欢迎来到天天文库!上传客服QQ1290478887点击这里,给天天文库发消息,QQ:1290478887 | 帮助中心 分享价值,快乐你我!
天天文库
全部分类
  • 学术论文 >
    毕业论文 毕业设计 临时分类
    学术论文
    毕业论文 毕业设计 临时分类 土木工程毕业设计 asp毕业设计 安卓毕业设计 php毕业设计 文献综述 其他论文 外文翻译 Java毕业设计 asp.net论文 英语论文 机械毕业设计 船舶工程毕业论文 法学专业毕业论文 工商管理毕业论文 汉语言文学毕业论文 行政管理毕业论文 护理学毕业论文 化学专业毕业论文 会计学毕业论文 计算机论文 教育学论文 金融管理论文 景观设计毕业论文 旅游管理毕业论文 文秘秘书毕业论文 人力资源管理毕业论 期刊论文 数学专业毕业论文 心理学毕业论文 平面艺术设计论文 开题报告 音乐专业毕业论文 市场营销论文 装修毕业论文
  • 应用文档 >
    商业计划 设计方案 施工方案
    应用文档
    商业计划 设计方案 施工方案 事迹材料 使用与维护手册 工作思想汇报 表格清单 应急预案 调研报告 策划书 项目建议书 技术措施与指南 可行性研究报告 分析报告 演讲稿 自查报告 党校课件 党校讲课稿 合同协议范本 ppt模板 工作总结 工作计划 工作报告 讲话稿 心得体会 活动方案 规章制度 读后感 汇报材料 其他办公文档
  • 行业资料 >
    专业技术 解决措施 指导说明书
    行业资料
    专业技术 解决措施 指导说明书 组织施工设计 技术规范 国家标准 行业标准 经营营销
  • 教育资源 >
    课后答案 笔记讲义 主题班会
    教育资源
    课后答案 笔记讲义 主题班会 医学课件 PDF书籍 商业培训 优质公开课课件 考试资料 教学课件 职业培训课件 大学学习资料 高中学习资料 初中学习资料 小学学习资料 其他学习资料 练习与试题 英语资料 课程设计 临时分类
  • 其他资料 >
    其他文档 免费文档
    其他资料
    其他文档 免费文档
  • 首页 天天文库 > 资源分类 > DOC文档下载
     

    基于plc的物料分拣控制系统的设计

    • 资源ID:18760228       资源大小:2.02MB        全文页数:42页
    • 资源格式: DOC        下载权限:游客/注册会员    下载费用:20积分 【人民币20元】
    游客快捷下载 游客一键下载
    会员登录下载
    下载资源需要20积分 【人民币20元】

    邮箱/QQ:
    温馨提示:
    支付成功后,系统会根据您填写的邮箱或者QQ号作为您下次登录的用户名和密码(如填写的是QQ,那登陆用户名和密码就是QQ号),方便下次登录下载和查询订单;
    特别说明:
    付款后即可正常下载,下载内容为可编辑文档格式,推荐使用支付宝;
    支付方式: 支付宝    微信支付   
    验证码:   换一换

     
    1、本站资源不支持迅雷下载,请使用浏览器直接下载(不支持QQ浏览器);
    2、文档下载后都不会有天天文库的水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰;
    3、所有的PPT和DOC文档都被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;下载前须认真查看,确认无误后再购买;
    4、所有文档都是可以预览的,天天文库作为内容存储提供商,无法对各卖家所售文档的真实性、完整性、准确性以及专业性等问题提供保证;
    5、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(不同办公软件显示的页数偶尔有区别),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据;
    6、如果您还有什么不清楚的,可以点击右侧栏的客服对话;
    下载须知 | 常见问题汇总

    基于plc的物料分拣控制系统的设计

    泰 山 学 院 本科毕业论文 基于 PLC 的物料分拣控制系统的设计 所 在 学 院 机械与工程学院 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 申请学士学位所属学科 工 学 年 级 二〇一一级(32) 学 生 姓 名 、 学号 鹿麟祥 2011170260 指导教师姓 名、职称 陈宏圣 副教授 完 成 日 期 二〇一三年五月 摘要 I 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,气动控制,物料分拣。 ABSTRACT II 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 technology, 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. 目录 Ⅲ 目录 1 引言 ...............................................................1 1.1 分拣系统的介绍....................................................1 1.1.1 分拣系统的发展概况..............................................1 1.1.2 国内外分拣系统的对比............................................2 1.2 研究分拣系统的意义 ...............................................3 1.3 分拣系统的工作过程概述............................................4 1.3.1 分拣系统结构图 .................................................4 1.3.2 分拣系统的控制要求 .............................................4 2 分拣系统的硬件设计 .................................................6 2.1 PLC 及其组件的选型及控制原理......................................6 2.1.1 PLC 的型号选择..................................................6 2.1.2 I/O 模块的选型..................................................7 2.2 传感器的选择 .....................................................9 2.2.1 