基于PLC控制的全自動(dòng)物料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

1、 PAGE19 / NUMPAGES23?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)題目：基于PLC控制的全自動(dòng)物料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 部： 電氣工程系 專 業(yè)：工業(yè)企業(yè)電氣化班 級(jí)： 工企電氣091301 姓 名：王紅健學(xué) 號(hào)：6指導(dǎo)教師：馬建峰職 稱： 講師2012年6月 摘要自動(dòng)分揀系統(tǒng)是指能夠識(shí)別物品屬性并對(duì)物品進(jìn)行分類傳輸?shù)淖詣?dòng)系統(tǒng)。自動(dòng)分揀系統(tǒng)由傳輸供件同步導(dǎo)入裝置、識(shí)別與控制系統(tǒng)、機(jī)械分揀機(jī)構(gòu)與信息處理系統(tǒng)等組成。本文主要介紹在自動(dòng)生產(chǎn)線上通過PLC控制為核心,MCGS組態(tài)軟件為監(jiān)控軟件，變頻器、傳感器和電磁閥為電氣元件，氣缸和電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力設(shè)備來實(shí)現(xiàn)物料的分揀，然后把物料運(yùn)輸?shù)缴a(chǎn)線上。設(shè)計(jì)目的就是為企

2、業(yè)減少勞動(dòng)力，增加生產(chǎn)速度，大大加大企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。我使用功能分析法，文獻(xiàn)研究法，觀察法 ，來對(duì)這一項(xiàng)目進(jìn)行研究。研究的結(jié)果證明了自動(dòng)分揀系統(tǒng)可以根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)線的各種需要對(duì)物料進(jìn)行分揀，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。關(guān)鍵詞 PLC 變頻器 物料分揀AbstractAutomatic sorting system is able to identify the item attributes and items for the automatic classification of transmission system. Automatic sorting system for by the tr

3、ansmission synchronization import composition of the device, to identify and control systems, mechanical sorting institutions and information processing systems, etc.This paper describes the automatic production linePLC controlMCGS configuration softwarefor themonitoringsoftware, inverter, sensors a

4、ndsolenoid valves, electrical components, cylinderandmotor-powered equipmentto achievethesortingofmaterials, thentransportthematerialstoproduction line. Thedesigngoal isfor companies to reducelabor,increase productionspeed, andgreatlyincreasetheeconomic efficiency of enterprises. I usefunctional ana

5、lysis, documentary research, observation, studyofthis project. Thestudy shows thatautomatic sorting systembased ontheproductionlinea varietyof materialsare sorted, have greatereconomic and social significance.KeywordsPLCinverter material sorting目 錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc3263469971 引言1HYPERLI

6、NK l _Toc3263469982 可編程序控制器2HYPERLINK l _Toc3263469992.1 PLC的發(fā)展歷史2HYPERLINK l _Toc3263470002.2 PLC的定義和特點(diǎn)2HYPERLINK l _Toc3263470012.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3HYPERLINK l _Toc3263470023 物料分揀系統(tǒng)的工作過程和設(shè)備選擇4HYPERLINK l _Toc3263470033.1 物料分揀系統(tǒng)的工作過程4HYPERLINK l _Toc3263470043.2物料分揀系統(tǒng)的設(shè)備選擇4HYPERLINK l _Toc3263470054

7、物料分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖10HYPERLINK l _Toc3263470064.1 PLC外部端子接線圖10HYPERLINK l _Toc3263470074.2 變頻器端子接線圖11HYPERLINK l _Toc3263470084.3 步進(jìn)梯形圖12HYPERLINK l _Toc3263470094.4 PLC梯形圖13HYPERLINK l _Toc3263470105 物料分揀系統(tǒng)的組態(tài)技術(shù)15HYPERLINK l _Toc3263470115.1 組態(tài)技術(shù)概述15HYPERLINK l _Toc3263470125.2組態(tài)技術(shù)功能和優(yōu)點(diǎn)15HYPERLINK l _Toc326

