材料分揀裝置模型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

、設(shè)計題目材料分揀裝置模型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計﹑設(shè)計任務(wù)2熟分揀裝置實物模型的結(jié)構(gòu)和工作機理。2理各路檢測型號到PLC的輸通道，包括傳感器的原理、連接方法、信號種類、信號調(diào)理電路、引入PLC的線以及PLC的編.2.3理從PLC到各執(zhí)行機構(gòu)的輸出通道括各執(zhí)行機構(gòu)的種類和工作機理動路的構(gòu)成，PLC輸出信號的種類和地。2.4繪電控系統(tǒng)的電路原理,編制I/O地址分配表。2編PLC的程序，合實物模型完成系統(tǒng)調(diào)即能正確實現(xiàn)材料分裝置的功.﹑技術(shù)要求3當(dāng)倉傳感器檢測到有物料后，按照一定的時間間隔或按照輸送帶上物料間隔適如物料的間隔不小于某個規(guī)定)的由PLC制上料汽缸將物料送至輸送帶上。輸帶把物料依次帶到各分揀工.物料經(jīng)過各分揀工位,工位上的傳感器會檢測出是符合檢出條件即質(zhì)或顏色是否滿足設(shè)定條件到傳感器發(fā)出的符合檢出條件信號（即信號有效）時，控制相應(yīng)汽缸動作將物料推出傳送帶，送入相應(yīng)下料斗。3.3PLC要過輸送帶電機軸上的編碼器跟蹤物料的位置，當(dāng)物料在前3各揀工位均未檢出時，由第四各工位上的汽缸將物料推出傳送帶，送入下料.4、實驗原理與步驟4。1實原理及功能該裝置采用臺式結(jié)構(gòu)內(nèi)電源，配裝西門子S7—200系主機,轉(zhuǎn)面板上設(shè)計了可與其它PLC或單片機連接的轉(zhuǎn)接口。該裝置中，選用了顏色識別傳感器及對不同材質(zhì)敏感的電容式和電式傳感器，分別被固定在網(wǎng)板上．本裝置還設(shè)置了氣動方面的減壓器、濾清、氣壓指示等，可各類氣源相連接。分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。信號板及各傳感器位置(a)(b）-1-

（a）信號板（b)傳感位置圖4。2實運行步驟1）通電狀態(tài)下，下料時下料傳感器動作，傳送帶運行。電感傳感器檢測到鐵材料時，氣缸1-2-

動作，將材料塊推下。2）電容傳感器檢測到鋁材料時，氣缸2作將材料推下。3）顏色傳感器檢測到非金屬材料綠色塊,氣缸3作將材料塊推.4)其它顏色非金屬材料塊送到SD位氣缸4動作將材料塊推下.5）豎井式下料槽無下料時，傳帶運行一個行程自動停機。5．檢測元件與執(zhí)行裝置主要是對旋轉(zhuǎn)編碼器和各個傳感器的選擇，并對其作簡要介紹。5.1旋編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是與步進電機連接在一起，在本系統(tǒng)中可用來作為控制系統(tǒng)的計數(shù)器，并提供脈沖輸入它轉(zhuǎn)化為位移量可對傳輸帶上的物料進行位置傳送至相應(yīng)的傳感器時出信號到PLC，以進行分,也可用來控制步進電機的轉(zhuǎn)本系統(tǒng)選用E6A2CW5C旋編碼器，原理如圖所示圖—3旋編碼器原理示意旋轉(zhuǎn)編碼器介紹旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖(十個到幾千個都有），和供電電壓等。5電感感器電感式接近開關(guān)屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器來測金屬物它L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(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流.這個渦流反作用于接近開,接近開關(guān)振蕩能力衰減內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)變.由可別出有無金屬物體接近，進而控制開關(guān)的通或.系統(tǒng)選用M18X1X40電傳感器-3-

圖2電感傳感器工作原理圖電感傳感器介紹：由心和線構(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)都是一定的感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.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①無活動觸點、可靠度高、壽命長；②分辨率高；③靈敏度高；④線性度高、重復(fù)性;測量范圍寬（測量范圍大時分辨率低無輸入時有零位出電壓，引起測量誤⑦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)測電感式傳感器主要用于位移測量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機械力、張力、壓力、壓差、加速度、振動、應(yīng)變、流量、厚度、液位、比重、轉(zhuǎn)矩)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(yīng)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.5.3電傳感器電容傳感器也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種接近式開關(guān)。它測頭通常是構(gòu)成電容器的一個極板，而另一個極板是待測物體的本身物體移向接近開關(guān)時物和接近開關(guān)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)生變化此便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。本系統(tǒng)選用2KX8ME1電容傳感,原理圖如圖—-4-