传感器的简介....................................................9 2.2.2 传感器的选择...................................................10 2.3 驱动部分的分析与选择 ............................................12 2.4 系统执行机构的分析与选择 ........................................13 2.5 硬件设计及实际模型的建立 ........................................15 2.6 其他元器件及其选择 ..............................................17 2.7 I/O 接口的选择及 PLC 的接线.......................................18 3 物料分拣系统软件设计 ..............................................22 3.1 可编程控制器(PLC)的简介 .......................................22 3.2 分拣系统的控制要求及其流程图.....................................26 3.3 软件设计及编程...................................................28 4 控制系统的安装接线及运行调试 ......................................29 4.1 硬件调试 ........................................................29 4.2 软件调试 ........................................................29 4.3 整体调试 ........................................................30 5 结论与展望 ........................................................31 致 谢 ..............................................................32 参考文献 ............................................................33 附录 ................................................................34 泰山学院本科毕业论文 1 1 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 泰山学院本科毕业论文 2 系统总体的运作模式。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 泰山学院本科毕业论文 3 世界知名的自动化物流系统集成商德国德马泰克开发的自动分拣系统及相关 系统;范德兰德;丹麦的克瑞斯普兰(德国伯曼机械)的全自动分拣系统;深圳 市天和双力物流自动化设备有限公司的自动分拣系统;康大基业电子标签拣货系 统;上海邮政通用技术设备公司的交叉带式分拣机控制系统;壹比多系列电子分 拣系统等等。 1.2 研究分拣系统的意义 1、可以连续的,大批量的货物进行分类。由于使用自动用于大规模生产流水 线、自动分拣系统不受气候、时间、身体条件的限制,如可以连续运行,同时由于 数量的自动分拣系统单位时间排序,排序能力排序系统自动人工分拣系统能够连 续运行 100 小时以上,每小时 7000 件包装商品,分类,比如使用人工分拣 150 件/ 小时左右,同时分拣工人无法工作 8 小时连续在这种劳动强度。 2、 分类错误率极低。自动分类系统的分类误差的大小主要取决于准确的信 息输入订单,反过来取决于分类信息输入系统,如果使用手动键盘输入或语音识别 方法,出错率超过 3,如使用条码扫描输入,除非条码印刷本身有错误,或者你不会 出错。因此,目前自动分拣系统主要使用条形码技术来识别商品。3、基本实现无 人整理活动的外国自动分拣系统的目的之一是为了减少人员的使用,降低了工人 的劳动强度,提高使用效率的员工,因此自动分拣系统能减少人员,使用基本是无 人驾驶的。整理活动本身并不需要使用人员,人员使用限于以下工作 (1)、送货车辆到达结束自动分拣线进货,由工人来提货。 (2)、通过人工控制操作系统的分类。 (3)、排序,通过人工整理排在最后的负载、装载货物。 (4)、自动分拣系统,管理和维护业务。 如美国一家公司配送中心占地面积约 100000 平方米,每天近 400000 项排序, 仅使用 400 名左右员工,这其中部分人员都在从事上述(1)、(3)、(4)项 工作,自动分拣线作到了无人化作业 对于分拣系统应用前景,主要着眼于分拣系统的可靠性,优越性,应用领域 泰山学院本科毕业论文 4 的适用性以及系统的经济效益、成本等方而来考虑。 但是自动分拣系统对商品外包装要求也很高,自动分拣系统只适合于平坦和 刚性包装底部的规则排序货物。包装商品,柔软而不均匀的底部的包装,包装,容 易变形,容易损坏,长、苗条、超重、超高、不能推翻的商品不能用正常的自动分 类机进行排序,所以为了使大部分的货物已经完成了机械自动排序,可以采取两种 措施一是促进标准化的包装,使大部分的商品包装是符合国家标准的统一;二是 基于排序的大部分商品的包装功能定制特定的分类机。但是让所有供应商货物符 合国家包装是非常困难的,自定义特性分类机,使硬件成本的上升,和它的普遍性 是更糟更特殊。所以公司应该根据操作和货物的包装决定建立或建立什么样的自 动分拣系统[1]。 1.3 分拣系统的工作过程概述 1.3.1 分拣系统结构图 物料 铁质铝质红色其他 电机M 气缸 传感器 传送带 滑槽 指示灯L1 指示灯L2 图 1 材料分拣系统的示意图 1.3.2 分拣系统的控制要求 本课题是基于区分材料材质的不同而设计的材料分拣系统,主要是实现对铁 质、铝质和不同颜色的材料的自动分拣,具体控制过程为 (1)接通电源,按下启动开关 SB1,系统进入启动状态,指示灯绿灯 L2 亮。 泰山学院本科毕业论文 5 (2)系统启动后,下料传感器 SQ1光电传感装置检测到料槽无材料或各气 缸未复位时,传送带须继续运行一个行程 10S 后自动停机,指示灯红灯 L1 亮。 (3)系统启动后,下料传感器光电传感装置检测到料槽有材料,出料气 缸每隔 2S 动作一次,动作时间维持为 1S,将待测材料推到传送带上,待测物体 开始在传送带上运行,并对其进行计数。 (4)当电感传感器 SA 检测到铁质材料时,且其对应的接近开关 SQ2 感应到 材料接近,铁出料气缸将待测物体推下,并对其进行计数。 (5)当电容检测传感器 SB 检测到材料为铝质时,且其对应的接近开关 SQ3 感应到材料接近,铝出料气缸动作将被检测到的材料推下,并对其进行计数。 (6)当颜色检测传感器 SC 检测到材料为红色时,且其对应的接近开关 SQ4 感应到材料接近,红色出料气缸动作将待测物体推下,并对其进行计数。 (7)剩余材料在传送带上继续传送,当最后滑槽对应的接近开关感应到材 料接近,其出料气缸动作将被检测到的材料推下,并对其进行计数。 泰山学院本科毕业论文 6 2 分拣系统的硬件设计 2.1 PLC 及其组件的选型及控制原理 2.1.1 PLC 的型号选择 对 PLC 型号选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提 下,力争最佳的性能价格比,选择时应考虑以下几点。 (1)PLC 的硬件功能 开关量控制的基本功能是 PLC 的开关量控制系统,主要需要考虑是否最大数 量的开关 PLC 的 I / O 点可以满足系统要求。 一些系统有特殊要求对 PLC 的功能,如通信、网络、PID 闭环控制,响应速度 快,高速计数和运动控制、模块化 PLC 应该考虑是否有相应的特殊功能模块。一 些积分 PLC 集成有高速计数器,高速脉冲输出,模拟电位器来调整,和脉冲捕获、 实时时钟和中断功能。对模拟输入/输出系统、PLC 需要考虑最大的模拟 I / O 是 否可以满足要求,模块的分辨率和转换时间,以及平均每点的价格。 本系统不需要跨范围使用 PLC 对某些功能或信号也没有特殊的速度要求,不 需要选用具有高速 I/O 理功能的 PLC。 (2)PLC 指令系统的功能 对于小型单台仅需要开关量控制的设备,一般的小型 PLC 便可以满足要求。 如果系统要求 PLC 完成某些特殊的功能,应考虑 PLC 指令系统是否有相应的指令 来支持。 此系统只需用开关量控制,选用一般小型 PLC 即可 (3)PLC 物理结构的选择 根据物理结构,可以将 PLC 分为整体式和模块式,集成 PLC 每个 I / O 点的 平均价格是便宜的,一般采用 PLC 模块类型,在小控制系统。但方便灵活、模块化 PLC 功能扩展 I / O 点,如比率多少输出,输入点和点,和类型的 I / O 模块块,特 殊的 I / O 模块的使用选择的是更大的比积分 PLC,判断故障范围改变了在维护模 块,也很方便,因此更复杂,要求更高的一般选择模块化 PLC 系统。考虑此系统控 制比较简单,应用于小批量的生产线故此选择整体试 PLC 的结构形式较为合适。 泰山学院本科毕业论文 7 (4)确定输入/输出(I/O)点数 应该确定哪些信号需要输入给 PLC,哪些负载由 PLC 驱动,是开关量还是模 拟量,是直流量还是交流量,以及电压的等级;是否有特殊要求,例如快速响应 等,并建立相应的表格。如果系统不同部分相互距离很远,可以考虑使用远程 I/O。 根据系统中的控制要求 PLC 点数实际输入点 15 点,实际输出点 8 点, 4)输入信号的类型及电压等级 开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流/直流输入三种种类。选择时 主要根据输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短,也可以直 接和接近开关、光电开关和其他电子输入设备连接;交流输入模块可靠性好,适合 油雾、灰尘的条件下使用。 开关量输入模块的输入信号和电压等级有直流 5 V、12 V、24 V,48 V,60 V 等;交流,110 V,220 V,等等。在选择时应根据输入装置和输入模块之间的距离 来考虑。一般 5 V、12 V、24V 近距离传输的场合,例如 5 v 的输入模块最远不得 超过 10 米。远高模块应选用输入电压水平[2]。 本系统传输距离较近可选择 24V直流输入。 2.1.2 I/O 模块的选型 PLC 的型号选好后,根据 I/O 表和可以供选择的 I/O 模块的类型,确定 I/O 模块的型号和块数。选择 I/O 模块时,I/O 点数一般应留有一定的余量,以备今 后系统改进或者扩充时使用。 (1)开关量输入模块的选择 开关量输入模块的输入电压为 AC220V DC24V 可一般。直流输入电路延迟时 间较短,可以直接和接近开关、光电开关和其他电子输入设备连接。交流输入模 式适合于 Zaiyou 油雾、灰尘的条件下使用,在这些条件下交流输入触点的接触较 为可靠。 1)输入接线方式 开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式。 泰山学院本科毕业论文 8 汇点式的开关量输入模块和所有输入点共享一个公共端COM;和数据包类型 开关输入模块输入点分成几组,每组几个输入点有公共边,团体之间是分开的。 分组的开关输入模块和一个结点更高的价格,如果你不需要单独的输入信号之间, 一般选择转运站。所以本系统考虑价格便宜问题,且输入信号之间不需要分隔, 选用汇点式较合适。 2)输入门槛电平 为了提高系统的可靠性,必须考虑输入的大小阈值水平。阈值水平越高,抗干 扰能力强,传输距离越远,具体可以参考指令 PLC。 (2)开关量输出模块的选择 开关输出模块是低电压转换为驱动在 PLC 外部开关信号输出装置,实现 PLC 信号内部和外部电气隔离。在选择时应该考虑以下几个方面 继电器型输出模块的工作电压范围广,触点的导通压降小,承受瞬时过电压 和瞬时过电流的能力较强,但是速度动作较慢,触点寿命(动作次数)有一定的 限制。如果系统的输出信号变化不是很频繁,建议优先选用继电器型的。 输出方式 开关输出模块有继电器输出,晶闸管输出和晶体管输出三种方式。 继电器输出是便宜的,可以用来驱动交流负载,可用于直流负载,电压应用到 广泛的大小、传导电压降小,同时有更好的能力去承受暂态过电压和过电流,它属 于接触单元,缓慢的速度驱动电感负载,接触行动频率必须小于 1 hz,短寿命和 可靠性较差,只适合于频繁的开启和关闭。 对于经常打开和关闭负载,应选择晶闸管输出或输出晶体管,他们属于非接触 式组件。但晶闸管输出只能用于交流负载,和晶体管输出只能用于直流负载。本 系统为中小型生产线自动控制系统,需要考虑价格相对要便宜,而本系统对动作 速度要求不高,所以选择继电器输出作为输出方式。 2)输出接线方式 开关输出模块主要包括数据包类型,和单独的两个连接的方式。 输出分组类型是几个点作为一个群体,一个组织有一个公众方面,两组之间是 泰山学院本科毕业论文 9 分开的,外部输出设备可以用来驱动不同的力,是输出为每个输出点有公共边,孤 立的输出点。选择时主要取决于类型的 PLC 输出设备的电源和电压等级和多少。 一般分两个包类型的 PLC 输出和输出。系统输出选项包类型。 3)驱动能力 输出电流的开关输出模块驱动必须大于额定电流的 PLC 外部输出设备。用 户应根据实际的输出设备的电流大小来选择输出模块输出电流。如果实际的输出 设备较大,当前输出模块不能直接驱动,可以增加放大在中间。 综合对比三菱 FX 系列(包括 FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N 等)、西门子 系列、OMRON 系列中 I/O 点数为 32 点各型号的 PLC 的价格、性能、实用场合等各 方面,本系统可选择 PLC 型号为FX2N32MR,合计总数 32 点16 点输入, DC24V,16 点继电器输出;尺寸(mm)2208790,其性能、价格都优于其他 PLC。 