8、347013結(jié)論17HYPERLINK l _Toc326347014致18HYPERLINK l _Toc326347015參考文獻(xiàn)19引言自動(dòng)分揀系統(tǒng)是指能夠識(shí)別物品屬性并對(duì)物品進(jìn)行分類傳輸?shù)淖詣?dòng)系統(tǒng)。自動(dòng)分揀系統(tǒng)由傳輸供件同步導(dǎo)入裝置、識(shí)別與控制系統(tǒng)、機(jī)械分揀機(jī)構(gòu)與信息處理系統(tǒng)等組成。自動(dòng)分揀系統(tǒng)是二戰(zhàn)后在美國、日本以與歐洲的大型物流中心廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)。廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥行業(yè)、生產(chǎn)制造業(yè)等行業(yè)。國外的自動(dòng)化程度很高，而在我國，由于物流業(yè)起步晚，始于1980年代，自動(dòng)化程度不高，大部分處于人工作業(yè)近期的市場興起和技術(shù)發(fā)展始于1990年代。一開始使用于機(jī)場行處理和郵政處理，然后逐漸普與到

9、其他行業(yè)。近二十年來，特別是物流行業(yè)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，商品趨于短小輕薄。分揀作業(yè)已成為工作的重要環(huán)節(jié)。我國目前自動(dòng)化程度不高，處于人工分揀階段。自動(dòng)分揀的優(yōu)點(diǎn)是能連續(xù)、大批量的分揀貨物，分揀誤差率低，分揀作業(yè)基本實(shí)現(xiàn)無人化。雖然國自動(dòng)分揀系統(tǒng)使用還很少，但有關(guān)部門和企業(yè)正在做出努力。自動(dòng)分揀機(jī)是一個(gè)很成熟的產(chǎn)品，已成為當(dāng)代物流技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。2 可編程序控制器2.1 PLC的發(fā)展歷史在可編程序控制器誕生之前，是以繼電器、接觸器為主體的控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。1968年，為適應(yīng)生產(chǎn)需要，美國通用汽車公司提出一種新型工業(yè)控制器。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出世界上第一臺(tái)可編程邏輯控制器，

10、目的是取代繼電器，這打開了新的控制技術(shù)發(fā)展的大門。緊接著美國MODICON公司也開發(fā)出同門的控制器。1971年，日本從美國引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，也研制出日本第一臺(tái)可編程序控制器。1973年，西歐一些國家也相繼開發(fā)出他們的可編程序控制器。我國則在1977年成功研制出以1個(gè)微處理器MC14500為核心的可編程序控制器，并用于工業(yè)生產(chǎn)。PLC大約經(jīng)歷四個(gè)階段：(1)初級(jí)階段：第一代PLC取代繼電器，主要功能是邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)功能。CPU由中小規(guī)模數(shù)字集成電路構(gòu)成。第一代只采用了梯形圖語言作為編程方式，盡管有些枯燥，但卻形成了工廠的編程標(biāo)準(zhǔn)。(2)擴(kuò)展階段：從20世紀(jì)70年代到70年代末期，PLC的擴(kuò)展功

11、能包括數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的比較和運(yùn)算、模擬量的運(yùn)算等功能。(3)通訊階段：20世紀(jì)70年代末期到80年代中期，PLC的產(chǎn)品與計(jì)算機(jī)相連，但是各個(gè)廠家聯(lián)系不密切，獨(dú)自經(jīng)營，所以PLC迅速擴(kuò)散到其他行業(yè)。(4)開放階段：20世紀(jì)80年代中期開始， PLC在開放功能上取得較大發(fā)展。主要在通信系統(tǒng)的開放，使各廠商的產(chǎn)品可以通信。此外，PLC開始采用標(biāo)準(zhǔn)化軟件系統(tǒng)，增加高級(jí)語言編程，并完成了編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化工作。這一階段的產(chǎn)品主要有西門子公司的S7系列，AB公司的PLC-5,SLC500、德維森的V80和PPC11，加拿大ONLINE CONTROL公司與合控電氣公司所開發(fā)的OPENPLC等。PLC在以后

12、的發(fā)展方向可以概括為：(1)發(fā)展簡易、經(jīng)濟(jì)的小型、微型PLC；(2)致力于提高功能性價(jià)比；(3)能研制出功能強(qiáng)大、系統(tǒng)龐大、技術(shù)完善的PLC。2.2 PLC的定義和特點(diǎn)2.2.1 PLC的定義可編程序控制器簡稱PLC，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。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或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。PLC與有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 2.2.2 PLC的特點(diǎn)（1）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；（2）編程

