畢業(yè)設計-----自動輸送分揀系統(tǒng)（控制部分）

1、<p>　　自動輸送分揀系統(tǒng)（控制部分）</p><p>　工 學 部 工學一部</p><p>　專 業(yè)</p><p>　班 級</p><p>　學 號</p><p>　姓 名</p><p>　指導教師</p><p&g

2、t;　負責教師</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文較為詳細的介紹了自動輸送分揀系統(tǒng)的工作原理，傳感器應用技術和分揀機的結構、性能、優(yōu)缺點以及采用PLC控制的優(yōu)點。通過收集大量的資料，結合當今世界采用的分揀技術，根據(jù)畢業(yè)設計要求，我采用了傳送帶輸送系統(tǒng)、傳感器識別材料材質(zhì)技術和氣泵組成了自動輸送分揀系統(tǒng)。通過計算機編寫PLC程序，再通

3、過通訊線纜實現(xiàn)計算機與PLC的通訊，由上位機顯示出運行畫面，下位機控制材料分揀系統(tǒng)，自動輸送分揀系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中的運用，大大提高了勞動生產(chǎn)率。</p><p>　　關鍵詞：傳感器；PLC；自動化；材料分揀</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper is more detailed intro

4、duction of the automatic sorting conveyor system works, sensor technology and sorting of the structure, performance, and the advantages and disadvantages of using the advantages of PLC control. A lot of information throu

5、gh the collection, with the world today using the sorting technology, in accordance with design requirements graduation, I used a belt conveyor system, sensor technology to identify materials and material composition of

6、the pump automatically sort</p><p>　　Keywords: sensors; PLC; automation; material sorting</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1

7、.1 畢設課題概述1</p><p>　　1.2 自動分揀系統(tǒng)發(fā)展概況1</p><p>　　2 自動輸送分揀系統(tǒng)的設計4</p><p>　　2.1 設計目的4</p><p>　　2.2 設計思想4</p><p>　　2.3 自動分揀系統(tǒng)組成5</p><p>　　2.4 傳感

8、器的選型6</p><p>　　2.4.1 傳感器的種類6</p><p>　　2.4.2 傳感器的選擇8</p><p><b>　　3 系統(tǒng)設計9</b></p><p>　　3.1 可編程控制器的工作原理9</p><p>　　3.2 STEP7程序使用介紹12</p>

9、;<p>　　3.3 應用系統(tǒng)方案設計14</p><p>　　3.3.1 控制程序設計14</p><p>　　3.3.2 硬件系統(tǒng)設計16</p><p><b>　　4 系統(tǒng)調(diào)試19</b></p><p>　　4.1 工作原理19</p><p>　　4.2 軟硬件

10、設備19</p><p>　　4.2.1 計算機與PLC串接口19</p><p>　　4.2.2 I/O接口通訊19</p><p>　　4.3 下位機與上位機通訊20</p><p><b>　　結 論22</b></p><p>　　結束語錯誤！未定義書簽。</p>

11、<p><b>　　參考文獻23</b></p><p><b>　　致 謝23</b></p><p>　　附 錄I 硬件接線圖25</p><p>　　附 錄II 梯形圖程序26</p><p><b>　　緒論</b></p><p

12、><b>　　畢設課題概述</b></p><p>　　隨著科學技術的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開始運用各種各樣的自動化機械設備，計算機控制技術和信息技術成為信息傳遞和處理的重要手段。雖然在多數(shù)的分揀系統(tǒng)中，某些作業(yè)環(huán)節(jié)還需要有人工的參與，但作業(yè)強度已越來越小，完全由機械完成分揀作業(yè)的自動分揀系統(tǒng)也應運而生。機械化、自動化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點與發(fā)展趨勢。分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、

13、分類裝置、輸送裝置及分揀道口四部分組成，它們通過計算機網(wǎng)絡聯(lián)結在一起，配合人工控制及相應的人工處理環(huán)節(jié)構成一個完整的分揀系統(tǒng)。其主要特點: 能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率極低，分揀作業(yè)基本實現(xiàn)無人化。自動分揀系統(tǒng)中人員的使用僅局限于進貨時的接貨、系統(tǒng)的控制、系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護等，這恰好適應了企業(yè)對減少人員使用、減輕員工勞動強度、提高人員使用效率的要求，因此受到了廣泛重視。完成這次畢業(yè)設計題目所使用的自動分揀系統(tǒng)裝置是一個模擬自

14、動化工業(yè)生產(chǎn)過程的微縮模型，它使用了PLC、傳感器、位置控制、氣泵。</p><p>　　自動分揀系統(tǒng)發(fā)展概況</p><p>　　自動分揀系統(tǒng)（Automated Sorting System）是二次大戰(zhàn)后在美國、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達國家大中型物流中心不可缺少的一部分。該系統(tǒng)的作業(yè)過程可以簡單描述如下：物流中心每天接收成百上千家供應商或貨主通

15、過各種運輸工具送來的成千上萬種商品，在最短的時間內(nèi)將這些商品卸下并按商品品種、貨主、儲位或發(fā)送地點進行快速準確的分類，將這些商品運送到指定地點（如指定的貨架、加工區(qū)域、出貨站臺等），同時，當供應商或貨主通知物流中心按配送指示發(fā)貨時，自動分揀系統(tǒng)在最短的時間內(nèi)從龐大的高層貨存架存儲系統(tǒng)中準確找到要出庫的商品所在位置，并按所需數(shù)量出庫，將從不同儲位上取出的不同數(shù)量的商品，按配送地點的不同運送到不同的理貨區(qū)域或配送站臺集中，以便裝車配送。 &

