PLC与物料分拣系统毕业论文


     预备技师答辩论文(设计) 院系名称: 机电工程系 班 级: 预备技师班 学生姓名:  专业名称: 电气自动化设备安装与维修 指导教师姓名(职称): 目 录 摘 要 2 引 言 5 1.1 物料分拣系统概述 5 1.2 物料分拣系统的发展现状与趋势 6 1.3 研究的目的及意义 6 第1章 材料分拣装置结构及总体设计 8 1.1 材料分拣装置工作过程概述 8 1.2 系统的技术指标 9 1.3 系统的设计要求 9 1.3.1 功能要求 9 1.3.2 系统的控制要求 10 第2章 控制系统的硬件设计 11 2.1 系统的硬件结构 11 2.2 硬件选型与硬件组态 11 2.2.1 确定I/ O 点数 11 2.2.2 PLC 的选择 12 2.2.3 PLC的输入输出端子分配 12 2.2.4 PLC输入输出接线端子图 13 2.3 检测元件与执行装置的选择 14 2.3.1 步进电机的选择 14 2.3.2 旋转编码器的选择 14 2.3.3 电感式传感器的选择 15 2.3.4电容式传感器的选择 16 2.3.5 颜色传感器 17 2.6 光电编码器 19 第3章 控制系统的软件设计 1 3.1 控制系统流程图设计 1 3.2 控制系统程序设计 2 第4章 控制系统的调试 8 4.1 硬件调试 8 4.2 软件调试 8 4.3 整体调试 10 结 论 11 参考文献 12 附 录 13 致 谢 18 摘 要 分拣控制系统在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。是工业控制及现代 物流系统的重要组成部分,实现物料同时进行多口多层连续的分拣。在社会各行 业如:物流配送中心、邮局、仓库等行业得到广泛应用。  本文在对熟悉了自动及分拣系统的原理的基础上,根据一定的分拣要求,采 用了整体化的设计思想,充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化,设计 了一个物料传送及分拣系统。此系统以PLC为主控制器,结合传感器技术,气动 装置和位置控制等技术,并运用梯形图编程,实现对铁质、铝质和不同颜色的材 料的自动分拣。具有自动化程度高、容易控制、运行稳定、分拣精度高的特点, 对不同的分拣对象,稍加修改本系统即可实现要求。关键词:可编程控制器(PLC),传感器,动控制,物料分拣 关键词: 可编程控制器;分拣装置;控制系统;传感器 ABSTRACT Sorting control system in the field of advanced manufacturing plays an extremely important role, is the industrial control and an important part of modern logistics system, Implement material simultaneously multi-port multi-level successive sorting. In the social various industries such as: logistics distribution center, the post office, warehouse and other industries widely used. Based on familiarity with the automatic and sorting system, on the basis of the principle of according to the requirement of a sorting, adopts the integration of design, fully consider the characteristics of software and hardware and complementary optimization, This system is given priority to with PLC controller, combined with the sensor tech