蘋果分揀機(jī)構(gòu)參考模板

1、機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)基于PLC的蘋果檢測(cè)及分揀系統(tǒng)班 級(jí)：*組 長(zhǎng)：*組 員：*指導(dǎo)老師：楊*教授日 期：2015/12/201 / 31摘要 我國(guó)是蘋果的生產(chǎn)種植大國(guó)，卻不是強(qiáng)國(guó)，原因之一是我國(guó)對(duì)水果的品質(zhì)檢測(cè)及分離技術(shù)落后，因此農(nóng)產(chǎn)品的檢測(cè)以其無(wú)損，快速，自動(dòng)化程度高等眾多特點(diǎn)使其成為國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的一個(gè)重要的研究課題。本文采用多種傳感器，對(duì)貯藏期蘋果的表面及內(nèi)部品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，分析得出各自對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)特性。建立一套分揀機(jī)構(gòu)與檢測(cè)機(jī)構(gòu)相連接。然后根據(jù)分析結(jié)果將不同的蘋果進(jìn)行分類儲(chǔ)存。發(fā)揮出不同品質(zhì)的蘋果的最大利用率，提高蘋果在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。關(guān)鍵詞：蘋果；傳感器；分揀系統(tǒng)；PLC控制目錄摘

2、要I0緒論40.1題目研究背景40.2題目介紹40.3論文結(jié)構(gòu)51農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)61.1國(guó)內(nèi)外農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)概述61.2檢測(cè)所用傳感器61.2.1X射線傳感器61.2.2色彩傳感器71.2.3電容傳感器82分揀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)92.1分揀機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)92.2關(guān)鍵零件的零件圖繪制113PLC編程控制113.1PLC編程簡(jiǎn)介113.1.1PLC技術(shù)簡(jiǎn)介113.1.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域133.1.3PLC的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r與未來(lái)展望133.2本設(shè)計(jì)的具體編程143.2.1西門子S7-200系列的編程簡(jiǎn)介143.2.2分揀機(jī)構(gòu)的硬件連接163.2.3分揀機(jī)構(gòu)的PLC編程194總結(jié)23參考文獻(xiàn)25附：小組分工26

3、0緒論0.1題目研究背景我國(guó)是水果的生產(chǎn)大國(guó)，其中蘋果是我國(guó)第一大水果，其種植面積和產(chǎn)量都居于全國(guó)第一位，在世界范圍內(nèi)占據(jù)著重要的位置。特別是改革開放以來(lái)，我國(guó)實(shí)行農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策，蘋果產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為農(nóng)民增收的支柱性產(chǎn)業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位。截止2010年底，我國(guó)蘋果種植面積達(dá)213.91萬(wàn)公頃，占世界蘋果種植總面積的41.32%。與此同時(shí)，我國(guó)蘋果總產(chǎn)量為3326.33萬(wàn)噸，占全國(guó)水果總產(chǎn)量的15.54%，世界蘋果總產(chǎn)量的42.92%，是1990年全國(guó)蘋果總產(chǎn)量的7.7倍，并保持著年均28%的增長(zhǎng)率。但是，我們不能被這些數(shù)字所蒙蔽，縱然中國(guó)的出口量占到世界所有出口國(guó)家的首位，但是與

4、我國(guó)巨大的蘋果產(chǎn)量相比，出口量?jī)H占蘋果產(chǎn)量的3%-5%左右，而且主要出口國(guó)家集中在亞洲以及俄羅斯等中低端市場(chǎng)，由于產(chǎn)品品質(zhì)、上市時(shí)間等原因，我國(guó)鮮蘋果在歐美等國(guó)的高端市場(chǎng)占有量很小。究其原因，蘋果的種植品種不合理、種植方式較為粗放、農(nóng)藥殘留較高等，但是更深層次的原因是各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)有待提高。比如在我國(guó)水果采后，對(duì)于果品的品質(zhì)檢測(cè)及分離等相關(guān)的技術(shù)和配套設(shè)施就比較落后，以至于我國(guó)的優(yōu)質(zhì)果品無(wú)法按照其應(yīng)當(dāng)?shù)膬r(jià)格出售，無(wú)法帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。0.2題目介紹果品的品質(zhì)檢測(cè)及分級(jí)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)于提高我國(guó)水果質(zhì)量，跨越國(guó)外技術(shù)壁壘的限制，改變我國(guó)水果在國(guó)際高端幣場(chǎng)的不利局面，提高相關(guān)行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力

