【正文】 ................................................................................. 38 附錄 2：分揀單元電氣原理圖 ......................................................................................... 38 附錄 3： 分揀單元 PLC 程序 ........................................................................................... 39 1 分揀是把很多貨物按品種從不同的地點和單位分配到所設置的場地的作業(yè)。由于全部采用機械自動作業(yè)，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較多。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流分揀單元無縫 連接，實現(xiàn)對物料實物流、物料信息流的分配和管理。該系統(tǒng)的靈活性較強，程序開發(fā)簡單，可適應進行物料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求。當輸送站送來工件放到傳送帶上并被入料口光電傳感器檢測到時，即啟動變頻器，工件開始送入分揀區(qū)進行分揀。傳送已經(jīng)加工、裝配好的工件，在被光纖傳感器檢測到并進行分揀。 傳送和分揀的工作原理：當輸送站送來工件放到傳送帶上并被入料口漫射式光電傳感器檢測到時，將信號傳輸給 PLC，通過 PLC 的程序啟動變頻器，電機運轉(zhuǎn)驅(qū)動傳送帶工作，把工件帶進分揀區(qū)，如果進入分揀區(qū)工件為白色，則檢測白色物料的光纖傳感器動作，作為 1 號槽 推料氣缸啟動信號，將白色料推到 1 號槽里；如果進入分揀區(qū)工件為黑色，檢測黑色的光纖傳感器作為 2 號槽推料氣缸啟動信號，將黑色料推到 2 號槽里，如果是金屬工件被金屬傳感器檢測到將其推 3 到 3 號槽里。圖中 1A、 2A 和 3A 分別為分揀 1氣缸、分揀 2氣缸和 分揀 3氣缸。采用的三相減速電機，用于拖動傳送帶從而輸送物料。 傳感器 在自動化生產(chǎn)線上各工作單元所使用的傳感器都是接近傳感器，它利用傳感器對所接近的物體具有的敏感特性來識別物體的接近，并輸出相應開關信號，因 4 此，接近傳感器通常也稱為接近開關。這些氣缸的缸筒采用導磁性弱、隔磁性強的材料，如硬鋁、不銹鋼等。舌簧開關成型于合成樹脂塊內(nèi)，并且一般還有動作指示燈、過電壓保護電路也塑封在內(nèi)。 圖 31 帶磁性開關氣缸的工作原理圖 在磁性開關上設置的 LED 顯示用于顯示其信號狀態(tài)，供調(diào)試時使用。磁性開關的內(nèi)部電路如圖 32 中虛線框內(nèi)所示。如果光發(fā)射器發(fā)射的光線因檢測物體 不同而被遮掩或反射，到達光接收器的量將會發(fā)生變化。電渦流效應是指，當金屬物體處于一個交變的磁場中，在金屬內(nèi)部會產(chǎn)生交變的電渦流，該渦流又會反作用于產(chǎn)生它的磁場這樣一種物理效應。 6 圖３－ 3電感式傳感器原理框圖 接近開關的選用和安裝中，必須認真考慮檢測距離、設定距離 . 旋轉(zhuǎn)編碼器 旋轉(zhuǎn)編碼器是通過光電轉(zhuǎn)換，將輸出 把軸上的機械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字信號的傳感器，主要用于速度或位置（角度）的檢測。 圖 34 旋轉(zhuǎn)編碼器原理示意圖 一般來說，根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生脈沖的方式的不同，可以分為增量式、絕對式以及復 合式三大類。如圖 35所示。該旋轉(zhuǎn)編 7 碼器的三相脈沖采用 NPN 型集電極開路輸出，分辨率 500 線，工作電源 DC 12～ 24V。故脈沖當量μ為μ =L/500≈ mm。因此理論計算值只能作為估算值。 西門子 MM420 變頻器簡介 ３ . MM420 變頻器的安裝和接線 西門子 MM420（ MICROMASTER420） 是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列。 ? 安裝的步驟： ① 用導軌的上閂銷把變頻器固定到導軌的安裝位置上。 向下施加壓力，導軌的下閂銷就會松開。 （２）頻器控制電路的接線見圖 3－ 7 圖３ 7 MM420 變頻器方框圖 ３ . MM420 變頻器的 BOP 操作面板 圖３ 15 所示是基本操作面板（ BOP）的外形。參數(shù)如圖 31 基本操作面板（ BOP）備有 8 個按鈕，表 38 列出了這些按鈕的功能。其它所有 11 參數(shù)號的前面都冠以一個大寫字母“ P”。 參數(shù)設置方法 用 BOP 可以修改和設定系統(tǒng)參數(shù)，使變頻器具有期望的特性，例如，斜坡時間，最小和最大頻率等。