物料自動分揀控制系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)論文

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）</p><p>　　PLC和物料傳感器在物料分揀控制中的應(yīng)用研究</p><p>　　教 學(xué) 系： 信 息 工 程 系 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　專業(yè)班級： 自動化1083 </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p><b>　　二〇一二年六月</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告</p><p><b>　　鄭 重 聲 明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨

3、立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。</p><p>　　本人簽名： 日期： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1&l

4、t;/b></p><p><b>　　緒 論3</b></p><p>　　1.1 物料分揀系統(tǒng)概述3</p><p>　　1.2 物料分揀系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢4</p><p>　　1.3 研究的目的及意義4</p><p>　　第1章 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計6</p

5、><p>　　1.1 材料分揀裝置工作過程概述6</p><p>　　1.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)7</p><p>　　1.3 系統(tǒng)的設(shè)計要求7</p><p>　　1.3.1 功能要求7</p><p>　　1.3.2 系統(tǒng)的控制要求8</p><p>　　第2章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計9&l

6、t;/p><p>　　2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)9</p><p>　　2.2 硬件選型與硬件組態(tài)9</p><p>　　2.2.1 確定I/ O 點數(shù)10</p><p>　　2.2.2 PLC 的選擇10</p><p>　　2.2.3 PLC的輸入輸出端子分配10</p><p>　

7、　2.2.4 PLC輸入輸出接線端子圖11</p><p>　　2.3 檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇13</p><p>　　2.3.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇13</p><p>　　2.3.2 旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇13</p><p>　　2.3.3 電感式傳感器的選擇14</p><p>　　2.3.4電容式傳感器的

8、選擇15</p><p>　　2.3.5 顏色傳感器16</p><p>　　2.6 光電編碼器18</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計1</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計1</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計2</p><p>　　第4章 控制系

9、統(tǒng)的調(diào)試8</p><p>　　4.1 硬件調(diào)試8</p><p>　　4.2 軟件調(diào)試9</p><p>　　4.3 整體調(diào)試10</p><p><b>　　結(jié) 論11</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p><

10、p><b>　　附 錄13</b></p><p><b>　　致 謝18</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　PLC控制是目前工業(yè)上最常用的自動化控制方法，由于其控制方便，能夠承受惡劣的環(huán)境，因此，在工業(yè)上優(yōu)于單片機(jī)的控制。PLC將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)

11、、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體,專門為工業(yè)控制而設(shè)計,具有功能強(qiáng)、通用靈活、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、編程簡單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點,因此在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛。 本文主要講述PLC在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用可編程控制器( PLC) ,設(shè)計成本低、效率高的材料自動分揀裝置。以PLC 為主控制器,結(jié)合氣動裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù),現(xiàn)場控制產(chǎn)品的自動分揀。 系統(tǒng)具有自動化程度高、運行穩(wěn)定、精度高、易控

12、制的特點,可根據(jù)不同對象,稍加修改本系統(tǒng)即可實現(xiàn)要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 可編程控制器；分揀裝置；控制系統(tǒng)；傳感器</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　PLC control is the most commonly used industrial automation control met

13、hod, because of its convenient control to withstand an adverse environment, it is better than MCU control in the industrial. PLC traditional relay control technology, computer and communication technologies are integrate

14、d specifically for industrial control and design, have strong function, common flexible, high reliability and environmental adaptability, and programming simple, easy to use and small size, light weight, a ser</p>

15、<p>　　This paper focuses on the PLC in the canned beverage production, The design of an automatic sorting device with low cost and high efficiency is presented in the paper, which regards programmable logic control

16、ler ( PLC) as the master controller and combines pneumatic device, sensing technology, position control and other technology to implement automatic selecting of the products live. The device is characteristic of high aut

17、omation, steady running, high precision and easy control, which can fulf</p><p>　　Key words： programmable logic controller；sorting device；control system；sensors</p><p><b>　　緒 論</b>&l

18、t;/p><p>　　1.1 物料分揀系統(tǒng)概述</p><p>　　自動化的程度是工作發(fā)展程度的標(biāo)志，自動分揀正是自動化中的一個必不可的部分，而PLC控制分揀裝置以其成本低，效率高的優(yōu)點，已經(jīng)成為主流，他可以根據(jù)設(shè)定的程序無人的，高效的工作，維護(hù)費用極少。由于全部采用機(jī)械自動化作業(yè)，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較多。節(jié)省了大量的人力勞動，減少了企業(yè)的額外支出，是企業(yè)節(jié)省成本最好的方法

