基于PLC控制的顏色、金屬、非金屬的自動分揀

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上瀘州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 論文題目：物料分揀裝置系統(tǒng)設計系 別： 機械工程系 專 業(yè)： 機電一體化技術 班 級： 15級機電xx班 學 號： 15227xxx 學生姓名： xxx 指導教師： xxx 瀘州職業(yè)技術學院機械工程系二0一八年六月專心-專注-專業(yè)目 錄摘要自動分揀系統(tǒng)是指能夠識別物料屬性并對物料進行分揀的自動裝置，自動分揀系統(tǒng)主要運用在電商、郵局、物流配送中心、采礦、港口、碼頭和倉庫等領域，分揀系統(tǒng)能夠有效的提高生產效益。本系統(tǒng)由放料平臺部分、機械手搬運部分和傳送分揀三部分組成。本系統(tǒng)通過PLC控制完成機械手抓取物料，將物料從放料平臺抓取至傳送平臺上

2、；通過PLC控制電機的正反轉帶動傳送帶的運行，實現(xiàn)物料的傳送；電感式傳感器和光纖傳感器用于檢測物料的屬性和顏色；分揀功能通過氣缸推送物料實現(xiàn)分類及入庫；整個系統(tǒng)所有傳感器、按鈕、執(zhí)行機構的狀態(tài)能通過信號燈實時顯示。經過系統(tǒng)調試實現(xiàn)了機械手對物料的抓取和搬運，完成了傳送帶傳送物料以及物料的識別和分揀。關鍵詞:PLC；分揀裝置；控制系統(tǒng)；傳感器第1章 緒 論1.1研究的背景隨著當今社會的不斷發(fā)展，市場的競爭也越來越激烈，因此各個生產企業(yè)都迫切地需要改進生產技術，提高生產效率，尤其在需要進行物料分揀的企業(yè)，以往一直采用人工分揀的方法，致使生產效率低，生產成本高，企業(yè)的競爭能力差，物料的自動分揀已成為

3、企業(yè)的最佳選擇。機械手自動分揀裝置時一種高速自動化生產線上的金屬與非金屬自動分揀設備，其工作流程是物料盤負責輸送物料，一旦有物料進入準備狀態(tài)，則氣動機械手搬運機構；然后機械手快速定位到物料的正上方，下降抓取物料、提升并釋放到指定位置；待物料被釋放后，傳送裝置聯(lián)動，并根據(jù)金屬與非金屬、還有黑白顏色的特點進行分揀；機械手則迅速返回，等待下一輪分揀抓取。因此，利用PLC的功能和特點設計出了一款物料分揀裝置機電一體化系統(tǒng)。1.2 研究的目的及意義研究該系統(tǒng)的目的，是為了用自動化搬運分揀物料代替由人工來進行對物料的搬運和分揀，自動控制與人工分揀相比，自動分揀比人工速度更快、精度更高、更加節(jié)約成本和人力資

4、源。可編程序控制器（PLC）現(xiàn)已綜合了計算機技術、傳感器技術、自動化控制技術和網絡通信技術，其功能越來越強大。因此由PLC控制的自動分揀裝置有著廣闊的應用前景，它節(jié)省了大量的勞動力，大大的提高了生產率，促進了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展。是一個現(xiàn)代化國家工業(yè)生產中不可或缺的重要生產支柱，因此它是工業(yè)控制中用的最多的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是基于控制PLC的物料搬運分揀系統(tǒng)設計，它包括可編程序控制部分、傳感器檢測部分、電動機控制部分以及氣動控制部分。對該系統(tǒng)來講，它就是自動化技術、傳感器檢測技術以及電機拖動技術的融合，在經濟發(fā)展中起著關鍵性作用。近年來，自動控制搬運分揀領域已經發(fā)生著日新月異的變化，未來的升級更新

5、也是接踵而至，各種先進技術已經被應用到各個工業(yè)生產中來，并且已經取得了很大的成績，但是這并不是最終的結果，還將繼續(xù)向前發(fā)展。隨著當今社會的不斷發(fā)展，市場經濟的競爭也更加激烈，因此各個生產行業(yè)都迫切地希望改進如今的生產技術，設計出更加先進合理的生產模式，提高生產效率，同樣在需要進行材料搬運和分揀的行業(yè)，以往一直采用人工分揀的方法，但是人工分揀的生產方式，使得企業(yè)的生產效率低下，生產成本和人工成本很高，利潤空間狹小，企業(yè)的良性競爭能力差，因此改變現(xiàn)如今的生產方式是必須面對的，材料自動搬運分揀系統(tǒng)裝置已成為現(xiàn)代企業(yè)生產的的必然選擇。自動化生產必將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的生產方式。第2章 物料分揀裝置的總體設計PL

