定的I/O點(diǎn)數(shù)，且材料分揀裝置的控制為開關(guān)量控制。 因此，選擇一 般的小型機(jī)即可滿足控制要求。本系統(tǒng)選用美國(guó)羅克韋爾公司的micro 850系列的2080-LC50-48QW阻PLG i% PLC滿足本系統(tǒng)的需求。根據(jù)所選擇的PLC型號(hào)，對(duì)本系統(tǒng)中PLC的輸入輸出端進(jìn)行分配，如圖表3-1所示。表3-1材料分揀裝置PLC輸入與輸出端子分配表符號(hào)名稱接

29、線工作作DDJF直流電機(jī)負(fù)DO_16-低-高DRF入料電磁閥負(fù)DO_15-低-®高DCLF金屬電磁閥負(fù)DO_14-低-高DCBF白色物料電磁閥負(fù)DO_13-低-高DCHF黑色物料電磁閥負(fù)DO_12-低-高CHHF黑色物料氣缸后置磁性開關(guān)DI_20-|/|-高-|-無(wú)CHBF白色物料氣缸后置磁性開關(guān)DI_19-|/|-高-|-無(wú)CQLF金屬物料氣缸后置磁性開關(guān)DI_18-|/|-高-|-無(wú)RHF入料氣缸后置檢測(cè)開關(guān)DI-17-|/|-高-|-無(wú)RQX入料傳感器信號(hào)輸出DI_13-|/|-低-卜高DGQX金屬傳感器信號(hào)輸出DI_14-|/|-低-卜高YSQX白色傳感器信號(hào)輸出DI_15-

30、|/|-低-卜高DRQX黑色傳感器信號(hào)輸出DI_16-|/|-低-卜高啟動(dòng)負(fù)啟動(dòng)負(fù)DI_21-低-高停止負(fù)停止負(fù)DI_22-低-高DDJZ直流電機(jī)正+24VDRZ入料電磁閥正+24VDCLZ金屬電磁閥正+24VDCBZ白色物料電磁閥正+24VDCHZ黑色物料電磁閥正+24V啟動(dòng)正啟動(dòng)正+24V停止正停止正+24V+24V直流穩(wěn)壓源正極四控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)的核心，程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是根據(jù)控制要求及工藝流 程，畫出狀態(tài)流程圖并設(shè)計(jì)出梯形圖。4.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的要求，分析各個(gè)設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序，可畫出程 序流程圖，如圖4-1所示。當(dāng)程序設(shè)計(jì)好之后

31、必須下載到PLC中才可以運(yùn)行系統(tǒng),下載時(shí)使用的是羅克韋爾PLC專用的編程電纜。這根電纜一端接在電腦上，一端接在PLC通訊串口上。當(dāng)電纜接好之后，打開軟件，進(jìn)入要下載的文件。先轉(zhuǎn)換 文件，然后選著菜單欄里的PLC選擇。便可以下載程序到PLC中。傳送帶運(yùn)行電磁閥得電閉合, 氣缸推桿推下物料圖4-1程序流程圖4.2 系統(tǒng)軟件啟動(dòng)程序中設(shè)有急停，如果遇到緊急情況，按下停止按鈕，便可以停止轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)傳送帶運(yùn)行，傳感器檢測(cè)到物料，如鐵質(zhì)物料，則相應(yīng)的氣缸動(dòng)作將物料推 到指定位置。4.3 物料分揀當(dāng)鐵質(zhì)物料到達(dá)傳感器檢測(cè)范圍時(shí)，接通電磁閥線圈一，進(jìn)而氣缸1動(dòng)作，推出推桿，推桿將物料推出傳送帶；當(dāng)