16、lt;/p><p>　　自動分揀系統(tǒng)的主要特點： </p><p>　?、?能連續(xù)、大批量地分揀貨物。由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動作業(yè)方式，自動分揀系統(tǒng)不受氣候、時間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運行，同時由于自動分揀系統(tǒng)單位時間分揀件數(shù)多，因此自動分揀系統(tǒng)的分揀能力是人工分揀系統(tǒng)可以連續(xù)運行100個小時以上，每小時可分揀7000件包裝商品，如用人工則每小時只能分揀150件左右，同時分揀人員

17、也不能在這種勞動強度下連續(xù)工作8小時。 </p><p>　?、?分揀誤差率極低。自動分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機制，如果采用人工鍵盤或語音識別方式輸入，則誤差率在3%以上，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼的印刷本身有差錯，否則不會出錯。因此，目前自動分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術來識別貨物。 </p><p>　?、?分揀作業(yè)基本實

18、無人化。國外建立自動分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動強度，提高人員的使用效率，因此自動分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。分揀作業(yè)本身并不需要使用人員，人員的使用僅局限于以下工作： </p><p>　　①送貨車輛抵達自動分揀線的進貨端時，由人工接貨。 </p><p>　?、谟扇斯た刂品謷到y(tǒng)的運行。 </p><p>　　

19、③分揀線末端由人工將分揀出來的貨物進行集載、裝車。</p><p>　?、茏詣臃謷到y(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護。 </p><p>　　如美國一公司配送中心面積為10萬平方米左右，每天可分揀近40萬件商品，僅使用400名左右員工，這其中部分人員都在從事上述一、三、四項工作，自動分揀線作到了無人化作業(yè)。 </p><p>　　自動分揀系統(tǒng)的組成： </p>&

20、lt;p>　　自動分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。 控制裝置的作用是識別、接收和處理分揀信號，根據(jù)分揀信號的要求指示分類裝置、按商品品種、送達地點或按貨主的類別對商品進行自動分類。這些分揀需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測、語音識別、高度檢測及形狀識別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去，根據(jù)對這些分揀信號判斷，來決定某一種商品該進入哪一個分揀道口。</p>&

21、lt;p>　　分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示，當具有相同分揀信號的商品經(jīng)過該裝置時，該裝置動作，使改變在輸送裝置上的運行方向進入其它輸送機或進入分揀道口。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種，不同的裝置對分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。</p><p>　　輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機，其主要作用是使待分揀商品通過控制裝置

22、、分類裝置，并輸送裝置的兩側，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機（或主傳送帶）以便進行后續(xù)作業(yè)。 </p><p>　　分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機（或主傳送帶）進入集貨區(qū)域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使商品從主輸送裝置滑向集貨站臺，在那里由工作人員將該道口的所有商品集中后或是入庫儲存，或是組配裝車并進行配送作業(yè)。</p><p>　　以上四部分裝置通過計

23、算機網(wǎng)絡聯(lián)結在一起，配合人工控制及相應的人工處理環(huán)節(jié)構成一個完整的自動分揀系統(tǒng)。</p><p>　　自動輸送分揀系統(tǒng)的設計</p><p><b>　　設計目的</b></p><p>　　材料輸送分揀系統(tǒng)主要由氣動部分、電器控制部分組成。氣動部分由電磁閥和氣缸組成，電氣控制由西門子的可編程控制器、電源、傳感器等部件組成。通過傳感器信號采集，

24、PLC編程，實現(xiàn)對異步電機、電磁閥進行較復雜的位置控制、開關控制等功能。</p><p><b>　　主要特點：</b></p><p>　?、?系統(tǒng)可持續(xù)，大批量的進行分揀貨物；</p><p>　　⑵ 系統(tǒng)工作效率高，分揀誤差率很低；</p><p>　?、?系統(tǒng)分揀過程可實現(xiàn)自動化，無人監(jiān)控，減少工作人員，減輕人工

25、工作強度，提高勞動生產(chǎn)率。</p><p><b>　　設計思想</b></p><p>　　實現(xiàn)各種材質(zhì)貨物的自動輸送與分揀，功能實現(xiàn)：對三種不同材質(zhì)的貨物進行分揀。方案實現(xiàn)：貨物輸送控制、貨物識別與分揀。物料分揀實物教學模型由底座、氣動部分、及電氣控制等三部分組成。氣動部分由電磁閥和氣缸組成，電氣控制由西門子的可編程控制器、電源、傳感器等部件組成。通過傳感器信號采

26、集，PLC編程，實現(xiàn)對異步電機、電磁閥進行較復雜的位置控制、開關控制等功能。當材料靠近各傳感器時，就會使傳感器動作，此時材料并沒有到達物料槽的位置，因此要在檢測到物塊之后再計傳送帶運行的步距。當光電編碼器檢測到所走的步距后，驅動相應的電磁閥，控制氣缸推動物塊到相應的物料槽中。</p><p>　　圖2.1分揀系統(tǒng)過程示意圖</p><p><b>　　自動分揀系統(tǒng)組成</b

27、></p><p>　　自動分揀系統(tǒng)是物流中心廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達國家大中型物流中心、陪送中心不可缺少的一部分。自動輸送分揀系統(tǒng)機種很多，但其主要組成部分基本相似。</p><p>　　基本由如下各部分組成：</p><p>　　1．輸入裝置：被分揀物品由輸送機送入分揀系統(tǒng)。</p><p>　　2．貨架傳感器