FX2N 系列是 FX 系列 PLC 家族中最先进的系列,它能最大范围地包容了标准 特点,程式执行更快,全面补充通讯功能,适合世界各国不同的电源以及满足单 个需要的大量特殊功能模块,它可以为工厂自动化控制应用提供最大的灵活性和 控制能力。 2.2 传感器的选择 2.2.1 传感器的简介 国家标准 GB7665-87 对传感器下的定义是“可以把具体的测量信息如物 理、化学的内容,生物质等转换为信号设备可根据一定的规则或设备。传感器是 一种完整的检测设备或系统,可以感觉测量信息,并可以检测感觉信息,按一定 规律改变成为电信号输出,或其他形式的信息需要满足信息传输、处理、存储、 显示、记录和控制的要求[3]。是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器生 物体感官的工程模拟量;反之,感觉,可以被视为一种自然的生物传感器。 所谓的“可用信号”,是指促进运输,方便处理信号。目前,电子信号最符合 要求的运输方便,易于加工。因此,也可以把传感器是狭隘的定义为外面的世界 非电量信息转化为电信号输出设备或装置。 泰山学院本科毕业论文 10 传感器一般由变换元件、敏感元件和其他辅助元件组成。随着传感器集成技 术的发展,把传感器的信号调理与转换电路安装在传感器的壳体内或者与敏感元 件集成在同一芯片上将会是未来的发展趋势。因此,信号调理电路以及所需辅助 电源都应作为传感器组成的一部分,如图 2 所示 敏 感 元 件 变 换 元 件 信号 调理 与转 换电 路 辅助电源 被测量 非电量电参量电量 图 2 传感器的组成示意图 敏感元件是用来感受被测量,输出与被测量成确定关系的其他量的元件, 例如波纹管和膜片,可以把被测压力变成位移量。若敏感元件能直接输出电量 (如热电偶),就兼为传感元件。另外还有一些新型传感器,如压阻式和谐振式 压力传感器等,其敏感元件和传感器是一体的。 变换元件又称传感元件,是传感器的重要组成元件。直接感受被测量 (一般为非电量)且输出与被测量成确定关系的电量,如热敏电阻和热电偶。传 感元件也可以间接感受被测量,只感受与被测量成确定关系的其他非电量。一般 情况下使用的都是这种传感元件。 信号调理与转换电路把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录和 控制的有用信号的电路。信号调理与转换电路根据传感元件类型的不同有很多种 类,常用的电路有放大器、电桥、阻抗变换器和振动器等。 传感器根据使用要求的不同,可以做的很简单,也可以做的很复杂;可以使 带反馈的闭环系统,也可以是不带反馈的开环系统。因此,传感器的组成将依不 同的情况而有所差异[4]。 2.2.2 传感器的选择 泰山学院本科毕业论文 11 传感器是将被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种变换器。主要用 于检测系统本身与作业对象、作业环境的状态,为有效地控制系统的动作提供信 息。 根据本论文设计的要求,经分析可知需要对位置检测装置、视觉传感器进 行选用。位置检测装置用来检测气缸动作是否到位,视觉传感器是用来完成对不 同物料的识别。 (1)位置检测装置 在本设计中,应有相应的位置检测装置检测当气缸执行动作时是否到位。常 用的位置检测装置是行程开关。行程开关又称限位开关,是根据运动部件位置而 切换电路的自动控制电器、。动作时,由挡块与行程开关的滚轮碰撞,使触头接 通或断开,用来控制运动部件的运动方向、行程大小及限位保护。在实际生产中, 将行程开关安装在预先安排的位置,当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程 开关时,行程开关的触点动作,实现电路的切换。行程开关的品种规格很多,有 机械式和电子式两种。按其操作结构可分为直动、滚轮直动、杠杆单、双轮等。 选用行程开关时,应结合不同使用场合,满足各方面的要求等来进行选择。 在本设计中采用直线接触式磁感应开关检测气缸回位动作是否到位,当运动 到指定位置时,碰到行程开关,终结上一个动作,准备执行下一个动作。 (2)视觉传感器 视觉传感器的作用就是最大程度模仿人的眼睛,能够对不同的物体进行识别, 本系统采用材质传感器和颜色传感器,对物料进行分拣。 电容传感器也属于具有开关量输出的位置传感器,是一个具有可变参数的电 容量。多数场合下,电容由两个金属平行极板组成的,并且以空气为介质。是一 个接近开关。电容传感器的测量头构成电容器的一个板,另一个是板待测物的本 身。当对象移动到接近开关、接近开关的对象和介电常数的变化,和测量头相连 的电路状态也相应地改变。因此,可以控制开关是开启和关闭。在本设计里面电 容传感器用于检测铝质材料。 电感式传感器属于有开关量输出的位置传感器,是利用电磁感应原理,将被 泰山学院本科毕业论文 12 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 L 或互感系数 M 的变化,再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出,实现由非电量到电量转 换的装置。用来检测金属物体。它由 LC 高频振荡器和放大电路,使用金属物体可 以产生电磁振荡诱导在接近头部,使对象在涡。涡流产生的反应在接近开关,接近 开关振荡容量衰减、内部参数变化的电路。总之,电感式传感器可以找出存在的 金属物体接近,和控制开关打开或关闭。在这种设计使用设备来检测铁材料[5]。 根据不同物料有不同的颜色,可以对同一种颜色的物料进行拣出。颜色传感 器也属于具有开关量输出的位置传感器。它是在 Si 等多数光电二极管之前,分 别放置 R(红)、G(绿)、B(蓝)三种颜色的彩色滤光器,通过处理各自的输 出信号并识别彩色的方法。材料分拣系统采用颜色传感器主要是用来识别红色与 绿色的材料。 目前,用于颜色识别传感器有两种基本类型1颜色代码传感器,它使用一 个白炽光源或单色 LED 光源;2RGB红、绿、蓝颜色传感器,检测对象的反射比 的三个主要的颜色,以便识别物体色。许多这样的设备被温暖的反射式、梁式、 纤维类型、包装在各种金属和聚碳酸酯住房,典型的输出是NPN 型和 PNP 型、继 电器。 为了便于 PCL 控制程序的编写,综合公司企业的经济效益及其各种情况,在 本设计中,选择 RGB 颜色传感器作为识别物料颜色的装置,继电器输出方式,使 得 PLC 控制系统简单化,控制系统更容易实现[46] 。 2.3 驱动部分的分析与选择 系统的驱动系统是驱动执行机构运动的传动装置,其驱动系统根据动力源的 不同,分为气压、液压、电气、机械、气液联合和电液联合等多种方式。目前主 要采用的有气压、液压、电气这三种驱动方式。 气压驱动,价格低廉、结构简单、功率体积比高、无污染及抗干扰性强、在 工业机械手中应用较多。另一方面,气动技术作为一种“廉价的自动化技术”, 由于不断提高性能的组件,降低生产成本,广泛应用于现代工业生产领域。在现代 设备和自动化生产线,几乎所有配备气动系统。气动机械手技术已经成为能够满 泰山学院本科毕业论文 13 足许多行业生产实践要求的一种重要使用工具。 