材料分揀PLC控制裝置畢業(yè)論文

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文論文題目： 材料分揀PLC控制裝置系 部：XXXXXXXX系 專 業(yè)：XXXXXXXXXX 班 級(jí)：XXXX級(jí)XX班 學(xué)生姓名：X X X 學(xué) 號(hào)：XXXXXXXXXXX 指導(dǎo)老師： X X 20XX年XX月XX日I摘 要PLC控制是目前工業(yè)上最常用的自動(dòng)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)、計(jì)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(jì),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(jiǎn)單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn),因此在工業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文主要講述PLC在材料分揀系統(tǒng)中

2、的應(yīng)用，利用可編程控制器(PLC),設(shè)計(jì)成本低、效率高的材料自動(dòng)分揀裝置。以PLC為主控制器,結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(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、精度高、易控制的特點(diǎn),可根據(jù)不同對(duì)象,稍加修改本系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)要求。關(guān)鍵詞:可編程控制器，分揀裝置，控制系統(tǒng)，傳感器目錄II目 錄摘 要I緒 論1第1章 材料分揀機(jī)系統(tǒng)硬件介紹 41.1系統(tǒng)中硬件簡(jiǎn)介41.1.1可編程控制器PLC41.1.2 PLC的種類51.1.3 PLC種類及型號(hào)選擇61.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)及傳送帶71.3 換向器介紹101.4傳感器介紹及其原理111.4.1顏色傳感器111.4.2傳感

3、器介紹及其工作原理13第2章 系統(tǒng)介紹與軟件分析162.1材料分揀系統(tǒng)介紹162.2材料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理162.3材料分揀系統(tǒng)分析162.3.1設(shè)計(jì)思路162.3.2 系統(tǒng)軟件流程圖18第3章 課題研究的方法和手段203.1 硬軟件比較203.2 PLC的特點(diǎn)及功能203.2.1 PLC的優(yōu)點(diǎn)203.2.2 PLC的缺點(diǎn)203.2.3 PLC的功能203.3 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)21第4章 結(jié)果和討論234.1 PLC控制材料分揀裝置的硬件設(shè)計(jì)234.2 程序設(shè)計(jì)244.3 PLC的軟件設(shè)計(jì)264.4 PLC調(diào)試過(guò)程及分析27第5章 展望29致 謝31附 件321.指令表332.梯形圖35

4、緒 論1.材料分揀的發(fā)展自動(dòng)分揀系統(tǒng)(Automatic sorting system)是先進(jìn)配送中心所必需的設(shè)施條件之一。它具有很高的分揀效率，通常每小時(shí)可分揀商品600012000箱，可以說(shuō)，自動(dòng)分揀機(jī)是提高物流配送效率的一項(xiàng)關(guān)健因素。它是二次大戰(zhàn)后在美國(guó)、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動(dòng)分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家大中型物流中心不可缺少的一部分。2.自動(dòng)分揀機(jī)介紹自動(dòng)分揀機(jī)是自動(dòng)分揀系統(tǒng)的一個(gè)主要設(shè)備。它本身需要建設(shè)短則4050米，長(zhǎng)則150200米的機(jī)械傳輸線，還有配套的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大（動(dòng)輒20000平方米以上），而且還要建

5、34層樓高的立體倉(cāng)庫(kù)和各種自動(dòng)化的搬運(yùn)設(shè)施（如叉車）與之相匹配，這項(xiàng)巨額的先期投入通常需要花1020年才能收回。3.系統(tǒng)的作業(yè)過(guò)程流中心每天接收成百上千家供應(yīng)商或貨主通過(guò)各種運(yùn)輸工具送來(lái)的成千上萬(wàn)種商品，在最短的時(shí)間內(nèi)將這些商品卸下并按商品品種、貨主、儲(chǔ)位或發(fā)送地點(diǎn)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分類，將這些商品運(yùn)送到指定地點(diǎn)（如指定的貨架、加工區(qū)域、出貨站臺(tái)等），同時(shí)，當(dāng)供應(yīng)商或貨主通知物流中心按配送指示發(fā)貨時(shí)，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在最短的時(shí)間內(nèi)從龐大的高層貨存架存儲(chǔ)系統(tǒng)中準(zhǔn)確找到要出庫(kù)的商品所在位置，并按所需數(shù)量出庫(kù)，將從不同儲(chǔ)位上取出的不同數(shù)量的商品按配送地點(diǎn)的不同運(yùn)送到不同的理貨區(qū)域或配送站臺(tái)集中，以便裝車配送

