畢業(yè)論文--物料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告</p><p>　　專業(yè)名稱: 機(jī)電一體化 </p><p>　　設(shè)計(jì)課題: 物料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　導(dǎo)師姓名: </p><p>　　學(xué)生姓名: </p><p>　　班 級(jí):

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào): </p><p>　　2011年11月25日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 物料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè)： 機(jī)電一體化 姓名：

3、 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作起止時(shí)間： 2010-11-25——2011-03-20 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容要求： </p><p>　　指導(dǎo)教師（簽名）： 系主任：

4、 </p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</b></p><p>　　一、課題設(shè)計(jì)（論文）目的及意義</p><p>　　通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，重在鍛煉了自己理論與實(shí)際的結(jié)合能力.機(jī)電一體化產(chǎn)品與人們的日常生活密切相關(guān)，步進(jìn)電機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制維護(hù)方便、機(jī)電一

5、體化技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于各種機(jī)電產(chǎn)品中，通過收集設(shè)計(jì)資料與設(shè)計(jì)依據(jù)，有關(guān)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(guān)過程深化和綜合了基礎(chǔ)課、專業(yè)課，初步了解機(jī)電一體化技術(shù)的概念，熟悉PLC系統(tǒng)在機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，深入進(jìn)行與本專業(yè)相關(guān)的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)分析問題與解決問題的能力。通過這次設(shè)計(jì)，深入了解了本專業(yè)的主要課程，從而鞏固了所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，并培養(yǎng)了獨(dú)立思考的能力，更有助于我們提高理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握，更進(jìn)一步提高機(jī)電一體化技

6、術(shù)的應(yīng)用，在設(shè)計(jì)過程中盡可能聯(lián)系實(shí)際使設(shè)計(jì)達(dá)到技術(shù)，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(zé)任感，從而更快適應(yīng)工作，為以后的工作打下基礎(chǔ)。 </p><p>　　通過本次設(shè)計(jì)使我對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了更深的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他能力水平，而且通過對(duì)整體的

7、掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的自學(xué)能力得到了提高，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富。</p><p>　　二、課題設(shè)計(jì)（論文）提綱</p><p>　　1.可編程控制器的定義及其工作原理。</p><p>　　2.分揀系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及其工作過程。</p><p>　　3.分揀系統(tǒng)的設(shè)備選型。</p><p>　　4.

8、分揀系統(tǒng)的電路及其PLC程序的設(shè)計(jì)。</p><p>　　5.組態(tài)技術(shù)的概述。</p><p>　　6.組態(tài)控制畫面的設(shè)計(jì)。</p><p>　　7.組態(tài)參數(shù)的設(shè)定。</p><p><b>　　8.結(jié)束語(yǔ)。</b></p><p>　　三、課題設(shè)計(jì)（論文）思路、方法及進(jìn)度安排</p>

9、<p>　　思路方法：利用網(wǎng)上模擬，搜集各種資料，組織論文</p><p>　　進(jìn)度安排：第一周：弄清該設(shè)計(jì)的工作原理，選題方案，對(duì)比各種方案，選擇合適的方案。</p><p>　　第二、三周：在網(wǎng)上和書上搜集各種資料。</p><p>　　第四周：寫出論文的整體提綱。</p><p>　　第五周：寫畢業(yè)論文。</p>

10、;<p><b>　　第六周：畢業(yè)答辯</b></p><p>　　四、課題設(shè)計(jì)（論文）參考文獻(xiàn)；</p><p>　　1.袁秀英。組態(tài)控制技術(shù)，北京：電子工業(yè)出版社。2003.8。</p><p>　　2.張萬(wàn)忠、周淵深?？删幊炭刂破鲬?yīng)用技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社。2001.4。</p><p>　　

11、3. 使用手冊(cè)——三菱系列微型可編程控制器。1999.11。</p><p>　　4.常斗南。可編程控制器，北京：機(jī)械工業(yè)出版社。1998.7。</p><p>　　5.TVT-99系列教學(xué)實(shí)物模型使用說明書。1999.11。</p><p>　　6.靜音空氣壓縮機(jī)使用說明書。2007.11。</p><p>　　7.楊永平。液壓與氣

12、動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社。2001.4。</p><p>　　8.郝蕓。傳感器原理與應(yīng)用，北京：電子工業(yè)出版社。2000.5。</p><p>　　9.吳叢，蒲鐘佑。液壓與氣動(dòng)，北京：北京理工大學(xué)出版社。1994.12。</p><p>　　10.吳志強(qiáng) 魯曉春。物流設(shè)施與設(shè)備，北京：清華大學(xué)出版社﹒北京交通大學(xué)出版社。2005。</p>

13、<p>　　11.SWOD5C—FXTRN—BEG—C用戶手冊(cè),2003.3。</p><p>　　12.柳貴國(guó)。檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用，北京：電子工業(yè)出版社。2006.6。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師意見書</p><p>　　系別： 填表日期： 年 月 日</p&

14、gt;<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)</p><p>　　系別： 填表日期： 年 月 日</p><p>　　山東華宇職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯記錄表</p><p>　　系：

15、 答辯日期： 年 月 日</p><p>　　2010年11月25日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要- 3 -</p><p><b>　　引言- 4 -</b></p><p&g

16、t;　　第1章 可編程控制器- 6 -</p><p>　　1.1 PLC的發(fā)展歷史- 6 -</p><p>　　1.2 PLC的定義和特點(diǎn)- 7 -</p><p>　　1.3 PLC基本結(jié)構(gòu)和工作原理- 9 -</p><p>　　第2章 設(shè)備選型及硬件電路的設(shè)計(jì)- 12 -</p><p>　　2.1

17、 材料分揀系統(tǒng)的主要硬件結(jié)構(gòu)及工作過程- 12 -</p><p>　　2.2材料分揀系統(tǒng)的整個(gè)工作過程- 16 -</p><p>　　2.3 材料分揀系統(tǒng)各設(shè)備的選型- 16 -</p><p>　　2.4 梯形圖- 23 -</p><p>　　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- 24 -</p>&l

18、t;p>　　4.1組態(tài)技術(shù)概述- 24 -</p><p>　　4.2組態(tài)控制技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)- 25 -</p><p>　　4.3 組態(tài)控制畫面的設(shè)計(jì)- 26 -</p><p>　　4.4組態(tài)控制參數(shù)與通訊參數(shù)的設(shè)定- 27 -</p><p>　　結(jié)束語(yǔ)- 32 -</p><p&