19、。</p><p>　　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，由于人工作的個人限制性，因人而致使有的生產(chǎn)效率很低，誤差多，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競爭能力差，阻礙了企業(yè)的正常發(fā)展。所以分揀裝置人PLC控制系統(tǒng)必然會取代人工的分揀工作。這也正是其能夠迅猛發(fā)展的根本原因，好是社會和企業(yè)發(fā)展的必然。隨著工業(yè)的越來越發(fā)展，業(yè)水平的越來越高，自動分揀裝置完全取代人工作業(yè)是必須的也是必然的。</p>

20、<p>　　材料分揀采用可編程控制器PLC 進(jìn)行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且勞動強(qiáng)度大大降低，可顯著提高勞動生產(chǎn)率。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)對物料實物流、物料信息流的分配和管理。 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)、檢修方便等特點，受場地原因影響不大。同時，只要根據(jù)不同的分揀對象，對本系統(tǒng)稍加修改即可實現(xiàn)要求，非常方面。</p><p>

21、;　　現(xiàn)在的大部分的企業(yè)都有自己的生產(chǎn)流水線，而自動分揀裝置是流水線上不可少的部分，有的流水線甚至要用到多個分揀裝置，這也說明它有著很大的市場空間。</p><p>　　PLC控制是目前工業(yè)上最常用的自動化控制方法，由于其控制方便，能夠承受惡劣的環(huán)境，因此，在工業(yè)上優(yōu)于單片機(jī)的控制。</p><p>　　材料分揀裝置的PLC控制系統(tǒng)利用了PLC技術(shù)、位置控制技術(shù)、氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、電動

22、技術(shù)傳動技術(shù)等，這些技術(shù)都是自動化技術(shù)中必要的，可以說是現(xiàn)代工作生產(chǎn)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的一個微小的模型。</p><p>　　本論文主要介紹了材料分揀裝置的PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件組成、軟件控制、程序流程以及軟硬件的組裝和調(diào)試方法。讓大家對材料分揀裝置的PLC控制系統(tǒng)有一個較為深入的了解。</p><p>　　1.2 物料分揀系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢</p><p>　　縱

23、觀國內(nèi)外物料分揀系統(tǒng)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國外的物流配送中心或工業(yè)中傾向于采用自動化程度很高的分揀系統(tǒng)，而且應(yīng)用也較為廣泛。而在我國，由于物流業(yè)起步晚，物料分揀系統(tǒng)中人工作業(yè)的比例也較高。盡管自動分揀系統(tǒng)有非常多的優(yōu)點，但因其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，在發(fā)達(dá)國家某些行業(yè)不用自動分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。其主要原因有兩點: 一是一次性投資巨大，先期投入回收慢。系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜，投資和運營成本相當(dāng)高，需要可靠的貨源作保證，也許只有大型

24、生產(chǎn)企業(yè)或?qū)I(yè)物流公司才有能力投資</p><p>　　小企業(yè)則無能為力。二是系統(tǒng)對商品外包裝要求高。為使大部分商品都能用機(jī)械進(jìn)行自動分揀，需要采取諸如推行標(biāo)準(zhǔn)化包裝、根據(jù)分揀商品統(tǒng)一的包裝特性定制分揀機(jī)等二次措施。但要讓所有商品的供應(yīng)商都執(zhí)行國家的包裝標(biāo)準(zhǔn)是很困難的，定制分揀機(jī)又會使硬件成本上升，且越是特別的通用性就越差。</p><p>　　雖然物料分揀系統(tǒng)有它的局限性，但隨著社會的高

25、速發(fā)展，一切都講究效率，我相信高效率的物料分揀系統(tǒng)設(shè)計將會被人們越來越重視。而本設(shè)計就針對物料分揀設(shè)計出了一個由PLC控制的分揀系統(tǒng)，解決了組成系統(tǒng)的設(shè)備能在安全工作的同時又能提高物料分揀效率的問題。</p><p>　　1.3 研究的目的及意義</p><p>　　分揀系統(tǒng)中物料傳感器以及氣缸應(yīng)自動化設(shè)備更新時的需要，可以大量代替單調(diào)往復(fù)或高精度需求的工作，在先進(jìn)制造領(lǐng)域中扮演著極其重要

26、的角色。它可以搬運貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動?？梢詫崿F(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在高溫、腐蝕及有毒氣體等環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。分料盤在物料分揀中起著關(guān)鍵作用，安裝在其內(nèi)部的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動將使分料盤發(fā)生相應(yīng)的動作來達(dá)到物料的最終分揀。由于同樣實現(xiàn)了自動化分揀，因此在現(xiàn)代工業(yè)中也較廣泛地使用。</p><p>　　可編程控制器(PLC)是以中央處理器為