6、。自動(dòng)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(shí)別、接收和處理分揀信號(hào)，根據(jù)分揀信號(hào)的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達(dá)地點(diǎn)或按貨主的類別對(duì)商品進(jìn)行自動(dòng)分類。這些分揀需求可以通過(guò)不同方式，如可通過(guò)條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測(cè)、語(yǔ)音識(shí)別、高度檢測(cè)及形狀識(shí)別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去根據(jù)對(duì)這些分揀信號(hào)判斷，來(lái)決定某一種商品該進(jìn)入哪一個(gè)分揀道口。分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示，當(dāng)具有相同分揀信號(hào)的商品經(jīng)過(guò)該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使改變?cè)谳斔脱b置上的運(yùn)行方向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)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

7、和分支式幾種，不同的裝置對(duì)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。輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀商品貫通過(guò)控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機(jī)（或主傳送帶）以便進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機(jī)（或主傳送帶）進(jìn)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(tái)，在那里由工作人員將該道口的所有商品集中后或是入庫(kù)儲(chǔ)存，或是組配裝車并進(jìn)行配送作業(yè)。以上四部分裝置通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的自動(dòng)分揀系統(tǒng)

8、。4.材料分揀系統(tǒng)的意義二次大戰(zhàn)以后，自動(dòng)分揀系統(tǒng)逐漸開始在西方發(fā)達(dá)國(guó)家投入使用，成為發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)和物流中心，配送中心或流通中心所必需的設(shè)施條件之一。1.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(dòng)作業(yè)方式，自動(dòng)分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)由于自動(dòng)分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀件數(shù)多，它可以連續(xù)運(yùn)行100個(gè)小時(shí)以上，每小時(shí)可分揀7000件包裝商品，如用人工分揀則每小時(shí)只能分揀150件左右，同時(shí)分揀人員也不能在這種勞動(dòng)強(qiáng)度下連續(xù)工作8小時(shí)。 2.分揀誤差率極低自動(dòng)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(zhǔn)確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制，如果采用

9、人工鍵盤或語(yǔ)音識(shí)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(cuò)，否則不會(huì)出錯(cuò)。因此，目前自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來(lái)識(shí)別貨物。3.分揀作業(yè)基本實(shí)無(wú)人化 國(guó)外建立自動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度，提高人員的使用效率，因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無(wú)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送貨車輛抵達(dá)自動(dòng)分揀線的進(jìn)貨端時(shí)，由人工接貨，由人工控制分揀系統(tǒng)的運(yùn)行，分揀線末端由人工將分揀出來(lái)的貨物進(jìn)行集載、裝車，自動(dòng)分揀系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)、管理與維護(hù)。如美國(guó)一公司配送中心面積為10萬(wàn)平方米左右，每天可分揀近

10、40萬(wàn)件商品，僅使用400名左右員工，自動(dòng)分揀線做到了無(wú)人化作業(yè)。對(duì)于分揀系統(tǒng)的應(yīng)用前景，主要著眼于分揀系統(tǒng)的可靠性，優(yōu)越性，應(yīng)用領(lǐng)域的適用性以及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、成本等方而來(lái)考慮。但因分揀系統(tǒng)其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，因此，在發(fā)達(dá)國(guó)家，物流中心、配送中心或流通中心不用自動(dòng)分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。對(duì)于自動(dòng)分揀系統(tǒng)因其自身存在的一些問(wèn)題，在一定程度上限制了其應(yīng)用的領(lǐng)域及其范圍。在引進(jìn)和建設(shè)自動(dòng)分揀系統(tǒng)時(shí)一定要考慮以下條件：自動(dòng)分揀系統(tǒng)的一次性投資巨大，其本身需要建設(shè)短則4050米，長(zhǎng)則150200米的機(jī)械傳輸線，還有配套的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面