19、gt;　　致 謝- 33 -</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)- 34 -</p><p>　　附 錄：- 35 -</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)各行各業(yè)，如：物流配送中心、郵局、采礦、港口、碼頭、倉(cāng)庫(kù)……該控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以大大提高企事業(yè)單

20、位該環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率。</p><p>　　本文作者通過查閱大量資料，對(duì)自動(dòng)分揀系統(tǒng)及其相關(guān)的技術(shù)發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢(shì)作了一個(gè)比較全面的總結(jié)。在熟悉了自動(dòng)分揀系統(tǒng)的原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)一定的分揀要求以三菱PLC為控制核心，Mcgs組態(tài)軟件為監(jiān)控軟件，設(shè)計(jì)出材料分揀控制系統(tǒng)。該材料分揀系統(tǒng)以PLC為主控制器,結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感器技術(shù)、組態(tài)監(jiān)控等技術(shù),現(xiàn)場(chǎng)控制產(chǎn)品的自動(dòng)分揀。系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、分揀精度高、易控制

21、的特點(diǎn),對(duì)不同的分揀對(duì)象,稍加修改本系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：材料分揀 三菱PLC </p><p><b>　　引言</b></p><p>　　自動(dòng)分揀是指貨物進(jìn)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(dòng)裝置來(lái)完成的。這種裝置是由接受分揀指示信息的控制裝置、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、搬運(yùn)裝置、分支裝置（負(fù)責(zé)把到達(dá)分

22、揀位置的貨物按運(yùn)到別處的裝置）、緩沖站（在分揀位置臨時(shí)存放貨物的裝置）等構(gòu)成。</p><p>　　除了使用終端的鍵盤、鼠標(biāo)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(dòng)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(jìn)一步突破。</p><p>　　自動(dòng)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(gè)種類的物品，分揀能力

23、達(dá)到每小時(shí)萬(wàn)件以上。國(guó)外分揀系統(tǒng)規(guī)模都很大，主要包括進(jìn)給臺(tái)、信號(hào)盤、分揀機(jī)、分揀信息識(shí)別系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)等幾大部分，還要配備外圍的各種運(yùn)輸和裝卸機(jī)械，組成一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)。自動(dòng)分揀大部分與自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)連接起來(lái)，配合自動(dòng)引導(dǎo)車（AGV）、托鏈小車等其它復(fù)雜的系統(tǒng)，分揀系統(tǒng)在總體布置上，可以說千變?nèi)f化。</p><p>　　從分揀技術(shù)水平上說，歐美各國(guó)發(fā)展最早，技術(shù)比較成熟，目前處于世界領(lǐng)先地

24、位。美國(guó)和歐洲在60年代開始使用，日本則在第二次世界大戰(zhàn)后才引進(jìn)分揀機(jī)，但近二十年來(lái)由于其本國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要發(fā)展迅速，后來(lái)者居上，從1970--1985年共有338臺(tái)自動(dòng)分揀機(jī)投入運(yùn)行，其中58.32%用于儲(chǔ)運(yùn)業(yè)，17.15%用于銷售業(yè)。到1987年就已經(jīng)擁有自動(dòng)分揀機(jī)1000臺(tái)，號(hào)稱是世界上擁有分揀機(jī)最多的國(guó)家。</p><p>　　我國(guó)自動(dòng)分揀技術(shù)起步較晚，目前已能與國(guó)際先進(jìn)水平保持同步，但是缺少技術(shù)創(chuàng)新能力，

25、使自動(dòng)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。在二十世紀(jì)80年代，我國(guó)最初是一些郵局采用小型的半自動(dòng)翻盤分揀機(jī)，用于郵包分揀。1990年為迎接第十一屆亞運(yùn)會(huì)，從荷蘭引進(jìn)了一套有3個(gè)入口，60個(gè)出口的自動(dòng)分揀系統(tǒng)，成立了北京食品配送中心，每小時(shí)可以配送3000件貨物，使我國(guó)的分揀技術(shù)有了一個(gè)飛躍。而如今分揀技術(shù)已經(jīng)用于我國(guó)的各行各業(yè)，使這環(huán)節(jié)的效率得到了很大的提高。</p><p>　　自

26、動(dòng)分揀機(jī)最先在郵政部門開始應(yīng)用，大量的信件和郵包要在極端的時(shí)間內(nèi)正確分揀，非憑借高度自動(dòng)化的分揀措施不可。此后，運(yùn)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(jī)械制造以及各類工業(yè)企業(yè)亦相繼應(yīng)用。</p><p>　　近二十年來(lái),特別是物流行業(yè)，隨著經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)的發(fā)展,商品趨勢(shì)趨于"短小輕薄"，流通趨于小批量多品種和準(zhǔn)時(shí)制（JUST-IN-TIME，簡(jiǎn)稱JIT)。

27、分揀作業(yè)已成為一項(xiàng)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。我國(guó)目前多數(shù)配送中心和物流企業(yè)都是人工分揀。顯然，隨著分揀量的增加、分送點(diǎn)的增多、配貨響應(yīng)時(shí)間的縮短和服務(wù)質(zhì)量的提高，單憑人工分揀將無(wú)法滿足大規(guī)模配送的要求，所以這一環(huán)節(jié)亟待提高。而國(guó)外一些配送中心多采用分揀系統(tǒng)進(jìn)行分揀，充分發(fā)揮了分揀技術(shù)分揀速度快、分揀點(diǎn)多、差錯(cuò)率極低、效率高和基本上全自動(dòng)操作的優(yōu)勢(shì)。日本一位物流專家認(rèn)為，在用戶需求表現(xiàn)為多種小批量的時(shí)代，物流技術(shù)的三大措

28、施是自動(dòng)分揀機(jī)、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)和無(wú)人自動(dòng)引導(dǎo)車。自動(dòng)分揀機(jī)是其中最接近與成熟的產(chǎn)品，這可以認(rèn)為是國(guó)家對(duì)于自動(dòng)分揀在物流技術(shù)中的地位和現(xiàn)狀的一個(gè)較好的概括。自動(dòng)分揀系統(tǒng)成為當(dāng)代物流技術(shù)發(fā)展的三大標(biāo)志之一。</p><p>　　第1章 可編程控制器</p><p>　　1.1 PLC的發(fā)展歷史</p><p>　　在可編程序控制器問世之前，繼電器接觸器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域中

