基于PLC控制的全自動(dòng)物料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

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目 錄 1 引言 1 2 可編程序控制器 2 2.1 PLC的發(fā)展歷史 2 2.2 PLC的定義和特點(diǎn) 2 2.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 3 3 物料分揀系統(tǒng)的工作過(guò)程和設(shè)備選擇 4 3.1 物料分揀系統(tǒng)的工作過(guò)程 4 3.2物料分揀系統(tǒng)的設(shè)備選擇 4 4 物料分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖 10 4.1 PLC外部端子接線圖 10 4.2 變頻器端子接線圖 11 4.3 步進(jìn)梯形圖 12 4.4 PLC梯形圖 13 5 物料分揀系統(tǒng)的組態(tài)技術(shù) 15 5.1 組態(tài)技術(shù)概述 15 5.2組態(tài)技術(shù)功能和優(yōu)點(diǎn) 15 結(jié) 論 17 致 謝 18 參 考 文 獻(xiàn) 19 第19頁(yè) 江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 自動(dòng)分揀系統(tǒng)是指能夠識(shí)別物品屬性并對(duì)物品進(jìn)行分類傳輸?shù)淖詣?dòng)系統(tǒng)。自動(dòng)分揀系統(tǒng)由傳輸供件同步導(dǎo)入裝置、識(shí)別及控制系統(tǒng)、機(jī)械分揀機(jī)構(gòu)及信息處理系統(tǒng)等組成。 自動(dòng)分揀系統(tǒng)是二戰(zhàn)后在美國(guó)、日本以及歐洲的大型物流中心廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)。廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥行業(yè)、生產(chǎn)制造業(yè)等行業(yè)。國(guó)外的自動(dòng)化程度很高，而在我國(guó)，由于物流業(yè)起步晚，始于1980年代，自動(dòng)化程度不高，大部分處于人工作業(yè)近期的市場(chǎng)興起和技術(shù)發(fā)展始于1990年代。一開始使用于機(jī)場(chǎng)行李處理和郵政處理，然后逐漸普及到其他行業(yè)。 近二十年來(lái)，特別是物流行業(yè)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，商品趨于短小輕薄。分揀作業(yè)已成為工作的重要環(huán)節(jié)。我國(guó)目前自動(dòng)化程度不高，處于人工分揀階段。自動(dòng)分揀的優(yōu)點(diǎn)是能連續(xù)、大批量的分揀貨物，分揀誤差率低，分揀作業(yè)基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人化。雖然國(guó)內(nèi)自動(dòng)分揀系統(tǒng)使用還很少，但有關(guān)部門和企業(yè)正在做出努力。自動(dòng)分揀機(jī)是一個(gè)很成熟的產(chǎn)品，已成為當(dāng)代物流技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。 2 可編程序控制器 2.1 PLC的發(fā)展歷史 在可編程序控制器誕生之前，是以繼電器、接觸器為主體的控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。1968年，為適應(yīng)生產(chǎn)需要，美國(guó)通用汽車公司提出一種新型工業(yè)控制器。1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出世界上第一臺(tái)可編程邏輯控制器，目的是取代繼電器，這打開了新的控制技術(shù)發(fā)展的大門。緊接著美國(guó)MODICON公司也開發(fā)出同門的控制器。1971年，日本從美國(guó)引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，也研制出日本第一臺(tái)可編程序控制器。1973年，西歐一些國(guó)家也相繼開發(fā)出他們的可編程序控制器。我國(guó)則在1977年成功研制出以1個(gè)微處理器MC14500為核心的可編程序控制器，并用于工業(yè)生產(chǎn)。 PLC大約經(jīng)歷四個(gè)階段： (1)初級(jí)階段：第一代PLC取代繼電器，主要功能是邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)功能。