【基于PLC的物料檢測與分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究7900字（論文）】

福建工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于PLC的物料檢測與分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究目錄TOC\o"1-3"\h\u2380第一章引言 189941.1自動(dòng)分揀系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 1114901.2選題的背景及意義 1252911.3主要控制要求 231934第二章自動(dòng)分揀系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 372462.1物料檢測與分揀設(shè)備的設(shè)計(jì)思路 3215252.1.1上料模塊 434002.1.2檢測模塊 451952.1.3下料分揀模塊 4109792.2硬件介紹及功能特點(diǎn) 4230142.2.1PLC的選型及特點(diǎn) 4213552.2.2傳感器的選型及特點(diǎn) 530303第三章自動(dòng)分揀系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 8136743.1PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 8156833.2PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟 8247643.3PLC輸入/輸出分配 8264873.4硬件接線原理圖 922847第四章PLC控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 1396434.1TIAPortalV15.1軟件介紹 13114.2自動(dòng)分揀PLC控制程序設(shè)計(jì) 138204.2.1主程序及啟停程序 1339204.2.2實(shí)際重量轉(zhuǎn)換程序 1412534.2.3物料分類檢測程序 1516204.2.4氣缸控制程序 162989第五章MHI界面設(shè)計(jì) 1836185.1MHI介紹 182435.2界面設(shè)計(jì) 18258305.2.1主界面的設(shè)計(jì) 18171625.2.2重量參數(shù)設(shè)置界面的設(shè)計(jì) 1933495.3調(diào)試仿真 2014914第六章總結(jié) 21847參考文獻(xiàn) 23第一章引言1.1自動(dòng)分揀系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀自動(dòng)分揀系統(tǒng)(Automaticsortingsystem)在許多物流配送中心起著重要的作用。該系統(tǒng)用時(shí)短，效率高，能夠提高物流配送以及貨物發(fā)送效率，在日常生活被廣泛應(yīng)用。一個(gè)國家的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備的水平和制造能力代表了設(shè)備制造能力的最高水平，并且全面反映了一個(gè)國家的制造業(yè)發(fā)展水平及其綜合實(shí)力。在很早之前，自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)起源于美國，從而使得美國的制造業(yè)得到空前發(fā)展，同時(shí)也提高了生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。第一代自動(dòng)生產(chǎn)線主要由傳統(tǒng)機(jī)械部件控制，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求高，自動(dòng)生產(chǎn)效率低，不適合現(xiàn)代多品種，小批量生產(chǎn)。自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)的一部分采用繼電器控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械部件來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但電路非常復(fù)雜，可靠性低且動(dòng)態(tài)性能差。目前，第三代自動(dòng)化生產(chǎn)線被廣泛應(yīng)用于機(jī)、電、液、氣一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中，結(jié)構(gòu)得到了簡化。