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PLC與物料分揀系統畢業論文

2019-07-04 08:03:09 來源網站: 品牌對比網

PLC與物料分揀系統畢業論文 本文簡介:

預備技師答辯論文(設計)院系名稱:機電工程系班級:預備技師班學生姓名: 專業名稱:電氣自動化設備安裝與維修指導教師姓名(職稱):目錄摘要2引言51.1物料分揀系統概述51.2物料分揀系統的發展現狀與趨勢61.3研究的目的及意義6第1章材料分揀裝置結構及總體設計81.1材料分揀裝置工作過程概述81.2

PLC與物料分揀系統畢業論文 本文內容:

預備技師答辯論文(設計)
院系名稱:
機電工程系



級:
預備技師班學生姓名: 
專業名稱:
電氣自動化設備安裝與維修指導教師姓名(職稱):目
錄摘

2


5
1.1
物料分揀系統概述
5
1.2
物料分揀系統的發展現狀與趨勢
6
1.3
研究的目的及意義
6
第1章
材料分揀裝置結構及總體設計
8
1.1
材料分揀裝置工作過程概述
8
1.2
系統的技術指標
9
1.3
系統的設計要求
9
1.3.1
功能要求
9
1.3.2
系統的控制要求
10
第2章
控制系統的硬件設計
11
2.1
系統的硬件結構
11
2.2
硬件選型與硬件組態
11
2.2.1
確定I/
O
點數
11
2.2.2
PLC
的選擇
12
2.2.3
PLC的輸入輸出端子分配
12
2.2.4
PLC輸入輸出接線端子圖
13
2.3
檢測元件與執行裝置的選擇
14
2.3.1
步進電機的選擇
14
2.3.2
旋轉編碼器的選擇
14
2.3.3
電感式傳感器的選擇
15
2.3.4電容式傳感器的選擇
16
2.3.5
顏色傳感器
17
2.6
光電編碼器
19
第3章
控制系統的軟件設計
1
3.1
控制系統流程圖設計
1
3.2
控制系統程序設計
2
第4章
控制系統的調試
8
4.1
硬件調試
8
4.2
軟件調試
8
4.3
整體調試
10


11
參考文獻
12


13


18摘

分揀控制系統在先進制造領域中扮演著極其重要的角色。是工業控制及現代
物流系統的重要組成部分,實現物料同時進行多口多層連續的分揀。在社會各行
業如:物流配送中心、郵局、倉庫等行業得到廣泛應用。?
本文在對熟悉了自動及分揀系統的原理的基礎上,根據一定的分揀要求,采
用了整體化的設計思想,充分考慮了軟、硬件各自的特點并進行互補優化,設計
了一個物料傳送及分揀系統。此系統以PLC為主控制器,結合傳感器技術,氣動
裝置和位置控制等技術,并運用梯形圖編程,實現對鐵質、鋁質和不同顏色的材
料的自動分揀。具有自動化程度高、容易控制、運行穩定、分揀精度高的特點,
對不同的分揀對象,稍加修改本系統即可實現要求。關鍵詞:可編程控制器(PLC),傳感器,動控制,物料分揀
關鍵詞:
可編程控制器;分揀裝置;控制系統;傳感器
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
sortingKey
words:
PLC;
sorting
device;
control
system;
sensor1
引言
1.1分揀系統的介紹

自動分揀系統(Automatic
sorting
system)在配送中心處于十分必要的地位。具有非常高的效率,一般來說每小時所分揀商品的數量達6000-12000箱不等,可以說,自動分揀作為能夠提高物流分配、發送效率重要因素之一。也是二戰后在許多國家例如日本等國家物流中心所廣泛使用的一種自動分揀系統,目前,該系統已廣泛的應用于發達國家的大中型物流中心。
關于自動分揀系統的作業流程的描述如下:物流中心吸收供應商送來的各種商品,并且在最短時間內這把上述商品卸下,然后根據商品的種類、供應商和發送地點來準確分類,并將上述商品送到指定目的地,同時,如果供應商通知物流中心按自己所要求的配送指示發送貨物時,分揀系統能夠在最短的時間內,從高層貨存架存儲系統中準確的找到要出庫的商品及其所在位置,并按所需要求出庫。從不同儲位上取出的不同數量的商品按配送地點的不同運送到不同的理貨區域或配送站臺集中,以便裝車配送。
1.1.1分揀系統的發展概況最初的分揀系統是完全基于人力的作業系統,
通過人工搜索、承運貨物完成貨物的提取。在這個系統中,書面文檔生產和發現,如手動處理浪費了巨大的人力資源,效率很低,顯然不能滿足現代物流的速度、精度要求高的特點。