32、白色物料到達(dá)相應(yīng)檢測(cè)的傳感器范圍時(shí)，接通電磁閥 線圈二，進(jìn)而氣缸2動(dòng)作，推出推桿，推桿將物料推出傳送帶；相應(yīng)地，第三個(gè)分揀與 此類似，直到物料完全被分揀出來(lái)，就可以完成物料分揀。五控制系統(tǒng)測(cè)試在PLC軟硬件設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)進(jìn)行調(diào)試工作。 設(shè)為在程序設(shè)計(jì)過程中，難免會(huì)有疏 漏的地方，因此在將PLC連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之前，必須進(jìn)行軟件測(cè)試，以排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整天調(diào)試的周期、另外，一些硬件如傳感器等， 在使用前也需事先調(diào)試好。5.1 PLC程序調(diào)試將所編寫的梯形圖程序進(jìn)行編譯，通過上下位機(jī)的連接電纜把程序下載到PLC中o剛編好的程序難免會(huì)有缺陷或者錯(cuò)誤。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除程

33、序中的錯(cuò)誤，減少系統(tǒng)現(xiàn) 場(chǎng)調(diào)試的工作量，確保系統(tǒng)在各種正常和異常情況時(shí)都能做出正確的響應(yīng)，需要進(jìn)行離線測(cè)試，既不將PLC的輸出接到設(shè)備上。按照控制要求在指定輸入端輸入信號(hào)，觀察輸 出指示燈的狀態(tài)，若輸出不符合要求，則查找原因，并排除。5.2 整體調(diào)試聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。將設(shè)備接入PLG進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，看是否滿足要求，如果不滿足要求，可通過綜合調(diào)整軟件和硬件系統(tǒng)，直到滿 足要求可以。圖5-1為分揀設(shè)備的接線布局圖。說(shuō)明（由康一一線蛹一、忖叫號(hào)從左世右懾次墨.人村險(xiǎn)：基傳心麓CF*） .重檢說(shuō)代感看L!啾；.M e <Rft>做:M傳修料粒11傳*CHPtt

34、） . 4軸情感瞬永厚厲削刪悔料時(shí)發(fā) 疑于幅電平證S&b在樓加H檢髀/打忸蟲半世疝.蛆二，通MgflK為內(nèi) 門州 “：的肝苦書理F干番:升1厘吐3HLB.內(nèi)卵的f隔口口經(jīng)了-I VJ iW, ，.率明1KTE*：5Ji.AC .口 .門W2人 UM ”1.叫：丁 k與封。門：1肛村.控制面板圖5-1分揀設(shè)備的接線布局圖5.3 實(shí)際測(cè)試結(jié)果經(jīng)過上面的一系列調(diào)試，可以測(cè)試出電機(jī)功能都處于正常狀態(tài)，包括電機(jī)的啟動(dòng)和 停止。傳感器的功能也處于正常狀態(tài)， 未出現(xiàn)偏差，其中包括光電傳感器檢測(cè)到物料后 給出的信號(hào)正常、電感式傳感器檢測(cè)到物料后給出信號(hào)正常、光纖傳感器檢測(cè)到物料后 給出信號(hào)也正常。故在

35、系統(tǒng)的軟件和硬件上都處于正常狀態(tài)， 便可以進(jìn)行下一步的運(yùn)行。5.4 測(cè)試結(jié)果分析當(dāng)按下啟動(dòng)鍵之后，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，3秒之后，入料氣缸開始工作，每隔一秒推縮一次， 物料被送進(jìn)傳送帶。當(dāng)金屬傳感器檢測(cè)到金屬物料時(shí)，具下的氣缸將其推出，依次類推， 將三種物料進(jìn)行分揀。按下停止鍵時(shí)，電機(jī)停止工作，各氣缸后置歸位，結(jié)束工作。再 次按下啟動(dòng)鍵時(shí)亦可重新開始工作。在測(cè)試過程中白色物料傳感器偶爾會(huì)檢測(cè)不出白色物料而導(dǎo)致不能正常運(yùn)行， 這其 中的原因是傳感器可能存在誤差或者是白色物料選擇上有偏差。 經(jīng)過最后的測(cè)試，出現(xiàn) 誤差的原因是白色物料的白點(diǎn)面積不夠大，導(dǎo)致傳感器不能識(shí)別出。5.5 硬件的測(cè)試自動(dòng)分揀裝置由上料機(jī)