CPU由中小規(guī)模數(shù)字集成電路構(gòu)成。第一代只采用了梯形圖語(yǔ)言作為編程方式，盡管有些枯燥，但卻形成了工廠的編程標(biāo)準(zhǔn)。 (2)擴(kuò)展階段：從20世紀(jì)70年代到70年代末期，PLC的擴(kuò)展功能包括數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的比較和運(yùn)算、模擬量的運(yùn)算等功能。 (3)通訊階段：20世紀(jì)70年代末期到80年代中期，PLC的產(chǎn)品與計(jì)算機(jī)相連，但是各個(gè)廠家聯(lián)系不密切，獨(dú)自經(jīng)營(yíng)，所以PLC迅速擴(kuò)散到其他行業(yè)。 (4)開放階段：20世紀(jì)80年代中期開始， PLC在開放功能上取得較大發(fā)展。主要在通信系統(tǒng)的開放，使各廠商的產(chǎn)品可以通信。此外，PLC開始采用標(biāo)準(zhǔn)化軟件系統(tǒng)，增加高級(jí)語(yǔ)言編程，并完成了編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化工作。這一階段的產(chǎn)品主要有西門子公司的S7系列，AB公司的PLC-5,SLC500、德維森的V80和PPC11，加拿大ONLINE CONTROL公司與合控電氣公司所開發(fā)的OPENPLC等。 PLC在以后的發(fā)展方向可以概括為： (1)發(fā)展簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)的小型、微型PLC； (2)致力于提高功能性價(jià)比； (3)能研制出功能強(qiáng)大、系統(tǒng)龐大、技術(shù)完善的PLC。 2.2 PLC的定義和特點(diǎn) 2.2.1 PLC的定義 可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC，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)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 2.2.2 PLC的特點(diǎn) （1）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)； （2）編程簡(jiǎn)單、易于掌握； （3）功能強(qiáng)、通用性好； （4）設(shè)計(jì)、安裝容易、維護(hù)工作量少； （5）體積小、重量輕、功耗低。 2.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)和基本原理 2.3.1 PLC的基本結(jié)構(gòu) 圖1 PLC的基本組成 如圖1，PLC的基本組成： （1）中央處理單元； （2）存儲(chǔ)器； （3）輸入/輸出接口； （4）電源及外部設(shè)備。 2.3.2 PLC的工作原理 當(dāng)PLC運(yùn)行后，工作過(guò)程分為三個(gè)階段：輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新。完成三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 3 物料分揀系統(tǒng)的工作過(guò)程和設(shè)備選擇 3.1 物料分揀系統(tǒng)的工作過(guò)程 1、按下啟動(dòng)按鈕X0，物料臺(tái)檢測(cè)到有物料，則變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，再由圓盤通道和機(jī)械手把物料送到物料分揀帶上檢測(cè)，以上動(dòng)作實(shí)現(xiàn)了上料的過(guò)程。 2、把物料送到檢測(cè)臺(tái)。如果在4秒鐘內(nèi)檢測(cè)不到物料，紅燈閃爍，否則綠燈閃爍，機(jī)械手、電動(dòng)機(jī)和變頻器不動(dòng)作，整個(gè)系統(tǒng)停止。當(dāng)檢測(cè)到物料時(shí)，物料提升到上限時(shí)，機(jī)械手臂先伸出，手爪夾緊物料后，手臂提升，再縮回，然后右旋，手臂伸出，下降，松開物料，手臂再提升，縮回，再回到左旋初始位置。 3、分揀臺(tái)上光電傳感器檢測(cè)到物料時(shí)，啟動(dòng)傳送帶；當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到金屬物質(zhì)的物料時(shí)，活塞1伸出推動(dòng)物料進(jìn)入料槽再縮回；當(dāng)?shù)诫娙輦鞲衅鳈z測(cè)到非金屬的物料時(shí)，活塞2伸出推動(dòng)物料進(jìn)入料槽再縮回。當(dāng)物料臺(tái)再次檢測(cè)到物料時(shí)，循環(huán)以上動(dòng)作。 