同時(shí)，大大減少了觸點(diǎn)的數(shù)量,控制或電氣控制系統(tǒng)由繼電器,接觸器,等等代替,通過實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用程序,組態(tài)王軟件MCGS和其他配置,應(yīng)用監(jiān)控功能實(shí)時(shí)監(jiān)測，適用于監(jiān)督生產(chǎn)線,生產(chǎn)線是安全的一個(gè)重要衡量。1.2選題的背景及意義隨著現(xiàn)代工業(yè)化的發(fā)展，傳統(tǒng)檢測及分揀裝置已經(jīng)跟不上現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求。傳統(tǒng)的方式不僅生產(chǎn)效率低，而且精確度不高，容易出現(xiàn)分揀誤差，為了提高效率，降低工人能耗，改善勞動(dòng)強(qiáng)度，本課題設(shè)計(jì)高精度的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，改善自動(dòng)化生產(chǎn)水平，適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展要求。目前，自動(dòng)分揀系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。物料分揀是實(shí)際生產(chǎn)過程中必不可少的一道工序，是物料加工裝配流水線上的重要工序。物料的檢測與識(shí)別是自動(dòng)分揀系統(tǒng)的關(guān)鍵。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，要了解材料的顏色、重量等等，以及下道工序的要求，所需零件的裝配對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)具有重要意義。我國的智能分揀系統(tǒng)的在工業(yè)上的使用較少,在很多公司中，生產(chǎn)線大多通過人工的分揀方式，其他一些公司的工廠采用自動(dòng)與人工交互的方式分揀，而采用智能的分揀方式在工廠中的使用率也不高，主要還是由于在技術(shù)方面的不成熟，對(duì)一些領(lǐng)域使用達(dá)不到理想效果。但智能化的技術(shù)在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，使我國在分揀能力有較大提高，智能分揀技術(shù)有著其他分揀方式中難超越的優(yōu)勢。其意義在于:可以降低工人的勞動(dòng)負(fù)荷；可以減少人力資源；可以提高分揀合格率；可以提高分揀分辨效率；1.3主要控制要求①本設(shè)計(jì)主要由電機(jī)控制傳送帶，利用電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)傳送帶傳送物料的功能，上料下料利用電磁閥控制氣壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，裝置中含有檢測的傳感器（光電傳感器、稱重傳感器、基恩士色標(biāo)傳感器等）。系統(tǒng)設(shè)置觸摸屏控制系統(tǒng)啟停，通過觸摸屏按鈕方式可自行更改稱重檢測范圍，稱重物料控制在50公斤內(nèi)。物料重量等級(jí)分為三檔分別為：0-16公斤，16-32公斤，33-50公斤。稱重時(shí)間可通過觸摸屏設(shè)置。顏色識(shí)別也有三種模式分別為：黑，白，橙。此設(shè)備功能共實(shí)現(xiàn)9種組合的檢測與分揀。第二章自動(dòng)分揀系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1物料檢測與分揀設(shè)備的設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)采用可編程邏輯控制器（PLC）作為物料檢測與分揀設(shè)備的控制器，利用可編程邏輯控制器的優(yōu)點(diǎn)是采用繼電器與計(jì)算機(jī)程序控制相結(jié)合，自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合。PLC控制器主要由中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、電源單元和編程單元組成，通過循環(huán)掃描程序按其先后順序執(zhí)行。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)的思想，主要分為上料模塊、檢測模塊和分揀下料模塊。上料模塊主要負(fù)責(zé)物料的上料和傳送，檢測模塊通過傳感器進(jìn)行顏色和重量的識(shí)別，分揀下料模塊主要負(fù)責(zé)分揀物料并下料到指定位置。在本次設(shè)計(jì)過程中，物料從源頭的上料模塊進(jìn)入輸送系統(tǒng)，然后進(jìn)入檢測模塊。由于物料的化學(xué)性質(zhì)不同，因此它們的重量和顏色也會(huì)有所不同，經(jīng)過檢查模塊將分成9類，由分揀下料模塊的氣缸推擠后滑入對(duì)應(yīng)的分揀位置。