畢業(yè)設(shè)計模板

目錄摘要…………1關(guān)鍵字………………………1一、概述……………………21.1本題設(shè)計的目的和意義………………21.2本題設(shè)計的內(nèi)容………2二、功能需求分析…………32.1本題設(shè)計的背景………32.2本題設(shè)計的特點………4三、詳細設(shè)計………………43.1系統(tǒng)控制方案的設(shè)定…………………43.2硬件的設(shè)計……………63.3軟件的設(shè)計……………15四、總結(jié)……………………18參照文獻……………………19附錄…………20基于PLC控制的材料分揀裝置XX(xx港控xx)摘要材料分揀控制系統(tǒng)的使用是目前工業(yè)自動化常用的控制系統(tǒng)之一，它可以根據(jù)多種產(chǎn)品的加工需要，按照預(yù)定的控制程序動作，實現(xiàn)對不一樣的產(chǎn)品進行分類，減輕人工的勞動強度，完畢自動化生產(chǎn)的控制規(guī)定，具有動作迅速、精確、構(gòu)造簡樸、安裝以便、可靠等一系列長處，在各行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用?？删幊绦蚩刂破魇窃诶^電器控制和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為關(guān)鍵、集計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)及通信技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，功能比較強大。在此裝置中選擇PLC來控制分檢系統(tǒng)。分揀功能包括四個方面:分揀出金屬鐵質(zhì)材料、鋁質(zhì)材料；分揀出金屬中黃顏色塊；其他材料塊；設(shè)計分為兩大類：硬件部分和軟件部分，硬件部分包括氣動部分；軟件為PLC程序部分。關(guān)鍵字：分揀裝置氣缸電磁閥傳感器PLC概述1.1本題設(shè)計的目的和意義產(chǎn)品傳送與分揀是企業(yè)生產(chǎn)過程中常常用到的自動化生產(chǎn)線之一，他可以根據(jù)多種產(chǎn)品加工的需求，按照規(guī)定的控制程序操作，實現(xiàn)對不一樣的產(chǎn)品進行分類，減輕工人的勞動強度，完畢自動化生產(chǎn)的控制規(guī)定。在本系統(tǒng)中采用的是氣壓傳動系統(tǒng)，它具有動作速度、精確、構(gòu)造簡樸、安裝以便、可靠等一系列長處，在各行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用?？删幊绦蚩刂破魇乾F(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱之一，具有極為廣泛的應(yīng)用范圍。目前，市場上銷售的設(shè)備提供的試驗?zāi)芰^弱，同步還存在安全隱患，首先危及人身安全，另首先還危及設(shè)備安全。因此，擬設(shè)計開發(fā)一種試驗平臺，使其可以最大程度地提高設(shè)備運用率，改善試驗效果，提高試驗層次。20世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是愈加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了多種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場所；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了多種人機界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套愈加輕易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。1.2本課題設(shè)計的內(nèi)容1.2.1自動分揀系統(tǒng)的重要特點1．能持續(xù)、大批量的分解貨品。由于采用流水線自動作業(yè)方式，自動分揀系統(tǒng)不受氣候、時間、人的體力等的限制，可以持續(xù)運行，同步由于自動分揀系統(tǒng)單位時間分揀件數(shù)多，因此自動分揀系統(tǒng)的分揀能力是人工分揀系統(tǒng)無法比擬的。例如，目前世界上一般的自動分揀系統(tǒng)可以持續(xù)運行100個小時以上，每小時可分揀7000件包裝商品，如用人工則每小時只能分揀150件左右，同步分揀人員也不能在這種勞動強度下持續(xù)工作8小時。2.分揀誤差率極低。