nology, pneumatic device and position control technology, and using the ladder diagram programming, implementation of white, blue two kinds of plastic and aluminum piece, a total of 3 kinds of materials automatic sorting. With a high degree of automation, easy to control the characteristics of high precision, stable running, sorting, sorting of different objects, the system can be slightly modified implementation requirements. Key words: Programmable controller (PLC), sensors, pneumatic control, material sorting Key words: PLC; sorting device; control system; sensor1 引言 1.1分拣系统的介绍 自动分拣系统(Automatic sorting system)在配送中心处于十分必要的地位。具有非常高的效率,一般来说每小时所分拣商品的数量达6000-12000箱不等,可以说,自动分拣作为能够提高物流分配、发送效率重要因素之一。也是二战后在许多国家例如日本等国家物流中心所广泛使用的一种自动分拣系统,目前,该系统已广泛的应用于发达国家的大中型物流中心。 关于自动分拣系统的作业流程的描述如下:物流中心吸收供应商送来的各种商品,并且在最短时间内这把上述商品卸下,然后根据商品的种类、供应商和发送地点来准确分类,并将上述商品送到指定目的地,同时,如果供应商通知物流中心按自己所要求的配送指示发送货物时,分拣系统能够在最短的时间内,从高层货存架存储系统中准确的找到要出库的商品及其所在位置,并按所需要求出库。从不同储位上取出的不同数量的商品按配送地点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中,以便装车配送。 1.1.1分拣系统的发展概况 最初的分拣系统是完全基于人力的作业系统, 通过人工搜索、承运货物完成货物的提取。在这个系统中,书面文档生产和发现,如手动处理浪费了巨大的人力资源,效率很低,显然不能满足现代物流的速度、精度要求高的特点。 随着科学技术的飞速发展,分拣系统开始运用各种各样的自动化设备,计算机控制技术和信息技术成为信息传递和处理的重要手段。虽然在大部分分拣系统中有些作业环节到目前为止需要有人工的参与,但作业强度越来越小。完全由机械完成分拣作业的自动分拣系统也与之而生。机械化、自动化、智能化成为现代分拣系统的主要特点与发展趋势。 现代物流配送中,高科技的应用为作业效率和质量的提高提供了坚实的技术保证。现代化的分拣系统逐渐成为物流机械化系统、信息系统以及管理组织系统的有机组合。物流机械化系统主要是各种物流设备的有效组合和配置,信息系统是分拣信息和控制信息等流动的载体,管理组织系统负责设备、人员的调度,控制系 2 统总体的运作模式。计算机控制技术、信息技术以及物流自动化机械成为现代分拣系统的重要组成部分。 1.1.2国内外分拣系统的对比 应用现状及趋势 纵观国内外分拣系统的应用情况可以发现,国外的物流配送中心倾向于采用自动化程度很高的分拣系统。而在我国,由于物流业起步晚,分拣系统中人工作业的比例也较高。 国外自动分拣系统的广泛使用 以美国、日本及欧洲为代表的发达国家,在分拣系统的应用上体现出自动化程度越来越高的特点。代表美国、日本和欧洲发达国家的应用分类系统反映的特点,自动化程度越来越高。自动分拣系统已成为发达国家大中型物流中心、配送中心或一个配送中心是不可或缺的一部分。 自动分拣系统是二战后在美国,日本和其他国家的一个广泛应用于大中型物流中心分拣系统,参照邮局排序字母自动化经验配置。