基于PLC物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)

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縱觀國(guó)內(nèi)外物料分揀系統(tǒng)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)外的物流配送中心或工業(yè)中傾向于采用自動(dòng)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(guó)，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(dòng)分揀系統(tǒng)有非常多的優(yōu)點(diǎn)，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(guó)家某些行業(yè)不用自動(dòng)分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。其主要原因有兩點(diǎn):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(yùn)營(yíng)成本相當(dāng)高，需要可靠的貨源作保證，也許只有大型生產(chǎn)企業(yè)或?qū)I(yè)物流公司才有能力投資。小企業(yè)則無(wú)能為力。二是系統(tǒng)對(duì)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(dòng)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(guó)家的包裝標(biāo)準(zhǔn)是很困難的，定制分揀機(jī)又會(huì)使硬件成本上升，且越是特別的通用性就越差。研究的目的及意義 分揀系統(tǒng)中物料傳感器以及氣缸應(yīng)自動(dòng)化設(shè)備更新時(shí)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的角色。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動(dòng)?？梢詫?shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)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。第一章 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計(jì)分揀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖采用臺(tái)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(dòng)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(shí)別傳感器及對(duì)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或選擇網(wǎng)板不同區(qū)域安裝。系統(tǒng)上電后，可編程序控制器首先控制啟動(dòng)輸送帶，下料傳感器SN檢測(cè)料槽有無(wú)物料，若無(wú)料，輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)周期后自動(dòng)停止等待下料；當(dāng)料槽有料時(shí)，下料傳感器輸出信號(hào)給 PLC，PLC 控制輸送帶繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)控制氣動(dòng)閥5進(jìn)行下料，每次下料時(shí)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(cè)出物料為鐵質(zhì)物料時(shí)，反饋信號(hào)送 PLC，由 PLC 控制氣動(dòng)閥 1 動(dòng)作選出該物料；物料傳感器SB為電容傳感器，當(dāng)檢測(cè)出物料為鋁質(zhì)物料時(shí)，反饋信號(hào)送 PLC,PLC控制氣動(dòng)閥 2 動(dòng)作選出該物料；物料傳感器 SC 為顏色傳感器，當(dāng)檢測(cè)出物料的顏色為待檢測(cè)顏色時(shí)，PLC 控制氣動(dòng)閥 3 動(dòng)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(shí)，由程序記憶各傳感器的狀態(tài)，完成分揀任務(wù)。系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo) 輸入電壓：AC200240V（帶保護(hù)地三芯插座）消耗功率：250W 環(huán)境溫度范圍：-540 氣源：大于0.2MPa小于0.85Mpa系統(tǒng)的功能要求 （1）分揀出金屬和非金屬 （2）分揀某一顏色塊 （3）分揀出金屬中某一顏色塊 （4）分揀出非金屬中某一顏色塊 （5）分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊 系統(tǒng)的控制要求 系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)待測(cè)材料進(jìn)行檢測(cè)并分類。當(dāng)待測(cè)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(cè)。如果被某種傳感器測(cè)中，通過(guò)相應(yīng)的氣動(dòng)裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前行。其控制要求有如下9 個(gè)方面：（1）系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖（2）電機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)傳輸帶傳送物體向前運(yùn)行（3）有物料時(shí)，下料汽缸動(dòng)作，將物料送出（4）當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到鐵物料時(shí)，推汽缸1 動(dòng)作（5）當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到鋁物料時(shí)，推汽缸2 動(dòng)作（6）當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到材料為某一顏色時(shí)，推汽缸3 動(dòng)作 （7）其他物料被送到SD 位置時(shí)，推汽缸4 動(dòng)作（8）汽缸運(yùn)行應(yīng)有動(dòng)作限位保護(hù)（9）下料槽內(nèi)無(wú)下料時(shí)，延時(shí)后自動(dòng)停機(jī)第二章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)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(diǎn)。系統(tǒng)系統(tǒng)的硬件的硬件結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)框圖框圖根據(jù)控制要求，輸入應(yīng)該有2個(gè)開關(guān)信號(hào)，6 個(gè)傳感器信號(hào)，包括電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、備用傳感器，以及檢測(cè)下料的傳感器和計(jì)數(shù)傳感器。相應(yīng)地，有 5 個(gè)汽缸運(yùn)動(dòng)位置信號(hào)，每個(gè)汽缸有動(dòng)作限位和回位限位，共計(jì)10 個(gè)信號(hào)。輸出包括控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的接觸器，以及5 個(gè)控制汽缸動(dòng)作的電磁閥。共需I/O 點(diǎn)24 個(gè)，其中18 個(gè)輸入，6 個(gè)輸出。根據(jù)上面所確定的I/O 點(diǎn)數(shù)，且該材料分揀裝置的控制為開關(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(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，滿足本系統(tǒng)的要求。檢測(cè)元件與執(zhí)行裝置的選擇步進(jìn)電機(jī)的選擇 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?？梢酝ㄟ^(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)控制材料分揀裝置的可編程控制系統(tǒng)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。旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇 旋轉(zhuǎn)編碼器是集光機(jī)電技術(shù)于一體的速度位移傳感器。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。本系統(tǒng)選用E6A2CW5C 旋轉(zhuǎn)編碼器電感式傳感器的選擇 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。本系統(tǒng)選用M18X1X40 電感傳感器電容式傳感器 本裝置中電容傳感器是用于檢測(cè)非金屬物料。顏色傳感器 選用TAOS公司生產(chǎn)的，型號(hào)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(cè)目標(biāo)物體對(duì)三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。光電編碼器 光電編碼器可以定義為：一種通過(guò)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，它主要用于速度或位置（角度）的檢測(cè)。典型的光電編碼器由碼盤（Disk）、檢測(cè)光柵（Mask）、光電轉(zhuǎn)換電路（包括光源、光敏器件、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路）、機(jī)械部件等組成。第三章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)該系統(tǒng)可選擇連續(xù)或單次運(yùn)行工作狀態(tài)。若為連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，則系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖中的汽缸4 動(dòng)作后，程序再轉(zhuǎn)到開始;若為單次運(yùn)行，則汽缸4 動(dòng)作后停機(jī)。如果需要，該系統(tǒng)可在分揀的同時(shí)對(duì)分揀的材料進(jìn)行數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，這只需在各汽缸動(dòng)作的同時(shí)累計(jì)即可。應(yīng)用高速計(jì)數(shù)器編制程序，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能。用高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，來(lái)確定物料到達(dá)傳感器的距離，實(shí)現(xiàn)定位功能。定位時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器清零，傳感器開始工作，對(duì)物料進(jìn)行分揀處理。在汽缸13 動(dòng)作后，電機(jī)重新運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器也重新計(jì)數(shù)。如果相應(yīng)的傳感器沒有檢測(cè)到物體，則電機(jī)重新運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器也重新計(jì)數(shù)，繼續(xù)運(yùn)行到下一位置。如果只對(duì)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(duì)傳感器的安放或程序進(jìn)行修改即可?？刂葡到y(tǒng)流程圖 最后通過(guò)將寫好的程序輸入到PLC中，調(diào)試運(yùn)行，即可實(shí)現(xiàn)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。結(jié)論 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(dòng)強(qiáng)度大大降低，可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料實(shí)物流、物料信息流的分配和管理。其設(shè)計(jì)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(diǎn)，受場(chǎng)地原因影響不大。同時(shí)，只要根據(jù)不同的分揀對(duì)象，對(duì)本系統(tǒng)稍加修改即可實(shí)現(xiàn)求。本系統(tǒng)采用的可編程控制器，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(duì)不同的物料進(jìn)行分揀，具有廣泛的應(yīng)用前景。致謝 本論文是在老師的悉心指導(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。借著畢業(yè)論文的這個(gè)機(jī)會(huì)，好好地總結(jié)一下了我在學(xué)校所學(xué)的各門課程，將它們分化理解，合理分類，融會(huì)貫通。也不愧四年來(lái)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(jì)，老師給予我們?cè)S多幫助，同時(shí)也為我們指明了方向。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們把以前所學(xué)都綜合起來(lái)，感覺自己的水平提高很多。我們了解到了做一個(gè)系統(tǒng)的基本常識(shí)，為我們以后從事技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。最后，再次向所有幫助過(guò)我，激勵(lì)過(guò)我，關(guān)心過(guò)我的人，致以最誠(chéng)摯的謝意和最美好的祝福！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）題 目： 物料自動(dòng)分揀系統(tǒng) 教 學(xué) 院：電氣與電子信息工程學(xué)院 專業(yè)名稱： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日摘 要 PLC技術(shù)，控制起來(lái)非常簡(jiǎn)便，并且它能夠承受高溫及其他的惡劣的環(huán)境條件，所以plc比起單片機(jī)來(lái)，工業(yè)上優(yōu)先使用plc，它已經(jīng)成為了當(dāng)代工業(yè)流水線和企業(yè)最受歡迎的自動(dòng)化控制方法。PLC技術(shù)融合了傳統(tǒng)的繼電控制技術(shù)，現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)，以及發(fā)達(dá)的通信技術(shù)，專門為了工業(yè)應(yīng)用和工廠設(shè)備而設(shè)計(jì) 。并且具有：使用方便，編程簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)，性價(jià)比高，可靠性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)，后期處理、維修簡(jiǎn)單方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，比起單片機(jī)來(lái)更加可靠與實(shí)用，這就是人們選擇plc的“內(nèi)”因。再加上plc小巧的外形包裝，超低的重量，和超小的功耗這些“外”因，使得plc越來(lái)越受工業(yè)企業(yè)的推崇與喜愛。 本文論述物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)，主要應(yīng)用PLC技術(shù)，輔助以啟動(dòng)裝置，位置技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，電機(jī)拖動(dòng)原理，電氣傳動(dòng)技術(shù)，傳感技術(shù)，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等設(shè)計(jì)而成，對(duì)大批的物料進(jìn)行自動(dòng)分揀的工作，完成分門別類的放置物料。本系統(tǒng)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，例如，運(yùn)行起來(lái)比較穩(wěn)定，精度與敏捷度，自動(dòng)化的程度都很高，而且非常便于使用和控制，如果你想使用它來(lái)分裝另一批貨物的話，只需要?jiǎng)觿?dòng)手指，對(duì)本系統(tǒng)稍加修改，對(duì)本程序稍作處理即可。