【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 質(zhì)的物品，在設(shè)計(jì)中對(duì)每種材質(zhì)的物品的檢測(cè)均有多種檢測(cè)方法。由于物料分3種，分別是鐵質(zhì)、鋁質(zhì)和塑料。由于鋁質(zhì)傳感器很難在市場(chǎng)上找到，故選用金屬傳感器代替。因此在傳感器排序上要安排得當(dāng)，否則，無法達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。我將鐵質(zhì)傳感器放在第1位，金屬傳感器放在第2位，最后的是顏色傳感器。接近傳感器可以在不與目標(biāo)物實(shí)際接觸的情況下檢測(cè)靠近傳感器的金屬目標(biāo)物。根據(jù)操作原理，接近傳感器大致可以分為以下三類：利用電磁感應(yīng)的高頻振蕩型、使用磁鐵的磁力型和利用電容變化的電容型。一般接近開關(guān)有兩種安裝方式：齊平安裝和非齊平安裝。齊平安裝：接近開關(guān)頭部可以和金屬安裝支架相平安裝。非齊平安裝：接近開關(guān)頭部不能和金屬安裝支架相平安裝。一般，可以齊平安裝的接近開關(guān)也可以非齊平安裝，但非齊平安裝的接近開關(guān)不能齊平安裝。這是因?yàn)?，可以齊平安裝的接近開關(guān)頭部帶有屏蔽，齊平安裝時(shí)，其檢測(cè)不到金屬安裝支架，而非齊平安裝的接近開關(guān)不帶屏蔽，當(dāng)齊平安裝時(shí)，其可以檢測(cè)到金屬安裝支架。正因?yàn)槿绱?，非齊平安裝的接近開關(guān)的靈敏度比齊平安裝的靈敏度要大些，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)實(shí)際需要選用。1. 電感式接近開關(guān)的選型設(shè)計(jì)（1）電感式接近開關(guān)簡(jiǎn)介電感式接近開關(guān)屬于一種有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩器和放大電路組成，利用金屬物體接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)振蕩感應(yīng)的測(cè)量頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)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，由此識(shí)別出有無金屬物體接近，近而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是金屬物體。（2）電感式接近開關(guān)的選型及性能特點(diǎn)在系統(tǒng)中需要檢測(cè)的材質(zhì)有鐵質(zhì)品，那么，此種物質(zhì)可用電感式接近開關(guān)、電容式接近開關(guān)、高頻振蕩型接近開關(guān)、手持式金屬探測(cè)器、霍爾開關(guān)等，經(jīng)查閱資料和仔細(xì)分析后，介于螺紋圓柱型電感式接近開關(guān)安裝方便、體積小、使用壽命長(zhǎng)、準(zhǔn)確度高、價(jià)格適中且不影響后面檢測(cè)效果等。因此，選擇此種傳感器作為本次設(shè)計(jì)鐵質(zhì)物料的檢測(cè)傳感器。選擇電感式接近開關(guān)作為本設(shè)計(jì)的鐵質(zhì)檢測(cè)傳感器后，就要考慮選擇何種電感式接近開關(guān)能具更高的性價(jià)比。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的規(guī)模要求、測(cè)量精度要求。我選擇了浙江洞頭生產(chǎn)的LE41K型號(hào)的傳感器。這種電感傳感器具備無觸點(diǎn)輸出，使用壽命長(zhǎng)、反應(yīng)速度快、安裝靈活等優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)各種生產(chǎn)環(huán)境，即便是在有水或油噴濺的苛刻環(huán)境中也能穩(wěn)定檢測(cè)，同時(shí)，傳感器頭部帶有屏蔽可齊平安裝。（3）LE41K電感式接近開關(guān)的技術(shù)參數(shù)此類型傳感器主要相關(guān)參數(shù)如下：工作電壓 10～30VDC；檢測(cè)距離 4mm20%；電流輸出 200mA；響應(yīng)頻率 300Hz。2. 