自動分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小重要取決于所輸入分揀信息的精確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機制，假如采用人工鍵盤或語音識別方式輸入，則誤差率在3％以上，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼的印制自身有差錯，否則不會出錯。因此，目前自動分解系統(tǒng)重要采用條形碼技術(shù)來識別貨品。3．分揀作業(yè)基本實行無人化。建立自動分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕人員的勞動強度，提高人員的使用效率，因此自動分揀系統(tǒng)能最大程度的減少人員的使用，基本做到無人化。分揀作業(yè)自身并不需要使用人員，人員使用僅局限于如下工作：送貨車輛抵達自動分揀線的進貨端時，由人工接貨；由人工控制分揀系統(tǒng)的運行；分揀線末端由人工將分揀出來的貨品進行集載、裝車；自動分揀系統(tǒng)經(jīng)營、管理與維護。1.2.2自動分揀系統(tǒng)的構(gòu)成自動分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口構(gòu)成。1.控制裝置?？刂蒲b置的作用是識別、接受和處理分揀信號，根據(jù)分揀信號的規(guī)定指示分類裝置、輸送裝置進行對應(yīng)的作業(yè)。2.分類裝置。分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指令，當(dāng)具有相似分揀信號的商品通過該裝置時，該裝置動作，使其變化輸送裝置上的運行方向進入其他輸送機或進入分揀道口。3.輸送裝置。輸送裝置的重要構(gòu)成部分是傳送帶或輸送機，其重要作用是使待分揀商品魚貫穿過控制裝置、分類裝置，并沿固定線路運送商品。4．分揀道口。分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機(或主傳送帶)進入集貨區(qū)域的通道。功能需求分析2.1本題設(shè)計的背景分揀是把諸多貨品按品種從不一樣的地點和單位分派到所設(shè)置的場地的作業(yè)。按分揀的手段不一樣，可分為人工分揀、機械分揀和自動分揀。目前自動分揀已逐漸成為主流，由于自動分揀是從貨品進入分揀系統(tǒng)送到指定的分派位置為止，都是按照人們的指令靠自動分揀裝置來完畢的。這種裝置是由接受分揀指示情報的控制裝置、計算機網(wǎng)絡(luò)，把抵達分揀位置的貨品送到別處的的搬送裝置。由于所有采用機械自動作業(yè)，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較多。伴隨社會的不停發(fā)展，市場的競爭也越來越劇烈，因此各個生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改善生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，尤其在需要進行材料分揀的企業(yè)，以往一直采用人工分揀的措施，致使生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競爭能力差，材料的自動分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。針對上述問題，運用PLC技術(shù)設(shè)計了一種成本低，效率高的材料自動分揀裝置，在材料分揀過程中獲得了很好的控制效果。物料分揀采用可編程控制器PLC進行控制，能持續(xù)、大批量地分揀貨品，分揀誤差率低且勞動強度大大減少，可明顯提高勞動生產(chǎn)率。并且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接，實現(xiàn)對物料實物流、物料信息流的分派和管理。其設(shè)計采用原則化、模塊化的組裝，具有系統(tǒng)布局靈活，維護、檢修以便等特點，受場地原因影響不大。同步，只要根據(jù)不一樣的分揀對象，對本系統(tǒng)稍加修改即可實現(xiàn)規(guī)定。PLC控制分揀裝置涵蓋了PLC技術(shù)、氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容，是實際工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。