【正文】 ［ 6］ 熊幸明主編 .電工電子技能訓(xùn)練 .北京 — 電子工業(yè)出版社 , ［ 7］ 賀哲榮主編 .機(jī)床電氣控制線路圖識(shí)圖技巧 .— 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , 設(shè)計(jì)者 賀鳴 O九 年 五 月 二 日 基于 PLC(CPM2A)控制的材料分揀裝置 1 原文已完。 感謝同組同學(xué)的默契配合，我從他們身上也學(xué)到了不少東西。 再次感謝周偉老師長(zhǎng)期以來(lái)悉心的指導(dǎo)和 在設(shè)計(jì)過(guò)程提供的大量 料、修改意見(jiàn)及多次的參觀機(jī)會(huì)，讓我對(duì) PLC有了較全面了解，為日后的工作 更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) ，也積累了許多寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。但這些問(wèn)題沒(méi)有制約我探索的欲望，我將會(huì)更加努力的學(xué)好專業(yè)知識(shí)，力求上進(jìn)，爭(zhēng)取更大進(jìn)步。 在本次設(shè)計(jì)中本人感觸良多 ，主要是本人的單片機(jī)控制技術(shù)得到了多方面、多角度的提高。PLC 作為一種科技含量較高的課題，它的應(yīng)用領(lǐng)域范圍極其廣泛，尤其是在科技高度發(fā)達(dá)的今天，這次課題的設(shè)計(jì)為我們了解及走進(jìn)這門(mén)科學(xué)提供了難得的機(jī)會(huì)，為我們以后步入社會(huì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也使我對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)興趣大大提高，我會(huì)在今后的學(xué)習(xí)中明確學(xué)習(xí)的方向，不斷的努力，不斷的進(jìn)步。 基于 PLC(CPM2A)控制的材料分揀裝置 第 21 頁(yè) 共 68 頁(yè) 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)本次的設(shè)計(jì)，我在不斷的操作，實(shí)驗(yàn)中學(xué)到了很多東西，也遇到了很多的問(wèn)題，了解到了自己的許多不足之處，但也發(fā)揮了我的優(yōu)勢(shì)，用上了以前所學(xué)的知識(shí)，使我對(duì)以前的知識(shí)更加能靈活運(yùn)用。根據(jù)顯示現(xiàn)象調(diào)試程序 和元?dú)饧?直至成功。 調(diào)試要點(diǎn)：首 先確保各器件的完好性，其次檢測(cè)各 元件 的電源線和地線是否接觸良好，然后 組裝 器件， 接好電源用萬(wàn)用表檢測(cè)各電源端、地端的狀態(tài)是否正常。材料自動(dòng)分揀系統(tǒng)能連續(xù)、大批量地分揀貨物 ,不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，而且分揀誤差率極低。豎井式下料槽無(wú)下料時(shí)，傳送帶運(yùn)行一個(gè)行程自動(dòng)停機(jī)。顏色傳感器檢測(cè)到非金屬材料黃色塊時(shí)，汽缸 3將材料推下。其工作過(guò)程為：通電狀態(tài)下，下料傳感器動(dòng)作，傳送帶運(yùn)行，電感傳感器檢測(cè)到鐵材料塊時(shí)，汽缸 1 動(dòng)作將材料推下。軟件基本算法為使用單回路控制系統(tǒng)，只要倉(cāng)內(nèi)有料，經(jīng)過(guò)測(cè)試每隔 2 秒出一次料最為適當(dāng)，當(dāng)物料從物料倉(cāng)被氣桿放出，經(jīng)過(guò)傳送帶運(yùn)送到傳感器的探測(cè)頭下方時(shí)，進(jìn)入探測(cè)范圍，探測(cè)頭進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，傳感器感受到其對(duì)應(yīng)的物料產(chǎn)生信號(hào)（即電感傳感器能夠?qū)﹁F塊產(chǎn)生反饋信號(hào)，電容傳感器對(duì)鋁塊產(chǎn)生反饋信號(hào)，顏色傳感器對(duì)黃色塑料塊產(chǎn)生反饋信號(hào)），傳感器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過(guò) I/O 接口輸入控制器，控制器根據(jù)程序設(shè)計(jì)發(fā)出相應(yīng)控 制指令，讓對(duì)應(yīng)的器件工作。本設(shè)計(jì)中變量的變化速度較小，歐姆龍（ CPM1AV1） PLC 完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。這種方式對(duì)于高速變化的過(guò)程可能漏掉變化的信號(hào)，也會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)響應(yīng)的滯后。其工作特點(diǎn)是將一個(gè)連續(xù)的過(guò)程分解成若干靜止的狀態(tài)，極類似放映電影的原理。使用 PLC 控制所有輸入信號(hào)在程序處理前統(tǒng)一讀入，并在程序處理過(guò)程中不再變化。歐姆龍（ CPM1AV1）擁有高速處理能力， CPU 內(nèi)置最多六路高速計(jì)數(shù)器(30KHz)，而且有 30 點(diǎn) I/O，通過(guò)擴(kuò)展可達(dá) 100 點(diǎn)數(shù)。 