【正文】 設計（論文）報告 專業(yè)名稱 : 機電一體化 設計課題 : 物料分揀系統(tǒng)設計 導師姓名 : 學生姓名 : 班 級 : 學 號 : 2021 年 11 月 25 2 日 畢業(yè)設計（論文）任務書 畢業(yè)設計（論文）題目： 物料分揀系統(tǒng)設計 專業(yè)： 機電一體化 姓名： 畢業(yè)設計（論文）工作起止時間： 20211125—— 20210320 畢業(yè)設計（論文）的內容要求： 指導教師（簽名）： 系主任： 年 月 日 3 畢業(yè)設計開題報告 一、課題設計（論文）目的及意義 通過本次的畢業(yè)設計，重在鍛煉了自己理論與實際的結合能力 .機電一體化產品與人們的日常生活密切相關，步進電機由于結構簡單、控制維護方便、機電一體化技術被廣泛地應用于各種機電產品中，通過收集設計資料與設計依據(jù)，有關數(shù)據(jù)的整理，方案的比較確定，以及說明書的撰寫等有關過程深化和綜合了基礎課、專業(yè)課，初步了解機電一體化技術的 概念，熟悉 PLC 系統(tǒng)在機電一體化技術的應用，深入進行與本專業(yè)相關的基本訓練，培養(yǎng)分析問題與解決問題的能力。通過這次設計，深入了解了本專業(yè)的主要課程，從而鞏固了所學的專業(yè)基礎知識，并培養(yǎng)了獨立思考的能力，更有助于我們提高理論知識的學習與掌握，更進一步提高機電一體化技術的應用，在設計過程中盡可能聯(lián)系實際使設計達到技術，操作的合理性，此外還能培養(yǎng)我們的協(xié)作精神，樹立高度的工作責任感，從而更快適應工作，為以后的工作打下基礎。 二、課題設計（論文） 提綱 。 。 4 。 。 三、課題設計（論文）思路、方法及進度安排 思路方法：利用網(wǎng)上模擬，搜集各種資料，組織論文 進度安排：第一周：弄清該設計的工作原理，選題方案，對比各種方案，選擇合適的方案。 第四周：寫出論文的整體提綱。 第六周：畢業(yè)答辯 四、課題設計（論文）參考文獻； 1. 袁秀英。 。可編程控制器應用技術，北京：化學工業(yè)出版社。 3. 使用手冊 —— 三菱系列微型可編程控 制器。 4. 常斗南。 。 。 。液壓與氣動技術基礎，北京：化學工業(yè)出版社。 8. 郝蕓。 。液壓與氣動，北京：北京理工大學出版社。 魯曉春。 2021。 。 。 本文作者通過查閱大量資料， 對自動分揀系統(tǒng)及其相關的技術發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢作了一個比較全面的總結。該材料分揀系統(tǒng) 以 PLC 為主控制器 ,結合氣動裝置、 傳感器技術、組態(tài)監(jiān)控 等技術 ,現(xiàn)場控制產品的自動分揀 。 關 鍵詞： 材料分揀 三菱 PLC 12 引言 自動分揀是指貨物進入分揀系統(tǒng)到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動裝置來完成的。 除了使用終端的鍵盤、鼠標或者其它方式向控制裝置輸入分揀指示信息的作業(yè)外，由于全部采用自動控制作業(yè)，因此它的分揀能力、分揀數(shù)量同人為分揀相比都比較大，效率也得到了進一步突破。國外分揀系統(tǒng)規(guī)模都很大，主要包括進給臺、信號盤、分揀機、分揀信息識別系統(tǒng)、設備控制系統(tǒng)和計算機管理系統(tǒng)等幾大部分，還要配備外圍的各種運輸和裝卸機械，組成一個龐大而復雜的系統(tǒng)。 從分揀技術水平上說，歐美各國發(fā)展最早，技術比較成熟，目前處于世界領先地位。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。在二十世紀 80 年代，我國最初是一些郵局采用小型的 半自動翻盤分揀機，用于郵包分揀。而如今分揀技術已經(jīng)用于我國的各行各業(yè)，使這環(huán)節(jié)的效率得到了很大的提高。此后，運輸企業(yè)、配送中心、通訊出版部門、煙草部門、出版行業(yè)、食品化工、造紙業(yè)、化工業(yè)、機械制造以及各類工業(yè)企業(yè)亦相繼應用。分揀作業(yè)已成為一項重要的工作環(huán)節(jié)，分揀系統(tǒng)的應用已經(jīng)日趨普遍。