【正文】 X 0 1 1 X 0 1 4X 0 1 6C 2 0 0 C 2 0 0 X 0 0 6 我在做論文的過程中得到了各任課老師的指導(dǎo)與教誨、輔導(dǎo)，才使我更順利的完成了論文。 轉(zhuǎn)眼三年的大學(xué)生活就要接近尾聲，我們也將步入新的環(huán)境開始自己新的生活。 首先，在畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成之前，我要感謝指導(dǎo)老師的悉心 教導(dǎo)，在剛拿到課題時(shí)，不知從何下手，是指導(dǎo)老師給我們認(rèn)真的講解，從而使我們懂得了怎樣去做，再次感謝劉老師不辭辛勞的指導(dǎo)。近年來隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大， PLC 技術(shù)已經(jīng)成為電子領(lǐng)域中的一個(gè)新的亮點(diǎn)，使 PLC 技術(shù)成為一門綜合應(yīng)用技術(shù)，也是電子技術(shù)發(fā)展革新的一個(gè)潮流。在出現(xiàn)問題后，我們應(yīng)該及時(shí)的查找資料，通過各種資料的結(jié)合解決問題。 通過了這次設(shè)計(jì)，我覺得這是對我三年所 學(xué)的知識一次充分的檢測。 總之，設(shè)計(jì)是再創(chuàng)造的過程末期靈活性很大，為今后的設(shè)計(jì)，工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。最后在確定這個(gè)題目后，查閱大量資料、總結(jié)概括將零碎的知識化為有機(jī)的整體，以及對每個(gè)具體問題的分析。現(xiàn)代化的分揀系統(tǒng)逐漸成為物流機(jī)械化系統(tǒng)、信息系統(tǒng)以及管理組織系統(tǒng)的有機(jī)組合。 22 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開始運(yùn)用各種各樣的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。 雖然論文寫的并不是很好，有許多不足之處，但這是我四年辛勤學(xué)習(xí)的成果，我為之感到驕傲。 2． 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會對 自動(dòng)分揀系統(tǒng) 的重視，必將有更多的新技術(shù)廣泛地應(yīng)用到 材料分揀自動(dòng)控制中 ，使 材料分揀自動(dòng)控制 有更大的發(fā)展。 21 第 4 章 總結(jié)與展望 總結(jié) 1．本文根據(jù)當(dāng)前 PLC 控制系統(tǒng)的發(fā)展和自動(dòng)控制的理論，設(shè)計(jì)出了一個(gè)基于 PLC 的材料分揀裝置控制系統(tǒng)。編程軟件采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，大量采用代碼重用，減少軟件的開發(fā)和維護(hù)。X 0 1 1 X 0 1 4X 0 1 6C 2 0 0 C 2 0 0 X 0 0 6 19 圖 系統(tǒng)的功能表圖 材料分揀裝置 PLC 梯形圖 本課題的 PLC 梯形圖編輯使用 GX Developer 編程軟件。 表 I/O 分配表 輸入繼 電器 外部器件 輸出繼電器 外部器件 X000 料倉光電傳感器 Y000 下料氣缸電磁閥 X001 料倉前限位 Y001 傳送帶電機(jī) X002 料倉后限位 Y002 氣缸一電磁閥 X003 鐵傳感器 Y003 氣缸二電磁閥 X004 氣缸一前限位 Y004 氣缸三電磁閥 X005 氣缸一后限位 Y005 氣缸四電磁閥 X006 鋁傳感器 X007 氣缸二前限位 X010 氣缸二后限位 X011 顏色傳感器 X012 氣缸三前限位 X013 氣缸三 后限位 X014 光電傳感器 X015 0 氣缸四前限位 X016 氣缸四后限位 18 I/O 接線圖如圖 所示 圖 I/O 接線圖 系統(tǒng)功能表圖 功能表圖又稱做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì) PLC 的順序控制程序的有力工具。(15) PLC 判斷計(jì)數(shù)器是否為零，是零的話，系統(tǒng)復(fù)位；不為零的時(shí)候在料倉光電傳感器有信號的時(shí)候下料氣缸動(dòng)作；下料氣缸沒有信號的時(shí)候返回傳動(dòng)帶電機(jī)，執(zhí)行下一步操作。 (11) 氣缸碰到后限位開關(guān)停止后退時(shí)，計(jì)數(shù)器減一。 (7)當(dāng)鋁傳感器檢測到鋁制物料通過的時(shí)候，氣缸二開始動(dòng)作，把物料推到二號料倉中；當(dāng)氣缸碰到前限位開關(guān)的時(shí)候，氣缸停止前進(jìn)，開始后退；當(dāng)氣缸碰到后 限位開關(guān)的時(shí)候停止后退。 (3)氣缸碰到后限位開關(guān)停止后退時(shí)，傳送帶上電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。由于異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用方便，運(yùn)行可靠，成本低廉，效率較高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。 熔斷器的工作原理是：當(dāng)電路發(fā)生故障或異常時(shí)，伴隨著電流不斷升高，升高的電流有可能損壞電路中的某些重要器件或貴重器件，也有可能燒毀電路甚至造成火災(zāi)。 熔斷器的選用 熔斷器一種簡單而有效的保護(hù)電器。 部件在運(yùn)行中，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，使行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)電路的切換，達(dá)到控制運(yùn)動(dòng)部件行程位置的目的。所有的氣動(dòng)回路或貯氣罐為了安全起見，當(dāng)壓力超過允許壓力值時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)向外排氣，這種壓力控制閥叫安全閥。進(jìn)一步分離壓縮空氣中的油、水等雜質(zhì)。管內(nèi)流動(dòng)的冷卻水多為單程或雙程流動(dòng)，管間空氣可以自由流動(dòng)?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，容易實(shí)現(xiàn)大流量和高壓輸出；缺點(diǎn)是振動(dòng)大、噪聲大，輸出流量、壓力有脈動(dòng)，需使用儲氣罐穩(wěn)壓。排氣壓力高于 的習(xí)慣上成為壓縮機(jī)，氣動(dòng)系統(tǒng)中通常采用壓縮機(jī)提供氣源。 圖 氣源裝置結(jié)構(gòu)圖 氣壓發(fā)生裝置 氣壓發(fā)生裝 置包括正壓發(fā)生裝置和負(fù)壓發(fā)生裝置，正壓發(fā)生裝置為空氣壓縮機(jī)。 圖 中，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空氣壓縮機(jī) 旋轉(zhuǎn)，經(jīng)吸氣口的空氣過濾器將大氣中的空氣吸入 [9]。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。 光電開關(guān)是一種電量傳感器 ， 把電流或電壓的變化以光電的方式傳送出去 ， 即進(jìn)行電信號 →光信號 → 電信號的轉(zhuǎn) 換 。例如：當(dāng)選擇紅色濾波器時(shí)，入射光中只有紅色可以通過，藍(lán)色和綠色都被阻止，這樣就可以得到紅色光的光強(qiáng) ， 同理，選擇其它的濾波器，就可以得到藍(lán)色光和綠色光的光強(qiáng)。根據(jù)三原色理論可知，各種顏色是由不同比例的三原色 (紅、綠、藍(lán) )混合而成的。 圖 電渦流傳感器等效電路圖 利用這一性質(zhì)可以把鋁傳感器和繼電器如圖 連接，實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能。 圖中 R L1 為傳感器線圈的電阻和電感。電渦流式傳感器是利用渦流效應(yīng)，將非電量轉(zhuǎn)換為阻抗的變化而進(jìn)行測量的。 霍爾接近開關(guān) 的工作原理見圖 。 霍爾元件是一種磁敏元件。 8 目前在國內(nèi)市場上有從美國、德國、日本等國引進(jìn)的多種系列 PLC，國 內(nèi)也有許多廠家組裝、開發(fā)數(shù)十種 PLC，故 PLC 系列標(biāo)準(zhǔn)不一，功能參差不齊，價(jià)格懸殊。 不要大材小用：什么樣的規(guī)模設(shè)計(jì)任務(wù)就選用什么樣規(guī)模的 PLC，避免造成太多的硬件資源的浪費(fèi)。 繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)（包括其常開或常閉觸點(diǎn)）在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會立即同時(shí)動(dòng)作。由于 CPU 的運(yùn)算處理速度很快，所以從宏觀上來看， PLC 外部出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)似乎是同時(shí)完成的。 FR FR2 分別為電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器，電動(dòng)機(jī)一旦出現(xiàn)長時(shí)間過載自動(dòng)切斷電路。 