畢業(yè)論文材料分揀裝置PLC控制系統(tǒng)方案

1、 . PAGE36 / NUMPAGES40 . XXXXXXXXXXXXX學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文論文題目： 材料分揀PLC控制裝置系 部：XXXXXXXX系 專 業(yè)：XXXXXXXXXX 班 級(jí)：XXXX級(jí)XX班 學(xué)生：X X X 學(xué) 號(hào)：XXXXXXXXXXX 指導(dǎo)老師： X X 20XX年XX月XX日摘 要PLC控制是目前工業(yè)上最常用的自動(dòng)化控制方法，由于其控制方便，能夠承受惡劣的環(huán)境，因此，在工業(yè)上優(yōu)于單片機(jī)的控制。PLC將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體,專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì),具有功能強(qiáng)、通用靈活、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便以與體積小、重量輕、功耗低等一系

2、列優(yōu)點(diǎn),因此在工業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文主要講述PLC在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用可編程控制器(PLC),設(shè)計(jì)成本低、效率高的材料自動(dòng)分揀裝置。以PLC為主控制器,結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù),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、精度高、易控制的特點(diǎn),可根據(jù)不同對(duì)象,稍加修改本系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)要求。關(guān)鍵詞:可編程控制器，分揀裝置，控制系統(tǒng)，傳感器目錄目 錄HYPERLINK l _Toc344121553摘要I TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc344121484緒論 PAGEREF _Toc344121484 h 1HYPERLINK

3、 l _Toc344121486第1章 材料分揀機(jī)系統(tǒng)硬件介紹4HYPERLINK l _Toc3441214871.1系統(tǒng)中硬件簡(jiǎn)介4HYPERLINK l _Toc3441214981.1.1可編程控制器PLC PAGEREF _Toc344121498 h 4HYPERLINK l _Toc3441214991.1.2 PLC的種類 PAGEREF _Toc344121499 h 5HYPERLINK l _Toc3441215001.1.3 PLC種類與型號(hào)選擇 PAGEREF _Toc344121500 h 6HYPERLINK l _Toc3441215021.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)與

4、傳送帶 PAGEREF _Toc344121502 h 7HYPERLINK l _Toc3441215041.3 換向器介紹 PAGEREF _Toc344121504 h 10HYPERLINK l _Toc3441215081.4傳感器介紹與其原理 PAGEREF _Toc344121508 h 11HYPERLINK l _Toc3441215091.4.1顏色傳感器 PAGEREF _Toc344121509 h 11HYPERLINK l _Toc3441215101.4.2傳感器介紹與其工作原理 PAGEREF _Toc344121510 h 13HYPERLINK l _Toc

5、344121511第2章 系統(tǒng)介紹與軟件分析 PAGEREF _Toc344121511 h 16HYPERLINK l _Toc3441215122.1材料分揀系統(tǒng)介紹 PAGEREF _Toc344121512 h 16HYPERLINK l _Toc3441215132.2材料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 PAGEREF _Toc344121513 h 16HYPERLINK l _Toc3441215142.3材料分揀系統(tǒng)分析 PAGEREF _Toc344121514 h 16HYPERLINK l _Toc3441215152.3.1設(shè)計(jì)思路16HYPERLINK l _Toc34412152

6、02.3.2 系統(tǒng)軟件流程圖18HYPERLINK l _Toc344121523第3章 課題研究的方法和手段 PAGEREF _Toc344121523 h 20HYPERLINK l _Toc3441215243.1 硬軟件比較20HYPERLINK l _Toc3441215253.2 PLC的特點(diǎn)與功能20HYPERLINK l _Toc3441215263.2.1 PLC的優(yōu)點(diǎn)20HYPERLINK l _Toc3441215273.2.2 PLC的缺點(diǎn)20HYPERLINK l _Toc3441215283.2.3 PLC的功能 PAGEREF _Toc344121528 h 20

7、HYPERLINK l _Toc3441215293.3 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc344121529 h 21HYPERLINK l _Toc344121536第4章 結(jié)果和討論 PAGEREF _Toc344121536 h 23HYPERLINK l _Toc3441215374.1 PLC控制材料分揀裝置的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc344121537 h 23HYPERLINK l _Toc3441215484.2 程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc344121548 h 24HYPERLINK l _Toc3441215494.3 PLC的軟件設(shè)計(jì) P