電容式傳感器的選型設(shè)計(jì)（1）電容式接近開關(guān)簡(jiǎn)介電容式接近開關(guān)也屬于一種具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它的測(cè)量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是物體的本身，當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí)，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測(cè)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。這種接近開關(guān)的檢測(cè)物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體,在檢測(cè)較低介電常數(shù)ε的物體時(shí)，可以順時(shí)針調(diào)節(jié)多圈電位器（位于開關(guān)后部）來增加感應(yīng)靈敏度，（Sn為額定動(dòng)作距離）的位置動(dòng)作。（2）電容式接近開關(guān)的選型及性能特點(diǎn)在系統(tǒng)中需要檢測(cè)的還有鋁制品，此種材質(zhì)可用電容式接近開關(guān)、霍爾開關(guān)、磁感式接近開關(guān)等，由于電容式接近開關(guān)體積小、安裝方便、發(fā)展?jié)摿Υ?、價(jià)格便宜、靈敏度高、惡劣條件的適應(yīng)性強(qiáng)等，因此，選擇其作為本次設(shè)計(jì)鋁質(zhì)物料的檢測(cè)傳感器。本次設(shè)計(jì)所選的電容傳感器為日本歐姆龍公司生產(chǎn)的E2KX8M1型號(hào)的電容式接近開關(guān)。此電容式傳感器可用無接觸的方式來檢測(cè)任意一個(gè)物體，安裝方便，配有LED指示燈可監(jiān)視運(yùn)行情況，可齊平安裝。典型的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樗芰现圃鞓I(yè)、食品業(yè)及化學(xué)工業(yè)。（3）E2KX8M1電容式接近開關(guān)的技術(shù)參數(shù)此類型傳感器主要相關(guān)參數(shù)如下：工作電壓12～24 VDC；檢測(cè)距離8mm10%；電流輸出 200mA；響應(yīng)頻率 100Hz。3. 光電開關(guān)的選型設(shè)計(jì)（1）光電開關(guān)簡(jiǎn)介光電開關(guān)是利用光電效應(yīng)做成的開關(guān)。將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個(gè)檢測(cè)頭內(nèi)。當(dāng)有反光面（被檢測(cè)物體）接近時(shí)，光電器件接收到反射光后便有信號(hào)輸出，由此便可“感知”有物體接近。其中，顏色傳感器也是利用這一原理進(jìn)行檢測(cè)的。（2）顏色傳感器的選型及性能特點(diǎn)系統(tǒng)最后需要檢測(cè)的是黃顏色的物品，此種物品可用標(biāo)識(shí)傳感器、顏色傳感器、色標(biāo)傳感器等，介于檢測(cè)距離的范圍、價(jià)格的高低、檢測(cè)的準(zhǔn)確度、體積的大小、安裝的便利程度等，選擇標(biāo)識(shí)傳感器作為本次設(shè)計(jì)黃顏色物料的檢測(cè)傳感器。 本次設(shè)計(jì)選擇日本歐姆龍公司生產(chǎn)的E3SVSIE4型號(hào)的標(biāo)識(shí)傳感器作為顏色分揀傳感器。此類型標(biāo)識(shí)傳感器內(nèi)藏放大器，使設(shè)定、操作更容易，可齊平安裝，適用于農(nóng)用機(jī)械及建筑設(shè)施，被廣泛應(yīng)用在機(jī)械、工程設(shè)備、交通設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、汽車生產(chǎn)流水線等自動(dòng)化控制領(lǐng)域，并且傳感器靈敏度可調(diào)，具有較穩(wěn)定的工作性能。（3）光電開關(guān)的選型及性能特點(diǎn)本次設(shè)計(jì)選擇日本歐姆龍公司的EEPSPY402型號(hào)的光電開關(guān)來檢測(cè)物料庫(kù)中是否有料。此類型傳感器內(nèi)藏放大器，安裝方便，配有指示燈可監(jiān)視運(yùn)行情況，體積小。（4）E3SVSIE4標(biāo)識(shí)傳感器的技術(shù)參數(shù) 此類型標(biāo)識(shí)傳感器主要相關(guān)參數(shù)如下：檢測(cè)距離 122mm；供應(yīng)電壓12～24VDC；應(yīng)答時(shí)間執(zhí)行及釋放 1ms max；最大輸出電流 40mA。