5、，有重大而深遠(yuǎn)的意義。使用傳感器檢測(cè)方式，對(duì)水果外部及內(nèi)部品質(zhì)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，盡管該類方法發(fā)展時(shí)間短，也沒有嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是它無(wú)損，快速，自動(dòng)化程度高等眾多特點(diǎn)使其成為國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的一個(gè)重要的研究課題，這必將為我國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)新的契機(jī)。結(jié)合檢測(cè)技術(shù)對(duì)蘋果進(jìn)行數(shù)字化分析處理后，可以對(duì)蘋果進(jìn)行分級(jí)處理，在本論文中，我們自行設(shè)計(jì)一種自動(dòng)控制的分揀機(jī)構(gòu)，完成檢測(cè)結(jié)果的對(duì)應(yīng)分類，并且使用PLC控制此套分揀系統(tǒng)，使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。對(duì)于不同品質(zhì)的蘋果采用不同的加工和存儲(chǔ)，發(fā)揮每一個(gè)蘋果的潛在價(jià)值。此套設(shè)備具體的工作流程如下圖1：圖1 設(shè)備工作流程圖0.3論文結(jié)構(gòu)論文在結(jié)構(gòu)上共分為四個(gè)章節(jié)，各章

6、節(jié)的主要內(nèi)容如下：第一章是 緒論，主要介紹了該題目的研究背景、國(guó)內(nèi)外研究狀況、題目研究?jī)?nèi)容、題目研究方法和論文構(gòu)成等。第二章是 農(nóng)產(chǎn)品傳感器檢測(cè)簡(jiǎn)介，主要包括國(guó)內(nèi)外的一些常用檢測(cè)方法，本實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)方法原理簡(jiǎn)介。主要是三種傳感器的介紹。第三章是 分揀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，整個(gè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三維圖及關(guān)鍵零件的零件圖。第四章是 PLC編程控制，主要包括PLC編程簡(jiǎn)介，本實(shí)驗(yàn)的具體編程過(guò)程、梯形圖和硬件連接圖。1農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)121.1國(guó)內(nèi)外農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)概述近年來(lái)，隨著人們對(duì)食品安全的關(guān)注程度不斷提高，以及國(guó)際貿(mào)易中技術(shù)壁壘的存在，相關(guān)政府部門、生產(chǎn)者以及消費(fèi)者對(duì)于快速、無(wú)損、便捷的檢

7、測(cè)手段的需求與日俱增。在這種背景下，農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并成為當(dāng)前檢測(cè)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)是以不損壞被檢測(cè)對(duì)象為前提，利用被測(cè)物內(nèi)部結(jié)構(gòu)或者外部特征所引起的對(duì)光、聲、熱、電、磁等反應(yīng)，獲取與農(nóng)產(chǎn)品有關(guān)的內(nèi)容、性質(zhì)或成分等物理、化學(xué)信息，來(lái)探測(cè)其性質(zhì)和數(shù)量的變化，農(nóng)產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)是一門新興的綜合性應(yīng)用學(xué)科，它起源于工業(yè)檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)原理不同，無(wú)損檢測(cè)大致可分為電學(xué)特性檢測(cè)法、光聲學(xué)特性檢測(cè)法、機(jī)器視覺技術(shù)檢測(cè)方法、化學(xué)特性檢測(cè)法、射線與電磁檢測(cè)技術(shù)等五大類，涉及近高光譜成像、超聲波、紅外光譜、核磁共振、X光成像、生物傳感器、射頻識(shí)別、機(jī)器視覺等技術(shù)。1.2檢測(cè)所用傳感器本設(shè)計(jì)中共采用了

8、三種傳感器，分別對(duì)蘋果的傷損情況、色澤以及水分含量進(jìn)行鑒定，從而根據(jù)不同的特性對(duì)蘋果進(jìn)行分類存儲(chǔ)。1.2.1X射線傳感器通過(guò)射線傳感器我們可以發(fā)現(xiàn)蘋果表面或者內(nèi)部是否有傷疤存在，如果有傷疤，將檢測(cè)結(jié)果傳到PLC控制系統(tǒng)將其直接剔除掉。X射線檢測(cè)的一般過(guò)程為：首先，設(shè)置射線源的相應(yīng)電壓電流參數(shù)使射線源發(fā)出相應(yīng)能量的射線，射線穿過(guò)待測(cè)工件發(fā)生衰減，探測(cè)器探測(cè)到衰減后的射線根據(jù)其強(qiáng)度不同轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行處理：然后經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式的投影值，并傳送給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)起來(lái)。然后計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)采集模式的不同采用相應(yīng)的圖像重建算法重建圖像，之后所得圖片的具體情況進(jìn)行相應(yīng)的

