【文章內容簡介】 。 三、 在 設計 中 選擇的電容傳感器是 武漢超榮電子有限公司 供應 的 電容式接 近傳感器CCJ/CRJ 系列 。 主要是因為它有以下優(yōu)點：電容式接近開關 CCJ/CRJ 系列具有多種電源、響應頻率快等特點，能可靠的檢測金屬、非金屬。用于工業(yè)控制的非金屬檢測定位、限位以及料位、液位的檢測。輸出有 NPN 輸出、 PNP 輸出、電壓 0－ 5DVC； 0－ 30DVC輸出、 90－ 260VAC，檢測距離從 4mm25mm 不等。 顏色傳感器 的 介紹 考慮到本次設計是推出式物流分揀裝置及分揀信號自動識別系統(tǒng)設計 ， 分揀裝置采用動力式皮帶輸送裝置，驅動裝置是選用電動機。在分揀系統(tǒng)中的信號采集最后一部分主要依靠色敏 傳感器。因為各個物塊的顏色不同，根據(jù)顏色值的變化能分清是否要實行分揀操作。由于只要求分揀系統(tǒng)能分辨顏色值的變化，而對物品的顏色標定沒有具體要求。具體的顏色測量方式有三種：直接式、透射式、反射式 ,考慮到系統(tǒng)用在物品分揀系統(tǒng)上，所以使用反射式測量方式。 在分揀支路上安裝色敏傳感器，通過調整色敏傳感器的工作點，進行顏色測定時，須對信號采集電路的信號輸出大小進行計算，得出被測物塊的顏色值，把所測的顏色值同 PLC 中的物塊顏色值進行比較，得到它們之間最相關的值，確定所測值的顏色。如果需要分揀則驅動氣動執(zhí)行機構。 本設計 分析了目前市場上應用極為廣泛的顏色傳感器類型和每種顏色傳感器的應用場合，以選擇最適合在本設計中所能應用的傳感器。目前，用于顏色識別的傳感器有兩種基本類型（都屬于光電式的）：其一是色標傳感器，它使用一個白熾燈光源或單色LED 光源；其二是 RGB（紅綠藍）顏色傳感器，它檢測目標物體對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。這類裝置許多是溫反射型、光束型和光纖型的，封裝在各種金屬和聚碳酸酯外殼中。典型的輸出包括： NPN 和 PNP、繼電器和模擬輸出。 RGB 顏色傳感器對相似顏色和色調的檢測可靠性較高。它是通過測量構成物體顏色的三基色的反射比率實現(xiàn)顏色檢測的。由于這種顏色檢測法精密度極高，所以 RGB傳感器能準確區(qū)別極其相似的顏色，甚至相同顏色的不同色調。 一般 RGB 傳感器都有紅、綠、藍三種光源。三種光通過同一透鏡發(fā)射后被目標物體反射。光被反射或吸收的量值取決于物體顏色。 RGB 傳感器有兩種測量模式。一種是分析紅、綠、藍光的比例。因為檢測距離無論怎樣變化，只能引起光強的變化，而三種顏色光的比例不會變，因此，即使在目標有機械振動的場合也可以檢測。 第二種模式是利用紅綠藍三基色的反射光強度實現(xiàn)檢測目的。利用這種模式可實現(xiàn)微小 顏色判別的檢測，但傳感器會受目標機械位置的影響。 無論應用哪種模式，大多數(shù) RGB 傳感器都有導向功能，使其非常容易設置。這種傳感器大多數(shù)都有內建的某種形式的圖表和 閥值，利用它可確定操作特性。 色標傳感器常用于檢測特定色標或物體上的斑點，它是通過與非色標區(qū)相比較來實現(xiàn)色標檢測，而不是直接測量顏色。色標傳感器實際是一種反向裝置，光源垂直于目標物體安裝，而接收器與物體成銳角方向安裝，讓它只檢測來自目標物體的散射光，從而避免傳感器直接接收反射光，并且可使光束聚焦很窄。白熾燈和單色光源都可用于色標檢測。 *******畢業(yè)（論文） 13 顏色傳感器 種類很多，仔細考慮了一下，還是決定選擇 CS 系列顏色傳感器中的 CS3型。 測量范圍是 60mm，可分辨三種顏色，工作溫度是 10～ 55℃ ；工作頻率是 250Hz；輸出方式是 PNP；工作電源 12～ 30VDC。 應用范圍： CS 系列色彩檢測器是應用于自動化生產線上的色彩測量的傳感器，具有測量速度快、分辨率高、不受外界光線干擾且無須任何保養(yǎng)的特點。可非接觸監(jiān)控彩色及透明的物體。主要應用于印刷品、包裝標簽、填充物、包裝記號、商標、零件的辯識和分類。 電動機部分 本設計 選用的是三相異步電動機。 目前較常用的交流電動機有 兩種： 三相異步電動機。 單相交流電動機。第一種多用在工業(yè)上，而第二種多用在民用電器上。 三相異步電動機要旋轉起來的先決條件是具有一個旋轉磁場，三相異步電動機的定子繞組就是用來產生旋轉磁場的。 單 相電源相與相之間的電壓在相位上是相差 120度的，三相異步電動機定子中的三個繞組在空間方位上也互差 120 度，這樣，當在定子繞組中通入三相電源時，定子繞組就會產生一個旋轉磁場，旋轉磁場在空間旋轉一周，即旋轉磁場的旋轉速度與電流的變化是同步的。旋轉磁場的轉速為： n=60f/P （ 34） 式中 f 為電源頻率、 P 是磁場的磁極對數(shù)、 n 的單位是：每分鐘轉數(shù)。根據(jù)此式我們知道，電動機的轉速與磁極數(shù)和使用電源的頻率有關，為此，控制交流電動機的轉速有兩種方法： 改變磁極法； 變頻法。以往多用第一種方法，現(xiàn)在則利用變頻技術實現(xiàn)對交流電動機的無級變速控制 。 旋轉磁場的旋轉方向與繞組中電流的相序有關。相序 A、 B、 C 順時針排列，磁場順時針方向旋轉，若把三根電源線中的任意兩根對調，例如將 B 相電流通入 C 相繞組中， C 相電流通入 B 相繞組中，則相序變?yōu)椋?C、 B、 A，則磁場必然逆時針方 向旋轉。利用這一特性我們可很方便地改變三相電動機的旋轉方向 。 定子繞組產生旋轉磁場后，轉子導條（鼠籠條）將切割旋轉磁場的磁力線而產生感應電流，轉子導條中的電流又與旋轉磁場相互作用產生電磁力，電磁力產生的電磁轉矩驅動轉子沿旋轉磁場方向以 n1的轉速旋轉起來。一般情況下，電動機的實際轉速 n1 低于旋轉磁場的轉速 n。因為假設n 和 n1 相同 ，則轉子導條與旋轉磁場就沒有相對運動，就不會切割磁力線，也就不會產生電磁轉矩，所以轉子的轉速 n1 必然小于 n。為此我們稱三相電動機為異步電動機。 相對于本分揀系統(tǒng)設置要求我選用浙江省瑞安 市金龍調速電機廠 生產的 YS 系 YS 8024 型號 三相異步電動機。它按照國家標準設計制 造，具有高效、節(jié)能、噪聲低、振動小、壽命長、維護方便、起動轉矩大等特點，采用 B 級絕緣，外殼防護等級為 IP44，冷卻方式為 IC411，額定電壓為 380V，額定頻率為 50Hz，額定功率為 750W。 空氣壓縮機 空氣壓縮機是 本材料分揀系統(tǒng) 裝置中 不可缺少的部分 ，它是將 電 動機的機械能轉換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置?？諝鈮嚎s機的種類很多，按工作原理可分為容積型壓縮機和速度型壓縮機。