【正文】 ...................................................... 5 系統(tǒng)的運(yùn)行方式 ....................................................... 6 PLC 與傳統(tǒng)繼電器的區(qū)別及選型 ........................................ 7 PLC 與傳統(tǒng)繼電器的區(qū)別 ........................................... 7 PLC 設(shè)計(jì)選型的一般原則 ........................................... 7 鐵傳感器的選用 ....................................................... 8 鋁傳感器的選用 ....................................................... 8 顏色傳感器的選用 .................................................... 10 光電傳感器的選用 .................................................... 10 氣壓傳動(dòng)裝置選用 ................................................... 10 氣源裝置 ........................................................ 11 氣壓發(fā)生裝置 .................................................... 11 冷卻器 .......................................................... 12 儲(chǔ)氣罐 .......................................................... 13 氣動(dòng)控制裝置 .................................................... 13 限位開關(guān)的選用 ..................................................... 13 熔斷器的選用 ....................................................... 13 電動(dòng)機(jī)的選用 ....................................................... 14 IV 第 3 章 PLC 自動(dòng)控制的軟件設(shè)計(jì) ........................................... 15 系統(tǒng)程序流程 ....................................................... 15 系統(tǒng) I/O 分配 ....................................................... 17 系統(tǒng)功能表圖 ....................................................... 18 材料分揀裝置 PLC 梯形圖 ............................................ 19 第 4 章 總結(jié)與展望 ...................................................... 21 總結(jié) ............................................................... 21 未來展望 ........................................................................................................................ 21 總 結(jié) ................................................................ 25 參考文獻(xiàn) ................................................................ 25 致 謝 ................................................................ 23 附 錄 ............................................................................................................. 23 1 第 1 章 緒 論 PLC 材料分揀裝置的研究背景 隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制幾乎擴(kuò)展到所有工業(yè)領(lǐng)域。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。 PLC 已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制中， PLC 在其他領(lǐng)域，例如民用個(gè)家庭自動(dòng)化也得到了迅速的發(fā)展。 目前已有許多企業(yè)采用先進(jìn)控制器對(duì)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。 本控制系統(tǒng)是一簡(jiǎn)單的材料分揀控制系統(tǒng)，在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以將之改進(jìn)為物流分揀系統(tǒng)、自動(dòng)分揀機(jī)，從而服務(wù)于人們的日常生活中。 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。 PLC 材料分揀系統(tǒng)的發(fā)展方向 PLC 材料分揀系統(tǒng)未來發(fā)展方向可以分為系統(tǒng)集成、工藝創(chuàng)新和自動(dòng)分揀機(jī) [2] 2 三個(gè)方向。國(guó)內(nèi)廠商應(yīng)采取國(guó)內(nèi)集成、國(guó)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(shì)，迅速實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)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。 工藝創(chuàng) 新 物流系統(tǒng)應(yīng)充分注重 “ 系統(tǒng) ” 概念，系統(tǒng)由多個(gè)單元組成 。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(duì)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。 現(xiàn)在社會(huì)上己將物流的高科技產(chǎn)品 (自動(dòng)分揀機(jī)、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、信息處理及通訊自動(dòng)化等 )廣泛應(yīng)用于各個(gè)流通 領(lǐng)域?？梢钥隙?，隨著物流大環(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(cè)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(guó)發(fā)展空間巨大。自動(dòng)分撿機(jī)的種類很多，有滑靴式、翻板式、交叉帶式等，國(guó)內(nèi)廠商能提供相應(yīng)產(chǎn)品，但從分類能力、可靠性等指標(biāo)來看，性參數(shù)能較國(guó)外先進(jìn)水平還有較大差距。隨著商業(yè)配送物流的快速發(fā)展，配送中心對(duì)自動(dòng)分揀機(jī)將會(huì)有更多需求，分揀技術(shù)水平和設(shè)備性能將會(huì)有較大提高。