應(yīng)用PLC技術(shù)結(jié)合氣動、傳感器和位置控制等技術(shù)，設(shè)計不一樣類型材料的自動分揀控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的靈活性較強，程序開發(fā)簡樸，可適應(yīng)進行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求。本文重要簡介了PLC控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，以及某些調(diào)試措施。2.2本題設(shè)計的特點1．能持續(xù)、大批量的分解貨品。2.分揀誤差率極低。3．分揀作業(yè)基本實行無人化。三、詳細設(shè)計3.1系統(tǒng)控制方案的設(shè)定本課題是基于辨別材料的材質(zhì)不一樣而設(shè)計的材料分揀系統(tǒng)，重要是實現(xiàn)對鐵質(zhì)、鋁質(zhì)、不一樣顏色的材料的自動分揀。詳細控制過程為：1.系統(tǒng)送電后，按下啟動開關(guān)，系統(tǒng)進入啟動狀態(tài)。2.電機運行，帶動傳播帶傳送物體向前運行。3.有材料時，下料傳感器動作，傳送帶運行，將材料送出。4.當(dāng)電感傳感器檢測到鐵材料塊時，氣缸１動作，將材料推下。5.當(dāng)電容傳感器檢測到鋁塊材料時，氣缸２動作，將材料推下。6.當(dāng)顏色傳感器檢測到非金屬材料黃塊時，氣缸３動作，將材料推下。7.其他顏色非金屬材料被傳送到SD位置，氣缸４動作，將材料推下。8.下料槽內(nèi)無下料時，傳送帶運行一種行程自動停機。材料的分揀控制系統(tǒng)重要有繼電器控制系統(tǒng)、微機和PLC控制系統(tǒng)，三種控制系統(tǒng)均有各自的優(yōu)缺陷。3.1.1繼電器控制控制系統(tǒng)中，所用繼電器數(shù)量不多的狀況下，可采用此方案，由于這樣較經(jīng)濟。但實際控制中會面臨許多問題。首先，繼電器控制系統(tǒng)的接線多且復(fù)雜、體積大、功耗大、系統(tǒng)構(gòu)成后，想再變化或增長功能較為困難。此外，幾點起的觸點數(shù)量有限，因此繼電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴展性受到很大的限制。從控制速度上看，電器控制系統(tǒng)依托機械觸點的動作以實現(xiàn)控制，工作頻率低，機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。從定期和計數(shù)控制上看，繼電器控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時動作進行時間控制，時間繼電器的延時時間易受環(huán)境和溫度變化的影響，定期精度不高。從可靠性和維護上看，由于繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損，電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的接線多，因此可靠性和維護性較差。由此分析得繼電器控制系統(tǒng)不合適自動分揀的控制。3.1.2微機控制單片機具有集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功率低、使用以便、價格低廉等特點，在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。但它的程序修改難度較大，可靠性比PLC要差，也要設(shè)計專門的接口電路和抗干擾措施。其需要設(shè)計和制作輸入/輸出接口電路、放大電路和印刷電路板，還需要用編程語言寫控制程序，因此設(shè)計制作工作量大，周期長，并且它的抗擾能力很弱，對環(huán)境的適應(yīng)性差。在使用時規(guī)定很好的工作環(huán)境，維護技術(shù)也較高，系統(tǒng)設(shè)計較復(fù)雜，調(diào)試技術(shù)難度大，需要有系統(tǒng)的計算機知識，對于一般的設(shè)計師來說很難辦到。3.1.3可編程序控制器（PLC）控制從控制方式上來看，PLC采用了計算機技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式放在存儲器中，要變化控制邏輯只需要變化程序，因而很輕易變化或增強系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，并且PLC所謂“軟繼電器”實質(zhì)上是存儲器單元的狀態(tài)，因此“軟繼電器”的觸點數(shù)量是無限的，PLC系統(tǒng)的靈活性和可擴展性好。進入20世紀70年代，采用微處理器的工業(yè)控制計算機出現(xiàn)了，它與PLC共同推進著老式工業(yè)技術(shù)的改造。