（5）EEPSPY402光電開關(guān)的技術(shù)參數(shù)主要相關(guān)參數(shù)如下：工作電壓 5～24 VDC；檢測(cè)距離 5mm；電流輸出 8mA。 為了更加直觀的了解此次系統(tǒng)的PLC外部連接情況，在此加入可編程控制器的外部連接圖。需要強(qiáng)調(diào)的是由于PLC中的部分輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)被無法使用的第四氣缸占用，因此在PLC外部接線圖中沒有體現(xiàn)，、。 PLC外部接線圖4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的PLC程序是此次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)可編程控制器邏輯控制的主體部分，因此，在系統(tǒng)的自動(dòng)控制中至關(guān)重要，其中包括：I/O分配表、程序流程圖、時(shí)序圖以及程序設(shè)計(jì)。此外還有上位機(jī)組態(tài)王用戶界面設(shè)計(jì)，包括對(duì)流水線的監(jiān)控界面，數(shù)據(jù)顯示界面等。首先，需要強(qiáng)調(diào)的是由于在程序中使用了高速計(jì)數(shù)對(duì)光電編碼器進(jìn)行計(jì)數(shù),。 自動(dòng)分揀系統(tǒng)I/O分配表西門子PLC(I/O)分揀系統(tǒng)接口(I/O)備注輸入部分SKW1(氣缸1動(dòng)作限位)SKW2(氣缸2動(dòng)作限位)SKW3(氣缸3動(dòng)作限位)SKW4(氣缸4動(dòng)作限位)SKW5(下料氣缸動(dòng)作限位)SA(電感傳感器)檢測(cè)鐵質(zhì)SB(電容傳感器)檢測(cè)金屬SC(顏色1傳感器)檢測(cè)顏色SBW1(氣缸1回位限位)SBW2(氣缸2回位限位)SBW3(氣缸3回位限位)SBW4(氣缸4回位限位)SBW5(下料氣缸回位限位)SD(顏色2傳感器)預(yù)留傳感器SN(下料傳感器)判斷下料有無UCP(計(jì)數(shù)傳感器)光電編碼器輸出部分YV1(氣缸1電磁閥)YV2(氣缸2電磁閥)YV3(氣缸3電磁閥)YV4(氣缸4電磁閥)YV5(下料氣缸電磁閥)M(輸送帶電機(jī))公共端1M24+在面板中所有輸出端子為低電平有效輸入端子為高電平有效2M1L2LMGND 控制程序流程圖 控制程序時(shí)序圖 PLC程序設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)程序之前只有熟知此程序所要完成的功能，才能有目的的編譯程序，為了更好的實(shí)現(xiàn)分揀功能，我按照如下要求來設(shè)計(jì)本系統(tǒng)控制程序：，在程序運(yùn)行后傳送電機(jī)開始運(yùn)行，傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)。運(yùn)行5秒后，氣缸5動(dòng)作，將物塊推到傳送帶中。此時(shí)傳送電機(jī)停止，以便物塊放正位置。，電機(jī)又開始運(yùn)行。如果程序運(yùn)行時(shí)，物料斗中沒有物體，則運(yùn)行一定時(shí)間后自動(dòng)停止。，再推出第2個(gè)物塊。然后再推出第3個(gè)物塊，過程和推出第1個(gè)物塊相同。，就會(huì)使傳感器動(dòng)作，此時(shí)，物塊并沒有到達(dá)物料槽的位置，因此要在檢測(cè)到物塊之后再計(jì)傳送帶運(yùn)行的步距。（各傳感器的靈敏度不同，用試驗(yàn)測(cè)定，在確定步距后，在程序相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行修改）當(dāng)光電編碼器檢測(cè)到所走的步距后，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電磁閥控制氣缸推動(dòng)物塊到相應(yīng)的物料槽中。：電感傳感器可檢測(cè)出鐵質(zhì)物塊；電容傳感器可檢測(cè)出金屬物塊；顏色傳感器可檢測(cè)出不同的顏色，且色度可調(diào)。當(dāng)鐵質(zhì)物塊經(jīng)過第1傳感器時(shí)被分揀出，當(dāng)鋁質(zhì)物塊經(jīng)過第2傳感器時(shí)被分揀出，非金屬物塊中的某一顏色在過第3個(gè)傳感器時(shí)被分揀出。