【正文】 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文論文題目： 材料分揀PLC控制裝置系 部：電氣工程系 專 業(yè)：電機(jī)與電器 班 級(jí)：2010級(jí)01班 學(xué)生姓名：袁 向 陽(yáng) 學(xué) 號(hào)：100312117 指導(dǎo)老師：趙 斌 2012年12月17日I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。系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點(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。自動(dòng)分揀機(jī)是自動(dòng)分揀系統(tǒng)的一個(gè)主要設(shè)備。 控制裝置的作用是識(shí)別、接收和處理分揀信號(hào)，根據(jù)分揀信號(hào)的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達(dá)地點(diǎn)或按貨主的類別對(duì)商品進(jìn)行自動(dòng)分類。輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀商品貫通過(guò)控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機(jī)（或主傳送帶）以便進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。、大批量地分揀貨物由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動(dòng)作業(yè)方式，自動(dòng)分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)由于自動(dòng)分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀件數(shù)多，它可以連續(xù)運(yùn)行100個(gè)小時(shí)以上，每小時(shí)可分揀7000件包裝商品，如用人工分揀則每小時(shí)只能分揀150件左右，同時(shí)分揀人員也不能在這種勞動(dòng)強(qiáng)度下連續(xù)工作8小時(shí)。分揀作業(yè)本身并不需要使用人員，人員的使用僅局限于送貨車輛抵達(dá)自動(dòng)分揀線的進(jìn)貨端時(shí)，由人工接貨，由人工控制分揀系統(tǒng)的運(yùn)行，分揀線末端由人工將分揀出來(lái)的貨物進(jìn)行集載、裝車，自動(dòng)分揀系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)、管理與維護(hù)。對(duì)于自動(dòng)分揀系統(tǒng)因其自身存在的一些問(wèn)題，在一定程度上限制了其應(yīng)用的領(lǐng)域及其范圍。但要讓所有商品的供應(yīng)商都執(zhí)行國(guó)家的包裝標(biāo)準(zhǔn)是很困難的，定制特寫(xiě)的分揀機(jī)又會(huì)使硬件成本上升，并且越是特別的其通用性就越差。本次設(shè)計(jì)選用E6A2—CW5C旋轉(zhuǎn)編碼器。電感式傳感器也屬于有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，也是一種接近式開(kāi)關(guān)，用來(lái)檢測(cè)金屬物體。此傳感器為RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，可檢測(cè)目標(biāo)物體對(duì)三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。早期的可編程控制器乘坐可編程邏輯控制器（Personal Controller），簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)、用戶程序存儲(chǔ)器容量和控制功能的不同，可將其分為小型、中型和大型二類。適用于小型連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)過(guò)程控制。整體式PLC是將CPU、存儲(chǔ)單元、輸入輸出模塊和電源部件集中配置在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)?？筛鶕?jù)生產(chǎn)實(shí)際的控制要求建立模塊，構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)。通用型PLC作為標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制裝置可在各個(gè)領(lǐng)域使用，而專用型PLC是為了某類控制要求專門設(shè)計(jì)的PLC，如數(shù)控機(jī)床專用型、鍋爐設(shè)備專用型、報(bào)警監(jiān)視專用型等。S7200系列是西門子公司PLC家族中比較先進(jìn)的系列，它能最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充通訊功能，適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。我們一般的是根據(jù)電機(jī)的分類來(lái)區(qū)別電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用于交易。電磁直流電動(dòng)機(jī)劃分：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)可劃分：永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。（1）步進(jìn)電機(jī)的工作原理該步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。當(dāng)開(kāi)關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開(kāi)時(shí)，由于C相繞組的磁力線和4號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，4號(hào)齒和C相繞組的磁極對(duì)齊。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。步進(jìn)電機(jī)選用的型號(hào)為42BYGH101。電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為直流電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。交流換向器電動(dòng)機(jī)又分為單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。永磁直流電動(dòng)機(jī)又分為稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。具有牽引件的傳送帶一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。沒(méi)有牽引件的傳送帶設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成各不相同，用來(lái)輸送物料的工作構(gòu)件亦不相同。 傳感器介紹及其原理 顏色傳感器將物體顏色同前面已經(jīng)示教過(guò)的參考顏色進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)顏色的機(jī)器我們稱之為顏色傳感器。將物體顏色同前面已經(jīng)示教過(guò)的參考顏色進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)顏色的機(jī)器我們稱之為顏色傳感器。