按照圖中說明的類似方法，可以用‘ BOP’設定常用的參數(shù)。 ３ . MM420 變頻器的參數(shù)訪問 MM420 變頻器有數(shù)千個參數(shù)，為了能快速訪問指定的參數(shù)， MM420 采用把參數(shù)分類，屏蔽（過濾）不需要訪問的類別的方法實現(xiàn)。 P0010 的可能設定值為： 0（準備）， 1（快速調(diào)試）， 2（變頻器）， 29（下載）， 30（工廠的缺省設定值）；缺省設定值為 0。 “ 4” 維修級：只供授權(quán)的維修人員使用 — 具有密碼保護。 PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通訊技術而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。 1982年 ，國際電工委員會 (International Electrical Committee， IEC)頒布了 PLC標準草案第一稿， 1985年提交了第 2稿，并在 1987年的第 3稿中對 PLC作了如下的定義： ―PLC是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計。 S7200系列可編程控制器 德國的西門子（ SIEMENS）公司是歐洲最大的電子和電氣分揀單元制造商，生產(chǎn)的 SIMATIC可編程序控制器在歐洲處于領先地位。最近幾年來的小型 PLC市場上 S7200PLC成了主流產(chǎn)品。 PLC 選型 PLC的選擇包括機型的選擇、 CPU的選擇、 1/0模塊的選擇、通訊模塊選擇等。 (3)易于聯(lián)網(wǎng)通信，配合上位計算機后容易形成一個多級的分布式控制系統(tǒng)，擴展比較容易。 S7224 XP 主單元集成有 2 路模擬量輸入， 1 路模擬量輸出，有兩個 RS485 通信口。 ２ .分揀單元上電和氣源接通后，若工作單元的三個氣缸均處于 縮回位置，則 “正常工作”指示燈 HL1 常亮，表示分揀單元已準備好。 如果工件為白色芯金屬件，則該工件對到達 1 號滑槽中間，傳送帶停止，工件對被推到 1 號槽中；如果工件為白色芯塑料，則該工件對到達 2 號滑槽中間，傳送帶停止，工件對被推到 2 號槽中；如果工件為黑色芯，則該工件對 到達 3 號滑槽中間，傳送帶停止，工件對被推到 3 號槽中。 15 PLC 的 I/O 接線 根據(jù)工作任務要求，分揀單元機械裝配和傳感器安裝如圖４－１ 所示。選用 S7224 XP 主單元的原因是，當變頻器的頻率設定值由 HMI 指定時，該 16 頻率設定值是一個隨機數(shù)，需要由 PLC 通過 D/A 變換方式向變頻器輸入模擬量的頻率指令，以實現(xiàn)電機速度連續(xù)調(diào)整。本例中，選用 MM420 的端子“ 5”（ DIN1）作電機啟動和頻率控制， PLC 的信號表見表４－ 3， I/O 接線原理圖如圖 ４－ 3 所示。分揀單元所配置的 PLC 是 S7224XP AC/DC/RLY 主單元，集成有 6 點的高速計數(shù)器，編號為 HSC0～ HSC5，每一編號的計數(shù)器均分配有固定地址的輸入端。分揀單元高速計數(shù)器編程要求較簡單，不考慮中斷子程序，預置值等。 根據(jù)傳送帶主動軸直徑計算旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖當量，其結(jié)果只是一個近似值。傳送帶張緊度以電動機在輸入頻率為 1Hz 時能順利啟動，低于 1Hz 時難以啟動為宜。在傳送帶進料口中心處放下工件后，按啟動按鈕啟動運行。 20 表４－ 7 脈沖當量現(xiàn)場測試數(shù)據(jù) 重新把工件放到進料口中心處，按下啟動按鈕即進行第二次測試。 在本項工作任務中，編程高速計數(shù)器的目的，是根據(jù) HC0 當前值確定工件位置，與存儲到指定的變量存儲器的特定位置數(shù)據(jù)進行比較，以確定程序的流向。 ４ .４分揀單元程序結(jié)構(gòu) １ .分揀單元的主要工作過程是分揀控制，可編寫一個子程序供主程序調(diào)用，工作狀態(tài)顯示的要求比較簡單，可直接在主程序中編寫。 ３ .分揀控制子程序也是一個步 進順控程序，編程思路如下： ①當檢測到待分揀工件下料到進料口后，清零 HC0 當前值，以固定頻率啟動變頻器驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。完成上述功能的梯形圖見圖４－７所示。因此在項目五的任務基礎上，變頻器的參數(shù)要作相應得調(diào)整，要調(diào)整的參數(shù)設置如下表 410： 表 410 變頻器參數(shù)設置 CPU 224XPCN 有一路模擬量輸出，信號格式有電壓和電流兩種。如何把觸摸屏給定的頻率轉(zhuǎn)化為模擬量輸出？