畢業(yè)設(shè)計(jì)模板

目錄摘要…………1關(guān)鍵字………………………1一、概述……………………21.1本題設(shè)計(jì)的目的和意義………………21.2本題設(shè)計(jì)的內(nèi)容………2二、功能需求分析…………32.1本題設(shè)計(jì)的背景………32.2本題設(shè)計(jì)的特點(diǎn)………4三、詳細(xì)設(shè)計(jì)………………43.1系統(tǒng)控制方案的設(shè)定…………………43.2硬件的設(shè)計(jì)……………63.3軟件的設(shè)計(jì)……………15四、總結(jié)……………………18參照文獻(xiàn)……………………19附錄…………20基于PLC控制的材料分揀裝置XX(xx港控xx)摘要材料分揀控制系統(tǒng)的使用是目前工業(yè)自動(dòng)化常用的控制系統(tǒng)之一，它可以根據(jù)多種產(chǎn)品的加工需要，按照預(yù)定的控制程序動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)不一樣的產(chǎn)品進(jìn)行分類，減輕人工的勞動(dòng)強(qiáng)度，完畢自動(dòng)化生產(chǎn)的控制規(guī)定，具有動(dòng)作迅速、精確、構(gòu)造簡(jiǎn)樸、安裝以便、可靠等一系列長(zhǎng)處，在各行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。可編程序控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為關(guān)鍵、集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及通信技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，功能比較強(qiáng)大。在此裝置中選擇PLC來(lái)控制分檢系統(tǒng)。分揀功能包括四個(gè)方面:分揀出金屬鐵質(zhì)材料、鋁質(zhì)材料；分揀出金屬中黃顏色塊；其他材料塊；設(shè)計(jì)分為兩大類：硬件部分和軟件部分，硬件部分包括氣動(dòng)部分；軟件為PLC程序部分。關(guān)鍵字：分揀裝置氣缸電磁閥傳感器PLC概述1.1本題設(shè)計(jì)的目的和意義產(chǎn)品傳送與分揀是企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常常用到的自動(dòng)化生產(chǎn)線之一，他可以根據(jù)多種產(chǎn)品加工的需求，按照規(guī)定的控制程序操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)不一樣的產(chǎn)品進(jìn)行分類，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，完畢自動(dòng)化生產(chǎn)的控制規(guī)定。在本系統(tǒng)中采用的是氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，它具有動(dòng)作速度、精確、構(gòu)造簡(jiǎn)樸、安裝以便、可靠等一系列長(zhǎng)處，在各行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。可編程序控制器是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱之一，具有極為廣泛的應(yīng)用范圍。目前，市場(chǎng)上銷售的設(shè)備提供的試驗(yàn)?zāi)芰^弱，同步還存在安全隱患，首先危及人身安全，另首先還危及設(shè)備安全。因此，擬設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種試驗(yàn)平臺(tái)，使其可以最大程度地提高設(shè)備運(yùn)用率，改善試驗(yàn)效果，提高試驗(yàn)層次。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是愈加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來(lái)說(shuō)，誕生了多種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)所；從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)了多種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套愈加輕易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。1.2本課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容1.2.1自動(dòng)分揀系統(tǒng)的重要特點(diǎn)1．能持續(xù)、大批量的分解貨品。由于采用流水線自動(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，可以持續(xù)運(yùn)行，同步由于自動(dòng)分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀件數(shù)多，因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)的分揀能力是人工分揀系統(tǒng)無(wú)法比擬的。例如，目前世界上一般的自動(dòng)分揀系統(tǒng)可以持續(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，如用人工則每小時(shí)只能分揀150件左右，同步分揀人員也不能在這種勞動(dòng)強(qiáng)度下持續(xù)工作8小時(shí)。2.分揀誤差率極低。