8、AGEREF _Toc344121549 h 26HYPERLINK l _Toc3441215514.4PLC調(diào)試過(guò)程與分析 PAGEREF _Toc344121551 h 27HYPERLINK l _Toc344121552第5章 展望 PAGEREF _Toc344121552 h 29HYPERLINK l _Toc344121553致31HYPERLINK l _Toc344121555附件 PAGEREF _Toc344121555 h 32HYPERLINK l _Toc3441215561.指令表 PAGEREF _Toc344121556 h 33HYPERLINK l _

9、Toc3441215572.梯形圖 PAGEREF _Toc344121557 h 35緒 論1.材料分揀的發(fā)展自動(dòng)分揀系統(tǒng)(Automatic sorting system)是先進(jìn)配送中心所必需的設(shè)施條件之一。它具有很高的分揀效率，通常每小時(shí)可分揀商品600012000箱，可以說(shuō)，自動(dòng)分揀機(jī)是提高物流配送效率的一項(xiàng) HYPERLINK :/baike.baidu /view/1273291.htm t _blank 關(guān)健因素。它是二次大戰(zhàn)后在美國(guó)、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1554.htm t _blank 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

10、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。2.自動(dòng)分揀機(jī)介紹自動(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)與通信系統(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34層樓高的立體倉(cāng)庫(kù)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1020年才能收回。3.系統(tǒng)的作業(yè)過(guò)程流中心每天接收成百上千家供應(yīng)商或貨主通過(guò)各種運(yùn)輸工具送來(lái)的成千上萬(wàn)種商品，在最短的時(shí)間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)（

11、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)間從龐大的高層貨存架存儲(chǔ)系統(tǒng)中準(zhǔn)確找到要出庫(kù)的商品所在位置，并按所需數(shù)量出庫(kù)，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、輸送裝置與分揀道口組成。 控制裝置的作用是識(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)行自動(dòng)分類。這些分揀需求可以通過(guò)不同方式，如可通過(guò)條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測(cè)、語(yǔ)音識(shí)別、高度檢測(cè)與形狀識(shí)別等方式

12、，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(lái)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)具有一樣分揀信號(hào)的商品經(jīng)過(guò)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一樣的要求。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(guò)控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(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

13、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(kù)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(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制與相應(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)。4.材料分揀系統(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

14、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(yǔ)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(lái)識(shí)別貨物。3.分揀作業(yè)基本實(shí)無(wú)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

15、少人員的使用，基本做到無(wú)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) HYPERLINK :/baike.baidu /view/2895042.htm t _blank 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(lái)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 HYPERLINK :/baike.baidu /view/2398.htm t _blank 美國(guó)一公司配送中心面積為10萬(wàn)平方米左右，每天可分揀近40萬(wàn)件商品，僅使用400名左右員工，自動(dòng)分揀線做到了無(wú)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

16、靠性，優(yōu)越性，應(yīng)用領(lǐng)域的適用性以與系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、成本等方而來(lái)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(wèn)題，在一定程度上限制了其應(yīng)用的領(lǐng)域與其圍。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)與通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大，動(dòng)輒2萬(wàn)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)需要配備各種

17、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。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 HYPERLINK :/baike.baidu /view/15438.htm t _bl

18、ank 特寫的分揀機(jī)又會(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(lái)確定是否建或建什么樣的自動(dòng)分揀系統(tǒng)。第1章 材料分揀機(jī)系統(tǒng)硬件介紹1.1 系統(tǒng)硬件介紹1.旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是與步進(jìn)電機(jī)連接在一起，在本系統(tǒng)中可用來(lái)作為控制系統(tǒng)的計(jì)數(shù)器并提供脈沖輸入，它轉(zhuǎn)化為位移量，可對(duì)傳輸帶上的物料進(jìn)行位置控制。傳送至相應(yīng)的傳感器時(shí)，發(fā)出信號(hào)到PLC，以進(jìn)行分揀，也可用來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本次設(shè)計(jì)選用E6A2CW5C旋轉(zhuǎn)編碼器。2.電容傳感器電容傳感器屬于具有開關(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)成電容的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是待測(cè)物體本身，當(dāng)物

19、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)的接通和斷開。本裝置中電容傳感器是用于檢測(cè)非金屬物料，選用E2KX8ME1電容傳感器。3.電感傳感器電感式傳感器也屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器，也是一種接近式開關(guān)，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)的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體部產(chǎn)生渦流，這個(gè)渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)震蕩能力衰減，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)的通和斷，選用M18X1X40電感傳感器。4.顏色傳感器選用OMRON公司生產(chǎn)的，型