系統(tǒng)整體框架如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)整體框架設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的上料模塊，檢測模塊和分揀下料模塊通過西門子PLC實(shí)現(xiàn)控制，使其完成所有的需求功能。系統(tǒng)通過觸摸屏啟動(dòng)，光電傳感器檢測有無物料，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳送帶傳送物料，經(jīng)稱重檢測模塊，將不同顏色和重量的物料識(shí)別出來，然后通過氣缸實(shí)現(xiàn)物料的下料分揀.2.1.1上料模塊系統(tǒng)上料口裝有用于物料檢測的光電傳感器，檢查是否有物料。若長時(shí)間檢查到?jīng)]有無物料，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行報(bào)警處理，電機(jī)控制傳送帶減速運(yùn)行。物料定位支架可以將物料進(jìn)行限位和固定，此模塊的作用實(shí)現(xiàn)有無物料的反饋輸入控制上料電機(jī)的啟動(dòng)。2.1.2檢測模塊隨著技術(shù)的發(fā)展，由稱重傳感器組成的電子測量機(jī)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了對(duì)材料的快速準(zhǔn)確測量。特別是隨著微處理器的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度將不斷提高。檢測模塊主要分為兩大部分，一是由稱重傳感器用于檢測物料重量，二是色標(biāo)傳感器，用于物料顏色的識(shí)別。稱重傳感器結(jié)合信號(hào)放大器共同實(shí)現(xiàn)將測試信號(hào)反饋到PLC控制器。色標(biāo)傳感器主要實(shí)現(xiàn)黑、白和橙三種顏色的識(shí)別。2.1.3下料分揀模塊下料分揀模塊主要由電磁閥驅(qū)動(dòng)氣缸將物料推送到指定位置。氣動(dòng)裝置用于壓縮空氣并傳遞氣壓作為輸出力，以控制和驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械設(shè)備，從而完成機(jī)械化和自動(dòng)化的生產(chǎn)。它是機(jī)械自動(dòng)化中流體傳輸?shù)闹匾M成部分，并且在控制中也起著非常重要的作用。由于其主要工作介質(zhì)為空氣，因此具有防爆，防火，無污染，結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。2.2硬件介紹及功能特點(diǎn)2.2.1PLC的選型及特點(diǎn)在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中器件的選型占據(jù)著至關(guān)重要的地位，本系統(tǒng)采用PLC控制器，因此PLC控制器的選型顯得尤為重要。目前市場，PLC的種類繁多，占據(jù)了相當(dāng)大的市場，很多品牌的PLC，包括西門子、三菱、歐姆龍等等。本次考慮設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度以及功能結(jié)構(gòu)的合理性，結(jié)合多方面考慮選擇西門子S7-1200PLC作為控制的核心部件。PLC基本單元組成結(jié)構(gòu)如圖2-2所示圖2-2PLC基本單元組成結(jié)構(gòu)圖（1）西門子S7-1200PLC的主要特點(diǎn)1）通信功能強(qiáng)，使用以太網(wǎng)電纜進(jìn)行通訊，可以進(jìn)行下載監(jiān)控，通信方式簡單。2）指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡單合理，配置靈活，編程簡單。3）具有良好的兼容性。4）有很強(qiáng)的故障診斷和顯示功能，有診斷緩沖區(qū)、巡視窗口的診斷選項(xiàng)卡和讀取錯(cuò)誤信息的指令。可以用LED顯示有故障的模擬量模塊的通道。（2）PLC的工作原理PLC的工作方式不同于其他的微型計(jì)算機(jī)，一般情況下，其功能特點(diǎn)二者是相似的。PLC的工作方式主要是循環(huán)掃描，而微型計(jì)算機(jī)是等待下達(dá)命令，CPU的一個(gè)掃描周期即第一條指令的執(zhí)行到最后一條指令執(zhí)行的過程，I/O刷新和執(zhí)行指令是一個(gè)掃描周期中最為主要的兩個(gè)階段。PLC每次讀取數(shù)據(jù)是通過I/O口刷新得到，把變量狀態(tài)讀入PLC，并通過內(nèi)部寄存器存儲(chǔ)起來，經(jīng)運(yùn)算器發(fā)送到輸入端，這個(gè)過程就是I/O刷新。在更新輸入輸出時(shí)，如果輸入狀態(tài)變量發(fā)生變化，輸出將產(chǎn)生與輸入相關(guān)的響應(yīng)，并將在輸出結(jié)束時(shí)發(fā)生一系列的轉(zhuǎn)換。