29、占有主導(dǎo)地位。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。</p><p>　　為了解決這一問題，早在1968年，美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司(GM公司)，為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷翻新，以求在激烈競(jìng)爭(zhēng)的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢(shì)，就提出要用一種新型的控制裝置取代繼電器接觸器控制裝置，并且對(duì)未來(lái)的新型控制裝置做出了具體設(shè)想。要把計(jì)算機(jī)的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點(diǎn)和繼電器接觸器控制的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)

30、格便宜等優(yōu)點(diǎn)溶入于新的控制裝置中，且要求新的控制裝置編程簡(jiǎn)單，使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人員也能很快掌握它的使用技術(shù)。 美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)根據(jù)GM公司招標(biāo)的技術(shù)要求，于1969年研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并在GM公司汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得成功。其后，日本、德國(guó)等相繼引入這項(xiàng)新技術(shù)，可編程序控制器由此而迅速發(fā)展起來(lái)。 </p><p>　　在20世紀(jì)70年代初期、中期，可編程序控制器雖然引入了計(jì)算機(jī)的優(yōu)

31、點(diǎn)，但實(shí)際上只稱為PLC(Programmable Logical Controller)。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)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(jìn)行邏輯控制，而且可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。因此，美國(guó)電器制造協(xié)會(huì)(NEMA)將可編程序控制器命名為PC(Programmable Controller)，但人們習(xí)慣上將之仍稱為PLC，以便與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC(Pers

32、onal Computer)相區(qū)別。</p><p>　　80年代以來(lái)，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)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。這時(shí)的PLC具有了高速計(jì)數(shù)、中斷技術(shù)、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信等功能，從而使PLC的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。</p><p>　　目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交

33、通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。 </p><p>　　1.2 PLC的定義和特點(diǎn)</p><p>　　PLC的發(fā)展初期，不同的開發(fā)制造商對(duì)PLC有不同的定義。為使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)于1985年1月制定了PLC的標(biāo)準(zhǔn)，并給它作了如下定義：</p><p>　　可編程序控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算

34、操作的電子裝置。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則而設(shè)計(jì)。</p><p>　　它的一些性能與繼電器相比具有以下特點(diǎn)：</p><p><b>　　1可靠性高 &l

35、t;/b></p><p>　　可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。可編程控制器的可靠性高，表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面： </p><p>　　a)可編程控制器不需要大量的活動(dòng)部件和電子元件，接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間縮短，因此可靠性得到提高。 </p><p>　　b)可編程控制器采用一系列可靠性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如冗余設(shè)計(jì)，掉電保護(hù)，故障診斷

36、，報(bào)警和運(yùn)行信息顯示和信息保護(hù)及恢復(fù)等。</p><p>　　c)可編程控制器有較強(qiáng)的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，編程的出錯(cuò)率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。 </p><p>　　d)可編程控制器的硬件設(shè)計(jì)方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的工業(yè)級(jí)元件，采用先進(jìn)的電子加工工藝（SMT）制造，對(duì)干擾采用屏蔽、隔離和濾波等；存儲(chǔ)器內(nèi)容的保

37、護(hù)，采用看門狗和自診斷措施，便于維修的設(shè)計(jì)等。 </p><p><b>　　2操作性高 </b></p><p>　　a)操作方便：對(duì)PLC的操作包括程序的輸入和程序更改操作，大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行程序輸入和更改操作?，F(xiàn)在的PLC的編程器大部分可以用電腦直接進(jìn)行，更改程序也可根據(jù)所需地址編號(hào)、繼電器編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)等直接進(jìn)行搜索或按順序?qū)ふ?，然后可以在線或離線更改。

38、 </p><p>　　b)編程方面：PLC有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可以使用，梯形圖與電氣原理圖相似；編程語(yǔ)句是功能的縮寫，便于記憶；功能圖表語(yǔ)言以過程流程進(jìn)展為主線，十分適合設(shè)計(jì)人員與工藝專業(yè)人員設(shè)計(jì)思想的溝通。功能模塊圖和結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言，功能清晰，易于理解等優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　c)維修方便：PLC所具有的自診斷功能對(duì)維修人員的技術(shù)要求較低，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，

39、維修人員可以根據(jù)有關(guān)故障代碼的顯示和故障信號(hào)燈的提示等信息，或通過編程器和HMI屏幕的設(shè)定，直接找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復(fù)節(jié)省了時(shí)間，提高了效率。 </p><p><b>　　3靈活性好 </b></p><p>　　a)編程的靈活性：PLC采用的標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言有梯形圖、指令表、功能圖表、功能模塊圖和結(jié)構(gòu)化文本編程語(yǔ)言等。使用者只要掌握其中一種編程語(yǔ)言就

40、可進(jìn)行編程，編程方法的多樣性使編程方便。 </p><p>　　b)擴(kuò)展的靈活性：PLC的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可以根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不斷擴(kuò)展，即進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。它不僅可以通過增加輸入輸出模塊增加點(diǎn)數(shù)，通過擴(kuò)展單元擴(kuò)大容量和功能，也可以通過多臺(tái)PLC的通信來(lái)擴(kuò)大容量和功能。</p><p>　　c)操作的靈活性：操作的靈活性指設(shè)計(jì)工作量、編程工作量、

41、和安裝施工的工作量的減少。操作變得十分方便和靈活，監(jiān)視和控制變得很容易。在繼電器順序控制系統(tǒng)中所需的一些操作得到簡(jiǎn)化，不同生產(chǎn)過程可采用相同的控制臺(tái)和控制屏等。 </p><p>　　4可實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 </p><p>　　為了使工業(yè)生產(chǎn)的過程控制更平穩(wěn)，更可靠，向優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗要效益，對(duì)過程控制設(shè)備和裝置提出了機(jī)電一體化，即儀表、電子、計(jì)算機(jī)綜合的要求，而PLC正是這一要求的產(chǎn)物，它

