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正文內(nèi)容

自動分揀站plc交流電機氣動元件控制系統(tǒng)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-07-25 05:55 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 11122氣缸動作限位開關(guān)(磁感應(yīng)開關(guān))2電容傳感器 SB2顏色傳感器 SC2電感傳感器 SA223導(dǎo)料軌道3氣缸13氣缸23氣缸33氣缸43氣缸5 材料分揀系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)的功能 料槽(圖6中的8)是一個材料自動入庫而自動出庫的裝置,底部有一個光電傳感器。使用時可先人為地將材料放入料槽中,此時光電傳感器檢測到料塊時系統(tǒng)開始運行。當(dāng)系統(tǒng)運行時,啟動傳送帶(圖6中的6)并由出料氣缸(圖6中的36)將料庫內(nèi)底層材料推入傳送帶。傳送帶是由單向感應(yīng)電機(圖6中的2)驅(qū)動的皮帶式輸送裝置。為了防止氣缸的壓力過大而導(dǎo)致材料被打飛,所以在出料口加了擋板(圖6中的7)。 自動分選部分由傳感器(圖6中的2226)、先導(dǎo)式電磁換向閥(圖6中的112)、氣缸(圖6中的33335)及導(dǎo)料軌道(圖6中的2231)組成。當(dāng)傳感器檢測到相應(yīng)料塊時,對應(yīng)的先導(dǎo)式電磁換向閥動作驅(qū)動氣缸動作將其推人應(yīng)去的滑道。例如:當(dāng)電感傳感器感應(yīng)到鐵塊時,對應(yīng)的氣缸(圖6中的36 )動作,將鐵塊推入對應(yīng)的導(dǎo)料軌道(圖6 中的31)。 調(diào)壓閥、空氣濾器與氣壓指示儀表(圖6中的4)集中于一個模塊上,它們接收來自氣源的氣壓并傳送到下面的5個氣閥中。來自氣源的壓縮空氣其壓力通常都高于設(shè)備和裝置所需的工作壓力,因壓力波動比較大,因而需要調(diào)節(jié)調(diào)壓閥降壓,使其輸出壓力與每臺氣動設(shè)備和裝置所需要的壓力一致,并保持該壓力的穩(wěn)定??諝膺^濾器是氣動系統(tǒng)中最常見的一種空氣凈化裝置,安裝在使用壓縮空氣的設(shè)備氣動系統(tǒng)氣源的入口處。其作用是濾除壓縮空氣中的水分、油滴以及雜質(zhì)微粒等危害,以達到系統(tǒng)要求的凈化程度。過濾的原理是根據(jù)固體物質(zhì)和空氣中的分子的大小和質(zhì)量不同,利用慣性、阻隔和吸附的方法將空氣中的水分、油滴以及雜質(zhì)微粒等危害去除。油霧器是一種特殊的注油裝置,它以壓縮空氣為動力,將潤滑油噴成霧狀并混合于壓縮空氣中,并隨空氣進入需要潤滑的部件,達到潤滑的目的,使壓縮空氣具有潤滑氣動元件的能力。目前氣動控制閥、氣缸和氣馬達主要是靠這種有油霧顆粒的壓縮空氣來實現(xiàn)潤滑,它的主要優(yōu)點是方便、干凈、潤滑的質(zhì)量高。 在氣壓傳動系統(tǒng)中,組成氣動回路是為了驅(qū)動用于各種不同目的機械裝置,其最重要的三個控制內(nèi)容是:力的大小、運動的方向和運動的速度。與生產(chǎn)裝置相連接的各種類型的氣缸,靠壓力控制閥、方向控制閥和流量控制閥分別實現(xiàn)對三個內(nèi)容的控制,正是利用它們組成了各種氣動控制回路。材料分揀系統(tǒng)選用的是方向控制閥中的先導(dǎo)式電磁換向閥。氣動換向閥是利用電磁力的作用來實現(xiàn)閥的換向的。主要有電磁部分和主閥兩部分組成,按照控制方式的不同可以分為直動式和先導(dǎo)式。先導(dǎo)式電磁換向閥首先由直動式電磁閥(先導(dǎo)閥)提供控制氣壓,再去控制主閥(氣控閥)閥芯的運動,實現(xiàn)主閥的換向。因為這種閥的輸出流量較大,故常作為控制氣缸的主控閥。 當(dāng)傳感器感應(yīng)到有材料通過時,輸出一個信號,這個信號通過PLC實現(xiàn)對先導(dǎo)式電磁換向閥的控制,先導(dǎo)式電磁換向閥又控制相對應(yīng)的氣缸來彈出材料到導(dǎo)料軌道。 每個氣缸上都有兩個磁感應(yīng)開關(guān),它們是有開關(guān)量輸入輸出的傳感器。分別作為氣缸回位限位開關(guān)、氣缸動作限位開關(guān)。磁感應(yīng)開關(guān)是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件,接通電源后,在傳感器的感應(yīng)面將產(chǎn)生一個交變磁場,當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時,金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量,使振蕩器輸出幅度線性衰減,然后根據(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。