材料分揀裝置的PLC控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料分揀裝置的plc控制系統(tǒng)material sorting plc control2014屆石家莊鐵道學(xué)院成人教育分院(系)專 業(yè) 電氣自動(dòng)化應(yīng)用 學(xué) 號(hào) 201024136 學(xué)生姓名 王旭宏 指導(dǎo)教師 劉東嵐 完成日期 2013年 10 月 30 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)題目材料分揀裝置的plc控制系統(tǒng)專業(yè)電氣技術(shù)應(yīng)用班級(jí)電氣技師10班學(xué)生姓名王旭宏承擔(dān)指導(dǎo)單位石家莊鐵道學(xué)院成人分院導(dǎo)師姓名劉東嵐導(dǎo)師職稱一、設(shè)計(jì)題目材料分揀裝置的plc控制系統(tǒng)二、設(shè)計(jì)目的1、通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能進(jìn)行分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。2、使學(xué)生

2、受到plc系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的綜合訓(xùn)練，達(dá)到能夠進(jìn)行plc系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的目的。3、使學(xué)生掌握工業(yè)生產(chǎn)流水線中材料分揀控制系統(tǒng)的工作原理。三、設(shè)備概述及技術(shù)數(shù)據(jù)1、材料分揀裝置工作過(guò)程概述下圖為材料分揀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其工作過(guò)程為：通電狀態(tài)下，下料時(shí)，下料傳感器動(dòng)作，傳送帶運(yùn)行，電感傳感器檢測(cè)到鐵塊材料時(shí)，汽缸1動(dòng)作將材料推下。電容傳感器檢測(cè)到鋁塊材料時(shí)，汽缸2動(dòng)作將材料推下。顏色傳感器檢測(cè)到非金屬材料黃色塊時(shí)，汽缸3動(dòng)作將材料推下。其它顏色非金屬材料塊被傳送到sd位置時(shí)，汽缸4動(dòng)作將材料推下。豎井式下料槽無(wú)料時(shí)，傳送帶運(yùn)行一個(gè)行程自動(dòng)停機(jī)。2、技術(shù)數(shù)據(jù)輸入電壓：ac200240v（帶保護(hù)地三芯插座）

3、消耗功率：250w環(huán)境溫度范圍：-540氣源：大于0.2mpa且小于0.85mpa四、設(shè)計(jì)要求1、控制要求：(1)分揀出金屬與非金屬。(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。 (6)建議分揀顏色為：紅、綠、藍(lán)；建議分揀材料為：鐵、鋁、塑料。 2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：(1)根據(jù)分揀裝置工作過(guò)程設(shè)計(jì)功能表圖。 (2)設(shè)計(jì)電氣控制原理圖。 (3)進(jìn)行plc選型及i/o分配。 (4)設(shè)計(jì)plc硬件系統(tǒng)。 (5)設(shè)計(jì)plc控制程序。 (6)按要求撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。(7)繪制設(shè)計(jì)圖樣。五、應(yīng)完成的技術(shù)資料 1、開(kāi)題報(bào)

4、告（3000字左右） 2、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（12000字左右） 3、技術(shù)資料 (1)系統(tǒng)電氣原理圖； (2)plc的i/o接線圖； (3)控制程序清單及注釋；六、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度安排：9月1日9月3日：熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容、要求、任務(wù)；收集與設(shè)計(jì)相關(guān)的論文、資料，方案論證與選擇；9月4日9月7日：初步完成系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)配置與選型；9月8日9月12日：完善系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)；9月13日9月18日：繪制軟件框圖、編寫梯形圖及梯形圖調(diào)試；9月19日9月23日：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；9月24日9月28日：繪制圖紙；9月29日：完成英文文獻(xiàn)翻譯；10月20日：答辯。教研組主任簽字時(shí)間年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)

5、（論文）開(kāi)題報(bào)告題目材料分揀裝置的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用班級(jí)電氣技師10班姓名王旭宏一、選題背景及依據(jù)（簡(jiǎn)述題目的研究背景，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，列出主要參考文獻(xiàn)）1、研究背景：可編程序控制器（plc）是20世紀(jì)60年代以來(lái)發(fā)展極為迅速的一種新型工業(yè)控制裝置?，F(xiàn)代plc應(yīng)用綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛、深入，已進(jìn)入到系統(tǒng)的過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制、通信網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)交互等領(lǐng)域。由于plc應(yīng)用向智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。智能化是指plc除具有傳統(tǒng)的順序控制功能外，還增加了用于過(guò)程控制和位置控制各種專用接口及控制算法；而網(wǎng)絡(luò)化是指以觸摸屏為代表的人機(jī)接口實(shí)現(xiàn)了plc與

6、用戶之間的、靈活的信息交換，且逐漸成為主流趨勢(shì)。2、plc編程的特點(diǎn)； (1) 可靠性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)在大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30小時(shí)。一些使用冗余cpu的plc的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從plc的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電器控制系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百以及數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障是可及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編

7、入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。(2) 配套齊全，功能完善，實(shí)用性強(qiáng)plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)在的plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)plc功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中，加上plc通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。(3) 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員的歡迎plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)

8、備。它接口容易，編程技術(shù)易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便的實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門。(4) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量少，維護(hù)方便，容易改造plc用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同事維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能，這很適合多品種，小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。(5) 體積小，重量輕，能耗低以超小型plc為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm

9、，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想設(shè)備。 2、參考文獻(xiàn)：(1) 陳其純.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)，高等教育出版社 2000年(2) 孫平.可編程序控制器原理及應(yīng)用，北京高等教育出版社 1999年(3) 張桂香.電氣控制與plc應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社 2006年(4) 張運(yùn)波.工廠電氣控制技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社 2001年(5) 余雷聲.電氣控制與plc應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社 2001年(6) 王兆義.小型可編程控制器使用技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社 2002年(7) 張澤榮.可編程控制器原理及應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社 2002年(8) 李景學(xué).可編程控制器應(yīng)用設(shè)計(jì)

