【正文】 裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想設(shè)備。當(dāng)待測(cè)物體經(jīng)下料裝置送入傳送帶后，依次接受各種傳送帶檢測(cè)。 指導(dǎo)教師簽字 時(shí)間 年 月 日 IX 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)及成績(jī) 學(xué)生姓名 王旭宏 專業(yè) 電氣自動(dòng) 化應(yīng)用 班 級(jí) 電氣技師 10 班 學(xué) 號(hào) 202024136 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）題 目 材料分揀分揀裝置的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師姓名 劉東嵐 指導(dǎo)教師職稱 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 簽字： 年 月 日 專家評(píng)語(yǔ)： 簽字： 年 月 日 答辯小組意見： 答辯小組組長(zhǎng)簽字： 年 月 日 成績(jī)： 院長(zhǎng) (主任 ) 簽字： 年 月 日 I 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)控制科學(xué)面臨著新的挑戰(zhàn)。 本課題正是在這樣的背景下，圍繞基于 PLC 的材料分揀裝置設(shè)計(jì)展開研究。其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少（可利用原有設(shè)施改造），分揀系統(tǒng)不僅自動(dòng)化程度高，還具有在線修改功能，靈活性強(qiáng)，系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、 可靠性高及系統(tǒng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。 PLC 的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，是當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的主要設(shè) 備之一。本文在此介紹一種采用可編程控制器（ PLC）對(duì) 材料自動(dòng)分揀的 一種方法，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少（可利用原有設(shè)施改造）， 自動(dòng)分揀 系統(tǒng)不僅自動(dòng)化程 度高，還具有在線修改功能，靈活性強(qiáng)。隨著物流市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)物流系統(tǒng)及裝備供應(yīng)商通過(guò)自主技術(shù) 創(chuàng)新 、引進(jìn)消化吸收，從起初低端技術(shù)、 國(guó)外進(jìn)口到現(xiàn)在高端創(chuàng)新、與國(guó)外廠商同臺(tái)競(jìng)技，物流裝備技術(shù)水平已明顯提高，但在高端技術(shù)方 面也還存在較大差距。集成不是簡(jiǎn)單的設(shè)備組合，是以系統(tǒng)思維的方式對(duì)設(shè)備功能的充分應(yīng)用，并保證軟硬接口的無(wú)縫和快捷，目的是實(shí)現(xiàn)集成創(chuàng)新。就從煙草行業(yè)來(lái)講，結(jié)合卷煙生產(chǎn)工藝，將物流做寬做深，從煙葉醇化到成品發(fā)貨，從制絲分組加工到儲(chǔ)葉儲(chǔ)絲模塊化精益生產(chǎn)，工藝創(chuàng)新和裝備已融入并實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)自動(dòng)化（ FA）。 自動(dòng)分撿機(jī) 在商業(yè) 配送 領(lǐng)域自動(dòng)分撿機(jī)的應(yīng)用較為廣泛，可實(shí)現(xiàn)多品種、小批量、 多批次、短周期的物品分揀和配送作業(yè)。 3 物流配送中心是從事配送業(yè)務(wù)的物流場(chǎng)所或組織，它的作業(yè)流程包括“入庫(kù)— 保管 — 揀貨 — 分揀 — 暫存 — 出庫(kù)” 。 4 第 2 章 PLC 材料分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PLC 自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)工作原理 本文所設(shè)計(jì)的 PLC 材料分揀系統(tǒng)采用推塊式分揀機(jī)的臺(tái)式結(jié)構(gòu)，有豎井式材料輸入料槽，滑板式產(chǎn)品輸出料槽口。材料分撿系統(tǒng)工作原理示意圖如圖 所示。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，下料汽缸將物料推至傳送帶。同理，可通過(guò)相應(yīng)傳感器分揀相應(yīng)的物料。 表 系統(tǒng)硬件配置 PLC 1 臺(tái) 底座 1 個(gè) 啟動(dòng)開關(guān) 1 個(gè) 光電傳感器 2 個(gè) 鐵傳感器 1 個(gè) 電機(jī) 2 個(gè) 鋁傳感器 1 個(gè) 氣缸 5 個(gè) 顏色傳感器 1 個(gè) 限位開關(guān) 10 個(gè) 氣瓶 1 個(gè) 皮帶 1 條 電源 1 個(gè) 氣壓傳動(dòng)裝置 1 套 下料傳感器 P L C 鐵檢 測(cè)傳感器 鋁檢測(cè)傳感器 光電檢測(cè)傳感器 輸送帶和下料氣缸 鐵出料氣缸 其他出料氣缸 塑料出料氣缸 鋁出料氣缸 空氣壓縮機(jī) 顏色料傳感器 6 系統(tǒng)的運(yùn)行方式 系統(tǒng)是全自動(dòng)的運(yùn)行方式。自動(dòng)運(yùn)行方式是由一臺(tái)可編程序控制器 （ PLC） 來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，系統(tǒng)根據(jù)傳感器傳出的信號(hào)執(zhí)行事先編譯好程序 [3]。