如果在更新輸入輸出后更改輸入變量，輸出將返回。下一次掃描創(chuàng)建一個(gè)訪問響應(yīng)項(xiàng)，并在輸出時(shí)發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。PLC采用周期掃描方式，掃描周期對(duì)響應(yīng)速度有很大影響。其中，指令執(zhí)行速度、指令占用時(shí)間、指令數(shù)量等是影響掃描周期長度的三個(gè)主要因素。2.2.2傳感器的選型及特點(diǎn)傳感器在工業(yè)制造的各個(gè)領(lǐng)域都起著至關(guān)重要的作用，在信息化的時(shí)代，首先是要獲取有利可靠信息，而傳感器則是獲取可靠信息最有效的途徑之一。傳感器主要由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，是一種用于檢測的裝置，它可以將測量的信息轉(zhuǎn)化為我們所需的形式輸出，能夠滿足信息的傳輸、處理，存貯等等要求。傳感器裝置在自動(dòng)化領(lǐng)域扮演著重要的角色。由此可見，傳感器的發(fā)展關(guān)系著社會(huì)的進(jìn)步。傳感器工作原理如圖2-3所示。圖2-3傳感器工作原理圖（1）稱重傳感器本次設(shè)計(jì)采用的稱重傳感器為微型測力傳感器L10A型，他生產(chǎn)于上海久制傳感儀器有限公司。該傳感器為不銹鋼材質(zhì)，外型小巧，適合安裝。其供電電壓為5V。該傳感器的量程為0-50kg。因?yàn)樵搨鞲衅髦苯虞敵鲭妷悍浅Ｎ⑷酰瑹o法直接與PLC相接，因此需要經(jīng)過信號(hào)放大器，將其輸出信號(hào)進(jìn)行放大，然后接入PLC的模擬量模塊，從而檢測出物料的實(shí)際重量，選擇信號(hào)放大器為LN-1604型信號(hào)放大器，該放大電路的工作原理簡單，內(nèi)部含有精密的放大器，內(nèi)部穩(wěn)壓電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路、溫度線性補(bǔ)償?shù)鹊取７Q重傳感器外形如圖2-4所示。圖2-4稱重傳感器示意圖（2）色標(biāo)傳感器本次設(shè)計(jì)選擇的是基恩士公司生產(chǎn)的RGB數(shù)字光纖傳感器作為顏色檢測裝置，型號(hào)是CZ-V21AP/22AP,PNP型，具有高分辨率，用于顏色的識(shí)別，滿足識(shí)別要求。該傳感器應(yīng)用廣泛，其工作原理簡單，色標(biāo)傳感器也是光電檢測傳感器的一種。區(qū)別于光電傳感器，它是采用光發(fā)射接收原理，發(fā)出調(diào)制光，接收被測物體的反射光，并根據(jù)接收光信號(hào)的強(qiáng)弱來區(qū)分不同的顏色，或判別物體的存在與否。圖2-5色標(biāo)傳感器實(shí)物圖（3）光電傳感器光電傳感器主要使用光電元件作為傳感裝置，主要包括光源，光路和光電元件組成。利用發(fā)光二極管，光敏三極管作為光電轉(zhuǎn)換的元件。傳感器在工作過程中首先將檢測到的變化轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，然后通過傳感器設(shè)計(jì)的光電組件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用同軸反射光電傳感器，傳感器為主要是產(chǎn)品外觀的特點(diǎn)是體積小，易于應(yīng)用相對(duì)穩(wěn)定，產(chǎn)品類型的使用壽命更長，傳感器的響應(yīng)變化很快，而且在抗振性和性能方面耐沖擊性好，輸入信號(hào)不受外界干擾。圖2-6光電傳感器實(shí)物圖第三章自動(dòng)分揀系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)3.1PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則（1）對(duì)于控制對(duì)象，PLC系統(tǒng)應(yīng)盡可能滿足過程設(shè)計(jì)的要求。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期，應(yīng)分析生產(chǎn)過程，收集有關(guān)技術(shù)要求和參數(shù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，PLC控制系統(tǒng)在滿足控制要求的前提下，結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，使用維護(hù)方便。確?？刂葡到y(tǒng)的安全性和可靠性?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的必要保證，也是衡量控制質(zhì)量的主要因素之一?？刂葡到y(tǒng)可以輕松擴(kuò)展和升級(jí)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)選擇具有一定裕度的PLC硬件設(shè)備。