【正文】 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)Tianjin University of Technology and Education畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)專 業(yè)： 機(jī)械維修及檢測(cè)技術(shù)教育班級(jí)學(xué)號(hào)： 機(jī)檢0611 – 39號(hào) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 二〇一一年六月天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)自動(dòng)搬運(yùn)物流分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)The design of sorting system about automatic handling logistics專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院2011年6月摘 要PLC控制是目前工業(yè)上最常用的自動(dòng)化控制方法，由于其控制方便，能夠承受惡劣的環(huán)境。PLC將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體,專門(mén)為工業(yè)控制而設(shè)計(jì),具有功能強(qiáng)、通用靈活。
此文主要講述自動(dòng)搬運(yùn)物流分揀系統(tǒng)。在熟悉了分揀系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)分揀任務(wù)要求，以三菱PLC為控制核心，Mcgs組態(tài)軟件為監(jiān)控軟件，結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感技術(shù),設(shè)計(jì)出材料分揀控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)分揀搬運(yùn)。系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、設(shè)計(jì)成本低、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、效率高、易控制的特點(diǎn)。PLC控制的自動(dòng)搬運(yùn)物流分揀系統(tǒng)具有很大的柔性，對(duì)控制對(duì)象和控制要求的增減, 可在本系統(tǒng)基礎(chǔ)上，根據(jù)需求稍加修改即可實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：可編程控制器；分揀裝置；控制系統(tǒng)；組態(tài)軟件ABSTRACTPLC control is the most monly used industrial automation control method, its convenient control to withstand an adverse environment. PLC traditional relay control technology, puter and munication technologies are integrated specifically for industrial control and design, have strong function, mon flexible. This paper focuses the design of sorting system about automatic handling logistics. Familiar with the sorting system in the basis of the principle, according to certain sorting requirement to mitsubishi PLC as control core, configuration software for the monitoring software, bines pneumatic device, sensing technology，design the material sorting control system. Realization of automatic sorting handling products. The device is characteristic of high automation, design cost low,steady running, high precision, high efficiency and easy control. PLC control automatic handling logistics sorting system has great flexibility, To control the objects and control requirements of the increase or decrease, but in this system basis, according to demand slightly modify can be realized.Key Words：programmable logic controller；sorting device；control system；configuration saftware目 錄引言 11概述 2 2 22 分揀系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 4 物流分揀裝置工作過(guò)程概述 4 系統(tǒng)的技術(shù)要求 5 功能要求 5 系統(tǒng)的控制要求 53 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6 6 6 確定I/O點(diǎn)數(shù) 6 PLC的選擇 6 PLC輸入輸出點(diǎn)的確定 7 PLC輸入輸出點(diǎn)接線端子圖 8 84 控制系統(tǒng)的軟件部分 11 控制系統(tǒng)的流程圖設(shè)計(jì) 11 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 12 梯形圖編輯軟件 12 梯形圖的設(shè)計(jì) 13 程序的下載 155 氣動(dòng)技術(shù) 16 氣動(dòng)技術(shù)的概述和組成 16 氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 16 氣動(dòng)控制的電路圖 17 氣動(dòng)元件的選擇 176 物流分揀系統(tǒng)組態(tài)畫(huà)面及參數(shù)設(shè)置 21 組態(tài)軟件的簡(jiǎn)介 21 組態(tài)控制畫(huà)面的設(shè)計(jì) 21 22 組態(tài)控制功能概述 257 控制系統(tǒng)的調(diào)試 26 硬件調(diào)試 26 軟件調(diào)試 26 整體調(diào)試 26結(jié) 論 27參考文獻(xiàn) 28致 謝 29外文翻譯 30天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)2011屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)引言分揀是把很多貨物按品種從不同的地點(diǎn)和單位分配到所設(shè)置的場(chǎng)地的作業(yè)。按分揀的手段不同，可分為人工分揀、機(jī)械分揀和自動(dòng)分揀。