42、是專門為工業(yè)過程而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，具有體積小、功能強(qiáng)，抗干擾性好等優(yōu)點(diǎn)，它將機(jī)械與電氣部件有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計(jì)算機(jī)的功能綜合集成在一起，因此，它已經(jīng)成為當(dāng)今數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人、離散制造和過程流程等領(lǐng)域的主要控制設(shè)備，成為工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（PLC，機(jī)器人，CAD/CAM）之一。 </p><p>　　可編程控制器現(xiàn)在已經(jīng)成為了一個(gè)不可代替的控制系統(tǒng)，它們可以與其它系統(tǒng)通訊，提供產(chǎn)品報(bào)表，生產(chǎn)

43、調(diào)度，診斷自身和設(shè)備的故障，這些技術(shù)上的改進(jìn)，讓PLC成為今天的各行各業(yè)的高質(zhì)量和產(chǎn)量的重要的貢獻(xiàn)者。</p><p>　　1.3 PLC基本結(jié)構(gòu)和工作原理 </p><p><b>　　基本結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　目前，可編程序控制器的產(chǎn)品很多，不同廠家生產(chǎn)的PLC以及同一廠家生產(chǎn)的不同型號(hào)的PLC，其結(jié)構(gòu)各不相同，但就其基本組成和

44、基本工作原理而言，是大致相同的。它們都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)，其功能的實(shí)現(xiàn)不僅基于硬件的作用，更要靠軟件的支持。實(shí)際上可編程序控制器就是一種新型的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框如下圖所示</p><p>　　PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　1 中央處理器（CPU）</p><p>　　中央處理器是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完

45、成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作任務(wù)等。</p><p><b>　　2 存儲(chǔ)器</b></p><p>　　存儲(chǔ)器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元?？删幊绦蚩刂破髋溆袃煞N存儲(chǔ)器，即系統(tǒng)存儲(chǔ)器(EPROM)和用戶存儲(chǔ)器(RAM)。</p><p><b>　　3 輸入輸出接口</b>&l

46、t;/p><p>　　輸入輸出接口是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)各類信號(hào)連接的部分。 輸入口用來(lái)接收生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，輸出口用來(lái)送出可編程控制器的運(yùn)算后得出的控制信息，并通過機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各類控制。按照信號(hào)的種類歸類有直流信號(hào)輸入、輸出，交流信號(hào)的輸入、輸出；按照信號(hào)的輸人、輸出形式分有數(shù)字量輸入、輸出，開關(guān)量輸入、輸出，模擬量輸入、輸出。</p><p>　　下面通過開關(guān)量輸入

47、、輸出模塊來(lái)說明I/O模塊與CPU的連接方式。</p><p>　　(1)開關(guān)量輸入模塊</p><p>　　開關(guān)量輸人設(shè)備是各種開關(guān)、按鈕、傳感器等，其信號(hào)可能是交流電壓(110 V或 220 V)，直流電壓(12～24 V)等。因此，輸入模塊要能將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能接收的TTL標(biāo)準(zhǔn)電平的數(shù)字量信號(hào)。對(duì)于開關(guān)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(hào)變成直

48、流信號(hào)，其他與開關(guān)量直流輸入模塊工作原理相同。</p><p>　　(2)開關(guān)量輸出模塊</p><p>　　輸出模塊的作用是將CPU執(zhí)行用戶程序所輸出的TTL電平的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所需的，能驅(qū)動(dòng)特定設(shè)備的信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。</p><p>　　通常開關(guān)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。繼電器輸出可接直流或交流負(fù)載，晶體

49、管輸出屬直流輸出，只能接直流負(fù)載。當(dāng)開關(guān)量輸出的頻率低于1000 Hz，一般選用繼電器輸出模塊。當(dāng)開關(guān)量輸出的頻率大于1 000 Hz，一般選用晶體管輸出。而雙向晶閘管輸出屬交流輸出。對(duì)于繼電器輸出型，CPU輸出時(shí)接通或斷開繼電器的線圈，繼電器的觸點(diǎn)閉合或斷開，通過繼電器觸點(diǎn)控制外電路的通斷。對(duì)于晶體管輸出型，則是通過光電耦合使開關(guān)晶體管截止或飽和導(dǎo)通以控制外部電路。對(duì)于晶閘管輸出型，采用的是光觸發(fā)型雙向晶閘管。</p>

50、<p><b>　　4 電源</b></p><p>　　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(guān)電源以及為掉電保護(hù)電路供電的后備電源，后者一般為電池。</p><p><b>　　5 外部設(shè)備</b></p><p>　　編程器是PLC的重要外部設(shè)備，利用編程器可將用戶程序送人PLC的用戶程序存儲(chǔ)

51、器，調(diào)試程序、監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。編程器從結(jié)構(gòu)上可分為以下三種類型。(1)簡(jiǎn)易編程器(2)圖形編程器(3)通用計(jì)算機(jī)編程。</p><p><b>　　基本工作原理</b></p><p>　　我們已經(jīng)知道PLC是一種存儲(chǔ)程序的控制器。用戶根據(jù)某一對(duì)象的具體控制要求，編制好控制程序后，用編程器將程序鍵人到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中寄存。PLC的控制功能就是通過運(yùn)行用戶程

52、序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　PLC運(yùn)行程序的方式與微型計(jì)算機(jī)相比有較大的不同，微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，一旦執(zhí)行到END指令，程序運(yùn)行結(jié)束。而PLC從0000號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲(chǔ)地址號(hào)遞增的方向順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到END指令結(jié)束。然后再?gòu)念^開始執(zhí)行，并周而復(fù)始地重復(fù)，直到停機(jī)或從運(yùn)行(RUN)切換到停止(STOP)狀態(tài)。我們把PLC這種執(zhí)行程序的方式稱為掃描

53、工作方式。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。另外，PLC對(duì)輸入、輸出信號(hào)的處理與微型計(jì)算機(jī)不同。微型計(jì)算機(jī)對(duì)輸入、輸出信號(hào)實(shí)時(shí)處理，而PLC對(duì)輸入、輸出信號(hào)是集中批處理。下面我們具體介紹PLC的掃描工作過程。 </p><p>　　PLC掃描工作方式主要分三個(gè)階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。</p><p>　　1)輸入采樣 </p><p&g

54、t;　　PLC在開始執(zhí)行程序之前，首先掃描輸入端子，按順序?qū)⑺休斎胄盘?hào)，讀人到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個(gè)過程稱為輸入采樣。PLC在運(yùn)行程序時(shí)，所需的輸入信號(hào)不是現(xiàn)時(shí)取輸人端子上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期內(nèi)這個(gè)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)改變，只有到下一個(gè)掃描周期輸入采樣階段才被刷新。</p><p><b>　　2)程序執(zhí)行</b></p><p