20、號(hào)為E3SVS1E4顏色傳感器。此傳感器為RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，可檢測(cè)目標(biāo)物體對(duì)三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。5.步進(jìn)電機(jī)HYPERLINK :/ designnews .cn/word/15188.aspx o 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)在控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。它可以把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移，并且可用作電磁制動(dòng)輪、電磁差分器、或角位移發(fā)生器等。1.1.1 可編程控制器PLC可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器乘坐可編程邏輯控制器（Personal Controller），簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)

21、代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制的圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Programmable Logic Controller）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，與大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable

22、Controller（PC）。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡(jiǎn)稱PC。PLC的定義有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破髋c其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。

23、上世紀(jì)80年代90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為3040%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來(lái)，是無(wú)法取代的。1.1.2 PLC的種類目前，在我國(guó)PLC的分類還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)性能和應(yīng)用圍可將其進(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

24、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。適用于單機(jī)或小規(guī)模生產(chǎn)過(guò)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(guò)程的復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)過(guò)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、

25、數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)視、記錄、打印與中斷控制、智能控制、遠(yuǎn)程控制的功能。適用于大規(guī)模的過(guò)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。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)用圍分類根據(jù)應(yīng)用

26、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。圖1-1 S7-200PLC圖示1.1.3 PLC種類與型號(hào)選擇PLC種類較多，主要有西門子（如圖1-1）、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

27、、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：西門子公司的S7-200系列CPU226 型PLC，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）：2208790，其性能、價(jià)格都優(yōu)于其他PLC。S7-200系列是西門子公司PLC家族中比較先進(jìn)的系列，它能最大圍地包容了標(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)不同的電源以與滿足單個(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。由于S7-200系列具備如下特點(diǎn)：最大圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程

28、式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以與滿足單個(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24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。1.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)與傳送帶1.2.1 電動(dòng)機(jī)的介紹電動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛，種類繁多。我們一般的是根據(jù)電機(jī)的分類來(lái)區(qū)別電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用于交易。電動(dòng)機(jī)詳細(xì)分類如下：1.按工作電源種類劃分可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)與工作原理可劃分：無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。有刷直流電動(dòng)機(jī)可劃分：永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。電磁直流電動(dòng)機(jī)劃分：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)

29、直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。永磁直流電動(dòng)機(jī)劃分：稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。圖1-2 三相異步電動(dòng)機(jī)與其一些指數(shù)其流電機(jī)還可分：?jiǎn)蜗嚯姍C(jī)和三相電機(jī)。2.按結(jié)構(gòu)和工作原理劃分可分為直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)可劃分：永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)可劃分：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可劃分：三相異步電動(dòng)機(jī)(如圖1-3、1-4所示)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)等。圖1-3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)3.按起動(dòng)與運(yùn)行方式分類電動(dòng)機(jī)按起動(dòng)與運(yùn)行方式可分為電容起動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)

30、轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。4.按用途分類電動(dòng)機(jī)按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)又分為電動(dòng)工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具）用電動(dòng)機(jī)、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等）用電動(dòng)機(jī)與其它通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動(dòng)機(jī)。HYPERLINK :/ designnews .cn/word/15188.aspx o 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)在控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。它可以把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移，并且可用作電磁制動(dòng)輪、電磁差分器、或角位移發(fā)生器等。

31、（1）步進(jìn)電機(jī)的工作原理該步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。只要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時(shí)序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖1-4是該四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。圖1-4 四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖開始時(shí)，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號(hào)齒對(duì)齊，同時(shí)，轉(zhuǎn)子的1、4號(hào)齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。當(dāng)開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時(shí)，由于C相繞組的磁力線和1、4號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，1、4號(hào)齒和C相繞組的磁極對(duì)齊。而0、3號(hào)齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)

32、齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形分別如圖1-5.a、b、c所示：圖1-5 步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)序波形圖（2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)傳輸帶輸送物料前行，與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一起可以通過(guò)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(guò)控

33、制脈沖頻率來(lái)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42BYGH101。5.換向器介紹交流換向器電動(dòng)機(jī)可劃分：?jiǎn)蜗啻畡?lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。其流電動(dòng)機(jī)還分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)與工作原理可分為直流電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)還可分為永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)可分為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分為三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)等。交流換向器電動(dòng)機(jī)又分為單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)與工作