FU1 為主電路的熔斷器，起短路保護(hù)的作用。系統(tǒng)需要停止工作時(shí)，需要人工切斷系統(tǒng)電源，然后再切斷主電源。系統(tǒng)的硬件配置 如表 。當(dāng)氣缸電磁閥運(yùn)行到后限位開關(guān)時(shí)，電磁閥復(fù)位，回到原狀態(tài)。首先，下料傳感器發(fā)送信號給 PLC， PLC 傳送信號給下料氣缸。氣動(dòng)部分由空氣壓縮機(jī)、氣缸、氣瓶、氣壓指示表、分水過濾器、冷卻器、減壓閥、配氣器、等部件組成；電氣部分由 PLC、鐵檢測傳感器、鋁檢測傳感器、顏色檢測傳感器、光電傳感器、異步交流電機(jī)、開關(guān)、電源等部件組成；硬件部分由傳送帶異步電動(dòng)機(jī)、傳送帶、底座、支架等組成。 值得一提的是對于小件物品的分揀技術(shù)和設(shè)備近幾年發(fā)展較快，主要集中在卷煙配送行業(yè)，從電子標(biāo)簽揀選模式到立式、通道式分發(fā)機(jī)半自動(dòng)分揀，甚至全自動(dòng) 補(bǔ)貨、分揀、裝箱，技術(shù)和設(shè)備都更新很快，目前各供應(yīng)商仍以高速分揀、高度自動(dòng)化的方向快速發(fā)展。隨著商業(yè)配送物流的快速發(fā)展，配送中心對自動(dòng)分揀機(jī)將會有更多需求，分揀技術(shù)水平和設(shè)備性能將會有較大提高?？梢钥隙ǎS著物流大環(huán)境的逐步改善，科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，特別是感測技術(shù)、電子標(biāo)簽及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等的引入使用，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國發(fā)展空間巨大。工藝設(shè)計(jì)中最重要的是了解用戶的實(shí)際需求，不同的行業(yè)和用戶對物流的需求有著較大的差異，這是一種個(gè)性化的服務(wù)，應(yīng)不斷拓展創(chuàng)新。國內(nèi)廠商應(yīng)采取國內(nèi)集成、國外配套的合作思路，充分利用合作方在高端產(chǎn)品、關(guān)鍵設(shè)備上技術(shù)先進(jìn)成熟的優(yōu)勢，迅速實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，提高整個(gè)物流系統(tǒng)的技術(shù)含量和技術(shù)水平。 自動(dòng)化物流系統(tǒng)逐漸應(yīng)用于煙草、制造、家電、醫(yī)藥、 食品、圖書等領(lǐng)域。 目前已有許多企業(yè)采用先進(jìn)控制器對傳統(tǒng)接觸控制進(jìn)行改造，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自 動(dòng) 控 制 程度，為企業(yè)提供了更可靠的生產(chǎn)保障。為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的看著系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程控制器（ Programmable Logic Controller， PLC）正是順應(yīng)著一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。 本文詳細(xì)敘述了一種基于 PLC 的材料分揀裝置設(shè)計(jì)及自動(dòng)控制編程，以及怎樣通過 PLC 程序設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)材料分揀和自動(dòng)控制。如何 在 PLC 自動(dòng)控制領(lǐng)域充分發(fā)揮PLC 的優(yōu)勢，是目前自動(dòng)控制學(xué)科的重要課題之一。 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度安排 9 月 1 日 — 9 月 10 日 ：熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容、要求、任務(wù)；收集與設(shè)計(jì)相關(guān)的論文、資料，方案論證與選擇； 9 月 11 日 — 9 月 15 日：初步完成系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)配置與選型； 9 月 15 日 — 9 月 20 日：完善系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)； 9 月 20 日 — 9 月 23 日：繪制軟件框圖、編寫梯形圖及梯形圖調(diào)試； 9 月 23 日 — 9 月 25 日：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書； 9 月 26 日 — 9 月 27 日：繪制圖紙； VIII 9 月 27 日 — 9 月 30 日：答辯。 