自動(dòng)分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小重要取決于所輸入分揀信息的精確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制，假如采用人工鍵盤或語(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，除非條形碼的印制自身有差錯(cuò)，否則不會(huì)出錯(cuò)。因此，目前自動(dòng)分解系統(tǒng)重要采用條形碼技術(shù)來(lái)識(shí)別貨品。3．分揀作業(yè)基本實(shí)行無(wú)人化。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，減輕人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高人員的使用效率，因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)能最大程度的減少人員的使用，基本做到無(wú)人化。分揀作業(yè)自身并不需要使用人員，人員使用僅局限于如下工作：送貨車輛抵達(dá)自動(dòng)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)的貨品進(jìn)行集載、裝車；自動(dòng)分揀系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)、管理與維護(hù)。1.2.2自動(dòng)分揀系統(tǒng)的構(gòu)成自動(dòng)分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口構(gòu)成。1.控制裝置?？刂蒲b置的作用是識(shí)別、接受和處理分揀信號(hào)，根據(jù)分揀信號(hào)的規(guī)定指示分類裝置、輸送裝置進(jìn)行對(duì)應(yīng)的作業(yè)。2.分類裝置。分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指令，當(dāng)具有相似分揀信號(hào)的商品通過(guò)該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使其變化輸送裝置上的運(yùn)行方向進(jìn)入其他輸送機(jī)或進(jìn)入分揀道口。3.輸送裝置。輸送裝置的重要構(gòu)成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其重要作用是使待分揀商品魚貫穿過(guò)控制裝置、分類裝置，并沿固定線路運(yùn)送商品。4．分揀道口。分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機(jī)(或主傳送帶)進(jìn)入集貨區(qū)域的通道。功能需求分析2.1本題設(shè)計(jì)的背景分揀是把諸多貨品按品種從不一樣的地點(diǎn)和單位分派到所設(shè)置的場(chǎng)地的作業(yè)。按分揀的手段不一樣，可分為人工分揀、機(jī)械分揀和自動(dòng)分揀。目前自動(dòng)分揀已逐漸成為主流，由于自動(dòng)分揀是從貨品進(jìn)入分揀系統(tǒng)送到指定的分派位置為止，都是按照人們的指令靠自動(dòng)分揀裝置來(lái)完畢的。這種裝置是由接受分揀指示情報(bào)的控制裝置、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把抵達(dá)分揀位置的貨品送到別處的的搬送裝置。由于所有采用機(jī)械自動(dòng)作業(yè)，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較多。伴隨社會(huì)的不停發(fā)展，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越劇烈，因此各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改善生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，尤其在需要進(jìn)行材料分揀的企業(yè)，以往一直采用人工分揀的措施，致使生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力差，材料的自動(dòng)分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。針對(duì)上述問(wèn)題，運(yùn)用PLC技術(shù)設(shè)計(jì)了一種成本低，效率高的材料自動(dòng)分揀裝置，在材料分揀過(guò)程中獲得了很好的控制效果。物料分揀采用可編程控制器PLC進(jìn)行控制，能持續(xù)、大批量地分揀貨品，分揀誤差率低且勞動(dòng)強(qiáng)度大大減少，可明顯提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。并且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料實(shí)物流、物料信息流的分派和管理。其設(shè)計(jì)采用原則化、模塊化的組裝，具有系統(tǒng)布局靈活，維護(hù)、檢修以便等特點(diǎn)，受場(chǎng)地原因影響不大。同步，只要根據(jù)不一樣的分揀對(duì)象，對(duì)本系統(tǒng)稍加修改即可實(shí)現(xiàn)規(guī)定。PLC控制分揀裝置涵蓋了PLC技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容，是實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。應(yīng)用PLC技術(shù)結(jié)合氣動(dòng)、傳感器和位置控制等技術(shù)，設(shè)計(jì)不一樣類型材料的自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的靈活性較強(qiáng)，程序開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)樸，可適應(yīng)進(jìn)行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求。