预备技师答辩文(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：
电气动化设备安装维修
指导教师姓名（职称）：
目 录
摘 2
引 言 5
11 物料分拣系统概述 5
12 物料分拣系统发展现状趋势 6
13 研究目意义 6
第1章 材料分拣装置结构总体设计 8
11 材料分拣装置工作程概述 8
12 系统技术指标 9
13 系统设计求 9
131 功求 9
132 系统控制求 10
第2章 控制系统硬件设计 11
21 系统硬件结构 11
22 硬件选型硬件组态 11
221 确定I O 点数 11
222 PLC 选择 12
223 PLC输入输出端子分配 12
224 PLC输入输出接线端子图 13
23 检测元件执行装置选择 14
231 步进电机选择 14
232 旋转编码器选择 14
233 电感式传感器选择 15
234电容式传感器选择 16
235 颜色传感器 17
26 光电编码器 19
第3章 控制系统软件设计 1
31 控制系统流程图设计 1
32 控制系统程序设计 2
第4章 控制系统调试 8
41 硬件调试 8
42 软件调试 8
43 整体调试 10
结 11
参考文献 12
附 录 13
致 谢 18
摘
分拣控制系统先进制造领域中扮演着极重角色工业控制现代
物流系统重组成部分实现物料时进行口层连续分拣社会行
业：物流配送中心邮局仓库等行业广泛应
文熟悉动分拣系统原理基础根定分拣求采
整体化设计思想充分考虑软硬件特点进行互补优化设计
物料传送分拣系统系统PLC控制器结合传感器技术气动
装置位置控制等技术运梯形图编程实现铁质铝质颜色材
料动分拣具动化程度高容易控制运行稳定分拣精度高特点
分拣象稍加修改系统实现求关键词：编程控制器（PLC）传感器动控制物料分拣
关键词 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 multiport multilevel 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 11分拣系统介绍
动分拣系统(Automatic sorting system)配送中心处十分必位具非常高效率般说时分拣商品数量达600012000箱等说动分拣作够提高物流分配发送效率重素二战许国家例日等国家物流中心广泛种动分拣系统目前该系统已广泛应发达国家中型物流中心 关动分拣系统作业流程描述：物流中心吸收供应商送种商品短时间述商品卸然根商品种类供应商发送点准确分类述商品送指定目时果供应商通知物流中心求配送指示发送货物时分拣系统够短时间高层货存架存储系统中准确找出库商品位置需求出库储位取出数量商品配送点运送理货区域配送站台集中便装车配送
111分拣系统发展概况
初分拣系统完全基力作业系统 通工搜索承运货物完成货物提取系统中书面文档生产发现手动处理浪费巨力资源效率低显然满足现代物流速度精度求高特点 着科学技术飞速发展分拣系统开始运种样动化设备计算机控制技术信息技术成信息传递处理重手段然部分分拣系统中作业环节目前止需工参作业强度越越完全机械完成分拣作业动分拣系统生机械化动化智化成现代分拣系统特点发展趋势 现代物流配送中高科技应作业效率质量提高提供坚实技术保证现代化分拣系统逐渐成物流机械化系统信息系统理组织系统机组合物流机械化系统种物流设备效组合配置信息系统分拣信息控制信息等流动载体理组织系统负责设备员调度控制系
2
统总体运作模式计算机控制技术信息技术物流动化机械成现代分拣系统重组成部分
112国外分拣系统
应现状趋势 观国外分拣系统应情况发现国外物流配送中心倾采动化程度高分拣系统国物流业起步晚分拣系统中工作业例较高 国外动分拣系统广泛 美国日欧洲代表发达国家分拣系统应体现出动化程度越越高特点代表美国日欧洲发达国家应分类系统反映特点动化程度越越高动分拣系统已成发达国家中型物流中心配送中心配送中心缺部分 动分拣系统二战美国日国家广泛应中型物流中心分拣系统参邮局排序字母动化验配置般包括控制装置分类装置传动装置分拣道口通计算机网络联结起
配合工控制相应工处理环节构成完整分拣系统特点 连续量货物分类分类错误率极低基实现操作排序动分拣系统中员仅局限进货时接货系统控制系统营理维护等恰达国外企业列求：减少员减轻员工劳动强度提高员效率受广泛重视 国外进行配送业务行业企业说动拣选系统已广泛应医药制造业行业日资生堂木限公司动排序作关键设备动分拣系统达时5000 5000例排序效率广泛日欧洲日连锁营企业(西友高岛屋等)众议院JiBian(佐川等等)广泛动分选机日唱片中心CD录带新出版品利高端机器动分拣机拣货 目前常动分拣系统
第1章 材料分拣装置结构总体设计
PLC控制分拣装置涵盖PLC技术气动技术传感器技术位置控制技术等容实际工业现场生产设备微缩模型章介绍分拣装置工艺程控制求
想进行PLC控制系统设计首先必须控制象进行调查搞清楚控制象工艺程工作特点明确控制求阶段特点阶段间转换条件
11 材料分拣装置工作程概述
图11 示分拣装置结构示意图
图11 材料分拣装置结构示意图
采台式结构置电源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类气源相连接选颜色识传感器材料敏感电容式电感式传感器分固定网板允许重新安装传感器排列位置选择网板区域安装
