【正文】 流程圖 23 搬運機械手流程圖 25 物料傳輸分揀流程圖 30 系統(tǒng)控制總程序設(shè)計簡介 31第六章 系統(tǒng)調(diào)試 32 程序的模擬調(diào)試 32 通過軟元件輸入輸出狀態(tài)進行調(diào)試 33 時序圖輔助調(diào)試 35 程序的現(xiàn)場調(diào)試 35結(jié)論 37參考文獻 38謝 辭 39附 錄 40前 言 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為突出的主題。同時，現(xiàn)代生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進行操作，更需要自動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。機械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動化實踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用得更為廣泛。物料分揀系統(tǒng)，采用日本三菱公司的FX2N型PLC，對物料的存放，機械手的上下、左右、步進旋轉(zhuǎn)以及抓取運動，物料的傳輸速度、分揀進行控制。第一章 緒論 隨著計算機技術(shù)的不斷進步，特別是經(jīng)過近二十來隨著大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的進步和發(fā)展，可編程序控制器應(yīng)運而生并得到快速的發(fā)展，而且發(fā)展勢頭越發(fā)迅猛。它給自動化控制帶來很大的方便，目前有不少的國家的公司都在致力于PLC的研究并使其性能不斷的改善提高。自動分揀系統(tǒng)的規(guī)模和能力已有很大的發(fā)展，目前大型分揀系統(tǒng)大多能分揀幾十到幾百個種類的物品，分揀能力達到每小時萬件以上。從分揀技術(shù)水平上說，歐美各國發(fā)展最早，技術(shù)比較成熟，目前處于世界領(lǐng)先地位。到1987年就已經(jīng)擁有自動分揀機1000臺，號稱是世界上擁有分揀機最多的國家。我國自動分揀技術(shù)起步較晚，目前已能與國際先進水平保持同步，但是缺少技術(shù)創(chuàng)新能力，使自動分揀技術(shù)的物流系數(shù)也減少，大部分小型超市配送中心仍然靠人工分分揀。分揀作業(yè)已成為一項重要的工作環(huán)節(jié)，分揀系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)日趨普遍。而國外一些配送中心多采用分揀系統(tǒng)進行分揀，充分發(fā)揮了分揀技術(shù)分揀速度快、分揀點多、差錯率極低、效率高和全自動操作的優(yōu)勢。本次設(shè)計基于PLC的物料分揀系統(tǒng)控制。PLC控制具有實時性、信號處理時間短、速度快、更能滿足各個領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項目，同時PLC的可靠性高，有豐富的I/O卡件，質(zhì)優(yōu)價廉，性價比高，安裝簡單，維修方便，PLC控制能在高粉塵、高噪聲、強電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。本設(shè)計以操作簡單、使用可靠、維護修理方便作為主要設(shè)計方向。縱觀國內(nèi)外物料分揀系統(tǒng)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國外的物流配送中心或工業(yè)中傾向于采用自動化程度很高的分揀系統(tǒng)，而且應(yīng)用也較為廣泛。盡管自動分揀系統(tǒng)有非常多的優(yōu)點，但因其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟條件，在發(fā)達國家某些行業(yè)不用自動分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜，投資和運營成本相當(dāng)高，需要可靠的貨源作保證，也許只有大型生產(chǎn)企業(yè)或?qū)I(yè)物流公司才有能力投資小企業(yè)則無能為力。為使大部分商品都能用機械進行自動分揀，需要采取諸如推行標(biāo)準(zhǔn)化包裝、根據(jù)分揀商品統(tǒng)一的包裝特性定制分揀機等二次措施。雖然物料分揀系統(tǒng)有它的局限性，但隨著社會的高速發(fā)展，一切都講究效率，我相信高效率的物料分揀系統(tǒng)設(shè)計將會被人們越來越重視。 課題研究目的和意義 分揀系統(tǒng)中物料傳感器以及氣缸應(yīng)自動化設(shè)備更新時的需要，可以大量代替單調(diào)往復(fù)或高精度需求的工作，在先進制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色?？梢詫崿F(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在高溫、腐蝕及有毒氣體等環(huán)境下操作以保護人身安全，可以廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。啟動后，供料傳送帶啟動并開始供料，當(dāng)物料為金屬物料時，物料到位，通過汽缸將物料推出，然后停止傳送帶；當(dāng)物料為白色物料時，物料到位，通過汽缸將物料推出，然后停止傳送帶；當(dāng)物料為黑色物料時，直接將物料輸送出去由于同樣實現(xiàn)了自動化分揀，因此在現(xiàn)代工業(yè)中也較廣泛地使用。因此機傳送帶就在這樣誕生了,其中的自動分揀傳送帶是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，它的發(fā)展是由于其積極作用正日益為人們所認識：它能部分地代替人工操作；能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；廣泛的應(yīng)用傳送帶，可以逐步改善勞動條件，更強與可控的生產(chǎn)能力，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，消除枯燥無味的工作，節(jié)約勞動力，提供更安全的工作環(huán)境，降低工人的勞動強度，減少勞動風(fēng)險，提高機床，減少工藝過程中的工作量及降低停產(chǎn)時間和庫存，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，提高企業(yè)競爭力，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。使用PLC的自動控制系統(tǒng)具有體積小，可靠高，故障率低，動作精度高等優(yōu)點[3]。