通過較長時間的實踐，人們又發(fā)現(xiàn)，PLC它與一般公寓控制計算機相比，PLC尚有這較強的優(yōu)勢，其原因是PLC專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計，在PLC中采用了如下的硬件和軟件措施：1.光電耦合隔離和R-C濾波器，有效地防止了干擾信號的進入。2.內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。3.采用優(yōu)良的開關(guān)電源，防止電源線引入干擾4.具有良好的自診斷功能可對CPU等內(nèi)部的電路進行檢測，一旦出錯，立即報警伴隨構(gòu)成PLC的元器件性能的提高，PLC的可靠性也在對應(yīng)的提高。一般PLC的平均無端障時間可達幾萬小時以上。通過大量實踐人們發(fā)現(xiàn)PLC系統(tǒng)在使用中發(fā)生的故障大多是由于PLC外部的開關(guān)、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)引起的，而不是PLC自身發(fā)生的。拋開成本問題，PLC控制系統(tǒng)也是很適合自動分揀控制系統(tǒng)的。綜合比較，本課題選用PLC控制方案。3.2硬件的設(shè)計3.2.1氣動裝置氣動自動化控制技術(shù)是運用壓縮空氣作為傳遞動力或信號的工作介質(zhì)，配合氣動控制系統(tǒng)的重要氣動元件，與機械、液壓、電氣、電子等部分或所有綜合構(gòu)成的控制回路，使氣動元件按生產(chǎn)工藝規(guī)定的工作狀況，自動按設(shè)定的次序或條件動作的一種自動化技術(shù)。用氣動自動化控制技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，是工業(yè)自動化的一種重要手段，是一種低成本自動化技術(shù)。氣壓傳動的優(yōu)缺陷1.長處：(1)用空氣作為傳動介質(zhì)，來源以便，取之不盡，用之不竭，只要有壓縮機即可比較簡樸地得到壓縮空氣。用后直接排入大氣而不污染環(huán)境，且不需回氣管路，故氣動系統(tǒng)管路比較簡樸(2)與液壓傳動相比，氣壓傳動反應(yīng)快，動作迅速，一般只需0.02-0.03S就可以建立起需要的壓力和速度。在一定的超載運行下也能保證系統(tǒng)安全工作，并且不易發(fā)生過熱現(xiàn)象。因此，它尤其合用于實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。(3)空氣的粘度較小，在管道中流動是的沿程壓力損失小，因此節(jié)能、高效。它有助于集中供氣和遠距離輸送。(4)空氣的性質(zhì)受溫度的影響小，高溫下不會發(fā)生燃燒和爆炸，使用安全，因此對工作環(huán)境的適應(yīng)性好，尤其是在易燃、易爆、高塵土、強磁、輻射及振動等惡劣環(huán)境中，比液壓、電氣及電子控制都優(yōu)越。(5)由于工作壓力較低，減少了氣動元件對材質(zhì)和精度的規(guī)定，使氣動元件構(gòu)造簡樸、成本低、壽命長、(6)由于氣體的可壓縮性，便于實現(xiàn)系統(tǒng)的過載保護。(7)介質(zhì)清潔，管道不易堵塞，不存在介質(zhì)變質(zhì)及介質(zhì)的補充和更換問題。元件使用以便，維護簡樸。2.與其他傳動形式相比，氣壓傳動的缺陷如下：(1)由于空氣的可壓縮性大，因此氣動系統(tǒng)的動作穩(wěn)定性差，負載變化是對工作速度的影響較大，給位置控制和速度控制精度帶來很大的影響。(2)由于工作壓力低，且構(gòu)造尺寸不一過大，因此氣壓系統(tǒng)不易獲得較大的輸出力和力矩。因此，氣動傳動系統(tǒng)不適于重載系統(tǒng)。(3)氣動裝置中的信號傳遞速度比光、電信號慢，故不適宜用于信號傳遞速度規(guī)定十分高的復(fù)雜線路中。同步，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的遙控也比較困難，但對于一般機械設(shè)備，氣動信號的傳遞速度是能滿足需要的。(4)氣動系統(tǒng)有較大的排氣噪聲，尤其在超音速排氣時，需要加裝消聲器。(5)因工作介質(zhì)空氣自身無潤滑性能，如不是采用無給油氣動元件，需在氣路中設(shè)置給潤滑裝置。(6)氣壓系統(tǒng)有泄漏，這是能量的損失。一定的外泄露也是容許的，但盡量減少泄漏。氣動控制系統(tǒng)電氣控制的氣動系統(tǒng)在自動化應(yīng)用中是相稱廣泛的。電氣控制的特點是響應(yīng)快，動作精確。在氣動自動化系統(tǒng)中，電氣控制重要是控制電磁閥的換向。