本文重要簡(jiǎn)介了PLC控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，以及某些調(diào)試措施。2.2本題設(shè)計(jì)的特點(diǎn)1．能持續(xù)、大批量的分解貨品。2.分揀誤差率極低。3．分揀作業(yè)基本實(shí)行無(wú)人化。三、詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)控制方案的設(shè)定本課題是基于辨別材料的材質(zhì)不一樣而設(shè)計(jì)的材料分揀系統(tǒng)，重要是實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵質(zhì)、鋁質(zhì)、不一樣顏色的材料的自動(dòng)分揀。詳細(xì)控制過(guò)程為：1.系統(tǒng)送電后，按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。2.電機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)傳播帶傳送物體向前運(yùn)行。3.有材料時(shí)，下料傳感器動(dòng)作，傳送帶運(yùn)行，將材料送出。4.當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到鐵材料塊時(shí)，氣缸１動(dòng)作，將材料推下。5.當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到鋁塊材料時(shí)，氣缸２動(dòng)作，將材料推下。6.當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到非金屬材料黃塊時(shí)，氣缸３動(dòng)作，將材料推下。7.其他顏色非金屬材料被傳送到SD位置，氣缸４動(dòng)作，將材料推下。8.下料槽內(nèi)無(wú)下料時(shí)，傳送帶運(yùn)行一種行程自動(dòng)停機(jī)。材料的分揀控制系統(tǒng)重要有繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)和PLC控制系統(tǒng)，三種控制系統(tǒng)均有各自的優(yōu)缺陷。3.1.1繼電器控制控制系統(tǒng)中，所用繼電器數(shù)量不多的狀況下，可采用此方案，由于這樣較經(jīng)濟(jì)。但實(shí)際控制中會(huì)面臨許多問(wèn)題。首先，繼電器控制系統(tǒng)的接線多且復(fù)雜、體積大、功耗大、系統(tǒng)構(gòu)成后，想再變化或增長(zhǎng)功能較為困難。此外，幾點(diǎn)起的觸點(diǎn)數(shù)量有限，因此繼電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大的限制。從控制速度上看，電器控制系統(tǒng)依托機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題。從定期和計(jì)數(shù)控制上看，繼電器控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作進(jìn)行時(shí)間控制，時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間易受環(huán)境和溫度變化的影響，定期精度不高。從可靠性和維護(hù)上看，由于繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，其存在機(jī)械磨損，電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的接線多，因此可靠性和維護(hù)性較差。由此分析得繼電器控制系統(tǒng)不合適自動(dòng)分揀的控制。3.1.2微機(jī)控制單片機(jī)具有集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功率低、使用以便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。但它的程序修改難度較大，可靠性比PLC要差，也要設(shè)計(jì)專門的接口電路和抗干擾措施。其需要設(shè)計(jì)和制作輸入/輸出接口電路、放大電路和印刷電路板，還需要用編程語(yǔ)言寫控制程序，因此設(shè)計(jì)制作工作量大，周期長(zhǎng)，并且它的抗擾能力很弱，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性差。在使用時(shí)規(guī)定很好的工作環(huán)境，維護(hù)技術(shù)也較高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜，調(diào)試技術(shù)難度大，需要有系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)知識(shí)，對(duì)于一般的設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)很難辦到。3.1.3可編程序控制器（PLC）控制從控制方式上來(lái)看，PLC采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式放在存儲(chǔ)器中，要變化控制邏輯只需要變化程序，因而很輕易變化或增強(qiáng)系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，并且PLC所謂“軟繼電器”實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)，因此“軟繼電器”的觸點(diǎn)數(shù)量是無(wú)限的，PLC系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性好。