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機(jī)電一體化-plc物料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)-閱讀頁

2024-12-26 03:51本頁面
  

【正文】 用電磁力的作用來實(shí)現(xiàn)閥的換向的。先導(dǎo)式電磁換向閥首先由直動(dòng)式電磁閥(先導(dǎo)閥)提供控制氣壓,再去控制主閥(氣控閥)閥芯的運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)主閥的換向。 當(dāng)傳感器感應(yīng)到有材料通過時(shí),輸出一個(gè)信號(hào),這個(gè)信號(hào)通過 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)先導(dǎo)式電磁換向閥的控制,先導(dǎo)式電磁換向閥又控制相對(duì)應(yīng)的氣缸來彈出材料到導(dǎo) 23 料軌道。分別作為氣缸 動(dòng)作 限位開關(guān) 和 氣缸 回位 限位開關(guān)。當(dāng)氣缸動(dòng)作 時(shí)動(dòng)作限位開關(guān)斷開,氣缸快速彈出,此時(shí)先導(dǎo)式電磁閥復(fù)位,當(dāng)氣壓太大時(shí)而氣缸沒有復(fù)位時(shí)氣缸復(fù)位限位開關(guān)感應(yīng)動(dòng)作從而關(guān)閉先導(dǎo)式電磁閥從而起到保護(hù)氣缸的作用。 轉(zhuǎn)接板上有相對(duì)應(yīng)的指示燈,用于指示各個(gè)輸入輸出信號(hào)的指示以便于我們進(jìn)一步控制。它由LC 高頻振蕩器和放大處理電路組成,利用金屬物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時(shí),使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。由此,可識(shí)別出有無金屬物體接近,進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。 電容傳感器也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器,是一種接近式開關(guān)。當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí),物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化,使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。本裝置中電容傳感器是用于檢測 非金屬 材料。它是在 Si 等多數(shù)光電二極管之前,分別放置 R(紅)、 G(綠)、 B(藍(lán))三種顏色的彩色濾光器,以便處理各自的輸出信號(hào)并識(shí)別彩色的方法。 單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)傳輸帶輸送物料前行。它接受 放料庫的 光電傳感器、各材料傳感器、先導(dǎo)式電磁換向閥、單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、氣缸位置傳感器的 24 信號(hào),根據(jù)要求分別控制輸送帶電機(jī)和各電磁閥動(dòng)作。 本系統(tǒng)共設(shè)置了三個(gè)檢測材料的傳感器,同時(shí)預(yù)留了一個(gè)空余的氣閥與氣缸用來添加其它的傳感器。 該 課題是基于區(qū)分材料的材質(zhì)的不同而設(shè)計(jì)的材料分揀系統(tǒng),主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬 、 非金屬和白色 的材料的自動(dòng)分揀。 (2)系統(tǒng)啟動(dòng)后,下料傳感器 (光電傳感裝置 )檢測到料 庫里 有材料 時(shí) , 電機(jī)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)動(dòng)。 然后推料缸回位,頂料缸在回位。 (3)當(dāng) 電感 傳感器檢測到鐵質(zhì)材料時(shí), 推料缸 1 將 物料 推 入導(dǎo)料軌道 30中 。 (5)當(dāng) 電容 傳感器檢測到 非金屬 材料時(shí), 非金屬 氣缸動(dòng)作將待測物體推 入導(dǎo)料軌道 28 中。 材料分揀系統(tǒng)各設(shè)備的 選型 三菱 PLC 的選型 : 根據(jù)材料分揀系統(tǒng)的工作過程由可知,系統(tǒng)的控制有輸入信號(hào) 12個(gè),均為開關(guān)量。 