4、物料傳輸是通過(guò)機(jī)械手和三相異步電動(dòng)機(jī)及變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)，機(jī)械手可通過(guò)伸出，下降，夾緊物料，提升，縮回等動(dòng)作將物料從物料臺(tái)送到傳輸帶上，而三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)傳送帶的動(dòng)作及變頻器改變傳輸帶的速度。 5、在傳輸帶上，光電傳感器是啟動(dòng)傳輸帶運(yùn)行的信號(hào)，用電容傳感器和電感傳感器來(lái)分揀傳輸帶上的物料，電感傳感器可檢測(cè)金屬物質(zhì)的物料，電容傳感器可檢測(cè)非金屬的物料。這是實(shí)現(xiàn)分揀的動(dòng)作。 3.2物料分揀系統(tǒng)的設(shè)備選擇 3.2.1 三菱PLC的選型 表1 I/O分配表 輸入部分 輸出部分 功能 地址 功能 地址 啟動(dòng)按鈕 X0 物料驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) Y0 物料檢測(cè) X13 紅燈 Y17 物料提升上限 X11 綠燈 Y16 物料提升下限 X12 物料提升 Y1 手臂伸出限位 X5 手臂伸出 Y2 手臂縮回限位 X6 手臂縮回 Y3 手爪提升上限 X7 手爪提升 Y5 手爪下降下限 X10 手爪下降 Y4 手爪磁性開關(guān) X2 手爪(電磁閥) Y15 手臂左旋限位 X3 手臂左旋 Y6 手臂右旋限位 X4 手臂右旋 Y7 光電傳感器 X22 推料一伸出 Y11 電感傳感器 X20 推料一縮回 Y10 電容傳感器 X21 推料二伸出 Y12 推料一伸出限位 X14 推料二縮回 Y13 推料一縮回限位 X15 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及中速 Y21 推料二伸出限位 X16 推料二縮回限位 X17 停止按鈕 X1 I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。根據(jù)物料分揀系統(tǒng)的工作過(guò)程可知，系統(tǒng)的輸入信號(hào)有19個(gè)，輸出信號(hào)有16，因此選三菱FX2N-48MR。 3.2.2 三菱變頻器的選擇 1、在實(shí)踐中常常將機(jī)械設(shè)備根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性不同，分為如下三類： （1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載； （2）恒功率負(fù)載； （3）流體類負(fù)載。? 2、根據(jù)負(fù)載特性選取適當(dāng)控制方式的三菱變頻器 三菱變頻器的控制方式主要分為：V/f控制，包括開環(huán)和閉環(huán)；矢量控制，包括無(wú)速度傳感器和帶速度傳感器控制；直接轉(zhuǎn)矩控制；幾種種方式的優(yōu)缺點(diǎn)如下： （1）V/f開環(huán)控制 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)容易，可用于通用鼠籠型異步電機(jī)； 缺點(diǎn)：低速力矩難保證，不能采用力矩控制，調(diào)速范圍??； 主要采用場(chǎng)合：一般的風(fēng)機(jī)，泵類節(jié)能調(diào)速或一臺(tái)變頻器帶多臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)場(chǎng)合。 （2）V/f閉環(huán)控制 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)速精度比較高，可用于通用性異步電機(jī)； 缺點(diǎn)：低速力矩難保證，不能采用力矩控制，調(diào)速范圍小，要增加速度傳感器； 主要采用場(chǎng)合：用于保持壓力，溫度，流量，PH定值等過(guò)程場(chǎng)合。 （3）無(wú)速度傳感器的矢量控制 優(yōu)點(diǎn)：不需要速度傳感器，力矩響應(yīng)好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度控制范圍較廣；? 缺點(diǎn)：需要設(shè)定電機(jī)參數(shù)，須有自動(dòng)測(cè)試功能； 采用場(chǎng)合：一般工業(yè)設(shè)備，大多數(shù)調(diào)速場(chǎng)合。 （4）帶有速度傳感器的矢量控制 優(yōu)點(diǎn)：力矩控制性能良好，力矩響應(yīng)好，調(diào)速精度高，速度控制范圍大； 缺點(diǎn)：需要正確設(shè)定電機(jī)參數(shù)，需要自動(dòng)測(cè)試功能，要高精度速度傳感器；? 使用場(chǎng)合：要求精確控制力矩和速度的高動(dòng)態(tài)性能應(yīng)用場(chǎng)合。 （5）直接轉(zhuǎn)矩控制 優(yōu)點(diǎn)：不需要速度傳感器，力矩響應(yīng)好，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，速度控制范圍較大； 缺點(diǎn)：需要設(shè)定電機(jī)參數(shù)，須有自動(dòng)測(cè)試功能； 采用場(chǎng)合：要求精確控制力矩的高動(dòng)態(tài)性能應(yīng)用場(chǎng)合，如起重機(jī)、電梯、軋機(jī)等。 根據(jù)物料分揀系統(tǒng)可知，我們可選三菱FR-E500。 三菱FR-E500介紹： （1）功率：7.5KW； （2）簡(jiǎn)易磁通矢量控制方式，實(shí)現(xiàn)1Hz時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)120%； （3）柔性PWM，實(shí)現(xiàn)低噪音運(yùn)行； （4）內(nèi)置PID，變頻器/工頻切換和可以實(shí)現(xiàn)多泵循環(huán)運(yùn)行功能； （5）內(nèi)置RS485通訊口； （6）使用長(zhǎng)壽命元器件； （7）ID，15段速度等功能選擇。 三菱FR-E500特點(diǎn)： （1）更省能源； （2）環(huán)保，壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單； （3）最適用風(fēng)扇； （4）操作簡(jiǎn)單，網(wǎng)路化； （5）適用全球化； （6）豐富多彩的功能。 3.2.2 氣動(dòng)控制和執(zhí)行元件 氣動(dòng)控制元件是控制氣體壓力、流量及運(yùn)動(dòng)方向的元件，如各種閥類；能完成一定邏輯功能的元件，如氣動(dòng)邏輯元件。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。 1、電磁閥 氣動(dòng)電磁閥工作原理：氣動(dòng)電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，氣動(dòng)電磁閥的每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊。氣動(dòng)電磁閥通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過(guò)氣動(dòng)電磁閥的油的壓力來(lái)推動(dòng)油剛的活塞，這樣通過(guò)控制氣動(dòng)電磁閥的電磁鐵的電流就控制了整個(gè)電磁閥的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 氣動(dòng)電磁閥是用來(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；氣動(dòng)電磁閥并不限于液壓，氣動(dòng)；氣動(dòng)電磁閥用于控制液壓流動(dòng)方向，工廠的機(jī)械裝置一般都由液壓鋼或電磁閥來(lái)控制。 圖2 直動(dòng)式電磁閥原理圖 圖2表示 (五路二位)直動(dòng)式電磁閥(常斷型)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單剖面圖及工作原理。起始狀態(tài)，1，2進(jìn)氣；4，5排氣；線圈通電時(shí)，靜鐵芯產(chǎn)生電磁力，使先導(dǎo)閥動(dòng)作，壓縮空氣通過(guò)氣路進(jìn)入閥先導(dǎo)活塞使活塞啟動(dòng)，在活塞中間，密封圓面打開通道，1，4進(jìn)氣，2，3排氣；當(dāng)斷電時(shí)，先導(dǎo)閥在彈簧作用下復(fù)位，恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)可以采用二位二通的氣動(dòng)電磁閥，它操作輕便，又能快速實(shí)現(xiàn)氣缸的正反轉(zhuǎn)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因此應(yīng)用廣泛。 作用氣 2、氣缸 引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)件。工質(zhì)在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中通過(guò)膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；氣體在壓縮機(jī)氣缸中接受活塞壓縮而進(jìn)步壓力。渦輪機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)等的殼體通常也稱“氣缸”。氣缸的應(yīng)用領(lǐng)域：印刷（張力控制）、半導(dǎo)體（點(diǎn)焊機(jī)、芯片研磨）、自動(dòng)化控制、機(jī)器人等等。英文名：cylinder。 　 