【導(dǎo)讀】本文在對熟悉了自動及分揀系統(tǒng)的原理的基礎(chǔ)上,根據(jù)一定的分揀要求,該材料分揀系統(tǒng)以PLC為主控制器,結(jié)。合氣動裝置、傳感器技術(shù)、組態(tài)監(jiān)控等技術(shù),可以進(jìn)行現(xiàn)場控制產(chǎn)品的自動分揀。對象,稍加修改本系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)要求。對本系統(tǒng)完成其設(shè)計(jì)之后,進(jìn)行了整體調(diào)試。在硬件部分,調(diào)試其各部分。安裝的位置及角度,使其材料物塊的運(yùn)行與傳感器安裝的角度適合。傳送與分揀的全過程。它具有很高的分揀效率,通常每小時(shí)可分揀商品6000-12020箱,可以。說,自動分揀機(jī)是提高物流配送效率的一項(xiàng)關(guān)健因素。它是二次大戰(zhàn)后在美國、大中型物流中心不可缺少的一部分。自動分揀機(jī)是自動分揀系統(tǒng)的一個(gè)主要設(shè)備。它本身需要建設(shè)短則。項(xiàng)巨額的先期投入通常需要花10-20年才能收回。站臺集中,以便裝車配送。自動分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。按商品品種、按商品送達(dá)地點(diǎn)或按貨主的類別對商品進(jìn)行自動分類。

　　

【正文】 處理器為核心的可編程序控制器得到迅速發(fā)展。這時(shí)的 PLC 具有了高速計(jì)數(shù)、中斷技術(shù)、 PID 調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信等功能 ,從而使 PLC的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 目前 ,PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。 PLC 的發(fā)展初期 ,不同的開發(fā)制造商對 PLC 有不同的定義。為使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化 ,國際電工委員會 IEC于 1985年 1月制定了PLC 的標(biāo)準(zhǔn) ,并給它作了如下定義 : 可編程序控制器是一種專門為在工業(yè) 環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可編程序的存儲器 ,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令 ,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出 ,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外部設(shè)備 ,都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體 ,易于擴(kuò)充其功能的原則而設(shè)計(jì) [7~8] 。 PLC 硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框如圖 31 所示 : 圖 31PLC 結(jié)構(gòu)框圖 (1)中央處理單元 (CPU) 中央處理器是可編程控制器的核心 ,它在系統(tǒng)程序的控制下 ,完成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié) 調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作任務(wù)等。 (2)存儲器 存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元?？删幊绦蚩刂破髋溆袃煞N存儲器 ,即系統(tǒng)存儲器 EPROM 和用戶存儲器 RAM。 (3)輸入 /輸出 (I/O)電路 輸入輸出電路是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分。 輸入口用來接收生產(chǎn)過程的各種參數(shù) ,輸出口用來送出可編程控制器的運(yùn)算后得出的控制信息 ,并通過機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。按照信號的種類歸類有直流信號輸入、輸出 ,交流信號的輸入、輸出 。按照信號的輸人、輸出形 式分有數(shù)字量輸入、輸出 ,開關(guān)量輸入、輸出 ,模擬量輸入、輸出。 (4)電源 可編程控制器的電源包括可編程控制器各工作單元供電的開關(guān)電源以及為掉電保護(hù)電路供電的后備電源 ,后者一般為電池。 (5)編程器 編程器是 PLC的重要外部設(shè)備 ,利用編程器可將用戶程序送入 PLC的用戶程序存儲器 ,調(diào)試程序、監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。編程器從結(jié)構(gòu)上可分為三種類型 ,簡易編程器、圖形編程器和通用計(jì)算機(jī)編程。 基本工作原理 :我們已經(jīng)知道 PLC 是一種存儲程序的控制器。用戶根據(jù)某一對象的具體控制要求 ,編制好控制程序 后 ,用編程器將程序鍵人到 PLC 的用戶程序存儲器中寄存。 PLC 的控制功能就是通過運(yùn)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。 PLC 運(yùn)行程序的方式與微型計(jì)算機(jī)相比有較大的不同 ,微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí) ,一旦執(zhí)行到 END 指令 ,程序運(yùn)行結(jié)束。而 PLC 從 0000 號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始 ,在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下 ,按存儲地址號遞增的方向順序逐條執(zhí)行用戶程序 ,直到 END 指令結(jié)束。然后再從頭開始執(zhí)行 ,并周而復(fù)始地重復(fù) ,直到停機(jī)或從運(yùn)行 RUN 切換到停止 STOP 狀態(tài)。我們把 PLC 這種執(zhí)行程序的方式稱為掃描工作方式。每掃描完一次程序就 構(gòu)成一個(gè)掃描周期。另外 ,PLC 對輸入、輸出信號的處理與微型計(jì)算機(jī)不同。微型計(jì)算機(jī)對輸入、輸出信號實(shí)時(shí)處理 ,而 PLC 對輸入、輸出信號是集中批處理。下面我們具體介紹 PLC 的掃描工作過程。 PLC 掃描工作方式主要分三個(gè)階段 :輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。 1 輸入采樣 PLC 在開始執(zhí)行程序之前 ,首先掃描輸入端子 ,按順序?qū)⑺休斎胄盘?,讀人到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中 ,這個(gè)過程稱為輸入采樣。PLC 在運(yùn)行程序時(shí) ,所需的輸入信號不是現(xiàn)時(shí)取輸人端子上的信息 ,而是取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期內(nèi) 這個(gè)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會改變 ,只有到下一個(gè)掃描周期輸入采樣階段才被刷新。 2 程序執(zhí)行 PLC 完成了輸入采樣工作后 ,按順序從 0000 號地址開始的程序進(jìn)行逐條掃描執(zhí)行 ,并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像寄存器中保存。但這個(gè)結(jié)果在全部程序未被執(zhí)行完畢之前不會送到輸出端子上。 3 輸出刷新 在執(zhí)行到 END 指令 ,即執(zhí)行完了用戶的所有程序后 ,PLC 將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進(jìn)行輸出 ,驅(qū)動用戶設(shè) 備。 PLC 工作過程除了包括上述三個(gè)主要階段外 ,還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作 ,在內(nèi)部處理階段 ,PLC 檢查 CPU 模塊內(nèi)部的硬件是否正常 ,將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位 ,以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段 ,PLC 與其他的帶微處理器的智能裝置實(shí)現(xiàn)通信 [11~14] 。 分揀系統(tǒng)的控制要求及其流程圖 本課題是基于區(qū)分材料材質(zhì)的不同而設(shè)計(jì)的材料分揀系統(tǒng) ,主要是實(shí)現(xiàn)對鐵質(zhì)、鋁質(zhì)和不同顏色的材料的自動分揀 ,具體控制過程為 : (1)接通電源 ,按下啟動開關(guān) ,系統(tǒng)進(jìn)入啟動狀態(tài) ,指示燈綠燈亮。 (2)系 統(tǒng)啟動后 ,下料傳感器光電傳感裝置檢測到料槽無材料或各氣缸未復(fù)位時(shí) ,傳送帶須繼續(xù)運(yùn)行一個(gè)行程 10S 后自動停機(jī) ,指示燈紅燈亮。 (3)系統(tǒng)啟動后 ,下料傳感器光電傳感裝置檢測到料槽有材料 ,每隔 2S 出料氣缸動作一次 ,動作時(shí)間維持為 1S,將待測材料推到傳送帶上 ,待測物體開始在傳送帶上運(yùn)行 ,并對其進(jìn)行計(jì)數(shù)。 (4)當(dāng)電感傳感器檢測到鐵質(zhì)材料時(shí) ,且其對應(yīng)的接近開關(guān)感應(yīng)到材料接近 ,鐵出料氣缸將待測物體推下 ,并對其進(jìn)行計(jì)數(shù)。 (5)當(dāng)電容檢測傳感器檢測到材料為鋁質(zhì)時(shí) ,且其對應(yīng)的接近開關(guān)感應(yīng)到材料接近 ,鋁出料 氣缸動作將被檢測到的材料推下 ,并對其進(jìn)行計(jì)數(shù)。 (6)當(dāng)顏色檢測傳感器檢測到材料為紅色時(shí) ,且其對應(yīng)的接近開關(guān)感應(yīng)到材料接近 ,紅色出料氣缸動作將待測物體推下 ,并對其進(jìn)行計(jì)數(shù)。 (7)剩余材料在傳送帶上繼續(xù)傳送 ,當(dāng)最后滑槽對應(yīng)的接近開關(guān)感應(yīng)到材料接近 ,其出料氣缸動作將被檢測到的材料推下 ,并對其進(jìn)行計(jì)數(shù)。 由分揀控制系統(tǒng)的分揀要求畫出控制系統(tǒng)的程序流程圖 ,圖 32 所示。 圖 32 材料分揀系統(tǒng)的程序流程圖 軟件設(shè)計(jì)及編程 三菱電機(jī)公司提供專用的編程軟件。早期是 MEDOC,目前是 GPPW 編程軟件和 SWOPCFXGP/WINC 編程軟件包。 GX 編程軟件 (GX 開發(fā)器 )可以用于生成涵蓋所有三菱電機(jī)公司 PLC 設(shè)備的軟件包 ,使用該軟件可以為 FX/A/QnA/Q 系列 PLC生成程序。 GX 使用 Windows 操作平臺 ,用梯形圖、指令表或者 SFC 進(jìn)行編程 ,程序可以與原先包括基于 DOS 操作系統(tǒng)的程序在內(nèi)的編程軟件相兼容。 三菱 SWOPCFXGP/WINC 編程軟件如圖 33 是應(yīng)用于 FX 系列 PLC 的中文編程軟件 ,可在 Windows 9x 或 Windows 及以上操作系統(tǒng)運(yùn)行。材料分揀系統(tǒng)采用該軟 件作為編程軟件 [10] 。 圖 33 SWOPCFXGP/WINC 窗口 根據(jù)分揀系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)出梯形圖 ,梯形圖的程序如下 : 圖 34 分揀系統(tǒng)的梯形圖的程序 當(dāng)程序設(shè)計(jì)好之后必須下載到 PLC 中才可以運(yùn)行系統(tǒng) ,下載時(shí)使用的是三菱 PLC 專用的編程電纜 SC?09。這根電纜的一端是接電腦的 RS232 串口 ,一端接在 PLC 的 RS422 通訊串口上。當(dāng)電纜接好之后 ,打開軟件 ,進(jìn)入要下載的文件。先轉(zhuǎn)換文件 ,然后選擇菜單欄里的“ PLC”選擇“傳送” “寫入” ,便可以下載程序到 PLC 中。傳送程序時(shí) ,應(yīng) 注意以下問題 : 1) 計(jì)算機(jī)的 RS232 端口及 PLC 之間必須用指定的纜線及轉(zhuǎn)換器連接 。 2) 執(zhí)行完“讀入”后 ,計(jì)算機(jī)中的程序?qū)⒈粊G失 ,原有的程序?qū)⒈蛔x入的程序所替代 ,PLC 模式改變成被設(shè)定的模式 。 3) 在“寫出”時(shí) ,PLC 應(yīng)停止運(yùn)行 ,程序必須在 RAM 或 EEPROM 內(nèi)存保護(hù)關(guān)斷的情況下寫出 ,然后進(jìn)行校驗(yàn) [11] 。 PLC 程序的傳送如圖 35 所示 : 圖 35 PLC 程序的傳送 材料分揀系統(tǒng)的調(diào)試 在軟件與硬件都已經(jīng)準(zhǔn)備好之后 ,開始對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。這個(gè)過程便于我們發(fā)現(xiàn)問題與不足。通上電源 ,觀察指示燈 ,一切正常之后開始加材料。 通過運(yùn)行 ,在材料加入料槽后發(fā)現(xiàn)材料容易被氣缸打飛。從兩個(gè)方面解決這個(gè)問題 ,首先調(diào)低氣缸的氣壓 ,但氣壓波動較大 ,仍然無法解決問題 。從另一個(gè)方面入手在出槽口的一端加上擋板 ,通過試驗(yàn) ,大部分材料可以正常步入傳送帶。此問題順利得到解決。將氣源送上。調(diào)節(jié)氣動閥氣源管上的螺栓即可調(diào)節(jié)氣動閥的動作力度 ,直至氣動閥的動作力度合適為止。 材料