【正文】 運(yùn)行工作狀態(tài)。這種編譯程序存在編程器的 ROM 存儲(chǔ)器中，構(gòu)成了編程器的系統(tǒng)軟件。 編程器常用繼電器語(yǔ)言， 也 圖 229系統(tǒng)軟件流程圖 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 叫梯形圖符號(hào)語(yǔ)言，對(duì)可編程序控制器進(jìn)行編程。步進(jìn)電機(jī)選用的型號(hào)為 42BYGH101,其 基本技術(shù)參數(shù)是：相數(shù) 4 電感 mH 重量 g 電阻Ω 電壓 V 電流 A 環(huán)境溫度℃ — 20℃ ~+50℃。 單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形分別如圖 29 的 a、 b、c 所示： 圖 基于 AT89C2051 的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)電路原理 （ 1） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)傳輸帶輸送物料前行，與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一起 。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。依次類(lèi)推， A、 B、 C、 D 四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著A、 B、 C、 D 方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)開(kāi)關(guān) SC 接通電源 ， SB、 SA、 SD 斷開(kāi)時(shí)，由于 C 相繞組的磁力線和 4 號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)， 4 號(hào)齒和 C 相繞組的磁極對(duì)齊。圖 28 是該四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。 （ 1） 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 該步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。 5． 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 在控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。 4． 顏色傳感器 選用 OMRON 公司生產(chǎn)的，型號(hào)為 E3S— VS1E4 顏色傳感器。它由 LC 高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的振蕩感應(yīng)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(kāi)關(guān)，使接近開(kāi)關(guān)震蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。本裝置中電容傳感器是用于檢測(cè)非金屬物料，選用 E2K— X8ME1 電容傳感器。 2． 電容傳感器 電容傳感器屬于具有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種接近式開(kāi)關(guān)，它的測(cè)量頭通常是構(gòu)成電容的一個(gè)極板，而另一 個(gè)極板是待測(cè)物體本身，當(dāng)物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，物體和接近開(kāi)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。 傳送至相應(yīng)的傳感器時(shí)，發(fā)出信號(hào)到 PLC，以進(jìn)行分揀，也可用來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 其工作過(guò)程是開(kāi)啟電源 ，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行并驅(qū)動(dòng)傳輸帶，下料傳感器檢測(cè)下料石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 槽內(nèi)是否有物料．若無(wú)物料，延時(shí)后自動(dòng)停止并等待上料； 當(dāng)下料槽內(nèi)有物料時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行．首先，下料傳感器發(fā)送信號(hào)給 PL C，并轉(zhuǎn)送給推汽缸．經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，下料汽缸依次將物料推 至傳輸帶．當(dāng)物料由傳輸帶 圖 226系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 傳輸時(shí)， 光電編碼器發(fā)出脈沖開(kāi)始進(jìn)行計(jì)數(shù)，電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)定位控制，當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到物料為金屬物料時(shí)，發(fā)出反饋信號(hào)給 PLC，由 PLC 控制推汽缸 1動(dòng)作，將物料推到卸料斗．當(dāng)推汽缸電磁閥運(yùn)行到限位時(shí)，電磁閥復(fù)位，恢復(fù)原狀態(tài)此 時(shí)，電機(jī)重新工作驅(qū)動(dòng)傳輸帶到下一位置．同理，可通過(guò)相應(yīng)傳感器分揀相應(yīng)的空物料。 I/O 點(diǎn)數(shù)是選擇 PLC 的重要依據(jù)之一。外界電源及負(fù)載電源的大小，由繼電器的觸點(diǎn)決定，通常在電阻性負(fù)載時(shí)，繼電器的每個(gè)觸點(diǎn)輸出的最大負(fù)載電流為 2A。繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作的響應(yīng)時(shí)間約為 10ms。繼電器既是輸出開(kāi)關(guān)器件，又是隔離器件， 電阻 R1 和 LED 組成輸出狀態(tài)顯示器；電阻 R2 和電容器 C 組成 RC 滅弧電路，消除繼電器觸點(diǎn)火花。原理電路如圖 24 a ,b ,c ： 圖 224 a)直流輸入電路 圖 224 b)交流輸入電路 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 開(kāi)關(guān)量輸入接口 圖 224 c)交流輸入電路 5．開(kāi)關(guān)量輸出接口 開(kāi)關(guān)量輸出的模塊形式有三種：繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出。 I/O 接口的主要類(lèi)型有：數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。其中輸出電路由石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 隔離電路和功率放大電路組成。 CPU 輸出的控制信號(hào)。 2． 開(kāi)關(guān)量輸入單元 通常開(kāi)關(guān)量輸入單元（模塊）按信號(hào)電源的不同分為三種類(lèi)型：直流 12～ 24V輸入、交流 100～ 120V 或 200～ 240V 輸入和直流 12～ 24V 輸入三種。分為只讀存儲(chǔ)器（ ROM） 和隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器（ RAM） 兩大類(lèi)。一類(lèi)為單片機(jī)芯片，如 8038096 等；另外還有微處理器，如 AMD2900\AMD2903 等。 （ 1）中央處理單元（ CPU） 中央處理單元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)部各部分工作等任務(wù)。 單元式 PLC 一般用于規(guī)模較小，輸入輸出點(diǎn)數(shù)固定，以后也少有擴(kuò)展的場(chǎng) 合，模塊式 PLC 一般用于規(guī)模較大，輸出點(diǎn)數(shù)較多，輸入輸出點(diǎn)數(shù)比較靈活的場(chǎng)合。 CPU 是 PLC 的核心。 (9)下料槽內(nèi)無(wú)下料時(shí)，延時(shí)后自動(dòng)停機(jī) 。 (7)其他物料被送到 SD 位置時(shí)，汽缸 4 動(dòng)作將待測(cè)物料推入下料槽 。 (5)當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到非金屬物料時(shí)，推汽缸 2動(dòng)作將待測(cè)物料推人下料槽 。 (3)有物料時(shí)，下料汽缸動(dòng)作，將物料送 出 。 ： (1)系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈 沖 。電容傳感器檢測(cè)到鋁塊材料時(shí)，汽缸 2 動(dòng)作將材料推下。 (3)分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊．系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)待測(cè)材料進(jìn)行檢測(cè)并分類(lèi)．當(dāng)待測(cè)物體經(jīng)下料裝置送入傳送帶 依次接受各種傳感器檢測(cè)如果被某種傳感器器測(cè)中，通過(guò)相應(yīng)的氣動(dòng)裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前行 。 3 種基本功 能 ： (1)分揀出金屬與非金屬 。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第二章 系統(tǒng)分析 材料分揀裝置的系統(tǒng)分析 材料分揀裝置是一個(gè)模擬自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的微縮模型，它使用了 PLC、傳感器、位置控制、電氣傳動(dòng)和氣動(dòng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)不同材料的自動(dòng)分選和歸類(lèi)功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控。其它顏色非金屬材料塊被傳送到 SD 位置時(shí)，汽缸 4 動(dòng)作將材料推下，豎井式下料槽無(wú)料時(shí)，傳送帶運(yùn)行一個(gè)行程自動(dòng)停機(jī)。 材料分揀（亦稱(chēng)自動(dòng)分揀）是二次大戰(zhàn)后在美國(guó)、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動(dòng)分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)和大中型物流中心，配送中心或流通中心所必需的設(shè)施條件之一，但因其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，因此，在發(fā)達(dá)國(guó)家，物流中心， 配送中心或流通中心不用自動(dòng)分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。 材料分揀裝置的介紹 自動(dòng)分揀機(jī)是自動(dòng)分揀系統(tǒng)的一個(gè)重要設(shè)備。它具有很高的分揀效率，通常每小時(shí)可分揀商品 6000— 12021 箱，可以說(shuō)，自動(dòng)分揀機(jī)是提高物流 配送效率的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。 puter and munication technologies are integrated specifically for industrial control and design。 關(guān)鍵詞： 可編程控制器 、 分揀裝置 、 控制系統(tǒng) 、 傳感器 。以 PLC 為主控制器，結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制產(chǎn)品的自動(dòng)分揀。 PLC 將傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專(zhuān)門(mén)為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)，具有功能強(qiáng)、通用靈活、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列 優(yōu)點(diǎn) ，因此在工業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 材料分揀裝置的 PLC 控制系統(tǒng) Material sorting PLC control 2021 屆 石家莊鐵道學(xué)院成人教育 分院 (系 ) 專(zhuān) 業(yè) 電氣自動(dòng)化應(yīng)用 學(xué) 號(hào) 202124136 學(xué)生姓名 王旭宏 指導(dǎo)教師 劉東嵐 完成日期 2021年 10 月 20 日 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 摘 要 PLC 控制是目前工業(yè)上最常用的自動(dòng)化控制方法。由于其控制方便， 能夠承受惡劣的環(huán)境，因此，在工業(yè)上優(yōu)于單片機(jī)的控制。本文主要講述 PLC 在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用可編程控制器（ PLC）設(shè)計(jì)成本低、效率高的材料自動(dòng)分揀裝置。系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、易控制等特點(diǎn)， 可根據(jù)不同對(duì)象，稍加修改本系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)要求。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 ABSTRACT PLC control is the moost moly used industrial automation control of its convenient control to wiststand an adverse environment. It is better than MCU control in the industrial. PLC traditional relay control technology。 have strong function. mon flexbie, high reliability and environmental adaptability, and programming simple, easy to use and small size, light weight, a series of lowpower advantages in industrial applications bee more extensive,this paper focuses on the PLC in the canned beverage production. The design of an automatic sorting device with low cost and high efficiency is presented in the paper,which regards programmable logic contronller(PLC). As the master controller and bines pneumatic device, sensing technology , position control and other technology to implement automatic selecting of the products live. The device is characteristic of high automation,steady running, high precision and easy control,which can fulfill the requirement according to different situations with little modifcations. Keywords: programmablelogic controller、 sorting device、 control system、 sensors. 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 目 錄 第一章 前言 …………………………………………………………………………………… 5 設(shè)計(jì)的目的和意義 …………………………………………………………………… 5 材料分揀裝置的發(fā)展介紹 …………………………………………………………… 5 設(shè)計(jì)任務(wù)及原理 ……………………………………………………………………… 5 設(shè)計(jì)任務(wù) …………………… .………………………………………………… 5 設(shè)計(jì)原理 ………… .…………………………………………………………… 5 第二章 系統(tǒng)分析 ……………………………………………………………………………… .6 材料分揀裝置的系統(tǒng)分析 …………………………………………………………… 6 硬件介紹 ……………………………………………………………………………… 7 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) ………………………………………………………………… .7 檢測(cè)元件與執(zhí)行裝置的選擇 ………………………………………………… .11 軟件設(shè) 計(jì) ………………… …………………………………………………………… 14 第三章 PLC的特性與發(fā)展方向 ……………………………………………………………… ..16 軟硬件比較 …………… ……………………………………………………………… 16 PLC 的特點(diǎn)及功能 ………………… ………………………………………………… 16 PLC 的優(yōu)點(diǎn) …………… ……………………………………………………… 16 PLC 的缺點(diǎn) …