9、圖像處理；最后對(duì)圖像進(jìn)行分析量化，得出被檢測(cè)物體的內(nèi)部缺陷情況。X射線成像原理:當(dāng)物質(zhì)穿過(guò)均勻物質(zhì)時(shí),其強(qiáng)度衰減遵循Beer定律：I=I0e-l公式中: I 穿過(guò)均勻物體后,X線出射時(shí)的強(qiáng)度，Ev；I0X線入射時(shí)的強(qiáng)度，Ev;l穿過(guò)均勻物體的路徑長(zhǎng)度，Mn;衰減系數(shù)Ev/Mm。圖2 X射線穿透模型1.2.2色彩傳感器通過(guò)色彩傳感器可以將蘋果的色澤進(jìn)行檢測(cè)，然后將檢測(cè)結(jié)果傳到PLC控制系統(tǒng)，根據(jù)不同結(jié)果進(jìn)行分類，輸送到下一個(gè)環(huán)節(jié)。色彩傳感器分為三種不同類型：光到光電流轉(zhuǎn)換，光到模擬電壓轉(zhuǎn)換，光到數(shù)字轉(zhuǎn)換。使用的是人眼檢測(cè)色彩的基本原理。顏色傳感器一直用裝配線來(lái)檢測(cè)特定的組件。顏色傳感器的挑戰(zhàn)是檢

10、測(cè)微妙差異相似或高度反光的顏色。電子技術(shù)的發(fā)展,光學(xué),軟件促進(jìn)顏色傳感器發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)使得更敏感的傳感器,可以忽略光澤和區(qū)別出微妙的色調(diào)。可以調(diào)整方便靈活的制造和精確的色彩校正。一個(gè)典型的顏色傳感器具有高強(qiáng)度白光LED,光在目標(biāo)項(xiàng)目調(diào)制。反射從目標(biāo)是分析的成分紅,綠,藍(lán)(RGB)值和強(qiáng)度。此信息用于驗(yàn)證正確的部分和組裝,準(zhǔn)確控制制成品的顏色。如果傳感器有多個(gè)通道,它可以被編程來(lái)識(shí)別多種顏色一個(gè)顏色在每個(gè)頻道,每個(gè)頻道信號(hào)是一個(gè)離散報(bào)警輸出。這一技術(shù)使簡(jiǎn)單的顏色識(shí)別或匹配,比如排序或部分識(shí)別功能,通過(guò)/失敗標(biāo)準(zhǔn)是足夠的。圖3 色彩傳感器的工作原理圖1.2.3電容傳感器通過(guò)電容傳感器可以將蘋果的內(nèi)

11、部的水分程度進(jìn)行檢測(cè)，然后將檢測(cè)結(jié)果傳到PLC控制系統(tǒng)，根據(jù)不同結(jié)果進(jìn)行分類，完成整個(gè)流程。電容測(cè)量技術(shù)近幾年來(lái)有了很大進(jìn)展，它不但廣泛用于位移、振動(dòng)、角度、加速度等機(jī)械量的精密測(cè)量，而且，還逐步擴(kuò)大應(yīng)用于壓力、差壓、液面、料面、成分含量等方面的測(cè)量。由于電容式傳感器具有一系列突出的優(yōu)點(diǎn)：如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，分辨率高，可非接觸測(cè)量等。這些優(yōu)點(diǎn)，隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是集成電路的出現(xiàn)，將得到進(jìn)一步的體現(xiàn)。而它存在的分布電容、非線性等缺點(diǎn)又將不斷地得到克服，因此電容式傳感器在非電測(cè)量和自動(dòng)檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。電容式傳感器是一種具有可變參數(shù)的電容器。多數(shù)場(chǎng)合下，電容是由兩個(gè)金屬平行板組成并