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，采用微處理器的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了，它與PLC共同推進(jìn)著老式工業(yè)技術(shù)的改造。通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐，人們又發(fā)現(xiàn)，PLC它與一般公寓控制計(jì)算機(jī)相比，PLC尚有這較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，其原因是PLC專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，在PLC中采用了如下的硬件和軟件措施：1.光電耦合隔離和R-C濾波器，有效地防止了干擾信號(hào)的進(jìn)入。2.內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。3.采用優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源，防止電源線引入干擾4.具有良好的自診斷功能可對(duì)CPU等內(nèi)部的電路進(jìn)行檢測(cè)，一旦出錯(cuò)，立即報(bào)警伴隨構(gòu)成PLC的元器件性能的提高，PLC的可靠性也在對(duì)應(yīng)的提高。一般PLC的平均無(wú)端障時(shí)間可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)以上。通過(guò)大量實(shí)踐人們發(fā)現(xiàn)PLC系統(tǒng)在使用中發(fā)生的故障大多是由于PLC外部的開(kāi)關(guān)、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)引起的，而不是PLC自身發(fā)生的。拋開(kāi)成本問(wèn)題，PLC控制系統(tǒng)也是很適合自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)的。綜合比較，本課題選用PLC控制方案。3.2硬件的設(shè)計(jì)3.2.1氣動(dòng)裝置氣動(dòng)自動(dòng)化控制技術(shù)是運(yùn)用壓縮空氣作為傳遞動(dòng)力或信號(hào)的工作介質(zhì)，配合氣動(dòng)控制系統(tǒng)的重要?dú)鈩?dòng)元件，與機(jī)械、液壓、電氣、電子等部分或所有綜合構(gòu)成的控制回路，使氣動(dòng)元件按生產(chǎn)工藝規(guī)定的工作狀況，自動(dòng)按設(shè)定的次序或條件動(dòng)作的一種自動(dòng)化技術(shù)。用氣動(dòng)自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，是工業(yè)自動(dòng)化的一種重要手段，是一種低成本自動(dòng)化技術(shù)。氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺陷1.長(zhǎng)處：(1)用空氣作為傳動(dòng)介質(zhì)，來(lái)源以便，取之不盡，用之不竭，只要有壓縮機(jī)即可比較簡(jiǎn)樸地得到壓縮空氣。用后直接排入大氣而不污染環(huán)境，且不需回氣管路，故氣動(dòng)系統(tǒng)管路比較簡(jiǎn)樸(2)與液壓傳動(dòng)相比，氣壓傳動(dòng)反應(yīng)快，動(dòng)作迅速，一般只需0.02-0.03S就可以建立起需要的壓力和速度。在一定的超載運(yùn)行下也能保證系統(tǒng)安全工作，并且不易發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象。因此，它尤其合用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。(3)空氣的粘度較小，在管道中流動(dòng)是的沿程壓力損失小，因此節(jié)能、高效。它有助于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。(4)空氣的性質(zhì)受溫度的影響小，高溫下不會(huì)發(fā)生燃燒和爆炸，使用安全，因此對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)性好，尤其是在易燃、易爆、高塵土、強(qiáng)磁、輻射及振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，比液壓、電氣及電子控制都優(yōu)越。(5)由于工作壓力較低，減少了氣動(dòng)元件對(duì)材質(zhì)和精度的規(guī)定，使氣動(dòng)元件構(gòu)造簡(jiǎn)樸、成本低、壽命長(zhǎng)、(6)由于氣體的可壓縮性，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過(guò)載保護(hù)。(7)介質(zhì)清潔，管道不易堵塞，不存在介質(zhì)變質(zhì)及介質(zhì)的補(bǔ)充和更換問(wèn)題。元件使用以便，維護(hù)簡(jiǎn)樸。2.與其他傳動(dòng)形式相比，氣壓傳動(dòng)的缺陷如下：(1)由于空氣的可壓縮性大，因此氣動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作穩(wěn)定性差，負(fù)載變化是對(duì)工作速度的影響較大，給位置控制和速度控制精度帶來(lái)很大的影響。(2)由于工作壓力低，且構(gòu)造尺寸不一過(guò)大，因此氣壓系統(tǒng)不易獲得較大的輸出力和力矩。因此，氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)不適于重載系統(tǒng)。(3)氣動(dòng)裝置中的信號(hào)傳遞速度比光、電信號(hào)慢，故不適宜用于信號(hào)傳遞速度規(guī)定十分高的復(fù)雜線路中。同步，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的遙控也比較困難，但對(duì)于一般機(jī)械設(shè)備，氣動(dòng)信號(hào)的傳遞速度是能滿足需要的。