6、C控制分揀裝置涵蓋了PLC控制技術、氣動技術、電機拖動技術、傳感器技術、位置控制技術等內容，是實際工業(yè)現(xiàn)場生產設備的縮小模型。本章主要介紹分揀裝置的工藝過程及控制要求。要想對PLC控制系統(tǒng)進行相關設計，首先必須對控制單元進行調查，搞清楚控制單元的工藝過程、工作特點以及預想目的，明確該系統(tǒng)的控制要求，以及各個工作階段的特點和各階段之間的轉換條件，必須將幾個分離的工作站聯(lián)系起來，形成一個統(tǒng)一的整體。2.1 系統(tǒng)的組成部分該系統(tǒng)主要由電氣柜的控制部分和外部平臺的執(zhí)行部分兩大部分組成。2.1.1 系統(tǒng)的控制部分系統(tǒng)的控制部分主要是電氣柜和平臺上的控制盒兩部分組成，電氣柜的電路又分為主回路和控制回路，主

7、回路的電氣元件包含了旋鈕開關、五線插頭、RCD漏電保護器、直流電源模塊、10A的斷路器和2個直流繼電器?？刂苹芈分饕?A的斷路器、4A的斷路器和西門子PLC1200。2.1.2 系統(tǒng)的執(zhí)行部分該系統(tǒng)主要采用基于PLC控制來實現(xiàn)關于物料搬運、分揀兩大部分組成的設計方案。物料搬運系統(tǒng)主要由旋轉氣缸、雙作用伸縮氣缸、氣爪以及機械部分組成，物料分揀控制系統(tǒng)組成主要有傳感器、傳送平臺、電機、傳送帶、分揀氣缸和機械部分等組成。當?shù)谝粋€電容式傳感器檢測到放料平臺有物體時，上料傳感器（電容式傳感器）輸出信號給PLC，PLC控制閥，使機械手動作，將物料從放料平臺搬運到傳送帶上的傳送平臺內，當傳送平臺處的傳感器

8、檢測到有物料時，輸出信號給PLC，傳送帶開始運轉。第一個物料傳感器為電感傳感器，當檢測出物料為鐵質物料時，反饋信號送PLC，由PLC控制氣動閥動作選出該物料；第二個物料傳感器為電容傳感器，當檢測出物料為鋁質物料時，反饋信號送PLC,PLC控制氣動閥動作選出該物料；第三個物料傳感器為顏色傳感器，當檢測出物料的顏色為待檢測顏色時，PLC控制氣動閥動作選出該物料是白色還是黑色。本裝置由于采用PLC作為控制系統(tǒng)，它存在輸入輸出響應的滯后現(xiàn)象。滯后現(xiàn)象是指PLC外部輸入信號發(fā)生變化的時刻起至它控制的有關外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的間隔。雖然它有一定的延遲但并不影響分揀系統(tǒng)裝置的工作，因為PLC的延遲

9、時間只有幾十毫秒，對于本分揀系統(tǒng)裝置起不到什么影響，完全可以忽略。本設計主要研究的是使分揀系統(tǒng)裝置能進行三種物料的分揀。保護導線電流：小于或等于3.5mA2.2 系統(tǒng)的設計要求系統(tǒng)的設計要求主要包括功能要求、控制要求、布局要求和美觀要求，進行設計之前，首先應分析控制對象的要求。2.2.1 系統(tǒng)的技術要求輸入電壓：AC220V（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且小于0.6Mpa防護等級：IP54保護等級：接地保護保護系統(tǒng)：TN-S系統(tǒng)絕緣電阻：大于或等于0.5M保護導線電阻：小于或等于0.032.2.2 功能要求材料分揀裝置應實現(xiàn)基本功能如下 （1

10、） 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2.2.3 系統(tǒng)控制方式及要求雖然物料搬運分揀系統(tǒng)裝置現(xiàn)在已經開始在現(xiàn)代工業(yè)生產中和實際應用中開始發(fā)揮作用，但是隨著科學技術的不斷更新和發(fā)展，自動搬運分揀系統(tǒng)也在不斷的完善中。分揀系統(tǒng)裝置有幾種系統(tǒng)控制方式。分別是繼電器控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)以及PLC控制等系統(tǒng)。幾十年來繼電器控制系統(tǒng)一直為工業(yè)發(fā)展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工業(yè)中大量應用，繼續(xù)發(fā)揮著作用，然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應現(xiàn)代工業(yè)生產控制要求和發(fā)展。雖然計算機