隨著科學技術的飛速發展,分揀系統開始運用各種各樣的自動化設備,計算機控制技術和信息技術成為信息傳遞和處理的重要手段。雖然在大部分分揀系統中有些作業環節到目前為止需要有人工的參與,但作業強度越來越小。完全由機械完成分揀作業的自動分揀系統也與之而生。機械化、自動化、智能化成為現代分揀系統的主要特點與發展趨勢。

現代物流配送中,高科技的應用為作業效率和質量的提高提供了堅實的技術保證。現代化的分揀系統逐漸成為物流機械化系統、信息系統以及管理組織系統的有機組合。物流機械化系統主要是各種物流設備的有效組合和配置,信息系統是分揀信息和控制信息等流動的載體,管理組織系統負責設備、人員的調度,控制系

2

統總體的運作模式。計算機控制技術、信息技術以及物流自動化機械成為現代分揀系統的重要組成部分。
1.1.2國內外分揀系統的對比應用現狀及趨勢

縱觀國內外分揀系統的應用情況可以發現,國外的物流配送中心傾向于采用自動化程度很高的分揀系統。而在我國,由于物流業起步晚,分揀系統中人工作業的比例也較高。

國外自動分揀系統的廣泛使用

以美國、日本及歐洲為代表的發達國家,在分揀系統的應用上體現出自動化程度越來越高的特點。代表美國、日本和歐洲發達國家的應用分類系統反映的特點,自動化程度越來越高。自動分揀系統已成為發達國家大中型物流中心、配送中心或一個配送中心是不可或缺的一部分。
自動分揀系統是二戰后在美國,日本和其他國家的一個廣泛應用于大中型物流中心分揀系統,參照郵局排序字母自動化經驗配置。一般包括控制裝置、分類裝置、傳動裝置和分揀道口,它們通過計算機網絡聯結在一起
,配合人工控制及相應的人工處理環節構成一個完整的分揀系統。其主要特點為:
能連續、大量的來給貨物分類,分類錯誤率極低,基本實現無人操作排序。自動分揀系統中人員的使用僅局限于進貨時的接貨、系統的控制、系統的經營、管理與維護等,這恰好達到了國外企業的下列要求:減少人員使用、減輕員工勞動強度、提高人員使用效率,所以受到了他們的廣泛重視。