28、設定裝置：被分揀物品進入分揀系統(tǒng)前，先把對應傳感器設定信息。</p><p>　　3．進貨裝置：它把被分揀物品依次均衡的送入分揀傳送帶，與此同時還要使物品逐步加速到分揀傳送帶的速度。</p><p>　　4．分揀裝置：它是自動分揀機的主要部分，包括傳送裝置和分揀裝置兩部分，前者的功能是把分揀物品送到分揀通道位置上，后者的功能是把被分揀的物品送入相對應分揀通道。</p><

29、;p>　　5．分揀道口：它是從分揀傳送帶上接納被分揀物品的裝置，可暫時存放進入的商品，當分揀道口滿載時，由光電管控制阻止分揀物品再進入分揀道口。</p><p>　　6．計算機控制器：是傳遞處理和控制整個分揀系統(tǒng)的指揮中心，自動分揀系統(tǒng)的實施主要靠它把分揀信號傳送到相應的分揀道口，并控制啟動分揀裝置，把被分揀物品送入道口。分揀機控制方式主要是脈沖信號跟蹤法。</p><p><

30、b>　　傳感器的選型</b></p><p><b>　　傳感器的種類</b></p><p>　　傳感器有許多分類方法，但常用的分類方法有兩種，一種是按被測物理量來分；另一種是按傳感器的工作原理來分。</p><p>　　按被測物理量劃分的傳感器，常見的有：溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、流量傳感器、液位傳感

31、器、力傳感器、加速度傳感器、轉矩傳感器等。 按工作原理可劃分為：</p><p><b>　　1．電學式傳感器</b></p><p>　　電學式傳感器是非電量電測技術中應用范圍較廣的一種傳感器，常用的有電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、磁電式傳感器及電渦流式傳感器等。</p><p>　　電阻式傳感器是利用變阻器將被測非電量轉

32、換為電阻信號的原理制成。電阻式傳感器一般有電位器式、觸點變阻式、電阻應變片式及壓阻式傳感器等。電阻式傳感器主要用于位移、壓力、應變、力矩、氣流流速、液位和液體流量等參數(shù)的測量。</p><p>　　電容式傳感器是利用改變電容的幾何尺寸或改變介質(zhì)的性質(zhì)和含量，從而使電容量發(fā)生變化的原理制成。主要用于壓力、位移、液位、厚度、水分含量等參數(shù)的測量。</p><p>　　電感式傳感器是利用改變磁路

33、幾何尺寸、磁體位置來改變電感或互感的電感量或壓磁效應原理制成的。主要用于位移、壓力、力、振動、加速度等參數(shù)的測量。</p><p>　　磁電式傳感器是利用電磁感應原理，把被測非電量轉換成電量制成。主要用于流量、轉速和位移等參數(shù)的測量。</p><p>　　電渦流式傳感器是利用金屑在磁場中運動切割磁力線，在金屬內(nèi)形成渦流的原理制成。主要用于位移及厚度等參數(shù)的測量。</p>&l

34、t;p><b>　　2．磁學式傳感器</b></p><p>　　磁學式傳感器是利用鐵磁物質(zhì)的一些物理效應而制成的，主要用于位移、轉矩等參數(shù)的測量。</p><p><b>　　3．光電式傳感器</b></p><p>　　光電式傳感器在非電量電測及自動控制技術中占有重要的地位。它是利用光電器件的光電效應和光學原理制

35、成的，主要用于光強、光通量、位移、濃度等參數(shù)的測量。</p><p><b>　　4．電勢型傳感器</b></p><p>　　電勢型傳感器是利用熱電效應、光電效應、霍爾效應等原理制成，主要用于溫度、磁通、電流、速度、光強、熱輻射等參數(shù)的測量。</p><p><b>　　5．電荷傳感器</b></p>&l

36、t;p>　　電荷傳感器是利用壓電效應原理制成的，主要用于力及加速度的測量。</p><p><b>　　6．半導體傳感器</b></p><p>　　半導體傳感器是利用半導體的壓阻效應、內(nèi)光電效應、磁電效應、半導體與氣體接觸產(chǎn)生物質(zhì)變化等原理制成，主要用于溫度、濕度、壓力、加速度、磁場和有害氣體的測量。</p><p><b>

37、　　7．諧振式傳感器</b></p><p>　　諧振式傳感器是利用改變電或機械的固有參數(shù)來改變諧振頻率的原理制成，主要用來測量壓力。</p><p><b>　　8．電化學式傳感器</b></p><p>　　電化學式傳感器是以離子導電為基礎制成，根據(jù)其電特性的形成不同，電化學傳感器可分為電位式傳感器、電導式傳感器、電量式傳感器、

38、極譜式傳感器和電解式傳感器等。電化學式傳感器主要用于分析氣體、液體或溶于液體的固體成分、液體的酸堿度、電導率及氧化還原電位等參數(shù)的測量。</p><p>　　另外，根據(jù)傳感器對信號的檢測轉換過程，傳感器可劃分為直接轉換型傳感器和間接轉換型傳感器兩大類。前者是把輸入給傳感器的非電量一次性的變換為電信號輸出，如光敏電阻受到光照射時，電阻值會發(fā)生變化，直接把光信號轉換成電信號輸出；后者則要把輸入給傳感器的非電量先轉換成

39、另外一種非電量，然后再轉換成電信號輸出，如采用彈簧管敏感元件制成的壓力傳感器就屬于這一類，當有壓力作用到彈簧管時，彈簧管產(chǎn)生形變，傳感器再把變形量轉換為電信號輸出。</p><p><b>　　傳感器的選擇</b></p><p>　　根據(jù)畢設要求識別鐵質(zhì)材料、鋁質(zhì)材料、黃顏色材料。我選擇了電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、光電傳感器。電感傳感器，可檢測出鐵質(zhì)材料；