系统电编程序控制器首先控制启动输送带料传感器SN检测料槽物料料输送带运转周期动停止等料料槽料时料传感器输出信号 PLCPLC 控制输送带继续运转时控制气动阀5进行料次料时间间隔进行调整物料传感器 SA电感传感器检测出物料铁质物料时反馈信号送 PLC PLC 控制气动阀 1 动作选出该物料物料传感器SB电容传感器检测出物料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 颜色传感器检测出物料颜色检测颜色时PLC 控制气动阀 3 动作选出该物料物料传感器SD备传感器系统设定分拣某种颜色金属非金属物料时程序记忆传感器状态完成分拣务
12 系统技术指标
输入电压：AC200～240V（带保护三芯插座）
消耗功率：250W
环境温度范围：5～40℃
气源：02MPa085Mpa
13 系统设计求
系统设计求包括功求控制求进行设计前首先应分析控制象求
131 功求
材料分拣装置应实现基功
（1）分拣出金属非金属
（2）分拣某颜色块
（3）分拣出金属中某颜色块
（4）分拣出非金属中某颜色块
（5）分拣出金属中某颜色块非金属中某颜色块
132 系统控制求
系统利种传感器测材料进行检测分类测物体料装置送入传送带次接受种传感器检测果某种传感器测中通相应气动装置推入料箱否继续前行控制求9 方面：
（1）系统送电光电编码器便发生需脉
（2）电机运行带动传输带传送物体前运行
（3）物料时料汽缸动作物料送出
（4）电感传感器检测铁物料时推汽缸1 动作
（5）电容传感器检测铝物料时推汽缸2 动作
（6）颜色传感器检测材料某颜色时推汽缸3 动作
（7）物料送SD 位置时推汽缸4 动作
（8）汽缸运行应动作限位保护
（9）料槽料时延时动停机
第2章 控制系统硬件设计
PLC控制系统硬件设计根控制象PLC控制系统功求确定系统需户输入输出设备选择合适PLC类型分配IO点
21 系统硬件结构
设计系统硬件结构框图图21 示
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21 系统硬件结构框图
22 硬件选型硬件组态
系统关键技术分析控制系统求确定IO点数选择PLC型号然进行IO分配
221 确定I O 点数
根控制求输入应该2开关信号6 传感器信号包括电感传感器电容传感器颜色传感器备传感器检测料传感器计数传感器相应 5 汽缸运动位置信号汽缸动作限位回位限位计10 信号输出包括控制电动机运行接触器
5 控制汽缸动作电磁阀需I O 点24 中18 输入6 输出
222 PLC 选择
根面确定I O 点数该材料分拣装置控制开关量控制选择般型机满足控制求系统选西门子公司S7200系列CPU226 型PLC24输入点16输出点满足系统求
223 PLC输入输出端子分配
根选择PLC型号系统中PLC输入输出端子进行分配表1示
表1 材料分拣装置PLC 输入输出端子分配表
西门子PLC(IO)
分拣系统接口(IO)
备注
输
入
部
分
I00
UCP(计数传感器)
接旋转编码器
I01
SN(料传感器)
判断料
I02
SA(电感传感器)
I03
SB(电容传感器)
I04
SC(颜色传感器)
I05
SD(备传感器)
I06
SFW1(推气缸1动作限位)
I07
SEW2(推气缸2动作限位)
I10
SFW3(推气缸3动作限位)
I11
SFW4(推气缸4动作限位)
I12
SFW5(料气缸动作限位)
I13
SBW1(推气缸1回位限位)
I14
SBW2(推气缸2回位限位)
I15
SBW3(推气缸3回位限位)
I16
SBW4(推气缸4回位限位)
I17
SBW5(料气缸回位限位)
I20
SB1(启动)
I21
SB2(停止)
输
出
部
分
Q00
M(输送带电机驱动器)
Q01
YV1(推气缸1电磁阀)
Q02
YV2(推气缸2电磁阀)
Q03
YV3(推气缸3电磁阀)
Q04
YV4(推气缸4电磁阀)
Q05
YV5(料气缸电磁阀)
224 PLC输入输出接线端子图
根表1绘制出PLC输入输出接线端子图图22示
图22 PLC输入输出接线端子图
23 检测元件执行装置选择
设计实系统先择合适器件关键保系统安全稳定工作做济投入器件选择太高太低量做合适
231 步进电机选择
步进电机电脉信号转变角位移线位移开环控制元件非超载情况电机转速停止位置取决脉信号频率脉数受负载变化影响电机加脉信号电机转步距角线性关系存加步进电机周期性误差累积误差等特点速度位置等控制领域步进电机控制变非常简单
鉴传统脉系统移植性文提出微机控制系统代脉发生器脉分配器软件方法产生控制脉通软件编程意设定步进电机转速旋转角度转动次数控制步进电机运行状态简化控制电路降低生产成提高系统运行效率
步进电机作执行机构带动传输带输送物料前行旋转编码器连接起通控制脉数控制角位移量达准确定位目 时通控制脉频率控制材料分拣装置编程控制系统控制电机转动速度达调速目步进电机选型号42BYGH101
232 旋转编码器选择
旋转编码器集光机电技术体速度位移传感器旋转编码器轴带动光栅盘旋转时发光元件发出光光栅盘狭缝切割成断续光线接收元件接收产生初始信号该信号继电路处理输出脉代码信号特点体积重量轻品种功全频响高分辨力高力矩耗低性稳定寿命长等特点旋转编码器般接电动机者轴类零件尾端(应该说轴运转)实旋转编码器简单原理电动机运转圈旋转编码器正转圈(轴连动)旋转编码器圆遮光片遮光器说编码器转圈发出脉(种编码器定200300甚千)说简单点电动机转圈发出固定数目信号信号发PLC进行计数样知道电动机转少圈旋转编码器步进电机连接起系统中作控制系统计数器提供脉输入转化位移量传输带物料进行位置控制
