【導讀】在需要進行產品分揀的企業(yè)，以往一直采用人工分揀的方法，效率低下。致使企業(yè)的競爭能力差。針對上述問題，利用PLC技術設計了自動分揀裝置，在產。品分揀過程中取得較好的控制效果。軟件部分采用組態(tài)王監(jiān)控整個分揀過程的運行，系統(tǒng)采用臺式結構，選。器、氣壓指示等，可與各類氣源相連接。動技術、組態(tài)通訊監(jiān)控技術有機結合成一體的自動輸送分揀系統(tǒng)，具有響應速度快，準確率高、性能可靠等優(yōu)點。

　　

【正文】 是轉動的，為了使電機轉動不與出料氣缸發(fā)生沖突， 選擇了出料氣缸的回位限位的常開開關作為電機轉動的條件 ?？紤]到如果把這些條件直接作為電機的運轉條件可能會使電機因瞬間啟動和停止而減少壽命，所以，我加入了一個定時器作為緩沖，為了在視覺上達到與外部信號一致的效果，故定時器的設定值設為 秒。 相應程序梯形圖如下： 圖 傳送帶控制梯形圖 、流程 在本次設計中首先利用卷尺和游標卡尺測出轉軸半徑及出料處到最后一個氣缸處的距離，經測量半徑約 為 ，直徑約為 ，周長約為 ，出料口距最后一個氣缸約為 518mm。考慮到要使物料通過所有氣缸，且不能滑出傳送帶，因此，物料在傳送帶上所走距離一定要適中。同時，為了實現這一功能還需測量編碼器檢測的相鄰兩個脈沖之間的距離，經測量相鄰兩脈沖距離約為 。經計算，物料從出口到最后一個氣缸約需 370 個脈沖。由于編碼器分辨率為 100P/R，故需要分幾個檔位來完成這項功能。經分析，物料應過最后一處氣缸位置且不滑出軌道，所以選擇 385 個脈沖 作 為物料的行走距離，在 0 到 100 范圍內，能 整 除 385 的第 1 個整數便是 55，因此，選擇 55 個脈沖作為一個檔位，這樣便需要 7 個這樣的檔位來完成一個運轉流程實現上述功能。 相應程序梯形圖如下： 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設計（論文） 24 圖 檔位設計梯形圖 此環(huán)節(jié)是此次設計的重中之重，是實現分揀功能的根本保證。首先，在物料傳感器檢測到有物料存在時，且 在此 之前物料槽中沒有物料，那么 5 秒鐘后物料將被打出。若放入連續(xù)的物料，則物料之間每隔 秒打出 1 個。然后，在分類入庫方面，當傳感器有檢測信號時，計數器對脈沖開始計數，達到 5 個脈沖后，相應氣缸開始動作，并完成 分揀、入庫。 出 庫 設計，首先 考慮相鄰物料的出庫間隔 以及 氣缸動作間隔 ，可用檔位距離作為這個間隔的距離， 為了充分利用資源，只有在物料庫中有料時出料氣缸才每隔 1 個檔位動作 1 次，選擇有料傳感器的常開開關作為限制開關 。關于氣缸動作限制，僅當氣缸不處于動作限位時，此氣缸動作才能生效，因此，選擇該氣缸動作限位的常閉開關來限制，考慮到系統(tǒng)不應具備記憶功能，我又加入 1 個定時器來及時切斷能流，通過反復試驗得知，設定時間過長定時器就會失去意義，過短氣缸則不能工作到位，大量實驗證明，當設定時間為 秒時為最佳時間 間隔。 分揀入庫 設計， 由于在硬件分布中，氣缸與傳感器之間存在一定距離，這就需要1 個計數器 來測量這段距離的脈沖數，經多次操作得出，傳感器與氣缸之間間距 5 個脈沖，故計數器設定值為 5，用計數脈沖的上升沿連接輸入端 。 當計數器達到設定值，沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設計（論文） 25 氣缸就動作。 但考慮到只要傳送帶轉動就會有脈沖不斷產生，所以，計數器的裝載端應用一個具有置位功能的開關控制，這樣就需要設置 1 個 存儲器，為了更好的控制計數器， 利用存儲器的常閉開關控制其是否可用，由于傳感器 有檢測信號，才能使得計數器工作，故利用相應傳感器信號的上升沿控制，此外，考慮到氣缸的限位關系，又加入 、 作為限制條件，與出料氣缸相似，為使之不具記憶功能，加入定時器，經試驗反復驗證，設定 秒為最佳間隔時間。 相應程序梯形圖如下： 圖 物料分揀入庫部分梯形圖 本次設計的自動輸送分揀系統(tǒng)除了具備分揀的功能外，還應具備報警保護功能。