27、核心，綜合了計算機(jī)和自動控制等先進(jìn)技術(shù)，具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡單、功耗低等優(yōu)點，已成為目前在物料分揀控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。使用PLC的自動控制系統(tǒng)具有體積小，可靠高，故障率低，動作精度高等優(yōu)點。</p><p>　　使其適應(yīng)了工業(yè)等的需要。本課題試圖開發(fā)PLC對物料與分揀物料的控制，并借助必要的精密傳感器，使其能夠?qū)Σ煌伾约胺N類的物料按預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行分揀，適用于可變換生產(chǎn)品種的中

28、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性生產(chǎn)線。采用PLC控制，是一種預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行物料分揀的自動化裝置，可部分代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè)，并且在產(chǎn)品變化或臨時需要對物料傳感器，氣缸進(jìn)行新的分配任務(wù)時，可以允許方便的改動或重新設(shè)計其新部件，而對于位置改變時，只要重新編程，并能很快地投產(chǎn)，降低了安裝和轉(zhuǎn)換工作的費用。</p><p>　　第1章 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計</p>&l

29、t;p>　　PLC控制分揀裝置涵蓋了PLC技術(shù)、氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容，是實際工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。本章主要介紹分揀裝置的工藝過程及控制要求。</p><p>　　要想進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，首先必須對控制對象進(jìn)行調(diào)查，搞清楚控制對象的工藝過程、工作特點，明確控制要求以及各階段的特點和各階段之間的轉(zhuǎn)換條件。</p><p>　　1.1 材料分揀裝置工作過程概

30、述</p><p>　　如圖1-1 所示為本分揀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。</p><p>　　圖1-1 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　它采用臺式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，有步進(jìn)電機(jī)、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

31、或選擇網(wǎng)板不同區(qū)域安裝。</p><p>　　系統(tǒng)上電后，可編程序控制器首先控制啟動輸送帶，下料傳感器SN檢測料槽有無物料，若無料，輸送帶運轉(zhuǎn)一個周期后自動停止等待下料；當(dāng)料槽有料時，下料傳感器輸出信號給 PLC，PLC 控制輸送帶繼續(xù)運轉(zhuǎn)，同時控制氣動閥5進(jìn)行下料，每次下料時間間隔可以進(jìn)行調(diào)整。物料傳感器 SA為電感傳感器，當(dāng)檢測出物料為鐵質(zhì)物料時，反饋信號送 PLC，由 PLC 控制氣動閥 1 動作選出該物料

32、；物料傳感器SB為電容傳感器，當(dāng)檢測出物料為鋁質(zhì)物料時，反饋信號送 PLC, PLC控制氣動閥 2 動作選出該物料；物料傳感器 SC 為顏色傳感器，當(dāng)檢測出物料的顏色為待檢測顏色時，PLC 控制氣動閥 3 動作選出該物料。物料傳感器SD為備用傳感器。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)定為分揀某種顏色的金屬或非金屬物料時，由程序記憶各傳感器的狀態(tài)，完成分揀任務(wù)。</p><p>　　1.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)</p><p&

33、gt;　　輸入電壓：AC200～240V（帶保護(hù)地三芯插座）</p><p><b>　　消耗功率：250W</b></p><p>　　環(huán)境溫度范圍：-5～40℃</p><p>　　氣源：大于0.2MPa小于0.85Mpa</p><p>　　1.3 系統(tǒng)的設(shè)計要求</p><p>　　系統(tǒng)的

34、設(shè)計要求主要包括功能要求和控制要求，進(jìn)行設(shè)計之前，首先應(yīng)分析控制對象的要求。</p><p>　　1.3.1 功能要求</p><p>　　材料分揀裝置應(yīng)實現(xiàn)基本功能如下 </p><p>　?。?）分揀出金屬和非金屬</p><p>　　（2）分揀某一顏色塊</p><p>　?。?）分揀出金屬中某一顏色塊<

35、/p><p>　?。?）分揀出非金屬中某一顏色塊</p><p>　　（5）分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊</p><p>　　1.3.2 系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　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后，依次接受各種傳感器檢測。如果被某種傳感器測中，通過相應(yīng)的氣動裝置將其推入料箱；否則

36、，繼續(xù)前行。其控制要求有如下9 個方面：</p><p>　　（1）系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖 </p><p>　　（2）電機(jī)運行，帶動傳輸帶傳送物體向前運行</p><p>　?。?）有物料時，下料汽缸動作，將物料送出</p><p>　?。?）當(dāng)電感傳感器檢測到鐵物料時，推汽缸1 動作</p><p&g