11、控制系統(tǒng)有著十分強大的計算與數(shù)據(jù)處理、分析能力，即使它的計算速度和運行速度很快，但是在其他方面卻沒有PLC控制系統(tǒng)的功能強大。因此在這個系統(tǒng)的設計中選擇的是PLC來控制自動搬運分揀系統(tǒng)裝置。在該系統(tǒng)系統(tǒng)中，按下開始按鈕以后，PLC發(fā)出信號控制機械手對物料進行搬運，當物料從放料平臺運轉到傳送臺上后，利用檢測傳感器對待測物料進行檢測并分類。當待測物料經搬運裝置（機械手）送入傳送帶上的傳送平臺后，依次接受傳感器的檢測。如果被某種傳感器檢測到信號，通過相應的氣動裝置將其推入相應的倉庫；否則，傳送平臺繼續(xù)向前運行。其控制要求有如下9 個方面：（1） 系統(tǒng)上電后，氣動壓力傳感器0B0達到預設值，旋開急停按

12、鈕S0，按下氣動壓力開啟按鈕S1，主閥接通，按下復位按鈕，系統(tǒng)復位，然后按下開始按鈕，當電容式傳感器0B1在放料平臺檢測到有物料，機械手動作；（2）電機運行，帶動傳輸帶傳送物體向前運行；（3）當電感傳感器檢測到鐵物料時，推汽缸4 動作；（4）當顏色傳感器檢測到材料為白顏色時，推汽缸5動作；（5）當顏色傳感器檢測到材料為白顏色時，推汽缸6動作；（6）氣缸運行有動作限位開關保護；（7）當一個物料送到相對應的料倉后，傳送平臺回到初始位置，再進行第二個物料的搬運。第3章 控制系統(tǒng)的硬件設計3.1 系統(tǒng)的硬件結構在該系統(tǒng)中，一個有三個模塊，分別是放料模塊、傳送模塊及分揀模塊。放料模塊是用來將需要分揀的物

13、料進行存放，其中有一個放料平臺，滑道上的物料滑到放料平臺的指定位置上后，等待機械手的抓取。傳送模塊是用來將放料平臺上的物料搬運到傳送平臺上，起一個搬運的作用。分揀模塊是對傳送平臺上的物料進行分類并將其送至相應的倉庫。然后將三個不關聯(lián)的模塊組成一的統(tǒng)一的結合體。如圖3-1所示。圖3-1 材料分揀裝置的實物圖3.2 PLC的選型該自動搬運分揀系統(tǒng)中的關鍵技術在于分析控制系統(tǒng)的要求，必須確定輸入和輸出點位的個數(shù)，確定I/O點的個數(shù)，在確定好I/O點數(shù)后，在選擇PLC的型號，然后進行I/O分配。根據(jù)控制要求，輸入應該有7個開關信號，8個傳感器信號，包括1個壓力傳感器、1個電感傳感器、3個電容傳感器、1

14、個顏色傳感器和2個漫反射式光電傳感器，在機械手部分有6個磁性開關；在傳送分揀部分，有 6 個氣缸運動位置信號，每個汽缸有動作限位和回位限位，共計6個信號。輸出包括控制電動機正反轉運行的2個繼電器，控制盒上共有8個燈，以及一個信號燈柱三個燈，1個主閥，6個控制汽缸動作的電磁閥。共需I/ O 點28個，其中27 個輸入，26個輸出。根據(jù)上面所確定的I/ O 點個數(shù)，且該材料分揀裝置的控制方式為開關量控制。因此，選擇一般的小型設備即可滿足控制要求。本系統(tǒng)選用西門子公司的S7-1200系列CPU類型6ES7 215-1AG40-0XB0。它有14個輸入點，10個輸出點，以及2個I/O輸入輸出模塊，型號

15、是DI 16/DQ 16×24VDC，符合本系統(tǒng)輸入輸出個數(shù)的要求。根據(jù)所選擇的PLC型號，對本系統(tǒng)中PLC的輸入輸出端子進行分配，如表1所示表1 材料分揀裝置PLC 輸入/輸出端子分配表序號輸入信號按鈕開關名稱符號地址1急停按鈕S0I0.02氣動壓力開啟按鈕S1I0.13復位按鈕S2I0.24開始按鈕S3I0.35手/自動切換S4I0.46機械手平臺啟動S5I0.57傳送平臺啟動S6I0.68傳感器氣動壓力啟動0B0I0.79料倉檢測物料0B1I1.010傳送平臺電容式0B2I1.111傳送平臺電感式0B3I1.212傳送平臺顏色傳感器0B4I1.313位置檢測傳感器10B5I1.