13、簡單、易于掌握；（3）功能強(qiáng)、通用性好；（4）設(shè)計(jì)、安裝容易、維護(hù)工作量少；（5）體積小、重量輕、功耗低。2.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)和基本原理2.3.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)圖1 PLC的基本組成如圖1，PLC的基本組成：（1）中央處理單元；（2）存儲(chǔ)器；（3）輸入/輸出接口；（4）電源與外部設(shè)備。2.3.2 PLC的工作原理當(dāng)PLC運(yùn)行后，工作過程分為三個(gè)階段：輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新。完成三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。3 物料分揀系統(tǒng)的工作過程和設(shè)備選擇3.1 物料分揀系統(tǒng)的工作過程1、按下啟動(dòng)按鈕X0，物料臺(tái)檢測到有物料，

14、則變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，再由圓盤通道和機(jī)械手把物料送到物料分揀帶上檢測，以上動(dòng)作實(shí)現(xiàn)了上料的過程。2、把物料送到檢測臺(tái)。如果在4秒鐘檢測不到物料，紅燈閃爍，否則綠燈閃爍，機(jī)械手、電動(dòng)機(jī)和變頻器不動(dòng)作，整個(gè)系統(tǒng)停止。當(dāng)檢測到物料時(shí)，物料提升到上限時(shí)，機(jī)械手臂先伸出，手爪夾緊物料后，手臂提升，再縮回，然后右旋，手臂伸出，下降，松開物料，手臂再提升，縮回，再回到左旋初始位置。3、分揀臺(tái)上光電傳感器檢測到物料時(shí)，啟動(dòng)傳送帶；當(dāng)電感傳感器檢測到金屬物質(zhì)的物料時(shí)，活塞1伸出推動(dòng)物料進(jìn)入料槽再縮回；當(dāng)?shù)诫娙輦鞲衅鳈z測到非金屬的物料時(shí)，活塞2伸出推動(dòng)物料進(jìn)入料槽再縮回。當(dāng)物料臺(tái)再次檢測到物料時(shí)，循環(huán)以上

15、動(dòng)作。4、物料傳輸是通過機(jī)械手和三相異步電動(dòng)機(jī)與變頻器來實(shí)現(xiàn)，機(jī)械手可通過伸出，下降，夾緊物料，提升，縮回等動(dòng)作將物料從物料臺(tái)送到傳輸帶上，而三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)傳送帶的動(dòng)作與變頻器改變傳輸帶的速度。5、在傳輸帶上，光電傳感器是啟動(dòng)傳輸帶運(yùn)行的信號(hào)，用電容傳感器和電感傳感器來分揀傳輸帶上的物料，電感傳感器可檢測金屬物質(zhì)的物料，電容傳感器可檢測非金屬的物料。這是實(shí)現(xiàn)分揀的動(dòng)作。3.2物料分揀系統(tǒng)的設(shè)備選擇3.2.1 三菱PLC的選型表1 I/O分配表輸入部分輸出部分功能地址功能地址啟動(dòng)按鈕X0物料驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)Y0物料檢測X13紅燈Y17物料提升上限X11綠燈Y16物料提升下限X12物料提升Y1手臂伸

16、出限位X5手臂伸出Y2手臂縮回限位X6手臂縮回Y3手爪提升上限X7手爪提升Y5手爪下降下限X10手爪下降Y4手爪磁性開關(guān)X2手爪(電磁閥)Y15手臂左旋限位X3手臂左旋Y6手臂右旋限位X4手臂右旋Y7光電傳感器X22推料一伸出Y11電感傳感器X20推料一縮回Y10電容傳感器X21推料二伸出Y12推料一伸出限位X14推料二縮回Y13推料一縮回限位X15電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)與中速Y21推料二伸出限位X16推料二縮回限位X17停止按鈕X1I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。根據(jù)物料分揀系統(tǒng)的工作過程可知，系統(tǒng)的輸入信號(hào)有19

17、個(gè)，輸出信號(hào)有16，因此選三菱FX2N-48MR。3.2.2三菱變頻器的選擇1、在實(shí)踐中常常將機(jī)械設(shè)備根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性不同，分為如下三類：（1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載；（2）恒功率負(fù)載；（3）流體類負(fù)載。2、根據(jù)負(fù)載特性選取適當(dāng)控制方式的三菱變頻器三菱變頻器的控制方式主要分為：V/f控制，包括開環(huán)和閉環(huán)；矢量控制，包括無速度傳感器和帶速度傳感器控制；直接轉(zhuǎn)矩控制；幾種種方式的優(yōu)缺點(diǎn)如下：（1）V/f開環(huán)控制 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)容易，可用于通用鼠籠型異步電機(jī)；缺點(diǎn)：低速力矩難保證，不能采用力矩控制，調(diào)速圍小；主要采用場合：一般的風(fēng)機(jī)，泵類節(jié)能調(diào)速或一臺(tái)變頻器帶多臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)場合。（2）V/f閉環(huán)控制優(yōu)點(diǎn)：結(jié)