37、t;　?。?）當(dāng)電容傳感器檢測到鋁物料時，推汽缸2 動作</p><p>　　（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 </p><p>　　（7）其他物料被送到SD 位置時，推汽缸4 動作 </p><p>　?。?）汽缸運行應(yīng)有動作限位保護(hù) </p><p>　　（9）下料槽內(nèi)無下料時，延時后自動停機(jī)</p>

38、<p>　　第2章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，主要是根據(jù)被控制對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，選擇合適的PLC類型，并分配I/O點。</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　設(shè)計系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，如圖2-1 所示。</p><p>

39、;　　圖2-1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.2 硬件選型與硬件組態(tài)</p><p>　　系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)即分析控制系統(tǒng)的要求，確定I/O點數(shù)，選擇PLC的型號，然后進(jìn)行I/O分配。</p><p>　　2.2.1 確定I/ O 點數(shù)</p><p>　　根據(jù)控制要求，輸入應(yīng)該有2個開關(guān)信號，6 個傳感器信號，包括電感傳感器、電容

40、傳感器、顏色傳感器、備用傳感器，以及檢測下料的傳感器和計數(shù)傳感器。相應(yīng)地，有 5 個汽缸運動位置信號，每個汽缸有動作限位和回位限位，共計10 個信號。輸出包括控制電動機(jī)運行的接觸器，以及5 個控制汽缸動作的電磁閥。共需I/ O 點24 個，其中18 個輸入，6 個輸出。</p><p>　　2.2.2 PLC 的選擇</p><p>　　根據(jù)上面所確定的I/ O 點數(shù)，且該材料分揀裝置的

41、控制為開關(guān)量控制。因此，選擇一般的小型機(jī)即可滿足控制要求。本系統(tǒng)選用西門子公司的S7-200系列CPU226 型PLC。它有24個輸入點，16個輸出點，滿足本系統(tǒng)的要求。</p><p>　　2.2.3 PLC的輸入輸出端子分配</p><p>　　根據(jù)所選擇的PLC型號，對本系統(tǒng)中PLC的輸入輸出端子進(jìn)行分配，如表1所示</p><p>　　表1 材料分揀裝置

42、PLC 輸入/輸出端子分配表</p><p>　　2.2.4 PLC輸入輸出接線端子圖</p><p>　　根據(jù)表1可以繪制出PLC的輸入輸出接線端子圖，如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 PLC輸入輸出接線端子圖</p><p>　　2.3 檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇</p><p>　　設(shè)計一個好的

43、實用的系統(tǒng)，先擇好合適的器件是關(guān)鍵，為了既保系統(tǒng)能安全可靠穩(wěn)定的工作又能做到最小的經(jīng)濟(jì)投入，對器件的選擇不能太高也不能太低，要盡量做到合適。</p><p>　　2.3.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則

44、轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。</p><p>　　鑒于傳統(tǒng)的脈沖系統(tǒng)移植性不好,本文提出微機(jī)控制系統(tǒng)代替脈沖發(fā)生器和脈沖分配器,用軟件的方法產(chǎn)生控制脈沖,通過軟件編程可以任意設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)角度、轉(zhuǎn)動次數(shù)和控制步進(jìn)電機(jī)的運行狀態(tài)。以簡化控制電路,降低生產(chǎn)成本,提高系統(tǒng)的運行效率。</p&

45、gt;<p>　　步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動傳輸帶輸送物料前行，與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一起?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)，來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。 同時，可以通過控制脈沖頻率來控制材料分揀裝置的可編程控制系統(tǒng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度，達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)選用的型號為42BYGH101。</p><p>　　2.3.2 旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇</p><p>　　旋轉(zhuǎn)編碼器是集光

46、機(jī)電技術(shù)于一體的速度位移傳感器。當(dāng)旋轉(zhuǎn)編碼器軸帶動光柵盤旋轉(zhuǎn)時，經(jīng)發(fā)光元件發(fā)出的光被光柵盤狹縫切割成斷續(xù)光線，并被接收元件接收產(chǎn)生初始信號。該信號經(jīng)后繼電路處理后，輸出脈沖或代碼信號。其特點是體積小，重量輕，品種多，功能全，頻響高，分辨能力高，力矩小，耗能低，性能穩(wěn)定，可靠使用壽命長等特點。旋轉(zhuǎn)編碼器一般接在電動機(jī)或者軸類零件的尾端.(應(yīng)該說是同軸運轉(zhuǎn))其實旋轉(zhuǎn)編碼器最簡單的原理就是:電動機(jī)運轉(zhuǎn)一圈,旋轉(zhuǎn)編碼器也正好轉(zhuǎn)一圈(因為它們是同