設(shè)計(jì)思想 系統(tǒng)利用各種傳感器對待測材料進(jìn)行檢測并分類。 (5) 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便的實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)在的 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時(shí)間高達(dá) 30 小時(shí)。 由于 PLC 應(yīng)用向智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 (7)繪制設(shè)計(jì)圖樣。 (3)進(jìn)行 PLC 選型及 I/O 分配。 (5)分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。 技術(shù)數(shù)據(jù) III 輸入電壓： AC200— 240V（帶保護(hù)地三芯插座） 消耗功率： 250W 環(huán)境溫度范圍： 5~40℃ 氣源：大于 且小于 四、設(shè)計(jì)要求 控制要 求： (1)分揀出金屬與非金屬。電容傳感器檢測到鋁塊材料時(shí)，汽缸 2 動(dòng)作將材料推下。 使學(xué)生受到 PLC 系統(tǒng)開發(fā)的綜合訓(xùn)練，達(dá)到能夠進(jìn)行 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的目的。 使學(xué)生掌握工業(yè)生產(chǎn)流水線中材料分揀控制系統(tǒng)的工作原理。顏色傳感器檢測到非金屬材料黃色塊時(shí)，汽缸 3 動(dòng)作將材料推下。 (2)分揀某一顏色塊。 (6)建議分揀顏色為：紅、綠、藍(lán)；建議分揀材料為：鐵、鋁、塑料。 (4)設(shè)計(jì) PLC 硬件系統(tǒng)。 五、應(yīng)完成的技術(shù)資料 開題報(bào)告（ 3000 字左右） 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 12020 字左右） 技術(shù)資料 (1)系統(tǒng)電氣原理圖； (2)PLC 的 I/O 接線圖； (3)控制程序清單及注釋； 六、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度安排： 9 月 1 日 — 9 月 3 日：熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容、要求、任務(wù)；收集與設(shè)計(jì)相關(guān)的論文、資料，方案論證與選擇； 9 月 4 日 — 9 月 7 日：初步完成系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)配置與選型； 9 月 8 日 — 9 月 12 日：完善系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)； 9 月 13 日 — 9 月 18 日：繪制軟件框圖、編寫梯形圖及梯形圖調(diào)試； 9 月 19 日 — 9 月 23 日：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書； 9 月 24 日 — 9 月 28 日：繪制圖紙； IV 9 月 29 日：完成英文文獻(xiàn)翻譯； 10 月 20 日：答辯。智能化是指 PLC 除具有傳統(tǒng)的順序控制功能外，還增加了用于過程控制和位置控制各種專用接口及控制算法；而網(wǎng)絡(luò)化是指以觸摸屏為代表的人機(jī)接口實(shí)現(xiàn)了 PLC 與用戶之間的、靈活的信息交換，且逐漸成為主流趨勢。一些使用冗余 CPU 的PLC 的平均無故障工作時(shí)間則更長。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。近年來 PLC 功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中，加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技 術(shù)的發(fā)展，使 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 VI 為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。由于體積小很容易