18、構(gòu)簡單，調(diào)速精度比較高，可用于通用性異步電機(jī)；缺點(diǎn)：低速力矩難保證，不能采用力矩控制，調(diào)速圍小，要增加速度傳感器；主要采用場合：用于保持壓力，溫度，流量，PH定值等過程場合。（3）無速度傳感器的矢量控制優(yōu)點(diǎn)：不需要速度傳感器，力矩響應(yīng)好、結(jié)構(gòu)簡單，速度控制圍較廣；缺點(diǎn)：需要設(shè)定電機(jī)參數(shù)，須有自動(dòng)測試功能；采用場合：一般工業(yè)設(shè)備，大多數(shù)調(diào)速場合。（4）帶有速度傳感器的矢量控制優(yōu)點(diǎn)：力矩控制性能良好，力矩響應(yīng)好，調(diào)速精度高，速度控制圍大；缺點(diǎn)：需要正確設(shè)定電機(jī)參數(shù)，需要自動(dòng)測試功能，要高精度速度傳感器；使用場合：要求精確控制力矩和速度的高動(dòng)態(tài)性能應(yīng)用場合。（5）直接轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)點(diǎn)：不需要速度傳感器，

19、力矩響應(yīng)好，結(jié)構(gòu)較簡單，速度控制圍較大；缺點(diǎn)：需要設(shè)定電機(jī)參數(shù)，須有自動(dòng)測試功能；采用場合：要求精確控制力矩的高動(dòng)態(tài)性能應(yīng)用場合，如起重機(jī)、電梯、軋機(jī)等。根據(jù)物料分揀系統(tǒng)可知，我們可選三菱FR-E500。三菱FR-E500介紹：（1）功率：7.5KW；（2）簡易磁通矢量控制方式，實(shí)現(xiàn)1Hz時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)120%；（3）柔性PWM，實(shí)現(xiàn)低噪音運(yùn)行；（4）置PID，變頻器/工頻切換和可以實(shí)現(xiàn)多泵循環(huán)運(yùn)行功能；（5）置RS485通訊口；（6）使用長壽命元器件；（7）ID，15段速度等功能選擇。三菱FR-E500特點(diǎn)：（1）更省能源；（2）環(huán)保，壽命長，維護(hù)簡單；（3）最適用風(fēng)扇；（4）操作簡單，網(wǎng)路化

20、；（5）適用全球化；（6）豐富多彩的功能。3.2.2 氣動(dòng)控制和執(zhí)行元件氣動(dòng)控制元件是控制氣體壓力、流量與運(yùn)動(dòng)方向的元件，如各種閥類；能完成一定邏輯功能的元件，如氣動(dòng)邏輯元件。氣動(dòng)控制元件按功能分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。1、電磁閥氣動(dòng)電磁閥工作原理：氣動(dòng)電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，氣動(dòng)電磁閥的每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊。氣動(dòng)電磁閥通過控制閥體的移動(dòng)來檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過氣動(dòng)電磁閥的油的壓力來推動(dòng)油剛的活塞，這樣通過控制氣動(dòng)電磁閥的電磁鐵的電流

21、就控制了整個(gè)電磁閥的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。氣動(dòng)電磁閥是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；氣動(dòng)電磁閥并不限于液壓，氣動(dòng)；氣動(dòng)電磁閥用于控制液壓流動(dòng)方向，工廠的機(jī)械裝置一般都由液壓鋼或電磁閥來控制。圖2 直動(dòng)式 HYPERLINK :/ cnsolenoidvalve t _blank 電磁閥原理圖圖2表示 (五路二位)直動(dòng)式 HYPERLINK :/ cnsolenoidvalve t _blank 電磁閥(常斷型)結(jié)構(gòu)的簡單剖面圖與工作原理。起始狀態(tài)，1，2進(jìn)氣；4，5排氣；線圈通電時(shí)，靜鐵芯產(chǎn)生電磁力，使先導(dǎo)閥動(dòng)作，壓縮空氣通過氣路進(jìn)入閥先導(dǎo)活塞使活塞啟動(dòng)，在活塞中間，密封圓面打開通道，1，4進(jìn)