12、且以空氣為介質(zhì)。由兩個(gè)平行板組成的電容器的電容量為式中電容極板介質(zhì)的介電常數(shù)。兩平行板所覆蓋面積；兩平行板之間的距離；電容量在此次設(shè)計(jì)中采用的是變介質(zhì)型電容傳感器，從而測(cè)出蘋果中水分的含量變化，所以對(duì)傳感器的靈敏度要求非常高。圖4 變介質(zhì)型電容傳感器2分揀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1232.1分揀機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖5 分揀機(jī)構(gòu)的總體三維圖如圖5所示，分揀機(jī)構(gòu)主要由藍(lán)色的送料機(jī)構(gòu)和紅色的傳輸機(jī)構(gòu)兩大部分組成，其中送料機(jī)構(gòu)將料斗中的蘋果分散后送入傳輸機(jī)構(gòu)上，傳輸機(jī)構(gòu)的通道寬度剛好只允許一個(gè)蘋果通過(guò)，保證蘋果一次通過(guò)各個(gè)檢測(cè)分揀站。在檢測(cè)分揀1站，利用射線傳感器檢測(cè)蘋果傷損情況，若蘋果完好無(wú)損，綠燈亮，該站分料輪不動(dòng)作

13、，順利通過(guò)進(jìn)行下一站檢測(cè)分揀；如果檢測(cè)到蘋果有傷損，紅燈亮，該站產(chǎn)生脈沖傳到分料輪的步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)90度，將傷損蘋果撥到廢品收集盤中。圖6 分揀機(jī)構(gòu)的檢測(cè)分揀2站通過(guò)檢測(cè)分揀1站的蘋果到達(dá)檢測(cè)分揀2站，如圖6所示，此站利用色彩傳感器檢測(cè)蘋果色澤，將蘋果分成A和B兩等。當(dāng)A等時(shí)藍(lán)燈亮，撥料板向右擺動(dòng)，擋住右行通道，蘋果自動(dòng)進(jìn)入左邊通道，反之，當(dāng)B等時(shí)黃燈亮，撥料板向左擺動(dòng)，擋住左行通道，蘋果自動(dòng)進(jìn)入右邊通道，完成色澤分揀。圖7 分揀機(jī)構(gòu)的檢測(cè)分揀3站色澤分揀后，左右兩個(gè)通道各有一個(gè)相同的檢測(cè)分揀站，分別為3站和4站，均用電容傳感器檢測(cè)蘋果水分，分成甲乙兩個(gè)等級(jí)，此處僅以如圖7所示檢測(cè)分揀3站進(jìn)行說(shuō)

14、明，當(dāng)檢測(cè)到蘋果水分為乙等時(shí)，綠燈亮，分料輪不動(dòng)作，蘋果傳輸?shù)奖M頭的收料盤中；當(dāng)檢測(cè)到蘋果水分為甲等時(shí)，紅燈亮，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，傳到該站步進(jìn)電機(jī)，控制分料輪旋轉(zhuǎn)90度，將蘋果撥到旁邊的收料盤中。2.2關(guān)鍵零件的零件圖繪制分料機(jī)構(gòu)的分料輪，由大小相同的4個(gè)撥盤組成，相間90度，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)，每個(gè)脈沖旋轉(zhuǎn)90度，不動(dòng)作時(shí)間隙剛好可以通過(guò)蘋果，具體參數(shù)如圖所示：圖8 分料輪的零件圖3PLC編程控制43.1PLC編程簡(jiǎn)介3.1.1PLC技術(shù)簡(jiǎn)介可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱PLC ( Programmable logic Controller)，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委

15、員會(huì)(International ElectricalCommittee)頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義:"PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易十與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 圖9 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖PLC具有以下特點(diǎn)：(1)可靠性高，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由十采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用

16、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。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。(2)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂檬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)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用十各種數(shù)字控制領(lǐng)域。(3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎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)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易十為工程技術(shù)人員接受。(4)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，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

17、系統(tǒng)設(shè)訓(xùn)一及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。(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，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由十體積小容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。3.1.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用十鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類：(1)開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用十單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用十多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。(2)模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許

18、多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程邏輯控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量C(Analog)和數(shù)字量( Digital)之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。(3)運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。(4)過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。(5)數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以

19、完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。(6)通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。3.1.3PLC的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r與未來(lái)展望世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC是1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制的。限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)時(shí)功能。我國(guó)可編程邏輯控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編