圖2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(xué)量首先必須將被測的非學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量而后輸入之通常把非電學(xué)量變換成電量的元件稱為變換器據(jù)同非電學(xué)量的特點設(shè)計成的有關(guān)轉(zhuǎn)換裝置稱為傳感而被測的力學(xué)量如位移、力、速度等）轉(zhuǎn)換成電容化的傳感器稱為電容傳感器.從能量轉(zhuǎn)換的角而言，電容變換器為無源變換器，需要將所測的力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓或電流后進行放大和處理。力學(xué)量中的線位移、角位移、間隔、距離、厚度、拉伸、壓縮、膨脹、變形無不與長度有著密切聯(lián)系的;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(guān)系也很密切。另外，在有些條件下，這些力學(xué)量變化相當(dāng)緩慢，而且變化范圍極小，如要求測量極小距離或位移時要有較高的分辨率他傳感器很難做到實現(xiàn)高分辨率要求精測中所普遍使用的差動變壓器傳感器的分辨率僅達～μm量級；而有一種電容測微儀，他的分辨率為0。01，比前者提高了兩個數(shù)量級，最大量程100±5，此他在精密小位移測量中受到青睞.5.4光傳器光電傳感器是一種小型電子設(shè)備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(shè)備,發(fā)射器帶一個校準(zhǔn)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金圓筒內(nèi)有一個小的白熾燈做為光源這些小而堅的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形系統(tǒng)選用FPG系小放大器內(nèi)藏型光電傳感器。原理如圖2所示，其中負載可接至。-5-

圖光電傳感器原理圖光電傳感器介紹光電傳感器是能夠?qū)⒖梢姽廪D(zhuǎn)換成某種電量的傳感器電傳感器采用光電元件作為檢測元件,先把被測量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘柕淖兓?，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信光電傳感器一般由光源、學(xué)通路和光電元件部組光傳感器是將信號轉(zhuǎn)換為電信號的光敏器件它用檢測直接引起光強變化的非電量可來檢測能轉(zhuǎn)換成光量化的其他非電量。光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多。傳感的結(jié)構(gòu)簡單形式靈活多樣體積小近來隨光電技術(shù)的發(fā)展電式傳感器已成系列產(chǎn),其品種及產(chǎn)量日益增加，用戶可根據(jù)需要選用各種規(guī)格的產(chǎn)品，它在機電控制、計算機、國防科技方面的應(yīng)用都非常廣泛。5顏色感器選用AOS司生產(chǎn)的，型號T顏傳感器.此傳感器為GB（紅綠)顏色傳感,可檢測目標(biāo)物體對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色TCS230感器引腳如圖-7所示圖27TCS230色傳感器RGB顏色傳感器介紹：是國公司生產(chǎn)的一種可編程彩色光到頻率的轉(zhuǎn)換器器具有分辨率高、可編程的顏色選擇與輸出定標(biāo)、單電源供電等特;輸出為數(shù)字量，可直接與微處理器連接.它把可配置的硅光電二極管與電頻率轉(zhuǎn)換器集成在一個單一的CMOS電上，同在單一芯片上還集成了紅綠(RGB）三種濾光器，是業(yè)界一個有數(shù)字兼容-6-

接口的RGB色傳感器的出信號是數(shù)字量以驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)的TTL或CMOS輯輸入，因此可直接與微處理器或其它邏輯電路相連接。由于輸出的是數(shù)字量,并且能夠?qū)崿F(xiàn)每個彩色信道位上的轉(zhuǎn)換精,因而不再需要A/D轉(zhuǎn)電,使電路變得更簡單TCS230用引腳的SOIC表面貼裝式封裝,單一芯片上集成有個電二極管。這些二極管共分為四種類其中個光電二極管帶有紅色濾波器,16個電二極管帶有綠色濾波器16個光電二極管帶有藍色濾波器，其余16個帶有任何濾波器，可以透過全部的光信這些光電二極管在芯片內(nèi)是交叉排列的，能夠最大限度地減少入射光幅射的不均勻從而增加顏色識別的精確；另一方面，相同顏色的1個光電二極管是并聯(lián)連接的均分布在二極管陣列中可以消除顏色的位置誤差。工時，通過兩個可編程的引腳來動態(tài)選擇所需要的濾波器。該傳感器的典型輸出頻率范圍從2Hz~500kHz，戶還可以通過兩個可編程引腳來選擇100%、％或的輸出比例因子,或電源關(guān)斷模式。輸出比例因子使傳感器的輸出能夠適應(yīng)不同的測量范,高了它的適應(yīng)能力.當(dāng)入射光投射到TCS230上，通過光電二極管控制引腳、S3的同組合，可以選擇不同的濾波器；經(jīng)過電流到頻率轉(zhuǎn)換器后輸出不同頻率的方波（占空比），不同的顏色和光強對應(yīng)不同頻率的方;可以通過輸出定標(biāo)控制引腳選不同的輸出比例對輸出頻率范圍進行調(diào)整，以適應(yīng)不同的需求。S1用選擇輸出比例因子或電源關(guān)斷模式、用選擇濾波器的類;是率輸出使能引腳，可以控制輸出的狀態(tài)有多個芯片引腳共用微處理器的輸入引腳時，也可以作為選信號是頻率輸出引腳是片的接地引腳VCC為芯片提工作電.表、及S2、S3的用組合。表、S1及、的組合項LLHH