11、積大，動(dòng)輒2萬(wàn)平方米以上，而且一般自動(dòng)分揀系統(tǒng)都建在自動(dòng)主體倉(cāng)庫(kù)中，這樣就要建34層樓高的立體倉(cāng)庫(kù)，庫(kù)內(nèi)需要配備各種自動(dòng)化的搬運(yùn)設(shè)施，這絲毫不亞于建立一個(gè)現(xiàn)代化工廠所需要的硬件投資。它對(duì)商品外包裝要求也很高，自動(dòng)分揀機(jī)只適于分揀底部平坦且具有剛性的包裝規(guī)則的商品。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(zhǎng)、超薄、超重、超高、不能傾覆的商品不能使用普通的自動(dòng)分揀機(jī)進(jìn)行分揀，因此為了使大部分商品都能用機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)分揀，可以采取二條措施：一是推行標(biāo)準(zhǔn)化包裝，使大部分商品的包裝符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；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(jī)。但要讓所有商品的供應(yīng)商都執(zhí)行國(guó)家的

12、包裝標(biāo)準(zhǔn)是很困難的，定制特寫的分揀機(jī)又會(huì)使硬件成本上升，并且越是特別的其通用性就越差。因此公司要根據(jù)經(jīng)營(yíng)商品的包裝情況來(lái)確定是否建或建什么樣的自動(dòng)分揀系統(tǒng)。第1章 材料分揀機(jī)系統(tǒng)硬件介紹1.1 系統(tǒng)硬件介紹1.旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(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(lái)作為控制系統(tǒng)的計(jì)數(shù)器并提供脈沖輸入，它轉(zhuǎn)化為位移量，可對(duì)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(shí)，發(fā)出信號(hào)到PLC，以進(jìn)行分揀，也可用來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本次設(shè)計(jì)選用E6A2CW5C旋轉(zhuǎn)編碼器。2.電容傳感器電容傳感器屬于具有開關(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)成電容的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是待

13、測(cè)物體本身，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)的接通和斷開。本裝置中電容傳感器是用于檢測(cè)非金屬物料，選用E2KX8ME1電容傳感器。3.電感傳感器電感式傳感器也屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器，也是一種接近式開關(guān)，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)震蕩能力衰減，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)的通和斷，選用M18X1X40電感傳感器。4.顏色傳感器選用OM

14、RON公司生產(chǎn)的，型號(hào)為E3SVS1E4顏色傳感器。此傳感器為RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，可檢測(cè)目標(biāo)物體對(duì)三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。5.步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)在控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。它可以把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移，并且可用作電磁制動(dòng)輪、電磁差分器、或角位移發(fā)生器等。1.1.1 可編程控制器PLC可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器乘坐可編程邏輯控制器（Personal Controller），簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是

15、為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Programmable Logic Controller）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程

16、控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡(jiǎn)稱PC。PLC的定義有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。上世紀(jì)80年代90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為304

17、0%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。1.1.2 PLC的種類目前，在我國(guó)PLC的分類還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)性能和應(yīng)用范圍可將其進(jìn)行如下分類。1.按性能分類根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)、用戶程序存儲(chǔ)器容量和控制功能的不同，可將其分為小型、中型和大型二類。小型PLC又稱低檔PLC，它的I/O點(diǎn)數(shù)小于128點(diǎn)

18、，用戶程序存儲(chǔ)器容量小于4K字，功能簡(jiǎn)單，以開關(guān)量控制為主，可實(shí)現(xiàn)條件控制、順序控制、定時(shí)記數(shù)控制。適用于單機(jī)或小規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程。中型PLC又稱中檔PLC，它的I/O點(diǎn)數(shù)在128512點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)器容量為4K8K字，功能比較豐富、兼有開關(guān)量和模擬量的控制能力，具有浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、中斷控制、通信聯(lián)網(wǎng)和PID調(diào)節(jié)等功能。適用于小型連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)過(guò)程控制。大型PLC又稱高檔PLC，它的I/O點(diǎn)數(shù)在512點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到8K字以上，控制功能完善，在中檔機(jī)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大和增加了函數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)視、記錄、打印及中斷控制、智能控制、遠(yuǎn)程控制的功能。適用于大規(guī)模