47、軸連動的).旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)有一個圓的遮光片和一個遮光器.就是說編碼器轉(zhuǎn)一圈可以發(fā)出一些脈沖(看各種編碼器而定,有的200個有的300個有的甚至幾千個).說簡單一點就是電動機(jī)轉(zhuǎn)一圈可以發(fā)出固定數(shù)目的一些信號,把這些信號發(fā)給PLC就可以進(jìn)行計數(shù).這樣就可以知道電動機(jī)轉(zhuǎn)了多少圈了.旋轉(zhuǎn)編碼器是與步進(jìn)電機(jī)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。 傳送至相應(yīng)的傳感器時，發(fā)出信

48、號到PLC ，以進(jìn)行分揀，也可用來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)選用E6A2CW5C 旋轉(zhuǎn)編碼器,原理如圖2</p><p>　　圖2-1 旋轉(zhuǎn)編碼器原理示意圖</p><p>　　2.3.3 電感式傳感器的選擇</p><p>　　電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被測的物理量如位移，壓力，流量，振動等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化，再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量

49、輸出，實現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　電感式傳感器具有以下特點：</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)簡單，傳感器無活動電觸點，因此工作可靠壽命長。</p><p>　?。?）靈敏度和分辨力高，能測出0.01微米的位移變化。傳感器的輸出信號強(qiáng)，電壓靈敏度一般每毫米的位移可達(dá)數(shù)百毫伏的輸出。</p><p>　　（3）線性度和重復(fù)性都比

50、較好，在一定位移范圍（幾十微米至數(shù)毫米）內(nèi)，傳感器非線性誤差可達(dá)0.05%~0.1%。同時，這種傳感器能實現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制，它在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中廣泛被采用。但不足的是，它有頻率響應(yīng)較低，不宜快速動態(tài)測控等缺點。</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，用來檢測金屬物體。 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能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時，使物體內(nèi)

51、部產(chǎn)生渦流。 這個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，可識別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。本系統(tǒng)選用M18X1X40 電感傳感器。接線圖如圖2-2，原理圖如圖2-3。</p><p>　　圖2-2 M18X1X40 DC二線常開式電感傳感器接線圖</p><p>　　圖2-3 電感傳感器工作原理圖</p><p&

52、gt;　　2.3.4電容式傳感器的選擇</p><p>　　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)．它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個極板，而另一個極板是待測物體的本身．當(dāng)物體移向接近開關(guān)時，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．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非金屬物料。</p><p>　　圖2-4電

53、容式傳感器</p><p>　　用電測法測量非電學(xué)量時，首先必須將被測的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量而后輸入之。通常把非電學(xué)量變換成電學(xué)量的元件稱為變換器；根據(jù)不同非電學(xué)量的特點設(shè)計成的有關(guān)轉(zhuǎn)換裝置稱為傳感器，而被測的力學(xué)量（如位移、力、速度等）轉(zhuǎn)換成電容變化的傳感器稱為電容傳感器。</p><p>　　2.3.5 顏色傳感器</p><p>　　選用TAOS公司生產(chǎn)的，型

54、號為TCS230顏色傳感器。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。TCS230傳感器引腳如圖2-5所示</p><p>　　圖2-5 TCS230顏色傳感器</p><p>　　RGB 顏色傳感器介紹：</p><p>　　TCS230是美國TAOS公司生產(chǎn)的一種可編程彩色光到頻率的轉(zhuǎn)換器。該傳感器具有分辨率高

55、、可編程的顏色選擇與輸出定標(biāo)、單電源供電等特點；輸出為數(shù)字量，可直接與微處理器連接。它把可配置的硅光電二極管與電流頻率轉(zhuǎn)換器集成在一個單一的CMOS電路上，同時在單一芯片上還集成了紅綠藍(lán)(RGB)三種濾光器，是業(yè)界第一個有數(shù)字兼容接口的RGB彩色傳感器。TCS230的輸出信號是數(shù)字量，可以驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)的TTL或CMOS邏輯輸入，因此可直接與微處理器或其它邏輯電路相連接。由于輸出的是數(shù)字量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)每個彩色信道10位以上的轉(zhuǎn)換精度，因而不

56、再需要A/D轉(zhuǎn)換電路，使電路變得更簡單。TCS230采用8引腳的SOIC表面貼裝式封裝，在單一芯片上集成有64個光電二極管。這些二極管共分為四種類型。其中16個光電二極管帶有紅色濾波器，16個光電二極管帶有綠色濾波器，16個光電二極管帶有藍(lán)色濾波器，其余16個不帶有任何濾波器，可以透過全部的光信息。這些光電二極管在芯片內(nèi)是交叉排列的，能夠最大限度地減少入射光幅射的不均勻性，從而增加顏色識別的精確度；另一方面，相同顏色的16個光電二極管是