16、414位置檢測傳感器20B6I1.515位置檢測傳感器30B7I2.016旋轉氣缸左位行程開關1B1I2.117旋轉氣缸右位行程開關1B2I2.218機械手氣缸伸出到位2B1I2.319機械手氣缸縮回到位2B2I2.420氣爪張開到位3B1I2.521氣爪縮回到位3B2I2.622金屬氣缸伸出到位4B1I2.723金屬氣缸縮回到位4B2I3.024白色氣缸伸出到位5B1I3.125白色氣缸縮回到位5B2I3.226黑色氣缸伸出到位6B1I3.327黑色氣缸縮回到位6B2I3.41輸出信號燈氣動壓力開啟按鈕燈P0Q0.02復位按鈕燈P1Q0.13開始按鈕燈P2Q0.24機械手運行開始燈P3Q0.

17、35傳送帶運行開始燈P4Q0.46機械手運行燈P5Q0.57傳送平臺運行燈P6Q0.68氣動壓力燈P7Q0.79警示燈紅色P31Q3.510警示燈綠色P32Q3.611警示燈白色P33Q3.712閥主閥0M1Q1.013旋轉氣缸左旋1M1Q1.114旋轉氣缸右旋1M2Q2.015升降氣缸上升2M1Q2.116升降氣缸下降2M2Q2.217氣爪張開3M1Q2.318氣爪收縮3M2Q2.419金屬氣缸伸出4M1Q2.520金屬氣缸縮回4M2Q2.621白色氣缸伸出5M1Q2.722白色氣缸縮回5M2Q3.023黑色氣缸伸出6M1Q3.124黑色氣缸縮回6M2Q3.225電機電機正轉M11Q3.32

18、6電機反轉M12Q3.43.3 檢測元件傳感器的選擇主要是對在本系統(tǒng)中使用的傳感器的選擇，并對其原理和接線方式作簡要介紹。3.3.1 傳送模塊的電感式傳感器選擇為了將傳送平臺上的物料區(qū)分且首先分揀的是金屬物料，因此必須將金屬與非金屬材質的物料區(qū)分開來，故選用的是電感式傳感器，只有當金屬物料接近電感式傳感時，方能得到信號。以下是對電感式傳感器的一些原理和接線介紹。電感式傳感器屬于有開關量輸出的位置傳感器，是用來檢測金屬物體。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能產生電磁場的振蕩感應頭時，使物體內部產生渦流。這個渦流反作用于接近開關，使接近開關振蕩能力衰減，內部電路的參數(shù)

19、發(fā)生變化。由此，可識別出有無金屬物體接近，進而控制開關的通或斷。本系統(tǒng)選用電感傳感器。接線圖如圖3-2，原理圖如圖3-3。圖3-2 三線常開式電感傳感器接線圖圖3-3 電感傳感器工作原理圖電感傳感器介紹： 由鐵心和線圈構成的將直線或角位移的變化轉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致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的相關變化。當把線圈接入測量電路并接通激勵電源時，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是：無活動觸點、可靠度高、壽命長；分辨率高；靈敏度高；線性度高、重復性好；測量范圍寬（

20、測量范圍大時分辨率低）；無輸入時有零位輸出電壓，引起測量誤差；對激勵電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高；不適用于高頻動態(tài)測量。電感式傳感器主要用于位移測量和可以轉換成位移變化的機械量（如力、張力、壓力、壓差、加速度、振動、應變、流量、厚度、液位、比重、轉矩等）的測量。常用電感式傳感器有變間隙型、變面積型和螺管插鐵型。在實際應用中，這三種傳感器多制成差動式，以便提高線性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。3.3.2 放料模塊的電容式傳感器的選擇在放料平臺需檢測到有物料方能使機械手動作并抓取物料，由于放料模塊處是一個物料倉庫，因此在該處的物料既有金屬也有非金屬物料，因此在該處的傳感器選用的使電容式傳感器

21、，因為電容式傳感器既能檢測金屬也能檢測非金屬物料。一下是對電容式傳感器的原理介紹和接線方式的介紹。 電容傳感器也屬于具有開關量輸出的位置傳感器，是一種接近式開關。 它的測量頭通常是構成電容器的一個極板，而另一個極板是待測物體的本身。當物體移向接近開關時，物體和接近開關的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。由此，便可控制開關的接通和關斷，接線圖如圖3-4，原理圖如圖3-5。圖3-4 電容傳感器接線圖 圖3-5 電容傳感器工作原理圖電容傳感器介紹：用電測法測量非電學量時，首先必須將被測的非電學量轉換為電學量而后輸入之。通常把非電學量變換成電學量的元件稱為變換器；根據(jù)不同非電