人機(jī)界面友好。對(duì)于包含人機(jī)界面的PLC系統(tǒng)，人機(jī)界面的設(shè)計(jì)應(yīng)人性化，易于操作和使用PLC系統(tǒng)。3.2PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟在進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要了解設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工藝過程和設(shè)計(jì)要求，首先選取什么樣的控制方式，了解系統(tǒng)的輸入輸出，哪些需要輸入，哪些需要輸出，通過什么元件來驅(qū)動(dòng)負(fù)載，掌握各個(gè)模塊的相互關(guān)聯(lián)，是否需要保護(hù)措施。控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷完善的過程，具體設(shè)計(jì)步驟如下：詳細(xì)了解控制系統(tǒng)，針對(duì)控制系統(tǒng)做合適的方案設(shè)計(jì)及器件選型；確定輸入/輸出元件，及I/O口分配；繪制硬件接線圖，編寫梯形程序；進(jìn)行仿真調(diào)試，進(jìn)一步完善其功能；設(shè)備安裝調(diào)試；3.3PLC輸入/輸出分配根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)際需要，將西門子S7-1200的輸入輸出端子進(jìn)行合理分配，I/O口分配表如表3-1所示。輸入地址輸出地址序號(hào)地址備注序號(hào)地址備注1I0.0物料達(dá)到1#傳送帶1Q0.01#傳送帶推動(dòng)氣缸2I0.1物料達(dá)到2#傳送帶2Q0.12#傳送帶推動(dòng)氣缸3I0.2物料達(dá)到3#傳送帶3Q0.23#傳送帶推動(dòng)氣缸4I0.3物料達(dá)到4#傳送帶4Q0.34#傳送帶推動(dòng)氣缸5I0.4物料達(dá)到5#傳送帶5Q0.45#傳送帶推動(dòng)氣缸6I0.5物料達(dá)到6#傳送帶6Q0.56#傳送帶推動(dòng)氣缸7I0.6物料達(dá)到7#傳送帶7Q0.67#傳送帶推動(dòng)氣缸8I0.7物料達(dá)到8#傳送帶8Q0.78#傳送帶推動(dòng)氣缸9I1.0物料達(dá)到9#傳送帶9Q1.09#傳送帶推動(dòng)氣缸10I1.1分揀傳送帶有物料10Q1.1備用11I1.2首節(jié)傳送帶末端傳感器11Q2.0上料工位傳送帶電機(jī)12I1.3檢測工位末端傳感器12Q2.1檢測工位傳送帶電機(jī)13I1.4檢測工位首端傳感器13Q2.2分揀工位傳送帶電機(jī)14I1.5備用14Q2.3備用1215I2.0黑色物料15Q2.4備用1316I2.1白色物料16Q2.5備用1417I2.2橙色物料17Q2.6備用1518I2.3自動(dòng)模式18Q2.7備用1619I2.4初始化按鈕20I2.5急停按鈕21I2.6啟動(dòng)按鈕22I2.7停止按鈕表3-1I/O口分配表3.4硬件接線原理圖本次設(shè)計(jì)自動(dòng)分揀系統(tǒng)的硬件電路主要分為五六大部分：主電路、PLC的I/O電路、PLC擴(kuò)展模塊電路、傳感器接線圖、電磁閥控制電路。進(jìn)行PLC硬件結(jié)構(gòu)的配置時(shí)，要先了解每一個(gè)控制變量的分配要求，再分析需要什么樣的控制要求，進(jìn)而配置PLC的硬件結(jié)構(gòu)。運(yùn)用PLC的電源輸出優(yōu)點(diǎn)，PLC內(nèi)部輸入輸出接線圖如圖3-1所示圖3-1PLCI/O接線圖圖3-2PLC擴(kuò)展模塊接線圖根據(jù)本設(shè)計(jì)的控制要求，所用到的傳感器有稱重傳感器，基恩士色標(biāo)傳感器，光電傳感器，基恩士色標(biāo)傳感器用于識(shí)別不同顏色的物料，外部接電源。稱重傳感器由于輸出信號(hào)微弱，不能與PLC直接相連，因此需要加信號(hào)放大器，傳感器外部接線圖如圖3-3所示。圖3.3傳感器接線圖本設(shè)計(jì)共實(shí)現(xiàn)9種組合的檢測與分揀，根據(jù)物料的9種分類分別控制1#~9#電磁閥動(dòng)作，通過推動(dòng)氣缸將分揀出的物料進(jìn)行分類。電磁閥的控制電路如圖3-4所示。圖3-4電磁閥控制電路圖第四章PLC控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要采用博途軟件TIAPortalV15.1進(jìn)行梯形圖程序的編寫。整個(gè)控制程序的設(shè)計(jì)中都按照系統(tǒng)的工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，為方便系統(tǒng)編程調(diào)試與仿真，檢查問題，因此按照模塊化的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)編程。