19、的過(guò)程控制、集散式控制系統(tǒng)和工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。2.按結(jié)構(gòu)分類根據(jù)PLC的構(gòu)成形式，可將PLC分為整體式和機(jī)架式 (模塊式)兩大類。整體式PLC是將CPU、存儲(chǔ)單元、輸入輸出模塊和電源部件集中配置在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。這種PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)少、體積小，價(jià)格低，便于裝入設(shè)備內(nèi)部。小型PLC通常采用這種結(jié)構(gòu)。機(jī)架式PLC將各單元做成獨(dú)立的模塊，使用時(shí)將這些模塊分別插入機(jī)架底板的插座上?？筛鶕?jù)生產(chǎn)實(shí)際的控制要求建立模塊，構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)。這種PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)多，配置靈活方便，易于擴(kuò)展。大中型PLC通常采用這種結(jié)構(gòu)。3.按應(yīng)用范圍分類根據(jù)應(yīng)用范圍的不同，可將PLC分為通用型和專用型兩類。通用型PLC作為標(biāo)準(zhǔn)工

20、業(yè)控制裝置可在各個(gè)領(lǐng)域使用，而專用型PLC是為了某類控制要求專門設(shè)計(jì)的PLC，如數(shù)控機(jī)床專用型、鍋爐設(shè)備專用型、報(bào)警監(jiān)視專用型等。由于應(yīng)用的專一性，使其控制質(zhì)量大大提高。圖1-1 S7-200PLC圖示1.1.3 PLC種類及型號(hào)選擇PLC種類較多，主要有西門子（如圖1-1）、三菱、OMRON、FANAC、東芝等，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門子、三菱、OMRON的PLC。根據(jù)系統(tǒng)中的控制要求PLC點(diǎn)數(shù)：實(shí)際輸入點(diǎn)15點(diǎn)，實(shí)際輸出點(diǎn)8點(diǎn)，綜合對(duì)比三菱FX系列（包括FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N等）、西門子系列、OMRON系列中I/O點(diǎn)數(shù)為

21、32點(diǎn)各型號(hào)的PLC的價(jià)格、性能、實(shí)用場(chǎng)合等各方面，本系統(tǒng)可選擇PLC型號(hào)為：西門子公司的S7-200系列CPU226 型PLC，合計(jì)總數(shù)32點(diǎn)16點(diǎn)輸入，DC24V，16點(diǎn)繼電器輸出；尺寸（mm）：2208790，其性能、價(jià)格都優(yōu)于其他PLC。S7-200系列是西門子公司PLC家族中比較先進(jìn)的系列，它能最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充通訊功能，適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。由于S7-200系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足

22、單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。該型號(hào)PLC有24個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，16個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，能夠滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量。1.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)及傳送帶1.2.1 電動(dòng)機(jī)的介紹電動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛，種類繁多。我們一般的是根據(jù)電機(jī)的分類來(lái)區(qū)別電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用于交易。電動(dòng)機(jī)詳細(xì)分類如下：1.按工作電源種類劃分可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分：無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。有刷直流電動(dòng)機(jī)可劃分：永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。電磁直流電動(dòng)機(jī)劃分：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。永磁直流電動(dòng)機(jī)劃分：稀土永磁直流電

23、動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。圖1-2 三相異步電動(dòng)機(jī)及其一些指數(shù)其中交流電機(jī)還可分：?jiǎn)蜗嚯姍C(jī)和三相電機(jī)。2.按結(jié)構(gòu)和工作原理劃分可分為直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)可劃分：永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)可劃分：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可劃分：三相異步電動(dòng)機(jī)(如圖1-3、1-4所示)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)等。 圖1-3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)3.按起動(dòng)與運(yùn)行方式分類電動(dòng)機(jī)按起動(dòng)與運(yùn)行方式可分為電容起動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。4.按用途分類

24、電動(dòng)機(jī)按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)又分為電動(dòng)工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具）用電動(dòng)機(jī)、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等）用電動(dòng)機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)在控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。它可以把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移，并且可用作電磁制動(dòng)輪、電磁差分器、或角位移發(fā)生器等。（1）步進(jìn)電機(jī)的工作原理該步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。只要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時(shí)序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖1-4是該四

25、相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。圖1-4 四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖開始時(shí)，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號(hào)齒對(duì)齊，同時(shí)，轉(zhuǎn)子的1、4號(hào)齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。當(dāng)開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時(shí)，由于C相繞組的磁力線和1、4號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，1、4號(hào)齒和C相繞組的磁極對(duì)齊。而0、3號(hào)齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單