22、學量的特點設計成的有關轉換裝置稱為傳感器，而被測的力學量（如位移、力、速度等）轉換成電容變化的傳感器稱為電容傳感器。從能量轉換的角度而言，電容變換器為無源變換器，需要將所測的力學量轉換成電壓或電流后進行放大和處理。力學量中的線位移、角位移、間隔、距離、厚度、拉伸、壓縮、膨脹、變形等無不與長度有著密切聯(lián)系的量；這些量又都是通過長度或者長度比值進行測量的量，而其測量方法的相互關系也很密切。對于上述這些力學量，尤其是緩慢變化或微小量的測量，一般來說采用電容式傳感器進行檢測比較適宜，主要是這類傳感器具有以下突出優(yōu)點：(1) 測量范圍大其相對變化率可超過100%；(2) 靈敏度高，如用比率變壓器電橋測量

23、，相對變化量可達10-7數(shù)量級；(3) 動態(tài)響應快，因其可動質量小，固有頻率高，高頻特性既適宜動態(tài)測量，也可靜態(tài)測量；(4)穩(wěn)定性好由于電容器極板多為金屬材料，極板間襯物多為無機材料，如空氣、玻璃、陶瓷、石英等；因此可以在高溫、低溫強磁場、強輻射下長期工作，尤其是解決高溫高壓環(huán)境下的檢測難題。3.3.3 傳送模塊的光電傳感器的選擇在傳送分揀部分時由于經過電感傳感器的檢測后，已經將金屬物料分揀到相應的料倉中，現(xiàn)在要對剩下的物料進行顏色的識別和分揀，故需用光纖傳感器對物料的顏色進行識別，在該系統(tǒng)中選用的是光線黑白識別傳感器，將放大器的靈敏度調制只對白色物料有信號，黑色物料無信號就可對物料的顏色進行

24、識別了。以下是對光纖傳感器的原理介紹以及實物圖的展示。光電傳感器是一種小型電子設備，它可以檢測出其接收到的光強的變化。用來檢測物體有無的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設備，發(fā)射器帶一個校準鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上。在金屬圓筒內有一個小的白熾燈做為光源。這些小而堅固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形。本系統(tǒng)選用光電傳感器型號是YIBOHNB PRS-310 。接線圖如圖3-6所示，實物圖如圖3-7所示，其中負載接至PLC的輸入信號。 圖3-6 光電傳感器接線圖圖3-7 光電傳感器實物圖光電傳感器介紹：光電傳感器是指能夠將可見光轉換成某種電量的傳感

25、器。光電傳感器采用光電元件作為檢測元件，首先把被測量的變化轉變?yōu)樾盘柕淖兓?，然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件3部分組成。光電傳感器是將光信號轉換為電信號的光敏器件。它可用于檢測直接引起光強變化的非電量，也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量。光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多。傳感器的結構簡單，形式靈活多樣，體積小。與光纖傳感器配套使用的還有光纖放大器，放大器就是把接受的外部光信號進行光電模擬量處理，以及對檢測物料的距離和顏色的調整，通過調節(jié)放大器可以將檢測物料的距離調遠或調近，可以對黑色或白色進行顏色識別。其面板

26、圖如圖3-7所示。圖3-8 放大器的調節(jié)示意圖3.4執(zhí)行裝置的選擇主要是對該系統(tǒng)中的直線氣缸、旋轉氣缸、氣爪和直流電機等執(zhí)行機構的技術參數(shù)說明及簡要介紹。3.4.1圓形直線氣缸在該系統(tǒng)中用到的氣缸主要是直線雙作用氣缸，主要用該類型的氣缸來進行對物料的推送，將物料推送到相應的料倉。用到的氣缸是SMC公司生產的，氣缸的實物圖如圖3-9所示。圖3-9 直線氣缸根據(jù)系統(tǒng)中選擇的氣缸，列舉了一些關于該氣缸的技術參數(shù)，如表2所示。表2 氣缸的技術參數(shù)缸徑（mm）20253240506380100動作方式雙作用使用流體空氣最高使用壓力0.7MPa最低使用壓力0.1MPa環(huán)境和流體溫度無磁性開關：-10-70

27、（未凍結）帶磁性開關：-10-60（未凍結）活塞速度50-100mm/s緩沖橡膠緩沖潤滑無3.4.2六棱柱直線氣缸在機械手的豎直方向上的氣缸為了防止氣缸在伸出時有角度的旋轉，故不能使用直線圓形氣缸，而選用的時六棱柱直線氣缸。這樣可以使機械手在伸出時能使氣爪準確抓取物料。在該系統(tǒng)中選用的是SMC公司生產的氣缸，其型號為CDM2KB15-75-C73。氣缸實物圖如圖3-10所示。圖3-10 六棱柱直線氣缸實物圖3.4.3氣爪在該系統(tǒng)中選用的是SMC公司生產的MHZ2-100型號的氣爪，該氣爪具有靈活多變、反應速度快，適合多種工作環(huán)境的工作要求，其中實物圖如圖3-11所示。圖3-11 氣爪實物圖根據(jù)