4.1TIAPortalV15.1軟件介紹TIAPortalV15.1又稱博途v15.1，是一款由西門子打造的全集成自動(dòng)化編程軟件，整合了STEP7,WINCC,STARTDRIVE等，讓工程師只需要用博途一個(gè)軟件就能對(duì)觸摸屏，PLC驅(qū)動(dòng)進(jìn)行編程調(diào)試和仿真操作。此軟件功能強(qiáng)大，支持windows10操作系統(tǒng)。TIAPortalV15.1界面如圖4-1所示。圖4-1TIAPortalV15.1界面4.2自動(dòng)分揀PLC控制程序設(shè)計(jì)4.2.1主程序及啟停程序系統(tǒng)的開啟與停止這部分控制就是要求系統(tǒng)可以正常的開啟運(yùn)行或者停止系統(tǒng)，通過定義輸入變量控制系統(tǒng)的啟動(dòng)停止。啟動(dòng)按鈕按下，檢測工位前端傳感器檢測觸發(fā)，自動(dòng)模式開啟，上料傳送帶啟動(dòng)。當(dāng)物品經(jīng)過檢測工位末端傳送帶，上料傳送帶停止，延時(shí)后，檢測工位傳送帶啟動(dòng)。同時(shí)設(shè)計(jì)手自動(dòng)切換啟停傳送帶，系統(tǒng)啟動(dòng)程序梯形圖，如圖4-2所示。圖4-2啟停梯形圖4.2.2實(shí)際重量轉(zhuǎn)換程序（1）實(shí)際重量轉(zhuǎn)換程序模擬量輸入轉(zhuǎn)換程序，就是把PLC的輸入模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換到具體的重量數(shù)值，S7-1200模擬量取過沖和下沖范圍做一個(gè)比較，若輸入量在范圍外則程序判斷出現(xiàn)故障，若輸入量在范圍內(nèi)則程序正常運(yùn)行，然后進(jìn)行模擬量轉(zhuǎn)實(shí)際重量數(shù)值，就可以得到一個(gè)具體數(shù)值，稱重檢測轉(zhuǎn)換梯形圖如圖4-3所示。圖4-3稱重檢測轉(zhuǎn)換梯形圖4.2.3物料分類檢測程序當(dāng)?shù)玫轿锪系木唧w重量數(shù)值時(shí)，接下去就可以結(jié)合物料的顏色檢測結(jié)構(gòu)進(jìn)行物料的分類。程序設(shè)計(jì)3類物品的重量，通過與設(shè)定重量的比較，得出3種重量物品分揀方式，另外色標(biāo)傳感器提供黑，白，橙顏色識(shí)別分揀3種方式，本設(shè)計(jì)共實(shí)現(xiàn)9種組合的檢測與分揀。物料分類梯形圖如圖4-4所示圖4-4稱重檢測梯形圖4.2.4氣缸控制程序當(dāng)物品到達(dá)物料傳送帶，分揀傳送帶開始工作，在自動(dòng)工作模式下，依據(jù)上面的檢測分類結(jié)果，通過氣缸控制物料的走向進(jìn)行物料的分揀，梯形圖如圖4-5所示。圖4-5氣缸梯形圖第五章MHI界面設(shè)計(jì)5.1MHI介紹HMI是人們俗稱的人機(jī)界面，是控制系統(tǒng)與用戶之間交流信息的媒介，它能實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換。本文通過對(duì)博途軟件自帶的觸摸屏TP700HMI進(jìn)行組態(tài)，同時(shí)增加了人機(jī)界面，可實(shí)現(xiàn)初始化功能、手動(dòng)/自動(dòng)切換功能、系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置/選擇功能，還可查看歷史報(bào)警數(shù)據(jù)等，方便操作人員復(fù)檢和標(biāo)定。并運(yùn)行程序，得到仿真結(jié)果,物料檢測與分揀系統(tǒng)仿真結(jié)果如圖5-1所示。圖5-1MHI界面圖5.2界面設(shè)計(jì)5.2.1主界面的設(shè)計(jì)在主界面中，F(xiàn)1按鈕表示進(jìn)入歡迎界面，F(xiàn)2按鈕表示進(jìn)入主畫面F3按鈕表示進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，F(xiàn)4按鈕表示進(jìn)入按鈕工位，F(xiàn)5按鈕表示進(jìn)入稱重工位，F(xiàn)6按鈕表示進(jìn)入推動(dòng)工位，F(xiàn)7按鈕表示進(jìn)入歷史報(bào)警畫面，F(xiàn)8按鈕表示進(jìn)入當(dāng)前報(bào)警畫面。每個(gè)按鈕功能一一對(duì)應(yīng)。如下圖5-2所示。圖5-2主界面設(shè)計(jì)圖在圖5-2中，M1表示上料工位傳送帶，M2表示檢測工位傳送帶，M3表示分揀工位傳送帶，Y1-Y9表示9種下料的位置。在整個(gè)觸摸屏的監(jiān)控界面，主界面設(shè)置有模式選擇按鈕，還有報(bào)警顯示，急停選擇。根據(jù)設(shè)計(jì)的檢測裝置對(duì)物料進(jìn)行分揀，利用氣缸將其推送到指定位置。