作為新一代的學(xué)子，我們應(yīng)當(dāng)積極努力，在 PLC 方面有所收獲，但由于本人知識(shí)構(gòu)成有限，設(shè)計(jì)中難免有所缺陷，望各位老師同學(xué)給予批評(píng)和指正 基于 PLC(CPM2A)控制的材料分揀裝置 第 5 頁(yè) 共 68 頁(yè) 第一章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 控制裝置的選擇 控制裝置作為材料分揀系統(tǒng)的核心控制器，需要有滿足系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際情況要求的反映速度和足夠的輸入 /輸出接口的控制器，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，統(tǒng)計(jì)出系統(tǒng)需要的 I/O 接口約為 26 個(gè)左右，傳感器反映時(shí)間肉眼無(wú)法 分辨，所以至少需要一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)處理信息的控制器。隨著人們生活的需要，PLC 的應(yīng)用已經(jīng)滲透到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)人們的生產(chǎn)生活起到了不可取代的巨大作用，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。梯形圖編程 基于 PLC(CPM2A)控制的材料分揀裝置 第 3 頁(yè) 共 68 頁(yè) 目錄 緒論 …………………… ... …………………… .…………… ...… .....4 第 1 章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 ………… ... …………………… .........5 控制裝置的選擇 ………… ... …… .………… ...... ....5 組態(tài)軟件的選擇 ………… ... …… .………… ........ ..6 第 2 章 設(shè)備概述及技術(shù)數(shù)據(jù) ……… ... …… .……… …… … .........7 材料分揀裝置工作過(guò)程概述 …....... ............................7 技術(shù)數(shù)據(jù) ….......... .........................................................7 第 3 章 基礎(chǔ)氣壓 ...………………………… …………………… ...8 第 4 章 以 PLC 控制氣壓系統(tǒng)原理 ……………………………… 10 結(jié)論 ……………………………………………………………… ..20 結(jié)束語(yǔ) ................................................................. .............21 謝辭 .......................................................................................................22 參考文獻(xiàn) ...............................................................................................23 基于 PLC(CPM2A)控制的材料分揀裝置 第 4 頁(yè) 共 68 頁(yè) 緒論 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展 ,市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈 ,因此各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù) ,提高生產(chǎn)效率 ,尤其在需要進(jìn)行材料分揀的企業(yè) ,以往一直采用人工分揀的方法 ,致使生產(chǎn)效率低 ,生產(chǎn)成本高 ,企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力差 ,材料的自動(dòng)分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。 文中主要介紹了系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計(jì) ...PLC。人員的使用上也僅局限于在上位機(jī)上對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和針對(duì)不同生產(chǎn)要求修改系統(tǒng)控制流程 ,基 本做到無(wú)人化生產(chǎn)。材料自動(dòng)分揀系統(tǒng)能連續(xù)、大批量地分揀貨物 ,不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運(yùn) 行，同時(shí)由于自動(dòng)分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀件數(shù)多，因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)可以彌補(bǔ)人力分揀在重復(fù)分揀方面的低效率工作 ,而且分揀誤差率極低 ,自動(dòng)分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準(zhǔn)確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制，如果采用人工鍵盤(pán)或語(yǔ)音識(shí)別方式輸入，則誤差率在 3%以上，如采用傳感器信息輸入，除非物料本身的特征有差錯(cuò)，否則不會(huì)出錯(cuò)?