一般包括控制装置、分类装置、传动装置和分拣道口,它们通过计算机网络联结在一起 ,配合人工控制及相应的人工处理环节构成一个完整的分拣系统。其主要特点为: 能连续、大量的来给货物分类,分类错误率极低,基本实现无人操作排序。自动分拣系统中人员的使用仅局限于进货时的接货、系统的控制、系统的经营、管理与维护等,这恰好达到了国外企业的下列要求:减少人员使用、减轻员工劳动强度、提高人员使用效率,所以受到了他们的广泛重视。 就国外进行配送业务的行业或企业来说,自动拣选系统已广泛应用在医药制造业和其他行业,比如日本,资生堂,如大木有限公司。自动排序作为关键设备在自动分拣系统,因为它可以达到每小时5000 - 5000例排序的效率,也广泛用于日本和欧洲,日本,连锁经营企业(如西友、高岛屋等)和众议院JiBian(大和,佐川等等)是广泛使用的自动分选机;在日本唱片中心,CD及录像带的新出版品也利用高端的机器人自动分拣机拣货。 目前常用自动分拣系统 第1章 材料分拣装置结构及总体设计 PLC控制分拣装置涵盖了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容,是实际工业现场生产设备的微缩模型。本章主要介绍分拣装置的工艺过程及控制要求。 要想进行PLC控制系统的设计,首先必须对控制对象进行调查,搞清楚控制对象的工艺过程、工作特点,明确控制要求以及各阶段的特点和各阶段之间的转换条件。 1.1 材料分拣装置工作过程概述 如图1-1 所示为本分拣装置的结构示意图。 图1-1 材料分拣装置结构示意图 它采用台式结构,内置电源,有步进电机、汽缸、电磁阀、旋转编码器、气动减压器、滤清器、气压指示等部件,可与各类气源相连接。选用颜色识别传感器及对不同材料敏感的电容式和电感式传感器,分别固定在网板上,且允许重新安装传感器排列位置或选择网板不同区域安装。 系统上电后,可编程序控制器首先控制启动输送带,下料传感器SN检测料槽有无物料,若无料,输送带运转一个周期后自动停止等待下料;当料槽有料时,下料传感器输出信号给 PLC,PLC 控制输送带继续运转,同时控制气动阀5进行下料,每次下料时间间隔可以进行调整。物料传感器 SA为电感传感器,当检测出物料为铁质物料时,反馈信号送 PLC,由 PLC 控制气动阀 1 动作选出该物料;物料传感器SB为电容传感器,当检测出物料为铝质物料时,反馈信号送 PLC, PLC控制气动阀 2 动作选出该物料;物料传感器 SC 为颜色传感器,当检测出物料的颜色为待检测颜色时,PLC 控制气动阀 3 动作选出该物料。物料传感器SD为备用传感器。当系统设定为分拣某种颜色的金属或非金属物料时,由程序记忆各传感器的状态,完成分拣任务。 1.2 系统的技术指标 输入电压:AC200~240V(带保护地三芯插座) 消耗功率:250W 环境温度范围:-5~40℃ 气源:大于0.2MPa小于0.85Mpa 1.3 系统的设计要求 系统的设计要求主要包括功能要求和控制要求,进行设计之前,首先应分析控制对象的要求。 1.3.1 功能要求 材料分拣装置应实现基本功能如下 (1)分拣出金属和非金属 (2)分拣某一颜色块 (3)分拣出金属中某一颜色块 (4)分拣出非金属中某一颜色块 (5)分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块 1.3.2 系统的控制要求 系统利用各种传感器对待测材料进行检测并分类。当待测物体经下料装置送入传送带后,依次接受各种传感器检测。如果被某种传感器测中,通过相应的气动装置将其推入料箱;否则,继续前行。其控制要求有如下9 个方面: (1)系统送电后,光电编码器便可发生所需的脉冲 (2)电机运行,带动传输带传送物体向前运行 (3)有物料时,下料汽缸动作,将物料送出 (4)当电感传感器检测到铁物料时,推汽缸1 动作 (5)当电容传感器检测到铝物料时,推汽缸2 动作 (6)当颜色传感器检测到材料为某一颜色时,推汽缸3 动作 (7)其他物料被送到SD 位置时,推汽缸4 动作 (8)汽缸运行应有动作限位保护 (9)下料槽内无下料时,延时后自动停机 第2章 控制系统的硬件设计 PLC控制系统的硬件设计,主要是根据被控制对象对PLC控制系统的功能要求,确定系统所需的用户输入、输出设备,选择合适的PLC类型,并分配I/O点。 