氣缸-氣缸種類　氣壓傳動(dòng)中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的氣動(dòng)執(zhí)行元件。氣缸有作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的和作往復(fù)擺動(dòng)的兩類。作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸又可分為單作用、雙作用、膜片式和沖擊氣缸 4種。 氣缸的作用：將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)（運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 氣缸的分類：直線運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)氣缸、氣爪等。氣缸的結(jié)構(gòu)：氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成?！　　　? 當(dāng)傳感器檢測(cè)到物料時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)，然后自動(dòng)縮回，所以我們可以選單缸。 3、傳感器 （1）光電式傳感器 光電式傳感器，基于光電效應(yīng)的傳感器，在受到可見(jiàn)光照射后即產(chǎn)生光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。它除能測(cè)量光強(qiáng)之外，還能利用光線的透射、遮擋、反射、干涉等測(cè)量多種物理量，如尺寸、位移、速度、溫度等，因而是一種應(yīng)用極廣泛的重要敏感器件。光電測(cè)量時(shí)不與被測(cè)對(duì)象直接接觸,光束的質(zhì)量又近似為零,在測(cè)量中不存在摩擦和對(duì)被測(cè)對(duì)象幾乎不施加壓力。因此在許多應(yīng)用場(chǎng)合，光電式傳感器比其他傳感器有明顯的優(yōu)越性。其缺點(diǎn)是在某些應(yīng)用方面，光學(xué)器件和電子器件價(jià)格較貴，并且對(duì)測(cè)量的環(huán)境條件要求較高。 圖3 光電式傳感器 （2）電感式傳感器 電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被測(cè)的物理量如位移，壓力，流量，振動(dòng)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輸出，實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。 圖4 電感式傳感器 （3）電容式傳感器 電容式傳感器也常常被人們稱為電容式物位計(jì)，電容式物位計(jì)的電容檢測(cè)元件是根據(jù)圓筒形電容器原理進(jìn)行工作的，電容器由兩個(gè)絕緣的同軸圓柱極板內(nèi)電極和外電極組成，在兩筒之間充以介電常數(shù)為e的電解質(zhì)時(shí)，兩圓筒間的電容量為C=2∏eL/lnD/d，式中L為兩筒相互重合部分的長(zhǎng)度；D為外筒電極的直徑；d為內(nèi)筒電極的直徑；e為中間介質(zhì)的電介常數(shù)。在實(shí)際測(cè)量中D、d、e是基本不變的，故測(cè)得C即可知道液位的高低，這也是電容式傳感器具有使用方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和靈敏度高，價(jià)格便宜等特點(diǎn)的原因之一。 圖5 電容式傳感器 4 物料分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖 4.1 PLC外部端子接線圖 圖6 PLC外部接線圖 如圖6，當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，按下啟動(dòng)，給出XO信號(hào)，物料通過(guò)圓盤升到上限，給出信號(hào)X11；在通過(guò)機(jī)械手一系列動(dòng)作，給出X7、X5、X3、X4信號(hào)；傳送到傳送帶時(shí)，光電傳感器動(dòng)作，給出X22信號(hào)；當(dāng)有物料時(shí)，電機(jī)使傳送帶動(dòng)作；電感傳感器動(dòng)作時(shí)，給出X20信號(hào)，讓電磁閥動(dòng)作推動(dòng)氣缸動(dòng)作，給出X14、X15信號(hào)；電容傳感器動(dòng)作時(shí)，給出X21信號(hào)，讓電磁閥動(dòng)作推動(dòng)氣缸動(dòng)作，給出X16、X17信號(hào)。 4.2 變頻器端子接線圖 圖7 變頻器端子接線圖 如圖7，L1,L2,L3接三相交流電，PE接地；U,V,W接三相電機(jī)；STF，RM端子接PLC端子Y21；SD端子接COM5。 