當(dāng)氣缸動作時動作限位開關(guān)斷開,氣缸快速彈出,此時先導(dǎo)式電磁閥復(fù)位,當(dāng)氣壓太大時而氣缸沒有復(fù)位時氣缸復(fù)位限位開關(guān)感應(yīng)動作從而關(guān)閉先導(dǎo)式電磁閥從而起到保護氣缸的作用。 導(dǎo)料軌道(圖6中的223)主要作用是當(dāng)氣缸推出材料時導(dǎo)出材料。 轉(zhuǎn)接板上有相對應(yīng)的指示燈,用于指示各個輸入輸出信號的指示以便于我們進一步控制。 電感式接近開關(guān)屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器,用來檢測金屬物體。它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成,利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時,使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關(guān),使接近開關(guān)振蕩能力衰減,內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。由此,可識別出有無金屬物體接近,進而控制開關(guān)的通或斷。本系統(tǒng)用該器件來檢測鐵質(zhì)材料。 電容傳感器也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器,是一種接近式開關(guān)。它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個極板,而另一個極板是待測物體的本身。當(dāng)物體移向接近開關(guān)時,物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化,使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。由此,便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。本裝置中電容傳感器是用于檢測鋁質(zhì)材料。 顏色傳感器同樣也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器。它是在Si等多數(shù)光電二極管之前,分別放置R(紅)、G(綠)、B(藍)三種顏色的彩色濾光器,以便處理各自的輸出信號并識別彩色的方法。材料分揀系統(tǒng)采用它主要是用來識別綠色與黃色的材料。 單向感應(yīng)電動機作為執(zhí)行機構(gòu)用于帶動傳輸帶輸送物料前行。 控制器采用西門子S7200型PLC(圖6中的3)。它接受料槽光電傳感器、各材料傳感器、先導(dǎo)式電磁換向閥、單向感應(yīng)電動機、氣缸位置傳感器的信號,根據(jù)要求分別控制輸送帶電機和各電磁閥動作。 內(nèi)置電源(圖6中的5 )可以將220交流電轉(zhuǎn)換成24伏的直流電供給各個傳感器與氣閥以及轉(zhuǎn)接板上的各個指示燈,同時也為單向感應(yīng)電動機提供穩(wěn)定的220伏電壓。 本系統(tǒng)共設(shè)置了三個檢測材料的傳感器,同時預(yù)留了一個空余的氣閥與氣缸用來添加其它的傳感器。用戶可以根據(jù)自己的需求選擇相應(yīng)的傳感器安裝即可。第四章 控制系統(tǒng)的硬件分析選擇 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖,如圖21 所示。圖21 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)即分析控制系統(tǒng)的要求,確定I/O點數(shù),選擇PLC的型號,然后進行I/O分配。PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計,主要是根據(jù)被控制對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求,確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備,選擇合適的PLC類型,并分配I/O點。 確定I/ O 點數(shù)根據(jù)控制要求,輸入應(yīng)該有2個開關(guān)信號,6 個傳感器信號,包括電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、備用傳感器,以及檢測下料的傳感器和計數(shù)傳感器。相應(yīng)地,有 5 個汽缸運動位置信號,每個汽缸有動作限位和回位限位,共計10 個信號。