40、電容傳感器，可檢測出金屬材料；顏色傳感器，可檢測出不同的顏色。光電傳感器，檢測物體通過情況?？紤]到成本和檢測精度，本設計采用的電感傳感器為國產(chǎn)品牌，電容傳感器和顏色傳感器為進口歐姆龍品牌。考慮到電容傳感器可以檢測金屬材料，所以將電感傳感器安裝在第一通道上，電容傳感器安裝在第二通道上，顏色傳感器安裝在第三通道上，第四通道為備用通道，可以加裝其他傳感器識別其他材質(zhì)的材料。</p><p><b>　　系統(tǒng)設

41、計</b></p><p>　　可編程控制器的工作原理</p><p>　　可編程控制器是60年代末在美國首先出現(xiàn)，當時叫可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能。PLC的基本設計思想是把計算機功能完善、靈活、通用等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點

42、結合起來，控制器的硬件是標準的、通用的。根據(jù)實際應用對象，將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲器內(nèi)?？刂破骱捅豢貙ο筮B接方便。自動輸送分揀系統(tǒng)（控制部分）就是應用可編程序控制器(PLC)對輸送的材料進行自動分揀控制的。</p><p>　　PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，在PLC中用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結束符后又返回第一條，如此周而復始不斷循環(huán)。PLC的掃描過程分為內(nèi)

43、部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。當PLC處于停狀態(tài)時，只進行內(nèi)部處理和通信操作服務等內(nèi)容。在PLC處于運行狀態(tài)時，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通端狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對應的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新。接著進入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行時，輸入映象寄存器與外界

44、隔離，即使輸入信號發(fā)生變化，其映象寄存器的內(nèi)容也不會發(fā)生變化，只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。 根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。遇到程序跳轉指令，根據(jù)跳轉條件是否滿足來決定程序的跳轉地址。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對應輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對應映象寄存器，根據(jù)用戶程序</p><p>　　可編

45、程控制器的結構多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結構。通常由中央處理單元（CPU）、存儲器（RAM、ROM）、輸入輸出單元（I/O）、電源和編程器等幾個部分組成。</p><p>　　CPU作為整個PLC的核心，起著總指揮的作用。CPU一般由控制電路、運算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個集成電路的芯片上。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路連接。C

46、PU的功能有以下一些：從存儲器中讀取指令，執(zhí)行指令，取下一條指令，處理中斷。 </p><p>　　存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器；存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器；存放工作數(shù)據(jù)的存儲器稱為數(shù)據(jù)存儲器。常用的存儲器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一種可進行讀寫操作的隨機存儲器存放用戶程序，生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)，存放在RAM中的用戶程序可方便地修

47、改。RAM存儲器是一種高密度、低功耗、價格便宜的半導體存儲器，可用鋰電池做備用電源。掉電時，可有效地保持存儲的信息。EPROM、EEPROM都是只讀存儲器。用這些類型存儲器固化系統(tǒng)管理程序和應用程序。 </p><p>　　I/O單元實際上是PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信號的接口部件。I/O單元有良好的電隔離和濾波作用。因此，PLC在一個掃描周期內(nèi)，對輸入狀態(tài)的采樣只在輸入采樣階段進行。當PLC進入程序執(zhí)行階

48、段后輸入端將被封鎖，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段才對輸入狀態(tài)進行重新采樣。這方式稱為集中采樣，即在一個掃描周期內(nèi)，集中一段時間對輸入狀態(tài)進行采樣。在用戶程序中如果對輸出結果多次賦值，則最后一次有效。在一個掃描周期內(nèi)，只在輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)從輸出映象寄存器中輸出，對輸出接口進行刷新。在其它階段里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映象寄存器中。這種方式稱為集中輸出。對于小型PLC，其I/O點數(shù)較少，本次畢業(yè)設計程序較短，一般采用集中采樣、集中

49、輸出的工作方式，雖然在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應速度，但使PLC工作時大多數(shù)時間與外部輸入/輸出設備隔離，從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強了系統(tǒng)的可靠性。而對于大中型PLC，其I/O點數(shù)較多，控制功能強，用戶程序較長，為提高系統(tǒng)響應速度，可以采用定期采樣、定期輸出方式，或中斷輸入、輸出方式以及采用智能I/O接口等多種方式。接到PLC輸入接口的輸入器件是各種開關、按</p><p>　　PLC電源單元包括系統(tǒng)的

50、電源及備用電池，電源單元的作用是把外部電源轉換成內(nèi)部工作電壓。PLC內(nèi)有一個穩(wěn)壓電源用于對PLC的CPU單元和I/O單元供電。</p><p>　　編程器是PLC的最重要外圍設備。利用編程器將用戶程序送入PLC的存儲器，還可以用編程器檢查程序，修改程序，監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。除此以外，在個人計算機上添加適當?shù)挠布涌诤蛙浖纯捎脗€人計算機對PLC編程。利用微機作為編程器，可以直接編制并顯示梯形圖。</p

51、><p>　　在發(fā)達的工業(yè)國家，PLC已經(jīng)廣泛的應用在所有的工業(yè)部門，隨著其性能價格比的不斷提高，應用范圍不斷擴大，在我國有越來越多的行業(yè)領域開始應用到PLC。PLC的應用領域主要有以下幾個方面：數(shù)字量邏輯控制；運動控制； 閉環(huán)過程控制； 數(shù)據(jù)處理；通信聯(lián)網(wǎng)。</p><p>　　STEP7程序使用介紹 </p><p>　　瀏覽條 指令樹 交叉