當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)熔體的電流使其發(fā)熱，當(dāng)達(dá)到熔化溫度時(shí)自行熔斷，從而分段電路。并能購(gòu)隨過(guò)載程度而改變動(dòng)作時(shí)間的繼電器，充分發(fā)揮了電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，保證電動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)。這種串行工作過(guò)程稱為 PLC 的掃描工作方式。 （ 2） PLC 的優(yōu)點(diǎn)： 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)；配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工作量小，維護(hù)方便，容易改造；設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短。 具體的控制對(duì)象，具體選擇：根據(jù)不同的設(shè)計(jì)任務(wù)，來(lái)選擇 PLC 的機(jī)型。在此情況下， PLC 的選擇應(yīng)著重考慮 PLC 的性能價(jià)格比，選擇可靠性高，功能相當(dāng)，負(fù)載能力合適，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的 PLC。利用霍爾元件做成的開關(guān)，叫做霍爾開關(guān) [5]。因此，本系統(tǒng)中檢測(cè)鐵物料選用霍爾傳感器為 2AV 系列。 + 15VR 1R fU 0V 1R 2V 2R 3 15VR 44123 9 如圖 所示， 一個(gè)扁平線圈置于金屬導(dǎo)體附近，當(dāng)線圈中通有交變電流 I1時(shí)，線圈周圍就產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng) H1。短路環(huán)可以認(rèn)為是一匝短路線圈，其電阻為 R電感為 L2。所以本系統(tǒng)鋁傳感器選用電渦流傳感器為 ST 系列 。如果知道構(gòu)成各種顏色的三原色的值，就能夠知道所測(cè)試物體的顏色。通過(guò)這三個(gè)值，就可以分析投射到TCS230 傳感器上的光的顏色 ，本文選擇紅色濾波器。 光電式傳感器工作原理 :光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為發(fā)送器，接收器和檢測(cè)電路。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。冷卻器將壓縮空氣降溫冷卻，使高溫汽化的水、油凝結(jié)分離。這也正是本系統(tǒng)所使用的氣壓發(fā)生裝置。氣動(dòng)系統(tǒng)中多數(shù)氣動(dòng)元件都是在高于大氣壓力下工作的，用這些元件組成的空氣壓縮機(jī)冷卻劑 油水分離器 儲(chǔ)氣罐氣壓表出氣口 12 啟動(dòng)系統(tǒng)稱為正壓系統(tǒng)。 圖 活塞式空氣壓縮機(jī)工作原理 1— 排氣閥； 2— 氣缸； 3— 活塞； 4— 活塞； 5— 滑塊； 6— 連桿； 7— 曲柄； 8— 吸氣閥； 9— 彈簧 冷卻器 冷卻器安裝在空氣壓縮機(jī)出口的管道上，將空氣壓縮機(jī)排出的溫度高達(dá)120℃ — 150℃的氣體冷卻到 40℃ — 50℃，從而使其中的水蒸氣和被高溫氧化的油霧冷凝成水滴和油滴而析出，進(jìn)而初步分離，以便對(duì)壓縮空 氣實(shí)施進(jìn)一步凈化處理。壓縮空氣在冷卻過(guò)程中生成的冷凝水可通過(guò)排水器排出。 氣動(dòng)控制裝置 氣動(dòng) 系統(tǒng)不同于液壓系統(tǒng)，一般每一個(gè)液壓系統(tǒng)都自帶液壓源（液壓泵）；而在氣動(dòng)系統(tǒng)中，一般來(lái)說(shuō)由空氣壓縮機(jī)先將空氣壓縮，儲(chǔ)存在貯氣罐內(nèi)，然后經(jīng)管路輸送給各個(gè)氣動(dòng)裝置使用。 限位開關(guān)的選用 限位開關(guān) 又稱 行程 開關(guān)或位置開關(guān)。 直動(dòng)式 行程開關(guān)的機(jī)構(gòu)原理與復(fù)式按鈕相似。 在電路中主要起短路保護(hù)作用。若電路中正確地安置了熔斷器，那么，熔斷器就會(huì)在電流異常升高到 14 一定的高度和一定的時(shí)候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護(hù)電路安全運(yùn)行的作用。例如，在工業(yè)生產(chǎn)中，異步電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)中小型軋鋼設(shè)備，各種金屬切削機(jī)床，輕工機(jī)械和礦山機(jī)械等；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，異步電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)水泵，粉碎機(jī)以及其他農(nóng)副產(chǎn)品的加工機(jī)械；在民用電器方面的電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、空調(diào)機(jī)等也都是用異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的。 (4)當(dāng)鐵傳 感器檢測(cè)到鐵制物料通過(guò)的時(shí)候，氣缸一開始動(dòng)作，把物料推到一號(hào)料倉(cāng)中；當(dāng)氣缸碰到前限位開關(guān)的時(shí)候，氣缸停止前進(jìn)，開始后退；當(dāng)氣缸碰到后限位開關(guān)的時(shí)候停止后退。 (8) 氣缸碰到后限位開關(guān)停止后退時(shí)，計(jì)數(shù)器減一。 (12) PLC 判斷計(jì)數(shù)器是否為零，是零的話，系統(tǒng) 復(fù)位；不為零的時(shí)候在料倉(cāng)光電傳感器有信號(hào)的時(shí)候下料氣缸動(dòng)作；下料氣缸沒有信號(hào)的時(shí)候返回傳動(dòng)帶電機(jī)，執(zhí)行下一步操作。 (16)當(dāng)四個(gè) 傳感器都沒有信號(hào)時(shí)， PLC 判斷計(jì)數(shù)器是否為零，是零的話，系統(tǒng)復(fù)位；不為零的時(shí)候在料倉(cāng)光電傳感器有信號(hào)的時(shí)候下料氣缸動(dòng)作；下料氣缸沒有信號(hào)的時(shí)候返回傳動(dòng)帶電機(jī)，執(zhí)行下一步操作 。功能表圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，它是一種通用的技術(shù)語(yǔ)言，可以用于進(jìn)一步設(shè)計(jì)和不同專業(yè)的人員之間進(jìn)行技術(shù)交流。 GX Developer 可以創(chuàng)建 Q 系列、 QNA 系列、 A 系列 (包括運(yùn)動(dòng)控制器 (SCPU))、 FX 系列的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)置操作共用化 (簡(jiǎn)稱為 GPPA) [13]。 X 0 1 1X 0 1 2X 0 1 3X 0 1 5X 0 0 3 X 0 0 0C 2 0 0 X 0 1 4 20 與可編程控制器 CPU 以各種方式進(jìn)行連接；豐富的調(diào)試功能。利用對(duì) PLC 軟件的設(shè)計(jì) ,實(shí)現(xiàn)變頻器的參數(shù)設(shè)置、 故障診斷和電機(jī)的啟動(dòng)和停止。系統(tǒng)利用 PLC 控制編程，自動(dòng)控制材料分揀。隨著全球自動(dòng)化程度要求的不斷增加，我國(guó)的 材料分揀自動(dòng)控制系統(tǒng) 必然向著高度自動(dòng)化和無(wú)人職守的方向發(fā)展。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我受益匪淺，通過(guò)做此設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了許多關(guān)于 PLC 硬件及編程的基本知識(shí)，并且加固了我的專業(yè)知識(shí)，為我今后的工作打下了良好的基礎(chǔ) 。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。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。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏，使我不停的反復(fù)校核，其過(guò) 程繁雜而單調(diào)。不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬(wàn)事開頭難，不知道如何入手。這也使我更加認(rèn)識(shí)到了知識(shí)的重要性，雖然三年所學(xué)的東西有限。 通過(guò)對(duì) 本例的設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到 PLC 在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。 24 在這次設(shè)計(jì)中，我深深體會(huì)到所學(xué)專業(yè)的重要性，我會(huì)在以后的工 作中認(rèn)真的鉆研，努力學(xué)習(xí)。 同時(shí)，在即將完成學(xué)業(yè)走向社會(huì)的時(shí)刻，向三年來(lái)給予我關(guān)心幫助、傳道授業(yè)的老師們表達(dá)誠(chéng)摯的謝意，感謝你們?nèi)陙?lái)耐心且無(wú)微不至的關(guān)懷 ；感謝你們?cè)趥魇谥R(shí)的同時(shí)，也教會(huì)我們做人的道理，讓我們遠(yuǎn)航有所方向。通過(guò)這段時(shí)間做論文，我深深的感到自己在學(xué)校所學(xué)到的書本上的知識(shí)，還遠(yuǎn)不能滿足自己以后的需要。感謝老師的辛勤勞動(dòng)。 X 0 1 1X 0 1 2X 0 1 3X 0 1 5X 0 0 3 X 0 0 0C 2 0 0 X 0 1 4。X 0 0 6 X 0 1 1 X 0 0 6X 0 0 7X 0 1 0X 0 0 3 我堅(jiān)信三年的大學(xué)學(xué)習(xí)、生活，將成為我人生中的一筆寶貴的財(cái)富。 最后，由衷地感謝各位老師在百忙中對(duì)本設(shè)計(jì)論文進(jìn)行審閱，提出寶貴意見，這些意見和建議都將給本人的設(shè)計(jì)極大幫助，并且利于以后的工作學(xué)習(xí)和發(fā) 展。 25 參考文獻(xiàn) [1] 劉祖潤(rùn) ， 胡俊達(dá) .畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo) [M] .北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 1996. 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OMRON可編程序控制器操作手冊(cè) [M]. 中國(guó)電力出版社， 2020年 . 26 致 謝 通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我意識(shí)到自己還有很多不足，在以后的工作和學(xué)習(xí)中還得努力提高，完善自己。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須首先了解該裝置的功能和任務(wù)，在搞清楚這點(diǎn)以后才能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，然后根據(jù)系統(tǒng)的需要來(lái)進(jìn)行元件的選取和系統(tǒng)的模塊化細(xì)分。通過(guò)這次做畢