就國外進行配送業務的行業或企業來說,自動揀選系統已廣泛應用在醫藥制造業和其他行業,比如日本,資生堂,如大木有限公司。自動排序作為關鍵設備在自動分揀系統,因為它可以達到每小時5000
-
5000例排序的效率,也廣泛用于日本和歐洲,日本,連鎖經營企業(如西友、高島屋等)和眾議院JiBian(大和,佐川等等)是廣泛使用的自動分選機;在日本唱片中心,CD及錄像帶的新出版品也利用高端的機器人自動分揀機揀貨。
目前常用自動分揀系統
第1章
材料分揀裝置結構及總體設計
PLC控制分揀裝置涵蓋了PLC技術、氣動技術、傳感器技術、位置控制技術等內容,是實際工業現場生產設備的微縮模型。本章主要介紹分揀裝置的工藝過程及控制要求。
要想進行PLC控制系統的設計,首先必須對控制對象進行調查,搞清楚控制對象的工藝過程、工作特點,明確控制要求以及各階段的特點和各階段之間的轉換條件。
1.1
材料分揀裝置工作過程概述
如圖1-1
所示為本分揀裝置的結構示意圖。圖1-1
材料分揀裝置結構示意圖
它采用臺式結構,內置電源,有步進電機、汽缸、電磁閥、旋轉編碼器、氣動減壓器、濾清器、氣壓指示等部件,可與各類氣源相連接。選用顏色識別傳感器及對不同材料敏感的電容式和電感式傳感器,分別固定在網板上,且允許重新安裝傳感器排列位置或選擇網板不同區域安裝。
系統上電后,可編程序控制器首先控制啟動輸送帶,下料傳感器SN檢測料槽有無物料,若無料,輸送帶運轉一個周期后自動停止等待下料;當料槽有料時,下料傳感器輸出信號給
PLC,PLC
控制輸送帶繼續運轉,同時控制氣動閥5進行下料,每次下料時間間隔可以進行調整。物料傳感器
SA為電感傳感器,當檢測出物料為鐵質物料時,反饋信號送
PLC,由
PLC
控制氣動閥
1
動作選出該物料;物料傳感器SB為電容傳感器,當檢測出物料為鋁質物料時,反饋信號送
PLC,
PLC控制氣動閥
2
動作選出該物料;物料傳感器
SC
為顏色傳感器,當檢測出物料的顏色為待檢測顏色時,PLC
控制氣動閥
3
動作選出該物料。物料傳感器SD為備用傳感器。當系統設定為分揀某種顏色的金屬或非金屬物料時,由程序記憶各傳感器的狀態,完成分揀任務。
1.2
系統的技術指標
輸入電壓:AC200~240V(帶保護地三芯插座)
消耗功率:250W
環境溫度范圍:-5~40℃
氣源:大于0.2MPa小于0.85Mpa
1.3
系統的設計要求
系統的設計要求主要包括功能要求和控制要求,進行設計之前,首先應分析控制對象的要求。
1.3.1
功能要求

材料分揀裝置應實現基本功能如下

(1)分揀出金屬和非金屬
(2)分揀某一顏色塊
(3)分揀出金屬中某一顏色塊
(4)分揀出非金屬中某一顏色塊
(5)分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊
1.3.2
系統的控制要求
系統利用各種傳感器對待測材料進行檢測并分類。當待測物體經下料裝置送入傳送帶后,依次接受各種傳感器檢測。如果被某種傳感器測中,通過相應的氣動裝置將其推入料箱;否則,繼續前行。其控制要求有如下9
個方面:
(1)系統送電后,光電編碼器便可發生所需的脈沖

(2)電機運行,帶動傳輸帶傳送物體向前運行
(3)有物料時,下料汽缸動作,將物料送出
(4)當電感傳感器檢測到鐵物料時,推汽缸1
動作
(5)當電容傳感器檢測到鋁物料時,推汽缸2
動作
(6)當顏色傳感器檢測到材料為某一顏色時,推汽缸3
動作(7)其他物料被送到SD
位置時,推汽缸4
動作

(8)汽缸運行應有動作限位保護

(9)下料槽內無下料時,延時后自動停機
第2章
控制系統的硬件設計
PLC控制系統的硬件設計,主要是根據被控制對象對PLC控制系統的功能要求,確定系統所需的用戶輸入、輸出設備,選擇合適的PLC類型,并分配I/O點。
2.1
系統的硬件結構
設計系統的硬件結構框圖,如圖2-1
所示。
下料傳感器
物料傳感器1
物料傳感器2
物料傳感器3
PLC
物料傳感器4
傳送帶及下料氣動閥
氣動閥1
氣動閥2
氣動閥3
氣動閥4