目前自動(dòng)分揀已逐漸成為主流，因?yàn)樽詣?dòng)分揀是從貨物進(jìn)入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動(dòng)分揀裝置來(lái)完成的。這種裝置是由接受分揀指示情報(bào)的控制裝置、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把到達(dá)分揀位置的貨物送到別處的搬送裝置。由于全部采用機(jī)械自動(dòng)作業(yè)，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較多。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)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)行物流分揀的企業(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，物流的自動(dòng)分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。針對(duì)上述問(wèn)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，在物流分揀過(guò)程中取得了較好的控制效果。物流分揀采用可編程控制器PLC 進(jìn)行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，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。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物流實(shí)物流、物流信息流的分配和管理。 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)、檢修方便等特點(diǎn)，受場(chǎng)地原因影響不大。同時(shí)，只要根據(jù)不同的分揀對(duì)象，對(duì)本系統(tǒng)稍加修改即可實(shí)現(xiàn)要求。PLC控制分揀裝置涵蓋了PLC技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容，是實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。應(yīng)用PLC技術(shù)結(jié)合氣動(dòng)、傳感器和位置控制等技術(shù)，設(shè)計(jì)不同類型物流的自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的靈活性較強(qiáng)，程序開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，可適應(yīng)進(jìn)行物流分揀的柔性生產(chǎn)線的需求。 1概述隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，因此各個(gè)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)技術(shù)，提高效率，尤其在需要進(jìn)行分揀及緩沖、傳送的單位，以往一直采用人工分揀的方法，效率低成本高。為解決上述問(wèn)題，將PLC技術(shù)應(yīng)用到分揀裝置中用以提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本是一個(gè)很好的途徑。此文就介紹了PLC在物流分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用。最初的分揀系統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)，通過(guò)人工搜索、搬運(yùn)貨物來(lái)完成貨物的提取。在這種系統(tǒng)中，書(shū)面文件的制作和查找、人工搬運(yùn)等浪費(fèi)了巨大的人力物力，作業(yè)效率低下， 顯然無(wú)法滿足現(xiàn)代化物流配送對(duì)速度和準(zhǔn)確性的高要求。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開(kāi)始運(yùn)用各種各樣的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。雖然在多數(shù)的分揀系統(tǒng)中，某些作業(yè)環(huán)節(jié)還需要有人工的參與，但作業(yè)強(qiáng)度已越來(lái)越小，完全由機(jī)械完成分揀作業(yè)的自動(dòng)分揀系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)。現(xiàn)代物流配送中，高科技的應(yīng)用為作業(yè)效率和質(zhì)量的提高提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保證?，F(xiàn)代化的分揀系統(tǒng)逐漸成為物流機(jī)械化系統(tǒng)、信息系統(tǒng)以及管理組織系統(tǒng)的有機(jī)組合。物流機(jī)械化系統(tǒng)主要是各種物流設(shè)備的有效組合和配置，信息系統(tǒng)是分揀信息和控制信息等流動(dòng)的載體，管理組織系統(tǒng)負(fù)責(zé)設(shè)備、人員的調(diào)度，控制系統(tǒng)總體的運(yùn)作模式。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、信息技術(shù)以及物流自動(dòng)化機(jī)械成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的重要組成部分。與整個(gè)物料業(yè)的大環(huán)境相似，我國(guó)在分揀系統(tǒng)和技術(shù)方面相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家還比較落后，人工作業(yè)的情況仍比較普遍，電子標(biāo)簽、RF技術(shù)等輔助揀選系統(tǒng)的生產(chǎn)和使用還不多，自動(dòng)揀選系統(tǒng)更是寥寥無(wú)幾。總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)分揀系統(tǒng)的應(yīng)用呈現(xiàn)出集約化程度低、自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)用范圍不廣泛的特點(diǎn)。阻礙自動(dòng)化揀選系統(tǒng)發(fā)展的因素有很多，有些則是與我國(guó)整個(gè)物流業(yè)存在的問(wèn)題相一致的。物流標(biāo)準(zhǔn)化就是我國(guó)物流業(yè)長(zhǎng)期關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。商品的條碼化、包裝的標(biāo)準(zhǔn)化等是自動(dòng)化揀選系統(tǒng)得以順利運(yùn)行的保證，而在我國(guó)，由于商品包裝箱（指運(yùn)輸包裝）上基本沒(méi)有印刷條碼，商業(yè)系統(tǒng)至今尚沒(méi)有認(rèn)真研究過(guò)運(yùn)用自動(dòng)分揀機(jī)。