传送相应传感器时发出信号PLC 进行分拣控制步进电机转速系统选E6A2CW5C 旋转编码器原理图21示
光
电
码
盘
图21 旋转编码器原理示意图
233 电感式传感器选择
电感式传感器利电磁感应测物理量位移压力流量振动等转换成线圈感系数互感系数变化电路转换电压电流变化量输出实现非电量电量转换
电感式传感器具特点：
（1）结构简单传感器活动电触点工作寿命长
（2）灵敏度分辨力高测出001微米位移变化传感器输出信号强电压灵敏度般毫米位移达数百毫伏输出
（3）线性度重复性较定位移范围（十微米数毫米）传感器非线性误差达005~01时种传感器实现信息远距离传输记录显示控制工业动控制系统中广泛采足频率响应较低宜快速动态测控等缺点
电感式接开关属开关量输出位置传感器检测金属物体 LC 高频振荡器放处理电路组成利金属物体接产生电磁场振荡感应头时物体部产生涡流 涡流反作接开关接开关振荡力衰减部电路参数发生变化
识出金属物体接进控制开关通断系统选M18X1X40 电感传感器接线图图22原理图图23
图22 M18X1X40 DC二线常开式电感传感器接线图
图23 电感传感器工作原理图
234电容式传感器选择
电容传感器属具开关量输出位置传感器种接式开关．测量头通常构成电容器极板极板测物体身．物体移接开关时物体接开关介电常数发生变化测量头相连电路状态发生变化．便控制开关接通关断．装置中电容传感器检测非金属物料
图24电容式传感器
电测法测量非电学量时首先必须测非电学量转换电学量输入通常非电学量变换成电学量元件称变换器根非电学量特点设计成关转换装置称传感器测力学量（位移力速度等）转换成电容变化传感器称电容传感器
235 颜色传感器
选TAOS公司生产型号TCS230颜色传感器传感器RGB(红绿蓝) 颜色传感器检测目标物体三基色反射率鉴物体颜色TCS230传感器引脚图25示
图25 TCS230颜色传感器
RGB 颜色传感器介绍：
TCS230美国TAOS公司生产种编程彩色光频率转换器该传感器具分辨率高编程颜色选择输出定标单电源供电等特点输出数字量直接微处理器连接配置硅光电二极电流频率转换器集成单
CMOS电路时单芯片集成红绿蓝(RGB)三种滤光器业界第数字兼容接口RGB彩色传感器TCS230输出信号数字量驱动标准TTLCMOS逻辑输入直接微处理器逻辑电路相连接输出数字量够实现彩色信道10位转换精度需AD转换电路电路变更简单TCS230采8引脚SOIC表面贴装式封装单芯片集成64光电二极二极分四种类型中16光电二极带红色滤波器16光电二极带绿色滤波器16光电二极带蓝色滤波器余16带滤波器透全部光信息光电二极芯片交叉排列够限度减少入射光幅射均匀性增加颜色识精确度方面相颜色16光电二极联连接均匀分布二极阵列中消颜色位置误差工作时通两编程引脚动态选择需滤波器该传感器典型输出频率范围2Hz~500kHz户通两编程引脚选择100202输出例子电源关断模式输出例子传感器输出够适应测量范围提高适应力
入射光投射TCS230时通光电二极控制引脚S2S3组合选择滤波器电流频率转换器输出频率方波(占空50)颜色光强应频率方波通输出定标控制引脚S0S1选择输出例子输出频率范围进行调整适应需求S0S1选择输出例子电源关断模式S2S3选择滤波器类型OE频率输出引脚控制输出状态芯片引脚微处理器输入引脚时作片选信号OUT频率输出引脚GND芯片接引脚VCC芯片提供工作电压表21S0S1S2S3组合
表21 S0S1S2S3 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
H
H
100
H
H
绿色
26 光电编码器
光电编码器种集光机电体数字化检测装置具分辨率高精度高结构简单体积易维护性价高等优点10年发展种成熟规格高性系列工业化产品数控机床机器雷达光电纬仪面指挥仪高精度闭环调速系统伺服系统等诸领域中广泛应光电编码器定义：种通光电转换输轴机械位移量转换成脉数字量传感器速度位置（角度）检测典型光电编码器码盘（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
光电编码器光栅盘光电检测装置组成光栅盘定直径圆板等分开通干长方形孔光电码盘电动机轴电动机旋转时光栅盘电动机速旋转发光二极等电子元件组成检测装置检测输出干脉信号通计算秒光电编码器输出脉数反映前电动机转速外判断旋转方码盘提供相位相差90度两路脉信号
光电编码器轴转动时AB两根线产生脉输出AB两相脉相差90度相位角测出光电编码器转动方电机转速果A相脉B相脉超前光电编码器正转否反转Z线零脉线光电编码器转圈产生脉作计数A线测量脉数B线A线配合测量出转动方
图36光电编码器波形
第3章 控制系统软件设计
软件设计PLC控制系统核心程序设计务根控制求工艺流程画出状态流程图设计出梯形图
31 控制系统流程图设计
根系统生产工艺求分析设备操作容操作序画出程序流程图图31示
图31 控制系统流程图
该系统选择连续单次运行工作状态 连续运行状态系统软件设计流程图中汽缸4 动作程序转开始单次运行汽缸4 动作停机 果需该系统分拣时分拣材料进行数量统计需
汽缸动作时累计应高速计数器编制程序实现系统定位控制功高速计数器计数步进电机转圈数确定物料达传感器距离实现定位功定位时电机停转计数器清零传感器开始工作物料进行分拣处理 汽缸1～3 动作电机重新运行高速计数器重新计数 果相应传感器没检测物体电机重新运行高速计数器重新计数继续运行位置 果材料某特性进行分拣分拣金属非金属需传感器安放程序进行修改