電氣控制也由繼電器回路控制發(fā)展成今天的可編程序控制器控制。氣動控制由于PLC的參與，才使龐大、復(fù)雜、多變的系統(tǒng)控制起來簡樸明了，使程序的編制、修變化得輕易。初期由于電磁閥線圈的功率即PLC輸出功率的原因，還要在閥與PLC之間采用某些中間環(huán)節(jié)。如今伴隨氣動技術(shù)的發(fā)展，電磁閥的線圈功率越來越小，而PLC的輸出功率在增大，因此閥與PLC之間省卻了許多中間環(huán)節(jié)，使控制系統(tǒng)變得簡樸。如今，伴隨工業(yè)的發(fā)展，自動化程度越來越高，氣動應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，加上檢測技術(shù)的發(fā)展，氣動控制乃至自動化控制越來越離不開PLC。而閥島技術(shù)的發(fā)展，使PLC在氣動控制中變得愈加得心應(yīng)手。氣動執(zhí)行元件氣動自動化系統(tǒng)中，氣動執(zhí)行元件是一種將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)化為機械能，實現(xiàn)直線、擺動或回轉(zhuǎn)運動的傳動裝置。氣動執(zhí)行元件有三大類：產(chǎn)生直線往復(fù)運動的氣缸，在一定角度范圍內(nèi)擺動氣馬達以及產(chǎn)生持續(xù)轉(zhuǎn)動的氣動馬達。氣動控制元件電磁閥是氣動控制元件中最重要的元件，品種規(guī)格繁多，構(gòu)造各異。按操作方式，有直動式和先導(dǎo)式兩類。按構(gòu)造，有滑柱式和同軸截止式三類。按密封類型，有間隙密封和彈性密封兩類。按所用電源，有直流和交流兩類。按使用環(huán)境，有一般型和防爆型等。按潤滑條件，有不給潤滑油和油霧潤滑等。1.直動式直動式電磁閥是運用電磁力直接推進閥桿換向。根據(jù)發(fā)信復(fù)位的控制方式，有單電控和電控兩種。直動式電磁閥特點是構(gòu)造簡樸、緊湊、換向頻率高。但用于交流電磁鐵時，假如閥桿卡死就有燒壞線圈的也許。閥桿換向行程受電磁鐵吸合行程的限制，因此只合用于小型閥。一般將直動式電磁換向閥成為電磁先導(dǎo)閥。2.先導(dǎo)式先導(dǎo)式電磁閥是由小型直動式電磁閥和大型氣控換向閥構(gòu)成，又稱作電控換向閥。按先導(dǎo)式電磁閥氣控信號的來源可分為自控式和他控式兩種。直接運用主閥的氣源作為氣控信號的閥稱為自控式電磁閥。自控式電磁閥使用以便，但在換向的瞬間會出現(xiàn)壓力減少的現(xiàn)象，尤其是在輸出流量過大時，有也許導(dǎo)致閥換向失靈。為了保證閥的換向性能或減少閥的工作壓力，由外部供應(yīng)氣壓作為主閥控制信號的閥稱為他控式電磁閥。3.2.2檢測裝置傳感器是測量裝置和控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。假如沒有傳感器對原始參數(shù)進行精確可靠地測量，無論是信號轉(zhuǎn)換、信息處理、或者最佳數(shù)據(jù)的顯示和控制，都將成為一句空話?，F(xiàn)代電子技術(shù)和電子計算機為信息轉(zhuǎn)換與處理系統(tǒng)提供了及其完善的手段，使檢測與控制技術(shù)發(fā)展到嶄新的階段。不過假如沒有精確可靠地傳感器去檢測各原始數(shù)據(jù)并提供真是的信息，那么計算機將無法發(fā)揮其應(yīng)有的作用。光電碼盤光電碼盤是與電機連接在一起，本裝置中可用來作為控制系統(tǒng)的計數(shù)器，并提供脈沖輸入。它轉(zhuǎn)化為位移量，可對傳播帶上的物料進行位置控制，傳送到對應(yīng)的傳感器時，發(fā)出信號到PLC，已進行分揀，也可用來控制電機的轉(zhuǎn)速。本裝置中用光電碼盤作為控制系統(tǒng)的計數(shù)器光電傳感器光電傳感器是用來檢測物體的靠近、通過等狀態(tài)的光電傳感器。從原理上講，光電開關(guān)是由紅外發(fā)射元件與光敏接受元件構(gòu)成。光電傳感器是指可以將可見光轉(zhuǎn)換成某種電量的傳感器。光電傳感器采用光電元件作為檢測元件，首先將被測量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘柕淖兓缓蠼柚怆娫钊雽⒐庑盘栟D(zhuǎn)換成電信號。它可用于檢測直接引起光強變化的非電量，也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光亮變化的其他非電量。在本裝置中光電傳感器用來檢測物體有無的。電感傳感器1.特點電感傳感器用作發(fā)信裝置，可非接觸檢測金屬物體的運動，并將撿測成果轉(zhuǎn)化為電信號輸出。