52、引用 數(shù)據(jù)塊 狀態(tài)圖 符號表</p><p>　　輸出窗口 狀態(tài)條 程序編輯器 局部變量表</p><p>　　圖３.1 S7-200編程軟件STEP 7 - Micro/WIN 3.2</p><p>　　“視圖”-- 選擇該類別，為程序塊、符號表，狀態(tài)圖，數(shù)據(jù)塊，系統(tǒng)塊，交叉引

53、用及通訊顯示按鈕控制?！肮ぞ摺?- 選擇該類別，顯示指令向導、TD200向導、位置控制向導、EM 253控制面板和調(diào)制解調(diào)器擴充向導的按鈕控制。注釋：當瀏覽條包含的對象因為當前窗口大小無法顯示時，瀏覽條顯示滾動按鈕，使您能向上或向下移動至其他對象 。符號表、全局變量表窗口允許分配和編輯全局符號（即可在任何POU中使用的符號值，不只是建立符號的POU）?？梢越⒍鄠€符號表?？稍陧椖恐性黾右粋€S7-200系統(tǒng)符號預定義表。當編譯程序或指令庫

54、時，提供訊息。當輸出窗口列出程序錯誤時，可以雙擊錯誤訊息，會在程序編輯器窗口中顯示適當?shù)木W(wǎng)絡。狀態(tài)條在STEP 7-Micro/WIN中操作時的操作狀態(tài)信息。程序編輯器窗口包含用于該項目的編輯器（LAD、FBD或STL）的局部變量表和程序視圖。局部變量表包含對局部變量所作的賦值（即子例行程序和中斷例行程序使用的變量）。在局部變量表中建立的變量暫時使用。工具條為最常用的STEP 7-Micro/WIN操作提供便利的存取。可以定制每個工具條

55、的內(nèi)容和外觀。</p><p>　　1. 創(chuàng)建一個項目結構，項目就象一個文件夾，所有數(shù)據(jù)都以分層的結構存在于其中，任何時候你都可以使用。在創(chuàng)建一個項目之后，所有其他任務都在這個項目下執(zhí)行。 </p><p>　　2. 組態(tài)一個站，組態(tài)一個站就是指定要使用的可編程控制器，例如S7300、S7400等。 </p><p>　　3. 組態(tài)硬件就是在組態(tài)表中指定你的控制方案

56、所要使用的模板以及在用戶程序中以什么樣的地址來訪問這些模板。 </p><p>　　4. 組態(tài)網(wǎng)絡和通訊連接，通訊的基礎是預先組態(tài)網(wǎng)絡，也就是要創(chuàng)建一個滿足你的控制方案的子網(wǎng)，網(wǎng)絡地址也是程序自動生成如果沒有更改經(jīng)驗一定不要修改。 </p><p>　　5. 定義符號，可以在符號表中定義局部或共享符號，符號的命名一般用字母編寫不超過8個字節(jié)，最好不要使用很長的漢字進行描述，否則對程序的執(zhí)行

57、有很大的影響。 </p><p>　　6. 創(chuàng)建程序，用梯形圖編程語言創(chuàng)建一個與模板相連結或與模板無關的程序并存儲。創(chuàng)建程序是我們控制工程的重要工作之一，一般可以采用線形編程（基于一個塊內(nèi)，OB1）、分布編程（編寫功能塊FB,OB1組織調(diào)用）、結構化編程（編寫通用塊）。我們最常采用的是結構化編程和分布編程配合使用，很少采用線形編程。 </p><p>　　7．下載程序到可編程控制器，完成所

58、有的組態(tài)、參數(shù)賦值和編程任務之后，可以下載整個用戶程序到可編程控制器。在下載程序時可編程控制器必須在允許下載的工作模式下（STOP或RUN-P）,RUN-P模式表示，這個程序將一次下載一個塊，如果重寫一個舊的CPU程序就可能出現(xiàn)沖突，所以一般在下載前將CPU切換到STOP模式。</p><p><b>　　應用系統(tǒng)方案設計</b></p><p><b>　

59、　控制程序設計</b></p><p>　　可編程控制器的特點：編程方法簡單易學；功能強大，性價比高；硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強；可靠性強，抗干擾能力強；系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試工作量少；維護工作量小，維護方便；體積小，能耗低。因為可編程控制器具有以上等特點和優(yōu)點，所以本次畢業(yè)設計采用PLC控制整個系統(tǒng)硬件工作。</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)類型：由PLC構成的單

60、機控制系統(tǒng)；由PLC構成的集中控制系統(tǒng)；由PLC構成的分布式控制系統(tǒng)；用PLC構成遠程I/O控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用的是用PLC構成的單機控制系統(tǒng)。</p><p>　　系統(tǒng)的運行方式：手動運行方式；半自動運行方式；自動運行方式。本系統(tǒng)采用的是自動運行方式。</p><p>　　分析所控制的設備或系統(tǒng)。PLC最主要的目的是控制外部系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可能是單個機器，機群或一個生產(chǎn)過程。判斷一下所要控

61、制的設備或系統(tǒng)的輸入輸出點數(shù)是否符合可編程控制器的點數(shù)要求。判斷一下所要控制的設備或系統(tǒng)的復雜程度，分析內(nèi)存容量是否夠用?！?#160;            </p><p>　　CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號