57、并聯(lián)連接的，均勻分布在二極管陣列</p><p>　　當(dāng)入射光投射到TCS230上時，通過光電二極管控制引腳S2、S3的不同組合，可以選擇不同的濾波器；經(jīng)過電流到頻率轉(zhuǎn)換器后輸出不同頻率的方波(占空比是50%)，不同的顏色和光強(qiáng)對應(yīng)不同頻率的方波；還可以通過輸出定標(biāo)控制引腳S0、S1選擇不同的輸出比例因子，對輸出頻率范圍進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同的需求。S0、S1用于選擇輸出比例因子或電源關(guān)斷模式；S2、S3用于選擇濾

58、波器的類型；OE是頻率輸出使能引腳，可以控制輸出的狀態(tài)，當(dāng)有多個芯片引腳共用微處理器的輸入引腳時，也可以作為片選信號；OUT是頻率輸出引腳，GND是芯片的接地引腳，VCC為芯片提供工作電壓。表2-1是S0、S1及S2、S3的可用組合。</p><p>　　表2-1 S0、S1及S2、S3 的組合選項</p><p><b>　　2.6 光電編碼器</b></p

59、><p>　　光電編碼器是一種集光、機(jī)、電為一體的數(shù)字化檢測裝置，它具有分辨率高、精度高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、使用可靠、易于維護(hù)、性價比高等優(yōu)點。近10幾年來，發(fā)展為一種成熟的多規(guī)格、高性能的系列工業(yè)化產(chǎn)品，在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、雷達(dá)、光電經(jīng)緯儀、地面指揮儀、高精度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。光電編碼器可以定義為：一種通過光電轉(zhuǎn)換，將輸至軸上的機(jī)械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，它主要用于

60、速度或位置（角度）的檢測。典型的光電編碼器由碼盤（Disk）、檢測光柵（Mask）、光電轉(zhuǎn)換電路（包括光源、光敏器件、信號轉(zhuǎn)換電路）、機(jī)械部件等組成。</p><p>　　光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機(jī)同軸，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖

61、的個數(shù)就能反映當(dāng)前電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90度的兩路脈沖信號。</p><p>　　當(dāng)光電編碼器的軸轉(zhuǎn)動時A、B兩根線都產(chǎn)生脈沖輸出,A、B兩相脈沖相差90度相位角，由此可測出光電編碼器轉(zhuǎn)動方向與電機(jī)轉(zhuǎn)速。如果A相脈沖比B相脈沖超前則光電編碼器為正轉(zhuǎn),否則為反轉(zhuǎn).Z線為零脈沖線,光電編碼器每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一個脈沖.主要用作計數(shù)。A線用來測量脈沖個數(shù),B線與A線配合可測量出轉(zhuǎn)動方向。&

62、lt;/p><p>　　圖3-6光電編碼器和波形</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計</p><p>　　軟件設(shè)計是PLC控制系統(tǒng)的核心，程序設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求及工藝流程，畫出狀態(tài)流程圖并設(shè)計出梯形圖。</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的要求，分析

63、各個設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序，可畫出程序流程圖，如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1　控制系統(tǒng)流程圖</p><p>　　該系統(tǒng)可選擇連續(xù)或單次運行工作狀態(tài)。 若為連續(xù)運行狀態(tài)，則系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖中的汽缸4 動作后，程序再轉(zhuǎn)到開始;若為單次運行，則汽缸4 動作后停機(jī)。 如果需要，該系統(tǒng)可在分揀的同時對分揀的材料進(jìn)行數(shù)量的統(tǒng)計，這只需在各汽缸動作的同時累計即可。應(yīng)用高速計數(shù)器編制

64、程序，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能。用高速計數(shù)器計數(shù)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，來確定物料到達(dá)傳感器的距離，實現(xiàn)定位功能。定位時，電機(jī)停轉(zhuǎn)，計數(shù)器清零，傳感器開始工作，對物料進(jìn)行分揀處理。 在汽缸1～3 動作后，電機(jī)重新運行，高速計數(shù)器也重新計數(shù)。 如果相應(yīng)的傳感器沒有檢測到物體，則電機(jī)重新運行，高速計數(shù)器也重新計數(shù)，繼續(xù)運行到下一位置。 如果只對材料的某一特性進(jìn)行分揀，比如只分揀金屬和非金屬，則只需對傳感器的安放或程序進(jìn)行修改即可。</p