32 控制系统程序设计
根绘流程图STEP7MicroWIN40软件中编写梯形图程序程序清单见附录
指令高速脉输出指令端输入效时检测程序设置特殊功寄存器位激活控制位定义脉操作Q00Q01输出高速脉
指令高速计数器定义指令输入效时指定高速计数器分配种工作模式高速计数累计PLC扫描频率更高脉输入
指令高速计数器指令输入效时根高速计数器特殊存储器位
状态HDEF指令指定模式设置高速计数器控制工作
面编写梯形图作简介绍：
程序10
程序11
（1）程序1011程序首先I20启动M01电锁电动机电做准备I21停止钮PLC处RUN模式时SM01通电周期Q00复位清零调子程序SBR_0
程序20
（2）程序20子程序中高速脉指令该程序先控制脉指令特殊功寄存器进行初始化然I00（料传感器）检测料时启动PLS（脉输出）指令果I00检测没物料时启动定时器T30延时30秒动停机
程序30
（3）程序30子程序中高速计数指令首先进行高速计数指令初始化操作电机旋转时带动光电码盘发出脉输入PLC接收端高速计数指令进行计数计算步进电机转步数进行定位控制中设定预置值50计数50时调中断程序
程序40
（4）程序40中断程序高速计数指令计数预置值时时物料移动传感器位置M00电导致高速脉输出停止步进电机停转汽缸动作需1秒电机停转秒继续运转物料相应传感器检测中相应汽缸动作物料推I13I14I15I16I17汽缸回位限位开关初始状态闭合I06I07I10I11I12汽缸动作限位开关初始状态关
断汽缸动作时回位限位开关关断达动作限位开关时动作限位开关闭合
第4章 控制系统调试
PLC软硬件设计完成应进行调试工作程序设计程中难免会疏漏方PLC连接现场设备前必需进行软件测试排程序中错误时整体调试基础缩短整体调试周期外硬件传感器等前需事先调试
41 硬件调试
1．电感传感器调试
电感传感器方传送带放置铁质料块调整传感器两螺母传感器移动恰传感器端指示灯发光该高度传感器铁质材料检出点
2．电容传感器调试
电容传感器方传送带放置铝质料块调整传感器两螺母传感器移动恰传感器端指示灯发光该高度传感器铝质材料检出点
3．颜色传感器调试
通电状态颜色传感器方传送带放置带某颜色料块调节传感器电位器观察窗口中红绿（蓝）指示灯两灯恰时发光时该灵敏点料块颜色检出点（注：时针旋转检测色温低端移动否反）
42 软件调试
编写梯形图程序进行编译通位机连接电缆程序载PLC中刚编程序难免样样缺陷错误时发现消程序中错误减少系统现场调试工作量确保系统种正常异常情况时作出正确响应需进行离线测试PLC输出接设备控制求指定输入端输入信号观察输出指示灯状态输出符合求查找原排
43 整体调试
设备接入PLC进行联机调试否满足求果满足求通综合调整软件硬件系统直满足求止
结展
综全文述文PLC组态技术工作原理适领域做出详细介绍文熟悉动分拣系统原理基础根定分拣求采整体化设计思想充分考虑软硬件特点进行互补优化设计物料传送分拣系统系统PLC控制器结合传感器技术气动装置位置控制等技术运梯形图编程实现铁质铝质颜色材料动分拣具动化程度高容易控制运行稳定分拣精度高特点分拣象稍加修改系统实现求根材料分拣实际需求采PLC设计出材料分拣系统 设计材料分拣系统前查阅量文献资料充分解动分拣系统发展历史发展现状应背景未发展趋势研究传感器技术位置控制技术气动技术件基知识 设计中进步提高气源气压稳定性提高气阀工作性材料正常进入弹出传送带基础硬件进步改进挡板出料轨道传送带进料仓提高系统实性具重意义采步进电机实现传送带速度控制性提高实现系统分拣效率进步提高传感器性找出系列参数实现系统稳定充分分析研究种分拣系统优劣总结材料分拣系统综合性提出合理化改进 设计针材料材质区分类拣出进行简单设计该系统通性强性程序开发简单基础物品分拣种类分拣性进行拓展完善适需进行材料分拣实际生活中行业实现分拣线化作业提高生产效率
参考文献
[1] 常斗南 PLC运动控制实例解析（西门子）［M］北京：机械工业出版社200911：3069
[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 型编程控制器实技术 ［M］ 2版 北京：机械工业出版社2006
[4] 李旻李晋 变频技术伺服控制系统中应［J］电气传动动化2004（26）：1416
[5] 严建红 PLC实现伺服系统控制［J］海电机技术高等专科学校学报2001（1）1518
[6] 周凯陆启建 步进驱动系统复合控制［J］电气动化1991（1）：1518
[7] 常斗南 编程序控制器原理·应·实验［M］3版北京：机械工业出版社2008
[8] 李全利 编程序控制器网络系统综合应技术［M］北京：机械工业出版社2005
[9] 汪澄袁立宏张世荣 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 动检测转换技术［M］3版北京：机械工业出版社2007
附 录
系统设计程序清单
I20启动I21停止
致 谢
五年时间匆匆毕业设计五年学体现历半年努力次毕业设计结束设计程中慢慢学逐渐巩固学学知识期间艰苦辛酸欣喜快乐 设计利完成首先感谢指导老师XX老师文写作程中导师许许帮助评阅中XX老师指出设计中许足设计更加完善合理陈老师仅学扎实专业知识学处事道理老师严谨治学态度缜密思维方式踏实工作作风事业执着谆谆教诲留深刻印象终身受益谨陈老师表示衷心感谢崇高敬意 时感谢许学支持鼓励感谢学生活帮助起解决种样困难外感谢父母谢谢直学业支持帮助