10、系統(tǒng)及方法，化學(xué)工業(yè)出版社 2001年(9) 田瑞庭.可編程應(yīng)用控制技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社 1994年(10) 田效伍.電氣控制與plc應(yīng)用技術(shù)， 機(jī)械工業(yè)出版社 2006年(11) 常曉玲.電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器，機(jī)械工業(yè)出版社 2000年(12) 湯蘊(yùn)繆.電機(jī)學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社 1999年(13) 姚勇剛.機(jī)電傳動(dòng)與控制技術(shù)，北京輕工業(yè)出版社 2005年(14) 孫平.可編程控制器原理，北京高等工業(yè)出版社 2003年(15) 常文平.電氣控制與plc原理及應(yīng)用 西安電子科技大學(xué)出版 2006年二、主要設(shè)計(jì)（研究）思想、解決的關(guān)鍵問(wèn)題、擬采用的技術(shù)方案、設(shè)計(jì)（研究）工作步驟1設(shè)計(jì)內(nèi)容有內(nèi)置

11、電源，有進(jìn)步電動(dòng)機(jī)、傳送帶、汽缸、電磁閥、旋轉(zhuǎn)編碼器、氣體壓縮機(jī)、濾清器、氣壓指示等部件。選用顏色識(shí)別傳感器及對(duì)不同材料敏感的電容式和電感式傳感器，分別固定在網(wǎng)板上，且允許重新安裝傳感器排列位置或選擇網(wǎng)板不同區(qū)域安裝。2、設(shè)計(jì)思想系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)待測(cè)材料進(jìn)行檢測(cè)并分類。當(dāng)待測(cè)物體經(jīng)下料裝置送入傳送帶后，依次接受各種傳送帶檢測(cè)。如果被某種傳感器測(cè)中，通過(guò)相應(yīng)的氣動(dòng)裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前進(jìn)。其控制要求有如下9個(gè)方面：(1)系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖(2)電機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)傳輸帶傳送物體向前運(yùn)行(3)有物料時(shí)，下料汽缸動(dòng)作，將物料送出(4)當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到鐵物料時(shí)，推汽缸1動(dòng)

12、作(5)當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到鋁物料時(shí)，推汽缸2動(dòng)作(6)當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到材料為某一顏色時(shí)，推動(dòng)汽缸3動(dòng)作(7)其他物料被送到sd位置時(shí)，推動(dòng)汽缸4動(dòng)作(8)汽缸運(yùn)行應(yīng)有動(dòng)作限位開(kāi)關(guān)(9)下料槽內(nèi)無(wú)下料時(shí)，延時(shí)后自動(dòng)停機(jī)3關(guān)鍵問(wèn)題在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)以下要求具體設(shè)計(jì)：(1) 擬定設(shè)計(jì)思路，它是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的指導(dǎo)(2) 選擇合適的硬件，以便節(jié)省成本和穩(wěn)定的運(yùn)行(3) 選擇合適的plc使其能夠滿足工作的需要(4) 編制plc的輸入/輸出分配表或繪制輸入/輸出端子接線圖(5) 根據(jù)系統(tǒng)要求編寫軟件說(shuō)明書(shū)，然后再進(jìn)行程序設(shè)計(jì)(6) 注重設(shè)計(jì)的可用性，以便在工作過(guò)程中工作人員對(duì)系統(tǒng)的交流和更好的去

13、操作(7) 設(shè)計(jì)工作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件4設(shè)計(jì)步驟(1)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，分析設(shè)計(jì)任務(wù)；(2)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，解決關(guān)鍵問(wèn)題；(3)完成相關(guān)硬件電路的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行器件的選型；(4)繪制軟件流程框圖；(5)編寫程序，調(diào)試；(6)功能完善。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度安排9月 1日9月10日：熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容、要求、任務(wù)；收集與設(shè)計(jì)相關(guān)的論文、資料，方案論證與選擇；9月11日9月15日：初步完成系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)配置與選型；9月15日9月20日：完善系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)；9月20日9月23日：繪制軟件框圖、編寫梯形圖及梯形圖調(diào)試；9月23日9月25日：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；9月26日9月27日：繪

14、制圖紙；9月27日9月30日：答辯。指導(dǎo)教師簽字時(shí)間年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)及成績(jī)學(xué)生姓名王旭宏專業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用班 級(jí)電氣技師10班學(xué) 號(hào)201024136畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目材料分揀分揀裝置的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓名劉東嵐指導(dǎo)教師職稱指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：簽字：年 月 日專家評(píng)語(yǔ)： 簽字： 年 月 日 答辯小組意見(jiàn)：答辯小組組長(zhǎng)簽字： 年 月 日成績(jī)： 院長(zhǎng)(主任) 簽字：年 月 日摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)控制科學(xué)面臨著新的挑戰(zhàn)。plc以其體積小、功能齊全、價(jià)格低廉和可靠性高等方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。plc的使用大大提高了控制

15、系統(tǒng)的可靠性和自控程度，為企業(yè)提供了更可靠的生產(chǎn)保障。如何在plc自動(dòng)控制領(lǐng)域充分發(fā)揮plc的優(yōu)勢(shì)，是目前自動(dòng)控制學(xué)科的重要課題之一。本課題正是在這樣的背景下，圍繞基于plc的材料分揀裝置設(shè)計(jì)展開(kāi)研究。論文首先敘述了plc的材料分揀裝置的發(fā)展背景、現(xiàn)狀和發(fā)展方向。然后，說(shuō)明了plc自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)工作原理和與傳統(tǒng)繼電器的區(qū)別。本文詳細(xì)敘述了一種基于plc的材料分揀裝置設(shè)計(jì)及自動(dòng)控制編程，以及怎樣通過(guò)plc程序設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)材料分揀和自動(dòng)控制。其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少（可利用原有設(shè)施改造），分揀系統(tǒng)不僅自動(dòng)化程度高，還具有在線修改功能，靈活性強(qiáng)，系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、可靠性高及系統(tǒng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞

16、：plc；材料分揀；自動(dòng)控制；傳感器abstractwith the rapid development of science and technology, modern industrial control systems become more complicated, the traditional control of science is facing new challenges. plc with its small size, full-featured, low cost and high reliability has unique advantages, in vari

17、ous fields has been applied widely. the use of plc control system greatly improved the reliability and automation level, providing a more reliable production and protection. how to give full play to plc automatic control advantages, is an important subject in one of the automatic control. this topic

18、 is in this context, the surrounding material sorting device based on plc design of a study. paper first describes the material sorting device plc backs the development, current status and future directions. then, show the work of plc control system for automatic sorting principle and the difference