55、>　　PLC完成了輸入采樣工作后，按順序從0000號(hào)地址開始的程序進(jìn)行逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸人映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像寄存器中保存。但這個(gè)結(jié)果在全部程序未被執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到輸出端子上。</p><p>　　3)輸出刷新 </p><p>　　在執(zhí)行到END指令，即執(zhí)行完了用戶的所有程

56、序后，PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進(jìn)行輸出，驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備。PLC掃描過程示意圖如下圖所示。</p><p>　　PLC掃描過程示意圖</p><p>　　PLC工作過程除了包括上述三個(gè)主要階段外，還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，PLC與其他的帶微處理器的智

57、能裝置實(shí)現(xiàn)通信。</p><p>　　第2章 設(shè)備選型及硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 材料分揀系統(tǒng)的主要硬件結(jié)構(gòu)及工作過程</p><p>　　該系統(tǒng)采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，設(shè)置的轉(zhuǎn)接面板上設(shè)計(jì)了可與PLC連接的轉(zhuǎn)接口。其外形結(jié)構(gòu)、各傳感器、氣缸等位置見圖</p><p>　　材料分揀系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)圖</p>&l

58、t;p>　　材料分揀系統(tǒng)的各部分的結(jié)構(gòu)如下：</p><p><b>　　1、操作面板</b></p><p>　　2、單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī) </p><p><b>　　3、 三菱PLC</b></p><p><b>　　5、內(nèi)置電源</b></p>&

59、lt;p><b>　　6、傳送帶</b></p><p><b>　　7、擋板</b></p><p><b>　　8、 放料庫(kù)</b></p><p>　　9、10、11、12、13、先導(dǎo)式電磁換向閥</p><p>　　14、16、18、21、23、氣缸回位限位

60、開關(guān)（磁感應(yīng)開關(guān)）</p><p>　　15、17、19、20、22、氣缸動(dòng)作限位開關(guān)（磁感應(yīng)開關(guān)）</p><p>　　24、電容傳感器 SB（檢測(cè)非金屬）</p><p>　　25、顏色傳感器 SC（檢測(cè)顏色）</p><p>　　26、電感傳感器 SA（檢測(cè)金屬材料）</p><p>　　28、29、30、導(dǎo)料軌

61、道</p><p><b>　　32、頂料缸</b></p><p><b>　　33、推料缸1</b></p><p><b>　　34、推料缸2</b></p><p><b>　　35、推料缸3</b></p><p><

62、;b>　　36、推料缸4</b></p><p>　　材料分揀系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)的功能：</p><p>　　放料庫(kù)(圖6中的8)是一個(gè)材料自動(dòng)出庫(kù)的裝置，底部有一個(gè)光電傳感器。使用時(shí)可先人為地將材料放入料庫(kù)中時(shí)，此時(shí)光電傳感器檢測(cè)到料塊時(shí)系統(tǒng)開始運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)傳送帶（圖6中的6）并由出料氣缸（圖6中的36）將料庫(kù)內(nèi)底層材料推入傳送帶。傳送帶是由單向感應(yīng)電機(jī)(圖6中的2

63、)驅(qū)動(dòng)的皮帶式輸送裝置。為了防止氣缸的壓力過大而導(dǎo)致材料被打飛，所以在出料口加了擋板（圖6中的7）。</p><p>　　自動(dòng)分揀部分由傳感器（圖6中的24、25、26）、先導(dǎo)式電磁換向閥（圖6中的9、10、11、12）、氣缸（圖6中的32、33、34、35）及導(dǎo)料軌道（圖6中的28、29、30）組成。當(dāng)傳感器檢測(cè)到相應(yīng)料塊時(shí)，對(duì)應(yīng)的先導(dǎo)式電磁換向閥動(dòng)作驅(qū)動(dòng)氣缸動(dòng)作將其推人應(yīng)去的滑道。例如：當(dāng)電感傳感器感應(yīng)到鐵塊

64、時(shí)，氣缸（圖6中的32）動(dòng)作，將鐵塊上面的物料頂住，氣缸36動(dòng)作將物料推到傳送帶上，當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到物料時(shí)，氣缸33動(dòng)作將物料推入導(dǎo)料軌道中（圖6 中的30）。</p><p>　　在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，組成氣動(dòng)回路是為了驅(qū)動(dòng)用于各種不同目的機(jī)械裝置，其最重要的三個(gè)控制內(nèi)容是：力的大小、運(yùn)動(dòng)的方向和運(yùn)動(dòng)的速度。與生產(chǎn)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(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)內(nèi)容的控制，正是利用它

65、們組成了各種氣動(dòng)控制回路。材料分揀系統(tǒng)選用的是方向控制閥中的先導(dǎo)式電磁換向閥。氣動(dòng)換向閥是利用電磁力的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)閥的換向的。主要有電磁部分和主閥兩部分組成，按照控制方式的不同可以分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式。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。因?yàn)檫@種閥的輸出流量較大，故常作為控制氣缸的主控閥。</p><p>　　當(dāng)傳感器感應(yīng)到有材料通過時(shí)，輸出一個(gè)

66、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(lái)彈出材料到導(dǎo)料軌道。</p><p>　　每個(gè)氣缸上都有兩個(gè)磁感應(yīng)開關(guān)，它們是有開關(guān)量輸入輸出的傳感器。分別作為氣缸動(dòng)作限位開關(guān)和氣缸回位限位開關(guān)。電感傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，接通電源后，在傳感器的感應(yīng)面將產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時(shí)，金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減，

67、然后根據(jù)衰減量的變化來(lái)完成無(wú)接觸檢測(cè)物體的目的。當(dāng)氣缸動(dòng)作時(shí)動(dòng)作限位開關(guān)斷開，氣缸快速?gòu)棾?，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。</p><p>　　導(dǎo)料軌道（圖6中的28、29、30、）主要作用是當(dāng)氣缸推出材料時(shí)導(dǎo)出材料。</p><p>　　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

68、們進(jìn)一步控制。</p><p>　　電感式接近開關(guān)屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器，用來(lái)檢測(cè)金屬物體。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(chǎng)的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。由此，可識(shí)別出有無(wú)金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。本系統(tǒng)用該器件來(lái)檢測(cè)金屬材料。</p><p>　　電容傳