容積型壓縮機的工作原理是壓 縮氣體的體積，使單位體積內氣體分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力；速度型壓縮機的工作原**:基于 PLC 的材料分揀系統(tǒng)設計 14 理是提高氣體分子的運動速度，使氣體分子具有的動能轉化為氣體的壓力能，從而提高壓縮空氣的壓 力。 空氣壓縮機的選擇主要依據(jù)氣動系統(tǒng)的工作壓力和流量。氣源的工作壓力應比氣動系統(tǒng)中的最高工作壓力高 20%左右，因為要考慮供氣管道的沿程損失和局部損失。如果系統(tǒng)中某些地方的工作壓力要求較低，可以采用減壓閥來供氣?？諝鈮嚎s機的額定排氣壓力分為低壓（ ~）、中壓（ ~10MPa）、 高壓（ 10~100MPa）和超 高壓（ 100MPa以上） 。 基于本分揀系統(tǒng)的工作要求選用的是 威普德爾工業(yè)機械系列的 標準型 渦輪空氣壓縮機，產品性能優(yōu)越，效率高，運行可靠 。主要是因為它 體積少 、 重量輕 、 結構精密 、 運動部件少 、 無磨損。 此外還有： （ 1） 安裝簡單 產品出廠時，機器內已添加足量的專用油，所以安裝就位，就可以自動運行。 （ 2） 節(jié)省電力 機器的操控是由系統(tǒng)伍自動調節(jié)，特別 雙渦輪供氣或單機供氣，大幅 減少運行耗電量達 60%真正做到高效節(jié)能 。 （ 3） 節(jié)省易耗品 特殊設計的雙柱形油氣罐，罐內構筑多個立面，使油氣混合氣體在罐內經數(shù)次 分離但又不產生城市降，減小油霧，延長加油周期和油霧分離器的使用時間，使用權其能長時間輸出含油量低于 3PPM 的壓縮空氣。 （ 4） 超級潤滑 油 特殊配方和添加劑合成的 GLX 系列空氣壓縮機開發(fā)的超級潤滑油，客觀存在的潤滑性能，密封性能，冷卻性能，降噪和防腐蝕等方面都有良好表現(xiàn)，在高溫時的熱穩(wěn)定性和抗氧化性使渦輪壓縮機在各種高溫 、高壓、超負載實驗中都能保持最佳狀態(tài)。 *******畢業(yè)（論文） 15 第 4 章 基于 PLC 的材料分揀系統(tǒng)的 軟件 部分 設計 本課題是關于材料分揀系統(tǒng)的設計。本設計 采用 可編程序控制器對分揀部分進行控制 。最初研制生產的 PLC 主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構成的控制裝置。 它們的運行方式是不同的：繼電器控制裝置采用硬接線邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點在繼電器控制線路的那個位置 會 立即同時動作。 PLC 的 CPU 則采用順序邏輯掃描用戶程序的串行運行方式，即如果 一個邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的程序 中所有的觸點（包括起常開或常閉觸點）不會立即動作，必須等到掃描到該觸點時 才會動作。而用戶最常用的編程語言就是梯形圖，梯形圖就是從繼電器控制電路圖演變而來，以圖形符號及其相互之間的相互關系表示相互關系。 梯形圖編程是各種 PC 通用的方式。 盡管各種 PC 的指令系統(tǒng)以及指令的助記符不完全相同，但梯形圖的設計方法基本上是相同的。首先，梯形圖按自上而下，從左至右的順序排列，每個繼電器為一個邏輯行，即一層階梯。沒一邏輯行起于左母線，終于右母線。繼電器線圈與右母線直接相連接，不能在繼電器線圈與右母線之間連接其它元素。