根據(jù)分揀系統(tǒng)的需要配置出 I/O 對(duì)應(yīng)功能,列表如下: 三菱 PLC(I/O) 功能 輸 X000 SB1 啟動(dòng) 25 入 部 分 X001 SB2 復(fù)位 X002 推料缸后 蓋 限位 X003 推料缸前 蓋 限位 X004 頂料缸前 蓋 限位 X005 光電開關(guān) X006 第一分料缸 前 蓋 限位 X007 第二分料缸 前 蓋 限位 X010 第三分料缸 前 蓋 限位 X011 顏色的檢測 X012 金屬的檢測 X013 非金屬的檢測 輸 出 部 分 Y000 推料缸動(dòng)作 Y001 頂 料缸動(dòng)作 Y002 直流電動(dòng)機(jī)工作 Y003 第一分料缸工作 Y004 第 二 分料缸工作 Y005 第 三 分料缸工作 Y006 指示燈 表 1:材料分揀系統(tǒng)的 I/O列表 根據(jù) PLC選型的要求,在實(shí)際統(tǒng)計(jì)的輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上需有 15%20% 的備用量,因此選擇三菱 FX2N— 32MR 的 PLC 作為主機(jī),它可以滿足本系統(tǒng)的需求,且還有一定的剩余 I/O 以備將來的擴(kuò)展。氣動(dòng)控制元件按功能分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。它包括調(diào)壓閥、溢流閥、順序閥及多功能組合閥。 26 溢流閥是在回路中的壓力達(dá)到閥的規(guī)定值時(shí),使部分氣體從排氣側(cè)排出,以保持回路內(nèi)的壓力在規(guī)定值的閥。調(diào)速閥一般用于執(zhí)行元件負(fù)載變化大而運(yùn)動(dòng)速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。本設(shè)計(jì)選用串聯(lián)減壓式調(diào)速閥。 (1) 單向型控制閥 單向閥是指氣流只能向一個(gè)方向流動(dòng)而不能反向流動(dòng)通過的閥,是最簡單的單向型方向閥。單向調(diào)速閥就是單向閥與節(jié)流閥并聯(lián)而成。當(dāng)流體正向流動(dòng)時(shí),其節(jié)流過程與調(diào)速閥是一樣的,節(jié)流縫隙的大小可通過手柄進(jìn)行調(diào)節(jié);當(dāng)流體反向流動(dòng)時(shí),靠流體的壓力把閥芯壓下,下閥芯起單向閥作用,單向閥打開,可實(shí)現(xiàn)流體反向自由流動(dòng)。當(dāng)反向流動(dòng)時(shí),單向閥打開,不節(jié)流。換向閥是利用閥芯和閥體間相對(duì)位置的不同來變換不同管 路間的通斷關(guān)系,實(shí)現(xiàn)接通、切斷,或改變流體方向的閥。 換向閥的性能的主要要求是:( 1)油液流經(jīng)換向閥時(shí)的壓力損失小;( 2)互不相通的油口間的泄漏??;( 3)換向可靠、迅速且平穩(wěn)無沖擊。 按工作位置數(shù)和控制的通道數(shù)有:二位二通閥、二位三通閥、二位四通閥、二位五通閥、三位四通閥、三位五通閥等。由于它操作輕便,易于實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)化,因此應(yīng)用廣泛。 使用三位四通電磁換向閥能夠快速實(shí)現(xiàn)氣缸的正反向運(yùn)動(dòng)。它的技術(shù)參數(shù)如下: FB— 功率KW 壓力 MPa 排氣量L/min 轉(zhuǎn)速 噪音 dB(A) 儲(chǔ)氣罐容積 L 重量 Kg 外形尺寸 cm 48 2800 45 15 32 40x40x58 調(diào)壓閥、油霧器與氣壓指示表綜合于一體,該部分選用 SANWO(三和) —SAW2021 型號(hào)的產(chǎn)品。調(diào)壓閥、油霧器、氣壓指示表、空氣濾器也綜合于一體。 氣閥選用 SANWO(三和) — SVK0120 型號(hào)的先導(dǎo)式電磁換向閥。( 2)系統(tǒng)簡單,便接電腦,價(jià)格低廉。該電磁閥的線圈為 DC24 伏, 瓦的線圈,電源來自分揀系統(tǒng)的內(nèi)置電源,內(nèi)置電源通過將 220 伏轉(zhuǎn)化為 24 伏電壓而來。 傳感器的選型 傳感器的作用就是最大程度模仿人 的眼睛,能夠?qū)Σ煌奈矬w進(jìn)行識(shí)別,本系統(tǒng)采用顏色傳感器,根據(jù)不同物料有不同的顏色,可以針對(duì)一種顏色的物料進(jìn)行揀出。這類裝置許多是溫反射型、光束型、光纖型的,封裝在各種金屬和聚碳酸脂外殼中。 顏色傳感器的類型比較 : (1)光到光電流轉(zhuǎn)換器 光到光電流轉(zhuǎn) 換器由光電二極管或具有色彩濾波器的光電二極管組成,將光轉(zhuǎn)換成光電流。 優(yōu)點(diǎn): 設(shè)計(jì)靈活。 缺點(diǎn): 增加了組裝成本,提高了設(shè)計(jì)復(fù)雜程度,光到光電流轉(zhuǎn)換器適合要求響應(yīng)時(shí)間短、定制增益和速度調(diào)節(jié)及在光線變化條件下工作的應(yīng)用。要求使用外部電路,將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出,然后才能輸送到數(shù)字信號(hào)處理器。 