26、四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形分別如圖1-5.a、b、c所示： 圖1-5 步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)序波形圖（2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)傳輸帶輸送物料前行，與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一起可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)，來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。同時(shí)，可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)選用的型號(hào)為42BYGH101。5.換向器介紹交流換向器電動(dòng)機(jī)可劃分：?jiǎn)蜗啻畡?lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用

27、電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。其中交流電動(dòng)機(jī)還分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為直流電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)還可分為永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)可分為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分為三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)等。交流換向器電動(dòng)機(jī)又分為單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。有刷直流電動(dòng)機(jī)可分為永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。電磁直流電動(dòng)機(jī)又分為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他

28、勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。永磁直流電動(dòng)機(jī)又分為稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。1.3 傳送帶的簡(jiǎn)介及分類17世紀(jì)中，美國(guó)開始應(yīng)用架空索道傳送散狀物料；19世紀(jì)中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的傳送帶輸送機(jī)相繼出現(xiàn)。1868年，在英國(guó)出現(xiàn)了皮帶式式傳送帶輸送機(jī)；1887年，在美國(guó)出現(xiàn)了螺旋輸送機(jī)；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機(jī)；1906年，在英國(guó)和德國(guó)出現(xiàn)了慣性輸送機(jī)。此后，傳送帶輸送機(jī)受到機(jī)械制造、電機(jī)、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的傳送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運(yùn)，成為物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的組成

29、部分。具有牽引件的傳送帶一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用傳送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構(gòu)件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅(qū)動(dòng)裝置給輸送機(jī)以動(dòng)力，一般由電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器(停止器)等組成；張緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使?fàn)恳３忠欢ǖ膹埩痛苟?，以保證傳送帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)；支承件用以承托牽引件或承載構(gòu)件，可采用托輥、滾輪等。具有牽引件的傳送帶設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：被運(yùn)送物料裝在與牽引件連結(jié)在一起的承載構(gòu)件內(nèi)，或直接裝在牽引件(如輸送帶)上，牽引件繞過(guò)各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運(yùn)送物料的有載分支和不運(yùn)送物料的無(wú)載分支的閉合環(huán)路

30、，利用牽引件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)輸送物料。這類的傳送帶設(shè)備種類繁多，主要有帶式輸送機(jī)、板式輸送機(jī)、小車式輸送機(jī)、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道、刮板輸送機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、懸掛輸送機(jī)和架空索道等。沒(méi)有牽引件的傳送帶設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成各不相同，用來(lái)輸送物料的工作構(gòu)件亦不相同。它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)，或利用介質(zhì)在管道中的流動(dòng)使物料向前輸送。例如，輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的工作構(gòu)件為一系列輥?zhàn)?，輥?zhàn)幼餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以輸送物料；螺旋輸送機(jī)的工作構(gòu)件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以沿料槽推送物料；振動(dòng)輸送機(jī)的工作構(gòu)件為料槽，料槽作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以輸送置于其中的物料等。本設(shè)計(jì)選用的是帶式輸送機(jī)。1.4 傳感器介紹及其

31、原理1.4.1 顏色傳感器將物體顏色同前面已經(jīng)示教過(guò)的參考顏色進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)顏色的機(jī)器我們稱之為顏色傳感器。顏色傳感器是通過(guò)將物體顏色同前面已經(jīng)示教過(guò)的參考顏色進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)顏色，當(dāng)兩個(gè)顏色在一定的誤差范圍內(nèi)相吻合時(shí)，輸出檢測(cè)結(jié)果。一個(gè)新型傳感器能敏銳的察覺(jué)到顏色變化有助于線工人正確的分辨出會(huì)所，銀色等問(wèn)題。顏色傳感器是通過(guò)將物體顏色同前面已經(jīng)示教過(guò)的參考顏色進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)顏色，當(dāng)兩個(gè)顏色在一定的誤差范圍內(nèi)相吻合時(shí)，輸出檢測(cè)結(jié)果。將物體顏色同前面已經(jīng)示教過(guò)的參考顏色進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)顏色的機(jī)器我們稱之為顏色傳感器。顏色傳感器一直用裝配線來(lái)檢測(cè)特定的組件。顏色傳感器的挑戰(zhàn)是檢測(cè)微妙差異相似或高度反光