65、><p>　　3.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計</p><p>　　根據(jù)所繪流程圖，在STEP7-Micro/WIN40軟件中編寫梯形圖程序。程序清單見附錄。</p><p>　　此指令為高速脈沖輸出指令，當(dāng)使能端輸入有效時，檢測用程序設(shè)置的特殊功能寄存器位，激活由控制位定義得脈沖操作，從Q0.0或Q0.1輸出高速脈沖</p><p>　　此指令為高速計

66、數(shù)器定義指令，使能輸入有效時，為指定的高速計數(shù)器分配一種工作模式。高速計數(shù)是用來累計比PLC掃描頻率更高的脈沖輸入</p><p>　　此指令為高速計數(shù)器指令，使能輸入有效時，根據(jù)高速計數(shù)器特殊存儲器位的狀態(tài)，并按照HDEF指令指定的模式，設(shè)置高速計數(shù)器并控制其工作。</p><p>　　下面對所編寫梯形圖作簡要的介紹：</p><p><b>　　程序1

67、.0</b></p><p><b>　　程序1.1</b></p><p>　　（1）程序1.0與1.1為主程序，首先I2.0啟動后，M0.1得電并自鎖，為之后電動機(jī)得電做好準(zhǔn)備，I2.1為停止按鈕。當(dāng)PLC處于RUN模式時，SM0.1通電一個周期，Q0.0復(fù)位清零，并調(diào)用子程序SBR_0。</p><p><b>　　

68、程序2.0</b></p><p>　?。?）程序2.0為子程序中的高速脈沖指令，該程序先將控制脈沖指令的特殊功能寄存器進(jìn)行初始化，然后當(dāng)I0.0（下料傳感器）檢測到有料時，啟動PLS（脈沖輸出）指令；如果I0.0檢測沒有物料時，啟動定時器T30，延時30秒自動停機(jī)。</p><p><b>　　程序3.0</b></p><p>

69、　?。?）程序3.0為子程序中的高速計數(shù)指令，首先進(jìn)行高速計數(shù)指令的初始化操作，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，帶動光電碼盤發(fā)出脈沖，并輸入PLC的接收端，由高速計數(shù)指令進(jìn)行計數(shù)，計算步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的步數(shù)，進(jìn)行定位控制。其中設(shè)定預(yù)置值為50，當(dāng)計數(shù)至50時，調(diào)用中斷程序。</p><p><b>　　程序4.0</b></p><p>　?。?）程序4.0為中斷程序，當(dāng)高速計數(shù)指令計數(shù)至

70、預(yù)置值時，這時物料移動至傳感器的位置，M0.0得電，導(dǎo)致高速脈沖輸出停止，步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)。由于汽缸動作需要1秒，讓電機(jī)停轉(zhuǎn)一秒后繼續(xù)運轉(zhuǎn)。當(dāng)物料被相應(yīng)的傳感器檢測中后，相應(yīng)的汽缸動作，將物料推下。I1.3，I1.4，I1.5，I1.6，I1.7為汽缸的回位限位開關(guān)，初始狀態(tài)為閉合，I0.6，I0.7，I1.0，I1.1，I1.2為汽缸的動作限位開關(guān)，初始狀態(tài)為關(guān)斷。汽缸動作時，，回位限位開關(guān)關(guān)斷，到達(dá)動作限位開關(guān)時，動作限位開關(guān)閉合。&l

71、t;/p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　在PLC軟硬件設(shè)計完成后，應(yīng)進(jìn)行調(diào)試工作。因為在程序設(shè)計過程中，難免會有疏漏的地方，因此在將PLC連接到現(xiàn)場設(shè)備之前，必需進(jìn)行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。另外，一些硬件如傳感器等，在使用前，也需事先調(diào)試好。</p><p><b>　　4.1 硬件

72、調(diào)試</b></p><p>　　1．電感傳感器的調(diào)試</p><p>　　在電感傳感器下方的傳送帶上，放置鐵質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對鐵質(zhì)材料的檢出點。</p><p>　　2．電容傳感器的調(diào)試</p><p>　　在電容傳感器下方的傳送帶上，放置鋁質(zhì)料塊，調(diào)整傳

73、感器上兩螺母，使傳感器上下移動，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對鋁質(zhì)材料的檢出點。</p><p>　　3．顏色傳感器的調(diào)試</p><p>　　通電狀態(tài)下，在顏色傳感器下方的傳送帶上，放置帶有某一顏色料塊，調(diào)節(jié)傳感器上的電位器，觀察窗口中紅綠（或藍(lán)）指示燈，當(dāng)兩燈恰同時發(fā)光時，該靈敏點即為料塊顏色檢出點。（注：順時針旋轉(zhuǎn)檢測色溫向低端移動，否則反之）</p>