(4)氣動(dòng)系統(tǒng)有較大的排氣噪聲，尤其在超音速排氣時(shí)，需要加裝消聲器。(5)因工作介質(zhì)空氣自身無(wú)潤(rùn)滑性能，如不是采用無(wú)給油氣動(dòng)元件，需在氣路中設(shè)置給潤(rùn)滑裝置。(6)氣壓系統(tǒng)有泄漏，這是能量的損失。一定的外泄露也是容許的，但盡量減少泄漏。氣動(dòng)控制系統(tǒng)電氣控制的氣動(dòng)系統(tǒng)在自動(dòng)化應(yīng)用中是相稱廣泛的。電氣控制的特點(diǎn)是響應(yīng)快，動(dòng)作精確。在氣動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，電氣控制重要是控制電磁閥的換向。電氣控制也由繼電器回路控制發(fā)展成今天的可編程序控制器控制。氣動(dòng)控制由于PLC的參與，才使龐大、復(fù)雜、多變的系統(tǒng)控制起來(lái)簡(jiǎn)樸明了，使程序的編制、修變化得輕易。初期由于電磁閥線圈的功率即PLC輸出功率的原因，還要在閥與PLC之間采用某些中間環(huán)節(jié)。如今伴隨氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，電磁閥的線圈功率越來(lái)越小，而PLC的輸出功率在增大，因此閥與PLC之間省卻了許多中間環(huán)節(jié)，使控制系統(tǒng)變得簡(jiǎn)樸。如今，伴隨工業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，氣動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，加上檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，氣動(dòng)控制乃至自動(dòng)化控制越來(lái)越離不開(kāi)PLC。而閥島技術(shù)的發(fā)展，使PLC在氣動(dòng)控制中變得愈加得心應(yīng)手。氣動(dòng)執(zhí)行元件氣動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，氣動(dòng)執(zhí)行元件是一種將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)直線、擺動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。氣動(dòng)執(zhí)行元件有三大類：產(chǎn)生直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸，在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)氣馬達(dá)以及產(chǎn)生持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的氣動(dòng)馬達(dá)。氣動(dòng)控制元件電磁閥是氣動(dòng)控制元件中最重要的元件，品種規(guī)格繁多，構(gòu)造各異。按操作方式，有直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩類。按構(gòu)造，有滑柱式和同軸截止式三類。按密封類型，有間隙密封和彈性密封兩類。按所用電源，有直流和交流兩類。按使用環(huán)境，有一般型和防爆型等。按潤(rùn)滑條件，有不給潤(rùn)滑油和油霧潤(rùn)滑等。1.直動(dòng)式直動(dòng)式電磁閥是運(yùn)用電磁力直接推進(jìn)閥桿換向。根據(jù)發(fā)信復(fù)位的控制方式，有單電控和電控兩種。直動(dòng)式電磁閥特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)樸、緊湊、換向頻率高。但用于交流電磁鐵時(shí)，假如閥桿卡死就有燒壞線圈的也許。閥桿換向行程受電磁鐵吸合行程的限制，因此只合用于小型閥。一般將直動(dòng)式電磁換向閥成為電磁先導(dǎo)閥。2.先導(dǎo)式先導(dǎo)式電磁閥是由小型直動(dòng)式電磁閥和大型氣控?fù)Q向閥構(gòu)成，又稱作電控?fù)Q向閥。按先導(dǎo)式電磁閥氣控信號(hào)的來(lái)源可分為自控式和他控式兩種。直接運(yùn)用主閥的氣源作為氣控信號(hào)的閥稱為自控式電磁閥。自控式電磁閥使用以便，但在換向的瞬間會(huì)出現(xiàn)壓力減少的現(xiàn)象，尤其是在輸出流量過(guò)大時(shí)，有也許導(dǎo)致閥換向失靈。為了保證閥的換向性能或減少閥的工作壓力，由外部供應(yīng)氣壓作為主閥控制信號(hào)的閥稱為他控式電磁閥。3.2.2檢測(cè)裝置傳感器是測(cè)量裝置和控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。假如沒(méi)有傳感器對(duì)原始參數(shù)進(jìn)行精確可靠地測(cè)量，無(wú)論是信號(hào)轉(zhuǎn)換、信息處理、或者最佳數(shù)據(jù)的顯示和控制，都將成為一句空話?，F(xiàn)代電子技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)為信息轉(zhuǎn)換與處理系統(tǒng)提供了及其完善的手段，使檢測(cè)與控制技術(shù)發(fā)展到嶄新的階段。不過(guò)假如沒(méi)有精確可靠地傳感器去檢測(cè)各原始數(shù)據(jù)并提供真是的信息，那么計(jì)算機(jī)將無(wú)法發(fā)揮其應(yīng)有的作用。光電碼盤光電碼盤是與電機(jī)連接在一起，本裝置中可用來(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)傳播帶上的物料進(jìn)行位置控制，傳送到對(duì)應(yīng)的傳感器時(shí)，發(fā)出信號(hào)到PLC，已進(jìn)行分揀，也可用來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本裝置中用光電碼盤作為控制系統(tǒng)的計(jì)數(shù)器光電傳感器光電傳感器是用來(lái)檢測(cè)物體的靠近、通過(guò)等狀態(tài)的光電傳感器。