【正文】 廣泛應(yīng)用于各個流通領(lǐng)域。 PLC 材料分揀系統(tǒng) 的發(fā)展方向 PLC 材料分揀系統(tǒng)未來發(fā)展方向可以分為系統(tǒng)集成、工藝創(chuàng)新和自動分揀機 2 三個方向。 PLC 已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各種機械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動化控制中， PLC 在其他領(lǐng)域，例如民用個家庭自動化也得到了迅速的發(fā)展。論文首先敘述了 PLC 的材料分揀裝置的發(fā)展背 景 、現(xiàn)狀和發(fā)展方向。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 III 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日 期： II 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。然后，說明了 PLC 自動分揀控制系統(tǒng)工作原理和與傳統(tǒng)繼電器的區(qū)別。 而 在眾多 工業(yè) 生產(chǎn)領(lǐng)域中， 對不同的材料進行分揀 ，以往常采用傳 統(tǒng)的繼電器接觸控制，使用硬連接電器多，可靠性差，自動化程度不高 。 系統(tǒng)集成 由于專業(yè)高度分工和全球經(jīng)濟一體化，系統(tǒng)集成是一種理念和趨勢。自動分揀系統(tǒng)是一次大戰(zhàn)后在美國、日本的配送中心廣泛采用的一種物流設(shè)備，己經(jīng)成為發(fā)達國家大中型物流中心不可缺少的一部分。當(dāng)訂貨商向物流中心發(fā)出配送訂單后，自動分揀系統(tǒng)在最短時間內(nèi)從自動化立體倉庫中準(zhǔn)確找到要出庫的物品所在位置，并按所需數(shù)量出庫，最后將從不同儲位上取出的不同數(shù)量的物品按配送地點的不同運送到不同的存貨區(qū)域進行分揀，以便裝車配送。 系統(tǒng)上電后，可編程序控制器首先控制啟動輸送帶，下料傳感器 SN 檢測料槽有無物料，若無料，輸送帶運轉(zhuǎn)一個周期后自動停止等待下料；當(dāng)料槽有料時，下料傳感器 輸出信號給 PLC， PLC 控制輸送帶繼續(xù)運轉(zhuǎn)，同時控制氣動閥 5 進行下料，每次下料時間間隔可以進行調(diào)整。其控制要求有如下 9 個方面： （ 1）系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖 （ 2）電機運行，帶動傳輸帶傳送物體向前運行 （ 3）有物料時，下料汽缸動作，將物料送出 （ 4）當(dāng)電感傳感器檢測到鐵物料時，推汽缸 1 動作 （ 5）當(dāng)電容傳感器檢測到鋁物料時，推汽缸 2 動作 6 （ 6）當(dāng)顏色傳 感器檢測到材料為某一顏色時，推汽缸 3 動作 （ 7）其他物料被送到 SD 位置時，推汽缸 4 動作 （ 8）汽缸運行應(yīng)有動作限位保護 （ 9）下料槽內(nèi)無下料時，延時后自動停機 7 第 3 章 PLC 材料分揀 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 PLC 自動分揀 控制系統(tǒng) 工作原理 本文所設(shè)計的 PLC 材料分揀系統(tǒng) 采用推塊式分揀機的臺式結(jié)構(gòu)，有豎井式材料輸入料槽，滑板式產(chǎn)品輸出料槽口。 經(jīng) 過一定時間，下料汽缸將物料推至傳 送 帶。 表 系統(tǒng)硬件配置 PLC 1 臺 底座 1 個 啟動開關(guān) 1 個 光電傳感器 2 個 鐵傳感器 1 個 電機 2 個 鋁傳感器 1 個 氣缸 5 個 顏色傳感器 1 個 限位開關(guān) 10 個 氣瓶 1 個 皮帶 1 條 電源 1 個 氣壓傳動裝置 1 套 下料傳感器 P L C 鐵檢測傳感器 鋁檢測傳感器 光電檢測傳感器 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 顏色料傳感器 9 系統(tǒng)的運行方式 系統(tǒng)是 全自動的 運行方式 。當(dāng)電路發(fā)生短路時，通過熔體的電流使其發(fā)熱，當(dāng)達到熔化溫度時自行熔斷，從而分段電路。這種串行工作過程稱為 PLC 的掃描工作方式。 具體的控制對象，具體選擇：根據(jù)不同的設(shè)計任務(wù)，來選擇 PLC 的機型。利用霍爾元件做成的開關(guān)，叫做霍爾開關(guān) [5]。 如圖 所示， 一個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，線圈周圍就產(chǎn)生一個交變磁場 H1。 