變頻器頻率和 PLC 模擬量輸出電壓成正比關系，模擬量輸出是數(shù)字量通過 D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換而來，模擬量和數(shù)字量也成正比關系，因此頻率和數(shù)字量是成正比關系，如下圖 411。 MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套由北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司開發(fā)的基于 Windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2021等操作系統(tǒng)。 MCGS 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成 MCGS 。兩部分互相獨立，又緊密相關。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。 該產(chǎn)品設計采用了 7 英寸高亮度 TFT 液晶顯示屏（分辨率 800 480），四線電阻式觸摸屏（分辨率 4096 4096），色彩達 64K 彩色。 當需要在 MCGS 組態(tài)軟件上把資料下載到 HMI 時，只要在下載配置里，選擇“連接運行” ，單擊“工程下載”即可進行下載。 為了實現(xiàn)正常通訊，除了正確進行硬件連接，尚須對觸摸屏的串行口 0 屬性進行設置，這將在設備窗口組態(tài)中實現(xiàn)，設置方法將在后面的工作任務中詳細說明。頻率在 40—50HZ 可調(diào)節(jié)。 圖 54 分揀站界面 28 畫面中包含了如下方面的內(nèi)容： ■ 狀態(tài)指示：單機 /全線、運行、停止； ■ 切換旋鈕：單機全線切換； ■ 按鈕：啟動、停止、清零累計按鈕； ■ 數(shù)據(jù)輸入：變頻器輸入頻率設置； ■ 數(shù)據(jù)輸出顯示：白 芯金屬工件累計、白芯塑料工件累計、黑色芯體工件累計； ■ 矩形框。 ⑶ 選中對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對象屬性設置” 窗口。 表 57 觸摸屏組態(tài)畫面各元件對應 PLC 地址 下面以數(shù)據(jù)對象“運行狀態(tài)”為例，介紹定義數(shù)據(jù)對象的步驟： （ 1）單擊工作臺中的“實時數(shù)據(jù)庫”窗口標簽，進入實時數(shù)據(jù)庫窗口頁。 30 按照此步驟，根據(jù)上面列表，設置其他個數(shù)據(jù)對象。 所示通用串口設備界面，作如下設置 : a串口端口號（ 1～ 255）設置為： 0 COM1； b 通訊波特率設置為： 8 19200； c 數(shù)據(jù)校驗方式設置為： 2–偶校驗； d 其它設置為默認。 單擊“增加 設備通道”按鈕，如圖 59所示窗口 59添加設備通道界面 參數(shù)設置如下： a 通道類型： M寄存器； b 數(shù)據(jù)類型：通道的第 00位； c 通道地址： 0； d 通道個數(shù)： 1； e 讀寫方式：只讀。 4． 畫面和元件的制作 （ 1）新建畫面以及屬性設置 ① 在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口 0”。 ⑵ 制作文字框圖：以標題文字的制作為例說明。 ④ 選 中文字框，作如下設置： A 點擊工具條上的 （填充色）按鈕，設定文字框的背景顏色為：白色； b 點擊工具條上的 （線色）按鈕，設置文字框的邊線顏色為：沒有邊線； C 點擊工具條上的 （字符字體）按鈕，設置文字字體為：華文細黑；字型為：粗體；大小為：二號； d 點擊工具條上的 （字符顏色）按鈕，將文字顏色設為：藏青色。 ② 數(shù)據(jù)對象中，單擊右角的“？”按鈕，從數(shù)據(jù)中心選擇“單機全線切換”變量。 圖 511 標簽動畫組態(tài)屬性設置界面 ⑤“屬性設置”頁中，填充顏色：白色； ⑥“填充顏色”頁中，分段點 0對應顏色： 白色；分段點 1對應顏色：淺綠色。 ⑸ 制作按鈕。單擊“確認”按鈕完成。 34 ⑺ 數(shù)據(jù)顯示 ,以白色金屬料累計數(shù)據(jù)顯示為例： ① 選中“工具箱”中的 圖標，拖動鼠標，繪制 1個顯示框。 ④ 單擊“確認”，制作完畢 ⑻ 制作矩形框 單擊工具箱中的 圖標，在窗口的左上方拖出一個大小適合的矩形，雙擊矩形， 出現(xiàn)如圖 622 所示的窗口，屬性設置如下： a點擊工具條上的 （填充色 ）按鈕，設置矩形框的背景顏色為：沒有填充； b 點擊工具條上的 （線色）按鈕，設置矩形框的邊線顏色為：白色； c 其它默認。因此我必須用心的把它做的盡可能的完好。 在對系統(tǒng)進行設計時，必須首先了解該系統(tǒng)的功能和任務，在搞清楚這點以后才能對整個系統(tǒng)的設計方案有一個初步的認識，然后才能根據(jù)系統(tǒng)的需要來進行元件的選取和系統(tǒng)的模塊化細分。歷時近一個半月的畢業(yè)設計即將結(jié)束，雖說時間并不是很長，但也就是 在這極短的時間內(nèi)，我在 PLC