廣泛應(yīng)用于機器人、生產(chǎn)線、機械加工及傳送系統(tǒng)等場所，其特點如下：(1)傳感器能檢測所有穿過或停留在高頻磁場中的金屬物體。(2)傳感器是非接觸式的，即傳感頭與被測物體不直接接觸。(3)傳感器的傳感頭無需配專門的機械裝置。(4)傳感器靠電子裝置接受檢測信號，便于信號處理。2.基本工作原理電感式靠近開關(guān)屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器，用來檢測金屬物體。它由LC高頻振蕩和放大處理電路構(gòu)成，運用金屬物體在靠近這個能產(chǎn)生電磁場的震蕩感應(yīng)頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于靠近開關(guān)，使靠近開關(guān)震蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。由此，可識別出有無金屬物體靠近，進而控制開關(guān)的通或斷。本裝置中電感傳感器用來檢測鐵質(zhì)材料。圖3-1電容傳感器電容傳感器也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種靠近式開關(guān)。它的測量頭一般是構(gòu)成電容器的一種極板，而另一種極板是待測物體自身。當(dāng)物體移向靠近開關(guān)時，物體和靠近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此，便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。本裝置中電容傳感器是用于檢測鋁質(zhì)材料。顏色傳感器顏色傳感器是通過物體顏色同前面已經(jīng)示教過的參照顏色進行比較來檢測顏色，當(dāng)兩個顏色在一定的誤差范圍內(nèi)相吻合時，輸出檢測成果。本裝置中顏色傳感器用來檢測黃色非金屬材料。圖3-2顏色傳感器圖3-3材料分揀裝置構(gòu)造示意圖3.2.2PLCPLC基本構(gòu)造和工作原理目前，可編程程序控制器的產(chǎn)品諸多，不一樣廠家生產(chǎn)的PLC以及同一廠家生產(chǎn)的不一樣型號的PLC其構(gòu)造各有不一樣，但就其基本構(gòu)成和工作原理而言，是大體相似的。他們就是以微處理器為關(guān)鍵的構(gòu)造，其功能的實現(xiàn)不僅基于硬件的作用，更要靠軟件的支持。實際上可編程程序控制器就是一種新型的工業(yè)控制計算機。PLC是依托執(zhí)行顧客程序來實現(xiàn)控制規(guī)定。我們把使PLC進行邏輯運算、數(shù)據(jù)處理、輸入和輸出環(huán)節(jié)的助記符成為指令，把實現(xiàn)某一控制規(guī)定的指令的集合成為程序。PLC在執(zhí)行程序時，首先逐條執(zhí)行程序命令，把輸入端的狀態(tài)值寄存入輸入映像寄存器中，在執(zhí)行程序過程中把每次運行成果的狀態(tài)寄存于輸出映像寄存器中。PLC執(zhí)行程序是以循環(huán)掃描方式進行的。每一掃描過程重要分為三個階段：輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。圖3-4PLC硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)造框圖PLC選型PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能規(guī)定及保證可靠、維護以便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時重要考慮如下幾點：1.確定合理的構(gòu)造型式PLC重要有整體式和模塊式兩種構(gòu)造型式。整體式PLC的每個I/O的平均價格比模塊式的廉價，且體積相對較小，一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴展靈活以便，在I/O點數(shù)、輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修以便，一般用于復(fù)雜的控制系統(tǒng)。2.確定合理的安裝方式PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程I/O式以及多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠程I/O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低。