祝关心帮助支持身体健康工作利
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机电工程系
班 级：
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学生姓名：
专业名称：
电气动化设备安装维修
指导教师姓名（职称）：
目 录
摘 2
引 言 5
11 物料分拣系统概述 5
12 物料分拣系统发展现状趋势 6
13 研究目意义 6
第1章 材料分拣装置结构总体设计 8
11 材料分拣装置工作程概述 8
12 系统技术指标 9
13 系统设计求 9
131 功求 9
132 系统控制求 10
第2章 控制系统硬件设计 11
21 系统硬件结构 11
22 硬件选型硬件组态 11
221 确定I O 点数 11
222 PLC 选择 12
223 PLC输入输出端子分配 12
224 PLC输入输出接线端子图 13
23 检测元件执行装置选择 14
231 步进电机选择 14
232 旋转编码器选择 14
233 电感式传感器选择 15
234电容式传感器选择 16
235 颜色传感器 17
26 光电编码器 19
第3章 控制系统软件设计 1
31 控制系统流程图设计 1
32 控制系统程序设计 2
第4章 控制系统调试 8
41 硬件调试 8
42 软件调试 8
43 整体调试 10
结 11
参考文献 12
附 录 13
致 谢 18
摘
分拣控制系统先进制造领域中扮演着极重角色工业控制现代
物流系统重组成部分实现物料时进行口层连续分拣社会行
业：物流配送中心邮局仓库等行业广泛应
文熟悉动分拣系统原理基础根定分拣求采
整体化设计思想充分考虑软硬件特点进行互补优化设计
物料传送分拣系统系统PLC控制器结合传感器技术气动
装置位置控制等技术运梯形图编程实现铁质铝质颜色材
料动分拣具动化程度高容易控制运行稳定分拣精度高特点
分拣象稍加修改系统实现求关键词：编程控制器（PLC）传感器动控制物料分拣
关键词 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 multiport multilevel 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 11分拣系统介绍
动分拣系统(Automatic sorting system)配送中心处十分必位具非常高效率般说时分拣商品数量达600012000箱等说动分拣作够提高物流分配发送效率重素二战许国家例日等国家物流中心广泛种动分拣系统目前该系统已广泛应发达国家中型物流中心 关动分拣系统作业流程描述：物流中心吸收供应商送种商品短时间述商品卸然根商品种类供应商发送点准确分类述商品送指定目时果供应商通知物流中心求配送指示发送货物时分拣系统够短时间高层货存架存储系统中准确找出库商品位置需求出库储位取出数量商品配送点运送理货区域配送站台集中便装车配送
111分拣系统发展概况
初分拣系统完全基力作业系统 通工搜索承运货物完成货物提取系统中书面文档生产发现手动处理浪费巨力资源效率低显然满足现代物流速度精度求高特点 着科学技术飞速发展分拣系统开始运种样动化设备计算机控制技术信息技术成信息传递处理重手段然部分分拣系统中作业环节目前止需工参作业强度越越完全机械完成分拣作业动分拣系统生机械化动化智化成现代分拣系统特点发展趋势 现代物流配送中高科技应作业效率质量提高提供坚实技术保证现代化分拣系统逐渐成物流机械化系统信息系统理组织系统机组合物流机械化系统种物流设备效组合配置信息系统分拣信息控制信息等流动载体理组织系统负责设备员调度控制系
2
统总体运作模式计算机控制技术信息技术物流动化机械成现代分拣系统重组成部分
112国外分拣系统
应现状趋势 观国外分拣系统应情况发现国外物流配送中心倾采动化程度高分拣系统国物流业起步晚分拣系统中工作业例较高 国外动分拣系统广泛 美国日欧洲代表发达国家分拣系统应体现出动化程度越越高特点代表美国日欧洲发达国家应分类系统反映特点动化程度越越高动分拣系统已成发达国家中型物流中心配送中心配送中心缺部分 动分拣系统二战美国日国家广泛应中型物流中心分拣系统参邮局排序字母动化验配置般包括控制装置分类装置传动装置分拣道口通计算机网络联结起
配合工控制相应工处理环节构成完整分拣系统特点 连续量货物分类分类错误率极低基实现操作排序动分拣系统中员仅局限进货时接货系统控制系统营理维护等恰达国外企业列求：减少员减轻员工劳动强度提高员效率受广泛重视 国外进行配送业务行业企业说动拣选系统已广泛应医药制造业行业日资生堂木限公司动排序作关键设备动分拣系统达时5000 5000例排序效率广泛日欧洲日连锁营企业(西友高岛屋等)众议院JiBian(佐川等等)广泛动分选机日唱片中心CD录带新出版品利高端机器动分拣机拣货 目前常动分拣系统
第1章 材料分拣装置结构总体设计
PLC控制分拣装置涵盖PLC技术气动技术传感器技术位置控制技术等容实际工业现场生产设备微缩模型章介绍分拣装置工艺程控制求
想进行PLC控制系统设计首先必须控制象进行调查搞清楚控制象工艺程工作特点明确控制求阶段特点阶段间转换条件
11 材料分拣装置工作程概述
图11 示分拣装置结构示意图