；?PLC(CPM2A)控制的材料分揀裝置 第 1 頁(yè) 共 68 頁(yè) 機(jī)電工程系 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC(CPM2A)控制的材 料分揀裝置 設(shè)計(jì) The Design of Material Selecting System Based on CPM2A PLC 基于 PLC(CPM2A)控制的材料分揀裝置 第 2 頁(yè) 共 68 頁(yè) 摘要 本文討論的材料分揀控制系統(tǒng)，完成了材料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的所有基本工作。它使用了 PLC、傳感器、位置控制、電氣傳動(dòng)和氣動(dòng)等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同材料的自動(dòng)分揀和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控。因此，本設(shè)計(jì)使用傳感器甄別物料外部特征作為信息輸入機(jī)制 ,以最大限度的降低分揀誤差。本論文闡述了利用 OMRON 生產(chǎn)的一種 PLCCPM1AV1 結(jié)合氣動(dòng)、傳感器和位置控制等技術(shù) ,并運(yùn)用梯形圖編程 ,實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵塊、鋁塊、黃色塑料塊及其它顏色非金屬材料塊共四種材料的自動(dòng)分揀 .該系統(tǒng)的通用性極強(qiáng) ,可靠性好 ,程序開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單 ,可適應(yīng)進(jìn)行材料分揀生產(chǎn)線的需求。材料分揀 。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)線上的分揀設(shè)備進(jìn)行智能化控制是一種既能節(jié)約成本現(xiàn)今社會(huì)科技發(fā)展迅速，各個(gè)行業(yè)不斷創(chuàng)新突破。了解并應(yīng)用 PLC 知識(shí)是一項(xiàng)可用性極強(qiáng)并意義深遠(yuǎn)的事 .本系統(tǒng)是利用可編程控制器 (PLC),設(shè)計(jì)成本低、效率高的材料自動(dòng)分揀裝置 .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) ,現(xiàn)場(chǎng) 控制產(chǎn)品的自動(dòng)分揀 .系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點(diǎn) ,可根據(jù)不同對(duì)象 ,廣泛應(yīng)用于生活的各個(gè)場(chǎng)所。綜合考慮設(shè)計(jì)題目的要求和最大系統(tǒng)開(kāi)銷時(shí)的運(yùn)算強(qiáng)度，嘗試了使用不同的 PLC 作為控制器，最終選擇了歐姆龍（ CPM1AV1）可編程序控制器來(lái)作為整個(gè)控制裝置的信息處理器。 完全可以滿足題目要求的 26 個(gè)輸入 /輸出點(diǎn)的要求，并且是目前可以選擇的比較經(jīng)濟(jì)的控制器。而程 序處理的結(jié)果也是在掃描周期的最后時(shí)段統(tǒng)一輸出。所以 PLC 僅在掃描周期的起始時(shí)段讀取外部輸入狀態(tài)，該時(shí)段相對(duì)較短，抗輸入信號(hào)串入的干擾極為有利。為克服上述問(wèn)題，可利用立即輸入輸出、脈沖捕獲、高速計(jì)數(shù)器或中斷技術(shù)。 基于 PLC(CPM2A)控制的材料分揀裝置 第 6 頁(yè) 共 68 頁(yè) 軟件算法的選擇 根據(jù)題目要求，只要料倉(cāng)內(nèi)有料，就要以一定的時(shí)間間 隔連續(xù)出料，并且準(zhǔn)確地檢測(cè)到不同材質(zhì)物料，及時(shí)分揀。 基于 PLC(CPM2A)控制的材料分揀裝置 第 7 頁(yè) 共 68 頁(yè) 第二章 設(shè)備概述及 技術(shù)數(shù)據(jù) 材料分揀裝置工作過(guò)程概述 如 圖 所示， 為本材料分揀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。電容傳感器檢測(cè)到鋁材料塊時(shí)汽缸 2 將材料推下。其它顏色非金屬材料塊被傳送到 SD 位置時(shí)，汽缸 4 將材料推下。 基于 PLC(CPM2A)控制的材料分揀裝置 第 8 頁(yè) 共 68 頁(yè) 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— 400C 氣源：大于 且小于 第三章 基礎(chǔ)氣壓 1. 氣壓系統(tǒng)基本架構(gòu) 空 壓 機(jī) 干 燥 機(jī) 儲(chǔ) 氣 槽 三點(diǎn)組合 氣 壓 缸 方 向 閥 壓源 基于 PLC(CPM2A)控制的材料分揀裝置 第 9 頁(yè) 共 68 頁(yè) 2. 氣壓源：工作壓力 4～ 7 bar ( 1 Kg / cm2 = bar) 3. 三點(diǎn)組合（調(diào)理組）：調(diào)壓、濾水、潤(rùn)滑 4. 氣壓缸 :單動(dòng)缸、雙動(dòng)缸 5. 方向閥： (1)口與位的觀念 一個(gè)方塊代表一個(gè)作動(dòng)位置 方塊內(nèi)的箭頭表示氣流的方向 ( T 代表不通的口 ) 一 個(gè)作動(dòng)位置中進(jìn)氣與出氣口的總和為口數(shù) 6. 基本氣壓回路 基于 PLC(CPM2A)控制的材料分揀裝置 第 10 頁(yè) 共 68 頁(yè) 第 四章 以 PLC 控制氣壓系統(tǒng) 原理 A 為單動(dòng)缸，以單邊電磁閥控制 當(dāng)按鈕開(kāi)關(guān) PB ON，則氣壓缸前進(jìn) A+ 當(dāng)按鈕開(kāi)關(guān) PB OFF，則氣壓缸后退 A 輸入： PB=X0 輸出： A+=Y0 LD X0 OUT Y0 END 基于 PLC(CPM2A)控制的材料分揀裝置 第 11 頁(yè) 共 68 頁(yè) 接線圖