所以本系統(tǒng)鋁傳感器選用 電渦流傳感器 為 ST 系列 。通過這三個值，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 。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。這也正是本系統(tǒng)所使用的氣壓發(fā)生裝置。 圖 活塞式空氣壓縮機工作原理 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出口的管道上，將空氣壓縮機排出的溫度高達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 而初步分離，以便對壓縮空氣實施進一步凈化處理。 Pa 1 2345 6 789Pa 16 氣動控制裝置 氣動系統(tǒng)不同于液壓系統(tǒng)，一般每一個液壓系統(tǒng)都自帶液壓源（液壓泵）；而在氣動系統(tǒng)中，一般來說由空氣壓縮機先將空氣壓縮，儲存在貯氣罐內(nèi)，然后經(jīng)管路輸送給各個氣動裝置使用。 直動式 行程開關(guān)的機構(gòu)原理與復(fù)式按鈕相似。若電路中正確地安置了熔斷器，那么，熔斷器就會在電流異常升高到一定的高度和一定的時候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護電路安全運行的作用。 (4)當(dāng)鐵傳感 器檢測到鐵制物料通過的時候，氣缸一開始動作，把物料推到一號料倉中；當(dāng)氣缸碰到前限位開關(guān)的時候，氣缸停止前進，開始后退；當(dāng)氣缸碰到后限位開關(guān)的時候停止后退。 (12) PLC 判斷計數(shù)器是否為零，是零的話，系統(tǒng)復(fù) 位；不為零的時候在料倉光電傳感器有信號的時候下料氣缸動作；下料氣缸沒有信號的時候返回傳動帶電機，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)語言，可以用于進一步設(shè)計和不同專業(yè)的人員之間進行技術(shù)交流。 Y 0 0 0Y 0 0 1Y 0 0 2Y 0 0 2Y 0 0 3Y 0 0 3Y 0 0 4Y 0 0 4Y 0 0 5Y 0 0 5Y 0 0 0M 3 0 2M 3 0 3C 2 0 0M 3 1 2M 3 1 3M 3 1 4M 3 1 5M 3 1 6M 3 1 7M 3 0 7M 3 1 0M 3 1 1M 3 0 4M 3 0 5M 3 0 6 C 2 0 0 C 2 0 0 C 2 0 0 C 2 0 0M 3 0 1M 3 0 0M 8 0 0 2X 0 0 0X 0 0 1X 0 0 2X 0 0 4X 0 0 5X 0 0 3 X 0 0 3 X 0 0 0X 0 0 3 25 （ 3）以上為子程序中的高速計數(shù)指令，首先進行高速計數(shù)指令的初始化操作，當(dāng)電機旋轉(zhuǎn)時，帶動光電碼盤發(fā)出脈沖，并輸入 PLC的接收端，由高速計數(shù)指令進行計數(shù)，計算步進電機轉(zhuǎn)過的步數(shù)，進行定位控制。編程軟件采用模塊化的程序設(shè)計方法，大量采用代碼重用，減少軟件的開發(fā)和 維護。用戶程序一般先在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通／斷狀態(tài)用 PLC 上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接 PLC實際的負(fù)載 (如接觸器、電磁閥等 )。如果調(diào)試達不到指標(biāo)要求，則對相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序就可能達到 調(diào)整的目的。 在設(shè)計和模擬調(diào)試程序的同時，可以設(shè)計、制作控制臺或控制柜， PLC 之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時進行 。另外，一些硬件如傳感器等，在使用前，也需事先調(diào)試好。汽缸動作時，回位限位開關(guān)關(guān)斷，到達動作限位開關(guān)時，動作限位開關(guān)閉合。當(dāng) PLC處于 RUN模式時， ， 24 復(fù)位清零，并 調(diào)用子程序。 X 0 1 4X 0 1 6C 2 0 0 C 2 0 0 由于本系統(tǒng) 選擇的 PLC型號為 FX2N32MR001[14]，所以本系統(tǒng)編程用仿照 STL指令編寫程序，程序： 根據(jù)所繪流程圖，在 STEP7Micro/WIN40軟件中編寫梯形圖程序。