2.1 系统的硬件结构 设计系统的硬件结构框图,如图2-1 所示。 下料传感器 物料传感器1 物料传感器2 物料传感器3 PLC 物料传感器4 传送带及下料气动阀 气动阀1 气动阀2 气动阀3 气动阀4 空 气 压 缩 机 图2-1 系统的硬件结构框图 2.2 硬件选型与硬件组态 系统关键技术即分析控制系统的要求,确定I/O点数,选择PLC的型号,然后进行I/O分配。 2.2.1 确定I/ O 点数 根据控制要求,输入应该有2个开关信号,6 个传感器信号,包括电感传感器、电容传感器、颜色传感器、备用传感器,以及检测下料的传感器和计数传感器。相应地,有 5 个汽缸运动位置信号,每个汽缸有动作限位和回位限位,共计10 个信号。输出包括控制电动机运行的接触器,以及 5 个控制汽缸动作的电磁阀。共需I/ O 点24 个,其中18 个输入,6 个输出。 2.2.2 PLC 的选择 根据上面所确定的I/ O 点数,且该材料分拣装置的控制为开关量控制。因此,选择一般的小型机即可满足控制要求。本系统选用西门子公司的S7-200系列CPU226 型PLC。它有24个输入点,16个输出点,满足本系统的要求。 2.2.3 PLC的输入输出端子分配 根据所选择的PLC型号,对本系统中PLC的输入输出端子进行分配,如表1所示 表1 材料分拣装置PLC 输入/输出端子分配表 西门子PLC(I/O) 分拣系统接口(I/O) 备注 输 入 部 分 I0.0 UCP(计数传感器) 接旋转编码器 I0.1 SN(下料传感器) 判断下料有无 I0.2 SA(电感传感器) I0.3 SB(电容传感器) I0.4 SC(颜色传感器) I0.5 SD(备用传感器) I0.6 SFW1(推气缸1动作限位) I0.7 SEW2(推气缸2动作限位) I1.0 SFW3(推气缸3动作限位) I1.1 SFW4(推气缸4动作限位) I1.2 SFW5(下料气缸动作限位) I1.3 SBW1(推气缸1回位限位) I1.4 SBW2(推气缸2回位限位) I1.5 SBW3(推气缸3回位限位) I1.6 SBW4(推气缸4回位限位) I1.7 SBW5(下料气缸回位限位) I2.0 SB1(启动) I2.1 SB2(停止) 输 出 部 分 Q0.0 M(输送带电机驱动器) Q0.1 YV1(推气缸1电磁阀) Q0.2 YV2(推气缸2电磁阀) Q0.3 YV3(推气缸3电磁阀) Q0.4 YV4(推气缸4电磁阀) Q0.5 YV5(下料气缸电磁阀) 2.2.4 PLC输入输出接线端子图 根据表1可以绘制出PLC的输入输出接线端子图,如图2-2所示。 图2-2 PLC输入输出接线端子图 2.3 检测元件与执行装置的选择 设计一个好的实用的系统,先择好合适的器件是关键,为了既保系统能安全可靠稳定的工作又能做到最小的经济投入,对器件的选择不能太高也不能太低,要尽量做到合适。 2.3.1 步进电机的选择 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 鉴于传统的脉冲系统移植性不好,本文提出微机控制系统代替脉冲发生器和脉冲分配器,用软件的方法产生控制脉冲,通过软件编程可以任意设定步进电机的转速、旋转角度、转动次数和控制步进电机的运行状态。以简化控制电路,降低生产成本,提高系统的运行效率。 步进电机作为执行机构用于带动传输带输送物料前行,与旋转编码器连接在一起。可以通过控制脉冲个数,来控制角位移量,从而达到准确定位的目的。 同时,可以通过控制脉冲频率来控制材料分拣装置的可编程控制系统控制电机转动的速度,达到调速的目的。步进电机选用的型号为42BYGH101。 2.3.2 旋转编码器的选择 旋转编码器是集光机电技术于一体的速度位移传感器。当旋转编码器轴带动光栅盘旋转时,经发光元件发出的光被光栅盘狭缝切割成断续光线,并被接收元件接收产生初始信号。该信号经后继电路处理后,输出脉冲或代码信号。其特点是体积小,重量轻,品种多,功能全,频响高,分辨能力高,力矩小,耗能低,性能稳定,可靠使用寿命长等特点。旋转编码器一般接在电动机或者轴类零件的尾端.(应该说是同轴运转)其实旋转编码器最简单的原理就是:电动机运转一圈,旋转编码器也正好转一圈(因为它们是同轴连动的).