LHLH

輸出頻率定標(biāo)關(guān)斷電源2020%％

LLHH

LHLH

濾波器類型紅色藍色無綠色。步電機步進電機作為執(zhí)行機構(gòu)用于帶動傳輸帶輸送物料前行，與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一可以通過控制脈沖個數(shù)，來控制角位移,而達到準(zhǔn)確定位的目的。同，可以通過控制脈沖頻率來控制材-7-

料分揀裝置的可編程控制系統(tǒng)控制電機轉(zhuǎn)動的速達到調(diào)速的目的.步進電機選用的型號為42BYGH101。．控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計6.1控系流程圖設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的要求析個設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順可畫出程序流程,如-1所示。該系統(tǒng)可在分揀的同時對分揀的材料進行數(shù)量的統(tǒng)計,只需在各汽缸動作的同時累計即可。應(yīng)用高速計數(shù)器編制程序,可實現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能。用高速計數(shù)器計旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖個數(shù)，來確定物料到達傳感器的距離，實現(xiàn)定位功能。定位時電機停轉(zhuǎn)，計數(shù)器清，傳感器開始工作對物料進行分揀處理在1~3動后重新運,高速計數(shù)器也重新計.如相應(yīng)的傳感器沒有檢測到物體，則電機重新運行，高速計數(shù)器也重新計數(shù)，繼續(xù)運行到下一位如只對材料的某一特性進行分揀,比只分揀金屬和非金屬，則需對傳感器的安放或程序進行修改即可圖61控系統(tǒng)流程圖-8-

6.2PLC的分表西門子plc（I/O）分系統(tǒng)接(I/O)

備注I1sfw1(推氣缸1動限位）I0.1sfw2（推氣缸2動作位）I0sfw3(推氣缸3動限位）I0.3sfw4（推氣缸4動作位I0.4sfw5(下料氣缸動作位）I0sa（電感傳感器輸I0sb(電容傳感）入I0sc（顏色1傳感）部I1.0sbw1(推氣缸1回位限位）分I1sbw2（推氣2回位限位)I1sbw3(推氣缸3回限位）I1.3sbw4（推氣缸4回位位I1.4sbw5（下料氣缸回位限位）I1.5sd（色傳感）I1.6sn(下料傳感器)I0.0ucp(計數(shù)傳感器）Q0yv1（推氣缸1電閥）輸Q0yv2(推氣缸2電磁閥）出Q0yv3(推氣缸3電磁閥）部Q0yv4(推氣缸4電磁閥）分Q0.4yv5（下料氣缸電磁閥）Q0m（送帶電機）

預(yù)留傳感器判斷下料有無-9-

6PLC程梯形圖-10

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7、調(diào)試方法7硬件試1.通狀態(tài)下，在顏色傳感器下的傳送帶上,放置帶有某一顏色料塊，調(diào)節(jié)傳感器上的電位器，觀察窗口中紅黃（或綠）指示燈，當(dāng)兩燈恰同時發(fā)光時，該靈敏點即為料塊顏色檢出點-14

順時針旋轉(zhuǎn)檢測色溫向低端移動，否則反之）2。在電感傳感器下方的傳送帶，放置鐵質(zhì)料調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光,高度即為傳感器對鐵質(zhì)材料的檢出點測的修正系數(shù)圖2所示圖2不檢測體的修正系數(shù)3。在電容傳感器下方的傳送帶,置鋁質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光,高度即為傳感器對鋁質(zhì)材料的檢出點。4。氣壓表標(biāo)值建議調(diào)定在0.12Mpa7.2軟調(diào)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中剛好的程序難免有這樣那樣的缺陷或錯誤。為了及時發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯減系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)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(yīng)，需要進行離線測試，既不將的出接到設(shè)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，則查找原因，并排除之。8、課程設(shè)計體會這次課程設(shè)計的主要目的是掌握PLC的基本功能。通過對本例的設(shè)計使我們認識到PLC在工生產(chǎn)中的重要作用。在本例中，使我們學(xué)習(xí)到了-15

如何對系統(tǒng)進行設(shè)計以及在元件選擇方面的許多知.在對系統(tǒng)進行設(shè)計時首了解該系統(tǒng)的功能和任務(wù)在搞清楚這點以才能對整個系統(tǒng)的設(shè)計方案有一個初步的認識后能根據(jù)統(tǒng)的需要來進行元件的選取和系統(tǒng)的模塊化細.近年來隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴技已成為電子技術(shù)領(lǐng)域中的一個新的亮點使PLC技成為一門綜合應(yīng)用技，也是電子技術(shù)發(fā)展也革新的一個潮隨著我們對PLC控系統(tǒng)的認識的不