19、 between traditional relays. this paper describes the material sorting based on plc control device design and programming, plc programming and how to achieve by material sorting and automatic control. the circuit structure is simple, less investment (transformation of existing facilities can be used

20、), sorting system is not only a high degree of automation, but also changes with the online features, flexibility, accurate data acquisition system with high reliability and system cost low.keywords: plc；material sorting；automatic control；sensor目 錄摘 要iabstractii第1章 緒 論11.1 plc材料分揀裝置的研究背景11.2 plc材料分揀

21、系統(tǒng)的現(xiàn)狀11.3 plc材料分揀系統(tǒng)的發(fā)展方向11.3.1系統(tǒng)集成21.3.2工藝創(chuàng)新21.3.3自動(dòng)分撿機(jī)2第2章 plc材料分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)42.1 plc自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)工作原理42.2 系統(tǒng)的硬件配置52.3系統(tǒng)的運(yùn)行方式62.4 plc與傳統(tǒng)繼電器的區(qū)別及選型72.4.1 plc與傳統(tǒng)繼電器的區(qū)別72.4.2 plc設(shè)計(jì)選型的一般原則72.5鐵傳感器的選用82.6鋁傳感器的選用82.7顏色傳感器的選用102.8光電傳感器的選用102.9 氣壓傳動(dòng)裝置選用102.9.1氣源裝置102.9.2氣壓發(fā)生裝置112.9.3冷卻器122.9.4儲(chǔ)氣罐122.9.5氣動(dòng)控制裝置132.10限

22、位開(kāi)關(guān)的選用132.11熔斷器的選用132.12電動(dòng)機(jī)的選用13第3章 plc自動(dòng)控制的軟件設(shè)計(jì)153.1 系統(tǒng)程序流程153.2 系統(tǒng)i/o分配173.3 系統(tǒng)功能表圖183.4 材料分揀裝置plc梯形圖19第4章 總結(jié)與展望214.1 總結(jié)214.2 未來(lái)展望21總 結(jié)23參考文獻(xiàn)25致 謝26附 錄27第1章 緒 論1.1 plc材料分揀裝置的研究背景隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制幾乎擴(kuò)展到所有工業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)要求做出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品1。為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的看著系統(tǒng)必須具有極高的

23、可靠性和靈活性，可編程控制器（programmable logic controller，plc）正是順應(yīng)著一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。plc的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，是當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的主要設(shè)備之一。plc已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制中，plc在其他領(lǐng)域，例如民用個(gè)家庭自動(dòng)化也得到了迅速的發(fā)展。而在眾多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，對(duì)不同的材料進(jìn)行分揀，以往常采用傳統(tǒng)的繼電器接觸控制，使用硬連接電器多，可靠性差，自動(dòng)化程度不高。目前已有許多企業(yè)采用先進(jìn)控制器對(duì)傳統(tǒng)接觸控制進(jìn)行改造，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自動(dòng)控制程度，為企業(yè)提供了更可靠的生產(chǎn)保障

24、。本文在此介紹一種采用可編程控制器（plc）對(duì)材料自動(dòng)分揀的一種方法，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少（可利用原有設(shè)施改造），自動(dòng)分揀系統(tǒng)不僅自動(dòng)化程度高，還具有在線修改功能，靈活性強(qiáng)。本控制系統(tǒng)是一簡(jiǎn)單的材料分揀控制系統(tǒng)，在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以將之改進(jìn)為物流分揀系統(tǒng)、自動(dòng)分揀機(jī)，從而服務(wù)于人們的日常生活中。1.2 plc材料分揀系統(tǒng)的現(xiàn)狀隨著生產(chǎn)趨于個(gè)性化、集約化，許多企業(yè)開(kāi)始加深對(duì)物流的認(rèn)識(shí)及其價(jià)值的深度挖掘，通過(guò)物流建設(shè)降低成本，提升競(jìng)爭(zhēng)力。自動(dòng)化物流系統(tǒng)逐漸應(yīng)用于煙草、制造、家電、醫(yī)藥、食品、圖書(shū)等領(lǐng)域。隨著物流市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)物流系統(tǒng)及裝備供應(yīng)商通過(guò)自主技術(shù)創(chuàng)新、引進(jìn)消化吸收，從起初低端技

25、術(shù)、國(guó)外進(jìn)口到現(xiàn)在高端創(chuàng)新、與國(guó)外廠商同臺(tái)競(jìng)技，物流裝備技術(shù)水平已明顯提高，但在高端技術(shù)方面也還存在較大差距。1.3 plc材料分揀系統(tǒng)的發(fā)展方向plc材料分揀系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展方向可以分為系統(tǒng)集成、工藝創(chuàng)新和自動(dòng)分揀機(jī)2三個(gè)方向。1.3.1系統(tǒng)集成由于專業(yè)高度分工和全球經(jīng)濟(jì)一體化，系統(tǒng)集成是一種理念和趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)廠商應(yīng)采取國(guó)內(nèi)集成、國(guó)外配套的合作思路，充分利用合作方在高端產(chǎn)品、關(guān)鍵設(shè)備上技術(shù)先進(jìn)成熟的優(yōu)勢(shì)，迅速實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高整個(gè)物流系統(tǒng)的技術(shù)含量和技術(shù)水平。集成不是簡(jiǎn)單的設(shè)備組合，是以系統(tǒng)思維的方式對(duì)設(shè)備功能的充分應(yīng)用，并保證軟硬接口的無(wú)縫和快捷，目的是實(shí)現(xiàn)集成創(chuàng)新。1.3.2工藝創(chuàng)新物流系統(tǒng)應(yīng)

26、充分注重“系統(tǒng)”概念，系統(tǒng)由多個(gè)單元組成。單元的有效組合，即是流程及工藝的設(shè)計(jì)，這是一個(gè)全局優(yōu)化的復(fù)雜過(guò)程。工藝設(shè)計(jì)中最重要的是了解用戶的實(shí)際需求，不同的行業(yè)和用戶對(duì)物流的需求有著較大的差異，這是一種個(gè)性化的服務(wù)，應(yīng)不斷拓展創(chuàng)新。就從煙草行業(yè)來(lái)講，結(jié)合卷煙生產(chǎn)工藝，將物流做寬做深，從煙葉醇化到成品發(fā)貨，從制絲分組加工到儲(chǔ)葉儲(chǔ)絲模塊化精益生產(chǎn)，工藝創(chuàng)新和裝備已融入并實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)自動(dòng)化（fa）。現(xiàn)在社會(huì)上己將物流的高科技產(chǎn)品(自動(dòng)分揀機(jī)、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、信息處理及通訊自動(dòng)化等)廣泛應(yīng)用于各個(gè)流通領(lǐng)域。自動(dòng)分揀系統(tǒng)是一次大戰(zhàn)后在美國(guó)、日本的配送中心廣泛采用的一種物流設(shè)備，己經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家大中型物流中