34、原理可分為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。有刷直流電動(dòng)機(jī)可分為永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。電磁直流電動(dòng)機(jī)又分為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。永磁直流電動(dòng)機(jī)又分為稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。1.3 傳送帶的簡(jiǎn)介與分類17世紀(jì)中，美國(guó)開始應(yīng)用架空索道傳送散狀物料；19世紀(jì)中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的傳送帶輸送機(jī)相繼出現(xiàn)。1868年，在英國(guó)出現(xiàn)了皮帶式式傳送帶輸送機(jī)；1887年，在美國(guó)出現(xiàn)了螺旋輸送機(jī)；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機(jī)；1906年，在英國(guó)和德國(guó)出現(xiàn)了慣性輸送機(jī)。此后，傳送帶輸送機(jī)受到機(jī)械制造、電機(jī)、化工和冶金工業(yè)技

35、術(shù)進(jìn)步的影響，不斷完善，逐步由完成車間部的傳送，發(fā)展到完成在企業(yè)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運(yùn)，成為物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的組成部分。具有牽引件的傳送帶一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)裝置、緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用傳送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構(gòu)件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅(qū)動(dòng)裝置給輸送機(jī)以動(dòng)力，一般由電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器(停止器)等組成；緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使?fàn)恳３忠欢ǖ牧痛苟?，以保證傳送帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)；支承件用以承托牽引件或承載構(gòu)件，可采用托輥、滾輪等。具有牽引件的傳送帶設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：被運(yùn)送物料裝在與牽引件連結(jié)在一

36、起的承載構(gòu)件，或直接裝在牽引件(如輸送帶)上，牽引件繞過(guò)各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運(yùn)送物料的有載分支和不運(yùn)送物料的無(wú)載分支的閉合環(huán)路，利用牽引件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)輸送物料。這類的傳送帶設(shè)備種類繁多，主要有帶式輸送機(jī)、板式輸送機(jī)、小車式輸送機(jī)、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道、刮板輸送機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、懸掛輸送機(jī)和架空索道等。沒(méi)有牽引件的傳送帶設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成各不一樣，用來(lái)輸送物料的工作構(gòu)件亦不一樣。它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)，或利用介質(zhì)在管道中的流動(dòng)使物料向前輸送。例如，輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的工作構(gòu)件為一系列輥?zhàn)樱佔(zhàn)幼餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以輸送物料；螺旋輸送機(jī)的工作構(gòu)件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉(zhuǎn)

37、運(yùn)動(dòng)以沿料槽推送物料；振動(dòng)輸送機(jī)的工作構(gòu)件為料槽，料槽作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以輸送置于其中的物料等。本設(shè)計(jì)選用的是帶式輸送機(jī)。1.4 傳感器介紹與其原理1.4.1 顏色傳感器將物體顏色同前面已經(jīng)示教過(guò)的參考顏色進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)顏色的機(jī)器我們稱之為顏色傳感器。顏色傳感器是通過(guò)將物體顏色同前面已經(jīng)示教過(guò)的參考顏色進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)顏色，當(dāng)兩個(gè)顏色在一定的誤差圍相吻合時(shí)，輸出檢測(cè)結(jié)果。一個(gè)新型傳感器能敏銳的察覺到顏色變化有助于線工人正確的分辨出會(huì)所，銀色等問(wèn)題。顏色傳感器是通過(guò)將物體顏色同前面已經(jīng)示教過(guò)的參考顏色進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)顏色，當(dāng)兩個(gè)顏色在一定的誤差圍相吻合時(shí)，輸出檢測(cè)結(jié)果。將物體顏色同前面已經(jīng)示教過(guò)的參考顏色進(jìn)

38、行比較來(lái)檢測(cè)顏色的機(jī)器我們稱之為顏色傳感器。顏色傳感器一直用裝配線來(lái)檢測(cè)特定的組件。顏色傳感器的挑戰(zhàn)是檢測(cè)微妙差異相似或高度反光的顏色。例如,金屬涂料在汽車工業(yè)中使用很難區(qū)分灰度的顏色或黃金。匹配組件這是重要的,如鏡子的身體或保險(xiǎn)杠都離不開傳感器協(xié)助。此外,顏色傳感器通過(guò)數(shù)量有限的顏色可以檢測(cè)，并通過(guò)他們有限的能力迅速改變?cè)O(shè)置或處理多個(gè)顏色。電子技術(shù)的發(fā)展,光學(xué),軟件促進(jìn)顏色傳感器發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)使得更敏感的傳感器,可以忽略光澤和區(qū)別出微妙的色調(diào)。現(xiàn)在可以調(diào)整方便靈活的制造和精確的色彩校正。一個(gè)典型的顏色傳感器具有高強(qiáng)度白光LED,光在目標(biāo)項(xiàng)目調(diào)制。反射從目標(biāo)是分析的成分紅,綠,藍(lán)(RGB)值和