4.3步進(jìn)梯形圖 圖8 步進(jìn)梯形圖 如圖8，給出啟動(dòng)信號(hào)，整個(gè)系統(tǒng)開始運(yùn)行。光電傳感器開始檢測(cè)物料，圓盤動(dòng)作傳送到底，機(jī)械手開始動(dòng)作，把物料送到檢測(cè)帶上，傳送帶動(dòng)作。在運(yùn)輸過(guò)程中，電感傳感器有檢測(cè)時(shí)，氣缸1動(dòng)作；電容傳感器有檢測(cè)時(shí)，氣缸2動(dòng)作。 4.4 PLC梯形圖 圖9 梯形圖 程序運(yùn)行過(guò)程分析 如圖9，按下啟動(dòng)按鈕X0，物料驅(qū)動(dòng)電機(jī)，這時(shí)Y0接通；此時(shí)光電傳感器檢測(cè)物料，X13動(dòng)作，物料被圓盤提升，此時(shí)Y1接通；當(dāng)上升到限位時(shí)，X11動(dòng)作，此時(shí)接通Y2,機(jī)械手臂伸出，伸到限位時(shí)，X5動(dòng)作，此時(shí)接通Y4，手爪下降；下降到限位時(shí)，X10動(dòng)作，X2也動(dòng)作，此時(shí)接通Y15，手爪抓緊；然后手臂縮回并到達(dá)限位，X6、Y3動(dòng)作；這時(shí)手臂右旋并到達(dá)限位，X4和Y7動(dòng)作；當(dāng)機(jī)械手將物料送到分揀臺(tái)時(shí)，光電傳感器動(dòng)作,X22動(dòng)作，此時(shí)接通Y21，電機(jī)帶動(dòng)傳送帶，傳送帶動(dòng)作，物料運(yùn)動(dòng)；當(dāng)電感傳感器動(dòng)作時(shí)，X20動(dòng)作，接通Y11，氣缸推動(dòng)物料，然后氣缸縮回，Y10動(dòng)作；當(dāng)電容傳感器動(dòng)作時(shí)，X21動(dòng)作，此時(shí)接通Y12，氣缸推動(dòng)物料，然后氣缸縮回，接通Y13；整個(gè)系統(tǒng)結(jié)束，當(dāng)需要急停時(shí)，按下X1，系統(tǒng)就會(huì)停止。 5 物料分揀系統(tǒng)的組態(tài)技術(shù) 5.1 組態(tài)技術(shù)概述 5.1.1 組態(tài)定義 組態(tài)軟件是一種面向工業(yè)自動(dòng)化的通用數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控軟件，也稱人機(jī)界面。用于數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件。 5.1.2 組態(tài)發(fā)展 20世紀(jì)40年代，多數(shù)工業(yè)處于手工狀態(tài)，人們憑經(jīng)驗(yàn)和手工控制生產(chǎn)過(guò)程。50年代后，一些工廠企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)儀表化和自動(dòng)化。生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)普遍采用儀表進(jìn)行顯示。進(jìn)入60年代，隨著工業(yè)生產(chǎn)和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，開始大量采用氣動(dòng)、電動(dòng)單元組合儀表對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行指示，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開始應(yīng)用于控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制和設(shè)定值控制。70年代，隨著計(jì)算機(jī)開發(fā)、應(yīng)用和普及，對(duì)全廠或整個(gè)工藝流程的集中控制成為可能。 世界上第一款組態(tài)軟件InTouch在20世紀(jì)80年代中期由美國(guó)Wonderware公司開發(fā)。組態(tài)軟件根據(jù)其提供的各種軟件模塊可以積木式搭建人機(jī)監(jiān)控界面，不僅提高了自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)速度，也保證了自動(dòng)化應(yīng)用的成熟性和可靠性。 當(dāng)前的組態(tài)軟件有國(guó)外的InTouch、Ifix、Citect、Wincc、RSView32、TraceMode,國(guó)內(nèi)的組態(tài)王、力控、WebAccess、MCGS、開物、易控、杰控、世紀(jì)星及紫金橋組態(tài)軟件等。 5.2組態(tài)技術(shù)功能和優(yōu)點(diǎn) 5.2.1組態(tài)軟件的功能 （1）讀寫不同類型的PLC、儀表、智能模塊和板卡，采集工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種信號(hào)，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。 （2）可以以圖形和動(dòng)畫等直觀形象的方式呈現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信息。 （3）可以將控制系統(tǒng)中的緊急工況及時(shí)通知給相關(guān)人員，使之及時(shí)掌控系統(tǒng)運(yùn)行情況。 （4）可以對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算和數(shù)字運(yùn)算等處理，并將結(jié)果返回給控制系統(tǒng)。 （5）可以對(duì)控制系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。 （6）可以將工程運(yùn)行的狀況、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、警告和外部數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計(jì)運(yùn)算結(jié)果制成報(bào)表，供運(yùn)行和管理人員參考。 （7）可以將不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)聯(lián)系和整合在一起。 （8）可以網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分布式監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的遠(yuǎn)程監(jiān)控。 （9）可以根據(jù)需要干預(yù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或過(guò)程。 5.2.2 組態(tài)軟件的優(yōu)點(diǎn) （1）功能強(qiáng)大； （2）簡(jiǎn)單易學(xué)； （3）擴(kuò)展性好； （4）實(shí)時(shí)多任務(wù)。 5.2.3 組態(tài)軟件畫面 圖10 組態(tài)畫面 如圖10，當(dāng)物料檢測(cè)燈變成綠燈時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)開始運(yùn)行，否則燈變紅，系統(tǒng)停止。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)盤和機(jī)械手動(dòng)作，把物料送到檢測(cè)通道，傳送帶指示燈亮。當(dāng)檢測(cè)到金屬物體時(shí)，燈變綠，然后電磁閥動(dòng)作，電磁閥燈變綠，帶動(dòng)氣缸，推動(dòng)物料。當(dāng)檢測(cè)到非金屬物體時(shí)，燈變綠，然后電磁閥動(dòng)作，燈變綠，帶動(dòng)氣缸，推動(dòng)物料。 結(jié) 論 本文詳細(xì)介紹了根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，采用PLC設(shè)計(jì)出了物料分揀系統(tǒng)，并用組態(tài)作為監(jiān)控軟件。物料分揀系統(tǒng)在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)中具有很大的實(shí)用價(jià)值。在設(shè)計(jì)之前閱讀了大量資料和文獻(xiàn)，還請(qǐng)教了老師，從閱讀資料中學(xué)到很多知識(shí)非常寶貴。在設(shè)計(jì)中遇到很多困難，比如說(shuō)程序的設(shè)計(jì)、設(shè)備的選型、擔(dān)心系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題、設(shè)計(jì)是否合理、是否受到外界干擾、通訊能不能成功等。設(shè)計(jì)上一定有不完美的地方，物料分揀系統(tǒng)還需進(jìn)步的改進(jìn)，提高系統(tǒng)的優(yōu)越性、可靠性。 致 謝 本文是在馬建峰老師的悉心指導(dǎo)和精心培養(yǎng)下完成的。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、縝密的思維方式、踏實(shí)的工作作風(fēng)和對(duì)事業(yè)的執(zhí)著以及對(duì)我的教導(dǎo)給我留下了深刻的印象，并使我終身受益。謹(jǐn)此對(duì)馬老師表達(dá)衷心的感謝和崇高的敬意。 參 考 文 獻(xiàn) [1]劉愛(ài)華.傳感器原理與應(yīng)用技術(shù)，[C].北京：人民郵電出版社。2009。 [2]陸藝，郭斌，潘小旺，范偉軍. 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