27、心不可缺少的一部分?？梢钥隙ǎS著物流大環(huán)境的逐步改善，科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，特別是感測(cè)技術(shù)、電子標(biāo)簽及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等的引入使用，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國(guó)發(fā)展空間巨大。1.3.3自動(dòng)分撿機(jī)在商業(yè)配送領(lǐng)域自動(dòng)分撿機(jī)的應(yīng)用較為廣泛，可實(shí)現(xiàn)多品種、小批量、多批次、短周期的物品分揀和配送作業(yè)。自動(dòng)分撿機(jī)的種類很多，有滑靴式、翻板式、交叉帶式等，國(guó)內(nèi)廠商能提供相應(yīng)產(chǎn)品，但從分類能力、可靠性等指標(biāo)來(lái)看，性參數(shù)能較國(guó)外先進(jìn)水平還有較大差距。目前，項(xiàng)目系統(tǒng)集成中進(jìn)口比例較高，在機(jī)場(chǎng)物流行李分揀系統(tǒng)中，由于分揀量大及高可靠性要求，基本都從國(guó)外進(jìn)口。隨著商業(yè)配送物流的快速發(fā)展，配送中心對(duì)自動(dòng)分揀機(jī)將會(huì)有更多需求，分

28、揀技術(shù)水平和設(shè)備性能將會(huì)有較大提高。物流配送中心是從事配送業(yè)務(wù)的物流場(chǎng)所或組織，它的作業(yè)流程包括“入庫(kù)保管揀貨分揀暫存出庫(kù)” 。物流中心每天接受眾多供應(yīng)商或貨主通過(guò)各種運(yùn)輸工具送來(lái)的成千上萬(wàn)種物品，用最短的時(shí)間將物品卸下并按品種、貨主、儲(chǔ)位或發(fā)送地點(diǎn)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分類，然后將物品運(yùn)送到指定地點(diǎn)。當(dāng)訂貨商向物流中心發(fā)出配送訂單后，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在最短時(shí)間內(nèi)從自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中準(zhǔn)確找到要出庫(kù)的物品所在位置，并按所需數(shù)量出庫(kù)，最后將從不同儲(chǔ)位上取出的不同數(shù)量的物品按配送地點(diǎn)的不同運(yùn)送到不同的存貨區(qū)域進(jìn)行分揀，以便裝車配送。值得一提的是對(duì)于小件物品的分揀技術(shù)和設(shè)備近幾年發(fā)展較快，主要集中在卷煙配送行業(yè)，從

29、電子標(biāo)簽揀選模式到立式、通道式分發(fā)機(jī)半自動(dòng)分揀，甚至全自動(dòng)補(bǔ)貨、分揀、裝箱，技術(shù)和設(shè)備都更新很快，目前各供應(yīng)商仍以高速分揀、高度自動(dòng)化的方向快速發(fā)展。第2章 plc材料分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1 plc自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)工作原理本文所設(shè)計(jì)的plc材料分揀系統(tǒng)采用推塊式分揀機(jī)的臺(tái)式結(jié)構(gòu)，有豎井式材料輸入料槽，滑板式產(chǎn)品輸出料槽口。同時(shí)，輸送帶作為傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，為了方便較快速度的啟動(dòng)和停止，用異步交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)；對(duì)不同材質(zhì)的三種傳感器分別固定在網(wǎng)孔板上；為了保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性又加了一個(gè)光電傳感器。整個(gè)控制系統(tǒng)有氣動(dòng)部件、電氣部件和硬件三大部分組成。氣動(dòng)部分由空氣壓縮機(jī)、氣缸、氣瓶、氣壓指示表、分水過(guò)濾器、

30、冷卻器、減壓閥、配氣器、等部件組成；電氣部分由plc、鐵檢測(cè)傳感器、鋁檢測(cè)傳感器、顏色檢測(cè)傳感器、光電傳感器、異步交流電機(jī)、開(kāi)關(guān)、電源等部件組成；硬件部分由傳送帶異步電動(dòng)機(jī)、傳送帶、底座、支架等組成。材料分撿系統(tǒng)工作原理示意圖如圖2.1所示。圖2.1材料分撿系統(tǒng)工作原理示意圖1氣瓶 2plc 3料槽 4電源 5電機(jī) 6料槽傳感器 7料倉(cāng)氣缸 8皮帶 9倉(cāng)庫(kù) 10氣缸 11傳感器其工作過(guò)程是開(kāi)啟電源，氣動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)始工作，系統(tǒng)進(jìn)入自檢狀態(tài)。下料傳感器檢測(cè)下料槽內(nèi)是否有物料，若沒(méi)有物料，延時(shí)后自動(dòng)等待上料；當(dāng)下料槽內(nèi)有物料時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。首先，下料傳感器發(fā)送信號(hào)給plc，plc傳送信號(hào)給下料氣缸。經(jīng)

31、過(guò)一定時(shí)間，下料汽缸將物料推至傳送帶。當(dāng)物料在傳送帶傳送時(shí)，plc計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)傳感器檢測(cè)到物料為鐵金屬時(shí)，發(fā)出反饋信號(hào)給plc，由plc控制氣缸一動(dòng)作，將物料推到料倉(cāng)。當(dāng)氣缸電磁閥運(yùn)行到后限位開(kāi)關(guān)時(shí)，電磁閥復(fù)位，回到原狀態(tài)。同理，可通過(guò)相應(yīng)傳感器分揀相應(yīng)的物料。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示。下料傳感器 p l c鐵檢測(cè)傳感器鋁檢測(cè)傳感器光電檢測(cè)傳感器輸送帶和下料氣缸鐵出料氣缸其他出料氣缸塑料出料氣缸鋁出料氣缸空氣壓縮機(jī)顏色料傳感器圖2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2 系統(tǒng)的硬件配置系統(tǒng)由氣動(dòng)部件、電氣部件和硬件三大部分組成。系統(tǒng)的硬件配置如表2.1。表2.1 系統(tǒng)硬件配置plc 1臺(tái)底