62、，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存程序和數(shù)據(jù)。</p><p>　　I/O模塊:輸入（Input）模塊和輸出（Output）模塊簡稱I/O。模塊它們是聯(lián)系系統(tǒng)外部設備和CPU模塊的橋梁。將所要控制的設備或系統(tǒng)的輸入信號進行賦值，與PLC的輸入編號相對應。將所要控制的設備或系統(tǒng)的輸出信號進行賦值，與PLC的輸出編號相對應。接口2.0SN為下料傳感器，接口2.1SKW1為推氣缸1動作限位，接口0.0SKW

63、2為推氣缸2動作限位， 輸入I0.2SKW3為推氣缸3動作限位，輸入I0.3SKW4為推氣缸4動作限位，輸入I0.4SKW5為下料氣缸動作限位，輸入I0.5SA為電感傳感，輸入I0.6SB為電容傳感器，輸入I0.7SC為顏色1傳感器，輸入I1.0SBW1為推氣缸1回位限位，輸入I1.1SBW2為推氣缸2回位限位，輸入I1.2SBW3為推氣缸3回位限位，輸入I1.3SBW4為推氣缸4回位限位，輸入I1.4SBW5為下料氣缸回位限

64、位，輸入I1.5SD為顏色2傳感器, 輸入I0.1UCP為計數(shù)傳感器，輸出Q0.0YV1為推氣缸1電磁閥，輸出Q0.1YV2為推氣缸2電磁閥，輸出Q0.2YV3為推氣缸3電磁閥，輸出Q0.3YV4為推氣缸4電磁閥，輸出Q0</p><p>　　系統(tǒng)供電設計PLC一般使用AC 220V電源或DC 24V電源。內(nèi)部的開關電源為各種模塊提供不同電壓等級的直流電源。本系統(tǒng)采用AC 220V電源為工作電源。</p&

65、gt;<p>　　這里設計的材料分揀的程序，是利用了ＰＬＣ的可編程控制功能。通過邏輯分析來實現(xiàn)的，在系統(tǒng)啟動時，輸入I0.1的高電平引起運行中間寄存器M0.1的自鎖，從而進入系統(tǒng)自運轉狀態(tài)。</p><p>　　一個控制周期為65s，分為四步，因此可用一個循環(huán)定時器來控制周期時間，用各時段時間與該定時器給定值比較即可獲得該時段切入點，用以調(diào)用相應子程序。</p><p>　　

66、采用帶參數(shù)子程序，子程序中包含要傳遞的參數(shù)。在西門子S7一200可編程控制器的SIMATIC指令中規(guī)定:一個子程序最多可以傳遞16個參數(shù);要傳遞的參數(shù)在編制子程序時必須加以定義;參數(shù)必須有一個符號名(最多8個字符)，并確定其變量類型和數(shù)據(jù)類型. 這樣，一個循環(huán)的12個時間段只用2個帶參數(shù)子程序即可滿足設計要求。每個帶參數(shù)子程序要分別調(diào)用8次和4次，只不過每次調(diào)用時要根據(jù)程序要求傳遞不同參數(shù)地址。由此可見，帶參數(shù)子程序特別適合同樣一個子程

67、序需多次被調(diào)用，且每次調(diào)用參數(shù)的名稱都不相同;或者說，每次調(diào)用參數(shù)的實際地址都不相同。充分利用帶參數(shù)子程序的特點，就可以大大簡化程序，起到事半功倍的效果。而不帶參數(shù)的子程序使用也很廣泛，通常用于精干主程序，將部分程序用子程序形式表示，使用時再調(diào)用該子程序;也用于一段程序可能多次重復使用，但該段程序中的參數(shù)為全局變量，無須進行參數(shù)值傳遞，此時即可使用不帶參數(shù)的子程序。</p><p>　　S7-200在程序的控制邏

68、輯中不斷循環(huán)，讀取和寫入數(shù)據(jù)。當您將程序下載至PLC并將PLC放置在RUN（運行）模式時，PLC的中央處理器（CPU）按下列順序執(zhí)行程序：</p><p>　　⑴ S7-200讀取輸入狀態(tài)。</p><p>　　⑵ 存儲在S7-200中的程序使用這些輸入評估（或執(zhí)行）控制邏輯。</p><p>　?、?當程序經(jīng)過評估，S7-200將程序邏輯結果存儲在稱作進程圖像輸出

69、寄存器的輸出內(nèi)存區(qū)中。</p><p>　?、?在程序結束時，S7-200將數(shù)據(jù)從進程圖像輸出寄存器寫入至域輸出。</p><p><b>　　⑸ 重復任務循環(huán)。</b></p><p><b>　　硬件系統(tǒng)設計</b></p><p>　　我設計的材料分揀系統(tǒng)實物模型主要由底座、氣動部分、及電器控

70、制三大部分組成。氣動部分由電磁閥和氣缸組成，電氣控制由西門子的可編程控制器、電源、傳感器等部件組成。通過傳感器信號采集，PLC編程，實現(xiàn)對異步電機、電磁閥進行較復雜的位置控制、開關控制等功能。當材料靠近各傳感器時，就會使傳感器動作，此時材料并沒有到達物料槽的位置，因此要在檢測到物塊之后再計傳送帶運行的步距。當光電編碼器檢測到所走的步距后，驅動相應的電磁閥控制氣缸推動物塊到相應的物料槽中。傳動和氣動等技術 ，可以實現(xiàn)不同材質(zhì)的材料自動分揀

