【導(dǎo)讀】在需要進(jìn)行產(chǎn)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(jìng)爭(zhēng)能力差。針對(duì)上述問題，利用PLC技術(shù)設(shè)計(jì)了自動(dòng)分揀裝置，在產(chǎn)。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(gè)分揀過程的運(yùn)行，系統(tǒng)采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，選。器、氣壓指示等，可與各類氣源相連接。動(dòng)技術(shù)、組態(tài)通訊監(jiān)控技術(shù)有機(jī)結(jié)合成一體的自動(dòng)輸送分揀系統(tǒng)，具有響應(yīng)速度快，準(zhǔn)確率高、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。

　　

【正文】 該都是轉(zhuǎn)動(dòng)的，為了使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(guān)作為電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的條件 ?？紤]到如果把這些條件直接作為電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件可能會(huì)使電機(jī)因瞬間啟動(dòng)和停止而減少壽命，所以，我加入了一個(gè)定時(shí)器作為緩沖，為了在視覺上達(dá)到與外部信號(hào)一致的效果，故定時(shí)器的設(shè)定值設(shè)為 秒。 相應(yīng)程序梯形圖如下： 圖 傳送帶控制梯形圖 、流程 在本次設(shè)計(jì)中首先利用卷尺和游標(biāo)卡尺測(cè)出轉(zhuǎn)軸半徑及出料處到最后一個(gè)氣缸處的距離，經(jīng)測(cè)量半徑約 為 ，直徑約為 ，周長(zhǎng)約為 ，出料口距最后一個(gè)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(shí)，為了實(shí)現(xiàn)這一功能還需測(cè)量編碼器檢測(cè)的相鄰兩個(gè)脈沖之間的距離，經(jīng)測(cè)量相鄰兩脈沖距離約為 。經(jīng)計(jì)算，物料從出口到最后一個(gè)氣缸約需 370 個(gè)脈沖。由于編碼器分辨率為 100P/R，故需要分幾個(gè)檔位來完成這項(xiàng)功能。經(jīng)分析，物料應(yīng)過最后一處氣缸位置且不滑出軌道，所以選擇 385 個(gè)脈沖 作 為物料的行走距離，在 0 到 100 范圍內(nèi)，能 整 除 385 的第 1 個(gè)整數(shù)便是 55，因此，選擇 55 個(gè)脈沖作為一個(gè)檔位，這樣便需要 7 個(gè)這樣的檔位來完成一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)流程實(shí)現(xiàn)上述功能。 相應(yīng)程序梯形圖如下： 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 檔位設(shè)計(jì)梯形圖 此環(huán)節(jié)是此次設(shè)計(jì)的重中之重，是實(shí)現(xiàn)分揀功能的根本保證。首先，在物料傳感器檢測(cè)到有物料存在時(shí)，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(gè)。然后，在分類入庫方面，當(dāng)傳感器有檢測(cè)信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖開始計(jì)數(shù)，達(dá)到 5 個(gè)脈沖后，相應(yīng)氣缸開始動(dòng)作，并完成 分揀、入庫。 出 庫 設(shè)計(jì)，首先 考慮相鄰物料的出庫間隔 以及 氣缸動(dòng)作間隔 ，可用檔位距離作為這個(gè)間隔的距離， 為了充分利用資源，只有在物料庫中有料時(shí)出料氣缸才每隔 1 個(gè)檔位動(dòng)作 1 次，選擇有料傳感器的常開開關(guān)作為限制開關(guān) 。關(guān)于氣缸動(dòng)作限制，僅當(dāng)氣缸不處于動(dòng)作限位時(shí)，此氣缸動(dòng)作才能生效，因此，選擇該氣缸動(dòng)作限位的常閉開關(guān)來限制，考慮到系統(tǒng)不應(yīng)具備記憶功能，我又加入 1 個(gè)定時(shí)器來及時(shí)切斷能流，通過反復(fù)試驗(yàn)得知，設(shè)定時(shí)間過長(zhǎng)定時(shí)器就會(huì)失去意義，過短氣缸則不能工作到位，大量實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)設(shè)定時(shí)間為 秒時(shí)為最佳時(shí)間 間隔。 分揀入庫 設(shè)計(jì)， 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(gè)計(jì)數(shù)器 來測(cè)量這段距離的脈沖數(shù)，經(jīng)多次操作得出，傳感器與氣缸之間間距 5 個(gè)脈沖，故計(jì)數(shù)器設(shè)定值為 5，用計(jì)數(shù)脈沖的上升沿連接輸入端 。 當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到設(shè)定值，沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 氣缸就動(dòng)作。 但考慮到只要傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)有脈沖不斷產(chǎn)生，所以，計(jì)數(shù)器的裝載端應(yīng)用一個(gè)具有置位功能的開關(guān)控制，這樣就需要設(shè)置 1 個(gè) 存儲(chǔ)器，為了更好的控制計(jì)數(shù)器， 利用存儲(chǔ)器的常閉開關(guān)控制其是否可用，由于傳感器 有檢測(cè)信號(hào)，才能使得計(jì)數(shù)器工作，故利用相應(yīng)傳感器信號(hào)的上升沿控制，此外，考慮到氣缸的限位關(guān)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(shí)器，經(jīng)試驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證，設(shè)定 秒為最佳間隔時(shí)間。 