69、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)。它的測(cè)量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板,而另一個(gè)極板是待測(cè)物體的本身。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(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。由此，便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。本裝置中電容傳感器是用于檢測(cè)非金屬材料。</p><p>　　顏色傳感器同樣也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器。它是在Si等多數(shù)光電二極管之前，分別放置R（紅）、G

70、（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。材料分揀系統(tǒng)采用它主要是用來(lái)識(shí)別白色的材料。</p><p>　　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。 </p><p>　　控制器采用三菱FX2N---32MR型PLC（圖6中的3）。它接受放料庫(kù)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)、氣缸位置傳感器的信號(hào)，根據(jù)要求分別控

71、制輸送帶電機(jī)和各電磁閥動(dòng)作。</p><p>　　內(nèi)置電源（圖6中的5 ）可以將220交流電轉(zhuǎn)換成24伏的直流電供給各個(gè)傳感器與氣閥以及轉(zhuǎn)接板上的各個(gè)指示燈，同時(shí)也為單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)提供穩(wěn)定的220伏電壓。</p><p>　　本系統(tǒng)共設(shè)置了三個(gè)檢測(cè)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(lái)添加其它的傳感器。用戶可以根據(jù)自己的需求選擇相應(yīng)的傳感器安裝即可。</p><

72、;p>　　2.2材料分揀系統(tǒng)的整個(gè)工作過程 </p><p>　　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。具體控制過程為:(1)接通電源，按下啟動(dòng)開關(guān)，系統(tǒng)進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。(2)系統(tǒng)啟動(dòng)后，下料傳感器(光電傳感裝置)檢測(cè)到料庫(kù)里有材料時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)動(dòng)。頂料氣缸（圖6中32）動(dòng)作頂住上面的物料，推料缸（圖6中36）將物料推到傳送帶上，物

73、料開始在傳送帶上運(yùn)行。然后推料缸回位，頂料缸在回位。如果下料傳感器沒有感應(yīng)到材料，傳送帶不運(yùn)行。(3)當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到鐵質(zhì)材料時(shí)，推料缸1將物料推入導(dǎo)料軌道30中。(4) 當(dāng)顏色檢測(cè)傳感器檢測(cè)到材料為白色時(shí)，顏色出料氣缸動(dòng)作將被檢測(cè)到的物料推入導(dǎo)料軌道29中。 (5)當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到非金屬材料時(shí)，非金屬氣缸動(dòng)作將待測(cè)物體推入導(dǎo)料軌道28中。 （6）當(dāng)料庫(kù)無(wú)材料時(shí)，傳送帶須繼續(xù)運(yùn)行一個(gè)行程后自動(dòng)停機(jī)。</p><p

74、>　　2.3 材料分揀系統(tǒng)各設(shè)備的選型 </p><p><b>　　三菱PLC的選型：</b></p><p>　　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。輸出信號(hào)有5個(gè)，其中一個(gè)控制電動(dòng)機(jī)，剩下的控制氣閥，也都是開關(guān)量。</p><p>　　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：&l

75、t;/p><p>　　表1：材料分揀系統(tǒng)的I/O列表</p><p>　　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(lái)的擴(kuò)展。</p><p>　　控制元件是用來(lái)調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和控制其流動(dòng)方向，使氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)獲得必

76、要的力、動(dòng)作速度和改變運(yùn)動(dòng)方向，并按規(guī)定的程序工作。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。</p><p><b>　　1、壓力控制閥</b></p><p>　　調(diào)節(jié)和控制壓力大小的氣動(dòng)元件稱為壓力控制閥。它包括調(diào)壓閥、溢流閥、順序閥及多功能組合閥。</p><p>　　調(diào)壓閥是出口側(cè)壓力可調(diào)，并能保持出口側(cè)壓力穩(wěn)定的壓力

77、控制閥。</p><p>　　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。</p><p>　　調(diào)速閥是根據(jù)“流量負(fù)反饋”原理設(shè)計(jì)而成的單路流量閥。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。調(diào)速閥根據(jù)“串聯(lián)減壓式”和“并聯(lián)溢流式”，又分為調(diào)速閥和溢流節(jié)流閥兩種主要類型。本設(shè)計(jì)選用串聯(lián)減壓式調(diào)速閥。</p>

78、<p><b>　　2、方向控制閥</b></p><p>　　方向控制閥是改變壓縮空氣流動(dòng)方向和氣流通斷狀態(tài)，使氣動(dòng)執(zhí)行元件的動(dòng)作或狀態(tài)發(fā)生變換的控制閥，其通?？煞譃閱蜗蛐涂刂崎y和換向型控制閥兩類。</p><p><b>　　單向型控制閥</b></p><p>　　單向閥是指氣流只能向一個(gè)方向流動(dòng)而不能反向

79、流動(dòng)通過的閥，是最簡(jiǎn)單的單向型方向閥。在氣動(dòng)系統(tǒng)中，單向閥除單獨(dú)使用之外，經(jīng)常與流量閥、換向閥和壓力閥組合成只能單向控制的閥。單向調(diào)速閥就是單向閥與節(jié)流閥并聯(lián)而成。單向調(diào)速閥是把節(jié)流閥芯分成了上閥芯和下閥芯兩部分。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)正向流動(dòng)時(shí)，經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流。當(dāng)反向流動(dòng)時(shí)，單向

80、閥打開，不節(jié)流。</p><p>　　(2) 換向型控制閥</p><p>　　換向型方向控制閥按控制方式分類，分為氣壓控制、電磁控制、人力控制。換向閥是利用閥芯和閥體間相對(duì)位置的不同來(lái)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。它的用途很廣，種類也很多。</p><p>　　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??；（2）互不

81、相通的油口間的泄漏??；（3）換向可靠、迅速且平穩(wěn)無(wú)沖擊。</p><p>　　按換向閥的操縱方式有：手動(dòng)式、機(jī)動(dòng)式、電磁式、液動(dòng)式、電液動(dòng)式、氣動(dòng)式。</p><p>　　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。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用三位四通電磁換向閥理由如下：</p><