液压驱动,功率重量比大,可实现频繁平稳的变速和换向,容易实现过载保 护,可自行润滑,使用寿命长。但也存在其油液容易泄露污染环境,需要配备油 源,成本较高,工作噪声较大。 电气驱动,控制精度高,驱动力较大,响应快,信号检测、传递、处理方便。 但是由于电气驱动方式价格昂贵,限制了电气驱动在一些场合的应用。因此,人 们寻求其他一些经济适用的驱动方式。 表 1 给出了各种控制方式的比较 表 1 各种控制方式的比较 项目气压传动液压传动电气传动机械传送 系统结构简单复杂复杂较复杂 安装自由 度 大大中小 输出力稍大大小不太大 定位精度一般一般很高高 动作速度大稍大大小 响应速度慢快快中 清洁度清洁可能会产 生污染 清洁较清洁 维护简单相对于气动来 说复杂 使用专门 技术 简单 价格一般稍高高一般 技术要求较低较高最高较低 控制自由 度 大大中小 危险性几乎没有 问题 注意着火一般没有 问题 没有特殊 问题 泰山学院本科毕业论文 14 通过以上三种驱动方式的比较以及对本设计的参考选用气动驱动的方式,不 仅能够满足了本设计的要求,而且节约了成本[79] 。 2.4 系统执行机构的分析与选择 机械手的执行结构是机械手赖以实现各种运动的实体。执行机构的布局类型 直接影响到机械手的工作性能。在气压传动系统中,组成气动回路是为了驱动用 于各种不同目的机械装置,其最重要的三个控制内容是力的大小、运动的方向 和运动的速度。与生产装置相连接的各种类型的气缸,靠压力控制阀、方向控制 阀和流量控制阀分别实现对三个内容的控制,利用它们组成了各种气动控制回路。 现在各种控制系统中用于分拣物料的执行机构主要有以下几种 (1)机械手夹持式 夹持式手部的结构与人手类似,是工业机械广泛应用的一种手部形式。它主 要由手指、传动机构、驱动机构组成。其又可分为内撑式、外夹式和内外夹持式, 区别在于夹持工件的部位不同,手爪动作方向相反。夹持式手部设计时应注意以 下事项①手指应有一定的开闭范围;②手指应具有适当的夹紧力;③要保证工 件在手指内的定位精度;④结构紧凑,重量轻,效率高;⑤通用性和可换性。[10] (2)气吸式 气吸式手部又称为真空吸盘式手部,它是通过吸盘内产生真空或负压,利用 压差而将工件吸附,是工业机械手常用的一种吸持工件的装置。它由吸盘、吸盘 架及进排气系统组成,具有结构简单、质量轻、不易损伤工件、使用方便可靠等 优点;但要求工件上与吸盘接触的部位光滑平整、清洁、被吸附工件材质致密, 没有透气空隙。主要适应于板材、薄壁零件、陶瓷搪瓷制品、玻璃制品、纸张及 塑料等表面光滑工件的抓取。 气吸式又可分为负压吸盘真空式、喷气式、自挤式空气吸盘;磁力吸盘 永磁吸盘、电磁吸盘。真空式吸附型它是利用真空泵抽出吸附头的空气而形成真 空,故称真空式。喷气式吸附的工作原理是当压缩空气高速进入喷嘴时,由于管 路的开始段截面积是逐渐收缩的,所以气流速度逐渐增大,在吸气口处形成负压。 吸附头与吸气口连同,故形成真空,以吸住工件。自挤式空气吸盘是将软质吸盘 泰山学院本科毕业论文 15 按压在工件的表面,挤出吸盘内的空气、从而造成真空、吸住工件。磁吸式手是 利用工件的导磁性,利用永久磁铁或电磁铁通电后产生的磁力来吸附材料工件。 3)气缸式 气缸输出直线往复式气缸是气动执行元件之一。目前最常选用的是标准气缸, 其结构和参数都已系列化、标准化、通用化。水平伸缩气缸选用单活塞杆双作用 气缸。单活塞杆双作用气缸一般由缸筒、前后缸盖、活塞、活塞杆、密封件和紧 固件等组成。其工作原理对于前伸/回缩气缸,当左侧无杆腔进气,右侧有杆 腔排气时活塞杆前伸,反之,活塞杆回缩;对于上升/下降气缸,当上侧无杆腔 进气,下侧有杆腔排气时,活塞杆下降,反之活塞杆上升。 当气缸动作时动作限位开关断开,气缸快速弹出,此时先导式电磁阀复位, 当气压太大时而气缸没有复位时气缸复位限位开关感应动作从而关闭先导式电磁 阀从而起到保护气缸的作用。气缸式的执行机构动作比较稳定,易于维修,控制 过程简单,所以该材料分拣系统执行机构选择气缸推动式[11] 2.5 硬件设计及实际模型的建立 物料分拣系统的 PLC 控制用于对相关材料的自动化分拣,其硬件结构框图如 图 3 所示。 泰山学院本科毕业论文 16 可编 程控 制器 PLC 下料传感器 电感传感器 颜色传感器 电机及下料气缸 气缸 1 气缸 2 气缸 3 气 缸 压 缩 机 气缸 4 接近开关 A/D 转 换 图 3 系统的硬件结构框图 根据材料分拣系统的结构框图,可得出其结构示意图如图 4 所示。按下启动 按钮后,电动机 M 运行,绿灯 L2 亮,传送带运转,表示可以进物料。材料经传 感器对其进行识别,检测其分别为铁质、铝质、红色,其相对应的气缸进行动作, 将材料推入滑槽内,若不是上述的几种材料,则最后剩余的气缸动作,将其推入 滑槽内,以完成对其的分拣。 电容传感器 泰山学院本科毕业论文 17 物料 铁质铝质红色其他 电机M 气缸 传感器 传送带 滑槽 指示灯L1 指示灯L2 图 4 材料分拣系统的示意图 2.6 其他元器件及其选择 料槽是材料手动入库而自动出库的装置,它底部有一个光电传感器。在使用 时先人为地在料槽中放入材料,当光电传感器检测到料块时,系统开始运行。当 系统运行时,传送带启动,出料气缸将料库内底层材料推入传送带。传送带是由 单向感应电机驱动的皮带式输送装置。 控制按钮是一种短时接通或断开小电流电路的电器。它不直接控制主电路的 通断,而在控制电路中发出“指令”去控制接触器、继电器等电器,再由它们去 控制主电路。 常见的控制按钮有 LA 系列和 LAY1 系列。LA 系列按钮的额定电压为交流 500V、额定电流为 5A;LAY1 系列按钮的额定电压为交流 380V、直流 220V,额定 电流为 5A。按钮帽有红、绿、黄、白等颜色,一般红色用作停止按钮,绿色用作 启动按钮。 待机控制按钮 SB1 和停机控制按钮 SB2 选择 LAY1 系列控制按钮,电压 220V,电流 5A。其中待机控制按钮为绿色,停机控制按钮为红色。 调压阀、空气过滤器与气压指示仪表集中于一个模块上,它们接收来自气源 的气压并传送到下面的 5 个气阀中。调节调压阀降压,使其输出压力与每台气动 设备和装置所需要的压力一致,并保持该压力的稳定。空气过滤器作用是滤除压 泰山学院本科毕业论文 18 缩空气中的水分、油滴以及杂质微粒等危害,以达到系统要求的净化程度。油雾 器是一种特殊的注油装置,以压缩空气为动力,将润滑油喷成雾状并混合于压缩 空气中,并随空气进入需要润滑的部件,达到润滑的目的,使压缩空气具有润滑 气动元件的能力。 在自动分选部分中,先导式电磁换向阀由传感器、气缸及导料轨道组成。当 传感器检测到相应料块时,对应的先导式电磁换向阀动作驱动气缸动作将其推人 应去的滑道。 导料轨道主要作用是当气缸推出材料时导出材料。所使用的执行机构为单向 感应电动机,用于带动传输带输送物料前行。内置电源将 220 交流电转换成 24 伏的直流电供给各个传感器与气阀以及转接板上的各个指示灯,同时也为单向感 应电动机提供稳定的 220 伏电压。 控制器采用三菱 FX2N---32MR 型 PLC。它接受料槽光电传感器、各材料传感 器、先导式电磁换向阀、感应电动机、气缸位置传感器的信号,根据要求分别控 制输送带电机和各电磁阀动作。 