旋转编码器内有一个圆的遮光片和一个遮光器.就是说编码器转一圈可以发出一些脉冲(看各种编码器而定,有的200个有的300个有的甚至几千个).说简单一点就是电动机转一圈可以发出固定数目的一些信号,把这些信号发给PLC就可以进行计数.这样就可以知道电动机转了多少圈了.旋转编码器是与步进电机连接在一起,在本系统中可用来作为控制系统的计数器,并提供脉冲输入。它转化为位移量,可对传输带上的物料进行位置控制。 传送至相应的传感器时,发出信号到PLC ,以进行分拣,也可用来控制步进电机的转速。本系统选用E6A2CW5C 旋转编码器,原理如图2-1所示。 光 电 码 盘 图2-1 旋转编码器原理示意图 2.3.3 电感式传感器的选择 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移,压力,流量,振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。   电感式传感器具有以下特点:   (1)结构简单,传感器无活动电触点,因此工作可靠寿命长。   (2)灵敏度和分辨力高,能测出0.01微米的位移变化。传感器的输出信号强,电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。   (3)线性度和重复性都比较好,在一定位移范围(几十微米至数毫米)内,传感器非线性误差可达0.05%~0.1%。同时,这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制,它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是,它有频率响应较低,不宜快速动态测控等缺点。 电感式接近开关属于有开关量输出的位置传感器,用来检测金属物体。 它由LC 高频振荡器和放大处理电路组成,利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时,使物体内部产生涡流。 这个涡流反作用于接近开关,使接近开关振荡能力衰减,内部电路的参数发生变化。 由此,可识别出有无金属物体接近,进而控制开关的通或断。本系统选用M18X1X40 电感传感器。接线图如图2-2,原理图如图2-3。 图2-2 M18X1X40 DC二线常开式电感传感器接线图 图2-3 电感传感器工作原理图 2.3.4电容式传感器的选择 电容传感器也属于具有开关量输出的位置传感器,是一种接近式开关.它的测量头通常是构成电容器的一个极板,而另一个极板是待测物体的本身.当物体移向接近开关时,物体和接近开关的介电常数发生变化,使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化.由此,便可控制开关的接通和关断.本装置中电容传感器是用于检测非金属物料。 图2-4电容式传感器 用电测法测量非电学量时,首先必须将被测的非电学量转换为电学量而后输入之。通常把非电学量变换成电学量的元件称为变换器;根据不同非电学量的特点设计成的有关转换装置称为传感器,而被测的力学量(如位移、力、速度等)转换成电容变化的传感器称为电容传感器。 2.3.5 颜色传感器 选用TAOS公司生产的,型号为TCS230颜色传感器。此传感器为RGB(红绿蓝) 颜色传感器,可检测目标物体对三基色的反射比率,从而鉴别物体颜色。TCS230传感器引脚如图2-5所示 图2-5 TCS230颜色传感器 RGB 颜色传感器介绍: TCS230是美国TAOS公司生产的一种可编程彩色光到频率的转换器。该传感器具有分辨率高、可编程的颜色选择与输出定标、单电源供电等特点;输出为数字量,可直接与微处理器连接。它把可配置的硅光电二极管与电流频率转换器集成在一个单一的 CMOS电路上,同时在单一芯片上还集成了红绿蓝(RGB)三种滤光器,是业界第一个有数字兼容接口的RGB彩色传感器。TCS230的输出信号是数字量,可以驱动标准的TTL或CMOS逻辑输入,因此可直接与微处理器或其它逻辑电路相连接。由于输出的是数字量,并且能够实现每个彩色信道10位以上的转换精度,因而不再需要A/D转换电路,使电路变得更简单。