32、的顏色。例如,金屬涂料在汽車工業(yè)中使用很難區(qū)分灰度的顏色或黃金。匹配組件這是重要的,如鏡子的身體或保險(xiǎn)杠都離不開傳感器協(xié)助。此外,顏色傳感器通過(guò)數(shù)量有限的顏色可以檢測(cè)，并通過(guò)他們有限的能力迅速改變?cè)O(shè)置或處理多個(gè)顏色。電子技術(shù)的發(fā)展,光學(xué),軟件促進(jìn)顏色傳感器發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)使得更敏感的傳感器,可以忽略光澤和區(qū)別出微妙的色調(diào)?，F(xiàn)在可以調(diào)整方便靈活的制造和精確的色彩校正。一個(gè)典型的顏色傳感器具有高強(qiáng)度白光LED,光在目標(biāo)項(xiàng)目調(diào)制。反射從目標(biāo)是分析的成分紅,綠,藍(lán)(RGB)值和強(qiáng)度。此信息用于驗(yàn)證正確的部分現(xiàn)在和組裝,準(zhǔn)確控制制成品的顏色。在一個(gè)典型的應(yīng)用程序中,機(jī)器操作員持有一個(gè)顏色樣本在前面的傳感器

33、,編程它對(duì)這個(gè)特定顏色相匹配。這個(gè)過(guò)程期間及之后,運(yùn)營(yíng)商可能會(huì)注意到匹配失敗涉及色彩略暗或略輕,但仍在可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。操作員然后重組傳感器與更廣泛的高/低設(shè)置點(diǎn)和通過(guò)試錯(cuò)過(guò)程建立理想的范圍。如果傳感器有多個(gè)通道,它可以被編程來(lái)識(shí)別多種顏色一個(gè)顏色在每個(gè)頻道,每個(gè)頻道信號(hào)是一個(gè)離散報(bào)警輸出。這一技術(shù)使簡(jiǎn)單的顏色識(shí)別或匹配,比如排序或部分識(shí)別功能,通過(guò)/失敗標(biāo)準(zhǔn)是足夠的。下一代顏色傳感器提供三個(gè)額外的輸出表示RGB顏色值。好處包括更多的智能控制的制造。在實(shí)踐中,傳感器輸出原始RGB讀數(shù)為模擬信號(hào)。模擬信號(hào)更適合通信,因?yàn)閿?shù)字讀數(shù)為三個(gè)渠道將超過(guò)每150µs吞吐量限制典型的串行協(xié)議。一個(gè)

34、傳感器可以將原始RGB信號(hào)模擬與10位分辨率將輸出5mV的每個(gè)1023步。如果顏色變化的原因是無(wú)法輕易地發(fā)覺(jué)或者如果沒(méi)有顯示可用,模擬RGB信號(hào)可以數(shù)字化和美聯(lián)儲(chǔ)到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這允許全面的變化趨勢(shì),分析傳感器讀數(shù)。一些傳感器提供一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)模式原始數(shù)字讀數(shù)。色標(biāo)傳感器工作原理：色標(biāo)傳感器對(duì)各種標(biāo)簽進(jìn)行檢測(cè)，即使是背景顏色有著細(xì)微的差別的顏色也可以檢測(cè)到，處理速度快。自動(dòng)適應(yīng)波長(zhǎng)，能夠檢測(cè)灰度值的細(xì)小差別，與標(biāo)簽和背景的混合顏色無(wú)關(guān)。顏色傳感器是通過(guò)將物體顏色同前面已經(jīng)示教過(guò)的參考顏色進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)顏色，當(dāng)兩個(gè)顏色在一定的誤差范圍內(nèi)相吻合時(shí)，輸出檢測(cè)結(jié)果。1.4.2 傳感器介紹及其工作原理1.

35、傳感器的定義國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。目前對(duì)傳感器尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的有如下三種：（1）按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器。（2）按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。（3

36、）按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類，可分為：輸出為開關(guān)量（“1”和0”或“開”和“關(guān)”）的開關(guān)型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。2.傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。3.傳感器的動(dòng)態(tài)特性所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它

37、對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。傳感器的線性度。通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合