從原理上講，光電開(kāi)關(guān)是由紅外發(fā)射元件與光敏接受元件構(gòu)成。光電傳感器是指可以將可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換成某種電量的傳感器。光電傳感器采用光電元件作為檢測(cè)元件，首先將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)的變化，然后借助光電元件深入將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。它可用于檢測(cè)直接引起光強(qiáng)變化的非電量，也可用來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光亮變化的其他非電量。在本裝置中光電傳感器用來(lái)檢測(cè)物體有無(wú)的。電感傳感器1.特點(diǎn)電感傳感器用作發(fā)信裝置，可非接觸檢測(cè)金屬物體的運(yùn)動(dòng)，并將撿測(cè)成果轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、生產(chǎn)線、機(jī)械加工及傳送系統(tǒng)等場(chǎng)所，其特點(diǎn)如下：(1)傳感器能檢測(cè)所有穿過(guò)或停留在高頻磁場(chǎng)中的金屬物體。(2)傳感器是非接觸式的，即傳感頭與被測(cè)物體不直接接觸。(3)傳感器的傳感頭無(wú)需配專門的機(jī)械裝置。(4)傳感器靠電子裝置接受檢測(cè)信號(hào)，便于信號(hào)處理。2.基本工作原理電感式靠近開(kāi)關(guān)屬于有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，用來(lái)檢測(cè)金屬物體。它由LC高頻振蕩和放大處理電路構(gòu)成，運(yùn)用金屬物體在靠近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的震蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用于靠近開(kāi)關(guān)，使靠近開(kāi)關(guān)震蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。由此，可識(shí)別出有無(wú)金屬物體靠近，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。本裝置中電感傳感器用來(lái)檢測(cè)鐵質(zhì)材料。圖3-1電容傳感器電容傳感器也屬于具有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種靠近式開(kāi)關(guān)。它的測(cè)量頭一般是構(gòu)成電容器的一種極板，而另一種極板是待測(cè)物體自身。當(dāng)物體移向靠近開(kāi)關(guān)時(shí)，物體和靠近開(kāi)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(kāi)關(guān)的接通和關(guān)斷。本裝置中電容傳感器是用于檢測(cè)鋁質(zhì)材料。顏色傳感器顏色傳感器是通過(guò)物體顏色同前面已經(jīng)示教過(guò)的參照顏色進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)顏色，當(dāng)兩個(gè)顏色在一定的誤差范圍內(nèi)相吻合時(shí)，輸出檢測(cè)成果。本裝置中顏色傳感器用來(lái)檢測(cè)黃色非金屬材料。圖3-2顏色傳感器圖3-3材料分揀裝置構(gòu)造示意圖3.2.2PLCPLC基本構(gòu)造和工作原理目前，可編程程序控制器的產(chǎn)品諸多，不一樣廠家生產(chǎn)的PLC以及同一廠家生產(chǎn)的不一樣型號(hào)的PLC其構(gòu)造各有不一樣，但就其基本構(gòu)成和工作原理而言，是大體相似的。他們就是以微處理器為關(guān)鍵的構(gòu)造，其功能的實(shí)現(xiàn)不僅基于硬件的作用，更要靠軟件的支持。實(shí)際上可編程程序控制器就是一種新型的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。PLC是依托執(zhí)行顧客程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制規(guī)定。我們把使PLC進(jìn)行邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、輸入和輸出環(huán)節(jié)的助記符成為指令，把實(shí)現(xiàn)某一控制規(guī)定的指令的集合成為程序。PLC在執(zhí)行程序時(shí)，首先逐條執(zhí)行程序命令，把輸入端的狀態(tài)值寄存入輸入映像寄存器中，在執(zhí)行程序過(guò)程中把每次運(yùn)行成果的狀態(tài)寄存于輸出映像寄存器中。PLC執(zhí)行程序是以循環(huán)掃描方式進(jìn)行的。每一掃描過(guò)程重要分為三個(gè)階段：輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。圖3-4PLC硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)造框圖PLC選型PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能規(guī)定及保證可靠、維護(hù)以便的前提下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)重要考慮如下幾點(diǎn)：1.確定合理的構(gòu)造型式PLC重要有整體式和模塊式兩種構(gòu)造型式。