电机作为执行机构用于带动传输带输送材料进行分拣,本系统中电机需减速 运行,选用一般的带式电机即可。 本设计中共设置了三个检测材料的传感器,同时预留了一个空余的气阀与气 缸用来添加其它的传感器。用户可以根据自己的需求选择相应的传感器安装即可。 2.7 I/O 接口的选择及 PLC 的接线 结合系统进行 PLC 的输入/输出点分配及系统控制接线和变频参数的设定。 根据材料分拣系统的工作过程由可知,系统的控制有输入信号 15 个,均为开关 量。输出信号有 8 个,其中一个控制电动机,两个控制指示灯,剩下的控制气阀, 也都是开关量。 如表 2 给出系统中主要的元器件清单 泰山学院本科毕业论文 19 表 2 主要元器件清单 序 号 名称型号 数 量 备注 品牌或 公司 1PLCFX2N-32MR1 16 输入,16 输出, 继电 器输出形式 三菱 2 静音空气 压缩机 FB-0.048/71 噪音低、性能稳定、工作 安全可靠,功率 0.55KW 韩国 SANWO 3 气阀 SVK01205 先导式电磁换向阀, 交流 110v,220v(50hz) 直 流24V 韩国 SANWO 4 气缸 SCDJB10-45S5 产品与气阀的型号相配套, 推动物料进行分拣 韩国 SANWO 5 磁感应开 关 D-C735 额定电压DC24V AC110V 额定电流 DC5~40mA AC 5~20mA 气缸回位限位开关 易电国际 集团 6 接近开关 CAT2-12GM5 静电容量式接近开关 判断物料是否到位 易电国际 集团 7 光电开关 E3R-5DE41 判断有无物料欧姆龙 7 电感式接 传感器 BLJ18A4-8-Z/B1Z1 额定电压DC6~36V 额定电流300mA 百斯特 8 电容式传 感器 E2K-X81ME11 静电容量型近接开关 额定电压 DC12~24VDC10~30V 欧姆龙 9 颜色传感 器 E3S-VS1E41 额定电压DC12~24V 额定电流400mA 欧姆龙 10 电动机 YN60-61 感应电动机减速电机性能 参数 功率6W 电压 110V 频率50HZ 电流 0.20A 额定转速 1440r/min LINIX 温岭市永 久电子器 械厂 11 内置电源 MD35-341 输入电压AC220 伏 15 输出电压DC24 伏 DADONG 11 滑槽 4 铝合金 青岛锐诚 德仓储物 泰山学院本科毕业论文 20 流设备有 限公司 12 传送带 1 根据分拣系统的需要配置 I/O 对应功能,如表 3 所示。 表 3 分拣系统 I/O 口配置 三菱 PLCI/O分拣系统接口I/O备注 X00SB1启动按钮 X01SQ1下料物料接近开关 X02SQ2铁质物料接近开关 X03SQ3铝质物料接近开关 X04SQ4红色物料接近开关 X05SA电感传感器 X06SB电容传感器 X07SC颜色传感器 X10SN判断下料有无(光电传感器) X11SW1上料气缸回位限位开关 X12SW2铁质物料气缸回位限位开关 X13SW3铝质物料气缸回位限位开关 X14SW4红色物料气缸回位限位开关 X15SW5其他物料气缸回位限位开关 输 入 部 分 X17SB2停止按钮 Y00YV1上料先导式电磁换向阀 Y01YV2铁质物料先导式电磁换向阀 Y02YV3铝质物料先导式电磁换向阀 Y03YV4红色物料先导式电磁换向阀 输 出 部 分 Y04YV5其他物料先导式电磁换向阀 泰山学院本科毕业论文 21 Y05M传送带 Y06LD1红色指示灯 Y07LD2绿色指示灯 物料分拣系统接线图如图 5 所示 泰山学院本科毕业论文 22 P L C X00 X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X17 Y00 Y01 Y02 Y03 Y04 Y05 Y06 Y07 COM COM2 COM1 SB1 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SA SB SC SN SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SB2 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 KM L1 L2 图 5 PLC 系统外部接线图 泰山学院本科毕业论文 23 3 物料分拣系统软件设计 3.1 可编程控制器(PLC)的简介 PLC可编程逻辑控制器,是可编程逻辑控制器的缩写。这是一个微处理器为 核心,综合计算机技术、电气控制技术、自动控制技术和通信技术和发展起来的一 种新型的、通用的自动控制装置,具有以下特点 1高可靠性产品如三菱、西门子、欧姆龙 PLC、平均故障间隔时间大大超 过指定的 IEC 100000 小时,可以用更多的冗余系统,进一步提高了可靠性。 2编程方便,易于使用梯形图语言,证监会、功能块编程语言和各种各样的方 式,简单,容易上手。 3强大的控制功能,除了基本的逻辑控制、定时、计数和算术运算等功能,还 可以实现位置控制、PID 控制、过程控制、数字控制等功能,但也为远程控制。 4扩展机和外部连接非常方便控制设备可能由 PLC 网络模块连接在一起,实 现有效的信息资源共享交换。 在自动控制系统,可编程逻辑控制器中扮演着中心角色。可编程逻辑控制器在 美国于 1969 年,经过 30 多年的发展,现在已经成为最重要、最可靠、最广泛应用 的工业控制微机。可编程逻辑控制器的 CPU中央处理器、内存、输入/输出模块、 可编程器件和功率的 5 个主要组件,结构如图 6。 按钮 选择开关 限位开关 电源 图 6 PLC 的构成 CPU 模块 存储器 输 入 模 块 输 出 模 块 编程器 泰山学院本科毕业论文 24 CPU 扫描方式工作,每一次扫描完成以下工作[12] 1将现场的开关输入信号和数据读入输入图像和数据寄存器,分别。 2阅读详细解释用户程序,相应的控制信号来控制相关的电路、数据访问、 传输和处理,并更新所有相关寄存器根据操作的结果。 3发送内容的输出图像注册输出模块,以控制外部负载。 PLC 的 CPU 是分时操作的方式处理各种任务。因为高运算速度,从原文的外部 输入和输出的关系,这个过程的 PLC 几乎是瞬时的。PLC 用户程序由一个数量的指 示,指示一步一步在内存号码顺序。用户程序运行扫描方式。在没有跳转指令, CPU 从第一个指令、订单详细执行用户程序,直到最后的用户程序,该程序将返回 第一个指令开始新一轮的扫描。 PLC 是多次重复上诉扫描周期,实现实时控制的目的。 2的应用领域可编程序逻辑控制器 经过20多年的工业应用程序、PLC 特点已经越来越多的为大多数行业的认识 和接受,使股价迅速渗透到各个领域的工业控制,从单一到工厂自动化,机器人,柔 性制造系统从本地网络等等[1315]。仔细来分,PLC 大致有如下几个应用领域 1开关量的逻辑控制。 PLC 取代了传统的继电器控制系统,实现逻辑控制。 2运动控制。 PLC 可用于对直线运动或圆周运动的控制。PLC 的运动控制功能广泛地用于 各种机械。 3 闭环过程控制。 过程控制是指连续的变化,如温度、压力、流量模拟闭环控制。