材料分拣装置的PLC控制系统设计

..目录摘要……………………………………………………………………………1前言……………………………………………………………………………2第1章绪论……………………………………………………………………31.1本课题研究的意义…………………………………………………………31.2设计的一般过程……………………………………………………………31.3设计的准备工作……………………………………………………………41.4总体方案的设计……………………………………………………………5第2章系统的总体设计…………………………………………………………62.1主要组成部件…………………………………………………………………62.2控制过程…………………………………………………………………62.2.1系统的结构框图…………………………………………………………62.2.2控制系统机械流程图……………………………………………………73系统硬件设计…………………………………………………………………83.1PLC的产生与发展…………………………………………………………83.2PLC的基本结构……………………………………………………………93.3PLC控制方法………………………………………………………………103.4PLC系统的先进性…………………………………………………………113.5系统的主电路设计……………………………………………………………123.5.1主电路图…………………………………………………………………133.5.2控制电动机运行…………………………………………………………143.5.3主电路元件选..型……………………………………………………………154分拣装置的软件设计……………………………………………………………234.1分拣装置部分的I/0点数分配与PLC连线图………………………………234.2分拣装置部分的顺序功能图………………………………………………254.3分拣装置部分的控制系统流程图………………………………………26总结…………………………………………………………………27附录…………………………………………………………………27摘要从二十世纪20年代开始，随着汽车、滚动轴承、小型电动机和缝纫机等工业发展，机械制造中开始出现自动线，最早出现的是组合机床自动线。在此之前，首先是在汽车工业中出现了流水生产线和半自动生产线，随后发展成为自动线。第二次世界大战后，在工业发达国家的机械制造业中，自动线的数目出现了急剧增加。采用自动线进行生产的产品应有足够大的产量；产品设计和工艺应先进、稳定、可靠，并在较长时间内保持基本不变。在大批、大量生产中采用自动线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，缩减生产占地面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。材料分拣装置是模拟自动化工业生产过程的微缩模型，它使用了PLC控制、传感器、位置控制、电气传动和气动等技术，可以实现不同材料的自动分选和归类功能，并可配置监控软件由上位机监控。该装置采用台式结构是典型的机电一体化教学实验装置。装置由料块仓库、电动输送带、自动分选部件和控制器组成。料块仓库是一个手动入库自动出库的装置。使用时可将料块放入仓库中，当光电传感器感测到料块时系统开始运行，即启动输送带并由出库气缸将库内最底层料块推入输送带。电动输送带是由交流电机驱动的皮带式水平输送装置。它将料块匀速平稳的送至自动分选部件。自动分选部件由物料传感器、旋转编码器、微型直线气缸及..滑道组成。当传感器检测到相应料块时，对应的气缸将其推入应去的滑道；当料块的材料或颜色为非分选要求时，经旋转编码器计量后对应的气缸将其推入应去的滑道。控制器采用PLC，该系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力，保证了系统运行的可靠性、降低了威胁率，提高了工作效率。它接受仓库传感器、各料块传感器、旋转编码器、气缸位置传感器的信号，根据要求分别控制输送带电机和各电磁换向阀。由于PLC控制受环境的限制，在使用过程中会受到各种干扰，影响系统的可靠性，因此必须采用各种抗干扰措施，以提高控制系统的可靠性。关键词：PLC、分拣装置、控制系统、传感器、气动技术。第一章绪论..1.1本课题研究的意义机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。机电一体化的核心技术：机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。1.2设计的一般过程根据设计的内容和方法不同，设计的一般过程大体上可分为7个阶段。第一阶段：（1）仔细阅读设计任务书；（2）了解并明确设计任务。第二阶段：（1）收集有关资料；（2）分析研究设计对象的工作原理与基本结构；（3）准备有关设计工具书。第三阶段：（1）提出几个不同的设计方案，经分析、比较后，确定最佳方案；（2）应运所学知识进行计算；（3）绘制有关的设计图。第四阶段：（1）电气控制系统设计；（2）电气原理图、接线图设计；（3）编写相应的控制软件（或部分软件）。第五阶段：（1）检查设计图样，修改出现的错误；（2）整理设计文件，编写设计说明书。第六阶段：（1）设计答辩；（2）评定成绩。1.3设计的准备工作本系统可以分为毫无联系的机械本体和电气控制面板两部分。在学习的过程中，可以自由分配各个接口，并且需要自己动手连接，这就可以使学生的分析设计能力和实际动手能力得到进一步的锻炼。