相應(yīng)程序梯形圖如下： 圖 物料分揀入庫部分梯形圖 本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)輸送分揀系統(tǒng)除了具備分揀的功能外，還應(yīng)具備報(bào)警保護(hù)功能。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)異常時(shí)，能及時(shí)保護(hù)系統(tǒng)并報(bào)警，以避免更大的損失。 由于 系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益問題，加入報(bào)警保護(hù)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(dòng)作限位，同時(shí)， 考慮到氣缸的動(dòng)作時(shí)間 在 秒 以內(nèi) ， 因此，加入定時(shí)器且設(shè)定值為 4，即氣缸在兩個(gè)限位之間 秒內(nèi)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(shí)器的常閉開關(guān)控制傳送帶停止。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 相應(yīng)程序梯形圖如下： 圖 報(bào)警保護(hù)功能梯形圖 初始化子程序的設(shè)計(jì) 由于在本次設(shè)計(jì)中中斷事件產(chǎn)生的速率遠(yuǎn)低于高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速率，用高速計(jì)數(shù)器可以實(shí)現(xiàn)精確的告訴控制，而不會(huì)延長(zhǎng) PLC 的掃描時(shí)間。因此，我選擇了高速計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)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(jì)數(shù)器號(hào)和模式等設(shè)置問題。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的需要 ，考慮到在實(shí)現(xiàn)功能的前提下盡可能的避免高速計(jì)數(shù)器占用過多的輸入點(diǎn)，于是，我選用了高速計(jì)數(shù)器 3。因?yàn)榇擞?jì)數(shù)功能沒有外部控制方向的輸入信號(hào)，只是由內(nèi)部控制計(jì)數(shù)方向，只作單向增或減計(jì)數(shù)且只用到 1 個(gè)計(jì)數(shù)輸入端。因此，我采用 1 個(gè)內(nèi)部方向控制的單向增 /減計(jì)數(shù)器即采用模式 0。 只定義上述兩項(xiàng)是不夠的，還需要定義高速計(jì)數(shù)器的預(yù)置值和當(dāng)前值。預(yù)置值和當(dāng)前值都是有符號(hào)的雙字整數(shù)。為了向高速計(jì)數(shù)器裝入新的預(yù)置值和當(dāng)前值，必須先設(shè)置控制字節(jié)，并把預(yù)置值和當(dāng)前值存入特殊存儲(chǔ)器中，然后執(zhí)行 HSC 指令，才能將新的值傳送給高速計(jì)數(shù)器。每 個(gè)計(jì)數(shù)器所對(duì)應(yīng)的特殊存儲(chǔ)器如下： 表 高速計(jì)數(shù)器號(hào) HSC0 HSC1 HSC2 HSC3 HSC4 HSC5 新當(dāng)前值（僅裝入） SMD38 SMD48 SMD58 SMD138 SMD148 SMD158 新預(yù)置值（僅裝入） SMD42 SMD52 SMD62 SMD142 SMD152 SMD162 當(dāng)前計(jì)數(shù)值（僅讀出） HC0 HC1 HC2 HC3 HC4 HC5 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 每個(gè)高速計(jì)數(shù)器都有 1 個(gè)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(jì)數(shù)方向控制位： 0=減計(jì)數(shù)， 1=增計(jì)數(shù)； 為允許更新計(jì)數(shù)方向： 0=不更新， 1=更新計(jì)數(shù)方向； 為向 HSC 中寫入預(yù)置值： 0=不更新， 1=更新預(yù)置值； 為向 HSC 中寫入新的當(dāng)前值： 0=不更新， 1=更新當(dāng)前值； 為 HSC 允許： 0=禁止， 1=允許。 由于在本設(shè)計(jì)中高速計(jì)數(shù)器 的執(zhí)行任務(wù)是對(duì)編碼器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，因此，需要 允許高速計(jì)數(shù)器工作并采用 增計(jì)數(shù)功能 計(jì)數(shù) 即 和 位為1。 在程序運(yùn)行中，為了使程序不發(fā)生混亂， 需要多次進(jìn)行高速計(jì)數(shù)器初始化，因此，允許更新此高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方向、預(yù)置值、當(dāng)前值即 ～ 6 位均設(shè)置為 1。 經(jīng)歸納，使用高速計(jì)數(shù)器時(shí)，可 按 以下步驟進(jìn)行： （ 1）選擇計(jì)數(shù)器及工作模式 。 （ 2）設(shè)置控制字節(jié) 。 （ 3）執(zhí)行 HDEF 指令 。 （ 4）設(shè)定當(dāng)前值和預(yù)設(shè)值 。 （ 5）設(shè)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(shè)備定義 組態(tài)王作為一個(gè)開放型的通用工業(yè)監(jiān)控軟件，支持與國內(nèi)外常見的 PLC、智能模塊、智能儀表 、變頻器、數(shù)據(jù)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(wǎng)、總線）進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。 組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的硬件設(shè)備或軟件程序都作為外部設(shè)備使用。