39、強(qiáng)度。此信息用于驗(yàn)證正確的部分現(xiàn)在和組裝,準(zhǔn)確控制制成品的顏色。在一個(gè)典型的應(yīng)用程序中,機(jī)器操作員持有一個(gè)顏色樣本在前面的傳感器,編程它對(duì)這個(gè)特定顏色相匹配。這個(gè)過(guò)程期間與之后,運(yùn)營(yíng)商可能會(huì)注意到匹配失敗涉與色彩略暗或略輕,但仍在可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。操作員然后重組傳感器與更廣泛的高/低設(shè)置點(diǎn)和通過(guò)試錯(cuò)過(guò)程建立理想的圍。如果傳感器有多個(gè)通道,它可以被編程來(lái)識(shí)別多種顏色一個(gè)顏色在每個(gè)頻道,每個(gè)頻道信號(hào)是一個(gè)離散報(bào)警輸出。這一技術(shù)使簡(jiǎn)單的顏色識(shí)別或匹配,比如排序或部分識(shí)別功能,通過(guò)/失敗標(biāo)準(zhǔn)是足夠的。下一代顏色傳感器提供三個(gè)額外的輸出表示RGB顏色值。好處包括更多的智能控制的制造。在實(shí)踐中,傳感器輸出

40、原始RGB讀數(shù)為模擬信號(hào)。模擬信號(hào)更適合通信,因?yàn)閿?shù)字讀數(shù)為三個(gè)渠道將超過(guò)每150µs吞吐量限制典型的串行協(xié)議。一個(gè)傳感器可以將原始RGB信號(hào)模擬與10位分辨率將輸出5mV的每個(gè)1023步。如果顏色變化的原因是無(wú)法輕易地發(fā)覺或者如果沒(méi)有顯示可用,模擬RGB信號(hào)可以數(shù)字化和美聯(lián)儲(chǔ)到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這允許全面的變化趨勢(shì),分析傳感器讀數(shù)。一些傳感器提供一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)模式原始數(shù)字讀數(shù)。色標(biāo)傳感器工作原理：色標(biāo)傳感器對(duì)各種標(biāo)簽進(jìn)行檢測(cè)，即使是背景顏色有著細(xì)微的差別的顏色也可以檢測(cè)到，處理速度快。自動(dòng)適應(yīng)波長(zhǎng)，能夠檢測(cè)灰度值的細(xì)小差別，與標(biāo)簽和背景的混合顏色無(wú)關(guān)。顏色傳感器是通過(guò)將物體顏色同前面已經(jīng)

41、示教過(guò)的參考顏色進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)顏色，當(dāng)兩個(gè)顏色在一定的誤差圍相吻合時(shí)，輸出檢測(cè)結(jié)果。1.4.2 傳感器介紹與其工作原理1.傳感器的定義國(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)。目前對(duì)傳感器尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的有如下三種：（1）按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度

42、、流量、氣體成份等傳感器。（2）按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。（3）按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類，可分為：輸出為開關(guān)量（“1”和0”或“開”和“關(guān)”）的開關(guān)型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。2.傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨

43、力和遲滯等。3.傳感器的動(dòng)態(tài)特性所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。傳感器的線性度。通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)

44、性能指標(biāo)。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。4.傳感器的靈敏度靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化y對(duì)輸入量變化x的比值。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱一樣時(shí)，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。提高靈敏度

45、，可得到較高的測(cè)量精度。但靈敏度愈高，測(cè)量圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。5.傳感器的分辨力分辨力是指?jìng)鞲衅骺赡芨惺艿降谋粶y(cè)量的最小變化的能力。也就是說(shuō)，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來(lái)的。只有當(dāng)輸入量的變化超過(guò)分辨力時(shí)，其輸出才會(huì)發(fā)生變化。通常傳感器在滿量程圍各點(diǎn)的分辨力并不一樣，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。6.電阻式傳感器電阻式傳感器是將被測(cè)量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻

46、值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。7.電阻應(yīng)變式傳感器傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。8.壓阻式傳感器壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測(cè)量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。用作壓阻式

47、傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感材料而制成的硅壓阻傳感器越來(lái)越受到人們的重視，尤其是以測(cè)量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。系統(tǒng)介紹與軟件分析2.1材料分揀系統(tǒng)介紹材料分揀裝置是一個(gè)模擬自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的微縮模型，它使用了PLC、傳感器、位置控制、電氣傳動(dòng)和氣動(dòng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)不同材料的自動(dòng)分選和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控。它采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，置電源，有步進(jìn)電機(jī)、汽缸、電磁閥、旋轉(zhuǎn)編碼器、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。選用顏色識(shí)別傳感器與對(duì)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

48、網(wǎng)板不同區(qū)域安裝。材料分揀裝置能實(shí)現(xiàn)如下3種基本功能。分揀出金屬與非金屬、分揀某一顏色塊、分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。2.2 材料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)待測(cè)材料進(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依次接受各種傳感器檢測(cè)如果被某種傳感器器測(cè)中，通過(guò)相應(yīng)的氣動(dòng)裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前行?？刂埔螅?.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)傳輸帶傳送物體向前運(yùn)行。3.有物料時(shí)，下料汽缸動(dòng)作，將物料送出。4.電感傳感器檢測(cè)到金屬物料時(shí)，推汽缸1將待測(cè)物料推入下料槽。5.電容傳感器測(cè)到非金屬物料時(shí)，推汽缸2將待測(cè)物料推入下料槽。6.當(dāng)顏

49、色傳感器檢測(cè)到材料為某一顏色時(shí)，推汽缸3動(dòng)作將待測(cè)物料推人下料槽。7.其他物料被送到SD位置時(shí)，汽缸4動(dòng)作將待測(cè)物料推入下料槽。8.汽缸運(yùn)行有動(dòng)作限位保護(hù)，下料槽無(wú)下料時(shí)，延時(shí)后自動(dòng)停機(jī)。2.3 材料分揀系統(tǒng)分析2.3.1 設(shè)計(jì)思路其工作過(guò)程是開啟電源，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行并驅(qū)動(dòng)傳輸帶，下料傳感器檢測(cè)下料槽是否有物料。若無(wú)物料，延時(shí)后自動(dòng)停止并等待上料；當(dāng)下料槽有物料時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。首先，下料傳感器發(fā)送信號(hào)給PL C，并轉(zhuǎn)送給推汽缸經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，下料汽缸依次將物料推至傳輸帶。當(dāng)物料由傳輸帶傳輸時(shí)，光電編碼器發(fā)出脈沖開始進(jìn)行計(jì)數(shù)，電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)定位控制。當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到物料為金屬物料時(shí)，發(fā)出反饋信號(hào)

50、給PLC，由PLC控制推汽缸1動(dòng)作，將物料推到卸料斗。如圖2-1。圖2-1 系統(tǒng)控制示意圖當(dāng)推汽缸電磁閥運(yùn)行到限位時(shí)，電磁閥復(fù)位，恢復(fù)原狀態(tài)。此時(shí)，電機(jī)重新工作驅(qū)動(dòng)傳輸帶到下一位置。圖2-2 系統(tǒng)原理示意圖同理，可通過(guò)相應(yīng)傳感器分揀相應(yīng)的空物料。據(jù)分揀裝置工作過(guò)程設(shè)計(jì)功能表圖，設(shè)計(jì)電氣控制原理圖如圖2-3，在設(shè)計(jì)的電氣控制原理圖的基礎(chǔ)上對(duì)它進(jìn)行研究，分析工作過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)，再選擇合適的PLC類型，編寫I/O分配圖。信號(hào)板與各傳感器位置如圖2-3。可編程控制器的系統(tǒng)軟件有兩部分，一是編程器的系統(tǒng)軟件，二是可編程序控制器的操作軟件OS。圖2-3 系統(tǒng)軟件流程編程器常用繼電器語(yǔ)言，也叫梯形圖符號(hào)語(yǔ)