關(guān)鍵詞: plc；可編程控制器；分揀裝置系統(tǒng)；控制系統(tǒng)；感應(yīng)系統(tǒng)ABSTRACT PLC technology, control is very simple, and it can withstand high temperatures and other harsh environmental conditions, so PLC than SCM, industry give priority to the use of PLC, it has become the automatic control method of the most popular contemporary and industrial assembly enterprises.PLC technology combines the traditional relay control technology, modern computer technology and communication technology developed, specifically for industrial applications and factory equipment and design. And has the merits of easy use, simple programming, strong function, high price, high reliability, strong anti-jamming ability, strong adaptability, post processing, maintenance is simple and convenient, compared with the single chip microcomputer to more reliable and practical, this is what people choose PLC in. Plus PLC compact appearance package, low weight, and small power consumption for these outside, makes the PLC more and more respected and loved in industrial enterprises.In this paper, automatic material sorting system, the main application of PLC technology, aided by starting device, location technology, field bus technology, driving principle of the motor, the electric transmission technology, sensor technology, automatic detection technology and design, for a large number of material for automatic sorting, complete categories of placing the material. The system has many advantages, for example, up and running stability, precision and agility, high degree of automation, and very easy to use and control, if you want to use it to packaging another batch of goods, only need to fingertips, of the system slightly Acacius change of the programs are slightly can handle.Key words: PLC; programmable logic controller; sorting device system; control system; induction system 目 錄緒 論11.1 物料分揀系統(tǒng)概述21.2 物料分揀系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)31.3 研究的目的及意義6第1章 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計(jì)81.1 材料分揀裝置工作過(guò)程概述81.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)91.3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求91.3.1 功能要求91.3.2 系統(tǒng)的控制要求10第2章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)112.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)112.2 硬件選型與硬件組態(tài)112.2.1 確定I/ O 點(diǎn)數(shù)112.2.2 PLC 的選擇122.2.3 PLC的輸入輸出端子分配122.2.4 PLC輸入輸出接線端子圖132.3 檢測(cè)元件與執(zhí)行裝置的選擇142.3.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇142.3.2 旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇142.3.3 電感式傳感器的選擇152.3.4電容式傳感器的選擇162.3.5 顏色傳感器172.6 光電編碼器19第3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)13.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)13.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)2第4章 控制系統(tǒng)的調(diào)試84.1 硬件調(diào)試84.2 軟件調(diào)試84.3 整體調(diào)試10結(jié) 論11參考文獻(xiàn)12附 錄13致 謝18 緒 論1.1 物料分揀系統(tǒng)概述當(dāng)代，隨著機(jī)器人代替人類的生產(chǎn)和勞動(dòng)，機(jī)械化和自動(dòng)化的普及與應(yīng)用，越來(lái)越多的企業(yè)和工廠把自己的視線集中到了成本低、效率高的自動(dòng)化上來(lái)，而plc以它特低的性價(jià)比，走入了人們的視線，應(yīng)用plc技術(shù)更是成為了企業(yè)和工廠的首選。Plc技術(shù)可以代替人類去做一些重復(fù)的。無(wú)聊的工作。而使用plc技術(shù)設(shè)計(jì)的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)，更是可以取代大量工人的勞動(dòng)，并且比人工勞動(dòng)的效率更高，分揀的速度，種類，分揀量，都要比人工勞動(dòng)好，大大節(jié)省了勞動(dòng)力。使用plc技術(shù)已經(jīng)是是企業(yè)和工廠首選之法。特別是像一些物流公司，雜貨公司，那些需要進(jìn)行，不得不去進(jìn)行物料分揀的企業(yè)和公司，一直以來(lái)都是人工的進(jìn)行分揀，由于工人們工作會(huì)產(chǎn)生疲勞效應(yīng)，因“人”不是“機(jī)器人”，而導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，分揀效率低，流水線技術(shù)不夠先進(jìn)，導(dǎo)致公司或企業(yè)的生產(chǎn)速度慢，并且占用了大量的人力資源，造成了資源浪費(fèi)，并且浪費(fèi)企業(yè)的資金。影響了公司的業(yè)績(jī)，阻礙了公司的優(yōu)化之路。因此，plc物料自動(dòng)分揀裝置，能夠完全彌補(bǔ)這一不足，讓企業(yè)更有競(jìng)爭(zhēng)力，解放大部分的生產(chǎn)力，為公司，工廠節(jié)約了成本，提高了效率。這是一些企業(yè)和公司優(yōu)化的必選，這也是自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)與人類社會(huì)發(fā)展的需要。隨著自動(dòng)化的普及與發(fā)展，plc物料自動(dòng)分揀裝置取代人類勞動(dòng)已成為必然。物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)是通過(guò)把寫好的程序輸入裝置里面，通電之后就能夠不停歇的，連續(xù)的，無(wú)誤差的進(jìn)行工作，不像人類工作效率低速度慢，使用plc技術(shù)，顯著地提高了效率。并且，根據(jù)plc的特點(diǎn)，受到環(huán)境因素和工作因素的影響很小，裝置檢測(cè)、使用和維修，后期更換等非常方便。Plc的發(fā)展已經(jīng)成為社會(huì)的必然。