22、氣，2，3排氣；當(dāng)斷電時(shí)，先導(dǎo)閥在彈簧作用下復(fù)位，恢復(fù)到原來的狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)可以采用二位二通的氣動(dòng)電磁閥，它操作輕便，又能快速實(shí)現(xiàn)氣缸的正反轉(zhuǎn)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因此應(yīng)用廣泛。 2、氣缸引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)件。工質(zhì)在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸過膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；氣體在壓縮機(jī)氣缸中接受活塞壓縮而進(jìn)步壓力。渦輪機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)等的殼體通常也稱“氣缸”。氣缸的應(yīng)用領(lǐng)域：印刷（力控制）、半導(dǎo)體（點(diǎn)焊機(jī)、芯片研磨）、自動(dòng)化控制、機(jī)器人等等。英文名：cylinder。 氣缸-氣缸種類氣壓傳動(dòng)中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的氣動(dòng)執(zhí)行元件。氣缸有作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的和作往復(fù)擺動(dòng)的兩類。作往復(fù)直線

23、運(yùn)動(dòng)的氣缸又可分為單作用、雙作用、膜片式和沖擊氣缸 4種。氣缸的作用：將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)（運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。氣缸的分類：直線運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)氣缸、氣爪等。氣缸的結(jié)構(gòu)：氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成。 當(dāng)傳感器檢測到物料時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)，然后自動(dòng)縮回，所以我們可以選單作用氣缸。3、傳感器（1）光電式傳感器光電式傳感器，基于光電效應(yīng)的傳感器，在受到可見光照射后即產(chǎn)生 HYPERLINK :/baike.baidu /view/14336.htm t _blank 光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。它除能測量光強(qiáng)之外，還能利用光線的透

24、射、遮擋、反射、干涉等測量多種物理量，如尺寸、位移、速度、溫度等，因而是一種應(yīng)用極廣泛的重要敏感器件。光電測量時(shí)不與被測對(duì)象直接接觸,光束的質(zhì)量又近似為零,在測量中不存在摩擦和對(duì)被測對(duì)象幾乎不施加壓力。因此在許多應(yīng)用場合，光電式傳感器比其他傳感器有明顯的優(yōu)越性。其缺點(diǎn)是在某些應(yīng)用方面，光學(xué)器件和電子器件價(jià)格較貴，并且對(duì)測量的環(huán)境條件要求較高。圖3 光電式傳感器（2）電感式傳感器電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被測的物理量如位移，壓力，流量，振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化，再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。圖4 電感式傳感器（3）電容式傳感器電容式傳感器也常常

25、被人們稱為 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1052109.htm t _blank 電容式物位計(jì)，電容式 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1985249.htm t _blank 物位計(jì)的電容檢測元件是根據(jù)圓筒形電容器 HYPERLINK :/baike.baidu /view/437790.htm t _blank 原理進(jìn)行工作的，電容器由兩個(gè)絕緣的同軸圓柱極板電極和外電極組成，在兩筒之間充以介電常數(shù)為e的電解質(zhì)時(shí)，兩圓筒間的電容量為C=2eL/lnD/d，式中L為兩筒相互重合部分的長度；D為外筒電極的直徑；d為筒電極的直徑；e為中間

26、介質(zhì)的電介常數(shù)。在實(shí)際測量中D、d、e是基本不變的，故測得C即可知道液位的高低，這也是電容式傳感器具有使用方便，結(jié)構(gòu)簡單和靈敏度高，價(jià)格便宜等特點(diǎn)的原因之一。圖5 電容式傳感器4 物料分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖4.1 PLC外部端子接線圖圖6 PLC外部接線圖 如圖6，當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，按下啟動(dòng)，給出XO信號(hào)，物料通過圓盤升到上限，給出信號(hào)X11；在通過機(jī)械手一系列動(dòng)作，給出X7、X5、X3、X4信號(hào)；傳送到傳送帶時(shí)，光電傳感器動(dòng)作，給出X22信號(hào)；當(dāng)有物料時(shí)，電機(jī)使傳送帶動(dòng)作；電感傳感器動(dòng)作時(shí)，給出X20信號(hào)，讓電磁閥動(dòng)作推動(dòng)氣缸動(dòng)作，給出X14、X15信號(hào)；電容傳感器動(dòng)作時(shí)，給出X21信號(hào)，讓電磁