顯然，隨著分揀量的增加、分送點的增多、配貨響應時間的縮短和服務質量的提高，單憑人工分揀將無法滿足大規(guī)模配送的要求，所以這一環(huán)節(jié)亟待提高。日本 一位物流專家認為，在用戶需求表現(xiàn)為多種小批量的時代，物流技術的三大措施是自動分揀機、自動化倉庫和無人自動引導車。自動分揀系統(tǒng)成為當代物流技術發(fā)展的三大標志之一。但隨著工業(yè)的發(fā)展，繼電器接觸器控制已不能滿足人們的要求。要把計算機的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點和繼電器接觸器控制的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點溶入于新的控制裝置中，且要求新的控制裝置編程簡單，使得不熟悉計算機的人員也能很快掌握它的使用技術。其后，日本、德國等相繼引入這項新技術，可編程序控制器由此而迅速發(fā)展起來。隨著微處理器技術的發(fā)展， 20世紀 70 年代末至 80 年代初，可編程序控制器的處理速度大大提高，增加了許多特殊功能，使得可編程序控制器不僅可以進行邏輯控制，而且可以對模擬量進行控制。 80 年代以來，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術韻迅猛發(fā)展，以 16 位和 32位微處理器為核心的可編程序控制器得到迅速發(fā)展。 目前， PLC 在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個 行業(yè)。為使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產和發(fā)展規(guī)范化，國際電工委員會 (IEC)于 1985 年 1月制定了PLC 的標準，并給它作了如下定義： 可編程序控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。可編程序控制器及其有關的外部設備，都應按易于與工 業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則而設計?？删幊炭刂破鞯目煽啃愿撸憩F(xiàn)在下列幾個方面： a)可編程控制器不需要大量的活動部件和電子元件，接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間縮短，因此可靠性得到提高。 c)可編程控制器有較強的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，編程 的出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設計的硬件使可靠性大大提高。例如，采用可靠性高的工業(yè)級元件，采用先進的電子加工工藝（ SMT）制造，對干擾采用屏蔽、隔離和濾波等；存儲器內容的保護，采用看門狗和自診斷措施，便于維修的設計等。現(xiàn)在的 PLC 的編程器大部分可以用電腦直接進行，更改程序也可根據(jù)所需地址編號、繼電器編號或接 點號等直接進行搜索或按順序尋找，然后可以在線或離線更改。功能模塊圖和結構化文本語言，功能清晰，易于理解等優(yōu)點。 3 靈活性好 a)編程的靈活性： PLC 采用的標準編程語言有梯形圖、指令表、功能圖表、功能模塊圖和結構化文本編程語言等。 b)擴展的靈活性： PLC 的擴展靈活性是它的一個重要特點。它不僅可以通過增加輸入輸出模塊增加點數(shù)，通過擴展單元擴大容量和功能，也可以通過多臺 PLC 的通信來擴大容量和功能。操作變得十分方便和靈活，監(jiān)視和控制變得很容易。 4可實現(xiàn)機電一體化 為了使工業(yè)生產的過程控制更平穩(wěn)，更可靠，向優(yōu)質、高產、低耗要效益，對過程控制設備和裝置提出了機電一體化，即儀表、電子、計算機綜合的要求，而PLC 正是這一要求的產物，它是專門為工業(yè)過程而設計的控制設備，具有體積小、功能強，抗干擾性好等優(yōu)點，它將機械與電氣部件有機地結合在一個設 備內，把儀表、電子和計算機的功能綜合集成在一起，因此，它已經(jīng)成為當今數(shù)控技術、工業(yè)機器人、離散制造和過程流程等領域的主要控制設備，成為工業(yè)自動化三大支柱（ PLC，機器人， CAD/CAM）之一。 