圖2-1
系統的硬件結構框圖
2.2
硬件選型與硬件組態
系統關鍵技術即分析控制系統的要求,確定I/O點數,選擇PLC的型號,然后進行I/O分配。
2.2.1
確定I/
O
點數
根據控制要求,輸入應該有2個開關信號,6
個傳感器信號,包括電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、備用傳感器,以及檢測下料的傳感器和計數傳感器。相應地,有
5
個汽缸運動位置信號,每個汽缸有動作限位和回位限位,共計10
個信號。輸出包括控制電動機運行的接觸器,以及
5
個控制汽缸動作的電磁閥。共需I/
O
點24
個,其中18
個輸入,6
個輸出。
2.2.2
PLC
的選擇
根據上面所確定的I/
O
點數,且該材料分揀裝置的控制為開關量控制。因此,選擇一般的小型機即可滿足控制要求。本系統選用西門子公司的S7-200系列CPU226
型PLC。它有24個輸入點,16個輸出點,滿足本系統的要求。
2.2.3
PLC的輸入輸出端子分配
根據所選擇的PLC型號,對本系統中PLC的輸入輸出端子進行分配,如表1所示
表1
材料分揀裝置PLC
輸入/輸出端子分配表
西門子PLC(I/O)
分揀系統接口(I/O)
備注輸入部分
I0.0
UCP(計數傳感器)
接旋轉編碼器
I0.1
SN(下料傳感器)
判斷下料有無
I0.2
SA(電感傳感器)I0.3
SB(電容傳感器)I0.4
SC(顏色傳感器)I0.5
SD(備用傳感器)I0.6
SFW1(推氣缸1動作限位)I0.7
SEW2(推氣缸2動作限位)I1.0
SFW3(推氣缸3動作限位)I1.1
SFW4(推氣缸4動作限位)I1.2
SFW5(下料氣缸動作限位)I1.3
SBW1(推氣缸1回位限位)I1.4
SBW2(推氣缸2回位限位)I1.5
SBW3(推氣缸3回位限位)I1.6
SBW4(推氣缸4回位限位)I1.7
SBW5(下料氣缸回位限位)I2.0
SB1(啟動)I2.1
SB2(停止)

輸出部分
Q0.0
M(輸送帶電機驅動器)Q0.1
YV1(推氣缸1電磁閥)Q0.2
YV2(推氣缸2電磁閥)Q0.3
YV3(推氣缸3電磁閥)Q0.4
YV4(推氣缸4電磁閥)Q0.5
YV5(下料氣缸電磁閥)2.2.4
PLC輸入輸出接線端子圖
根據表1可以繪制出PLC的輸入輸出接線端子圖,如圖2-2所示。

圖2-2
PLC輸入輸出接線端子圖

2.3
檢測元件與執行裝置的選擇
設計一個好的實用的系統,先擇好合適的器件是關鍵,為了既保系統能安全可靠穩定的工作又能做到最小的經濟投入,對器件的選擇不能太高也不能太低,要盡量做到合適。
2.3.1
步進電機的選擇
步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下,電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數,而不受負載變化的影響,即給電機加一個脈沖信號,電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在,加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。
鑒于傳統的脈沖系統移植性不好,本文提出微機控制系統代替脈沖發生器和脈沖分配器,用軟件的方法產生控制脈沖,通過軟件編程可以任意設定步進電機的轉速、旋轉角度、轉動次數和控制步進電機的運行狀態。以簡化控制電路,降低生產成本,提高系統的運行效率。
步進電機作為執行機構用于帶動傳輸帶輸送物料前行,與旋轉編碼器連接在一起。可以通過控制脈沖個數,來控制角位移量,從而達到準確定位的目的。
同時,可以通過控制脈沖頻率來控制材料分揀裝置的可編程控制系統控制電機轉動的速度,達到調速的目的。步進電機選用的型號為42BYGH101。

2.3.2
旋轉編碼器的選擇
旋轉編碼器是集光機電技術于一體的速度位移傳感器。當旋轉編碼器軸帶動光柵盤旋轉時,經發光元件發出的光被光柵盤狹縫切割成斷續光線,并被接收元件接收產生初始信號。該信號經后繼電路處理后,輸出脈沖或代碼信號。其特點是體積小,重量輕,品種多,功能全,頻響高,分辨能力高,力矩小,耗能低,性能穩定,可靠使用壽命長等特點。旋轉編碼器一般接在電動機或者軸類零件的尾端.(應該說是同軸運轉)其實旋轉編碼器最簡單的原理就是:電動機運轉一圈,旋轉編碼器也正好轉一圈(因為它們是同軸連動的).旋轉編碼器內有一個圓的遮光片和一個遮光器.就是說編碼器轉一圈可以發出一些脈沖(看各種編碼器而定,有的200個有的300個有的甚至幾千個).說簡單一點就是電動機轉一圈可以發出固定數目的一些信號,把這些信號發給PLC就可以進行計數.這樣就可以知道電動機轉了多少圈了.旋轉編碼器是與步進電機連接在一起,在本系統中可用來作為控制系統的計數器,并提供脈沖輸入。它轉化為位移量,可對傳輸帶上的物料進行位置控制。