一個(gè)分揀系統(tǒng)裝置根本不夠用的，兩個(gè)，多個(gè)分揀裝置系統(tǒng)很有可能被應(yīng)用在一個(gè)公司，一個(gè)生產(chǎn)線上，這足以證明plc分揀系統(tǒng)有著很大的發(fā)展前景和市場(chǎng)空間。一個(gè)plc物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)可以應(yīng)用在各個(gè)不同的工廠或者企業(yè)，一個(gè)企業(yè)的各個(gè)不同的地方，它受大多自動(dòng)化公司或企業(yè)的青睞。PLC因其控制方便，編程簡(jiǎn)單，能夠承受高溫、高壓等惡劣的環(huán)境等特點(diǎn)，并且后期維護(hù)費(fèi)用少，已經(jīng)成為了目前企業(yè)、工業(yè)最常用的自動(dòng)化控制方法。PLC技術(shù)，加上啟動(dòng)裝置，位置技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，電機(jī)拖動(dòng)原理，電氣傳動(dòng)技術(shù)，傳感技術(shù)，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)的整體，把他們結(jié)合起來(lái)，完全就是應(yīng)用自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)公司生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的縮影。本論文向大家清楚地展示了PLC控制系統(tǒng)的軟硬件，控制程序的流程以及軟硬件的調(diào)試和使用，還附有程序流程圖，讓大家對(duì)plc物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)有一個(gè)簡(jiǎn)單的了解，以便于大家以后的應(yīng)用。1.2 物料分揀系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)相信大家都知道，我們國(guó)家是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，自動(dòng)化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有那些發(fā)達(dá)國(guó)家高。在發(fā)達(dá)國(guó)家，他們工廠或者生產(chǎn)線流水線上，采用的都是自動(dòng)化程度高的自動(dòng)化系統(tǒng)，解放了生產(chǎn)力。而在我國(guó)，發(fā)達(dá)程度低，改革開放時(shí)技術(shù)革新慢，技術(shù)只在追著別人跑，大部分的物料分揀用的都是人工作業(yè)，這就在一定程度上限制了我們國(guó)家的發(fā)展。但是呢，即使是在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，他們也沒有使用高度自動(dòng)化系統(tǒng)，究其原因，無(wú)非是投資大，技術(shù)太高沒有相關(guān)的人員可以駕馭得了，高度自動(dòng)化系統(tǒng)需要專業(yè)的技術(shù)人員去操作，還要有可靠的公司提供技術(shù)與人員的支持。所以這也是自動(dòng)化沒有大大普及的原因吧。還有一個(gè)原因，就是由于系統(tǒng)對(duì)物料的包裝、物料的顏色，物料的材料等要求非常高，需要采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的包裝，才能應(yīng)用自動(dòng)分揀裝置對(duì)大部分商品進(jìn)行自動(dòng)分揀，這是很困難的一件事，要對(duì)所有的商品包裝商和商品供應(yīng)商進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃。要是專門為一個(gè)公司訂制的一個(gè)自動(dòng)分揀系統(tǒng)，這耗費(fèi)的人力物力財(cái)力又大大超出消費(fèi)指標(biāo)，后期維修及其他相關(guān)工作難度很大。說(shuō)了這么多的缺點(diǎn)，但是我相信隨著社會(huì)的高速發(fā)展，自動(dòng)化越來(lái)越普及，即使是物料分揀系統(tǒng)有這么多的不足之處，在一切都講求效率的時(shí)代，人們肯定會(huì)越來(lái)越重視plc物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)。本設(shè)設(shè)計(jì)出了一個(gè)高效的，安全的，低成本的plc物料自動(dòng)分揀裝置，就在一定程度上解決了那些大大小小的問(wèn)題難題。1.3 研究的目的及意義物料分揀系統(tǒng)中，物料傳感器，傳送皮帶，步進(jìn)電機(jī)，氣缸以及其它精密儀器的使用、發(fā)展、更新?lián)Q代，使得自動(dòng)化程度越來(lái)越發(fā)達(dá)，越來(lái)越高級(jí)，能夠滿足人們的需求，代替人們?nèi)ネ瓿筛鞣N惡劣艱苦條件下（高溫，高壓，大風(fēng)，大雨，危險(xiǎn)地方，腐蝕環(huán)境，有毒氣體環(huán)境）的重復(fù)單一，枯燥無(wú)味的工作，比如搬運(yùn)貨物，傳送物體，物料分揀之類的工作。正是因?yàn)檫@樣，plc物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)被物流公司，冶金廠，電子廠，制造廠，運(yùn)輸公司，以及其他用得到的公司所看好，在當(dāng)代企業(yè)和工業(yè)中的應(yīng)用得到了廣泛的認(rèn)可。以中央處理器為核心，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，電氣拖動(dòng)技術(shù)，電機(jī)技術(shù)，微機(jī)控制技術(shù)，自動(dòng)控制原理，等先進(jìn)技術(shù)和高科技應(yīng)用，使得plc物料自動(dòng)分揀裝置具有了效率高、使用簡(jiǎn)單方便、功能完善程度高，組裝簡(jiǎn)單容易，編程不是那么復(fù)雜，功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)也使得plc物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)裝置占據(jù)了企業(yè)、工廠的舉足輕重的地位。目前，有物料分揀裝置的公司和企業(yè)大多采用plc進(jìn)行控制，因?yàn)閜lc能夠在那些惡劣的條件下進(jìn)行作業(yè)。并且，plc結(jié)合一些精密的儀器，達(dá)到了傳感度高，性能好，故障率低，可靠性高，能夠?qū)Σ煌伾?，不同材料，不同溫度的物料進(jìn)行按照人們要求進(jìn)行分類。正因如此，一些流水線作業(yè)和自動(dòng)化生產(chǎn)更喜歡使用plc物料自動(dòng)分揀裝置。人們按照自己的意愿編寫好程序，輸入到plc裝置中，就能讓plc系統(tǒng)裝置代替人們?cè)趷毫訔l件下進(jìn)行煩勞單調(diào)的工作，要是分揀的物料或者其他什么條件需要改變時(shí)，也僅僅是改變他輸入的程序即可。Plc自動(dòng)分揀裝置的這些優(yōu)點(diǎn)，大大降低了成本費(fèi)用，人工費(fèi)用，以及額外支出的費(fèi)用。本課題講述的是PLC自動(dòng)分揀系統(tǒng)裝置，結(jié)合其他工藝技術(shù)，能夠完成如下工作：1、對(duì)不同顏色和不同種類的物料進(jìn)行分揀（這種技術(shù)廣泛應(yīng)用于中小批量的自動(dòng)化生產(chǎn)的流水線），2、可部分代替人們?cè)诟邷刈鳂I(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，3、可部分代替人們?cè)谖ｋU(xiǎn)區(qū)進(jìn)行作業(yè)（這種作業(yè)是單調(diào)持久的）。如果分揀對(duì)象或者位置發(fā)生了改變時(shí)，僅僅只需改變輸入程序，加一些小小的改動(dòng)，就能很快地進(jìn)入使用，非常方便，又節(jié)省了一部分費(fèi)用。第1章 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計(jì)Plc物料自動(dòng)分揀裝置應(yīng)用了plc技術(shù)，電機(jī)拖動(dòng)技術(shù)，電氣傳動(dòng)技術(shù)，微機(jī)控制技術(shù)，傳感器技術(shù)，位置控制技術(shù)，電力電子技術(shù)，自動(dòng)控制原理，現(xiàn)代控制原理等一系列電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)，這是我們所學(xué)習(xí)的技術(shù)，以及將來(lái)作為一名合格的高級(jí)電氣工程師所必備的技術(shù)，這就是我們以后從事單位的縮影。本章主要介紹了應(yīng)用plc物料自動(dòng)分揀裝置的工藝選材，工作過(guò)程以及過(guò)程中的控制要求。對(duì)工作環(huán)境，工作要求，工作特點(diǎn)，和過(guò)程中的要求和特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的闡明。