梯形圖中 ，一般情況下，某個編號的繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器的接點則可無限引用，既可是常開接點，也可是常閉接點。輸入繼電器的線圈由輸入點上的外部輸入信號驅動。因此，梯形圖中輸入繼電器的接點用以表示對應點的輸入信號。 語句編程也是各種 PC 通用的編程方式。通常是 根據(jù)梯形圖來進行語句表編程。由于 PC 的指令比較簡單，所以語句表編程比較簡單。 首先，對梯形圖的的并列支路編程時，先上后下、先左后右。其次，在較復雜的梯形圖中，常遇到幾個邏輯組相串聯(lián)或相并聯(lián)的情況，其邏輯運算比較復雜，編程時需用接點組的串、并聯(lián)指令，這時需要使用堆棧。 可編程控制器運行時，在系統(tǒng)程序的監(jiān)視下，按常規(guī)的順序對系統(tǒng)內部的各個任務進行查詢、判斷和執(zhí)行， CPU 每一個時刻只能執(zhí)行一個操作，隨著時間延伸，一個動作接一個動作順序執(zhí)行，這種分時操作過程 稱為掃描。掃描過程周而復始的不斷循環(huán)。一個掃描過程稱為掃描周期。在一個掃描周期內，前面執(zhí)行的結果，馬上就可被后面的將要執(zhí)行的任務所用。 材料分揀系統(tǒng)的軟件設計 流程圖 本課題要求實現(xiàn)三種物料的分揀， 分別是鐵質物料、鋁質物料、紅色物料等。 本系統(tǒng)采用可編程控制器 來控制分揀系統(tǒng)裝置。 系統(tǒng)開始運行 時 ，第一個光電傳感器 首先檢測進料槽有無物料，若有開始上料 （我設置的是每 3 秒一次把物料推上傳送帶） ，之后啟動傳送帶 （系統(tǒng)啟動時延遲 1 秒工作） 。傳送帶啟動后，物料到達第一個電感傳感器傳感器開始檢測，若是鐵塊，推下，不是繼續(xù)前行。到達第二個電容傳感器時又開始檢測，若是鋁塊，推下，不是繼續(xù)往前傳送，到達第三個顏色傳感器，開始檢測，若是帶有顏色的物塊，推下，沒有繼續(xù)前行。第四個傳感器是備用傳感器，它主要起到把前面漏揀的物料分揀下來，只要有物塊就推下。這是一個循環(huán)過程。若第一個光電傳感器沒檢測到物料，則斷電延時器開始記時，到一周期后斷電， 整個系統(tǒng)停止。直至檢測下料槽的光電傳感器檢測到物料時才會啟動整個系統(tǒng)重新開始工作，進行物料分揀。 以下是我對于以上設計思路來進行軟件程序設計的。 分揀系統(tǒng)的軟件設計 結構圖如圖 41 所示 。 **:基于 PLC 的材料分揀系統(tǒng)設計 16 圖 41 材料分揀系統(tǒng) 軟件設計流程圖 分揀系統(tǒng)的 梯形圖 設計 根據(jù)要求， 利 用 PLC 的基本邏輯指令來實現(xiàn)分揀系統(tǒng)的控制 程序編程 。 一、 首先是 進料槽 控制部分 開始工作時，如果 進料槽 有 待分揀的 物料，則 進料槽 的光 電傳感器就接受到信號，然后把信號傳送給 PLC。 PLC 通過 控制 電磁閥來控制氣缸推手把物料推入傳送帶。 本 設計的是每三秒鐘推一次物料。 在光電傳感器檢測到物料時，程序首先形成自鎖，同時記時器 1 開始記時 ，氣缸推手把物料推入傳送帶。記時器 1 和記時器 2 主要是控制 進料槽的推手每三秒工作一次。這樣被分揀物料就會有規(guī)律的被傳送到傳送帶上被分揀。 X000就代表光電傳感器的輸入信號。 X00 X002 分別是行程開關，用來控制 Y000、 Y001。Y000、