：故障報(bào)警功能。一旦氣缸失?；騻鞲衅黛`敏度有變時(shí)，很容易造成氣缸在收回時(shí)把物料夾住而導(dǎo)致分揀系統(tǒng)無法正常分揀接下來的物料。為此，加入故障報(bào)警功能。當(dāng)此類現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，傳送帶會(huì)立即停止，不再進(jìn)行輸送物料（在客觀條件允許情況下可加入蜂鳴器作為報(bào)警器，當(dāng)傳送帶停止時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，蜂鳴器會(huì)立即工作實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能）。根據(jù)控制程序要求，本設(shè)計(jì)軟件部分的主程序設(shè)計(jì)步驟如下：在本次設(shè)計(jì)中，為了更加精確的實(shí)現(xiàn)分揀功能，需要加入高速計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在定義好高速計(jì)數(shù)器的相關(guān)信息后，要考慮的問題就是如何調(diào)用子程序。首先，要考慮到在一開始執(zhí)行程序時(shí)，就必須使高速計(jì)數(shù)器有效，因此，在程序一開始執(zhí)行時(shí)就調(diào)用一次子程序。其次，在程序運(yùn)行過程中也需要不斷調(diào)用高速計(jì)數(shù)器并將其初始化，為了使程序更加有條不紊的工作，在傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)1個(gè)流程后，就需調(diào)用1次高速計(jì)數(shù)器，使其重新載入預(yù)置值和當(dāng)前值，防止因高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值一直增長(zhǎng)致使運(yùn)行混亂。相應(yīng)程序梯形圖如下： 調(diào)用高速計(jì)數(shù)器梯形圖在此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要考慮的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是控制傳送帶的運(yùn)行和停止。首先，傳送帶的運(yùn)行必須是在出料氣缸處于回位狀態(tài)時(shí)，因?yàn)楫?dāng)物料被打出時(shí)，必須要保證物料能夠平穩(wěn)的進(jìn)入傳送環(huán)節(jié)，以防在輸送過程中從傳送帶上掉落下來，影響分揀效果。其次，如果在物料槽中沒有物料，那么為了避免資源浪費(fèi)，在傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)完相應(yīng)的流程后，傳送帶自動(dòng)停止。在分揀系統(tǒng)出現(xiàn)意外時(shí)，為了避免更大的損失，則使傳送帶立即停止，方便檢修人員及時(shí)檢修。在設(shè)計(jì)過程中，考慮到電機(jī)應(yīng)該是有料時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，無料時(shí)停止，這樣就需要有1個(gè)相應(yīng)的開關(guān)對(duì)其進(jìn)行控制。我考慮到在無料情況下，運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)流程后電機(jī)停止，在此說明一下，我設(shè)定55個(gè)脈沖信號(hào)為1個(gè)檔位，7個(gè)檔位為1個(gè)流程，則檔位計(jì)數(shù)器的開關(guān)應(yīng)作為電機(jī)停止的條件，只有在檔位數(shù)等于7時(shí)傳送帶才會(huì)停止，因此，選擇該計(jì)數(shù)器的常閉開關(guān)。考慮到物料庫(kù)中有料時(shí)則電機(jī)幾乎保持運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此在該計(jì)數(shù)器的設(shè)定上要適時(shí)使計(jì)數(shù)器復(fù)位并裝載新的預(yù)置值，、出料氣缸回位限位常開開關(guān)的上升沿和物料傳感器常閉開關(guān)的上升沿并聯(lián)到該計(jì)數(shù)器的裝載端。那么除上述以外的情況，電機(jī)就應(yīng)該都是轉(zhuǎn)動(dòng)的，