【正文】 ................... 23 致 謝 ........................................................................................................................ 23 山西職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 2 參考文獻 ........................................................................................................................ 24 設計總結 ........................................................................................................................ 24 附表 1............................................................................................................................. 25 附表 2............................................................................................................................. 26 山西職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 3 摘要 利用可編程控制器（ PLC）設計成本低、效率高的材料分揀裝置，以 PLC 為主控制器，結合氣動裝置、傳感器合位置控制等技術，現(xiàn)場控制產品的分揀，該系統(tǒng)靈 活性較強，程序開發(fā)簡單，自動化程度高，運行穩(wěn)定，精度高，易控制的特點，可適應進行材料分揀的彈性生產線的需求。 關鍵字： PLC；自動分揀；硬件設計；軟件設計 山西職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 4 第一章 前言 設計的目的和意義 1 設計的目的 ①通過畢業(yè)設計培養(yǎng)綜合運用所學的基礎理論，基礎知識，基本技能進行分析和解決實際問題的能力。 ②通過 PLC系統(tǒng)開發(fā)的綜合訓練，達到能夠進行 PLC系統(tǒng)設計和實施調試的目的。 ③培養(yǎng)分析和解決系統(tǒng)調試運行過程中出現(xiàn)各種實際問題的能力。 2 設計的意義 隨著社會的不斷發(fā)展，市場的競爭 也越來越激烈。因此各個生產企業(yè)都迫切地需要改進生產技術，提高生產效率，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方法，致使生產效率低，生產成本高，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，利用 PLC 技術設計了一種成本低，效率高的材料自動分揀裝置，在材料分揀過程中取得了較好的控制效果。采用可編程控制器PLC 進行控制物料分揀，能連續(xù)，大批量的分揀貨物，分揀誤差率低且勞動強度大大降低，可顯著提高勞動生產率，分揀作業(yè)基本是無人化，而且分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設備無縫連接，實現(xiàn)對 物料實物液、物料信息液的分配和管理，其設計采用標準化、模塊化的組裝、具有系統(tǒng)布局靈活、維護、檢修方便等優(yōu)點且受場地影響不大。 材料分揀裝置的發(fā)展介紹 材料分揀（亦稱自動分揀）是二次大戰(zhàn)后在美國、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經成為發(fā)達國家先進和大中型物流中心，配送中心或流通中心所必需的設施條件之一，但因其要求使用者必須具備一定的技術經濟條件，因此，在發(fā)達國家，物流中心，配送中心或流通中心不用自動分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。 設計任務及原理 1 設計任務 通電狀 態(tài)下，下料時，下料傳感器動作，傳送帶運行，電感傳感器檢測到鐵塊材料時，汽缸 1 動作將材料推下，電容傳感器檢測到鋁塊材料時，汽缸 2 動作將材料推下，顏色傳感器檢測非金屬材料為黃色塊時汽缸 3 動作將材料推下。其它顏色非金屬材料塊被傳送到 SD 位置時，汽缸 4 動作將材料推下，豎井式下料槽無料時，傳送帶運行一個行程自動停機。 2 設計原理 根據(jù)分揀裝置工作過程設計功能表圖，設計電氣控制原理圖，在設計的電氣控制原理圖的基礎上對它進行研究，分析工作過程的每一個環(huán)節(jié)，再選擇合適的 PLC 類型，編寫 I/O 分配圖。 山西職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 5 第二章 系統(tǒng)分析 材料分揀裝置的系統(tǒng)分析 系統(tǒng)介紹 材料分揀裝置是一個模擬自動化工業(yè)生產過程的微縮模型，它使用了 PLC、傳感器、位置控制、電氣傳動和氣動技術，可實現(xiàn)不同材料的自動分選和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計算機監(jiān)控。 