20、程邏輯控制器。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程邏輯控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國(guó)比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。21世紀(jì)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程邏輯控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智

21、能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)，從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展，從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS (Distributed Control System)中已有大量的可編程邏輯控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程邏輯控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。3.2本設(shè)計(jì)的具體編程3.2.1西門子S7-200系列的編程簡(jiǎn)介PLC是采用軟件編制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制要求的。編程時(shí)要使用到各種編程元件，它們可提供無(wú)數(shù)個(gè)動(dòng)合和

22、動(dòng)斷觸點(diǎn)。編程元件是指輸入寄存器、輸出寄存器、位存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲(chǔ)器等。表1 S7-200系列部分編程元件的編號(hào)范圍與功能說(shuō)明如下表所示元件名稱符號(hào)編號(hào)范圍功 能 說(shuō) 明輸入寄存器II0.0I1.5共14點(diǎn)接受外部輸入設(shè)備的信號(hào)輸出寄存器QQ0.0Q1.1共10點(diǎn)輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備位存儲(chǔ)器MM0.0M31.7在程序內(nèi)部使用，不能提供外部輸出定時(shí)器256(T0T255)T0,T64保持型通電延時(shí)1msT1T4,T65T68保持型通電延時(shí)10msT5T31,T69T95保持型通電延時(shí)100msT32,T96ON/OFF延時(shí),1msT33T36,

23、T97T100ON/OFF延時(shí),10msT37T63,T101T255ON/OFF延時(shí),100ms計(jì)數(shù)器CC0C255加法計(jì)數(shù)器，觸點(diǎn)在程序內(nèi)部使用高速計(jì)數(shù)器HCHC0HC5用來(lái)累計(jì)比CPU掃描速率更快的事件順控繼電器SS0.0S31.7提供控制程序的邏輯分段變量存儲(chǔ)器VB0.0VB5119.7數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲(chǔ)元件局部存儲(chǔ)器LLB0.0LB63.7使用臨時(shí)的寄存器，作為暫時(shí)存儲(chǔ)器特殊存儲(chǔ)器SMSM0.0SM549.7CPU與用戶之間交換信息特殊存儲(chǔ)器SM(只讀)SM0.0SM29.7接受外部信號(hào)累加寄存器ACAC0AC3用來(lái)存放計(jì)算的中間值西門子S7-200系列可編程控制器有CPU21X系

24、列，CPU22X系列，其中CPU22X型可編程控制器提供了4個(gè)不同的基本型號(hào)，常見的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四中基本型號(hào)。表2 S7-200的基本指令簡(jiǎn)表助記符節(jié)點(diǎn)命令功能說(shuō)明LDLDNNN裝載(開始的常開觸點(diǎn))取反后裝載(開始的常閉觸點(diǎn))AANNN與(串聯(lián)的常開觸點(diǎn))取反后與(串聯(lián)的常閉觸點(diǎn))OONNN或(并聯(lián)的常開觸點(diǎn))取反后或(并聯(lián)的常閉觸點(diǎn))EUED上升沿檢測(cè)下降沿檢測(cè)=N賦值SRS_BIT,NS_BIT,N置位一個(gè)區(qū)域復(fù)位一個(gè)區(qū)域SHRBDATA,S_BIT,N移位寄存器SRBSLBOUT,NOUT,N字節(jié)右移N位字節(jié)左移N位RRBRLBOUT,NOU

25、T,N字節(jié)循環(huán)右移N位字節(jié)循環(huán)左移N位TON TOFTxxx,TPTxxx,TP通電延時(shí)定時(shí)器斷電延時(shí)定時(shí)器CTUCTDCxxx,PVCxxx,PV加計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)器END程序的條件結(jié)束STOP切換到STOP模式JMPN跳到指定的標(biāo)號(hào)ALDOLD電路塊串聯(lián)電路塊并聯(lián)3.2.2分揀機(jī)構(gòu)的硬件連接（1）分揀機(jī)構(gòu)的外部接線圖如圖10所示：圖10 S7-200的外部接線圖SB6、SB4和SB2為啟動(dòng)按鈕，SB1、SB3和SB5為停止按鈕，有傷損、色澤A、色澤B、A+甲和B+甲分別由傳感器傳出的脈沖信號(hào)控制，其所屬接觸器和對(duì)應(yīng)的地址如圖所示。（2）分揀機(jī)構(gòu)的電氣控制原理圖為：圖11 分揀機(jī)構(gòu)的電氣控制原理