32、座1個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)1個(gè)光電傳感器2個(gè)鐵傳感器1個(gè)電機(jī)2個(gè)鋁傳感器1個(gè)氣缸5個(gè)顏色傳感器1個(gè)限位開(kāi)關(guān)10個(gè)氣瓶1個(gè)皮帶1條電源1個(gè)氣壓傳動(dòng)裝置1套2.3系統(tǒng)的運(yùn)行方式系統(tǒng)是全自動(dòng)的運(yùn)行方式。在系統(tǒng)開(kāi)始工作前需要人工合上刀閘開(kāi)關(guān)，然后手動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)的電源開(kāi)關(guān)。系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，進(jìn)入自檢狀態(tài)，當(dāng)有物料進(jìn)入料槽時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行；當(dāng)料槽中沒(méi)有物料時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入自檢狀態(tài)，等待物料再次進(jìn)入料槽，然后自動(dòng)運(yùn)行。系統(tǒng)需要停止工作時(shí)，需要人工切斷系統(tǒng)電源，然后再切斷主電源。自動(dòng)運(yùn)行方式是由一臺(tái)可編程序控制器（plc）來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，系統(tǒng)根據(jù)傳感器傳出的信號(hào)執(zhí)行事先編譯好程序3。系統(tǒng)主電路圖和結(jié)構(gòu)圖如圖2.3所示。

33、在圖2.3中，m1為傳送帶提供動(dòng)力的異步電動(dòng)機(jī)，m2為空氣壓縮機(jī)。fu1為主電路的熔斷器，起短路保護(hù)的作用。當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)熔體的電流使其發(fā)熱，當(dāng)達(dá)到熔化溫度時(shí)自行熔斷，從而分段電路。接觸器km1控制電動(dòng)機(jī)m1的運(yùn)行。當(dāng)接觸器收到plc為1的信號(hào)時(shí)，接觸器閉合，電動(dòng)機(jī)就可以啟動(dòng)運(yùn)行。fr1、fr2分別為電機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器，電動(dòng)機(jī)一旦出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載自動(dòng)切斷電路。并能購(gòu)隨過(guò)載程度而改變動(dòng)作時(shí)間的繼電器，充分發(fā)揮了電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，保證電動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)?？諌簷C(jī)電機(jī)傳送帶電機(jī)km2圖2.3 系統(tǒng)主電路圖2.4 plc與傳統(tǒng)繼電器的區(qū)別及選型2.4.1 plc與傳統(tǒng)繼電器的區(qū)別最初研制

34、生產(chǎn)plc主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運(yùn)行方式是不相同的：（1）當(dāng)plc運(yùn)行時(shí)，是通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)完成控制任務(wù)的，需要執(zhí)行眾多的操作4。但cpu不可能同時(shí)去執(zhí)行過(guò)個(gè)操作，它只能按分時(shí)操作方式，每一次執(zhí)行一個(gè)操作，按順序逐個(gè)執(zhí)行。由于cpu的運(yùn)算處理速度很快，所以從宏觀上來(lái)看，plc外部出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)似乎是同時(shí)完成的。這種串行工作過(guò)程稱為plc的掃描工作方式。用掃描工作方式執(zhí)行用戶程序時(shí)，掃描是從第一步開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)順序的先后，逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描執(zhí)行，周而復(fù)始重復(fù)運(yùn)行。繼電器控制裝置采用硬邏輯

35、并行運(yùn)行的方式，即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)（包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)）在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。 （2）plc的優(yōu)點(diǎn)：可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)；配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工作量小，維護(hù)方便，容易改造；設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短。2.4.2 plc設(shè)計(jì)選型的一般原則1、選擇自己熟悉的機(jī)種和機(jī)型：同樣的控制設(shè)備的設(shè)計(jì)，可以用任何同樣級(jí)別的plc來(lái)完成。如果選用你不熟悉的plc，你就必須從頭熟悉它，雖然不費(fèi)太多的事，但畢竟沒(méi)有用你熟悉的機(jī)型來(lái)的快。 2、不要大材小用：什么樣的規(guī)模設(shè)計(jì)任務(wù)

36、就選用什么樣規(guī)模的plc，避免造成太多的硬件資源的浪費(fèi)。3、具體的控制對(duì)象，具體選擇：根據(jù)不同的設(shè)計(jì)任務(wù)，來(lái)選擇plc的機(jī)型。4、選用易采購(gòu)的機(jī)型：有的產(chǎn)品經(jīng)銷商較少，不容易采購(gòu)或進(jìn)行比較，有的產(chǎn)品經(jīng)銷商很多，容易采購(gòu)和比較，你就可以選用信譽(yù)好、價(jià)格優(yōu)惠、技術(shù)上能夠給與支持的公司。5、經(jīng)常了解plc產(chǎn)品的發(fā)展動(dòng)態(tài)：plc產(chǎn)品更新?lián)Q代很快，你熟悉的機(jī)型也許過(guò)幾年就見(jiàn)不著了，所以，你最好在設(shè)計(jì)選型之前，先了解一下市場(chǎng)情況。目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有從美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)引進(jìn)的多種系列plc，國(guó)內(nèi)也有許多廠家組裝、開(kāi)發(fā)數(shù)十種plc，故plc系列標(biāo)準(zhǔn)不一，功能參差不齊，價(jià)格懸殊。在此情況下，plc的選擇應(yīng)著重

37、考慮plc的性能價(jià)格比，選擇可靠性高，功能相當(dāng)，負(fù)載能力合適，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的plc。本文介紹以plc的材料分揀裝置系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的要求，選擇為三菱公司的fx2n系列的fx2n-32mr-001。2.5鐵傳感器的選用霍爾接近開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)材料是否是磁性鐵金屬?；魻栐且环N磁敏元件。利用霍爾元件做成的開(kāi)關(guān)，叫做霍爾開(kāi)關(guān)5。當(dāng)磁性物件移近霍爾開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)檢測(cè)面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識(shí)別附近有無(wú)磁性物體存在，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。本系統(tǒng)中，當(dāng)材料是鐵時(shí)傳感器開(kāi)關(guān)閉合，產(chǎn)生電流驅(qū)動(dòng)線圈?；魻柦咏_(kāi)關(guān)的工作原理見(jiàn)圖2.4。因此，本系統(tǒng)中檢測(cè)鐵物料選用霍爾傳感器為2av系