匹配組件這是重要的,如鏡子的身體或保險(xiǎn)杠都離不開(kāi)傳感器協(xié)助?，F(xiàn)在可以調(diào)整方便靈活的制造和精確的色彩校正。在一個(gè)典型的應(yīng)用程序中,機(jī)器操作員持有一個(gè)顏色樣本在前面的傳感器,編程它對(duì)這個(gè)特定顏色相匹配。這一技術(shù)使簡(jiǎn)單的顏色識(shí)別或匹配,比如排序或部分識(shí)別功能,通過(guò)/失敗標(biāo)準(zhǔn)是足夠的。模擬信號(hào)更適合通信,因?yàn)閿?shù)字讀數(shù)為三個(gè)渠道將超過(guò)每150amp。這允許全面的變化趨勢(shì),分析傳感器讀數(shù)。顏色傳感器是通過(guò)將物體顏色同前面已經(jīng)示教過(guò)的參考顏色進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)顏色，當(dāng)兩個(gè)顏色在一定的誤差范圍內(nèi)相吻合時(shí)，輸出檢測(cè)結(jié)果。目前對(duì)傳感器尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的有如下三種：（1）按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫(huà)出的特性曲線來(lái)描述。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。分辨力是指?jìng)鞲衅骺赡芨惺艿降谋粶y(cè)量的最小變化的能力。通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。其基片可直接作為測(cè)量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。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。 材料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)待測(cè)材料進(jìn)行檢測(cè)并分類。，下料汽缸動(dòng)作，將物料送出。，汽缸4動(dòng)作將待測(cè)物料推入下料槽。首先，下料傳感器發(fā)送信號(hào)給PL C，并轉(zhuǎn)送給推汽缸．經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，下料汽缸依次將物料推至傳輸帶。圖21 系統(tǒng)控制示意圖當(dāng)推汽缸電磁閥運(yùn)行到限位時(shí)，電磁閥復(fù)位，恢復(fù)原狀態(tài)。信號(hào)板及各傳感器位置如圖23。這種編譯程序存在編程器的ROM存儲(chǔ)器中，構(gòu)成了編程器的系統(tǒng)軟件。如果需要，該系統(tǒng)可在分揀的同時(shí)對(duì)分揀的材料進(jìn)行數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，這只需在各汽缸動(dòng)作的同時(shí)累計(jì)即可。在汽缸1～3動(dòng)作后，電機(jī)重新運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器也重新計(jì)數(shù)。它不僅具有豐富的機(jī)型、超小的體積、靈活的安裝、雙CPU結(jié)構(gòu)、極高的運(yùn)算速度等特點(diǎn)，還有事件中斷自動(dòng)告知、自診斷、故障歷史記錄、遠(yuǎn)程口令等特殊功能。 PLC的特點(diǎn)及功能 PLC的優(yōu)點(diǎn)由于可編程控制器（PLC）具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單及便于安裝調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大技術(shù)支柱（PLC,機(jī)器人和CAD/CAM）之一。例如為了節(jié)約成本，一些設(shè)備制造廠仍然使用帶銷的機(jī)械式定序器。這些系統(tǒng)沒(méi)有故障保護(hù)。3. 定時(shí)/計(jì)數(shù)控制：PLC具有很強(qiáng)的定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。：指令兼容，外設(shè)易于擴(kuò)展，但不同廠家生產(chǎn)的PLC，梯形圖、指令及各種配件均有一些差異，不利于PLC的普及。 如（完成位置控制、溫度控制、中斷控制、PID調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程通訊、音響輸出等）。對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立部分，這種可化繁為簡(jiǎn)，有利于編程和調(diào)試。在滿足功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠，維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比，選擇有西門子公司生產(chǎn)的S7200系列的PLC類型。接著九可以進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，輸入應(yīng)該有6個(gè)傳感器信號(hào)，包括電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、預(yù)留傳感器（可根據(jù)要求設(shè)置），以及檢測(cè)下料的傳感器和計(jì)數(shù)傳感器。，且所需的I/O點(diǎn)數(shù)不多。 程序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。編程時(shí)應(yīng)注意：（1）認(rèn)真分析被控對(duì)象的工藝過(guò)程的控制要求，用功能流程圖的形式，表示程序設(shè)計(jì)的思想，為編程做好準(zhǔn)備；（2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與PLC外部電路圖或；PLC軟繼電器編號(hào)對(duì)照表及程序功能流程圖進(jìn)行編程；（3）要嚴(yán)格遵守梯形圖、指令語(yǔ)句表的格式規(guī)則，編寫(xiě)程序。在PLC軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個(gè)部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。（1）分配輸入和輸出點(diǎn)一般輸入點(diǎn)和輸入信號(hào)、輸出點(diǎn)和輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的。（3）輔助繼電器內(nèi)部輔助繼電器不對(duì)外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器時(shí)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)處理用。參閱有關(guān)操作手冊(cè)。使用編程軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上離線或在線編程、在線調(diào)試，使用編程軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序的存取、加密以及形成EXE運(yùn)行文件。編制PLC控制程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。圖41 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖從邏輯關(guān)系圖上，可以反應(yīng)出某一邏輯關(guān)系的結(jié)果是什么，這一結(jié)果又英國(guó)導(dǎo)出哪些動(dòng)作。 繪制電路圖繪制各種電路的目的，是把系統(tǒng)的輸入輸出所設(shè)計(jì)的地址