模拟控制功 能的 PLC 已广泛应用于塑料挤出成型机、加热炉、热处理炉、锅炉设备,广泛应 用于轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。 4数据处理。现代 PLC 与数学运算、数据传输、转换、排序和查找表、位 操作等功能,可以完成数据采集、分析和处理。数据处理一般用于大型和中型控 制系统,如柔性制造系统、过程控制系统等。 泰山学院本科毕业论文 25 5机器人控制。机器人作为一种重要的设备在自动生产线,工业过程已经成 为未来的三大支柱工业生产自动化。现在,许多机器人制造公司股价被选择作为 机器人控制器来控制各种机械动作。用 PLC 进一步萎缩,进一步增强功能、PLC 应 用于机器人控制可能更常见。国外据统计,80是用于工业控制 PLC 来完成。对于 顺序控制是控制不可或缺的一部分,几乎任何过程控制和生产管理进行分阶段的 方式,因此可以 PLC。有外国 PLC 用于自动控制领域占60,占20,应用于数据管理 用于生产管理18,用于人机界面22。可见主导工业控制、PLC、数据处理、 生产管理等。现在,计算机仍是主体。 3发展的现状和发展趋势的可编程序逻辑控制器 目前,全世界大约有200,生产 PLC 制造商的300多个品种。全球 PLC 交货数量 1998年到1456万年,1999年到1620万年,2001年到1778万年。2001年出货量的 PLC, 根据最终用户分汽车占23,粮食加工的16。4,化学品14。6,金属和矿业的 11。5,纸浆和纸张占11。3,其他232。并随着集成 PLC 和 IPC、DCS、PLC、 逐渐成为自动化设备和过程控制系统是最大的市场份额的产品。2000年,PLC 控制 的销售的市场份额超过50[9]。在全球 PLC 制造商,据美国 AutomationResearchCorp弧,公司是世界上领先的制造商的五霸为西门子西门 子公司,艾伦-布拉德利A - B、施耐德施耐德、三菱Mitsubishi、欧姆龙 Omron,他们的销售额约占全球总销售额的三分之二。从西方 门介绍 SIMATIC s7 - 400 PLC 的性能可以导致世界一眼介绍 SIMATIC s7 - 400是一个盒式包装模块,可卡,安装在导轨,设立的机构 I / O 总线,总线电连接, 该模块可以更换或当工作或充电插头,拉,可以快速安装和维护、修改方便,主要 表现有 1CPU 内存容量64 k 字节,可以延长到1。个字节。 2,和字处理速度80 ns - 200 ns。 3最大的系统容量可以4 CPU 计算在同一时间。 4最强大的扩展能力中央控制器 s7 - 400可以扩展单元连接到21。 5分在每个 CPU 接口MPI,可以同时连接编程设备,操作界面系统,等等。 泰山学院本科毕业论文 26 6由于 CPU - L2 - DP 与分散性能半集成。 7连接到计算机和其他西门子产品或系统接口。 8与高可靠性、完美的自我诊断和清除故障特征。 公司生产现在也有一定的发展在我们的国家。小型 PLC 已批量生产;中型 PLC 现有产品;大型 PLC 已经开始发展。但国内产品的市场份额还不到10。和许多仍 在充分引进或国内 PLC 为主与通用的阶段。 一般来说,国内的发展有一定的基础,公司但看,从产品结构、独立开发和生 产的进口技术 PLC 主要属于中间产品,还没有形成主流产品和完整的系列产品。 因此,PLC 完全在我国产业化仍有很长的路要走。 计算机科学的飞速发展和工业自动化越来越高的需求,可编程控制技术得到 了快速发展,其技术和产品改进。才明白 PLC 随着时代的开关量控制是过去,PLC, 不仅因其良好的性能可以满足工业生产的需求广泛,通信技术和信息处理技术,其 功能是完美的。在未来,公司将主要在以下两个方向一个是发展方向的专业和低 价格超小型;另一个是方向发展高速多功能和分布式自动化网络。总的发展趋势 如下 1可编程控制技术的标准化 2CPU 处理速度进一步加快 3可编程控制技术的智能化 4向集成化、通讯化、网络化发展 5控制系统分散化 6 PLC 的新进展-软 PLC[1920] 计算机软、硬件技术的迅速发展,推动了自动控制技术又取得了一系列新的 进展。目前有许多工业用自动控制产品、机电一体化产品开始转向计算机作为平 台的控制模式,这是软 PLC。软 PLC 是实际使用软件实现功能的传统 PLC,它是最 大的优点是灵活的扩展能力,用户可以选择不同的厂家生产的各种硬件产品,充分 利用各自的最好特性的软件,最好的控制系统。同时,与硬件连接也非常方便。有 很多 I / O 卡可以直接连接到软、PLC 计算机总线。在硬件和软件两个方面可以 泰山学院本科毕业论文 27 达到完美结合,工业计算机和 PLC 的性能、方便扩展和人机通信的性能,是一种发 展趋势在未来的 PLC。 3.2 分拣系统的控制要求及其流程图 本课题是基于区分材料材质的不同而设计的材料分拣系统,主要是实现对铁 质、铝质和不同颜色的材料的自动分拣,具体控制过程为 (1)接通电源,按下启动开关 SB1,系统进入启动状态,指示灯绿灯 L2亮。 (2)系统启动后,下料传感器 SQ1光电传感装置检测到料槽无材料或各气 缸未复位时,传送带须继续运行一个行程10S 后自动停机,指示灯红灯亮。 (3)系统启动后,下料传感器 SQ1光电传感装置检测到料槽有材料,每隔 2S 出料气缸动作一次,动作时间维持为1S,将待测材料推到传送带上,待测物体 开始在传送带上运行,并对其进行计数。 (4)当电感传感器 SA 检测到铁质材料时,且其对应的接近开关 SQ2感应到 材料接近,铁出料气缸将待测物体推下,并对其进行计数。 (5)当电容检测传感器 SB 检测到材料为铝质时,且其对应的接近开关 SQ3 感应到材料接近,铝出料气缸动作将被检测到的材料推下,并对其进行计数。 (6)当颜色检测传感器 SC 检测到材料为红色时,且其对应的接近开关 SQ4 感应到材料接近,红色出料气缸动作将待测物体推下,并对其进行计数。 (7)剩余材料在传送带上继续传送,当最后滑槽对应的接近开关感应到材 料接近,其出料气缸动作将被检测到的材料推下,并对其进行计数。 由分拣控制系统的分拣要求画出控制系统的程序流程图,图7所示。 泰山学院本科毕业论文 28 开始 料槽有无物料 气缸是否复位 传送带运行 自动传送,每2S传送一个 YV1气缸动作 传送带停止运行 气缸是否复位 传送带运行 检测是否为铁质检测是否为铝质检测是否为红色检测到物料 气缸YV2动作气缸YV3动作气缸YV4动作 气缸YV5动作 气缸YV2复位气缸YV3复位气缸YV4复位气缸YV5复位 自动循环周期开始 周期是否接受 传送带停止运行 停止 无 有 否 是 否 是 否 否 否 是 是 是 是 否否否否 是是是是 是 否 否 图 7 分拣系统流程图 泰山学院本科毕业论文 29 3.3 软件设计及编程 根据分拣系统的要求设计出梯形图,梯形图的程序见附录。 当程序设计好之后必须下载到 PLC 中才可以运行系统,下载时使用的是三菱 PLC 专用的编程电缆 SC09。电缆的一端是接电脑的 RS232串口,一端接在 PLC 的 RS422通讯串口上。当电缆接好之后,打开软件,进入要下载的文件。先转换 文件,然后选择菜单栏里的“PLC”选择“传送”-“写入”,便可以下载程序到 PLC 中。