74、<p><b>　　4.2 軟件調(diào)試</b></p><p>　　將所編寫的梯形圖程序進(jìn)行編譯，通過上下位機(jī)的連接電纜把程序下載到PLC中。剛編好的程序難免有這樣那樣的缺陷或錯誤。為了及時發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯誤，減少系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試的工作量，確保系統(tǒng)在各種正常和異常情況時都能作出正確的響應(yīng)，需要進(jìn)行離線測試，既不將PLC的輸出接到設(shè)備上。按照控制要求在指定輸入端輸入信號，觀察輸出指示燈

75、的狀態(tài)，若輸出不符合要求，則查找原因，并排除之。</p><p><b>　　4.3 整體調(diào)試</b></p><p>　　將設(shè)備接入PLC，進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，看是否滿足要求，如果不滿足要求，可通過綜合調(diào)整軟件和硬件系統(tǒng)，直到滿足要求為止。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>

76、　　物料分揀采用可編程控制器PLC 進(jìn)行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且勞動強(qiáng)度大大降低，可顯著提高勞動生產(chǎn)率。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)對物料實物流、物料信息流的分配和管理。 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)、檢修方便等特點，受場地原因影響不大。 同時，只要根據(jù)不同的分揀對象，對本系統(tǒng)稍加修改即可實現(xiàn)求。</p><p>　　本系統(tǒng)采用的可編程控制器，

77、只要結(jié)合不同的傳感器，比如根據(jù)材料的屬性、尺寸的大小、物體的顏色等選擇相應(yīng)的傳感器，就可對不同的物料進(jìn)行分揀，具有廣泛的應(yīng)用前景。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 常斗南. PLC運動控制實例及解析（西門子）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.11：30-69</p><p>　　[2] 張崇巍，

78、李漢強(qiáng). 運動控制系統(tǒng) ［M］. 2版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[3] 王兆義,楊新志. 小型可編程控制器實用技術(shù) ［M］. 2版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 </p><p>　　[4] 李旻，李晉. 變頻技術(shù)在伺服控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.電氣傳動自動化，2004（26）：14-16</p><p>　　[5] 嚴(yán)建紅. 用PL

79、C實現(xiàn)對伺服系統(tǒng)的控制［J］.上海電機(jī)技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2001（1）:15-18</p><p>　　[6] 周凱，陸啟建. 步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)的復(fù)合控制［J］.電氣自動化，1991（1）：15-18</p><p>　　[7] 常斗南. 可編程序控制器原理·應(yīng)用·實驗［M］.3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[8] 李全

80、利. 可編程序控制器及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[9] 汪小澄，袁立宏，張世榮. 可編程序控制器運動控制技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[10] 梁森，黃杭美. 自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)［M］.3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p><b>　　附 錄<

81、/b></p><p><b>　　系統(tǒng)設(shè)計程序清單</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本論文是在xx老師的悉心指導(dǎo)下完成的，論文從選題到寫作及最后的成稿，老師都給予了精心的指導(dǎo)和極大的幫助。</p><p>　　在此謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師致以由衷的感謝和崇高的敬

82、意！</p><p>　　畢業(yè)論文的這個機(jī)會，好好地總結(jié)一下我在學(xué)校所學(xué)的各門課程，將它們分化理解，合理分類，融會貫通。也不愧四年來老師含辛茹苦的授課和課下的諄諄教導(dǎo)，以及同學(xué)間的團(tuán)結(jié)互助。這次畢業(yè)設(shè)計，老師給予我們許多幫助，同時也為我們指明了方向。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計，我們把以前所學(xué)都綜合起來，感覺自己的水平提高很多。我們了解到了做一個系統(tǒng)的基本常識，為我們以后從事技術(shù)

83、工作打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　在設(shè)計的過程中遇到許多困難，在老師的幫助下，通過查資料，把困難都一一克服。另外我們在設(shè)計的過程中還得到許多同學(xué)的幫助，對于良師益友的幫助，我深表感謝。同時也感謝學(xué)校提供給我們一次提高的機(jī)會，我在此深表感謝。</p><p>　　父母十幾年寒心茹苦將我撫養(yǎng)成人，并以堅定的意志負(fù)擔(dān)起我求學(xué)的重?fù)?dān)，使我能安心學(xué)業(yè)，順利完成大學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)，實現(xiàn)兒時的夢想。還