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(qū)域安 裝．材料分揀裝置能實現(xiàn)如下 3 種基本功能． (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和非金屬中某一顏色塊．系統(tǒng)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 依次接受各種傳感器檢測如果被某種傳感器器測中，通過相應的氣動裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前行． 控制要求： (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金屬物料時，推汽缸 1 動作將待 測物料推入下料槽． (5)當電容傳感器檢測到非金屬物料時，推汽缸 2 動作將待測物料推人下料槽． (6)當顏色傳感器檢測到材料為某一顏色時，推汽缸 3 動作將待測物料推人下料槽． (7)其他物料被送到 SD 位置時，汽缸 4 動作將待測物料推入下料槽． (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． 山西職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 6 硬件分析 硬件介紹 一、世界各國生產的可編程控制器外觀各異，但作為工業(yè)控制計算機，其硬件結構大體相同，主要有中央處理器（ CPU）、存儲器（ RAM、 ROM）、輸入輸出器件（ I/O接口）、電 源及編程設備幾大部分構成。 CPU 是 PLC 的核心。 PLC 按硬件結構類型可分為單元式結構、模塊式結構、疊裝式結構等。 單元式 PLC 結構框圖 單元式 PLC 一般用于規(guī)模較小，輸入輸出點數(shù)固定，以后也少有擴展的場合，模塊式 PLC 一般用于規(guī)模較大，輸出點數(shù)較多，輸入輸出點數(shù)比較靈活的場合。疊裝式 PLC 具有二者的優(yōu)點。 1 中央處理單元（ CPU） 中央處理單元是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運算、數(shù)學運算、協(xié)調系統(tǒng)內部各部分工作等任務?？删幊炭刂破髦胁捎?CPU 一般有三大類，一類為 通用微處理器，如 8028 80386 等 。一類為單片機芯片，如 803 8096 等；另外還有微處理器，如 AMD2900\AMD2903 等。 2 存儲器 存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序及運算數(shù)據(jù)的單元。分為只讀存儲器（ ROM）和隨機讀寫存儲器（ RAM）兩大類。 3 輸入輸出接口 輸入口用來接受生產過程的各種參數(shù)，輸出口用來送來送出可編程控制器運算后得到的控制信息，并通過機外的執(zhí)行機構完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。 一 、開關量輸入單元 通常開關量輸入單元（模塊）按信號電源的不同分為三種類 型：直流 12～ 24V 輸入、交流 100～ 120V 或 200～ 240V 輸入和直流 12～ 24V 輸入三種。被控對象的現(xiàn)場信號通過開關、按鈕或傳感器，以開關量的形式通過輸入單元送入 CPU 進行處理，其信山西職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 7 號流向如下圖 輸入模塊組成框圖 二、 開關量輸出單元 PLC 所控制的現(xiàn)場執(zhí)行元件有電磁閥、繼電器、接觸器、指示燈、電熱器、電動機等。 CPU 輸出的控制信號。經輸出模塊來驅動執(zhí)行元件。其中輸出電路由隔離電路和功率放大電路組成。 輸出模塊組成框圖 三、開關量輸入接口 PLC 提供了多種操作電平和驅動能力 的 I/O 接口，有各種各樣的 I/O 接口供用戶選用。 I/O 接口的主要類型有：數(shù)字量（開關量）輸入、數(shù)字量（開關量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。常用的開關量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口、交直流輸入接口。原理電路如下： 山西職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 8 開關量輸入接口 a)直流輸入電路 b)交流輸入電路 c)交流輸入電路 四、開關量輸出接口 開關量輸出的模塊形式有三種：繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出。下面簡單介紹繼電器輸出（交直流）模塊。 繼電器既是輸出開關器件，又 是隔離器件，電阻 R1 和 LED 組成輸出狀態(tài)顯示器；電阻 R2 和電容器 C 組成 RC 滅弧電路，消除繼電器觸點火花。當 CPU 輸出一個接通信號時， LED 亮，繼電器線圈得電，其常開觸點閉合，使電源、負載和觸點形成回路。繼電器觸點動作的響應時間約為 10ms。繼電器輸出模塊的負載回路，可選用交流電源。外界電源及負載電源的大小，由繼電器的觸點決定，通常在電阻性負載時，繼電器的每個觸點輸出的最大負載電流為 2A。 繼電器輸出模塊的電原理圖