28、系統(tǒng)中選擇的氣爪，列舉了一些關于該氣爪的技術參數(shù)，如表3所示。表3 氣爪的參數(shù)缸徑(mm)6101620253240使用流體空氣使用壓力范圍（MPa）雙作用0.15-0.70.2-0.70.1-0.70.1-0.7單作用0.3-0.70.35-0.70.25-0.70.25-0.7環(huán)境及液體溫度-10-60重復精度0.01mm0.02mm最高使用頻率（c.m.p）180(MHZL2系列為120)60潤滑無動作方式雙作用，單作用磁性開關無觸點磁性開關（MHZA2,MHZAJ2不帶磁性開關）接口管徑M3×0.5M5×0.83.4.4旋轉氣缸在該系統(tǒng)中，需要用機械手旋轉90

29、76;將物料從放料平臺搬運到傳送平臺上，故選用了旋轉角度為90°的旋轉氣缸，該氣缸具有精度高，適應性強，穩(wěn)定性高，因此價格也不低，旋轉氣缸的實物圖如圖3-12所示。圖3-12 旋轉氣缸根據(jù)系統(tǒng)中選擇的旋轉氣缸，列舉了一些關于該旋轉氣缸的技術參數(shù)，如表4所示。表4 旋轉氣缸的技術參數(shù)缸徑（mm）1015203040使用流體空氣（不供油）最高使用壓力MPa0.71.0最低使用壓力MPa0.20.15環(huán)境和流體溫度5-60轉速可調范圍（S/90°）0.03-0.3 0.04-0.3 0.07-0.5允許動能（J）單葉片無緩沖墊0.000150.000250.00040.0150.

30、03有緩沖墊0.0010.0030.020.04雙葉片0.00030.00120.00330.020.04允許軸負載橫向1515253060軸向1010202540角度調整單元的角度可調范圍單葉片0-230° 0-240°0-230°雙葉片0-90°3.4.5電機在該系統(tǒng)中，由于轉送帶要實現(xiàn)正反轉，故使用直流電機，該電機的型號是JS-42GA775-F，與電機配套使用的還有聯(lián)軸器，電機給傳送帶提供動力，電機轉動帶 動傳送帶上的物料向前移動，由于該系統(tǒng)的低轉速，因此選用小型的直流減速電機。它具有低速高扭矩、轉速穩(wěn)定可靠，噪音小、低耗能等優(yōu)點。如圖3-13所

31、示。圖3-13 直流電機第4章 系統(tǒng)的軟件設計當放料平臺上有物料存在時，機械手動作，將物料抓至傳送平臺上。傳送平臺由傳送帶帶動，運行至傳感器下方，檢測物料的顏色與材質（金屬與非金屬），檢測完畢，傳送平臺繼續(xù)運行，根據(jù)檢測結果將不同顏色不同材質的物料分別傳送至相應倉庫。送料完畢傳送帶返回等待繼續(xù)工作。4.1 機械手的功能要求當所有的開關處于“off”狀態(tài)時，壓力傳感器0B0檢測到氣壓信號，電容式傳感器0B1在放料平臺處檢測到物料時，按下氣動壓力開始按鈕S1，主閥0M1接通，按下復位按鈕S2，系統(tǒng)復位；當磁性開關1B2、2B2有信號時，然后按下開始按鈕S3，機械手動作，升降氣缸2M伸出，伸出到位后

32、，磁性開關2B1、3B1檢測到信號，延時2S，氣爪抓取物料，氣爪抓取物料后，磁性開關3B2檢測到信號延時2S，延時時間到，升降氣缸2M縮回后，磁性開關2B1檢測到信號，延時2S，延時時間到，旋轉氣缸1M左旋。當磁性開關1B1、2B1檢測到信號時并延時2S，延時時間到，升降氣缸2M伸出，當磁性開關1B1、2B2檢測到信號時并延時2S，延時時間到，氣爪3M張開，當磁性開關1B1、2B1、3B1檢測到信號時并延時2S，延時時間到，升降氣缸2M縮回，當磁性開關1B1、2B2、3B1檢測到信號時，2S后旋轉氣缸1M右旋，回到初始位置，當傳送平臺完成相應的物料分揀后，傳送平臺回到初始位置，延時2S后，機械