1.1 材料分揀裝置工作過(guò)程概述下圖所示為自動(dòng)分揀裝置的工作原理圖：圖1-1 物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖物料自動(dòng)分揀裝置內(nèi)置電源，有五個(gè)氣缸，氣體壓縮機(jī)，二聯(lián)體過(guò)濾器，電磁閥組，步進(jìn)電機(jī)，傳輸帶，光電碼盤，下料槽，卸料槽，氣缸回位限位，電感傳感器，電容傳感器，氣缸動(dòng)作限位，顏色傳感器，下料傳感器，備用傳感器等一系列裝置。他們以各自的位置排列在裝置內(nèi)的不同位置，并且可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行重新排版，增加或者減少一些其他的元件。整個(gè)plc自動(dòng)分揀裝置通電以后，程序先啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)傳送帶進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。若是傳送帶上沒有物料，那么，傳送帶運(yùn)行一周后自動(dòng)停止工作。若是傳送帶上有物料，那么，下料傳感器檢測(cè)到物料之后，傳送信號(hào)給plc，傳送帶繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，氣動(dòng)閥5開始工作。當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到物體為鐵材料的話，氣動(dòng)閥1將把物料進(jìn)行推動(dòng)，篩選出該物料；當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到物料為鋁材料時(shí)，氣動(dòng)閥2開始工作，篩選出該物料；當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到該物體為所選顏色后，氣動(dòng)閥3開始工作，篩選出該物料。還有一個(gè)備用傳感器，可進(jìn)行某種顏色的某種材料的物料的篩選工作。根據(jù)不同需要，調(diào)整編寫程序。就能實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的分揀工作。1.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)輸入電壓：AC200240V（帶保護(hù)地三芯插座）消耗功率：250W環(huán)境溫度范圍：-540氣源：大于0.2MPa小于0.85Mpa1.3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求根據(jù)控制對(duì)象的不同，我們所編寫的程序，選用的設(shè)備也會(huì)有所不同。我們要分析所需和所求。1.3.1 功能要求材料分揀裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)基本功能如下 ：（1）分揀出金屬和非金屬（2）分揀某一顏色塊（3）分揀出金屬中某一顏色塊（4）分揀出非金屬中某一顏色塊（5）分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊1.3.2 系統(tǒng)的控制要求PLC物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)利用電容傳感器，電感傳感器，顏色傳感器和備用傳感器對(duì)所有物料進(jìn)行分揀工作。所有物料通過(guò)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)皮帶進(jìn)入工作區(qū)域，當(dāng)通過(guò)不同的傳感器時(shí)，相應(yīng)的氣缸進(jìn)行工作，將物料進(jìn)行篩選?？刂埔笥幸韵聨讉€(gè)方面：（1）系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖 （2）電機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)傳輸帶傳送物體向前運(yùn)行（3）有物料時(shí)，下料汽缸動(dòng)作，將物料送出（4）當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到鐵物料時(shí)，推汽缸1 動(dòng)作（5）當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到鋁物料時(shí)，推汽缸2 動(dòng)作（6）當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到材料為某一顏色時(shí)，推汽缸3 動(dòng)作 （7）其他物料被送到SD 位置時(shí)，推汽缸4 動(dòng)作 （8）汽缸運(yùn)行應(yīng)有動(dòng)作限位保護(hù) （9）下料槽內(nèi)無(wú)下料時(shí)，延時(shí)后自動(dòng)停機(jī)第2章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)PLC物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，根據(jù)被控對(duì)象選擇相應(yīng)的plc控制系統(tǒng)，確定控制系統(tǒng)能夠滿足物料分揀的各項(xiàng)要求，性能要切合實(shí)際，既不能浪費(fèi)，又不能造成過(guò)大的誤差，滿足不了要求。這需要我們?nèi)ミx擇合適的PLC硬件系統(tǒng)。2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)PLC物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，如下圖所示。圖2-1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖2.2 硬件選型與硬件組態(tài)根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，進(jìn)行plc的選型，然后進(jìn)行I/O口的分配。2.2.1 確定I/ O 點(diǎn)數(shù)根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要，系統(tǒng)的部件有電感傳感器，電容傳感器，備用傳感器，顏色傳感器，五個(gè)氣缸，啟動(dòng)和停止信號(hào)，總計(jì)需要24個(gè)I/O口，18個(gè)I口，6個(gè)O口。2.2.2 PLC 的選擇本系統(tǒng)裝置選用開關(guān)量控制，選用西門子公司的S7-200系列CPU226 型PLC。既節(jié)約成本，不會(huì)造成浪費(fèi)，又滿足本系統(tǒng)的需求。2.2.3 PLC的輸入輸出端子分配根據(jù)所選擇的PLC型號(hào)，對(duì)本系統(tǒng)中PLC的I/O進(jìn)行如下的分配，如下表所示表2-1 物料自動(dòng)分揀裝置PLC 輸入/輸出端子分配表西門子PLC(I/O)分揀系統(tǒng)接口(I/O)備注 輸 入 部 分I0.0UCP(計(jì)數(shù)傳感器)接旋轉(zhuǎn)編碼器I0.1SN(下料傳感器)判斷下料有無(wú)I0.2SA(電感傳感器)I0.3SB(電容傳感器)I0.4SC(顏色傳感器)I0.5SD(備用傳感器)I0.6SFW1(推氣缸1動(dòng)作限位)I0.7SEW2(推氣缸2動(dòng)作限位)I1.0SFW3(推氣缸3動(dòng)作限位)I1.1SFW4(推氣缸4動(dòng)作限位)I1.2SFW5(下料氣缸動(dòng)作限位)I1.3SBW1(推氣缸1回位限位)I1.4SBW2(推氣缸2回位限位)I1.5SBW3(推氣缸3回位限位)I1.6SBW4(推氣缸4回位限位)I1.7SBW5(下料氣缸回位限位)I2.0SB1(啟動(dòng))I2.1SB2(停止) 輸 出 部 分Q0.0M(輸送帶電機(jī)驅(qū)動(dòng)器)Q0.1YV1(推氣缸1電磁閥)Q0.2YV2(推氣缸2電磁閥)Q0.3YV3(推氣缸3電磁閥)Q0.4YV4(推氣缸4電磁閥)Q0.5YV5(下料氣缸電磁閥)2.2.4 PLC輸入輸出接線端子圖根據(jù)上表我們可以繪制出本設(shè)計(jì)PLC的接線端子圖，如下圖所示。圖2-2 PLC輸入輸出的接線端子圖2.3 檢測(cè)元件與執(zhí)行裝置的選擇檢測(cè)元件首先要保證符合系統(tǒng)的配置，要讓整個(gè)裝置能夠安全可靠的工作，其次要物美價(jià)廉，最后整個(gè)裝置看起來(lái)要協(xié)調(diào)。2.3.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)力的來(lái)源。