整體式PLC的每個(gè)I/O的平均價(jià)格比模塊式的廉價(jià)，且體積相對(duì)較小，一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活以便，在I/O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修以便，一般用于復(fù)雜的控制系統(tǒng)。2.確定合理的安裝方式PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I/O式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低。遠(yuǎn)程I/O合用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程I/O可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I/O電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)分布式合用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要互相聯(lián)絡(luò)的場(chǎng)所，可以選用小型PLC，但必須要附加通信模塊。3.滿足對(duì)應(yīng)的功能規(guī)定一般小型PLC具有邏輯運(yùn)算、定期、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主，帶少許模擬量控制的系統(tǒng)，可以選擇用能帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換單元，具有加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增長(zhǎng)型小型PLC。對(duì)控制比較復(fù)雜，規(guī)定實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中等或高檔PLC。不過(guò)中、高檔PLC價(jià)格比較貴，一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)場(chǎng)所。4.滿足響應(yīng)速度規(guī)定PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不一樣檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。假如要跨范圍使用，或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度規(guī)定期，則應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用品有高速I/O處理功能的PLC，或選用品有迅速響應(yīng)模塊和中斷模塊的PLC等。5.滿足系統(tǒng)可靠性規(guī)定對(duì)一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性規(guī)定很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮與否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。本裝置選用一般系統(tǒng)PLC可以滿足規(guī)定，不需要考慮太多此方面的問(wèn)題。6.盡量做到機(jī)型同一一種企業(yè)，應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一。以保證其模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理；有助于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高；其外部設(shè)備可以通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一種多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。本裝置不需要考慮配置上位計(jì)算機(jī)。確定PLC的容量PLC的容量包括I/O點(diǎn)數(shù)和顧客存儲(chǔ)容量?jī)蓚€(gè)方面。1.確定系統(tǒng)的實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)系統(tǒng)有光電碼盤、光電傳感器、電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、備用傳感器、尚有五個(gè)推氣缸回限位和動(dòng)作限位，共有十六個(gè)輸入點(diǎn)。2.確定系統(tǒng)實(shí)際輸出點(diǎn)數(shù)系統(tǒng)有五個(gè)氣動(dòng)控制元件YV1、YV2、YV3、YV4、YV5和電機(jī)，共六個(gè)輸出點(diǎn)。3.確定應(yīng)選擇PLC的點(diǎn)數(shù)PLC平均的I/O點(diǎn)的價(jià)格還比較高因此應(yīng)當(dāng)合理選用PLC的I/O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制規(guī)定的前提下力爭(zhēng)使用的I/O點(diǎn)至少，但必須留有一定的裕量。一般IO點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控制對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上10%-15%的裕量來(lái)確定?？刂破鞑捎梦鏖T子S7200系列的PLC。它接受電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，氣缸位置傳感器的信號(hào)，根據(jù)規(guī)定分別控制輸送帶電機(jī)和各電磁閥動(dòng)作。內(nèi)置電源可以將220交流電轉(zhuǎn)換成24V的直流電供應(yīng)各個(gè)傳感器與氣閥以及轉(zhuǎn)接板上的各個(gè)指示燈，同步也向單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)提供穩(wěn)定的220V電壓。