51、言，對(duì)可編程序控制器進(jìn)行編程，使用起來(lái)非常方便。為了把使用這種語(yǔ)言編的程序變成可編程序控制器中央處理器所能接受的機(jī)器語(yǔ)言，需要通過(guò)編譯程序才能完成。這種編譯程序存在編程器的ROM存儲(chǔ)器中，構(gòu)成了編程器的系統(tǒng)軟件?？删幊炭刂破饔幸粋€(gè)操作系統(tǒng)，主要任務(wù)是解讀程序，執(zhí)行過(guò)程如圖2-4。2.3.2 系統(tǒng)軟件流程圖根據(jù)系統(tǒng)控制要求，可畫出如下所示的系統(tǒng)軟件流程圖（如圖2-4）該系統(tǒng)可選擇連續(xù)或單次運(yùn)行工作狀態(tài)。若為連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，則系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖中的汽缸4動(dòng)作后，程序再轉(zhuǎn)到開始；若為單次運(yùn)行，則汽缸4動(dòng)作后停機(jī)。如果需要，該系統(tǒng)可在分揀的同時(shí)對(duì)分揀的材料進(jìn)行數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，這只需在各汽缸動(dòng)作的同時(shí)累計(jì)即可

52、。應(yīng)用高速計(jì)數(shù)器編制程序，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能。用高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，來(lái)確定物料到達(dá)傳感器的距離，實(shí)現(xiàn)定位功能。定位時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器清零，傳感器開始工作，對(duì)物料進(jìn)行分揀處理。在汽缸13動(dòng)作后，電機(jī)重新運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器也重新計(jì)數(shù)。如果相應(yīng)的傳感器沒(méi)有檢測(cè)到物體，則電機(jī)重新運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器也重新計(jì)數(shù)，繼續(xù)運(yùn)行到下一位置。如果只對(duì)材料的某一特性進(jìn)行分揀，比如只分揀金屬和非金屬，則只需對(duì)傳感器的安放或程序進(jìn)行修改即可。開始汽缸是否回位斗內(nèi)是否有料計(jì)時(shí)到自動(dòng)停機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行皮帶傳動(dòng)下料氣缸Y5動(dòng)作SA測(cè)到物體推汽缸1動(dòng)作推汽缸2動(dòng)作推汽缸3動(dòng)作推汽缸4動(dòng)作連繼運(yùn)行SB測(cè)到物體SC測(cè)

53、到物體YYYNYNYYNYNN圖2-4 系統(tǒng)軟件流程圖第3章 課題研究的方法和手段3.1 硬軟件比較隨著西門子PLC功能的逐漸健全，也越來(lái)越受人們的歡迎。它不僅具有豐富的機(jī)型、超小的體積、靈活的安裝、雙CPU結(jié)構(gòu)、極高的運(yùn)算速度等特點(diǎn)，還有事件中斷自動(dòng)告知、自診斷、故障歷史記錄、遠(yuǎn)程口令等特殊功能。簡(jiǎn)單介紹它與繼電器的比較：采用微處理器為核心，并采取各種抗干擾措施，因?yàn)镻LC可靠性高、控制功能強(qiáng)體積小。利用PLC部計(jì)算器和計(jì)時(shí)器，容易實(shí)現(xiàn)邏輯組合和運(yùn)算，不用增加硬設(shè)備。由于PLC采用軟件編制程序來(lái)完成任務(wù)，因此可以隨時(shí)變更程序來(lái)適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變，而不用重新布線。3.2 PLC的特點(diǎn)與功能3.

54、2.1 PLC的優(yōu)點(diǎn)由于可編程控制器（PLC）具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單與便于安裝調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，社會(huì)對(duì)可變程序控制器技術(shù)人員的需求也越來(lái)越迫切，在可預(yù)見的將來(lái)是無(wú)法替代的?？删幊绦蚩刂破鳎≒rogrammable Controller）通常也可簡(jiǎn)稱為可編程控制器，英文縮寫為PC或PLC,是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活通用、維護(hù)方便，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合

55、編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，對(duì)生產(chǎn)工藝改變適用性強(qiáng)，安裝簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，更是得到用戶的好評(píng)。成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大技術(shù)支柱（PLC,機(jī)器人和CAD/CAM）之一。目前，PLC在國(guó)外已廣泛應(yīng)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)保與文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。 3.2.2 PLC的缺點(diǎn)固定的編程 有些PLC編程功能單一。如果不需要就必花大代價(jià)使用具有多種編程功能的PLC。例如為了節(jié)約成本，一些設(shè)備制造廠仍然使用帶銷的機(jī)械式定序器。如果操作順序很少或根本不會(huì)改變，就沒(méi)有必要使用重編程功能的PLC?？紤]環(huán)境因

