【正文】 ... 22 第五章 電器元件設(shè)備的選擇 .......................................................................................... 22 PLC機型的選擇 ................................................................................................. 22 元器件的選用 ................................................................................................. 23 第六章 結(jié)論 ................................................................................................................. 23 致 謝 ........................................................................................................................ 23 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 2 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 24 設(shè)計總結(jié) ........................................................................................................................ 24 附表 1............................................................................................................................. 25 附表 2............................................................................................................................. 26 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 3 摘要 利用可編程控制器（ PLC）設(shè)計成本低、效率高的材料分揀裝置，以 PLC 為主控制器，結(jié)合氣動裝置、傳感器合位置控制等技術(shù)，現(xiàn)場控制產(chǎn)品的分揀，該系統(tǒng)靈 活性較強，程序開發(fā)簡單，自動化程度高，運行穩(wěn)定，精度高，易控制的特點，可適應(yīng)進(jìn)行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求。 關(guān)鍵字： PLC；自動分揀；硬件設(shè)計；軟件設(shè)計 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 4 第一章 前言 設(shè)計的目的和意義 1 設(shè)計的目的 ①通過畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論，基礎(chǔ)知識，基本技能進(jìn)行分析和解決實際問題的能力。 ③培養(yǎng)分析和解決系統(tǒng)調(diào)試運行過程中出現(xiàn)各種實際問題的能力。因此各個生產(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)的競爭能力差，材料的自動分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。采用可編程控制器PLC 進(jìn)行控制物料分揀，能連續(xù)，大批量的分揀貨物，分揀誤差率低且勞動強度大大降低，可顯著提高勞動生產(chǎn)率，分揀作業(yè)基本是無人化，而且分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接，實現(xiàn)對 物料實物液、物料信息液的分配和管理，其設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組裝、具有系統(tǒng)布局靈活、維護(hù)、檢修方便等優(yōu)點且受場地影響不大。 設(shè)計任務(wù)及原理 1 設(shè)計任務(wù) 通電狀 態(tài)下，下料時，下料傳感器動作，傳送帶運行，電感傳感器檢測到鐵塊材料時，汽缸 1 動作將材料推下，電容傳感器檢測到鋁塊材料時，汽缸 2 動作將材料推下，顏色傳感器檢測非金屬材料為黃色塊時汽缸 3 動作將材料推下。 2 設(shè)計原理 根據(jù)分揀裝置工作過程設(shè)計功能表圖，設(shè)計電氣控制原理圖，在設(shè)計的電氣控制原理圖的基礎(chǔ)上對它進(jìn)行研究，分析工作過程的每一個環(huán)節(jié)，再選擇合適的 PLC 類型，編寫 I/O 分配圖。 它采用臺式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，有步進(jìn)電機、汽缸、電磁閥、旋轉(zhuǎn)編碼器、氣動減壓器、濾清器、氣壓指示等部件，可與各類氣源相連接．選用顏色識別傳感器及對不同材料敏感的電容式和電感式傳感器，分別固定在網(wǎng)板上，且允許重新安裝傳感器排列位置或選擇網(wǎng)板不同區(qū)域安 裝．材料分揀裝置能實現(xiàn)如下 3 種基本功能． (1)分揀出金屬與非金屬． (2)分揀某一顏色塊． (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)利用各種傳感器對待測材料進(jìn)行 檢測并分類．當(dāng)待測物體經(jīng)下料裝置送入傳送帶 依次接受各種傳感器檢測如果被某種傳感器器測中，通過相應(yīng)的氣動裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前行． 控制要求： (1)系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖 .