【正文】 用分揀系統(tǒng)進(jìn)行分揀，充分發(fā)揮了分揀技術(shù)分揀速度快、分揀點(diǎn)多、差錯(cuò)率極低、效率高和全自動(dòng)操作的優(yōu)勢(shì)。自動(dòng)分揀系統(tǒng)成為當(dāng)代物流技術(shù)發(fā)展的三大標(biāo)志之一[2]。本次設(shè)計(jì)基于PLC的物料分揀系統(tǒng)控制。采用PLC控制開(kāi)發(fā)可以達(dá)到短周期，低成本的控制要求，可以直接用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制。PLC控制具有實(shí)時(shí)性、信號(hào)處理時(shí)間短、速度快、更能滿足各個(gè)領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項(xiàng)目，同時(shí)PLC的可靠性高，有豐富的I/O卡件，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，性價(jià)比高，安裝簡(jiǎn)單，維修方便，PLC控制能在高粉塵、高噪聲、強(qiáng)電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。因?yàn)樗钦w模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能，所以在使用中，硬件相對(duì)簡(jiǎn)單，編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單，并且測(cè)試容易，維修方便，更可以提高控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。本設(shè)計(jì)以操作簡(jiǎn)單、使用可靠、維護(hù)修理方便作為主要設(shè)計(jì)方向?？v觀國(guó)內(nèi)外物料分揀系統(tǒng)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)外的物流配送中心或工業(yè)中傾向于采用自動(dòng)化程度很高的分揀系統(tǒng)，而且應(yīng)用也較為廣泛。而在我國(guó)，由于物流業(yè)起步晚，物料分揀系統(tǒng)中人工作業(yè)的比例也較高。盡管自動(dòng)分揀系統(tǒng)有非常多的優(yōu)點(diǎn)，但因其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，在發(fā)達(dá)國(guó)家某些行業(yè)不用自動(dòng)分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。其主要原因有兩點(diǎn):一是一次性投資巨大，先期投入回收慢。系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜，投資和運(yùn)營(yíng)成本相當(dāng)高，需要可靠的貨源作保證，也許只有大型生產(chǎn)企業(yè)或?qū)I(yè)物流公司才有能力投資小企業(yè)則無(wú)能為力。二是系統(tǒng)對(duì)商品外包裝要求高。為使大部分商品都能用機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)分揀，需要采取諸如推行標(biāo)準(zhǔn)化包裝、根據(jù)分揀商品統(tǒng)一的包裝特性定制分揀機(jī)等二次措施。但要讓所有商品的供應(yīng)商都執(zhí)行國(guó)家的包裝標(biāo)準(zhǔn)是很困難的，定制分揀機(jī)又會(huì)使硬件成本上升，且越是特別的通用性就越差。雖然物料分揀系統(tǒng)有它的局限性，但隨著社會(huì)的高速發(fā)展，一切都講究效率，我相信高效率的物料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)將會(huì)被人們?cè)絹?lái)越重視。而本設(shè)計(jì)就針對(duì)物料分揀設(shè)計(jì)出了一個(gè)由PLC控制的分揀系統(tǒng)，解決了組成系統(tǒng)的設(shè)備能在安全工作的同時(shí)又能提高物料分揀效率的問(wèn)題。 課題研究目的和意義 分揀系統(tǒng)中物料傳感器以及氣缸應(yīng)自動(dòng)化設(shè)備更新時(shí)的需要，可以大量代替單調(diào)往復(fù)或高精度需求的工作，在先進(jìn)制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動(dòng)?？梢詫?shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在高溫、腐蝕及有毒氣體等環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。本文主要針對(duì)生產(chǎn)線上的自動(dòng)化設(shè)計(jì)了一個(gè)四段物料分揀傳送帶，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化。啟動(dòng)后，供料傳送帶啟動(dòng)并開(kāi)始供料，當(dāng)物料為金屬物料時(shí)，物料到位，通過(guò)汽缸將物料推出，然后停止傳送帶；當(dāng)物料為白色物料時(shí)，物料到位，通過(guò)汽缸將物料推出，然后停止傳送帶；當(dāng)物料為黑色物料時(shí)，直接將物料輸送出去分料盤在物料分揀中起著關(guān)鍵作用,安裝在其內(nèi)部的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)將使分料盤發(fā)生相應(yīng)的動(dòng)作來(lái)達(dá)到物料的最終分揀。由于同樣實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化分揀，因此在現(xiàn)代工業(yè)中也較廣泛地使用。伴隨著機(jī)電一體化在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)控制成分顯得越來(lái)越重要，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至于危機(jī)生命。因此機(jī)傳送帶就在這樣誕生了,其中的自動(dòng)分揀傳送帶是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，它的發(fā)展是由于其積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：它能部分地代替人工操作；能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工件的傳送和裝卸；廣泛的應(yīng)用傳送帶，可以逐步改善勞動(dòng)條件，更強(qiáng)與可控的生產(chǎn)能力，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，消除枯燥無(wú)味的工作，節(jié)約勞動(dòng)力，提供更安全的工作環(huán)境，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少勞動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，提高機(jī)床，減少工藝過(guò)程中的工作量及降低停產(chǎn)時(shí)間和庫(kù)存，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐?？删幊炭刂破?(PLC)是以中央處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)，具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在物料分揀控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。使用PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)具有體積小，可靠高，故障率低，動(dòng)作精度高等優(yōu)點(diǎn)[3]。本設(shè)計(jì)擬開(kāi)發(fā)的基于PLC的物料分揀傳送帶可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，可分揀重量較大的工件，采用PLC控制，和傳統(tǒng)繼電器控制相比較，具有穩(wěn)定性高，接線簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，維修方便等優(yōu)點(diǎn)?？