傳送至相應的傳感器時,發出信號到PLC
,以進行分揀,也可用來控制步進電機的轉速。本系統選用E6A2CW5C
旋轉編碼器,原理如圖2-1所示。



盤圖2-1
旋轉編碼器原理示意圖2.3.3
電感式傳感器的選擇
電感式傳感器是利用電磁感應把被測的物理量如位移,壓力,流量,振動等轉換成線圈的自感系數和互感系數的變化,再由電路轉換為電壓或電流的變化量輸出,實現非電量到電量的轉換。
  電感式傳感器具有以下特點:
  (1)結構簡單,傳感器無活動電觸點,因此工作可靠壽命長。
  (2)靈敏度和分辨力高,能測出0.01微米的位移變化。傳感器的輸出信號強,電壓靈敏度一般每毫米的位移可達數百毫伏的輸出。
 
(3)線性度和重復性都比較好,在一定位移范圍(幾十微米至數毫米)內,傳感器非線性誤差可達0.05%~0.1%。同時,這種傳感器能實現信息的遠距離傳輸、記錄、顯示和控制,它在工業自動控制系統中廣泛被采用。但不足的是,它有頻率響應較低,不宜快速動態測控等缺點。
電感式接近開關屬于有開關量輸出的位置傳感器,用來檢測金屬物體。
它由LC
高頻振蕩器和放大處理電路組成,利用金屬物體在接近這個能產生電磁場的振蕩感應頭時,使物體內部產生渦流。
這個渦流反作用于接近開關,使接近開關振蕩能力衰減,內部電路的參數發生變化。

由此,可識別出有無金屬物體接近,進而控制開關的通或斷。本系統選用M18X1X40
電感傳感器。接線圖如圖2-2,原理圖如圖2-3。
圖2-2
M18X1X40
DC二線常開式電感傳感器接線圖圖2-3
電感傳感器工作原理圖2.3.4電容式傳感器的選擇
電容傳感器也屬于具有開關量輸出的位置傳感器,是一種接近式開關.它的測量頭通常是構成電容器的一個極板,而另一個極板是待測物體的本身.當物體移向接近開關時,物體和接近開關的介電常數發生變化,使得和測量頭相連的電路狀態也隨之發生變化.由此,便可控制開關的接通和關斷.本裝置中電容傳感器是用于檢測非金屬物料。圖2-4電容式傳感器用電測法測量非電學量時,首先必須將被測的非電學量轉換為電學量而后輸入之。通常把非電學量變換成電學量的元件稱為變換器;根據不同非電學量的特點設計成的有關轉換裝置稱為傳感器,而被測的力學量(如位移、力、速度等)轉換成電容變化的傳感器稱為電容傳感器。
2.3.5
顏色傳感器
選用TAOS公司生產的,型號為TCS230顏色傳感器。此傳感器為RGB(紅綠藍)
顏色傳感器,可檢測目標物體對三基色的反射比率,從而鑒別物體顏色。TCS230傳感器引腳如圖2-5所示圖2-5
TCS230顏色傳感器
RGB
顏色傳感器介紹:
TCS230是美國TAOS公司生產的一種可編程彩色光到頻率的轉換器。該傳感器具有分辨率高、可編程的顏色選擇與輸出定標、單電源供電等特點;輸出為數字量,可直接與微處理器連接。它把可配置的硅光電二極管與電流頻率轉換器集成在一個單一的
CMOS電路上,同時在單一芯片上還集成了紅綠藍(RGB)三種濾光器,是業界第一個有數字兼容接口的RGB彩色傳感器。TCS230的輸出信號是數字量,可以驅動標準的TTL或CMOS邏輯輸入,因此可直接與微處理器或其它邏輯電路相連接。由于輸出的是數字量,并且能夠實現每個彩色信道10位以上的轉換精度,因而不再需要A/D轉換電路,使電路變得更簡單。TCS230采用8引腳的SOIC表面貼裝式封裝,在單一芯片上集成有64個光電二極管。這些二極管共分為四種類型。其中16個光電二極管帶有紅色濾波器,16個光電二極管帶有綠色濾波器,16個光電二極管帶有藍色濾波器,其余16個不帶有任何濾波器,可以透過全部的光信息。這些光電二極管在芯片內是交叉排列的,能夠最大限度地減少入射光幅射的不均勻性,從而增加顏色識別的精確度;另一方面,相同顏色的16個光電二極管是并聯連接的,均勻分布在二極管陣列中,可以消除顏色的位置誤差。工作時,通過兩個可編程的引腳來動態選擇所需要的濾波器。該傳感器的典型輸出頻率范圍從2Hz~500kHz,用戶還可以通過兩個可編程引腳來選擇100%、20%或2%的輸出比例因子,或電源關斷模式。輸出比例因子使傳感器的輸出能夠適應不同的測量范圍,提高了它的適應能力。
當入射光投射到TCS230上時,通過光電二極管控制引腳S2、S3的不同組合,可以選擇不同的濾波器;經過電流到頻率轉換器后輸出不同頻率的方波(占空比是50%),不同的顏色和光強對應不同頻率的方波;還可以通過輸出定標控制引腳S0、S1選擇不同的輸出比例因子,對輸出頻率范圍進行調整,以適應不同的需求。S0、S1用于選擇輸出比例因子或電源關斷模式;S2、S3用于選擇濾波器的類型;OE是頻率輸出使能引腳,可以控制輸出的狀態,當有多個芯片引腳共用微處理器的輸入引腳時,也可以作為片選信號;OUT是頻率輸出引腳,GND是芯片的接地引腳,VCC為芯片提供工作電壓。表2-1是S0、S1及S2、S3的可用組合。
表2-1
S0、S1及S2、S3
的組合選項
S0
S1
輸出頻率定標
S2
S3
濾波器類型
L
L
關斷電源
L
L
紅色
L
H
20%
L
H
藍色
H
L
20%
H
L