36、構(gòu)、分揀機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)構(gòu)三部分組成，上料機(jī)構(gòu)主要是檢測(cè) 到的物料后，使推料氣缸把物料推到指定位置和裝置的運(yùn)行指示，加入物料看光電開關(guān)是否檢測(cè)到，檢測(cè)到后推料氣缸能否把加入的物料推到指定工位，如不能，原因很可能桂林航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙第11頁(yè)共16頁(yè)是安裝位置不當(dāng)造成的。裝置中的氣缸的動(dòng)作速度都能通過該缸上的節(jié)流閥調(diào)節(jié)。搬運(yùn)機(jī)構(gòu)主要是氣動(dòng)系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)組成。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分決定了電機(jī)的步距， 步數(shù) 由程序控制。氣動(dòng)元件的位置反饋信號(hào)是否正常，氣動(dòng)元件的位置反饋信號(hào)是PLC輸入 信號(hào)，再者氣動(dòng)元件工作需要一定的氣壓， 氣壓不能達(dá)到要求，可能是漏氣和氣壓發(fā)生 器沒有工作造成的。分

37、揀機(jī)構(gòu)主要對(duì)物料進(jìn)行分揀，檢測(cè)到物料時(shí)金屬時(shí)，推料氣缸能 否快速準(zhǔn)確的將物料推入指定料槽。由于三個(gè)部分為一個(gè)整體，正確合理的安裝位置才 能使得各機(jī)構(gòu)可靠運(yùn)行。(1)光電傳感器的調(diào)試通電狀態(tài)下的光電傳感器檢測(cè)頭前方的傳送帶上， 放置物料，調(diào)整傳感器上兩螺母， 使傳感器前后移動(dòng)，恰好使傳感器尾端指示燈發(fā)光，該位置即為傳感器對(duì)物料的檢出點(diǎn)。 (2)電感傳感器的調(diào)試通電狀態(tài)下載電感傳感器檢測(cè)頭前方的傳送帶上，放置金屬物料，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器前后移動(dòng)，恰好使傳感器尾端指示燈發(fā)光，該位置即為傳感器對(duì)金屬物 料的檢出點(diǎn)。(3)光纖傳感器的調(diào)試通電狀態(tài)下，在光纖傳感器檢測(cè)頭前方的傳送帶上， 放置帶有

38、白色物料，調(diào)節(jié)傳感 器上的旋鈕。觀察窗口中指示燈，燈發(fā)光時(shí)，再放一黑色物料。燈不亮該靈敏點(diǎn)即為傳 感器檢出點(diǎn)。氣缸的調(diào)試傳感器對(duì)應(yīng)的各個(gè)氣缸在感應(yīng)到材料后便開始動(dòng)作，但由于氣壓的原因，材料不是被打飛，就是根本沒有接觸到材料。 首先將總氣源的氣壓穩(wěn)定，然后逐個(gè)調(diào)試氣閥的進(jìn) 氣開關(guān)，使氣缸的氣量保留在合適適中的位置。在軟件與硬件都已經(jīng)準(zhǔn)備好以后，開始對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。5.6 系統(tǒng)的軟件調(diào)試將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭隤LC后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開關(guān)和按鈕來(lái)模擬，各輸出量的通/斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來(lái)顯示，一般不接 PLC實(shí)際的負(fù)載?？梢愿?據(jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或者按鈕來(lái)模擬實(shí)際的反饋信號(hào)，如限位開關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開。對(duì)于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合功能 表圖的規(guī)定。即在某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時(shí)， 是否發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的正確變化，即在該轉(zhuǎn) 換所有的前級(jí)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步，以及各步被驅(qū)動(dòng)的負(fù) 載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況， 對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式，有選擇