38、列。圖2.4 霍爾接近開(kāi)關(guān)的工作原理圖2.6鋁傳感器的選用當(dāng)通過(guò)金屬體的磁通過(guò)變化時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電流，這種電流在導(dǎo)體中是自行閉合的，這就是所謂電渦流6。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分能量，從而使產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈阻抗發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。電渦流式傳感器是利用渦流效應(yīng)，將非電量轉(zhuǎn)換為阻抗的變化而進(jìn)行測(cè)量的。如圖2.5所示，一個(gè)扁平線圈置于金屬導(dǎo)體附近，當(dāng)線圈中通有交變電流i1時(shí)，線圈周圍就產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)h1。置于這一磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體就產(chǎn)生電渦流i2，電渦流也將產(chǎn)生一個(gè)新磁場(chǎng)h2，h2與h1方向相反，因而抵消部分原磁場(chǎng)，使通電線圈的有效阻抗發(fā)生變化。圖2.5 電渦流傳感器原理圖

39、我們可以把被測(cè)導(dǎo)體上形成的電渦流等效成一個(gè)短路環(huán)，這樣就可得到如圖2.6的等效電路。圖中r1、l1為傳感器線圈的電阻和電感。短路環(huán)可以認(rèn)為是一匝短路線圈，其電阻為r2、電感為l2。線圈與導(dǎo)體間存在一個(gè)互感m，它隨線圈與導(dǎo)體間距的減小而增大。當(dāng)鋁檢測(cè)傳感器檢測(cè)到金屬材料時(shí)，傳感器的線圈阻抗就會(huì)發(fā)生變化。圖2.6 電渦流傳感器等效電路圖利用這一性質(zhì)可以把鋁傳感器和繼電器如圖2.7連接，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能。所以本系統(tǒng)鋁傳感器選用電渦流傳感器為st系列。圖2.7 鋁傳感器開(kāi)關(guān)原理圖2.7顏色傳感器的選用我們所看到的物體顏色，實(shí)際上是物體表面吸收了照射到它上面，白光(日光)中的一部分有色成分之后，反射出的另一

40、部分有色光在人眼中的反應(yīng)7。白色是由各種頻率的可見(jiàn)光混合在一起構(gòu)成的，也就是說(shuō)白光中包含著各種顏色的色光(如紅、黃、綠、青、藍(lán)、紫)。根據(jù)三原色理論可知，各種顏色是由不同比例的三原色(紅、綠、藍(lán))混合而成的。如果知道構(gòu)成各種顏色的三原色的值，就能夠知道所測(cè)試物體的顏色。高分辨率顏色傳感器tcs230，是我們常用的顏色傳感器。對(duì)于tcs230來(lái)說(shuō)，當(dāng)選定一個(gè)顏色濾波器時(shí)，它只允許某種特定的原色通過(guò)，阻止其它原色的通過(guò)。例如：當(dāng)選擇紅色濾波器時(shí)，入射光中只有紅色可以通過(guò)，藍(lán)色和綠色都被阻止，這樣就可以得到紅色光的光強(qiáng)，同理，選擇其它的濾波器，就可以得到藍(lán)色光和綠色光的光強(qiáng)。通過(guò)這三個(gè)值，就可以分析

41、投射到tcs230傳感器上的光的顏色，本文選擇紅色濾波器。2.8光電傳感器的選用利用被檢測(cè)物體對(duì)光束的遮光或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體的有無(wú)。其物體不限于金屬，對(duì)所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)是一種電量傳感器，把電流或電壓的變化以光電的方式傳送出去，即進(jìn)行電信號(hào)光信號(hào)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。光電式傳感器工作原理:光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為發(fā)送器，接收器和檢測(cè)電路。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管（led）和激光二極管。接收器有光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效

42、信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。2.9 氣壓傳動(dòng)裝置選用2.9.1氣源裝置氣源裝置是為氣動(dòng)系統(tǒng)提供具有一定壓力和足夠流量、滿足一定凈化程度的壓縮空氣的能源裝置,它是氣動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分8。氣源裝置包括氣壓產(chǎn)生、壓縮空氣凈化與儲(chǔ)存、壓力穩(wěn)定和傳輸管道等裝置，這些設(shè)備一般布置于壓縮空氣站內(nèi)，作為整個(gè)工廠或車間的同一氣源，氣源裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2.8。圖2.8中，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)吸氣口的空氣過(guò)濾器將大氣中的空氣吸入9。冷卻器將壓縮空氣降溫冷卻，使高溫汽化的水、油凝結(jié)分離。油水分離器將冷凝出來(lái)的水滴、油滴、雜質(zhì)等分離并排出系統(tǒng)。儲(chǔ)氣罐用以壓縮空氣、穩(wěn)定壓縮空氣的壓力，并除去其中的部分油、水等雜質(zhì)，儲(chǔ)氣罐輸出

43、的壓縮空氣可用于不同空氣質(zhì)量要求的氣動(dòng)系統(tǒng)。圖2.8氣源裝置結(jié)構(gòu)圖2.9.2氣壓發(fā)生裝置氣壓發(fā)生裝置包括正壓發(fā)生裝置和負(fù)壓發(fā)生裝置，正壓發(fā)生裝置為空氣壓縮機(jī)。這也正是本系統(tǒng)所使用的氣壓發(fā)生裝置?？諝鈮嚎s機(jī)屬于正壓發(fā)生裝置，它是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力的能量轉(zhuǎn)換裝置，提供高于大氣壓力的氣壓。排氣壓力低于0.2mpa的一般稱為風(fēng)機(jī)（低于0.015mpa的稱為通風(fēng)機(jī)，0.0150.2mpa的稱為鼓風(fēng)機(jī)），它們用于通風(fēng)系統(tǒng)。排氣壓力高于0.2mpa的習(xí)慣上成為壓縮機(jī)，氣動(dòng)系統(tǒng)中通常采用壓縮機(jī)提供氣源。氣動(dòng)系統(tǒng)中多數(shù)氣動(dòng)元件都是在高于大氣壓力下工作的，用這些元件組成的啟動(dòng)系統(tǒng)稱為正壓系統(tǒng)。下面介紹常用的活