步進(jìn)電機(jī)的控制是由脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)決定的，不會(huì)受到負(fù)載變化的影響，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度運(yùn)行的，通過(guò)控制脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)控制為一輛，通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，來(lái)達(dá)到精確控制電機(jī)的目的。由于傳統(tǒng)脈沖跟不上時(shí)代的節(jié)奏，本設(shè)計(jì)采用微機(jī)控制產(chǎn)生脈沖，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的脈沖發(fā)生器，用軟件的方法產(chǎn)生控制脈沖，通過(guò)這種方法控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，包括電機(jī)的速度，加速度，運(yùn)行的角度，旋轉(zhuǎn)的角度。用軟件控制電機(jī)，使得電路沒那么復(fù)雜，在一定程度上減小了誤差，提高了效率。步進(jìn)電機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力源，帶動(dòng)皮帶進(jìn)行物料的運(yùn)輸，與旋轉(zhuǎn)編碼器相連。為了達(dá)到精確控制物料的篩選，就要嚴(yán)格控制電機(jī)的運(yùn)作，精確電機(jī)的定位，因此，PLC物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)選用的型號(hào)為42BYGH101。2.3.2 旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇旋轉(zhuǎn)編碼器是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置，同時(shí)也能使用PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速調(diào)速，是一款以光、電、機(jī)三大技術(shù)為核心的速度位移傳感器。旋轉(zhuǎn)編碼器具有分辨率高，功率損耗低，體積小這些優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地與PLC物料自動(dòng)分揀裝置很好的嵌合在一起，形成一個(gè)完美的plc物料自動(dòng)分揀裝置。旋轉(zhuǎn)編碼器用來(lái)記錄步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，每當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈的時(shí)候，旋轉(zhuǎn)編碼器也跟著轉(zhuǎn)一圈，旋轉(zhuǎn)之后，旋轉(zhuǎn)編碼器吧信號(hào)傳送給PLC物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)，系統(tǒng)就會(huì)按照步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)下達(dá)指令。簡(jiǎn)單地來(lái)說(shuō)，旋轉(zhuǎn)編碼器就是把步進(jìn)電機(jī)的脈沖量轉(zhuǎn)化為物料皮帶上的位移量。通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器，就可以實(shí)現(xiàn)PLC系統(tǒng)對(duì)皮帶上的物料的位置進(jìn)行控制。當(dāng)物料經(jīng)過(guò)相應(yīng)的傳感器時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)指定相應(yīng)的氣缸進(jìn)行運(yùn)作，完成物料的篩選。PLC物料自動(dòng)選用E6A2CW5C 旋轉(zhuǎn)編碼器,原理如下圖所示。光電碼盤圖2-3 旋轉(zhuǎn)編碼器的原理示意圖2.3.3 電感式傳感器的選擇電感式傳感器 inductance type transducer 電感式傳感器的原理是電磁感應(yīng)，將感應(yīng)到的物理量，轉(zhuǎn)化為電量的一款儀器?？杀粰z測(cè)的物理量有位移、壓力、流量、頻率，加速度，厚度等等諸多物理量，利用這些物理量對(duì)電感產(chǎn)生的系數(shù)的變化，實(shí)現(xiàn)由被測(cè)信號(hào)到電量的轉(zhuǎn)化。電感式傳感器又稱位移式傳感器，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由鐵芯、線圈和一部分電路組成，測(cè)量時(shí)，需要將一部分線圈接入被測(cè)電路，一點(diǎn)點(diǎn)被測(cè)量的變化都能被感應(yīng)到，與plc結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)在酸性堿性環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，可靠性很高，工作壽命長(zhǎng)。同時(shí)，電感式傳感器的分辨率和靈敏度都很高，能檢測(cè)到細(xì)小的變化，并且是線性的，可重復(fù)的，不會(huì)漏記，錯(cuò)記，或是重記，非常好用。inductance type transducer 雖有頻率響應(yīng)低，可快速控制性低等缺點(diǎn)，但這不影響它在PLC物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中的電感式傳感器是用來(lái)檢測(cè)金屬物料。PLC物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)選用M18X1X40 電感傳感器。M18X1X40 電感傳感器接線圖如下圖：圖2-4 M18X1X40 電感傳感器接線圖M18X1X40 電感傳感器原理圖如下圖：圖2-5 電感傳感器的工作原理圖2.3.4電容式傳感器的選擇電容式傳感器，可以測(cè)量的東西有很多，和電感式傳感器一樣可以測(cè)量位移、壓力、流量、頻率，加速度，厚度等，不過(guò)它還可以測(cè)量物質(zhì)的溫度，密度和濕度。電容式傳感器capacitive type transducer 它是將測(cè)到的物理量的變化轉(zhuǎn)化為電容量的變化，來(lái)實(shí)現(xiàn)由非電量到電量之間的轉(zhuǎn)換。主要元件就是一個(gè)可變電容，主要分為極距變化型、面積變化型、介質(zhì)變化型三大類。電容式傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，適應(yīng)性強(qiáng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，靈敏度高，可以實(shí)現(xiàn)不用接觸就能測(cè)量，但是電容傳感器也有他的缺點(diǎn)，它不像電感傳感器是線性的，它比電感的阻抗高很多，因此負(fù)載能力也就差。下圖為本系統(tǒng)所選的電容式傳感器的工作原理圖：圖2-6 電容式傳感器的工作原理圖2.3.5 顏色傳感器顏色傳感器，顧名思義，就是檢測(cè)物體的顏色，通過(guò)檢測(cè)物體的三基色RGB(紅綠藍(lán))的反射比率來(lái)確定物體本身的顏色，將物體的顏色與設(shè)定的顏色相比較，然后傳遞信號(hào)給plc系統(tǒng)，以便選擇符合顏色的物料。顏色傳感器可以分辨人類肉眼難以分辨的細(xì)小差距的顏色，對(duì)顏色的分辨度更為敏感，同時(shí)它也更加快捷。PLC物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)選用TAOS公司最新生產(chǎn)的TCS230顏色傳感TCS230傳感器的引腳如下圖所示：圖2-7 TCS230顏色傳感器引腳分布圖RGB 顏色傳感器介紹：TCS230是美國(guó)TAOS公司生產(chǎn)的一款高性能的顏色傳感器。該款顏色傳感器帶有電流、頻率轉(zhuǎn)化器，具有數(shù)字兼容接口，可直接與微處理器或者其他電路相連接。它的輸入量是顏色，通過(guò)硅光電二極管陣列和一個(gè)電流頻率轉(zhuǎn)換器將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)（這些集成在一個(gè)CMOS電路上）。TCS230顏色傳感器的輸出是數(shù)字量，可與其他微機(jī)電路相連。TCS230芯片內(nèi)含一個(gè)交叉連接的 光電二極管陣列，都可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)這些光電二極管的操作，來(lái)達(dá)到精簡(jiǎn)電路的目的。這些使得TCS230的具有分辨率高，誤差小，檢測(cè)范圍廣，電路簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但也存在編程稍微復(fù)雜的特缺點(diǎn)。