TCS230采用8引脚的SOIC表面贴装式封装,在单一芯片上集成有64个光电二极管。这些二极管共分为四种类型。其中16个光电二极管带有红色滤波器,16个光电二极管带有绿色滤波器,16个光电二极管带有蓝色滤波器,其余16个不带有任何滤波器,可以透过全部的光信息。这些光电二极管在芯片内是交叉排列的,能够最大限度地减少入射光幅射的不均匀性,从而增加颜色识别的精确度;另一方面,相同颜色的16个光电二极管是并联连接的,均匀分布在二极管阵列中,可以消除颜色的位置误差。工作时,通过两个可编程的引脚来动态选择所需要的滤波器。该传感器的典型输出频率范围从2Hz~500kHz,用户还可以通过两个可编程引脚来选择100%、20%或2%的输出比例因子,或电源关断模式。输出比例因子使传感器的输出能够适应不同的测量范围,提高了它的适应能力。 当入射光投射到TCS230上时,通过光电二极管控制引脚S2、S3的不同组合,可以选择不同的滤波器;经过电流到频率转换器后输出不同频率的方波(占空比是50%),不同的颜色和光强对应不同频率的方波;还可以通过输出定标控制引脚S0、S1选择不同的输出比例因子,对输出频率范围进行调整,以适应不同的需求。S0、S1用于选择输出比例因子或电源关断模式;S2、S3用于选择滤波器的类型;OE是频率输出使能引脚,可以控制输出的状态,当有多个芯片引脚共用微处理器的输入引脚时,也可以作为片选信号;OUT是频率输出引脚,GND是芯片的接地引脚,VCC为芯片提供工作电压。表2-1是S0、S1及S2、S3的可用组合。 表2-1 S0、S1及S2、S3 的组合选项 S0 S1 输出频率定标 S2 S3 滤波器类型 L L 关断电源 L L 红色 L H 20% L H 蓝色 H L 20% H L 无 H H 100% H H 绿色 2.6 光电编码器 光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字化检测装置,它具有分辨率高、精度高、结构简单、体积小、使用可靠、易于维护、性价比高等优点。近10几年来,发展为一种成熟的多规格、高性能的系列工业化产品,在数控机床、机器人、雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、高精度闭环调速系统、伺服系统等诸多领域中得到了广泛的应用。光电编码器可以定义为:一种通过光电转换,将输至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器,它主要用于速度或位置(角度)的检测。典型的光电编码器由码盘(Disk)、检测光栅(Mask)、光电转换电路(包括光源、光敏器件、信号转换电路)、机械部件等组成。 光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴,电动机旋转时,光栅盘与电动机同速旋转,经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号,通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外,为判断旋转方向,码盘还可提供相位相差90度的两路脉冲信号。 当光电编码器的轴转动时A、B两根线都产生脉冲输出,A、B两相脉冲相差90度相位角,由此可测出光电编码器转动方向与电机转速。如果A相脉冲比B相脉冲超前则光电编码器为正转,否则为反转.Z线为零脉冲线,光电编码器每转一圈产生一个脉冲.主要用作计数。A线用来测量脉冲个数,B线与A线配合可测量出转动方向。 图3-6光电编码器和波形 第3章 控制系统的软件设计 软件设计是PLC控制系统的核心,程序设计的主要任务是根据控制要求及工艺流程,画出状态流程图并设计出梯形图。 3.1 控制系统流程图设计 根据系统生产工艺的要求,分析各个设备的操作内容和操作顺序,可画出程序流程图,如图3-1所示。 图3-1 控制系统流程图 该系统可选择连续或单次运行工作状态。 若为连续运行状态,则系统软件设计流程图中的汽缸4 动作后,程序再转到开始;若为单次运行,则汽缸4 动作后停机。 如果需要,该系统可在分拣的同时对分拣的材料进行数量的统计,这只需在 各汽缸动作的同时累计即可。