44、塞式空氣壓縮機(jī)的工作原理：氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中最常用的是往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)，其工作原理如圖2.9所示，當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲柄7旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)連桿6、滑塊5和活塞4的傳遞轉(zhuǎn)換，使活塞3在氣缸2內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞向右移動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)左腔密封容積逐漸增大，使其中的氣壓低于大氣壓，吸氣閥8被外界大氣壓力頂開(kāi)，空氣在大氣壓力作用下進(jìn)入氣缸內(nèi)，形成吸氣過(guò)程；當(dāng)活塞向左移動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)左腔密封容積逐漸減小，空氣受壓使氣壓升高，將吸氣閥關(guān)閉，形成壓縮過(guò)程；當(dāng)缸內(nèi)壓縮空氣壓力升至高于輸氣管路中壓力時(shí)，排氣閥1頂開(kāi)，壓縮空氣排入輸氣管路，形成排氣過(guò)程?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，容易實(shí)現(xiàn)大流量和高壓輸出；缺點(diǎn)是振

45、動(dòng)大、噪聲大，輸出流量、壓力有脈動(dòng)，需使用儲(chǔ)氣罐穩(wěn)壓。圖2.9 活塞式空氣壓縮機(jī)工作原理1排氣閥； 2氣缸； 3活塞； 4活塞；5滑塊； 6連桿； 7曲柄； 8吸氣閥； 9彈簧2.9.3冷卻器冷卻器安裝在空氣壓縮機(jī)出口的管道上，將空氣壓縮機(jī)排出的溫度高達(dá)120150的氣體冷卻到4050，從而使其中的水蒸氣和被高溫氧化的油霧冷凝成水滴和油滴而析出，進(jìn)而初步分離，以便對(duì)壓縮空氣實(shí)施進(jìn)一步凈化處理。因冷卻介質(zhì)為水，它的冷卻效率高，常用于中型和大型壓縮機(jī)。在工作時(shí)，一般是水在管內(nèi)流動(dòng)，空氣在管間流動(dòng)。管內(nèi)流動(dòng)的冷卻水多為單程或雙程流動(dòng)，管間空氣可以自由流動(dòng)。壓縮空氣在冷卻過(guò)程中生成的冷凝水可通過(guò)排水器

46、排出。在冷卻器上應(yīng)安裝溫度計(jì)以監(jiān)測(cè)工作情況。2.9.4儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣罐的主要作用是：儲(chǔ)存一定數(shù)量的壓縮空氣，以備發(fā)生故障或臨時(shí)需要應(yīng)急使用；消除由于空氣壓縮機(jī)斷續(xù)排氣而對(duì)系統(tǒng)引起的壓力脈動(dòng)，保證輸出氣流的連續(xù)性和平穩(wěn)性。進(jìn)一步分離壓縮空氣中的油、水等雜質(zhì)。2.9.5氣動(dòng)控制裝置氣動(dòng)系統(tǒng)不同于液壓系統(tǒng)，一般每一個(gè)液壓系統(tǒng)都自帶液壓源（液壓泵）；而在氣動(dòng)系統(tǒng)中，一般來(lái)說(shuō)由空氣壓縮機(jī)先將空氣壓縮，儲(chǔ)存在貯氣罐內(nèi)，然后經(jīng)管路輸送給各個(gè)氣動(dòng)裝置使用。 有些氣動(dòng)回路需要依靠回路中壓力的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制兩個(gè)執(zhí)行元件的順序動(dòng)作，所用的這種閥就是順序閥。順序閥與單向閥的組合稱為單向順序閥。所有的氣動(dòng)回路或貯氣罐為了安

47、全起見(jiàn)，當(dāng)壓力超過(guò)允許壓力值時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)向外排氣，這種壓力控制閥叫安全閥。2.10限位開(kāi)關(guān)的選用限位開(kāi)關(guān)又稱行程開(kāi)關(guān)或位置開(kāi)關(guān)。它是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路工作狀態(tài)的控制電器。行程開(kāi)關(guān)的動(dòng)作原理與控制按鈕相似，在機(jī)床設(shè)備中，事先將行程開(kāi)關(guān)根據(jù)工藝要求安裝在一定的行程位置上。部件在運(yùn)行中，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)時(shí)，使行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)電路的切換，達(dá)到控制運(yùn)動(dòng)部件行程位置的目的。直動(dòng)式行程開(kāi)關(guān)的機(jī)構(gòu)原理與復(fù)式按鈕相似。機(jī)床撞塊壓下推桿時(shí)，其常閉觸頭分開(kāi)，而常開(kāi)觸頭閉合；當(dāng)撞塊離開(kāi)推桿時(shí)，觸頭在彈簧力作用下恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。這種行程開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，因此本

48、設(shè)計(jì)采用直動(dòng)式限位開(kāi)關(guān)型號(hào)為lx19k。2.11熔斷器的選用熔斷器一種簡(jiǎn)單而有效的保護(hù)電器。在電路中主要起短路保護(hù)作用。其主要由熔體和安裝熔體的絕緣管(絕緣座)組成。使用時(shí)，熔體串接于被保護(hù)的電路中，當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí)，熔體被瞬時(shí)熔斷而分?jǐn)嚯娐罚鸬奖Ｗo(hù)作用。 熔斷器的工作原理是：當(dāng)電路發(fā)生故障或異常時(shí)，伴隨著電流不斷升高，升高的電流有可能損壞電路中的某些重要器件或貴重器件，也有可能燒毀電路甚至造成火災(zāi)。若電路中正確地安置了熔斷器，那么，熔斷器就會(huì)在電流異常升高到一定的高度和一定的時(shí)候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護(hù)電路安全運(yùn)行的作用。由于系統(tǒng)容量較小，系統(tǒng)容量主要是電動(dòng)機(jī)，故選用rcia系

49、列熔斷器。2.12電動(dòng)機(jī)的選用電動(dòng)機(jī)分為直流電機(jī)和交流電機(jī)，交流電機(jī)又分為同步電機(jī)和異步電機(jī)。由于異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用方便，運(yùn)行可靠，成本低廉，效率較高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。例如，在工業(yè)生產(chǎn)中，異步電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)中小型軋鋼設(shè)備，各種金屬切削機(jī)床，輕工機(jī)械和礦山機(jī)械等；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，異步電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)水泵，粉碎機(jī)以及其他農(nóng)副產(chǎn)品的加工機(jī)械；在民用電器方面的電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、空調(diào)機(jī)等也都是用異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的。所以系統(tǒng)中電機(jī)選用為異步電機(jī)，因?yàn)橄到y(tǒng)容量較小所以選用電機(jī)為st-ms90s系列。 第3章 plc自動(dòng)控制的軟件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)程序流程系統(tǒng)流程圖如下圖3.1所示3.1 系統(tǒng)的流程