遠程I/O合用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程I/O可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠程I/O電源；多臺PLC聯(lián)網(wǎng)分布式合用于多臺設(shè)備分別獨立控制，又要互相聯(lián)絡(luò)的場所，可以選用小型PLC，但必須要附加通信模塊。3.滿足對應(yīng)的功能規(guī)定一般小型PLC具有邏輯運算、定期、計數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對于以開關(guān)量控制為主，帶少許模擬量控制的系統(tǒng)，可以選擇用能帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換單元，具有加減運算、數(shù)據(jù)傳送功能的增長型小型PLC。對控制比較復(fù)雜，規(guī)定實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中等或高檔PLC。不過中、高檔PLC價格比較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)場所。4.滿足響應(yīng)速度規(guī)定PLC是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器，不一樣檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。假如要跨范圍使用，或者某些功能或信號有特殊的速度規(guī)定期，則應(yīng)當(dāng)謹慎考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用品有高速I/O處理功能的PLC，或選用品有迅速響應(yīng)模塊和中斷模塊的PLC等。5.滿足系統(tǒng)可靠性規(guī)定對一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對可靠性規(guī)定很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮與否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。本裝置選用一般系統(tǒng)PLC可以滿足規(guī)定，不需要考慮太多此方面的問題。6.盡量做到機型同一一種企業(yè)，應(yīng)盡量做到PLC的機型統(tǒng)一。以保證其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；有助于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高；其外部設(shè)備可以通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計算機后易于形成一種多級分布式控制系統(tǒng)。本裝置不需要考慮配置上位計算機。確定PLC的容量PLC的容量包括I/O點數(shù)和顧客存儲容量兩個方面。1.確定系統(tǒng)的實際輸入點數(shù)系統(tǒng)有光電碼盤、光電傳感器、電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、備用傳感器、尚有五個推氣缸回限位和動作限位，共有十六個輸入點。2.確定系統(tǒng)實際輸出點數(shù)系統(tǒng)有五個氣動控制元件YV1、YV2、YV3、YV4、YV5和電機，共六個輸出點。3.確定應(yīng)選擇PLC的點數(shù)PLC平均的I/O點的價格還比較高因此應(yīng)當(dāng)合理選用PLC的I/O點的數(shù)量，在滿足控制規(guī)定的前提下力爭使用的I/O點至少，但必須留有一定的裕量。一般IO點數(shù)是根據(jù)被控制對象的輸入、輸出信號的實際需要，再加上10%-15%的裕量來確定。控制器采用西門子S7200系列的PLC。它接受電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、單向感應(yīng)電動機，氣缸位置傳感器的信號，根據(jù)規(guī)定分別控制輸送帶電機和各電磁閥動作。內(nèi)置電源可以將220交流電轉(zhuǎn)換成24V的直流電供應(yīng)各個傳感器與氣閥以及轉(zhuǎn)接板上的各個指示燈，同步也向單向感應(yīng)電動機提供穩(wěn)定的220V電壓。根據(jù)材料分揀系統(tǒng)的工作過程可知，系統(tǒng)的控制有輸入信號16個，均為開關(guān)量。輸出信號有6個，其中一種控制電動機，剩余的控制電磁閥，也都是開關(guān)量。