H
H
100%
H
H
綠色
2.6
光電編碼器
光電編碼器是一種集光、機、電為一體的數字化檢測裝置,它具有分辨率高、精度高、結構簡單、體積小、使用可靠、易于維護、性價比高等優點。近10幾年來,發展為一種成熟的多規格、高性能的系列工業化產品,在數控機床、機器人、雷達、光電經緯儀、地面指揮儀、高精度閉環調速系統、伺服系統等諸多領域中得到了廣泛的應用。光電編碼器可以定義為:一種通過光電轉換,將輸至軸上的機械、幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器,它主要用于速度或位置(角度)的檢測。典型的光電編碼器由碼盤(Disk)、檢測光柵(Mask)、光電轉換電路(包括光源、光敏器件、信號轉換電路)、機械部件等組成。
光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機同軸,電動機旋轉時,光柵盤與電動機同速旋轉,經發光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號,通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數就能反映當前電動機的轉速。此外,為判斷旋轉方向,碼盤還可提供相位相差90度的兩路脈沖信號。
當光電編碼器的軸轉動時A、B兩根線都產生脈沖輸出,A、B兩相脈沖相差90度相位角,由此可測出光電編碼器轉動方向與電機轉速。如果A相脈沖比B相脈沖超前則光電編碼器為正轉,否則為反轉.Z線為零脈沖線,光電編碼器每轉一圈產生一個脈沖.主要用作計數。A線用來測量脈沖個數,B線與A線配合可測量出轉動方向。
圖3-6光電編碼器和波形
第3章
控制系統的軟件設計
軟件設計是PLC控制系統的核心,程序設計的主要任務是根據控制要求及工藝流程,畫出狀態流程圖并設計出梯形圖。
3.1
控制系統流程圖設計