应用高速计数器编制程序,可以实现系统的定位控制功能。用高速计数器计数步进电机转过的圈数,来确定物料到达传感器的距离,实现定位功能。定位时,电机停转,计数器清零,传感器开始工作,对物料进行分拣处理。 在汽缸1~3 动作后,电机重新运行,高速计数器也重新计数。 如果相应的传感器没有检测到物体,则电机重新运行,高速计数器也重新计数,继续运行到下一位置。 如果只对材料的某一特性进行分拣,比如只分拣金属和非金属,则只需对传感器的安放或程序进行修改即可。 3.2 控制系统程序设计 根据所绘流程图,在STEP7-Micro/WIN40软件中编写梯形图程序。程序清单见附录。 此指令为高速脉冲输出指令,当使能端输入有效时,检测用程序设置的特殊功能寄存器位,激活由控制位定义得脉冲操作,从Q0.0或Q0.1输出高速脉冲 此指令为高速计数器定义指令,使能输入有效时,为指定的高速计数器分配一种工作模式。高速计数是用来累计比PLC扫描频率更高的脉冲输入 此指令为高速计数器指令,使能输入有效时,根据高速计数器特殊存储器位 的状态,并按照HDEF指令指定的模式,设置高速计数器并控制其工作。 下面对所编写梯形图作简要的介绍: 程序1.0 程序1.1 (1)程序1.0与1.1为主程序,首先I2.0启动后,M0.1得电并自锁,为之后电动机得电做好准备,I2.1为停止按钮。当PLC处于RUN模式时,SM0.1通电一个周期,Q0.0复位清零,并调用子程序SBR_0。 程序2.0 (2)程序2.0为子程序中的高速脉冲指令,该程序先将控制脉冲指令的特殊功能寄存器进行初始化,然后当I0.0(下料传感器)检测到有料时,启动PLS(脉冲输出)指令;如果I0.0检测没有物料时,启动定时器T30,延时30秒自动停机。 程序3.0 (3)程序3.0为子程序中的高速计数指令,首先进行高速计数指令的初始化操作,当电机旋转时,带动光电码盘发出脉冲,并输入PLC的接收端,由高速计数指令进行计数,计算步进电机转过的步数,进行定位控制。其中设定预置值为50,当计数至50时,调用中断程序。 程序4.0 (4)程序4.0为中断程序,当高速计数指令计数至预置值时,这时物料移动至传感器的位置,M0.0得电,导致高速脉冲输出停止,步进电机停转。由于汽缸动作需要1秒,让电机停转一秒后继续运转。当物料被相应的传感器检测中后,相应的汽缸动作,将物料推下。I1.3,I1.4,I1.5,I1.6,I1.7为汽缸的回位限位开关,初始状态为闭合,I0.6,I0.7,I1.0,I1.1,I1.2为汽缸的动作限位开关,初始状态为关 断。汽缸动作时,,回位限位开关关断,到达动作限位开关时,动作限位开关闭合。 第4章 控制系统的调试 在PLC软硬件设计完成后,应进行调试工作。因为在程序设计过程中,难免会有疏漏的地方,因此在将PLC连接到现场设备之前,必需进行软件测试,以排除程序中的错误,同时也为整体调试打好基础,缩短整体调试的周期。另外,一些硬件如传感器等,在使用前,也需事先调试好。 4.1 硬件调试 1.电感传感器的调试 在电感传感器下方的传送带上,放置铁质料块,调整传感器上两螺母,使传感器上下移动,恰好使传感器上端指示灯发光,该高度即为传感器对铁质材料的检出点。 2.电容传感器的调试 在电容传感器下方的传送带上,放置铝质料块,调整传感器上两螺母,使传感器上下移动,恰好使传感器上端指示灯发光,该高度即为传感器对铝质材料的检出点。 3.颜色传感器的调试 通电状态下,在颜色传感器下方的传送带上,放置带有某一颜色料块,调节传感器上的电位器,观察窗口中红绿(或蓝)指示灯,当两灯恰同时发光时,该灵敏点即为料块颜色检出点。(注:顺时针旋转检测色温向低端移动,否则反之) 4.2 软件调试 将所编写的梯形图程序进行编译,通过上下位机的连接电缆把程序下载到PLC中。刚编好的程序难免有这样那样的缺陷或错误。为了及时发现和消除程序中的错误,减少系统现场调试的工作量,确保系统在各种正常和异常情况时都能作出正确的响应,需要进行离线测试,既不将PLC的输出接到设备上。按照控制要求在指定输入端输入信号,观察输出指示灯的状态,若输出不符合要求,则查找原因,并排除之。 4.3 整体调试 将设备接入PLC,进行联机调试,看是否满足要求,如果不满足要求,可通过综合调整软件和硬件系统,直到满足要求为止。 