由于S7200的輸入接口只有14個，因此要擴展I/O編址。CPU本機的I/O點具有固定的I/O地址，可以把擴展的I/O模塊接至主機右側(cè)來增長I/O點數(shù)，擴展模塊I/O鏈中的位置決定。輸入輸出模塊的地址不會沖突，模擬量控制模塊不會影響數(shù)字量控制模塊。對于本裝置只需要擴展輸入點數(shù)，因此只用擴展模塊0。模塊0輸入點有I2.0--I2.7，無輸出點。圖3-5主機和擴展模塊的連接示意圖硬件電路的設(shè)計自動分揀系統(tǒng)一般是由控制裝置、分類裝置、輸送裝置、及分揀道口構(gòu)成?？刂蒲b置的作用是識別、接受和處理分揀信號，根據(jù)分揀信號的規(guī)定指示分類裝置按材料性質(zhì)、顏色的不一樣對材料進行自動分類。這些分揀需求可以通過不一樣方式，如可通過把不一樣的材料信號，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去，根據(jù)對這些分揀信號判斷，來決定某一種材料該進入哪一種分揀道口。表3-1根據(jù)分檢系統(tǒng)的需要配置出I/O對應(yīng)功能圖3-6PLC硬件接線圖3.3軟件的設(shè)計3.3.1程序構(gòu)造分揀單元的重要工作過程是分揀控制。應(yīng)在上電后，首先進行初始狀態(tài)的檢查，確認系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒后，按下啟動按鈕，進入運行狀態(tài)，才開始分揀過程的控制。初始狀態(tài)檢查的程序流程，與前面所述的供料、加工等單元是類似的。但前面所述的幾種特定位置數(shù)據(jù)，須在上電第一種掃描周期寫到對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲器中。系統(tǒng)進入運行狀態(tài)后，應(yīng)隨時檢查與否有停止按鈕按下。若停止指令已經(jīng)發(fā)出，則應(yīng)系統(tǒng)完畢一種工作周期回到初始步時，復(fù)位運行狀態(tài)和初始步使系統(tǒng)停止。圖4-1控制系統(tǒng)流程圖3.3.2硬件調(diào)試1.在通電狀態(tài)下，在顏色傳感器的下方的傳送帶上，放置某一有顏色的料塊，調(diào)整傳感器上的電位器，觀測窗口中的紅黃指示燈，當(dāng)兩燈同步發(fā)光時，該敏捷點為料塊顏色檢出點。2.在電感傳感器下方的傳送帶上，放置鐵質(zhì)物塊，調(diào)整傳感器上的兩螺母，使傳感器上下移動，恰好使傳感器上端的指示燈發(fā)光，該高度即傳感器對鐵質(zhì)材料的檢出點。3.在電容傳感器下方的傳送帶上，放置鋁料物塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動，恰好使傳感器上端的指示燈發(fā)光，該高度即傳感器對鋁質(zhì)材料的檢出點。4.氣壓表標(biāo)值定在0.2MPa--0.85MPa3.3.3軟件調(diào)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。編好的程序難免有這樣那樣的缺陷或失誤。為了及時發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯誤，減少系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試的工作量，保證系統(tǒng)在多種正常和異常狀況時都能作出對的的響應(yīng)，需要進行離線測試，既不將PLC的輸出接到設(shè)備上。按照控制規(guī)定在指定輸入端輸入信號，觀測輸出指示燈的狀態(tài)，若輸出不符合規(guī)定，則查找原因，并排除之。出現(xiàn)的問題：1.在調(diào)試中，程序不能循環(huán)運行處理措施：當(dāng)下料槽無下料時，傳送帶運行一種行程自動停機后，讓與開時串聯(lián)的定期器復(fù)位，則可循環(huán)的運行。2.光電碼盤是用來檢測物塊的個數(shù)，相稱于技術(shù)傳感器，沒用上處理措施：在此用了一種遞增計數(shù)器，預(yù)置值為0，該傳感器檢測到一物塊遞加1，則最終的數(shù)為在該傳送帶上檢測物塊的個數(shù)。且當(dāng)傳送帶停止運行時，計數(shù)器復(fù)位。通過對本例的設(shè)計使我們認識到PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。本裝置，使我們學(xué)習(xí)到了怎樣對系統(tǒng)進行設(shè)計，以及在元件選擇方面的許多知識。在對系統(tǒng)進行設(shè)計時，必須首先理解該裝置的功能和任