(2)電機運行，帶動傳輸帶傳送物體向前運行． (3)有物料時，下料汽缸動作，將物料送出 .(4)當(dāng)電感傳感器檢測到金屬物料時，推汽缸 1 動作將待 測物料推入下料槽． (5)當(dāng)電容傳感器檢測到非金屬物料時，推汽缸 2 動作將待測物料推人下料槽． (6)當(dāng)顏色傳感器檢測到材料為某一顏色時，推汽缸 3 動作將待測物料推人下料槽． (7)其他物料被送到 SD 位置時，汽缸 4 動作將待測物料推入下料槽． (8)汽缸運行應(yīng)有動作限位保護(hù)． (9)下料槽內(nèi)無下料時，延時后自動停機． 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 6 硬件分析 硬件介紹 一、世界各國生產(chǎn)的可編程控制器外觀各異，但作為工業(yè)控制計算機，其硬件結(jié)構(gòu)大體相同，主要有中央處理器（ CPU）、存儲器（ RAM、 ROM）、輸入輸出器件（ I/O接口）、電 源及編程設(shè)備幾大部分構(gòu)成。 PLC 按硬件結(jié)構(gòu)類型可分為單元式結(jié)構(gòu)、模塊式結(jié)構(gòu)、疊裝式結(jié)構(gòu)等。疊裝式 PLC 具有二者的優(yōu)點。可編程控制器中采用 CPU 一般有三大類，一類為 通用微處理器，如 8028 80386 等 。 2 存儲器 存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序及運算數(shù)據(jù)的單元。 3 輸入輸出接口 輸入口用來接受生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，輸出口用來送來送出可編程控制器運算后得到的控制信息，并通過機外的執(zhí)行機構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。被控對象的現(xiàn)場信號通過開關(guān)、按鈕或傳感器，以開關(guān)量的形式通過輸入單元送入 CPU 進(jìn)行處理，其信山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 號流向如下圖 輸入模塊組成框圖 二、 開關(guān)量輸出單元 PLC 所控制的現(xiàn)場執(zhí)行元件有電磁閥、繼電器、接觸器、指示燈、電熱器、電動機等。經(jīng)輸出模塊來驅(qū)動執(zhí)行元件。 輸出模塊組成框圖 三、開關(guān)量輸入接口 PLC 提供了多種操作電平和驅(qū)動能力 的 I/O 接口，有各種各樣的 I/O 接口供用戶選用。常用的開關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口、交直流輸入接口。下面簡單介紹繼電器輸出（交直流）模塊。當(dāng) CPU 輸出一個接通信號時， LED 亮，繼電器線圈得電，其常開觸點閉合，使電源、負(fù)載和觸點形成回路。繼電器輸出模塊的負(fù)載回路，可選用交流電源。 繼電器輸出模塊的電原理圖 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 9 PLC 的 I/O 接口所能接受的輸入信號和輸出信號個數(shù)稱為 PLC 輸入 /輸出 (I/O)點數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)不夠時，可通過 PLC的 I/O 擴展接口對系統(tǒng)進(jìn)行擴展。 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 、檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇 ① 旋轉(zhuǎn)編碼器 旋轉(zhuǎn)編碼器是與步進(jìn)電機連接在一起，在本系統(tǒng)中可用來作為控制系統(tǒng)的計數(shù)器并提供脈沖輸入，它轉(zhuǎn)化為位移量，可對傳輸帶上的物料進(jìn)行位置控制。本次設(shè)計選用 E6A2— CW5C 旋轉(zhuǎn)編碼器。由此，便可控制開關(guān)的接通和斷開。 ③ 電感傳感器 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 10 電感式傳感器也屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器，也是一種接近式 開關(guān)，用來檢測金屬物體。由此，可識別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通和斷，選用 M18X1X40 電感傳感器。此傳感器為 RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，可檢測目標(biāo)物體對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。它可以把脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移，并且可用作電磁制動輪、電磁差分器、或角位移發(fā)生器等。只要對步進(jìn)電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進(jìn)電機步進(jìn)轉(zhuǎn)動。 圖 1 四相步進(jìn)電機步進(jìn)示意圖 開始時，開關(guān) SB 接通電源， SA、 SC、 SD 斷開， B 相磁極和轉(zhuǎn)子 0、 3 號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的 4 號齒就和 C、 D 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒， 5 號齒就和 D、 A 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。而 0、 3 號齒和A、 B 相繞組產(chǎn)生錯齒， 5 號齒就和 A、 D 相繞組磁極 產(chǎn)生錯齒。 四相步進(jìn)電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。 軟件分析 軟件介紹 可編程控制器的系統(tǒng)軟件有兩部分，一是編程器的系統(tǒng)軟件，二是可編程