5.2.2重量參數(shù)設(shè)置界面的設(shè)計(jì)圖5-3界面的為稱重檢測范圍和稱重時(shí)間的設(shè)定.界面清晰，用戶控制靈活方便。圖5-3稱重設(shè)置界面5.3調(diào)試仿真調(diào)試時(shí)先從各功能單元入手，設(shè)定輸入信號(hào)，觀察輸出信號(hào)的變化情況。各功能單元調(diào)試完成后，再調(diào)試全部程序，調(diào)試各部分的接口情況，直到滿意為止。程序調(diào)試可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，也可以在現(xiàn)場進(jìn)行。如果在現(xiàn)場進(jìn)行測試，需將可編程控制器系統(tǒng)與現(xiàn)場信號(hào)隔離，可以切斷輸入/輸出模板的外部電源，以免引起機(jī)械設(shè)備動(dòng)作。程序調(diào)試過程中先發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，后進(jìn)行糾錯(cuò)?；驹瓌t是“集中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，集中糾正錯(cuò)誤”。圖5-4仿真過程圖第六章總結(jié)本文設(shè)計(jì)的基于PLC控制的物料檢測與分揀設(shè)備系統(tǒng)，在通過閱讀大量文獻(xiàn)，查閱大量參考資料后，順利完成此次設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)通過了解自動(dòng)分揀設(shè)備的研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)一步對(duì)其工作原理，及各個(gè)模塊的學(xué)習(xí)，并結(jié)合所學(xué)知識(shí)開發(fā)了該系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用西門子系列的PLC控制器件,通過PLC控制以及傳感器技術(shù)的應(yīng)用把各個(gè)獨(dú)立的模塊連接成一個(gè)整機(jī)，構(gòu)成了智能控制的檢測與分揀系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)的后期通過加入觸摸屏技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)系統(tǒng)的控制與調(diào)節(jié)。自動(dòng)檢測和分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)適合現(xiàn)場生產(chǎn)要求，并通過相應(yīng)地改進(jìn)模型設(shè)計(jì)可應(yīng)用于不同的生產(chǎn)場合。完成了對(duì)PLC和變頻器控制知識(shí)技能的學(xué)習(xí)，剛剛開始做，很多內(nèi)容不知道怎么做，不知道從哪里開始，基于西門子PLC，電氣控制和PLC的應(yīng)用以及電氣控制電路，人機(jī)界面技術(shù)的深入研究，并結(jié)合了本科生的機(jī)械自動(dòng)化的知識(shí)，慢慢地構(gòu)想了論文的大綱，在論文撰寫過程中遇到了許多困難，例如氣動(dòng)控制原理圖的設(shè)計(jì)和觸摸屏的應(yīng)用等。本論文取得以下成果：（1）對(duì)物料分類過程進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，并對(duì)各個(gè)組成部分進(jìn)行更全面的分析，最終得出其總體設(shè)計(jì)方案；（2）掌握傳感器的選型及各自的工作原理，參數(shù)要求等；（3）系統(tǒng)采用西門子S7-1200PLC系列控制裝置，使分揀過程更加靈活，分揀精確，可以通過實(shí)驗(yàn)大大提高生產(chǎn)分揀效率。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)有很多需要學(xué)習(xí)和研究的問題，該設(shè)計(jì)的研究非常有意義，應(yīng)用前景廣闊，設(shè)計(jì)上還有不足之處，還需后期更加努力。參考文獻(xiàn)[1]武海燕,關(guān)銳鐘.基于PLC自動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的研究與開發(fā)[J].機(jī)械管理開發(fā),2020,35(11):211-213+243.[2]張翠云.基于PLC的物料分揀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)電工程技術(shù),2020,49(09):158-160.[3]潘運(yùn)丹.控制與PLC虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的 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