33、手繼續(xù)以上的動作，進行循環(huán)。根據(jù)機械手的功能分析和功能要求，可畫出機械手的流程圖，如圖4-1所示。圖4-1 機械手流程圖4.2 傳送平臺的功能要求當電容式傳感器0B2檢測到傳送平臺上有物料，且機械手處于右位時，傳送帶正轉開啟，當電感式傳感器0B3檢測到有金屬物料時，傳送平臺到達金屬氣缸的前端時，電機正轉停止，磁性開關4B1檢測到信號并延時2S后，金屬氣缸4M伸出，氣缸伸出到位后，磁性開關4B2檢測到信號并延時2S后，氣缸4M縮回，2S后電機開始反轉，當電容式傳感器0B4檢測到有信號時，延時0.7S電機反轉停，此時電機回到初始位置，等待下一個物料的分揀。當電感式傳感器未檢測到信號，顏色傳感器0B

34、5檢測到信號時，則判斷該物料為白色非金屬物料，電機正轉，當位置檢測傳感器0B6檢測到信號時，延時一定的時間，電機停，使傳送平臺停在白色氣缸5M的前端位置，磁性開關5B1檢測到信號并延時2S后氣缸5M伸出，伸出到位后，磁性開關5B2檢測到信號并延時2S，氣缸5M縮回，延時2S后電機開始反轉，當電容式傳感器0B4檢測到有信號時，延時0.7S電機反轉停，此時電機回到初始位置，等待下一個物料的分揀。當電感式傳感器未檢測到信號，顏色傳感器0B5未檢測到信號時，則判斷該物料為黑色非金屬物料，電機正轉，當位置檢測傳感器0B7檢測到信號時，延時一定的時間，電機停，使傳送平臺停在黑色氣缸6M的前端位置，磁性開關

35、5B1檢測到信號并延時2S后氣缸6M伸出，伸出到位后，磁性開關6B2檢測到信號并延時2S，氣缸6M縮回，延時2S后電機開始反轉，當電容式傳感器0B4檢測到有信號時，延時0.7S電機反轉停，此時電機回到初始位置，等待下一個物料的分揀。以上是物料分揀的一個整體過程。根據(jù)分揀部分的功能分析和功能要求，可畫出流程圖，如圖4-2所示。圖4-2 分揀部分流程圖第5章 控制系統(tǒng)的調試在PLC的軟硬件設計完成以后，應該對其進行調試工作。因為在程序設計過程中，難免會有疏漏的地方，因此在將PLC與現(xiàn)場設備相連之前，必需進行軟件方面的測試，以排除程序上的錯誤，同時也為整體調試做好準備，縮短整體調試的時間。另外，一些

36、硬件如電磁閥、傳感器等，在使用之前，必須事先調試到合適的位置。5.1 硬件調試5.1.1 電感傳感器的調試在電感傳感器下方的傳送平臺上，放置鐵質物料，調整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動，恰好使傳感器上端的指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對鐵質材料的檢測點，如圖5-1所示。圖5-1 電感式傳感器的調試圖片5.1.2 電容傳感器的調試在電容傳感器下方的傳送平臺上，放置鋁質料塊，調整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動，還可調節(jié)傳感器上方的調節(jié)螺母，改變電容式傳感器的檢測范圍，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對鋁質材料的檢測點，如圖5-2所示。圖5-2 電容式傳感器的調試圖片5.1.3 光電式

37、傳感器的調試通電狀態(tài)下，在顏色傳感器下方的傳送帶上，放置帶有某一顏色料塊，調節(jié)傳感器上的電位器，觀察窗口中紅綠（或藍）指示燈，當兩燈恰好同時發(fā)光時，該靈敏點即為料塊顏色檢測點（注：順時針旋轉檢測色溫向低端移動，否則反之），如圖5-3所示。圖5-3 光纖傳感器的調試圖片5.1.4 磁性開關的調試調節(jié)氣缸上的磁性開關的位置，當氣缸在伸出或縮回的位置時，看磁性開關是否有信號，紅燈亮則表示磁性開關檢測到信號，紅燈不亮則表示位檢測到信號，繼續(xù)調節(jié)磁性開關的位置，直到紅燈亮，如圖5-4所示。圖5-4 磁性開關的調試圖片5.2 軟件調試將所編寫的梯形圖程序進行編譯，通過上下位機的連接電纜把程序下載到PLC中

38、。剛編好的程序難免會出現(xiàn)不可避免的缺陷或錯誤。為了及時發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯誤，減少系統(tǒng)現(xiàn)場調試的工作量，確保系統(tǒng)在各種正常和異常情況時都能作出正確的響應，需要進行離線測試，既不將PLC的輸出接到設備上。按照控制要求在指定輸入端輸入信號，觀察輸出指示燈的狀態(tài)，若輸出不符合要求，則查找原因，并將其排除解決。 5.2.1 機械手程序機械手右旋機械手升降氣缸伸出 機械手升降氣缸縮回機械手氣爪張開機械手氣爪閉合 機械手旋轉氣缸左旋5.2.2 分揀部分的程序電機正轉電機反轉循環(huán)程序金屬氣缸伸出 金屬氣缸縮回顏色傳感器檢測信號 白色物料氣缸伸出白色物料氣缸縮回黑色物料氣缸伸出黑色物料氣缸縮回5.3.3主程序

