【正文】 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 材料分揀裝置的 PLC 控制系統(tǒng) Material sorting PLC control 2022 屆 石家莊鐵道學(xué)院成人教育 分院 (系 ) 專 業(yè) 電氣自動(dòng)化應(yīng)用 學(xué) 號(hào) 202224136 學(xué)生姓名 王旭宏 指導(dǎo)教師 劉東嵐 完成日期 2022 年 10 月 20 日 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 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，因此，在工業(yè)上優(yōu)于單片機(jī)的控制。 PLC 將傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)，具有功能強(qiáng)、通用靈活、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列 優(yōu)點(diǎn) ，因此在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛。本文主要講述 PLC 在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用可編程控制器（ PLC）設(shè)計(jì)成本低、效率高的材料自動(dòng)分揀裝置。以 PLC 為主控制器，結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制產(chǎn)品的自動(dòng)分揀。系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、易控制等特點(diǎn)， 可根據(jù)不同對(duì)象，稍加修改本系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)要求。 關(guān)鍵詞： 可編程控制器 、 分揀裝置 、 控制系統(tǒng) 、 傳感器 。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 ABSTRACT PLC control is the moost moly used industrial automation control of its convenient control to wiststand an adverse environment. It is better than MCU control in the industrial. PLC traditional relay control technology。 puter and munication technologies are integrated specifically for industrial control and design。 have strong function. mon flexbie, high reliability and environmental adaptability, and programming simple, easy to use and small size, light weight, a series of lowpower advantages in industrial applications bee more extensive,this paper focuses on the PLC in the canned beverage production. The design of an automatic sorting device with low cost and high efficiency is presented in the paper,which regards programmable logic contronller(PLC). As the master controller and bines pneumatic device, sensing technology , position control and other technology to implement automatic selecting of the products live. The device is characteristic of high automation,steady running, high precision and easy control,which can fulfill the requirement according to different situations with little modifcations. Keywords: programmablelogic controller、 sorting device、 control system、 sensors. 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 目 錄 第一章 前言 …………………………………………………………………………………… 5 設(shè)計(jì)的目的和意義 …………………………………………………………………… 5 材料分揀裝置的發(fā)展介紹 …………………………………………………………… 5 設(shè)計(jì)任務(wù)及原理 ……………………………………………………………………… 5 設(shè)計(jì)任務(wù) …………………… .………………………………………………… 5 設(shè) 計(jì)原理 ………… .…………………………………………………………… 5 第二章 系統(tǒng)分析 ……………………………………………………………………………… .6 材料分揀裝置的系統(tǒng)分析 …………………………………………………………… 6 硬件介紹 ……………………………………………………………………………… 7 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) ………………………………………………………………… .7 檢測(cè)元件與執(zhí)行裝置的選擇 ………………………………………………… .11 軟件設(shè)計(jì) ………………… …………………………………………………………… 14 第三章 PLC 的特性與發(fā)展方向 ……………………………………………………………… ..16 軟硬件比較 …………… ……………………………………………………………… 16 PLC 的特點(diǎn)及功能 ………………… ………………………………………………… 16 PLC 的優(yōu)點(diǎn) …………… ……………………………………………………… 16 PLC 的缺點(diǎn) ………………………………………………………… ………… .17 PLC 的功能 … …………………………………………………………… …… .17 PLC 控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) ……………… ……............................................................ 17 第四章 PLC 軟硬件的設(shè)計(jì)及實(shí)施 …………………………………………………………… ..19 PLC 控制材料分揀裝置的硬件設(shè)計(jì) ………… ……………………………………… 19 分析被控對(duì)象并提出要求 ……… …………………… ……………… ……… .19 確定 輸入輸出設(shè)備 ……………………… …………………………………… .19 選擇合適的 PLC 類型 ………………………………… ……………………… 19 分配 I/O 點(diǎn) …………… ……………………………………………………… ..19 程序設(shè)計(jì) ……………… ……………………………………………………………… 21 程序設(shè)計(jì) …………………………………………… ………………………… .21 系統(tǒng)功能圖 ………………………………… ………………………… … …… .22 程序模擬 調(diào)試 …………………………… …………… ………………………. 28 硬件實(shí)施 …………………………………………………………………… .....29 PLC 的軟件設(shè)計(jì) ………… …………… .……………… ...…………………………… 29 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 分配定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ……………………………… …………………………… 30 編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖 ………………… ……………………………… .30 繪制電路圖 …………………………………… ……………………………… .30 PLC 調(diào)試過程及分析 … …………………………………… … ……………………… 31 第五章 控制系統(tǒng)的 調(diào)試 ………………………………………………… …………………… .32 程序的模擬 調(diào)試 ………… ……… …………………………………………………… 32 程序的現(xiàn)場(chǎng) 調(diào)試 …………… ………………………………………………………… 32 系統(tǒng)調(diào)試 ……………………………………………………………………………… 33 結(jié)論 ……………………………………………………………………………………………… .34 參考文獻(xiàn) ……………… ………………………………………………………………………… .36 致謝 ……………………………………………………………………………………………… .37 附錄 ……………………………………………………………………………………………… .38 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第一章 前言 材料分揀的發(fā)展 自動(dòng)分揀系統(tǒng) (Automatic sorting system)先進(jìn)配送中心所必需的設(shè)備條件之一。它具有很高的分揀效率，通常每小時(shí)可分揀商品 6000— 12022 箱，可以說，自動(dòng)分揀機(jī)是提高物流配送效率的一項(xiàng)關(guān) 鍵因素。它是二次大戰(zhàn)后在美國、日本的物流中心廣泛采用的一種自動(dòng)分揀系統(tǒng)發(fā)達(dá)國家大型物流中心不可缺少的一部分。 材料分揀裝置的介紹 自動(dòng)分揀機(jī)是自動(dòng)分揀系統(tǒng)的一個(gè)重要設(shè)備。它由較長(zhǎng)的機(jī)械傳輸線、配套的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等組成 。 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 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)。 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。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第二章 系統(tǒng)分析 材料分揀裝置的系統(tǒng)分析 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 。 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 。 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。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)。 ： (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) 。 如 211 控制要求圖： 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 211 控制要求圖 硬件分析 硬件介紹 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、 RO