82、p>　　電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動(dòng)閥芯來(lái)改變閥的工作位置。由于它操作輕便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因此應(yīng)用廣泛。</p><p>　　當(dāng)三位四通電磁換向閥兩端電磁鐵都斷電時(shí)，閥芯處于中位，各口互不相通。</p><p>　　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)。</p><p><b>　　氣動(dòng)裝置選型</b></p>

83、;<p>　　氣源選擇FB—0.048/7靜音空氣壓縮機(jī)，該空氣壓縮機(jī)具有噪音低、性能穩(wěn)定、工作安全可靠的特點(diǎn) ，適合于材料分揀系統(tǒng)的要求。它的技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　FB—0.048/7靜音空氣壓縮機(jī) </p><p>　　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）—SAW2000型號(hào)的產(chǎn)品?？諝鉃V器選用SANWO（三和）— SAL200

84、0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。該套產(chǎn)品質(zhì)量可靠，性能穩(wěn)定、體積緊湊，適合使用。</p><p>　　氣閥選用SANWO（三和）—SVK0120型號(hào)的先導(dǎo)式電磁換向閥。采用它的優(yōu)點(diǎn)：（1）外漏堵絕，內(nèi)漏易控，使用安全。（2）系統(tǒng)簡(jiǎn)單，便接電腦，價(jià)格低廉。（3）動(dòng)作快遞，功率微小，外形輕巧。該電磁閥的線圈為DC24伏，2.5瓦的線圈，電源來(lái)自分揀系統(tǒng)的內(nèi)置電源，內(nèi)置電源通過將220伏

85、轉(zhuǎn)化為24伏電壓而來(lái)。它的技術(shù)參數(shù)如下表：</p><p>　　SANWO（三和）— SVK0120先導(dǎo)式電磁換向閥</p><p>　　氣缸采用SANWO（三和）—SCDJB10-45S型號(hào)的產(chǎn)品，該產(chǎn)品與氣閥的型號(hào)相配套，性能優(yōu)越。</p><p><b>　　傳感器的選型</b></p><p>　　傳感器的作用就

86、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。</p><p>　　目前，用于顏色識(shí)別的傳感器有兩種基本類型：（1）色標(biāo)傳感器，它使用一個(gè)白熾燈光源或單色LED光源；（2）RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，它檢測(cè)物體的對(duì)三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。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。典型的輸

87、出有：NPN和PNP、繼電器和模擬輸出。</p><p>　　1、顏色傳感器的類型比較:</p><p>　　(1)光到光電流轉(zhuǎn)換器 </p><p>　　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?？梢允褂猛獠侩娐?，將光電流轉(zhuǎn)換成一定比例的電壓輸出，然后可以通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，輸送到微控制器中。 </p

88、><p>　　優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)計(jì)靈活?？梢葬槍?duì)各個(gè)應(yīng)用訂制放大器的增益和帶寬及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的速度和分辨率。</p><p>　　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。</p><p>　　(2)光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器 </p><p>　　光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器由搭配色

89、彩濾波器的光電二極管陣列組成，并整合一個(gè)跨阻抗放大器。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。 </p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化外設(shè)電路設(shè)計(jì)，改善空間利用效率，降低組裝成本。 </p><p>　　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

90、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。</p><p>　　(3)光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器</p><p>　　光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器由搭配RGB濾波器的光電二極管陣列、模似數(shù)字轉(zhuǎn)換器及用于通信和靈敏度控制的數(shù)字核心組成。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。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)： 提供抗噪聲干擾能力，

91、簡(jiǎn)化外圍電路設(shè)計(jì)，改善空間利用率，降低組裝成本 。</p><p>　　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。</p><p><b>　　2、傳感器選擇</b></p

92、><p>　　根據(jù)前面的介紹和比較，為了便于PCL控制程序的編寫，利于公司企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，綜合其各種情況，在本設(shè)計(jì)，選擇RGB顏色傳感器著為識(shí)別物料顏色的裝置，繼電器輸出方式，便于PLC控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單化，控制系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)與內(nèi)置電源的選型：</p><p>　　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

93、在應(yīng)用中更易控制的優(yōu)點(diǎn)。型號(hào)為YN60—6 ，技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　LINIX YN60—6型單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)</p><p>　　內(nèi)置電源為DADONG MD35---34型號(hào)的電源，具有易散熱，工作性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。 技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　DADONG MD35—34型號(hào)的電源</p><p>　　材料分揀系統(tǒng)

94、的控制流程圖：</p><p>　　由分揀系統(tǒng)的分揀要求畫出控制系統(tǒng)的程序流程圖如下圖：</p><p>　　流程圖詳細(xì)的描述了材料分揀系統(tǒng)的工作過程，當(dāng)電源得電時(shí)，即流程圖開始的時(shí)刻，整個(gè)系統(tǒng)開始運(yùn)行。首先由光電傳感器判斷有無(wú)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。當(dāng)有材料時(shí)，程序判斷YV5是否復(fù)位，當(dāng)它沒有復(fù)位時(shí)傳輸帶不運(yùn)行，復(fù)位時(shí)，傳輸帶自動(dòng)運(yùn)行且氣缸

95、自動(dòng)將材料打出，并每隔一定時(shí)間打一次。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。材料隨著傳送帶的運(yùn)行而前進(jìn)，遇到傳感器相對(duì)應(yīng)的傳感器時(shí)，傳感器給PLC發(fā)出信號(hào)，同時(shí)PLC給對(duì)應(yīng)的氣閥發(fā)出信號(hào)，于是同組的氣缸開始動(dòng)作打出材料。如果氣缸沒有復(fù)位則傳送帶就停止運(yùn)行。這就是整個(gè)程序的流程。</p><p><b>　　2.4 梯形圖</b></p>&

96、lt;p>　　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：</p><p>　　圖10 材料分揀系統(tǒng)的部分梯形圖</p><p><b>　　程序的下載</b></p><p>　　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PLC專用的編程電纜SC—09。這根電纜的一端是接電腦的RS232串口，一端接在

97、PLC的RS422通訊串口上。當(dāng)電纜接好之后，打開GX Developer Version7軟件，進(jìn)入要下載的文件。先轉(zhuǎn)換文件，然后選擇菜單欄里的“在線”選擇“寫入”，便可以下載程序到PLC中。如下圖所示：</p><p>　　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</p><p><b>　　4.1組態(tài)技術(shù)概述</b></p><p>　