图11 材料分拣装置结构示意图
采台式结构置电源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类气源相连接选颜色识传感器材料敏感电容式电感式传感器分固定网板允许重新安装传感器排列位置选择网板区域安装
系统电编程序控制器首先控制启动输送带料传感器SN检测料槽物料料输送带运转周期动停止等料料槽料时料传感器输出信号 PLCPLC 控制输送带继续运转时控制气动阀5进行料次料时间间隔进行调整物料传感器 SA电感传感器检测出物料铁质物料时反馈信号送 PLC PLC 控制气动阀 1 动作选出该物料物料传感器SB电容传感器检测出物料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 颜色传感器检测出物料颜色检测颜色时PLC 控制气动阀 3 动作选出该物料物料传感器SD备传感器系统设定分拣某种颜色金属非金属物料时程序记忆传感器状态完成分拣务
12 系统技术指标
输入电压：AC200～240V（带保护三芯插座）
消耗功率：250W
环境温度范围：5～40℃
气源：02MPa085Mpa
13 系统设计求
系统设计求包括功求控制求进行设计前首先应分析控制象求
131 功求
材料分拣装置应实现基功
（1）分拣出金属非金属
（2）分拣某颜色块
（3）分拣出金属中某颜色块
（4）分拣出非金属中某颜色块
（5）分拣出金属中某颜色块非金属中某颜色块
132 系统控制求
系统利种传感器测材料进行检测分类测物体料装置送入传送带次接受种传感器检测果某种传感器测中通相应气动装置推入料箱否继续前行控制求9 方面：
（1）系统送电光电编码器便发生需脉
（2）电机运行带动传输带传送物体前运行
（3）物料时料汽缸动作物料送出
（4）电感传感器检测铁物料时推汽缸1 动作
（5）电容传感器检测铝物料时推汽缸2 动作
（6）颜色传感器检测材料某颜色时推汽缸3 动作
（7）物料送SD 位置时推汽缸4 动作
（8）汽缸运行应动作限位保护
（9）料槽料时延时动停机
第2章 控制系统硬件设计
PLC控制系统硬件设计根控制象PLC控制系统功求确定系统需户输入输出设备选择合适PLC类型分配IO点
21 系统硬件结构
设计系统硬件结构框图图21 示
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21 系统硬件结构框图
22 硬件选型硬件组态
系统关键技术分析控制系统求确定IO点数选择PLC型号然进行IO分配
221 确定I O 点数
根控制求输入应该2开关信号6 传感器信号包括电感传感器电容传感器颜色传感器备传感器检测料传感器计数传感器相应 5 汽缸运动位置信号汽缸动作限位回位限位计10 信号输出包括控制电动机运行接触器
5 控制汽缸动作电磁阀需I O 点24 中18 输入6 输出
222 PLC 选择
根面确定I O 点数该材料分拣装置控制开关量控制选择般型机满足控制求系统选西门子公司S7200系列CPU226 型PLC24输入点16输出点满足系统求
223 PLC输入输出端子分配
根选择PLC型号系统中PLC输入输出端子进行分配表1示
表1 材料分拣装置PLC 输入输出端子分配表
西门子PLC(IO)
分拣系统接口(IO)
备注
输
入
部
分
I00
UCP(计数传感器)
接旋转编码器
I01
SN(料传感器)
判断料
I02
SA(电感传感器)
I03
SB(电容传感器)
I04
SC(颜色传感器)
I05
SD(备传感器)
I06
SFW1(推气缸1动作限位)
I07
SEW2(推气缸2动作限位)
I10
SFW3(推气缸3动作限位)
I11
SFW4(推气缸4动作限位)
I12
SFW5(料气缸动作限位)
I13
SBW1(推气缸1回位限位)
I14
SBW2(推气缸2回位限位)
I15
SBW3(推气缸3回位限位)
I16
SBW4(推气缸4回位限位)
I17
SBW5(料气缸回位限位)
I20
SB1(启动)
I21
SB2(停止)
输
出
部
分
Q00
M(输送带电机驱动器)
Q01
YV1(推气缸1电磁阀)
Q02
YV2(推气缸2电磁阀)
Q03
YV3(推气缸3电磁阀)
Q04
YV4(推气缸4电磁阀)
Q05
YV5(料气缸电磁阀)
224 PLC输入输出接线端子图
根表1绘制出PLC输入输出接线端子图图22示
图22 PLC输入输出接线端子图
23 检测元件执行装置选择
设计实系统先择合适器件关键保系统安全稳定工作做济投入器件选择太高太低量做合适
231 步进电机选择
步进电机电脉信号转变角位移线位移开环控制元件非超载情况电机转速停止位置取决脉信号频率脉数受负载变化影响电机加脉信号电机转步距角线性关系存加步进电机周期性误差累积误差等特点速度位置等控制领域步进电机控制变非常简单
鉴传统脉系统移植性文提出微机控制系统代脉发生器脉分配器软件方法产生控制脉通软件编程意设定步进电机转速旋转角度转动次数控制步进电机运行状态简化控制电路降低生产成提高系统运行效率
步进电机作执行机构带动传输带输送物料前行旋转编码器连接起通控制脉数控制角位移量达准确定位目 时通控制脉频率控制材料分拣装置编程控制系统控制电机转动速度达调速目步进电机选型号42BYGH101
232 旋转编码器选择