缺點(diǎn):響應(yīng)時(shí)間預(yù)先由內(nèi)置電流到電壓轉(zhuǎn)換器確定,如跨阻抗放大器,要求額外的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,將電壓輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式,光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器適合要求設(shè)計(jì)周期較短、產(chǎn)品開發(fā)周期更快、光線條件和空間利用率設(shè)計(jì)精良的應(yīng)用。輸出允許直接接口微 控制器或其它邏輯控制通路,如 2 線串行接口,以進(jìn)一步處理信號(hào),而不需額外的器件。 缺點(diǎn): 只通過 2 線串行接口模塊提供到微控制器或 PC 的直接接口,響應(yīng)時(shí)間由內(nèi)置模擬電路和數(shù)字電路預(yù)先確定,預(yù)先確定模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率,光到數(shù)字轉(zhuǎn)換器適合要求抗噪聲能力、縮短設(shè)計(jì)周期、加快產(chǎn)品開發(fā)周期及光線條件和空間利用率設(shè)計(jì)精良的應(yīng)用。 電動(dòng)機(jī)與內(nèi)置電源的選型 : 電機(jī)選擇 LINIX 的單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī),它具有功率效率高、功率消耗低、更低的噪聲以及在應(yīng)用中更易控制的優(yōu)點(diǎn)。 技術(shù)參數(shù)如下: DADONG MD35— 34 型號(hào)的電源 輸入電壓 AC220 伏 177。首先由光電傳感器判斷有無材料,沒有材料時(shí)系統(tǒng)直接進(jìn)入一個(gè)循環(huán)周期,周期時(shí)間到的時(shí)候系統(tǒng)停止運(yùn)行。在氣缸將材料送至傳送帶的過程中,傳送帶運(yùn)行停止,當(dāng)氣缸復(fù)位時(shí)傳送帶正常運(yùn)行。如果氣缸沒有復(fù)位則傳送帶就停 止運(yùn)行。 梯形圖 根據(jù)分揀系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)出梯形圖,梯形圖的部分程序如下: 圖 10 材料分揀系統(tǒng)的部分梯形圖 程序的下載 當(dāng)程序設(shè)計(jì)好之后必須下載到 PLC 中才可以運(yùn)行系統(tǒng),下載時(shí)使用的是三菱 32 PLC 專用的編程電纜 SC— 09。當(dāng)電纜接好之后,打開 GX Developer Version7 軟件,進(jìn)入要下載的文件。如下圖 所示: 第 4 章 材料分揀系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控畫面及參數(shù)設(shè)置 組態(tài)控制技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。 33 一般計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 傳感器的作用是可以把被控對(duì)象的各種參數(shù)進(jìn)行檢測,然后將參數(shù)顯示于計(jì)算機(jī)的顯示器上。 I/O 接口負(fù)責(zé)溝通傳感器、執(zhí)行器,它是計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場設(shè)備的橋梁。 執(zhí)行器由一些機(jī)械設(shè)備組成,如:電機(jī)、電源、管道、氣閥、集成電路等組成。在工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用過程中, PC(包括工控機(jī))相比以前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。在 PC 技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中,組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。簡單的講,組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法、完成工程中某一具體任務(wù)的過程。編寫程序不但工作量大、周期長,而且容易犯錯(cuò)誤,不能保證工期。對(duì)于過去需要幾個(gè)月的工作,通過組態(tài)幾天就可以完成。一方面,從管理的角度講,用組態(tài)軟件開發(fā)的系統(tǒng)具有與 Windows 一致的圖形化操作界面 ,非常便于生產(chǎn)的組織與管理。世界上有許多自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了許多基于這種技術(shù)的 DSC(集散式控制系統(tǒng))計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 與上面系統(tǒng)專用組態(tài)軟件相對(duì)的是通用組態(tài)軟件,常用的國產(chǎn)通用組態(tài)軟件有微控可視組態(tài)、 MCGS、 King view(組態(tài)王 )等等。