26、圖電機(jī)M1功率較大，帶動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，采用Y啟動(dòng)，電機(jī)M2功率稍小，帶動(dòng)傳輸機(jī)構(gòu)，直接啟動(dòng)即可，電機(jī)M3、M4、M5和M6為步進(jìn)電機(jī)，分別帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的分揀裝置，考慮到工作流程和節(jié)能效率的問題，啟動(dòng)時(shí)先打開步進(jìn)電機(jī)和檢測(cè)分揀站的總開關(guān)SB6，再按開關(guān)SB4啟動(dòng)傳輸電機(jī)M2，最后按開關(guān)SB2啟動(dòng)送料電機(jī)M1，以防止蘋果堆積；關(guān)閉時(shí)先關(guān)閉送料電機(jī)，再關(guān)閉傳輸電機(jī)，最后關(guān)閉步進(jìn)電機(jī)和檢測(cè)分揀站的總開關(guān)，保證線上蘋果全部完成分揀，并且一定程度上節(jié)省能源，減少電機(jī)空轉(zhuǎn)。如果不按上述所說(shuō)順序進(jìn)行操作，按鈕將不起作用，起到保護(hù)作用，主電路如圖12所示，變壓器及指示燈如圖12所示，控制輔助電路如圖14所示。圖12 分

27、揀機(jī)構(gòu)的主電路圖13 變壓器及指示燈等輔助指示電路按SB6，線圈KM5通電，開關(guān)KM5閉合自鎖，步進(jìn)電機(jī)和檢測(cè)分揀站的總開關(guān)閉合；蘋果有傷損時(shí)，線圈KM6通電，開關(guān)KM6閉合；蘋果色澤為A時(shí)，線圈KM7通電，開關(guān)KM7閉合；蘋果色澤為B時(shí)，線圈KM8通電，開關(guān)KM8閉合；色澤為A的蘋果含水量為甲時(shí)，線圈KM9通電，開關(guān)KM9閉合；色澤為B的蘋果含水量為甲時(shí)，線圈KM10通電，開關(guān)KM10閉合；按SB4（開關(guān)KM5已閉合），線圈KM4通電，開關(guān)KM4閉合自鎖，傳輸電機(jī)工作；按SB2（開關(guān)KM4已閉合），線圈KM1通電，開關(guān)KM1閉合自鎖；同時(shí)線圈KM3通電，常閉開關(guān)KM3斷開，常開開關(guān)KM3閉合

28、，電機(jī)M1形成Y形連接；同時(shí)線圈KT通電，時(shí)間到后常閉開關(guān)KT斷開，切斷線圈KM3，常開開關(guān)KT閉合，線圈KM2通電，常開開關(guān)KM2閉合，形成形連接，同時(shí)常閉開關(guān)KM2斷開，切斷線圈KT，完成送料電機(jī)的Y啟動(dòng)并穩(wěn)定運(yùn)行；按SB1，線圈KM1斷電，開關(guān)KM1斷開，送料電機(jī)停止；按SB3（開關(guān)KM1已斷開），線圈KM4斷電，開關(guān)KM4斷開，傳輸電機(jī)停止；按SB5（開關(guān)KM4已斷開），線圈KM5斷開，開關(guān)KM5斷開，步進(jìn)電機(jī)和檢測(cè)分揀站的分揀開關(guān)斷開；圖14 分揀機(jī)構(gòu)的輔助控制電路3.2.3分揀機(jī)構(gòu)的PLC編程（1）分揀系統(tǒng)的梯形圖的輸入輸出口對(duì)應(yīng)表如下：表3 輸入輸出口對(duì)應(yīng)表（2）分揀系統(tǒng)的梯形圖（3）分揀系統(tǒng)的語(yǔ)句表為：網(wǎng)絡(luò)1LD I0.0S Q0.0，1網(wǎng)絡(luò)2LD I0.1A Q0.0S M0.0，1網(wǎng)絡(luò)3LD I0.2O Q0.1A M0.0LPSTON T37+100LRD= Q0.1LPP AN T37= Q0.2網(wǎng)絡(luò)4LD T37O M0.1S M