梢院?jiǎn)化控制線路，節(jié)省成本，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率[4]。 本文研究的主要內(nèi)容 在本文中,以生產(chǎn)線上不同物料的分揀系統(tǒng)為例,詳細(xì)分析了基于PLC控制的自動(dòng)分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì),介紹了分揀系統(tǒng)中傳感器信號(hào)的采集、處理的一些基本知識(shí),并通過(guò)設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)的比較,確定了硬件系統(tǒng)中的各種元器件及PLC的選型。 在介紹了一些PLC、傳感器基本知識(shí)后,對(duì)本課題進(jìn)行硬件與軟件設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出主電路與控制回路,并建立了實(shí)際的模型,在軟件設(shè)計(jì)中,確定了I/O分配,并按照控制要求設(shè)計(jì)出了PLC梯形圖。 在本系統(tǒng)完成其設(shè)計(jì)之后,對(duì)其進(jìn)行整體安裝與調(diào)試。在硬件部分,調(diào)試其各部分安裝的位置及角度,使其材料物塊的運(yùn)行與傳感器安裝的角度適合。將各氣缸的動(dòng)作速度進(jìn)行調(diào)試之后,進(jìn)行了軟硬件綜合調(diào)試,實(shí)現(xiàn)材料分揀系統(tǒng)中上料、傳送與分揀的全過(guò)程。 本章小結(jié)本章主要是闡述了物料分揀系統(tǒng)的應(yīng)用背景，了解了自動(dòng)分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。明確了課題研究目的和意義，對(duì)物料分揀系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容做了個(gè)簡(jiǎn)單的歸納。為后面的設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。第二章 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用合適的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)PLC程序。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容PLC控制系統(tǒng)具有可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定。有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易，維修容易等特點(diǎn)。一般不容易發(fā)生操作的錯(cuò)誤，容易掌握和理解。PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。因此，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括以下內(nèi)容：（1）選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等）。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法在其他有關(guān)書(shū)籍中已有介紹。（2）PLC的選擇。 PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起到重要的作用。選擇PLC，應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量的選擇以及I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（3）分配I/O點(diǎn)，繪制I/O連接圖。（4）設(shè)計(jì)控制程序。包括控制系統(tǒng)流程圖、梯形圖、語(yǔ)句表（即程序清單）和控制系統(tǒng)流程圖。控制程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵。因此，設(shè)計(jì)的控制程序必須經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。（5）必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)（6）編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。包括說(shuō)明書(shū)、電氣圖及電氣元件明細(xì)表。傳統(tǒng)的電氣圖，一般包括電氣原理圖、電器布置圖及電氣安裝圖。在PLC控制系統(tǒng)中，這一部分圖統(tǒng)稱為“硬件圖”。它在傳統(tǒng)電氣圖的基礎(chǔ)上增加了PLC部分，因此在電氣原理圖中應(yīng)增加PLC部分的I/O連接圖[3]。另外，在PLC控制系統(tǒng)中的電氣圖中還應(yīng)包括程序圖（梯形圖），通常稱它為“軟件圖”。向用戶提供“軟件圖”，可便于用戶在生產(chǎn)發(fā)展或工藝改進(jìn)時(shí)修改程序，并有利于用戶在維修時(shí)分析和排除故障。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則設(shè)計(jì)任何一個(gè)PLC控制系統(tǒng)，如同設(shè)計(jì)任何一種電氣控制系統(tǒng)一樣，其目的都是通過(guò)控制被控對(duì)象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程）來(lái)實(shí)現(xiàn)工藝要求，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則。（1） PLC控制系統(tǒng)被控對(duì)象最大限度地滿足工藝要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，并于機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬訂電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。（2）在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)[5]。（3）保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。（4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在配置PLC硬件設(shè)備時(shí)應(yīng)適當(dāng)留有一定裕量。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的步驟可分為：（1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過(guò)程分析控制要求。（2）根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。（3）選擇PLC系統(tǒng)。（4）分配PLC餓I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)I/O連接圖。（5）進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制太的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。 程序設(shè)計(jì)的步驟程序的設(shè)計(jì)要按一定的步驟才可以順利的完成。程序設(shè)計(jì)的步驟可分為：（1）對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程土，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。（2）設(shè)計(jì)梯形圖。這程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。（3）根據(jù)梯形圖編制程序清單。（4）用編程器將程序輸入到PLC的用戶存儲(chǔ)器中，并檢查輸入的程序是否正確。（5）對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。（6）待控制臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可