設(shè) 計(jì)出監(jiān)控的畫面如(圖 12) : 35 圖 12 材料分揀系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫面 首先對(duì)畫面上的按鈕進(jìn)行動(dòng)畫連接設(shè)置。當(dāng)其它指示燈的對(duì)應(yīng)變量設(shè)置完成之后。 圖 14 設(shè)備的添加 雙擊通用串口父設(shè)備彈出通用串口父設(shè)備屬性編輯對(duì)話框,對(duì)它的參數(shù)作如下設(shè)置,當(dāng)設(shè)置好參數(shù)后點(diǎn)擊檢查,無誤后點(diǎn)確定。 對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象 通道類型 SN 只讀 X00000 SA 只讀 X00001 SB 只讀 X00002 SC 只讀 X00003 SFW2 只讀 X00004 SFW3 只讀 X00005 SFW4 只讀 X00006 SFW5 只讀 X00007 SBW2 只讀 X00010 38 SBW3 只讀 X00011 SBW3 只讀 X00012 SBW4 只讀 X00013 SBW5 只讀 X00014 YV2 讀寫 Y00000 YV3 讀寫 Y00001 YV4 讀寫 Y00002 YV5 讀寫 Y00003 M 讀寫 Y00004 表 2 通道連接的設(shè)置 圖 16 設(shè)備屬性 組態(tài)監(jiān)控功能概述 通過對(duì)組態(tài)的畫面與通訊參數(shù)的設(shè)置之后就可以對(duì)材料分揀進(jìn)行監(jiān)控了。同時(shí)傳送帶 的指示燈也閃爍,表明傳送帶在工作。 SBW SBW SBW SBW5 的指示燈在汽缸動(dòng)作時(shí)熄滅,當(dāng)汽缸復(fù)位時(shí)燈變亮。 材料分揀系統(tǒng)的調(diào)試 在軟件與硬件都已經(jīng)準(zhǔn)備好之后,開始對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。通上電源,觀察指示燈,一切正常之后開始加材料。從兩個(gè)方面解決 這個(gè)問題,首先調(diào)低氣缸的氣壓,但氣壓波動(dòng)較大,仍然無法解決問題;從另一個(gè)方面入手在出槽口的一端加上擋板,通過試驗(yàn),大部分材料可以正常步入傳送帶。 材料隨傳輸帶傳送到傳感器時(shí),傳感器并不能感應(yīng)到材料,說明傳感器與物體的距離不適合。電感傳感器與傳送帶最合適距離為 28CM,顏色傳感器最合適距離為 30CM,電容傳感器與傳送帶最佳距離為 25CM。首先將總氣源的氣壓穩(wěn)定在 , 然后逐個(gè)調(diào)試氣閥的進(jìn)氣開關(guān),使氣缸的氣量保留在合適適中的位置?,F(xiàn)對(duì)全文做出如下總結(jié): 一、設(shè)計(jì)材料分揀系統(tǒng)之前,閱讀了大量的資料和文獻(xiàn),不但了解了自動(dòng)分揀系統(tǒng)發(fā)展的歷史,發(fā)展現(xiàn)狀,應(yīng)用背景。 二、用組態(tài)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)分揀系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場無人化監(jiān)控。并且基于該平臺(tái)完成了控制系統(tǒng)的軟件。 實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中,出現(xiàn)了不少難題:氣源于氣閥的氣壓不能實(shí)現(xiàn)精確調(diào)制,傳感器的容易受到外界因素的干擾,上位機(jī)與下位機(jī)通信不穩(wěn)定等問題。 二、在硬件上進(jìn)一步改進(jìn)擋板、出料軌道、傳送帶、進(jìn)料倉,這對(duì)系統(tǒng)的實(shí)用與可靠性的提高有重大意義。 四、進(jìn)一步提高傳感器的性能,找出一系列可靠的參數(shù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。 41 致 謝 本論文是在 范興隆老師 的悉心指導(dǎo)和精心培養(yǎng)下完成的。謹(jǐn)此對(duì) 范 老師表達(dá)衷心的感謝和崇高的敬意。組態(tài)控制技術(shù),北京:電子工業(yè)出版社。 [2] 張萬忠、周淵深。 。 ??删幊炭刂破鳎本簷C(jī)械工業(yè)出版社。 [5] TVT99系列教學(xué)實(shí)物模型使用說明書。 [6] 靜音空氣壓縮機(jī) 使用說明書。 [7] 楊永平。 。 2021/2021 傳感器與執(zhí)行器大全 —— 傳感器?變送器?執(zhí)行器 —— 年卷 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