引腳S0、S1為輸入端口，輸出頻率分頻系數(shù)選擇輸入端；OE也是輸入端口，輸入頻率使能端，低電平有效，可以控制輸出的狀態(tài)；GND為芯片電源接地端；VDD為芯片電源電壓端。OUT為頻率輸出端口，輸出頻率（fo）。S2、S3為輸入端口，是光電二極管類型選擇輸入端，選擇濾波器的類型。正因?yàn)橛辛诉@些，使得組合S0、S1和S2、S3可以達(dá)到不同的使用目的。下表所示是S0、S1及S2、S3的可用組合。表2-2 S0、S1和S2、S3 的組合選項(xiàng)S0S1輸出頻率定標(biāo)S2S3濾波器類型LL關(guān)斷電源LL紅色LH20%LH藍(lán)色HL20%HL無(wú)HH100%HH綠色2.6 光電編碼器光電編碼器，又稱手輪（全稱手動(dòng)脈沖發(fā)生器），是一款通過(guò)光學(xué)原理和電學(xué)原理將檢測(cè)到的物理量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量或者脈沖量的光電儀器，是一種數(shù)字化的儀器。具有抗干擾能力強(qiáng)，計(jì)算精確結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造型新穎，易于檢修，使用簡(jiǎn)單方便，性價(jià)比高，帶載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在航天航空，數(shù)控機(jī)床，機(jī)器人，電動(dòng)機(jī)，自動(dòng)檢測(cè)等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。幾十年的發(fā)展，光電編碼器的發(fā)展趨于更加成熟，性能更加優(yōu)越，同時(shí)還伴隨著一系列的工業(yè)化產(chǎn)品，而目前使用最多的光電編碼器主要有光柵盤和光電探測(cè)裝置構(gòu)成，檢測(cè)原理為光電碼盤與電機(jī)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，光電編碼器就檢測(cè)到一個(gè)數(shù)據(jù)，將建測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送給plc，在測(cè)量當(dāng)前電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)還能夠記錄旋轉(zhuǎn)的方向與角度。根據(jù)光電編碼器的檢測(cè)原理，編碼器可分為光學(xué)式光電編碼器、磁式光電編碼器、感應(yīng)式光電編碼器和電容式光電編碼器。 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電編碼器也跟著同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，A、B兩根線就會(huì)產(chǎn)生脈沖，A、B兩根線的脈沖永遠(yuǎn)相差九十度的相位角。當(dāng)A相脈沖超前于B相脈沖時(shí)，光電編碼器為正轉(zhuǎn)，電機(jī)也就是正轉(zhuǎn)。當(dāng)A相脈沖滯后于B相脈沖時(shí)，光電編碼器為反轉(zhuǎn)，電機(jī)也就是反轉(zhuǎn)。A線可單獨(dú)用來(lái)測(cè)量脈沖的個(gè)數(shù)。下圖為光電編碼器的波形圖和工作原理圖：圖2-8光電編碼器的原理圖和波形47第3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)，關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，是整個(gè)系統(tǒng)裝置的核心，程序的設(shè)計(jì)應(yīng)該依照系統(tǒng)想要實(shí)現(xiàn)的工作流程，寫出相應(yīng)程序，畫出相應(yīng)的流程圖，并設(shè)計(jì)PLC程序的梯形圖。3.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)根據(jù)我們想要實(shí)現(xiàn)的物料能夠進(jìn)行自動(dòng)分揀，分析過(guò)每一個(gè)步驟，一步接著一步的工作流程，特此畫出如下的流程圖：圖3-1控制系統(tǒng)的流程圖 當(dāng)系統(tǒng)上電后，裝置開始運(yùn)行。下料槽上有物料，系統(tǒng)檢測(cè)到后，光電碼盤發(fā)出脈沖，皮帶開始帶動(dòng)物體向前移動(dòng)，電容傳感器檢測(cè)到有相應(yīng)物體通過(guò)，則對(duì)應(yīng)氣缸運(yùn)動(dòng)，將物體選出，選出之后氣缸回位，若不是相應(yīng)物體，則氣缸不工作。物體繼續(xù)前行，當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到有相應(yīng)物體通過(guò)是，則對(duì)應(yīng)氣缸進(jìn)行工作，將物體選出，之后氣缸回位，若不是相應(yīng)物體，則氣缸不工作。物體繼續(xù)前行，顏色傳感器檢測(cè)到有相應(yīng)物體通過(guò)時(shí)，則對(duì)應(yīng)氣缸工作，將物體選出，之后氣缸回位，若不是，氣缸不工作，物料繼續(xù)前行。然后備用傳感器同理，選出對(duì)應(yīng)的物體。本系統(tǒng)裝置可以實(shí)現(xiàn)多次運(yùn)行和單次運(yùn)行。若有需要，本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)分揀過(guò)的物料進(jìn)行計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)一種物料和多種物料進(jìn)行分揀，只需增加一些程序，或者相應(yīng)的裝置（例如不同的傳感器、計(jì)數(shù)器等）。3.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)根據(jù)流程圖和想要實(shí)現(xiàn)的功能，進(jìn)行程序的編寫（注意程序的完整性與功能性），利用STEP7-Micro/WIN40進(jìn)行程序的編寫與植入。下面對(duì)一些元件做一下簡(jiǎn)單的介紹：這條指令是當(dāng)使能端輸入有效時(shí)，從Q0.0或Q0.1輸出高速脈沖。這條指令是當(dāng)輸入有效時(shí)，使程序進(jìn)入高速計(jì)數(shù)模式。 這條指令是當(dāng)輸入指令有效時(shí)，控制高速計(jì)數(shù)器的工作的。下面對(duì)所編寫的部分梯形圖作簡(jiǎn)單的介紹說(shuō)明：程序1.0程序1.1（1）這兩條程序?yàn)橹鞒绦?，?dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，第一次掃描SM0.1=1，將Q0.0清零，使能端有效，開始調(diào)用子程序SBR_0。程序2.0（2）這嗷嗷程序?yàn)?，?dāng)系統(tǒng)處于RUN模式時(shí)，通過(guò)設(shè)置PWM的周期與脈寬來(lái)設(shè)置PWM，然后產(chǎn)生輸入脈沖，電機(jī)就啟動(dòng)，帶動(dòng)皮帶上的物體進(jìn)行工作。當(dāng)皮帶上沒有無(wú)聊時(shí)，則通過(guò)T33延時(shí)后自動(dòng)停機(jī)。程序3.0（3）這條程序?yàn)楦咚儆?jì)數(shù)指令，進(jìn)行過(guò)初始化操作（定義HSCO的控制方式，清零，設(shè)置欲置值，定義工作模式）之后，就開始計(jì)數(shù)。就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)的精確控制，以及對(duì)物料的計(jì)數(shù)。 程序4.0（4）這條程序就是物料自動(dòng)分揀的主要程序了，當(dāng)各個(gè)傳感器檢測(cè)到有相應(yīng)物體通過(guò)時(shí)，電機(jī)停止前進(jìn)一秒，相應(yīng)的氣缸工作，將物料分揀出來(lái)，然后氣缸回位，電機(jī)繼續(xù)前行。第4章 控制系統(tǒng)的調(diào)試所有的東西，設(shè)計(jì)好了之后，在應(yīng)用前都要進(jìn)行調(diào)試。我們?cè)趐lc軟硬件，軟件設(shè)計(jì)完成之后，也應(yīng)該進(jìn)行調(diào)試工作。人無(wú)完人，每個(gè)人都會(huì)出錯(cuò)，我們?cè)谡麄€(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，難免會(huì)有些疏漏，當(dāng)我們使用所設(shè)計(jì)的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)裝置之前，要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試與調(diào)試，來(lái)排除一些程序中的錯(cuò)誤，和系統(tǒng)中的不足。