56、素PLC需要工作在一定的環(huán)境下，高溫和振動(dòng)將會(huì)影響PLC系統(tǒng)的電子設(shè)備，就限制了PLC的使用。3.故障保護(hù)在PLC系統(tǒng)中，必須提供一個(gè)輸入電壓來(lái)停止設(shè)備。這些系統(tǒng)沒(méi)有故障保護(hù)。4.固定回路操作當(dāng)系統(tǒng)要做周期性更新時(shí)，用PLC系統(tǒng)更新。3.2.3 PLC的功能開關(guān)量控制：PLC可以完成開關(guān)邏輯運(yùn)算和順序邏輯運(yùn)算控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。模擬量控制：如溫度，壓力，流量，液位都屬于模擬量。定時(shí)/計(jì)數(shù)控制：PLC具有很強(qiáng)的定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。數(shù)據(jù)處理：新型PLC都具有數(shù)據(jù)處理能力，不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)值轉(zhuǎn)換

57、、數(shù)據(jù)顯示打印，甚至浮點(diǎn)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算等功能。聯(lián)網(wǎng)與通信：PLC可與上為計(jì)算機(jī)或同位PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，完成數(shù)據(jù)的處理和信息的交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的信息控制和管理，是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化的理想工業(yè)控制器。3.3 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)隨著PLC技術(shù)的推廣、應(yīng)用，PLC將進(jìn)一步向以下幾個(gè)方向發(fā)展。1.標(biāo)準(zhǔn)化：指令兼容，外設(shè)易于擴(kuò)展，但不同廠家生產(chǎn)的PLC，梯形圖、指令與各種配件均有一些差異，不利于PLC的普與。2.小型化：隨著微電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，小型機(jī)的功能將進(jìn)一步完善，PLC的結(jié)構(gòu)必將更為緊湊，體積更小，使安裝和使用更為方便。3.模塊化:采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)的構(gòu)成更加靈活、方便。4.低成

58、本:使PLC在經(jīng)濟(jì)上能與繼電器電路抗衡，成為繼電器的替代品。5.高功能 如（完成位置控制、溫度控制、中斷控制、PID調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程通訊、音響輸出等）。最后PLC的普與是機(jī)電一體化的必然趨勢(shì)，也就是說(shuō)實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化也是PLC發(fā)展的一個(gè)重要方向。結(jié)果和討論4.1PLC控制材料分揀裝置的硬件設(shè)計(jì)分析被控對(duì)象并提出要求（1）被控對(duì)象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過(guò)程。（2）控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動(dòng)作、自動(dòng)工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立部分，這種可化繁為簡(jiǎn)，有利于編程和調(diào)試。2.確定輸入輸出設(shè)備根據(jù)被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的功能要求

59、，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。選擇合適的PLC類型 序號(hào)I/O地址實(shí)物控制1Q0.0傳送帶電動(dòng)機(jī)2Q0.1汽缸13Q0.2汽缸24Q0.3汽缸35Q0.4汽缸46Q0.5下料電動(dòng)機(jī)7I0.0啟動(dòng)開關(guān)8I0.1電容傳感器9I0.2電感傳感器10I0.3黃色傳感器11I0.4其他傳感器12I0.5光電傳感器13M0.0中間繼電器14M0.1中間繼電器15M0.2中間繼電器表4-1 I/O口與實(shí)物分配示意圖根據(jù)已確定的用戶I/O設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的PLC類型，包

60、括機(jī)型、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。在滿足功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠，維護(hù)使用方便與最佳的性能價(jià)格比，選擇有西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列的PLC類型。該系列機(jī)的最大I/O點(diǎn)數(shù)為120點(diǎn)，指令的平均執(zhí)行時(shí)間為12us/步，用戶程序存儲(chǔ)容量為1000步。它有一個(gè)6位BCD碼高速計(jì)數(shù)器，最高計(jì)數(shù)頻率為2KHZ。4.分配I/O點(diǎn)分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入/輸出分配表或者畫出輸入/輸出端子的接線圖。接著九可以進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。開關(guān)量I/O。標(biāo)準(zhǔn)的I/O接口用于傳感器和開關(guān)與控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，典型的交流I/O信號(hào)為24