结论与展望 综全文所述,本文对PLC及组态技术的工作原理、适用领域做出了详细的介绍,本文在对熟悉了自动及分拣系统的原理的基础上,根据一定的分拣要求,采用了整体化的设计思想,充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化,设计了一个物料传送及分拣系统。此系统以PLC为主控制器,结合传感器技术,气动装置和位置控制等技术,并运用梯形图编程,实现对铁质、铝质和不同颜色的材料的自动分拣。具有自动化程度高、容易控制、运行稳定、分拣精度高的特点,对不同的分拣对象,稍加修改本系统即可实现要求。根据材料分拣的实际需求采用PLC设计出了材料分拣系统 设计材料分拣系统之前,查阅了大量的文献和资料,充分了解了自动分拣系统发展的历史,发展现状,应用背景和未来的发展趋势。还研究了传感器技术、位置控制技术、气动技术件的基本知识。 在本设计中,进一步提高气源气压的稳定性,以提高气阀的工作性能,为材料正常进入、弹出传送带打下基础。在硬件上进一步改进挡板、出料轨道、传送带、进料仓,这对提高系统的实用与可靠性具有重大意义。采用步进电机以实现传送带速度的可控制性、提高实现系统的分拣效率。进一步提高传感器的性能,找出一系列可靠的参数,实现系统的稳定。充分分析、研究各种分拣系统地优劣,总结材料分拣系统的综合性能,提出合理化的改进。 本设计是针对材料的材质的区别、分类和拣出所进行的简单设计,该系统通用性强,可靠性好,程序开发简单,可在其基础上对物品分拣的种类与分拣的性能进行拓展及完善,使其适用于需要进行材料分拣的实际生活中的各行各业,实现分拣线无人化作业,提高生产效率。! 参考文献 [1] 常斗南. PLC运动控制实例及解析(西门子)[M].北京:机械工业出版社,2009.11:30-69 [2] 张崇巍,李汉强. 运动控制系统 [M]. 2版. 北京:机械工业出版社,2006 [3] 王兆义,杨新志. 小型可编程控制器实用技术 [M]. 2版. 北京:机械工业出版社,2006 [4] 李旻,李晋. 变频技术在伺服控制系统中的应用[J].电气传动自动化,2004(26):14-16 [5] 严建红. 用PLC实现对伺服系统的控制[J].上海电机技术高等专科学校学报,2001(1):15-18 [6] 周凯,陆启建. 步进驱动系统的复合控制[J].电气自动化,1991(1):15-18 [7] 常斗南. 可编程序控制器原理·应用·实验[M].3版.北京:机械工业出版社,2008 [8] 李全利. 可编程序控制器及其网络系统的综合应用技术[M].北京:机械工业出版社,2005 [9] 汪小澄,袁立宏,张世荣. 可编程序控制器运动控制技术[M].北京:机械工业出版社,2006 [10] 梁森,黄杭美. 自动检测与转换技术[M].3版.北京:机械工业出版社,2007 附 录 系统设计程序清单 //I2.0启动,I2.1停止 致 谢 五年的时间匆匆而过,毕业设计是我们五年所学的一个体现,经历半年的努力,此次毕业设计即将结束。在设计的过程中,慢慢的学习,逐渐的巩固大学所学的知识,期间有艰苦,有辛酸,也有欣喜,有快乐。 本设计的顺利完成,首先要感谢我的指导老师XX老师。在论文的写作过程中,导师给了我许许多多的帮助。在评阅中,XX老师还指出了我设计中的许多不足,使我的设计更加完善合理。陈老师使我不仅学到了扎实的专业知识,也学到了很多待人处事道理。老师严谨的治学态度、缜密的思维方式、踏实的工作作风和对事业的执着,以及对我的谆谆教诲都给我留下了深刻的印象,并使我终身受益。谨此对陈老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。 同时也感谢许多同学对我的支持和鼓励,感谢你们在学习和生活上给我的帮助,和我一起解决各种各样的困难。此外,我还要感谢我的父母,谢谢他们一直以来对我的学业的支持和帮助。 最后,祝所有关心、帮助和支持我的人们身体健康、工作顺利 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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