盡量做到最好，為以后的應(yīng)用打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。除此之外，所有的硬件也應(yīng)進(jìn)行調(diào)試工作，已達(dá)到最佳的使用準(zhǔn)備。4.1 硬件調(diào)試1電感傳感器的調(diào)試在電感傳感器相對(duì)應(yīng)的皮帶位置放上物料，調(diào)整電感傳感器的位置，使電感傳感器恰好達(dá)到能夠檢測(cè)到物料的位置，相應(yīng)指示燈亮即可。2電容傳感器的調(diào)試在電容傳感器相對(duì)應(yīng)的皮帶位置放上物料，調(diào)整電容傳感器的位置，使電容傳感器恰好達(dá)到能夠檢測(cè)到物料的位置，相應(yīng)指示燈亮即可。3顏色傳感器的調(diào)試在顏色傳感器相對(duì)應(yīng)的皮帶位置放上物料，調(diào)整顏色傳感器的位置，使顏色傳感器恰好達(dá)到能夠檢測(cè)到物料的位置，相應(yīng)指示燈亮即可。4.2 軟件調(diào)試我們通過(guò)個(gè)人電腦應(yīng)用STEP7-Micro/WIN40進(jìn)行程序的書寫和編譯，在書寫過(guò)程中要細(xì)心認(rèn)真，寫完之后認(rèn)真檢查。檢查無(wú)誤后，通過(guò)數(shù)據(jù)線將寫好的程序下載到PLC中。然后接通電源，將裝置啟動(dòng)，檢查相應(yīng)的指示燈是否亮起。然后在相應(yīng)的位置放置相應(yīng)的物料，觀察物料是否能夠被整正確的分揀。分條件進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)，看是否能滿足本設(shè)計(jì)的需要，是否按照本設(shè)計(jì)的流程在進(jìn)行工作。若沒有達(dá)到要求，則認(rèn)真進(jìn)行分析，查找原因，盡量解決困難與問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的物料自動(dòng)分揀。 4.3 整體調(diào)試將寫好的程序?qū)懭隤LC，PLC物料自動(dòng)分揀裝置啟動(dòng)，放置不同的物料，觀察裝置是否按照要求進(jìn)行物料自動(dòng)分揀，如果能達(dá)到要求，皆大歡喜，如果沒有達(dá)到要求，則努力調(diào)試與檢查各個(gè)方面，查漏補(bǔ)缺，直到達(dá)到理想的要求為止。結(jié) 論基于PLC的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)裝置，能夠代替人們?nèi)ネ瓿筛鞣N惡劣艱苦條件下（高溫，高壓，大風(fēng)，大雨，危險(xiǎn)地方，腐蝕環(huán)境，有毒氣體環(huán)境）的重復(fù)單一，枯燥無(wú)味的工作，比如搬運(yùn)貨物，傳送物體，物料分揀之類的工作。正是因?yàn)檫@樣，plc物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)被物流公司，冶金廠，電子廠，制造廠，運(yùn)輸公司，以及其他用得到的公司所看好，在當(dāng)代企業(yè)和工業(yè)中的應(yīng)用得到了廣泛的認(rèn)可。人們按照自己的意愿編寫好程序，輸入到plc裝置中，就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分揀或者其他類型的自動(dòng)化，自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、易控制，PLC物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)有著廣闊的發(fā)展空間與良好的發(fā)展前景。參考文獻(xiàn)1 常斗南. PLC運(yùn)動(dòng)控制實(shí)例及解析（西門子）M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.11：30-692 張崇巍，李漢強(qiáng). 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) M. 2版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20063 王兆義,楊新志. 小型可編程控制器實(shí)用技術(shù) M. 2版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 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(dòng)自動(dòng)化，2004（26）：14-165 嚴(yán)建紅. 用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服系統(tǒng)的控制J.上海電機(jī)技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2001（1）:15-186 周凱，陸啟建. 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)合控制J.電氣自動(dòng)化，1991（1）：15-187 常斗南. 可編程序控制器原理應(yīng)用實(shí)驗(yàn)M.3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20088 李全利. 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，20059 汪小澄，袁立宏，張世榮. 可編程序控制器運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200610 梁森，黃杭美. 自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)M.3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007附 錄系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序清單/I2.0啟動(dòng)，I2.1停止致 謝本論文是在xxx老師的悉心指導(dǎo)下完成的。論文從開始選擇畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目到最后的完成整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，包括外文翻譯，老師一直都細(xì)心從旁指導(dǎo)，給予了很大的幫助。老師，您辛苦了。在此，請(qǐng)讓學(xué)生向老師致以由衷的感謝和崇高的敬意。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)大學(xué)期間所學(xué)的課程做了一個(gè)回顧，將專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了分類整理，分化理解。每當(dāng)想起老師的諄諄教導(dǎo)，和同學(xué)們認(rèn)真聽講、積極實(shí)踐的畫面，我的斗志就會(huì)被重新點(diǎn)燃。我們的專業(yè)就是我們的方向，感謝老師一路以來(lái)的照顧和一同奮斗的兄弟姐妹。感謝有你們！以前的我總是感覺大學(xué)期間零零散散學(xué)的這些東西沒有多大的聯(lián)系，但是，通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我對(duì)自己大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)整體性的認(rèn)識(shí)，系統(tǒng)的認(rèn)知，電氣工程及其自動(dòng)化是一門高深的學(xué)問(wèn)，每學(xué)過(guò)的一門知識(shí)都會(huì)在以后的專業(yè)中得到應(yīng)用，我們必須深刻理解與掌握每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，融會(huì)貫通。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了整體把握一件事。同時(shí)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到許多困難和坎坷，通過(guò)查閱資料，請(qǐng)教老師，找同學(xué)幫助，把困難都逐一克服了。對(duì)于大家的幫助，我深表感謝。同時(shí)也感謝學(xué)校有這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，畢業(yè)論文，感謝學(xué)校的培養(yǎng)與知識(shí)的熏陶。父母二十多年來(lái)的養(yǎng)育，求學(xué)之路上的關(guān)懷，以及背負(fù)起沉重的教育費(fèi)用，還有各種任性的開支。他們?cè)谝笄械钠诖夷軌蝽樌瓿纱髮W(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)，找到一份好的工作。還有一路走來(lái)的小伙伴們，感謝一路有你們。