外部硬件設(shè)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(wù)程序。按照計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備的通訊連接方式，則分為：串行通沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 信（ 232/422/485）、以太網(wǎng)、專用通信卡（如 CP5611）等。 在計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備硬件連接好后，為了實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和外部設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊，必須在組態(tài)王的開發(fā)環(huán)境中對(duì)外部設(shè)備和相關(guān)變量加以定義。為方便定義外部設(shè)備，組態(tài)王設(shè)計(jì)了“設(shè)備配置向?qū)А币龑?dǎo)我們一步步完成設(shè)備的連接。 本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)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(shè)備，在右邊的工作區(qū)中出現(xiàn)了“新建”圖標(biāo)，雙擊此“新建”圖標(biāo)，彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂?duì)話框，如圖 所示： 圖 設(shè)備配置向?qū)? 在上述對(duì)話框選擇西門子的“ S7200”的“ PPI”項(xiàng)后單擊“下一步”彈出對(duì)話框，為設(shè)備取一個(gè)名稱為 PLC，如圖 所示： 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 單擊“ 下一步”彈出連接串口對(duì)話框，為設(shè)備選擇連接的串口為 COM1，如圖 所示： 圖 單擊“下一步”彈出設(shè)備地址對(duì)話框，在連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備時(shí)，設(shè)備地址處填寫的地址要和實(shí)際設(shè)備地址完全一致，此處填寫設(shè)備地址為 2，如圖 所示； 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 單擊“下一步”彈出通訊參數(shù)對(duì)話框，設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù)（一般情況下使用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置即可）如圖 所示； 圖 其中，嘗試恢復(fù)間隔：當(dāng)組態(tài)王和設(shè)備通訊失敗后，組態(tài)王將根據(jù)此處設(shè)定時(shí)間定期和設(shè)備嘗試通訊一次；最長(zhǎng)恢復(fù)時(shí)間：當(dāng)組 態(tài)王和設(shè)備通訊失敗后，超過此設(shè)定沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 時(shí)間仍然和設(shè)備通訊不上的，組態(tài)王將不再嘗試和此設(shè)備進(jìn)行通訊，除非重新啟動(dòng)運(yùn)行組態(tài)王：動(dòng)態(tài)優(yōu)化：此項(xiàng)參數(shù)可以優(yōu)化組態(tài)王的數(shù)據(jù)采集。 單擊“下一步”系統(tǒng)彈出信息總結(jié)對(duì)話框，檢查各項(xiàng)設(shè)置是否正確，確認(rèn)無誤后，單擊“完成”，如圖 所示，設(shè)備定義完成后，可以在 1 項(xiàng)下看到新建的設(shè)備“ PLC”。 圖 雙擊 1 口，彈出串口通訊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，如圖 所示； 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 串口設(shè)置 定義數(shù)據(jù)詞典 此步驟是制作中的重點(diǎn)步驟，同 PLC 編程一樣，在制作 監(jiān)控程序之前應(yīng)首先對(duì)方案進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)地分析，確定所需要的變量 及 數(shù)目。在定義之前，應(yīng)充分分析和考慮所有問題，最后列出需要的所有的點(diǎn)（即變量）。在定義時(shí)根據(jù)不同點(diǎn)的作用具體設(shè)置每個(gè)點(diǎn)的類型及參數(shù)。 在“工程瀏覽器”窗口的左側(cè)選擇數(shù)據(jù)詞典，雙擊右側(cè)的“新建 ? ”進(jìn)入“定義變量”頁，創(chuàng)建變量。所不同的是根據(jù)定義變量類型的不同在下面會(huì)有不同的設(shè)置和選項(xiàng)。 材料分揀實(shí)物模型輸入輸出端子分配及監(jiān)控程序的內(nèi)部變量，設(shè)置了如表 中的點(diǎn)。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 表 變量名 變量類型 ID 連接設(shè)備 寄存器 數(shù)據(jù)類型 輸送 帶電機(jī)流動(dòng) 內(nèi)存整型 25 —— —— —— 輸送帶電機(jī)流動(dòng) 1 內(nèi)存整型 26 —— —— —— 旋轉(zhuǎn)指示 內(nèi)存整型 42 —— —— —— 旋轉(zhuǎn)指示 1 內(nèi)存整型 43 —— —— —— 旋轉(zhuǎn)指示 2 內(nèi)存整型 44 —— —— —— 旋轉(zhuǎn)指示 3 內(nèi)存整型 45 —— —— —— 光電編碼器 IO整型 27 PLC V20 SHORT 下料氣缸動(dòng)作次數(shù) IO整型 46 PLC V40 SHORT 金屬物料分揀數(shù) IO離散 47 PLC V60 SHORT 鐵質(zhì)物料分揀數(shù) IO離散 48 PLC V50 SHORT 金屬物料分揀數(shù) IO離散 49 PLC V70 SHORT 氣缸 1動(dòng)作限位 IO離散 32 PLC Bit 氣缸