根據系統生產工藝的要求,分析各個設備的操作內容和操作順序,可畫出程序流程圖,如圖3-1所示。圖3-1 控制系統流程圖
該系統可選擇連續或單次運行工作狀態。
若為連續運行狀態,則系統軟件設計流程圖中的汽缸4
動作后,程序再轉到開始;若為單次運行,則汽缸4
動作后停機。
如果需要,該系統可在分揀的同時對分揀的材料進行數量的統計,這只需在
各汽缸動作的同時累計即可。應用高速計數器編制程序,可以實現系統的定位控制功能。用高速計數器計數步進電機轉過的圈數,來確定物料到達傳感器的距離,實現定位功能。定位時,電機停轉,計數器清零,傳感器開始工作,對物料進行分揀處理。
在汽缸1~3
動作后,電機重新運行,高速計數器也重新計數。
如果相應的傳感器沒有檢測到物體,則電機重新運行,高速計數器也重新計數,繼續運行到下一位置。
如果只對材料的某一特性進行分揀,比如只分揀金屬和非金屬,則只需對傳感器的安放或程序進行修改即可。
3.2
控制系統程序設計
根據所繪流程圖,在STEP7-Micro/WIN40軟件中編寫梯形圖程序。程序清單見附錄。此指令為高速脈沖輸出指令,當使能端輸入有效時,檢測用程序設置的特殊功能寄存器位,激活由控制位定義得脈沖操作,從Q0.0或Q0.1輸出高速脈沖此指令為高速計數器定義指令,使能輸入有效時,為指定的高速計數器分配一種工作模式。高速計數是用來累計比PLC掃描頻率更高的脈沖輸入此指令為高速計數器指令,使能輸入有效時,根據高速計數器特殊存儲器位
的狀態,并按照HDEF指令指定的模式,設置高速計數器并控制其工作。下面對所編寫梯形圖作簡要的介紹:
程序1.0程序1.1
(1)程序1.0與1.1為主程序,首先I2.0啟動后,M0.1得電并自鎖,為之后電動機得電做好準備,I2.1為停止按鈕。當PLC處于RUN模式時,SM0.1通電一個周期,Q0.0復位清零,并調用子程序SBR_0。
程序2.0
(2)程序2.0為子程序中的高速脈沖指令,該程序先將控制脈沖指令的特殊功能寄存器進行初始化,然后當I0.0(下料傳感器)檢測到有料時,啟動PLS(脈沖輸出)指令;如果I0.0檢測沒有物料時,啟動定時器T30,延時30秒自動停機。
程序3.0
(3)程序3.0為子程序中的高速計數指令,首先進行高速計數指令的初始化操作,當電機旋轉時,帶動光電碼盤發出脈沖,并輸入PLC的接收端,由高速計數指令進行計數,計算步進電機轉過的步數,進行定位控制。其中設定預置值為50,當計數至50時,調用中斷程序。程序4.0
(4)程序4.0為中斷程序,當高速計數指令計數至預置值時,這時物料移動至傳感器的位置,M0.0得電,導致高速脈沖輸出停止,步進電機停轉。由于汽缸動作需要1秒,讓電機停轉一秒后繼續運轉。當物料被相應的傳感器檢測中后,相應的汽缸動作,將物料推下。I1.3,I1.4,I1.5,I1.6,I1.7為汽缸的回位限位開關,初始狀態為閉合,I0.6,I0.7,I1.0,I1.1,I1.2為汽缸的動作限位開關,初始狀態為關
斷。汽缸動作時,,回位限位開關關斷,到達動作限位開關時,動作限位開關閉合。
第4章
控制系統的調試
在PLC軟硬件設計完成后,應進行調試工作。因為在程序設計過程中,難免會有疏漏的地方,因此在將PLC連接到現場設備之前,必需進行軟件測試,以排除程序中的錯誤,同時也為整體調試打好基礎,縮短整體調試的周期。另外,一些硬件如傳感器等,在使用前,也需事先調試好。
4.1
硬件調試
1.電感傳感器的調試
在電感傳感器下方的傳送帶上,放置鐵質料塊,調整傳感器上兩螺母,使傳感器上下移動,恰好使傳感器上端指示燈發光,該高度即為傳感器對鐵質材料的檢出點。
2.電容傳感器的調試
在電容傳感器下方的傳送帶上,放置鋁質料塊,調整傳感器上兩螺母,使傳感器上下移動,恰好使傳感器上端指示燈發光,該高度即為傳感器對鋁質材料的檢出點。
3.顏色傳感器的調試
通電狀態下,在顏色傳感器下方的傳送帶上,放置帶有某一顏色料塊,調節傳感器上的電位器,觀察窗口中紅綠(或藍)指示燈,當兩燈恰同時發光時,該靈敏點即為料塊顏色檢出點。(注:順時針旋轉檢測色溫向低端移動,否則反之)
4.2
軟件調試
將所編寫的梯形圖程序進行編譯,通過上下位機的連接電纜把程序下載到PLC中。剛編好的程序難免有這樣那樣的缺陷或錯誤。為了及時發現和消除程序中的錯誤,減少系統現場調試的工作量,確保系統在各種正常和異常情況時都能作出正確的響應,需要進行離線測試,既不將PLC的輸出接到設備上。按照控制要求在指定輸入端輸入信號,觀察輸出指示燈的狀態,若輸出不符合要求,則查找原因,并排除之。