27、閥動(dòng)作推動(dòng)氣缸動(dòng)作，給出X16、X17信號(hào)。4.2 變頻器端子接線圖圖7 變頻器端子接線圖如圖7，L1,L2,L3接三相交流電，PE接地；U,V,W接三相電機(jī)；STF，RM端子接PLC端子Y21；SD端子接COM5。4.3步進(jìn)梯形圖圖8 步進(jìn)梯形圖如圖8，給出啟動(dòng)信號(hào)，整個(gè)系統(tǒng)開始運(yùn)行。光電傳感器開始檢測物料，圓盤動(dòng)作傳送到底，機(jī)械手開始動(dòng)作，把物料送到檢測帶上，傳送帶動(dòng)作。在運(yùn)輸過程中，電感傳感器有檢測時(shí)，氣缸1動(dòng)作；電容傳感器有檢測時(shí)，氣缸2動(dòng)作。4.4 PLC梯形圖圖9 梯形圖程序運(yùn)行過程分析 如圖9，按下啟動(dòng)按鈕X0，物料驅(qū)動(dòng)電機(jī)，這時(shí)Y0接通；此時(shí)光電傳感器檢測物料，X13動(dòng)作，物料

28、被圓盤提升，此時(shí)Y1接通；當(dāng)上升到限位時(shí)，X11動(dòng)作，此時(shí)接通Y2,機(jī)械手臂伸出，伸到限位時(shí)，X5動(dòng)作，此時(shí)接通Y4，手爪下降；下降到限位時(shí)，X10動(dòng)作，X2也動(dòng)作，此時(shí)接通Y15，手爪抓緊；然后手臂縮回并到達(dá)限位，X6、Y3動(dòng)作；這時(shí)手臂右旋并到達(dá)限位，X4和Y7動(dòng)作；當(dāng)機(jī)械手將物料送到分揀臺(tái)時(shí)，光電傳感器動(dòng)作,X22動(dòng)作，此時(shí)接通Y21，電機(jī)帶動(dòng)傳送帶，傳送帶動(dòng)作，物料運(yùn)動(dòng)；當(dāng)電感傳感器動(dòng)作時(shí)，X20動(dòng)作，接通Y11，氣缸推動(dòng)物料，然后氣缸縮回，Y10動(dòng)作；當(dāng)電容傳感器動(dòng)作時(shí)，X21動(dòng)作，此時(shí)接通Y12，氣缸推動(dòng)物料，然后氣缸縮回，接通Y13；整個(gè)系統(tǒng)結(jié)束，當(dāng)需要急停時(shí)，按下X1，系統(tǒng)就會(huì)

29、停止。5 物料分揀系統(tǒng)的組態(tài)技術(shù)5.1 組態(tài)技術(shù)概述5.1.1 組態(tài)定義 組態(tài)軟件是一種面向工業(yè)自動(dòng)化的通用數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控軟件，也稱人機(jī)界面。用于數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。5.1.2 組態(tài)發(fā)展 20世紀(jì)40年代，多數(shù)工業(yè)處于手工狀態(tài)，人們憑經(jīng)驗(yàn)和手工控制生產(chǎn)過程。50年代后，一些工廠企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)儀表化和自動(dòng)化。生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)普遍采用儀表進(jìn)行顯示。進(jìn)入60年代，隨著工業(yè)生產(chǎn)和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，開始大量采用氣動(dòng)、電動(dòng)單元組合儀表對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行指示，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開始應(yīng)用于控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制和設(shè)定值控制。70年代，隨著計(jì)算機(jī)開發(fā)、應(yīng)用和普與，對(duì)全廠或整個(gè)工藝流程的集中控制成為可能。世界

30、上第一款組態(tài)軟件InTouch在20世紀(jì)80年代中期由美國Wonderware公司開發(fā)。組態(tài)軟件根據(jù)其提供的各種軟件模塊可以積木式搭建人機(jī)監(jiān)控界面，不僅提高了自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)速度，也保證了自動(dòng)化應(yīng)用的成熟性和可靠性。當(dāng)前的組態(tài)軟件有國外的InTouch、Ifix、Citect、Wincc、RSView32、TraceMode,國的組態(tài)王、力控、WebAccess、MCGS、開物、易控、杰控、世紀(jì)星與紫金橋組態(tài)軟件等。5.2組態(tài)技術(shù)功能和優(yōu)點(diǎn)5.2.1組態(tài)軟件的功能（1）讀寫不同類型的PLC、儀表、智能模塊和板卡，采集工業(yè)現(xiàn)場的各種信號(hào)，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)視和控制。（2）可以以圖形和動(dòng)畫等直觀形象的方式呈現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場信息。（3）可以將控制系統(tǒng)中的緊急工況與時(shí)通知給