旋转编码器集光机电技术体速度位移传感器旋转编码器轴带动光栅盘旋转时发光元件发出光光栅盘狭缝切割成断续光线接收元件接收产生初始信号该信号继电路处理输出脉代码信号特点体积重量轻品种功全频响高分辨力高力矩耗低性稳定寿命长等特点旋转编码器般接电动机者轴类零件尾端(应该说轴运转)实旋转编码器简单原理电动机运转圈旋转编码器正转圈(轴连动)旋转编码器圆遮光片遮光器说编码器转圈发出脉(种编码器定200300甚千)说简单点电动机转圈发出固定数目信号信号发PLC进行计数样知道电动机转少圈旋转编码器步进电机连接起系统中作控制系统计数器提供脉输入转化位移量传输带物料进行位置控制
传送相应传感器时发出信号PLC 进行分拣控制步进电机转速系统选E6A2CW5C 旋转编码器原理图21示
光
电
码
盘
图21 旋转编码器原理示意图
233 电感式传感器选择
电感式传感器利电磁感应测物理量位移压力流量振动等转换成线圈感系数互感系数变化电路转换电压电流变化量输出实现非电量电量转换
电感式传感器具特点：
（1）结构简单传感器活动电触点工作寿命长
（2）灵敏度分辨力高测出001微米位移变化传感器输出信号强电压灵敏度般毫米位移达数百毫伏输出
（3）线性度重复性较定位移范围（十微米数毫米）传感器非线性误差达005~01时种传感器实现信息远距离传输记录显示控制工业动控制系统中广泛采足频率响应较低宜快速动态测控等缺点
电感式接开关属开关量输出位置传感器检测金属物体 LC 高频振荡器放处理电路组成利金属物体接产生电磁场振荡感应头时物体部产生涡流 涡流反作接开关接开关振荡力衰减部电路参数发生变化
识出金属物体接进控制开关通断系统选M18X1X40 电感传感器接线图图22原理图图23
图22 M18X1X40 DC二线常开式电感传感器接线图
图23 电感传感器工作原理图
234电容式传感器选择
电容传感器属具开关量输出位置传感器种接式开关．测量头通常构成电容器极板极板测物体身．物体移接开关时物体接开关介电常数发生变化测量头相连电路状态发生变化．便控制开关接通关断．装置中电容传感器检测非金属物料
图24电容式传感器
电测法测量非电学量时首先必须测非电学量转换电学量输入通常非电学量变换成电学量元件称变换器根非电学量特点设计成关转换装置称传感器测力学量（位移力速度等）转换成电容变化传感器称电容传感器
235 颜色传感器
选TAOS公司生产型号TCS230颜色传感器传感器RGB(红绿蓝) 颜色传感器检测目标物体三基色反射率鉴物体颜色TCS230传感器引脚图25示
图25 TCS230颜色传感器
RGB 颜色传感器介绍：
TCS230美国TAOS公司生产种编程彩色光频率转换器该传感器具分辨率高编程颜色选择输出定标单电源供电等特点输出数字量直接微处理器连接配置硅光电二极电流频率转换器集成单
CMOS电路时单芯片集成红绿蓝(RGB)三种滤光器业界第数字兼容接口RGB彩色传感器TCS230输出信号数字量驱动标准TTLCMOS逻辑输入直接微处理器逻辑电路相连接输出数字量够实现彩色信道10位转换精度需AD转换电路电路变更简单TCS230采8引脚SOIC表面贴装式封装单芯片集成64光电二极二极分四种类型中16光电二极带红色滤波器16光电二极带绿色滤波器16光电二极带蓝色滤波器余16带滤波器透全部光信息光电二极芯片交叉排列够限度减少入射光幅射均匀性增加颜色识精确度方面相颜色16光电二极联连接均匀分布二极阵列中消颜色位置误差工作时通两编程引脚动态选择需滤波器该传感器典型输出频率范围2Hz~500kHz户通两编程引脚选择100202输出例子电源关断模式输出例子传感器输出够适应测量范围提高适应力
入射光投射TCS230时通光电二极控制引脚S2S3组合选择滤波器电流频率转换器输出频率方波(占空50)颜色光强应频率方波通输出定标控制引脚S0S1选择输出例子输出频率范围进行调整适应需求S0S1选择输出例子电源关断模式S2S3选择滤波器类型OE频率输出引脚控制输出状态芯片引脚微处理器输入引脚时作片选信号OUT频率输出引脚GND芯片接引脚VCC芯片提供工作电压表21S0S1S2S3组合
表21 S0S1S2S3 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
H
H
100
H
H
绿色
26 光电编码器
光电编码器种集光机电体数字化检测装置具分辨率高精度高结构简单体积易维护性价高等优点10年发展种成熟规格高性系列工业化产品数控机床机器雷达光电纬仪面指挥仪高精度闭环调速系统伺服系统等诸领域中广泛应光电编码器定义：种通光电转换输轴机械位移量转换成脉数字量传感器速度位置（角度）检测典型光电编码器码盘（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
光电编码器光栅盘光电检测装置组成光栅盘定直径圆板等分开通干长方形孔光电码盘电动机轴电动机旋转时光栅盘电动机速旋转发光二极等电子元件组成检测装置检测输出干脉信号通计算秒光电编码器输出脉数反映前电动机转速外判断旋转方码盘提供相位相差90度两路脉信号
光电编码器轴转动时AB两根线产生脉输出AB两相脉相差90度相位角测出光电编码器转动方电机转速果A相脉B相脉超前光电编码器正转否反转Z线零脉线光电编码器转圈产生脉作计数A线测量脉数B线A线配合测量出转动方
图36光电编码器波形
第3章 控制系统软件设计
软件设计PLC控制系统核心程序设计务根控制求工艺流程画出状态流程图设计出梯形图
31 控制系统流程图设计
根系统生产工艺求分析设备操作容操作序画出程序流程图图31示
图31 控制系统流程图