根據(jù)材料分揀系統(tǒng)的工作過(guò)程可知，系統(tǒng)的控制有輸入信號(hào)16個(gè)，均為開(kāi)關(guān)量。輸出信號(hào)有6個(gè)，其中一種控制電動(dòng)機(jī)，剩余的控制電磁閥，也都是開(kāi)關(guān)量。由于S7200的輸入接口只有14個(gè)，因此要擴(kuò)展I/O編址。CPU本機(jī)的I/O點(diǎn)具有固定的I/O地址，可以把擴(kuò)展的I/O模塊接至主機(jī)右側(cè)來(lái)增長(zhǎng)I/O點(diǎn)數(shù)，擴(kuò)展模塊I/O鏈中的位置決定。輸入輸出模塊的地址不會(huì)沖突，模擬量控制模塊不會(huì)影響數(shù)字量控制模塊。對(duì)于本裝置只需要擴(kuò)展輸入點(diǎn)數(shù)，因此只用擴(kuò)展模塊0。模塊0輸入點(diǎn)有I2.0--I2.7，無(wú)輸出點(diǎn)。圖3-5主機(jī)和擴(kuò)展模塊的連接示意圖硬件電路的設(shè)計(jì)自動(dòng)分揀系統(tǒng)一般是由控制裝置、分類裝置、輸送裝置、及分揀道口構(gòu)成?？刂蒲b置的作用是識(shí)別、接受和處理分揀信號(hào)，根據(jù)分揀信號(hào)的規(guī)定指示分類裝置按材料性質(zhì)、顏色的不一樣對(duì)材料進(jìn)行自動(dòng)分類。這些分揀需求可以通過(guò)不一樣方式，如可通過(guò)把不一樣的材料信號(hào)，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)決定某一種材料該進(jìn)入哪一種分揀道口。表3-1根據(jù)分檢系統(tǒng)的需要配置出I/O對(duì)應(yīng)功能圖3-6PLC硬件接線圖3.3軟件的設(shè)計(jì)3.3.1程序構(gòu)造分揀單元的重要工作過(guò)程是分揀控制。應(yīng)在上電后，首先進(jìn)行初始狀態(tài)的檢查，確認(rèn)系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒后，按下啟動(dòng)按鈕，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，才開(kāi)始分揀過(guò)程的控制。初始狀態(tài)檢查的程序流程，與前面所述的供料、加工等單元是類似的。但前面所述的幾種特定位置數(shù)據(jù)，須在上電第一種掃描周期寫到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，應(yīng)隨時(shí)檢查與否有停止按鈕按下。若停止指令已經(jīng)發(fā)出，則應(yīng)系統(tǒng)完畢一種工作周期回到初始步時(shí)，復(fù)位運(yùn)行狀態(tài)和初始步使系統(tǒng)停止。圖4-1控制系統(tǒng)流程圖3.3.2硬件調(diào)試1.在通電狀態(tài)下，在顏色傳感器的下方的傳送帶上，放置某一有顏色的料塊，調(diào)整傳感器上的電位器，觀測(cè)窗口中的紅黃指示燈，當(dāng)兩燈同步發(fā)光時(shí)，該敏捷點(diǎn)為料塊顏色檢出點(diǎn)。2.在電感傳感器下方的傳送帶上，放置鐵質(zhì)物塊，調(diào)整傳感器上的兩螺母，使傳感器上下移動(dòng)，恰好使傳感器上端的指示燈發(fā)光，該高度即傳感器對(duì)鐵質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。3.在電容傳感器下方的傳送帶上，放置鋁料物塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動(dòng)，恰好使傳感器上端的指示燈發(fā)光，該高度即傳感器對(duì)鋁質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。4.氣壓表標(biāo)值定在0.2MPa--0.85MPa3.3.3軟件調(diào)試將所編寫的梯形圖程序進(jìn)行編譯，通過(guò)上下位機(jī)的連接電纜把程序下載到PLC中。編好的程序難免有這樣那樣的缺陷或失誤。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯(cuò)誤，減少系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，保證系統(tǒng)在多種正常和異常狀況時(shí)都能作出對(duì)的的響應(yīng)，需要進(jìn)行離線測(cè)試，既不將PLC的輸出接到設(shè)備上。按照控制規(guī)定在指定輸入端輸入信號(hào)，觀測(cè)輸出指示燈的狀態(tài)，若輸出不符合規(guī)定，則查找原因，并排除之。出現(xiàn)的問(wèn)題：1.在調(diào)試中，程序不能循環(huán)運(yùn)行處理措施：當(dāng)下料槽無(wú)下料時(shí)，傳送帶運(yùn)行一種行程自動(dòng)停機(jī)后，讓與開(kāi)時(shí)串聯(lián)的定期器復(fù)位，則可循環(huán)的運(yùn)行。2.光電碼盤是用來(lái)檢測(cè)物塊的個(gè)數(shù)，相稱于技術(shù)傳感器，沒(méi)用上處理措施：在此用了一種遞增計(jì)數(shù)器，預(yù)置值為0，該傳感器檢測(cè)到一物塊遞加1，則最終的數(shù)為在該傳送帶上檢測(cè)物塊的個(gè)數(shù)。且當(dāng)傳送帶停止運(yùn)行時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位。通過(guò)對(duì)本例的設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。本裝置，使我們學(xué)習(xí)到了怎樣對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以及在元件選擇方面的許多知識(shí)。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須首先理解該裝置的功能和任