輸出包括控制電動機運行的接觸器,以及5 個控制汽缸動作的電磁閥。共需I/ O 點24 個,其中18 個輸入,6 個輸出。 PLC 的選擇根據(jù)上面所確定的I/ O 點數(shù),且該材料分揀裝置的控制為開關(guān)量控制。因此,選擇一般的小型機即可滿足控制要求。本系統(tǒng)選用西門子公司的S7200系列CPU226 型PLC。它有24個輸入點,16個輸出點,滿足本系統(tǒng)的要求。 PLC的輸入輸出端子分配根據(jù)所選擇的PLC型號,對本系統(tǒng)中PLC的輸入輸出端子進行分配,如表1所示表1 材料分揀裝置PLC 輸入/輸出端子分配表西門子PLC(I/O)分揀系統(tǒng)接口(I/O)備注 輸 入 部 分UCP(計數(shù)傳感器)接旋轉(zhuǎn)編碼器SN(下料傳感器)判斷下料有無SA(電感傳感器)SB(電容傳感器)SC(顏色傳感器)SD(備用傳感器)SFW1(推氣缸1動作限位)SEW2(推氣缸2動作限位)SFW3(推氣缸3動作限位)SFW4(推氣缸4動作限位)SFW5(下料氣缸動作限位)SBW1(推氣缸1回位限位)SBW2(推氣缸2回位限位)SBW3(推氣缸3回位限位)SBW4(推氣缸4回位限位)SBW5(下料氣缸回位限位)SB1(啟動)SB2(停止) 輸 出 部 分M(輸送帶電機驅(qū)動器)YV1(推氣缸1電磁閥)YV2(推氣缸2電磁閥)YV3(推氣缸3電磁閥)YV4(推氣缸4電磁閥)YV5(下料氣缸電磁閥)YV5(下料氣缸電磁閥) PLC輸入輸出接線端子圖根據(jù)表1可以繪制出PLC的輸入輸出接線端子圖,如圖22所示。圖22 PLC輸入輸出接線端子圖 第五章 硬件的介紹 旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是與步進電機連接在一起,在本系統(tǒng)中可用來作為控制系統(tǒng)的計數(shù)器,并提供脈沖輸入。它轉(zhuǎn)化為位移量,可對傳輸帶上的物料進行位置控制。 傳送至相應(yīng)的傳感器時,發(fā)出信號到PLC ,以進行分揀,也可用來控制步進電機的轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)選用E6A2CW5C 旋轉(zhuǎn)編碼器,原理如圖23所示。光電碼盤圖23 旋轉(zhuǎn)編碼器原理示意圖旋轉(zhuǎn)編碼器介紹:旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)(幾十個到幾千個都有),和供電電壓等。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖,而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖,通過這兩組脈沖不僅可以測量轉(zhuǎn)速,還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。編碼器如以信號原理來分,可分為增量脈沖編碼器(SPC)和絕對脈沖編碼器(APC)兩者一般都應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測元件。編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料,玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線,其熱穩(wěn)定性好,精度高,金屬碼盤直接以通和不通刻線,不易碎,但由于金屬有一定的厚度,精度就有限制,其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個數(shù)量級,塑料碼盤是經(jīng)濟型的,其成本低,但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。工作原理如下:由一個中心有軸的光電碼盤,其上有環(huán)形通、暗的刻線,有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差(相對于一個周波為360度),將C、D信號反向,疊加在A、B兩相上,可增強穩(wěn)定信號;另每轉(zhuǎn)輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。 由于A、B 兩相相差90度,可通過比較A相在前還是B相在前,以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),通過零位脈沖,可獲得編碼器的零位參考位。分辨率:編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分
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