71、和歸類功能。</p><p>　　考慮到系統(tǒng)整體成本和檢測精度，本設計采用的電感傳感器為國產(chǎn)品牌，電容傳感器和顏色傳感器為進口歐姆龍品牌。輸送帶電機采用了進口歐姆龍品牌。氣動電磁閥為JOC品牌，傳送帶氣泵具有鎖止裝置。空氣壓縮機為國產(chǎn)某品牌，工作電壓220V，最大電流6A，電機功率為125W，轉速為2880r\min，壓力表量程0-1.6Mpa，實際可提供最大安全氣壓為1.3Mpa。</p><

72、;p>　　我設計的自動分揀系統(tǒng)只適于分揀底部平坦且具有剛性的包裝規(guī)則的物品。袋裝商品、包裝底部柔軟且凹凸不平、包裝容易變形、易破損、超長、超薄、超重、超高、不能傾覆的物品不能使用普通的自動分揀機進行分揀，因此為了使大部分商品都能用機械進行自動分揀，可以采取二條措施：一是推行標準化包裝，使大部分商品的包裝符合國家標準；二是根據(jù)所分揀的大部分商品的統(tǒng)一的包裝特性定制特定的分揀機。但要讓所有商品的供應商都執(zhí)行國家的包裝標準是很困難的，定

73、制特寫的分揀機又會使硬件成本上升，并且越是特別的其通用性就越差。因此使用者要根據(jù)物品的包裝情況來確定建什么樣的自動分揀系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用三個外型尺寸規(guī)格相同，不同材質(zhì)的物塊來模擬被分揀的物品。</p><p>　　圖3.2 控制流程圖</p><p>　?、?在物料斗中放三個不同材質(zhì)的材料，在程序運行后傳送電機開始運行，傳送帶轉動。運行5秒后，氣缸動作，將物塊推到傳送帶中。此時傳送電機停止

74、，以便物塊放正位置。過0.5秒后，電機又開始運行。如果程序運行時，物料斗中沒有物體，則運行一定時間后自動停止。</p><p>　?、?在第一種材料推出到傳送帶上輸送一段距離后，再推出第二種材料。然后再推出第三種材料，過程和推出第一種材料的過程相同。</p><p>　?、?當材料靠近各傳感器時，就會使傳感動作，此時材料并沒有到達物料槽的位置，因此要在檢測到材料之后再計傳送帶運行的步距。當

75、光電編碼器檢測到所走的步距后，驅動相應的電磁閥控制氣缸推動材料到相應的物料槽中。</p><p>　?、?各傳感器依次分別為，電感傳感器，可檢測出鐵質(zhì)物塊；電容傳感器，可檢測出金屬物塊；顏色傳感器，可檢測出不同的顏色，且色度可調(diào)。備用傳感器可選用顏色傳感器或者物體檢測傳感器。當鐵質(zhì)材料經(jīng)過第一傳感器時被分揀出，當鋁質(zhì)材料經(jīng)過第二傳感器時被分揀出，非金屬材料中的某一顏色在過第三個傳感器時被分揀出。</p>

76、;<p>　　圖3.3 分揀原理圖</p><p>　　通過流程圖來設計自動輸送分揀系統(tǒng)來表達工作原理，假設材料材質(zhì)為木、鐵、鋁3種，通過3種不同工作原理的傳感器的識別進行識別，當材料靠近各傳感器時，就會使傳感器動作，電感傳感器，可檢測出鐵質(zhì)物塊；電容傳感器，可檢測出金屬物塊；顏色傳感器，可檢測出不同的顏色。因為傳感器種類的限制，把電感傳感器安裝在第一位，電容傳感器安裝在第二位，顏色傳感器安裝在第三

77、位，當被分揀材料在傳送帶上依次通過各傳感器時，各傳感器根據(jù)自身特性進行材質(zhì)識別。材料在傳送帶上輸送，如果材料被識別，就被汽缸推入相應的產(chǎn)品槽中，從而達到自動分揀的目的。</p><p><b>　　系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　物料分揀實物教學模型的氣動部分由電磁閥和氣

78、缸組成，電氣控制由西門子的可編程控制器、電源、傳感器等部件組成。通過傳感器信號采集，PLC編程，實現(xiàn)對異步電機、電磁閥進行較復雜的位置控制、開關控制等功能。當材料靠近各傳感器時，就會使傳感器動作，此時材料并沒有到達物料槽的位置，因此要在檢測到物塊之后再計傳送帶運行的步距。當光電編碼器檢測到所走的步距后，驅動相應的電磁閥控制氣缸推動物塊到相應的物料槽中。電感傳感器，可檢測出鐵質(zhì)物塊；電容傳感器，可檢測出金屬物塊；顏色傳感器，可檢測出不同的

79、顏色。</p><p><b>　　軟硬件設備</b></p><p>　　計算機、西門子S7-200PLC、西門子STEP7編程軟件、材料分揀實物教學模型。</p><p>　　計算機與PLC串接口</p><p>　　⑴ 將PLC的輸入輸出與相應面板符號的插孔用連接線連好；</p><p>　

80、?、?按照系統(tǒng)需要的輸入輸出配置，編寫材料分揀系統(tǒng)的PLC程序；</p><p>　?、?通過串口連接PLC和計算機，實現(xiàn)上位機與下位機的連接，實現(xiàn)程序對PLC硬件的控制。</p><p>　?、?將程序下載編寫到PLC，運行調(diào)試程序，模擬動作實驗板上的按鈕和開關，驗證所編程序的邏輯。</p><p><b>　　I/O接口通訊</b><

