【正文】 ................... 23 致 謝 ........................................................................................................................ 23 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 2 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 24 設(shè)計(jì)總結(jié) ........................................................................................................................ 24 附表 1............................................................................................................................. 25 附表 2............................................................................................................................. 26 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 3 摘要 利用可編程控制器（ PLC）設(shè)計(jì)成本低、效率高的材料分揀裝置，以 PLC 為主控制器，結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感器合位置控制等技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)控制產(chǎn)品的分揀，該系統(tǒng)靈 活性較強(qiáng)，程序開發(fā)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行穩(wěn)定，精度高，易控制的特點(diǎn)，可適應(yīng)進(jìn)行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求。 關(guān)鍵字： PLC；自動(dòng)分揀；硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì) 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 4 第一章 前言 設(shè)計(jì)的目的和意義 1 設(shè)計(jì)的目的 ①通過畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)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)際問題的能力。 ②通過 PLC系統(tǒng)開發(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)施調(diào)試的目的。 ③培養(yǎng)分析和解決系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行過程中出現(xiàn)各種實(shí)際問題的能力。 2 設(shè)計(jì)的意義 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng) 也越來越激烈。因此各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，尤其在需要進(jìn)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(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力差，材料的自動(dòng)分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。針對(duì)上述問題，利用 PLC 技術(shù)設(shè)計(jì)了一種成本低，效率高的材料自動(dòng)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(jìn)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(dòng)強(qiáng)度大大降低，可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)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(shè)備無縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì) 物料實(shí)物液、物料信息液的分配和管理，其設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組裝、具有系統(tǒng)布局靈活、維護(hù)、檢修方便等優(yōu)點(diǎn)且受場(chǎng)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(dòng)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(dòng)分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國家先進(jìn)和大中型物流中心，配送中心或流通中心所必需的設(shè)施條件之一，但因其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，因此，在發(fā)達(dá)國家，物流中心，配送中心或流通中心不用自動(dòng)分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。 設(shè)計(jì)任務(wù)及原理 1 設(shè)計(jì)任務(wù) 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)非金屬材料為黃色塊時(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，豎井式下料槽無料時(shí)，傳送帶運(yùn)行一個(gè)行程自動(dòng)停機(jī)。 2 設(shè)計(jì)原理 根據(jù)分揀裝置工作過程設(shè)計(jì)功能表圖，設(shè)計(jì)電氣控制原理圖，在設(shè)計(jì)的電氣控制原理圖的基礎(chǔ)上對(duì)它進(jìn)行研究，分析工作過程的每一個(gè)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(shù)學(xué)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(gè)模擬自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)過程的微縮模型，它使用了 PLC、傳感器、位置控制、電氣傳動(dòng)和氣動(dòng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)不同材料的自動(dòng)分選和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控。 它采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，有步進(jìn)電機(jī)、汽缸、電磁閥、旋轉(zhuǎn)編碼器、氣動(dòng)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(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．材料分揀裝置能實(shí)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(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 依次接受各種傳感器檢測(cè)如果被某種傳感器器測(cè)中，通過相應(yīng)的氣動(dòng)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(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)到金屬物料時(shí)，推汽缸 1 動(dòng)作將待 測(cè)物料推入下料槽． (5)當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到非金屬物料時(shí)，推汽缸 2 動(dòng)作將待測(cè)物料推人下料槽． (6)當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到材料為某一顏色時(shí)，推汽缸 3 動(dòng)作將待測(cè)物料推人下料槽． (7)其他物料被送到 SD 位置時(shí)，汽缸 4 動(dòng)作將待測(cè)物料推入下料槽． (8)汽缸運(yùn)行應(yīng)有動(dòng)作限位保護(hù)． (9)下料槽內(nèi)無下料時(shí)，延時(shí)后自動(dòng)停機(jī)． 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 6 硬件分析 硬件介紹 一、世界各國生產(chǎn)的可編程控制器外觀各異，但作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)大體相同，主要有中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器（ RAM、 ROM）、輸入輸出器件（ I/O接口）、電 源及編程設(shè)備幾大部分構(gòu)成。 CPU 是 PLC 的核心。 PLC 按硬件結(jié)構(gòu)類型可分為單元式結(jié)構(gòu)、模塊式結(jié)構(gòu)、疊裝式結(jié)構(gòu)等。 單元式 PLC 結(jié)構(gòu)框圖 單元式 PLC 一般用于規(guī)模較小，輸入輸出點(diǎn)數(shù)固定，以后也少有擴(kuò)展的場(chǎng)合，模塊式 PLC 一般用于規(guī)模較大，輸出點(diǎn)數(shù)較多，輸入輸出點(diǎn)數(shù)比較靈活的場(chǎng)合。疊裝式 PLC 具有二者的優(yōu)點(diǎn)。 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(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作等任務(wù)?？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(jī)芯片，如 803 8096 等；另外還有微處理器，如 AMD2900\AMD2903 等。 2 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元。分為只讀存儲(chǔ)器（ ROM）和隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（ RAM）兩大類。 3 輸入輸出接口 輸入口用來接受生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，輸出口用來送來送出可編程控制器運(yùn)算后得到的控制信息，并通過機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各類控制。 一 、開關(guān)量輸入單元 通常開關(guān)量輸入單元（模塊）按信號(hào)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(duì)象的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過開關(guān)、按鈕或傳感器，以開關(guān)量的形式通過輸入單元送入 CPU 進(jìn)行處理，其信山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 號(hào)流向如下圖 輸入模塊組成框圖 二、 開關(guān)量輸出單元 PLC 所控制的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行元件有電磁閥、繼電器、接觸器、指示燈、電熱器、電動(dòng)機(jī)等。 CPU 輸出的控制信號(hào)。經(jīng)輸出模塊來驅(qū)動(dòng)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(guān)量輸入接口 PLC 提供了多種操作電平和驅(qū)動(dòng)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(guān)量）輸入、數(shù)字量（開關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。常用的開關(guān)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(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 8 開關(guān)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(guān)量輸出接口 開關(guān)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(jiǎn)單介紹繼電器輸出（交直流）模塊。 繼電器既是輸出開關(guān)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(diǎn)火花。當(dāng) CPU 輸出一個(gè)接通信號(hào)時(shí)， LED 亮，繼電器線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，使電源、負(fù)載和觸點(diǎn)形成回路。繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作的響應(yīng)時(shí)間約為 10ms。繼電器輸出模塊的負(fù)載回路，可選用交流電源。外界電源及負(fù)載電源的大小，由繼電器的觸點(diǎn)決定，通常在電阻性負(fù)載時(shí)，繼電器的每個(gè)觸點(diǎn)輸出的最大負(fù)載電流為 2A。 繼電器輸出模塊的電原理圖