型號為 FX2N32MR001 型的 PLC 分別有 16 個輸入口和輸出口，符合系統(tǒng)的 I/O 分配 要求 。 (10)當(dāng)顏色傳感器檢測到 紅 顏色物料通過的時候，氣缸三開始動作，把物料推到三號料倉中；當(dāng)氣缸碰到前限位開關(guān)的時候，氣缸停止前進，開始后退；當(dāng)氣缸碰到后限位開關(guān)的時候停止后退。 18 第 4 章 PLC 自動控制的軟 件設(shè)計 系統(tǒng) 程序流程 PLC 程序工作流程 [1012]如下： (1) 接通電源，按下啟動開關(guān)，系統(tǒng)啟動，進入自檢狀態(tài)，等待物體進入料槽； (2)下料光電傳感器檢測到料槽有料時，料槽出料氣缸開始動作，將物料推到傳送帶上；當(dāng)氣缸碰到前限位開關(guān)的時候， 計數(shù)器加一， 氣缸停止前進，開始后退；當(dāng)氣缸碰到后限位開關(guān)的時候停止后退。使用時，熔體串接于被保護的電路中，當(dāng)電路發(fā)生短路故障時，熔體被瞬時熔斷而分?jǐn)嚯娐?，起到保護作用。行程開關(guān)的動作原理與控制按鈕相似，在機床設(shè)備中，事先將行程開關(guān)根據(jù)工藝要求安裝在一定的行程位置上 。 儲氣罐 儲氣罐的主要作用是：儲存一定數(shù)量的壓縮空氣，以備發(fā)生故障或臨時需要應(yīng)急使用；消除由于空氣壓縮機斷續(xù)排氣而對系統(tǒng)引起的壓力脈動，保證輸出氣流的連續(xù)性和平穩(wěn)性。當(dāng)活塞向右移動時，缸內(nèi)左腔密封容積逐漸增大，空氣壓縮機冷卻劑 油水分離器 儲氣罐氣壓表出氣口 15 使其中的氣壓低于大氣壓，吸氣閥 8 被外界大氣壓力頂開，空氣在大氣壓力作用下進入氣缸內(nèi)，形成吸氣過程；當(dāng)活塞向左移動時，缸內(nèi)左腔密封容積逐漸減小，空氣受壓使氣壓升高，將吸氣閥關(guān)閉，形成壓縮過程；當(dāng)缸內(nèi)壓縮空氣壓力升至高于輸氣管路中壓力時，排氣閥 1 頂開，壓縮空 氣排入輸氣管路，形成排氣過程 。儲氣罐用以壓縮空氣、穩(wěn)定壓縮空氣的壓力，并除去其中的部分油、水等雜質(zhì)，儲氣罐輸出的壓縮空氣可用于不同空氣質(zhì)量要求的氣動系統(tǒng)。 接收器有光電二極管或光電三極管組成。 對于 TCS230 來說，當(dāng)選定一個顏色濾波器時， 它只允許某種特定的原色通過，阻止其它原色的通過。當(dāng)鋁檢測傳感器檢測到金屬材料時，傳感器的線圈阻抗就會發(fā)生變化。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分能量，從而使產(chǎn)生磁場的線圈阻抗發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。 鐵傳感器的選用 霍爾接近開關(guān) 來檢測材料是否是磁性鐵金屬。如果選用你不熟悉的 PLC，你就必須從頭熟悉它，雖然不費太多的事，但畢竟沒有用你熟悉的機型來的快。 但 CPU不可能同時去執(zhí)行過個操作，它只能按分時操作方式，每一次執(zhí)行一個操作，按順序逐個執(zhí)行。 在圖 中， M1 為傳送帶提供動力的異步 電動機 ， M2 為 空氣壓縮機。 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng) 的硬件配置 系統(tǒng) 由 氣動部件、 電氣部件 和硬件三 大部分組成 。 下料 傳感器檢測下料槽內(nèi)是否有物料，若沒有物料，延時后自動等待上料；當(dāng)下料槽內(nèi)有物料 時 ，系統(tǒng)自動運行。當(dāng)待測物體經(jīng)下料裝置送入傳送帶后，依次接受各種傳感器檢測。 圖 21 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)示意圖 它采用臺式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，有步進電機、汽缸、電磁閥、旋轉(zhuǎn)編碼器、氣動減壓器、濾清器、氣壓指示等部件，可與各類氣源相連接。 3 物流配送中心是從事配送業(yè)務(wù)的物流場所或組織，它的作業(yè)流程包括“入庫— 保管 — 揀貨 — 分揀 — 暫存 — 出庫” 。就從煙草行業(yè)來講，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葉儲絲模塊化精益生產(chǎn)，工藝創(chuàng)新和裝備已融入并實現(xiàn)工廠生產(chǎn)自動化（ FA）。隨著物流市場需求的增長，國內(nèi)物流系統(tǒng)及裝備供應(yīng)商通過自主技術(shù) 創(chuàng)新 、引進消化吸收，從起初低端技術(shù)、 國外進口到現(xiàn)在高端創(chuàng)新、與國外廠商同臺競技， 物流裝備技術(shù)