另外，由于一個(gè)公司或企業(yè)往往無(wú)法左右整個(gè)行業(yè)的進(jìn)展，一些大3編號(hào)：時(shí)間：2021年x月x日書(shū)山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟頁(yè)碼：第47頁(yè) 共53頁(yè)企業(yè)傾向于開(kāi)發(fā)適合自己業(yè)務(wù)特點(diǎn)的系統(tǒng)，這又進(jìn)一步造成了實(shí)際中接口的障礙。自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)的價(jià)格問(wèn)題也是另一個(gè)阻礙因素，小企業(yè)一般無(wú)力購(gòu)進(jìn)高價(jià)設(shè)備。如今，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，為了發(fā)展我國(guó)物流業(yè)，國(guó)內(nèi)的許多企業(yè)和政府部門(mén)也在做更大的努力，也已取得了一定的成效。例如，隨著科技的日新月異，國(guó)內(nèi)的一些物流配送中心也開(kāi)始結(jié)合自身特點(diǎn)、采用高技術(shù)含量的設(shè)備和系統(tǒng)來(lái)提高分揀配送效率。在自動(dòng)揀選技術(shù)和系統(tǒng)方面，自動(dòng)分揀技術(shù)在20世紀(jì)70年代被引入國(guó)內(nèi)，我國(guó)的郵政系統(tǒng)最早并已多年使用自動(dòng)分揀設(shè)備，并在長(zhǎng)期的實(shí)踐中不斷創(chuàng)新、不斷進(jìn)步。雖然在郵政系統(tǒng)外的其它行業(yè)，國(guó)內(nèi)對(duì)自動(dòng)分揀系統(tǒng)的使用還非常少，但有關(guān)部門(mén)和企業(yè)正在為此做出不懈的努力。可以肯定，隨著物流大環(huán)境的逐步改善，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國(guó)流通領(lǐng)域一定會(huì)大有用武之地。2 分揀系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)PLC控制分揀裝置涵蓋了PLC技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)等內(nèi)容，是實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。 物流分揀裝置工作過(guò)程概述如圖21 所示為物流分揀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖21分揀裝置結(jié)構(gòu)示意圖它采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，有直流電機(jī)、氣缸、電磁閥、氣動(dòng)減壓器、傳感器、PLC、氣體壓縮機(jī)、繼電器、電磁閥、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。課題是基于區(qū)分材料的材質(zhì)的不同而設(shè)計(jì)的物流分揀系統(tǒng)，系統(tǒng)上電后，上料傳感器SN檢測(cè)料槽有無(wú)物料，若料槽無(wú)料，上料傳感器輸出信號(hào)給 PLC，控制真空吸盤(pán)進(jìn)行上料，當(dāng)料槽有料時(shí)，上料傳感器輸出信號(hào)給 PLC，PLC控制輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。物料傳感器 SA為電感傳感器，當(dāng)檢測(cè)出物料為鐵質(zhì)物料時(shí)，反饋信號(hào)送 PLC，由 PLC 控制氣缸4 動(dòng)作選出該物料；物料傳感器SB為電容傳感器，當(dāng)檢測(cè)出物料為鋁質(zhì)物料時(shí)，反饋信號(hào)送 PLC, PLC控制缸3 動(dòng)作選出該物料；物料傳感器 SC 為顏色傳感器，當(dāng)檢測(cè)出物料的顏色為待檢測(cè)顏色時(shí)，PLC 控制氣缸2動(dòng)作選出該物料；其他物料送到最后位置時(shí)，PLC控制氣缸1動(dòng)作，完成分揀任務(wù)。 系統(tǒng)的技術(shù)要求系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主要包括功能要求和控制要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)分析控制對(duì)象的要求。 功能要求 物流分揀裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)基本功能如下 ：（1）分揀出金屬1（2）分揀出金屬2（3）分揀出指定某一顏色塊（4）其他物料放送到最后位置 系統(tǒng)的控制要求系統(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)上料裝置送入傳送帶后，依次接受各種傳感器檢測(cè)。如果被某種傳感器測(cè)中，通過(guò)相應(yīng)的氣動(dòng)裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前行。其控制要求有如下6個(gè)方面：（1）系統(tǒng)上電后有物料時(shí)，上料氣缸動(dòng)作，真空吸盤(pán)將物料送出；（2）電機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)傳輸帶傳送物體向前運(yùn)行；（3）當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到鐵物料時(shí)，推氣缸4動(dòng)作；（4）當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到鋁物料時(shí)，推氣缸3動(dòng)作；（5）當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到材料為某一顏色時(shí)，推氣缸2動(dòng)作； （6）其他物料被送到最后位置時(shí)，推氣缸1動(dòng)作；（7）氣缸運(yùn)行應(yīng)有動(dòng)作限位開(kāi)關(guān)和回限位開(kāi)關(guān)。3 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，選擇合適的PLC類型，并分配I/O點(diǎn)。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，如圖21 所示。P LC電機(jī)以及下料氣缸下料傳感器氣體壓縮機(jī)氣缸4電感傳感器氣缸1氣缸2氣缸3電容傳感器顏色傳感器 圖31 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)即分析控制系統(tǒng)的要求，確定I/O點(diǎn)數(shù)，選擇PLC的型號(hào)，然后進(jìn)行I/O分配。 確定I/O點(diǎn)數(shù)根據(jù)控制要求，輸入應(yīng)該有2個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，4個(gè)傳感器信號(hào)器。相應(yīng)地，有5個(gè)氣缸運(yùn)動(dòng)位置信號(hào)，每個(gè)氣缸有動(dòng)作限位和回位限位，共計(jì)10個(gè)信號(hào)。輸出包括控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的接觸器，以及5個(gè)控制氣缸動(dòng)作的電磁閥。共需I/O點(diǎn)22個(gè)，16個(gè)輸入，6個(gè)輸出。