PLC基本結構和工作原理 基本結構 目前，可編程序控制器的產品很多，不同廠家生產的 PLC 以及同一廠家生產的不同 型號的 PLC，其結構各不相同，但就其基本組成和基本工作原理而言，是大致相同的。實際上可編程序控制器就是一種新型的工業(yè)控制計算機。 2 存儲器 存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及運算數(shù)據(jù)的 單元。 3 輸入輸出接口 輸入輸出接口是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分。按照信號的種類歸類有直流信號輸入、輸出，交流信號的輸入、輸出；按照信號的輸人、輸出形式分有數(shù)字量輸入、輸出，開關量輸入、輸出，模擬量輸入、輸出。 (1)開關量輸入模塊 開關量輸人設備是各種開關、按鈕、傳感器等，其信號可能是交流電壓 (110 V 或 220 V)，直流電壓 (12～ 24 V)等。對于開關量中交流輸入模塊的工作原理，只是在輸人端先通過整流將交流輸入信號變成直流信號，其他與開關量直流輸入模塊工作原理相同。 通常開關量輸出模塊有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出。當開關量輸出的頻率低于 1000 Hz，一般選用繼電器輸出模塊。而雙向晶閘管輸出屬交流輸出。對于晶體管輸出型，則是通過光電耦合使開關晶體管截止或飽和導通以控制外部 電路。 4 電源 可編程控制器的電源包括可編程控制器各工作單元供電的開關電源以及為掉電保護電路供電的后備電源，后者一般為電池。編程器從結構上可分為以下三種類型。 19 基本工作原理 我們已經(jīng)知道 PLC 是一種存儲程序的控制器。PLC 的控制功能就是通過運行用戶程序來實現(xiàn)的。而 PLC 從 0000 號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉的情況下，按存儲地址號遞增的方向順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到 END 指令結束。我們把 PLC 這種執(zhí)行程序的方式稱為掃描工作方式。另外， PLC對輸入、輸出信號的處理與微型計算機不同。下面我們具體介紹 PLC 的掃描工作過程。 1)輸入采樣 PLC 在開始執(zhí)行程序之前，首先掃描輸入端子，按順序將所有輸入信號，讀人到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個過程稱為輸入采樣。在本工作周期內這個采樣結果的內容不會改變，只有到下一個掃描周期輸入采樣階段才被刷新。再將程序執(zhí)行的結果寫入寄存執(zhí)行結果的輸出映像寄存器中保存。 3)輸出刷新 在執(zhí)行到 END 指令，即執(zhí)行完了用戶的所有程序后， PLC 將輸出映像寄 存器中的內容送到輸出鎖存器中進行輸出，驅動用戶設備。 20 PLC掃描過程示意圖 PLC 工作過程除了包括上述三個主要階段外，還要完成內部處理、通信處理等工作，在內部處理階段， PLC檢查 CPU模塊內部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復位，以及完成一些別的內部工作。 第 2章 設備選型及硬件電路的設計 材料分揀系統(tǒng)的主要硬件結構 及工作過程 該系統(tǒng)采用臺式結構，內置電源，設置的轉接面板上設計了可與 PLC連接的轉接口。使用時可先人為地將材料放入料 庫 中 時 ，此時光電傳感器檢測到料塊時系統(tǒng)開始運行。傳送帶是由單向感應電機 (圖 6中的 2)驅動的皮帶式輸送裝置。 自動分 揀 部分 由傳感器（圖 6 中的 2 2 26）、先導式電磁換向閥（圖 6中的 1 12）、氣缸（圖 6中的 3 3 3 35）及導料軌道（圖 6中的 2 2 30）組成。例如：當電感傳感器感應到鐵塊時，氣缸（圖 6 中的 32） 動作，將鐵塊 上面的物料頂住，氣缸 36動作將物料推到傳送帶上，當電感傳感器檢測到物料時，氣缸 33 動作將物料推入導料軌道中 （圖 6 中的 30）。與生產裝置相連接的各種類型的氣缸，靠壓力控制閥、方向控制閥和流量控制閥分別實現(xiàn)對三個內容的控制，正是利用它們組成了各種氣動控制回路。氣動換向閥是利