物流中心每天接受眾多 供應(yīng)商或貨主通過各種運(yùn)輸工具送來的成千上萬(wàn)種物品，用最短的時(shí)間將物品卸下并按品種、貨主、儲(chǔ)位或發(fā)送地點(diǎn)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分類，然后將物品運(yùn)送到指定地點(diǎn)。 值得一提的是對(duì)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。同時(shí)，輸送帶作為傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，為了方便較快速度的啟動(dòng)和停止，用異步交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)；對(duì)不同材質(zhì)的三種傳感器分別固定在網(wǎng)孔板上；為了保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性又加了一個(gè)光電傳感器。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(cè)傳感器、鋁檢測(cè)傳感器、顏色檢測(cè)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。 圖 材料分撿系統(tǒng)工作原理示意圖 1— 氣瓶 2— PLC 3— 料槽 4— 電源 5— 電機(jī) 6— 料槽傳感器 7— 料倉(cāng)氣缸 8— 皮帶 9— 倉(cāng)庫(kù) 10— 氣缸 11— 傳感器 1234567891011 5 其 工作過程是開啟電源，氣動(dòng)系統(tǒng)開始工作，系統(tǒng)進(jìn)入自檢狀態(tài)。首先，下料傳感器發(fā)送信號(hào)給 PLC， PLC 傳送信號(hào)給下料氣缸。當(dāng)物料在傳送帶傳送時(shí)，PLC 計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，電機(jī)開始運(yùn)行。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)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 如圖 所示。系統(tǒng)的硬件配置 如表 。在系統(tǒng)開始工作前需要人工合上刀閘開關(guān)，然后手動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)的電源開關(guān)。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)主電路圖和結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。 FU1 為主電路的熔斷器，起短路保護(hù)的作用。接觸器 KM1 控制電動(dòng)機(jī) M1 的運(yùn)行。 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(zhǎng)時(shí)間過載自動(dòng)切斷電路。 圖 系統(tǒng)主電路圖 L 1L 3L 2QFR 1 FR 2KM 1M 13~M 23~NFU 1KM2 傳送帶電機(jī) 空壓機(jī)電機(jī) 7 PLC 與傳統(tǒng)繼電器的區(qū)別及選型 PLC 與傳 統(tǒng)繼電器的區(qū)別 最初研制生產(chǎn) PLC 主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運(yùn)行方式是不相同的： （ 1）當(dāng) PLC 運(yùn)行時(shí)，是通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來完成控制任務(wù)的，需要執(zhí)行眾多的操作 [4]。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。用掃描工作方式執(zhí)行用戶程序時(shí)，掃描是從第一步開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按 程序存儲(chǔ)順序的先后，逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。 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(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。 PLC 設(shè)計(jì)選型的一般原則 選擇自 己熟悉的機(jī)種和機(jī)型：同樣的控制設(shè)備的設(shè)計(jì)，可以用任何同樣級(jí)別的 PLC 來完成。 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)。 選用易采購(gòu)的機(jī)型：有的產(chǎn)品經(jīng)銷商較少，不容易采購(gòu)或進(jìn)行比較，有的產(chǎn)品經(jīng)銷商很多，容易采購(gòu)和比較，你就可以選用信譽(yù)好、價(jià)格優(yōu)惠、技術(shù)上能夠給與支持的公司。 8 目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有從美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)引進(jìn)的多種系列 PLC，國(guó) 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。本文介紹以 PLC 的材料分揀裝置 系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的要求， 選擇為三菱公司的 FX2N 系列的 FX2N32MR001。 霍爾元件是一種磁敏元件。當(dāng)磁性物件移近霍爾開關(guān)時(shí)，開關(guān)檢測(cè)面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識(shí)別附近有 無 磁性物體存在，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。 霍爾接近開關(guān) 的工作原理見圖 。 圖 霍爾接近開關(guān)的工作原理圖 鋁傳感器的選用 當(dāng)通過金屬體的磁通過變化時(shí)，就會(huì)在導(dǎo) 體中產(chǎn)生感生電流，這種電流在導(dǎo)體中是自行閉合的，這就是所謂電渦流 [6]。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(cè)量的。置于這一磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體就產(chǎn)生電渦流I2，電渦流也將產(chǎn)生一個(gè)新磁場(chǎng) H2， H2 與 H1 方向相反，因而抵消部分原磁場(chǎng)，使通電線圈的有效阻抗發(fā)生變化。 圖中 R L1 為傳感器線圈的電阻和電感。線圈與導(dǎo)體間存在一個(gè)互感 M，它隨線圈與導(dǎo)體間距的減小而增大。 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。 H 1H 2HI 1I 2線圈被測(cè)導(dǎo)體R 1 R 2ML 1 L 2I 2I 1U 1 10 圖 鋁傳感器開關(guān)原理圖 顏色傳感器的 選用 我們所看到的物體顏色， 實(shí)際上是物體 表面 吸收了照射到它上面 ， 白光 (日光 )中的一部分有色成分 之后 ，反射出的另一部分有色光在人眼中的反應(yīng) [7]。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。 高分辨率顏色傳感器 TCS230，是 我們 常 用的顏色傳感器。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)。 光電傳感器的選用 利用被檢測(cè)物體對(duì)光束的遮光或反射 ， 由同步回路選通電路 ， 從而檢測(cè)物體的有無 。 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(hào) →光信號(hào) → 電信號(hào)的轉(zhuǎn) 換 。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管 （ LED）和 激光二極管 。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。