4.3
整體調試
將設備接入PLC,進行聯機調試,看是否滿足要求,如果不滿足要求,可通過綜合調整軟件和硬件系統,直到滿足要求為止。

結論與展望綜全文所述,本文對PLC及組態技術的工作原理、適用領域做出了詳細的介紹,本文在對熟悉了自動及分揀系統的原理的基礎上,根據一定的分揀要求,采用了整體化的設計思想,充分考慮了軟、硬件各自的特點并進行互補優化,設計了一個物料傳送及分揀系統。此系統以PLC為主控制器,結合傳感器技術,氣動裝置和位置控制等技術,并運用梯形圖編程,實現對鐵質、鋁質和不同顏色的材料的自動分揀。具有自動化程度高、容易控制、運行穩定、分揀精度高的特點,對不同的分揀對象,稍加修改本系統即可實現要求。根據材料分揀的實際需求采用PLC設計出了材料分揀系統
設計材料分揀系統之前,查閱了大量的文獻和資料,充分了解了自動分揀系統發展的歷史,發展現狀,應用背景和未來的發展趨勢。還研究了傳感器技術、位置控制技術、氣動技術件的基本知識。
在本設計中,進一步提高氣源氣壓的穩定性,以提高氣閥的工作性能,為材料正常進入、彈出傳送帶打下基礎。在硬件上進一步改進擋板、出料軌道、傳送帶、進料倉,這對提高系統的實用與可靠性具有重大意義。采用步進電機以實現傳送帶速度的可控制性、提高實現系統的分揀效率。進一步提高傳感器的性能,找出一系列可靠的參數,實現系統的穩定。充分分析、研究各種分揀系統地優劣,總結材料分揀系統的綜合性能,提出合理化的改進。
本設計是針對材料的材質的區別、分類和揀出所進行的簡單設計,該系統通用性強,可靠性好,程序開發簡單,可在其基礎上對物品分揀的種類與分揀的性能進行拓展及完善,使其適用于需要進行材料分揀的實際生活中的各行各業,實現分揀線無人化作業,提高生產效率。!
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系統設計程序清單//I2.0啟動,I2.1停止



五年的時間匆匆而過,畢業設計是我們五年所學的一個體現,經歷半年的努力,此次畢業設計即將結束。在設計的過程中,慢慢的學習,逐漸的鞏固大學所學的知識,期間有艱苦,有辛酸,也有欣喜,有快樂。
本設計的順利完成,首先要感謝我的指導老師XX老師。在論文的寫作過程中,導師給了我許許多多的幫助。在評閱中,XX老師還指出了我設計中的許多不足,使我的設計更加完善合理。陳老師使我不僅學到了扎實的專業知識,也學到了很多待人處事道理。老師嚴謹的治學態度、縝密的思維方式、踏實的工作作風和對事業的執著,以及對我的諄諄教誨都給我留下了深刻的印象,并使我終身受益。謹此對陳老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。
同時也感謝許多同學對我的支持和鼓勵,感謝你們在學習和生活上給我的幫助,和我一起解決各種各樣的困難。此外,我還要感謝我的父母,謝謝他們一直以來對我的學業的支持和幫助。

最后,祝所有關心、幫助和支持我的人們身體健康、工作順利

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