50、圖plc程序工作流程10-12如下：(1) 接通電源，按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)啟動(dòng)，進(jìn)入自檢狀態(tài)，等待物體進(jìn)入料槽；(2)下料光電傳感器檢測(cè)到料槽有料時(shí)，料槽出料氣缸開(kāi)始動(dòng)作，將物料推到傳送帶上；當(dāng)氣缸碰到前限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候，計(jì)數(shù)器加一，氣缸停止前進(jìn)，開(kāi)始后退；當(dāng)氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候停止后退。 (3)氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)停止后退時(shí)，傳送帶上電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。(4)當(dāng)鐵傳感器檢測(cè)到鐵制物料通過(guò)的時(shí)候，氣缸一開(kāi)始動(dòng)作，把物料推到一號(hào)料倉(cāng)中；當(dāng)氣缸碰到前限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候，氣缸停止前進(jìn)，開(kāi)始后退；當(dāng)氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候停止后退。(5) 氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)停止后退時(shí)，計(jì)數(shù)器減一。(6) plc判斷計(jì)數(shù)器是否為零

51、，是零的話，系統(tǒng)復(fù)位；不為零的時(shí)候在料倉(cāng)光電傳感器有信號(hào)的時(shí)候下料氣缸動(dòng)作；下料氣缸沒(méi)有信號(hào)的時(shí)候返回傳動(dòng)帶電機(jī)，執(zhí)行下一步操作。(7)當(dāng)鋁傳感器檢測(cè)到鋁制物料通過(guò)的時(shí)候，氣缸二開(kāi)始動(dòng)作，把物料推到二號(hào)料倉(cāng)中；當(dāng)氣缸碰到前限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候，氣缸停止前進(jìn)，開(kāi)始后退；當(dāng)氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候停止后退。(8) 氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)停止后退時(shí)，計(jì)數(shù)器減一。(9) plc判斷計(jì)數(shù)器是否為零，是零的話，系統(tǒng)復(fù)位；不為零的時(shí)候在料倉(cāng)光電傳感器有信號(hào)的時(shí)候下料氣缸動(dòng)作；下料氣缸沒(méi)有信號(hào)的時(shí)候返回傳動(dòng)帶電機(jī)，執(zhí)行下一步操作。(10)當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到紅顏色物料通過(guò)的時(shí)候，氣缸三開(kāi)始動(dòng)作，把物料推到三號(hào)料倉(cāng)中；當(dāng)氣

52、缸碰到前限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候，氣缸停止前進(jìn)，開(kāi)始后退；當(dāng)氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候停止后退。(11) 氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)停止后退時(shí)，計(jì)數(shù)器減一。(12) plc判斷計(jì)數(shù)器是否為零，是零的話，系統(tǒng)復(fù)位；不為零的時(shí)候在料倉(cāng)光電傳感器有信號(hào)的時(shí)候下料氣缸動(dòng)作；下料氣缸沒(méi)有信號(hào)的時(shí)候返回傳動(dòng)帶電機(jī)，執(zhí)行下一步操作。(13)當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到物料通過(guò)的時(shí)候，氣缸四開(kāi)始動(dòng)作，把物料推到四號(hào)料倉(cāng)中；當(dāng)氣缸碰到前限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候，氣缸停止前進(jìn)，開(kāi)始后退；當(dāng)氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候停止后退。(14) 氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)停止后退時(shí)，計(jì)數(shù)器減一。(15) plc判斷計(jì)數(shù)器是否為零，是零的話，系統(tǒng)復(fù)位；不為零的時(shí)候在料倉(cāng)光電傳

53、感器有信號(hào)的時(shí)候下料氣缸動(dòng)作；下料氣缸沒(méi)有信號(hào)的時(shí)候返回傳動(dòng)帶電機(jī)，執(zhí)行下一步操作。(16)當(dāng)四個(gè)傳感器都沒(méi)有信號(hào)時(shí)，plc判斷計(jì)數(shù)器是否為零，是零的話，系統(tǒng)復(fù)位；不為零的時(shí)候在料倉(cāng)光電傳感器有信號(hào)的時(shí)候下料氣缸動(dòng)作；下料氣缸沒(méi)有信號(hào)的時(shí)候返回傳動(dòng)帶電機(jī)，執(zhí)行下一步操作。3.2 系統(tǒng)i/o分配i/o分配如表3.1 所示，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，系統(tǒng)的五個(gè)傳感器需要五個(gè)輸入口，十個(gè)限位開(kāi)關(guān)需要10個(gè)輸入口，輸出口分別分配給一個(gè)傳送帶電機(jī)和五個(gè)氣缸共需要6個(gè)輸出口。型號(hào)為fx2n-32mr-001型的plc分別有16個(gè)輸入口和輸出口，符合系統(tǒng)的i/o分配要求。 表3.1 i/o分配表輸入繼電器外部

54、器件輸出繼電器外部器件x000料倉(cāng)光電傳感器y000下料氣缸電磁閥x001料倉(cāng)前限位y001傳送帶電機(jī)x002料倉(cāng)后限位y002氣缸一電磁閥x003鐵傳感器y003氣缸二電磁閥x004氣缸一前限位y004氣缸三電磁閥x005氣缸一后限位y005氣缸四電磁閥x006鋁傳感器x007氣缸二前限位x010氣缸二后限位x011顏色傳感器x012氣缸三前限位x013氣缸三后限位x014光電傳感器x0150氣缸四前限位x016氣缸四后限位i/o接線圖如圖3.2 所示圖3.2 i/o接線圖3.3 系統(tǒng)功能表圖功能表圖又稱做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)plc的順序控制程序的有力工具。功能表圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，它是一種通用的技術(shù)語(yǔ)言，可以用于進(jìn)一步設(shè)計(jì)和不同專業(yè)的人員之間進(jìn)行技術(shù)交流。功能表圖一般主要有步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作組