98、　組態(tài)控制技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。利用組態(tài)控制技術(shù)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)與一般計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上沒有本質(zhì)的區(qū)別，它們都是由被控對(duì)象、傳感器、I/O接口、計(jì)算機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)幾部分組成。</p><p>　　一般計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　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(cè)，然后將參數(shù)顯示于計(jì)算機(jī)的顯示器上。并根據(jù)參數(shù)實(shí)際值與設(shè)定值的偏差，按照一定的控制算法發(fā)出

99、控制命令，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，從而完成任務(wù)。</p><p>　　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(chǎng)設(shè)備的橋梁。內(nèi)部有將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量D/A轉(zhuǎn)換器、模擬量轉(zhuǎn)換數(shù)字量的A/D轉(zhuǎn)換器、對(duì)開關(guān)量進(jìn)行隔離的光電隔離器等。</p><p>　　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。</p><p>　　4.2組態(tài)控制技術(shù)相對(duì)

100、于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　組態(tài)的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（Distributed Control System簡(jiǎn)稱DCS）的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動(dòng)化技術(shù)人員所熟知的。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(shì)日趨明顯。這些優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：PC技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟；由PC構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對(duì)較低的擁有成本；PC

101、的軟件資源和硬件資豐富，軟件之間的互操作性強(qiáng)；基于PC的控制系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)和使用，可以容易地得到技術(shù)方面的支持。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。</p><p>　　組態(tài)（Configuration）的意思就是模塊的任意組合。簡(jiǎn)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。 </p><p>　　在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實(shí)現(xiàn)

102、某一任務(wù)，都是通過編寫程序（如使用BASIC,C,FORTRAN等）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。編寫程序不但工作量大、周期長(zhǎng)，而且容易犯錯(cuò)誤，不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個(gè)問題。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。 </p><p>　　這樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員就可以把更多的注意力集中在如何選擇最優(yōu)的控制方法上，設(shè)計(jì)出合理的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選者合適的控制算法等這些提高控制品質(zhì)的關(guān)鍵問題上。一方面，從管理的角度講，用

103、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。 </p><p>　　2.3常用于組態(tài)控制技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和組態(tài)軟件</p><p>　　一般來(lái)說，只要采用IPC（工業(yè)控制計(jì)算機(jī)），選擇通用接口部件和組態(tài)軟件，這樣構(gòu)成的系統(tǒng)都是基于組態(tài)控制技術(shù)的。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)。如：中國(guó)的研華

104、公司、時(shí)利和公司、德國(guó)的西門子公司、日本三菱等等。</p><p>　　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(guó)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。</p><p>　　4.3 組態(tài)控制畫面的設(shè)計(jì)</p><p>　　打開MCGS組態(tài)環(huán)境這個(gè)軟件，進(jìn)入它的主界面。設(shè)計(jì)出監(jiān)控的畫面如（圖12）：</p>

105、<p>　　圖12 材料分揀系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫面</p><p>　　4.4組態(tài)控制參數(shù)與通訊參數(shù)的設(shè)定</p><p>　　首先對(duì)畫面上的按鈕進(jìn)行動(dòng)畫連接設(shè)置。例如：?jiǎn)螕舢嬅嫔系牟牧蠋?kù)指示燈，在表達(dá)式里設(shè)置SN=1，閃爍實(shí)現(xiàn)方式與閃爍速度的設(shè)置如（圖13）：</p><p>　　圖13 動(dòng)態(tài)組態(tài)屬性設(shè)置</p><p>　　對(duì)

106、于其它的指示燈設(shè)置方法也如材料庫(kù)指示燈，但表達(dá)式必須對(duì)應(yīng)各自的變量參數(shù)。當(dāng)其它指示燈的對(duì)應(yīng)變量設(shè)置完成之后。對(duì)組態(tài)的通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，打開設(shè)備窗口分別添加如下兩個(gè)設(shè)備：通用串口父設(shè)備和FX系列編程口。</p><p>　　圖 14 設(shè)備的添加</p><p>　　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(wú)誤后點(diǎn)確定。</p&

107、gt;<p>　　圖 15 通用串口設(shè)備屬性編輯</p><p>　　再對(duì)FX系列編程口進(jìn)行設(shè)置，雙擊FX系列編程口彈出設(shè)備屬性編輯對(duì)話框，對(duì)它的參數(shù)作如表2和圖16設(shè)置，當(dāng)設(shè)置好參數(shù)后點(diǎn)擊檢查，無(wú)誤后點(diǎn)確定。</p><p>　　表2 通道連接的設(shè)置</p><p><b>　　圖16 設(shè)備屬性</b></p>

108、<p>　　4.5 組態(tài)監(jiān)控功能概述</p><p>　　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。當(dāng)材料庫(kù)里有材料時(shí)，材料庫(kù)指示燈開始閃爍。同時(shí)傳送帶的指示燈也閃爍，表明傳送帶在工作。SA、SB、SC分別為鐵塊、顏色、鋁塊的指示燈，當(dāng)材料分揀系統(tǒng)感應(yīng)到對(duì)應(yīng)的材料時(shí)指示燈開始指示。SBW2、SBW3、SBW4、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。YV2、YV3、

109、YV4、YV5為氣閥的指示燈，當(dāng)氣閥動(dòng)作時(shí)對(duì)應(yīng)的指示燈變亮。</p><p>　　4.4材料分揀系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　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。這個(gè)過程便于我們發(fā)現(xiàn)問題與不足。通上電源，觀察指示燈，一切正常之后開始加材料。</p><p>　　通過運(yùn)行，在材料加入料槽后發(fā)現(xiàn)材料容易被氣缸打飛。從兩個(gè)方面解決這個(gè)問題，首先調(diào)低氣缸的氣

110、壓，但氣壓波動(dòng)較大，仍然無(wú)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。此問題順利得到解決。</p><p>　　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。通過多次調(diào)試找到了適合的位置，即傳感器的底部與傳送帶的距離。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。&l

111、t;/p><p>　　傳感器對(duì)應(yīng)的各個(gè)氣缸在感應(yīng)到材料后便開始動(dòng)作，但由于氣壓的原因，材料不是被打飛，就是根本沒有觸到材料。首先將總氣源的氣壓穩(wěn)定在2.5Mp, 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。</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　綜全文所述，本文對(duì)PLC及組態(tài)技術(shù)的工作原理、適用領(lǐng)域做出了