81、/p><p>　　S7-200PLC硬件功能完善，指令系統(tǒng)豐富?？蔀橛脩籼峁┒喾N通訊方式PI方式，MPI方式，自由通訊口方式等。應用自由通訊口方式，使S7-200PLC可以與任何通信協(xié)議已知，具有串口通訊的智能設備和控制器(如打印機、變頻器、上位PC機等)進行通信，也可以用于兩個CPU之間簡單的數(shù)據(jù)交換。該通信方式使可通信的范圍大大增大，使控制系統(tǒng)配置更加靈活、方便。</p><p><

82、b>　　圖4.1通訊參數(shù)圖</b></p><p><b>　　下位機與上位機通訊</b></p><p>　　PLC與上位計算機的通訊可以利用高級語言編程來實現(xiàn)，計算機與西門子PLC 之間通訊的實現(xiàn)步驟。西門子PLC采用RS232或RS422進行通訊，占用計算機的一個串行口。在不添加擴展卡的情況下可以使用編程口和計算機進行通訊。</p>

83、<p><b>　　1. 設備連接</b></p><p>　　利用PLC與計算機專用的RS232C電纜，將PLC通過編程口與上位計算機串口（COM口）連接，進行串行通訊。串行通訊方式使用計算機的串口，I/O設備通過RS-232串行通訊電纜連接到計算機的串口。</p><p><b>　　2. 設備配置</b></p>

84、<p>　　點擊“設備”大綱項下的PLC與上位計算機所連串口（COM口），進行參數(shù)設置。然后在STEP 7-Micro/WIN內(nèi)容顯示區(qū)內(nèi)雙擊所設COM口對應的“新建”圖標，會彈出“設備配置向導”對話框。在此對話框中完成與PLC通訊的設備的設置。</p><p>　　利用設備配置向導就可以完成串行通訊方式的I/O設備安裝，安裝過程簡單、方便。在配置過程中，需要選擇I/O設備的生產(chǎn)廠家、設備型號、連接

85、方式，為設備指定一個邏輯設備名并且設定設備地址。使下位機與上位機順利連接通訊。</p><p><b>　　3. 系統(tǒng)運行</b></p><p>　　運行材料分揀系統(tǒng)的控制。將PLC開關指向“RUN”狀態(tài)，按下啟動按鈕，觀察材料分揀系統(tǒng)的控制結果。實驗結果表明，系統(tǒng)運行正常，能夠有效的識別并分揀三種材質(zhì)的材料。</p><p><b&g

86、t;　　結 論</b></p><p>　　自動分揀系統(tǒng)采用PLC控制，由工控組態(tài)軟件來進行監(jiān)控并由上位機顯示出運行畫面。產(chǎn)品在傳送帶上經(jīng)傳感器識別其材質(zhì)將其分類。然后經(jīng)過分揀裝置分揀分別計數(shù)再分類保管，這種識別技術具有響應速度快、準確可靠操作簡單、控制效果良好、運行穩(wěn)定等特點。其主要特點有三: 能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率極低，分揀作業(yè)基本實現(xiàn)無人化。自動分揀系統(tǒng)中人員的使用僅局限于進貨時的

87、接貨、系統(tǒng)的控制、系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護等，這恰好適應了企業(yè)對減少人員使用、減輕員工勞動強度、提高人員使用效率的要求，因此市場前景廣闊應用范圍廣泛。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過大學最后一個學期的畢業(yè)設計，我又從中學到了很多知識，把整個大學所學的知識重新做了總結和檢驗。在畢設的這段日子里，經(jīng)歷了太多的失敗，同時又收獲了很多的成功

88、，付出總有回報，經(jīng)過不斷改進，最終完成了畢設內(nèi)容。通過這次畢設鍛煉了自己獨立研究問題解決問題的能力，培養(yǎng)了自己嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和態(tài)度，增加了自己的自信。為以后進入社會，進入工作崗位打下了良好基礎。</p><p>　　通過畢業(yè)設計，我對自動輸送分揀系統(tǒng)有了全面的認識，對整個系統(tǒng)的工作原理、應用到的技術、和組成構件都有了深入的學習和了解。所以通過畢設學到了很多很實用的知識，受益終生。</p><p

89、>　　隨著這次畢業(yè)設計論文的定稿，我的大學生活也即將畫上句號，這里包涵了太多的辛酸，快樂，困惑，幸福，太多的感慨伴隨著我走到現(xiàn)在。</p><p>　　通過畢業(yè)設計，檢驗了我大學四年的學習成果，在這個過程中，我遇到了很多問題和困難。通過院系許多老師，特別是***老師的耐心指導和幫助，困難和問題都被我們一一解決和攻克了。有太多的感謝，太多的收獲都通過這次畢業(yè)設計體現(xiàn)出來。</p><p&g

90、t;　　謝謝xx老師的指導和關心，謝謝同學的幫助，謝謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　陳金華. 可編程控制器的應用技術. 北京：電子工業(yè)出版社，2002</p><p>　　楊長能. 可編程控制器基礎與應用. 重慶：重慶大學出版社，2000</p><p>　　王學國. 可編程控制器

91、. 河南：河南機械電子出版社，2001</p><p>　　王錦標. 過程計算機控制. 北京:清華大學出版社，1992</p><p>　　廖常初. PLC編程及應用. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2002.9</p><p>　　溫照方. SIMATIC S7-200可編程序控制器教程. 北京:北京理工大學出版社.2002</p><p>　

92、　袁秀英. 組態(tài)控制技術. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2003.8</p><p>　　王兆義.可編程控制器教程. 北京:機械工業(yè)出版社.2000.10</p><p>　　陳金華. 可編程控制器的應用技術. 北京：電子工業(yè)出版社，2002</p><p>　　楊長能. 可編程控制器基礎與應用. 重慶：重慶大學出版社，2000</p><p>