传送程序时,应注意以下问题 1) 计算机的 RS-232端口及 PLC 之间必须用指定的缆线及转换器连接; 2) 执行完“读入”后,计算机中的程序将被丢失,原有的程序将被读入的 程序所替代,PLC 模式改变成被设定的模式; 3) 在“写出”时,PLC 应停止运行,程序必须在 RAM 或 EE-PROM 内存保护 关断的情况下写出,然后进行校验[16] 。 泰山学院本科毕业论文 30 4 控制系统的安装接线及运行调试 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。 (1)首先将主电路和控制回路按图进行连线,并与实际操作中情况相结合。 (2)经检查无误后方可通电。 (3)在通电后不要急于运行,应先检查各电器设备的连接是否正常,然后 进行单一设备的逐个调试。 (4)按照想系统要求进行变频器参数的设置。 (5)按照系统要求进行 PLC 程序的编写并传入 PLC 中,进行模拟运行调试, 观察输入和输出点是否和要求一致。 (6)对整个系统统一调试,包括安全和运行的稳定性。 4.1 硬件调试 1.电感传感器的调试 在电感传感器将铁的底部输送带,材料块,调整传感器在两个螺母,使传感器 上下移动,使上层传感器指示灯发光,高度是传感器对铁质材料的检出点。 2.电容传感器的调试 把铝材料放置在电容传感器的底部输送带上,调整传感器的两个螺母,使传感 器上下移动,只是让传感器的指示灯发光,高度是传感器对铝质材料的检出点。 3.颜色传感器的调试 当前通电条件下,在彩色传感器底部的传送带上,放在一个颜色块,调整电位 计的传感器,观察窗的红绿色或蓝色指示灯,当两个灯就发光同时,敏感的点是物 料块颜色检测。注意色温低端移动顺时针转检测,反之亦然 4.2 软件调试 泰山学院本科毕业论文 31 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。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,并进行修改。 4.3 整体调试 在软件与硬件都已经准备好之后,开始对系统进行整体调试。这个过程便于 我们发现问题与不足。通上电源,观察指示灯,一切正常之后开始加材料。 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。 泰山学院本科毕业论文 32 5 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。 泰山学院本科毕业论文 33 致 谢 四年的大学,匆匆而过,毕业设计是我们四年所学的一个体现,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陈老师。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,陈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 泰山学院本科毕业论文 34 参考文献 [1] 刘昌棋.物流配送中心设计[M].北京机械工业出版社,2002 [2] 祝永华,郁炜,叶文通. PLC 的网络化发展趋势[J].电气时代, 2003, 6. [3] 刘迎春,叶湘滨.传感器原理设计与应用[M].长沙国防科技大学出版社,1997 [4] 郭爱芳,王恒迪.传感器原理及应用[M].西安西安电子科技大学出版社, 2007.281~290. [5] 陈有根,危韧勇.可编程序控制器概述[J].大众用电杂志,2003.1. [6] 张文峥,李先亮,张其善.IrDA 红外通信在导航仪中的应用[J].电子技术应用,200010 45-47. [7] 杨永平.液压与气动技术基础[M].北京化学工业出版社,2001.4 [8] 孙兵,赵斌,施永辉.基于 PLC 的机械手混合驱动控制[J].液压与气动, 2005, 3 37- 39. [9] 熊伟,唐浩,王海涛.基于移位指令的 PLC 顺序控制系统编程方法的研究[J].液压与气动, 2008, 12 10-12. [10] 宋建武,赵冬梅.液压与气动元件操作训练[M].北京化学工业出版社, 2007.249~261. [11] 范金玲.基于 PLC 的气动机械手控制系统设计.液压与气动,7 期,2010,65, [12] Gamma E.设计模式可复用面向对象软件的基础[M].北京机械工业出版社, 2002 [13] 阎宏. Java 与模式[M],北京电子工业出版社, 2002 [14] Deepak Alur, JohnCrup,i Dan Malks. J2EE 核心模式[M],北京机械工业出版社, 2005 [15] N ad ia M oertiyoso, Kin Choony Yow. Designing wireless enterprise applications onmobile devices [D]. SingaporeSchool ofComputerEngineering, NTU, 2002 [15] 范金玲.基于 PLC 的气动机械手控制系统设计.液压与气动,7 期,2010,65, [16] 张万忠,周渊深.可编程控制器应用技术[M].北京化学工业出版社,2001.4 [17] 鄂大辛.液压传动与气压传动[M].北京北京理工大学出版社,2007.276~294. [18]付应红,李晓帆,项进解.软 PLCSoftPLC技术、产品及控制方案探讨[J].微计算机信息, 2000 [19] Dierks, Henning. PLC - automata a new class of imple-mentable realtime automata[J].TheoreticalComputer Sci-ence, 2001, 2532 泰山学院本科毕业论文 35 [20] 王洪猛.基于 PLC 的过程控制系统设计与实现[J] .自动化技术与应用, 2004, 23 7 25- 27. 泰山学院本科毕业论文 36 附录 泰山学院本科毕业论文 37 泰山学院本科毕业论文 38

    注意事项

    本文(基于plc的物料分拣控制系统的设计)为本站会员(clb7511)主动上传,收益归上传者所有,天天文库仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知天天文库(发送邮件至[email protected]或直接QQ联系客服),我们立即给予删除!

    温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。




    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服点击这里,给天天文库发消息,QQ:1290478887 - 联系我们

    网站客服QQ:1290478887        微信公众号:iwenku365

    [email protected] 2017-2027 wenku365.com 网站版权所有

    经营许可证编号:鄂ICP备17008239号-1 

    收起
    展开