當系統(tǒng)運轉出現異常時，能及時保護系統(tǒng)并報警，以避免更大的損失。 由于 系統(tǒng)的經濟效益問題，加入報警保護功能。 考慮到如果氣缸工作異常，那么氣缸所在的位置既不在回位限位又不在動作限位，同時， 考慮到氣缸的動作時間 在 秒 以內 ， 因此，加入定時器且設定值為 4，即氣缸在兩個限位之間 秒內屬正常情況 ，又考慮到不影響后面物料的分揀，所以利用此定時器的常閉開關控制傳送帶停止。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設計（論文） 26 相應程序梯形圖如下： 圖 報警保護功能梯形圖 初始化子程序的設計 由于在本次設計中中斷事件產生的速率遠低于高速計數器的計數速率，用高速計數器可以實現精確的告訴控制，而不會延長 PLC 的掃描時間。因此，我選擇了高速計數器實現這一功能，為防止程序混亂，將其作為子程序。 但是還要考慮到選擇高速計數器號和模式等設置問題。根據本次設計的需要 ，考慮到在實現功能的前提下盡可能的避免高速計數器占用過多的輸入點，于是，我選用了高速計數器 3。因為此計數功能沒有外部控制方向的輸入信號，只是由內部控制計數方向，只作單向增或減計數且只用到 1 個計數輸入端。因此，我采用 1 個內部方向控制的單向增 /減計數器即采用模式 0。 只定義上述兩項是不夠的，還需要定義高速計數器的預置值和當前值。預置值和當前值都是有符號的雙字整數。為了向高速計數器裝入新的預置值和當前值，必須先設置控制字節(jié)，并把預置值和當前值存入特殊存儲器中，然后執(zhí)行 HSC 指令，才能將新的值傳送給高速計數器。每 個計數器所對應的特殊存儲器如下： 表 高速計數器的尋址 高速計數器號 HSC0 HSC1 HSC2 HSC3 HSC4 HSC5 新當前值（僅裝入） SMD38 SMD48 SMD58 SMD138 SMD148 SMD158 新預置值（僅裝入） SMD42 SMD52 SMD62 SMD142 SMD152 SMD162 當前計數值（僅讀出） HC0 HC1 HC2 HC3 HC4 HC5 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設計（論文） 27 每個高速計數器都有 1 個控制字節(jié)，其中，我所選取的 HSC3 也不例外，它的控制字節(jié)是 SMB137，在 HSC3 中， ～ 為缺省位， 為計數方向控制位： 0=減計數， 1=增計數； 為允許更新計數方向： 0=不更新， 1=更新計數方向； 為向 HSC 中寫入預置值： 0=不更新， 1=更新預置值； 為向 HSC 中寫入新的當前值： 0=不更新， 1=更新當前值； 為 HSC 允許： 0=禁止， 1=允許。 由于在本設計中高速計數器 的執(zhí)行任務是對編碼器產生的脈沖信號進行計數，因此，需要 允許高速計數器工作并采用 增計數功能 計數 即 和 位為1。 在程序運行中，為了使程序不發(fā)生混亂， 需要多次進行高速計數器初始化，因此，允許更新此高速計數器的計數方向、預置值、當前值即 ～ 6 位均設置為 1。 經歸納，使用高速計數器時，可 按 以下步驟進行： （ 1）選擇計數器及工作模式 。 （ 2）設置控制字節(jié) 。 （ 3）執(zhí)行 HDEF 指令 。 （ 4）設定當前值和預設值 。 （ 5）設置中斷事件并全局開中斷 。 （ 6）執(zhí)行 HSC 指令 。 組態(tài)王外部設備定義 組態(tài)王作為一個開放型的通用工業(yè)監(jiān)控軟件，支持與國內外常見的 PLC、智能模塊、智能儀表 、變頻器、數據采集板卡等（如：西門子 PLC、歐姆龍 PLC、三菱 PLC等）通過常規(guī)通訊接口（如串口方式、 USB 接口方式、以太網、總線）進行數據通訊。 組態(tài)王把那些需要與之交換數據的硬件設備或軟件程序都作為外部設備使用。外部硬件設備通常包括 PLC、儀表、模塊、變頻器、板卡等；外部軟件程序通常指包括DDE、 OPCS 等服務程序。