39、和燈的程序主閥程序燈的程序 結 論本系統(tǒng)通過調試，實現(xiàn)了機械手抓取物料，將物料從放料平臺抓取至傳送平臺上；通過PLC控制電機的正反轉帶動傳送帶的運行，實現(xiàn)了物料的傳送；經過電感式傳感器和光纖傳感器的檢測，物料的屬性和顏色能準確識別；通過PLC控制分揀系統(tǒng)的氣缸推送，物料能正確分類及入庫；整個系統(tǒng)所有傳感器、按鈕、執(zhí)行機構的狀態(tài)能通過信號燈實時顯示。本系統(tǒng)采用可編程控制器PLC 進行控制，能連續(xù)、大批量地分揀物料，分揀誤差率低且降低了勞動強度，可顯著提高勞動生產效率。該系統(tǒng)采用標準化、模塊化的設計，具有系統(tǒng)布局靈活，維護、檢修方便等特點。在本系統(tǒng)中基本上達到了預期目標，但也有一些不足之處，在放料

40、平臺處的滑道不能很好的將物料準確的送到指定位置，需加以修改和完善。致謝通過這段時間的忙碌，畢業(yè)論文也接近尾聲了。在此特別感謝李老師和周老師，在李老師不斷指點下，通過各種渠道搜集資料，從圖書館，或者是網絡上搜索相關的資料書籍等。搜集到一大堆與畢業(yè)論文設計相關的資料，又在老師的指導下，摒棄了一些無關緊要的內容，保留了有參考價值的資料作為備用。接著便開始寫論文了，把收集的資料進行整理和分析，完成了初稿，經過老師的檢查，發(fā)現(xiàn)論文中有很多漏洞與不足之處，終于經過了反復的修改，完成了這篇畢業(yè)論文，至此，也終于發(fā)現(xiàn)，要干好一件事并非那么簡單，敷衍了事是萬萬不可的，對待任何事情都要認真去思考，用思想來完成任務

41、。在這里，我首先要感謝的是我的指導老師，承蒙老師精心指導，雖然工作繁忙，但仍抽出時間給予我?guī)椭瑥恼撐倪x題到論文的寫作過程給予我真誠的鼓勵、中肯的建議和指導。緊接著，我要感謝我的同學們，是他們陪我一起學習、成長，有福同享、有難同當，我才能順利得完成這次論文設計。在這里，我僅用一句話來表明我無法言語的心情：感謝你們！最后，我要感謝學校，是它給了繼續(xù)學習繼續(xù)充實自己的機會，是它給了我學習的地方。參考文獻1 張桂香.電氣控制與PLC應用M.化學工業(yè)出版社，2006年.2 張運波. 工廠電氣控制技術M.化學工業(yè)出版社，2001年.3 余雷聲. 電氣控制與PLC應用M.化學工業(yè)出版社，2001年.4 張

42、澤榮. 可編程控制器原理及應用M.化學工業(yè)出版社，2002年.5 巢文遠. PLC操作技能M.中國勞動社會保障出版社，2003年.6 海伯勒格雷戈爾. 機電一體化圖表手冊M.湖南科學技術出版社，2010年.7烏爾里希菲舍爾.簡明機械手冊M.湖南科學技術出版社，2010年.附錄1 電氣圖 附錄2 機械零件圖 附件3 氣動回路圖附件4 元件清單序號名稱型號個數(shù)1工業(yè)鋁型材流水線型材工作臺鋁型材（歐標）（加工后配裝飾蓋板）2080（6.02米/根)34322020（6.02米/根)2534鋁合金螺母緊固件鋁型材角件配套鋁型材配件型材連接件法蘭螺母2020型材用螺母若干54040型材用螺母若干6自動化框架配件工業(yè)鋁型材用螺絲機照鋁框架連接件T型螺栓2020型材用T型螺栓若干74040型材用T型螺栓若干8鋁型材連接件2020型材用角碼若干94040型材用角碼若干10堵頭裝飾蓋鋁型材蓋板蓋板封口封頭工業(yè)鋁型材配件塑料件 202020*20若干11工業(yè)鋁合金型材配件 腳輪 75D 輪子3寸 平板支撐萬向輪水平調節(jié)輪412鋁塊厚10mm寬70mm（統(tǒng)一