该系统选择连续单次运行工作状态 连续运行状态系统软件设计流程图中汽缸4 动作程序转开始单次运行汽缸4 动作停机 果需该系统分拣时分拣材料进行数量统计需
汽缸动作时累计应高速计数器编制程序实现系统定位控制功高速计数器计数步进电机转圈数确定物料达传感器距离实现定位功定位时电机停转计数器清零传感器开始工作物料进行分拣处理 汽缸1～3 动作电机重新运行高速计数器重新计数 果相应传感器没检测物体电机重新运行高速计数器重新计数继续运行位置 果材料某特性进行分拣分拣金属非金属需传感器安放程序进行修改
32 控制系统程序设计
根绘流程图STEP7MicroWIN40软件中编写梯形图程序程序清单见附录
指令高速脉输出指令端输入效时检测程序设置特殊功寄存器位激活控制位定义脉操作Q00Q01输出高速脉
指令高速计数器定义指令输入效时指定高速计数器分配种工作模式高速计数累计PLC扫描频率更高脉输入
指令高速计数器指令输入效时根高速计数器特殊存储器位
状态HDEF指令指定模式设置高速计数器控制工作
面编写梯形图作简介绍：
程序10
程序11
（1）程序1011程序首先I20启动M01电锁电动机电做准备I21停止钮PLC处RUN模式时SM01通电周期Q00复位清零调子程序SBR_0
程序20
（2）程序20子程序中高速脉指令该程序先控制脉指令特殊功寄存器进行初始化然I00（料传感器）检测料时启动PLS（脉输出）指令果I00检测没物料时启动定时器T30延时30秒动停机
程序30
（3）程序30子程序中高速计数指令首先进行高速计数指令初始化操作电机旋转时带动光电码盘发出脉输入PLC接收端高速计数指令进行计数计算步进电机转步数进行定位控制中设定预置值50计数50时调中断程序
程序40
（4）程序40中断程序高速计数指令计数预置值时时物料移动传感器位置M00电导致高速脉输出停止步进电机停转汽缸动作需1秒电机停转秒继续运转物料相应传感器检测中相应汽缸动作物料推I13I14I15I16I17汽缸回位限位开关初始状态闭合I06I07I10I11I12汽缸动作限位开关初始状态关
断汽缸动作时回位限位开关关断达动作限位开关时动作限位开关闭合
第4章 控制系统调试
PLC软硬件设计完成应进行调试工作程序设计程中难免会疏漏方PLC连接现场设备前必需进行软件测试排程序中错误时整体调试基础缩短整体调试周期外硬件传感器等前需事先调试
41 硬件调试
1．电感传感器调试
电感传感器方传送带放置铁质料块调整传感器两螺母传感器移动恰传感器端指示灯发光该高度传感器铁质材料检出点
2．电容传感器调试
电容传感器方传送带放置铝质料块调整传感器两螺母传感器移动恰传感器端指示灯发光该高度传感器铝质材料检出点
3．颜色传感器调试
通电状态颜色传感器方传送带放置带某颜色料块调节传感器电位器观察窗口中红绿（蓝）指示灯两灯恰时发光时该灵敏点料块颜色检出点（注：时针旋转检测色温低端移动否反）
42 软件调试
编写梯形图程序进行编译通位机连接电缆程序载PLC中刚编程序难免样样缺陷错误时发现消程序中错误减少系统现场调试工作量确保系统种正常异常情况时作出正确响应需进行离线测试PLC输出接设备控制求指定输入端输入信号观察输出指示灯状态输出符合求查找原排
43 整体调试
设备接入PLC进行联机调试否满足求果满足求通综合调整软件硬件系统直满足求止
结展
综全文述文PLC组态技术工作原理适领域做出详细介绍文熟悉动分拣系统原理基础根定分拣求采整体化设计思想充分考虑软硬件特点进行互补优化设计物料传送分拣系统系统PLC控制器结合传感器技术气动装置位置控制等技术运梯形图编程实现铁质铝质颜色材料动分拣具动化程度高容易控制运行稳定分拣精度高特点分拣象稍加修改系统实现求根材料分拣实际需求采PLC设计出材料分拣系统 设计材料分拣系统前查阅量文献资料充分解动分拣系统发展历史发展现状应背景未发展趋势研究传感器技术位置控制技术气动技术件基知识 设计中进步提高气源气压稳定性提高气阀工作性材料正常进入弹出传送带基础硬件进步改进挡板出料轨道传送带进料仓提高系统实性具重意义采步进电机实现传送带速度控制性提高实现系统分拣效率进步提高传感器性找出系列参数实现系统稳定充分分析研究种分拣系统优劣总结材料分拣系统综合性提出合理化改进 设计针材料材质区分类拣出进行简单设计该系统通性强性程序开发简单基础物品分拣种类分拣性进行拓展完善适需进行材料分拣实际生活中行业实现分拣线化作业提高生产效率
参考文献
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[9] 汪澄袁立宏张世荣 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 动检测转换技术［M］3版北京：机械工业出版社2007
附 录
系统设计程序清单
I20启动I21停止
致 谢
五年时间匆匆毕业设计五年学体现历半年努力次毕业设计结束设计程中慢慢学逐渐巩固学学知识期间艰苦辛酸欣喜快乐 设计利完成首先感谢指导老师XX老师文写作程中导师许许帮助评阅中XX老师指出设计中许足设计更加完善合理陈老师仅学扎实专业知识学处事道理老师严谨治学态度缜密思维方式踏实工作作风事业执着谆谆教诲留深刻印象终身受益谨陈老师表示衷心感谢崇高敬意 时感谢许学支持鼓励感谢学生活帮助起解决种样困难外感谢父母谢谢直学业支持帮助
祝关心帮助支持身体健康工作利
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