按照計算機和外部設備的通訊連接方式，則分為：串行通沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設計（論文） 28 信（ 232/422/485）、以太網、專用通信卡（如 CP5611）等。 在計算機和外部設備硬件連接好后，為了實現組態(tài)王和外部設備的實時數據通訊，必須在組態(tài)王的開發(fā)環(huán)境中對外部設備和相關變量加以定義。為方便定義外部設備，組態(tài)王設計了“設備配置向導”引導我們一步步完成設備的連接。 本次設計實現組態(tài)王和西門子 S7200 通訊。 在組態(tài)王工程瀏覽器樹型目錄中，選擇設備，在右邊的工作區(qū)中出現了“新建”圖標，雙擊此“新建”圖標，彈出“設備配置向導”對話框，如圖 所示： 圖 設備配置向導 在上述對話框選擇西門子的“ S7200”的“ PPI”項后單擊“下一步”彈出對話框，為設備取一個名稱為 PLC，如圖 所示： 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設計（論文） 29 圖 邏輯名稱 單擊“ 下一步”彈出連接串口對話框，為設備選擇連接的串口為 COM1，如圖 所示： 圖 選擇串口號 單擊“下一步”彈出設備地址對話框，在連接現場設備時，設備地址處填寫的地址要和實際設備地址完全一致，此處填寫設備地址為 2，如圖 所示； 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設計（論文） 30 圖 設備地址設置 單擊“下一步”彈出通訊參數對話框，設置通信故障恢復參數（一般情況下使用系統(tǒng)默認設置即可）如圖 所示； 圖 通信參數 其中，嘗試恢復間隔：當組態(tài)王和設備通訊失敗后，組態(tài)王將根據此處設定時間定期和設備嘗試通訊一次；最長恢復時間：當組 態(tài)王和設備通訊失敗后，超過此設定沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設計（論文） 31 時間仍然和設備通訊不上的，組態(tài)王將不再嘗試和此設備進行通訊，除非重新啟動運行組態(tài)王：動態(tài)優(yōu)化：此項參數可以優(yōu)化組態(tài)王的數據采集。 單擊“下一步”系統(tǒng)彈出信息總結對話框，檢查各項設置是否正確，確認無誤后，單擊“完成”，如圖 所示，設備定義完成后，可以在 1 項下看到新建的設備“ PLC”。 圖 信息總結 雙擊 1 口，彈出串口通訊參數設置對話框，如圖 所示； 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設計（論文） 32 圖 串口設置 定義數據詞典 此步驟是制作中的重點步驟，同 PLC 編程一樣，在制作 監(jiān)控程序之前應首先對方案進行認真仔細地分析，確定所需要的變量 及 數目。在定義之前，應充分分析和考慮所有問題，最后列出需要的所有的點（即變量）。在定義時根據不同點的作用具體設置每個點的類型及參數。 在“工程瀏覽器”窗口的左側選擇數據詞典，雙擊右側的“新建 ? ”進入“定義變量”頁，創(chuàng)建變量。所不同的是根據定義變量類型的不同在下面會有不同的設置和選項。 材料分揀實物模型輸入輸出端子分配及監(jiān)控程序的內部變量，設置了如表 中的點。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設計（論文） 33 表 變量分配 變量名 變量類型 ID 連接設備 寄存器 數據類型 輸送 帶電機流動 內存整型 25 —— —— —— 輸送帶電機流動 1 內存整型 26 —— —— —— 旋轉指示 內存整型 42 —— —— —— 旋轉指示 1 內存整型 43 —— —— —— 旋轉指示 2 內存整型 44 —— —— —— 旋轉指示 3 內存整型 45 —— —— —— 光電編碼器 IO 整型 27 PLC V20 SHORT 下料氣缸動作次數 IO 整型 46 PLC V40 SHORT 金屬物料分揀數 IO 離散 47 PLC V60 SHORT 鐵質物料分揀數 IO 離散 48 PLC V50 SHORT 金屬物料分揀數 IO 離散 49 PLC