的物料分揀傳送帶可代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行作業(yè)，可分揀重量較大的工件，采用PLC控制，和傳統(tǒng)繼電器控制相比較，具有穩(wěn)定性高，接線簡單，抗干擾能力強，維修方便等優(yōu)點。 在介紹了一些PLC、傳感器基本知識后,對本課題進行硬件與軟件設(shè)計,設(shè)計出主電路與控制回路,并建立了實際的模型,在軟件設(shè)計中,確定了I/O分配,并按照控制要求設(shè)計出了PLC梯形圖。在硬件部分,調(diào)試其各部分安裝的位置及角度,使其材料物塊的運行與傳感器安裝的角度適合。 本章小結(jié)本章主要是闡述了物料分揀系統(tǒng)的應(yīng)用背景，了解了自動分揀系統(tǒng)的主要特點。為后面的設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實現(xiàn)各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易，維修容易等特點。PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法在其他有關(guān)書籍中已有介紹。 PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟性能指標(biāo)起到重要的作用。（3）分配I/O點，繪制I/O連接圖。包括控制系統(tǒng)流程圖、梯形圖、語句表（即程序清單）和控制系統(tǒng)流程圖。因此，設(shè)計的控制程序必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。包括說明書、電氣圖及電氣元件明細表。在PLC控制系統(tǒng)中，這一部分圖統(tǒng)稱為“硬件圖”。另外，在PLC控制系統(tǒng)中的電氣圖中還應(yīng)包括程序圖（梯形圖），通常稱它為“軟件圖”。 控制系統(tǒng)設(shè)計的原則設(shè)計任何一個PLC控制系統(tǒng)，如同設(shè)計任何一種電氣控制系統(tǒng)一樣，其目的都是通過控制被控對象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）來實現(xiàn)工藝要求，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。（1） PLC控制系統(tǒng)被控對象最大限度地滿足工藝要求。（2）在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，使用及維修方便。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。（3）保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。 控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟設(shè)計控制系統(tǒng)的步驟可分為：（1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。（3）選擇PLC系統(tǒng)。（5）進行PLC程序設(shè)計，同時可進行控制太的設(shè)計和現(xiàn)場施工。程序設(shè)計的步驟可分為：（1）對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程土，用以清楚地表明動作的順序和條件。這程序設(shè)計的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。（4）用編程器將程序輸入到PLC的用戶存儲器中，并檢查輸入的程序是否正確。（6）待控制臺及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行聯(lián)機調(diào)試。（7）編寫技術(shù)文件。 編寫梯形圖應(yīng)該注意的事項（1）輸入/輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時器、記數(shù)器等器件的觸點可以多次重復(fù)使用，無需復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少觸點的使用次數(shù)。觸點不能放在線圈的右邊。如果需要任何時候都被執(zhí)行的程序段，可以通過特殊內(nèi)部常閉繼電器或一個沒有使用的內(nèi)部繼電器的常閉觸點來連接[6]。（4）不允許出現(xiàn)橋式電路。為了減少程序的執(zhí)行步數(shù)，程序應(yīng)為“左大右小，上大右小”。對控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則、一般步驟、程序設(shè)計的步驟以及編寫梯形圖應(yīng)該注意的事項有了進一步的了解。第三章 系統(tǒng)的組成及控制要求物料分揀系統(tǒng)由上料機構(gòu)、搬運機械手、皮帶輸送線、物件分揀機構(gòu)組成。圖31為系統(tǒng)流程簡圖。主要完成將工件依次送至存放料臺上。圖32 上料機構(gòu)實物圖 搬運機械手機構(gòu)搬運機械手機構(gòu)。主要完成通過氣動機械手手臂前伸，前臂下降，氣動手指夾緊物料，前臂上升，手臂縮回，手臂旋轉(zhuǎn)到位，手臂前伸，前臂下降，手爪松開將物料放入料口，機械手返回原位，等待下一個物料到位等動作。由皮帶輸送線、分揀料槽、單桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、三相異步電動機、磁性傳感器、光電傳感器、電感傳感器、光纖傳感器及電磁閥等組成。（1號料槽：用于放置金屬物料；2號料槽：用于放置白色尼龍物料；3號料槽：用于放置黑色尼龍物料。（1）上料機構(gòu)在復(fù)位完成后，點動“啟動”按鈕，料筒光電傳感器檢測到有工件時，推料氣缸將工件推出至存放料臺，若3秒鐘后，料筒檢測光電傳感器仍未檢測到工件，則說明料筒內(nèi)無物料，這時警示黃燈閃爍，放入物料后熄滅；機械手將工件取走后，推料氣缸縮回，工件下落，氣缸重復(fù)上一次動作。在分揀氣缸完成分揀后，再將物料放入輸送線上[7]。 本章小結(jié)本章對控制系統(tǒng)的組成進行了介紹，設(shè)計了PLC控制系統(tǒng)機構(gòu)流程簡圖，對上料機構(gòu)、搬運機械手機構(gòu)、運輸與分揀機構(gòu)的控制功能方面給出了詳細的要求 ，為控制系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計奠定了堅實的基礎(chǔ)。系統(tǒng)的硬件部分包括機械元件、氣動元件、PLC輸入\輸出電氣元件。 電氣元件名稱及功能 輸入電氣元件（1）光電傳感器SB031K （3個） ①位于料庫下外側(cè)。②位于存放料臺下方。③位于入料口中間外側(cè)。