这就是开放式设备的优越性。..设计的准备工作是一个必不可少的环节，它是将设计的思路条理化、清楚化、明显化，叙述整理的过程，为整体方案的设计奠定基础。1.4总体方案的设计总体方案直接影响到机电一体化产品的最终运行结果。一般满足设计要求的总体方案往往有很多个，这时要根据具体情况进行分析比较，确定一个最佳方案。..第二章PLC控制材料分拣系统的总体设计本文讨论的材料分拣控制系统，完成了材料自动分拣系统的所有基本工作。它使用了PLC、传感器、位置控制、电气传动和气动等技术，可以实现不同材料的自动分拣和归类功能，并可配置监控软件由上位计算机监控。材料自动分拣系统能连续、大批量地分拣货物,不受气候、时间、人的体力等的限制，可以连续运行，同时由于自动分拣系统单位时间分拣件数多，因此自动分拣系统可以弥补人力分拣在重复分拣方面的低效率工作,而且分拣误差率极低,自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分拣信息的准确性大小，这又取决于分拣信息的输入机制，如果采用人工键盘或语音识别方式输入，则误差率在3%以上，如采用传感器信息输入，除非物料本身的特征有差错，否则不会出错。因此，本设计使用传感器甄别物料外部特征作为信息输入机制,以最大限度的降低分拣误差。人员的使用上也仅局限于在上位机上对整个控制系统进行监控和针对不同生产要求修改系统控制流程,基本做到无人化生产。文中主要介绍了系统的硬件及软件设计...PLC;材料分拣;梯形图编程。2.1装置简介装置由料块仓库、电动输送带、自动分选部件和控制器组成。料块仓库是一个手动入库自动出库的装置。使用时可将料块放入仓库中，当光电传感器感测到料块时系统开始运行，即启动输送带并由出库气缸将库内最底层料块推入输送带。电动输送带是由交流减速电机驱动的皮带式水平输送装置。它将料块匀速平稳的送至自动分选部件。自动分选部件由传感器、旋转编码器、微型直线气缸及滑道组成。当传感器检测到相应料块时，对应的气缸将其推入应去的滑道；当料块的材料或颜色为非分选要求时，经旋转编码器计量后对应的气缸将其推入应去的滑道。2.2材料分拣装置概念与使用性材料分拣装置是一个模拟自动化工业生产过程的微缩模型，它使用了PLC、传感器、位置控制、电气传动和气动等技术，可以实现不同材料的自动分选和归类功能，并可配置监控软件由上位计算机监控。适用于各类学校机电专业的教学演示、教学实验、实习培训和课程设计，可以培养学生对PLC控制系统硬件和软件的设计与调试能力；分析和解决系统调试运行过程中出现的各种实际问题的能..力，实际工业现场生产设备的微缩模型。2.3材料分拣装置结构及组成该装置采用台式结构，配有控制器（PLC）、传感器（光电式、电感式、颜色、磁感应式）、旋转编码器、电动机、输送带、气缸、电磁阀、直流电源、空气过滤减压器、编程练习面板等，构成典型的机电一体化教学训练装置。自动分选部件由物料传感器、旋转编码器、微型直线气缸及滑道组成。当传感器检测到相应料块时，对应的气缸将其推入应去的滑道；当料块的材料或颜色为非分选要求时，经旋转编码器计量后对应的气缸将其推入应去的滑道。当传感器检测到相应料块时，对应的气缸将其推入应去的滑道；当料块的材料或颜色为非分选要求时，经旋转编码器计量后对应的气缸将其推入应去的滑道。材料分拣装置系统由实训桌、井式供料装置、传送装置、气动部分及电气控制面板等组成。2.4材料分拣装置工作过程概述本课题组针对料库的尺寸、存储货物的种类等要求所设计的材料分拣系统需要实现对铁、铝、不同颜色塑料的自动分拣。具体控制过程为：（1）接通电源，按下启动开关，传送带开始运行；（2）系统启动后，下料传感器（光电传感装置）检测到料槽有料，出料气缸开始动作，将待测物体推到传送带上，待测物体开始在传送带上运行；（3）当铁检测传感器检测到铁材料时，铁出料气缸动作将待测物体推下；（4）当铝检测传感器检测到铝材料时，铝出料气缸动作将待测物体推下；（5）当颜色检测传感器检测到非金属材料为黄色时，颜色出料气缸动作将待测物体推下；（6）剩余非金属材料（蓝色塑料块）被送到最后一个出料气缸位置时，气缸动作将待测物体推下；（7）竖井式下料槽无待下料时，传送带须继续运行一个行程后自动停机。2.5系统的结构框图本分拣装置为工业现场生产设备，采用台式结构，内置电源，有竖井式产品输入料槽，滑板式产品输出料槽，转接板上还设计了可与PLC连接的转接口。同..时，输送带作为传动机构，采用步进电机驱动，对不同材质敏感的三种传感器分别固定在网孔板上。整个控制系统由气动部件和电气部件两大部分组成。气动部分由减压阀、气压指示表、气缸等部件组成；电气部分由PLC、电感传感器、电容传感器、颜色传感器、光电传感器、旋转编码器、单相交流电机、开关电源、电磁阀等部件组成。该系统的结构框图如图1所示。图1材料分拣系统的结构框图2.6控制过程本课题组针对料库的尺寸、存储货物的种类等要求所设计的材料分拣系统需要实现对铁、铝、不同颜色塑料的自动分拣。具体控制过程为：（1）接通电源，按下启动开关，传送带开始运行；（2）系统启动后，下料传感器（光电传感装置）检测到料槽有料，出料气缸开始动作，将待测物体推到传送带上，待测物体开始在传送带上运行；（3）当铁检测传感器检测到铁材料时，铁出料气缸动作将待测物体推下；（4）当铝检测传感器检测到铝材料时，铝出料气缸动作将待测物体推下；（5）当颜色检测传感器检测到非金属材料为黄色时，颜色出料气缸动作将待测物体推下；（6）剩余非金属材料（蓝色塑料块）被送到最后一个出料气缸位置时，气缸动作将待测物体推下；（7）竖井式下料槽无待下料时，传送带须继续运行一个行程后自动停机。2.7传感器设计下料传感器铁检测传感器铝检测传感器颜色检测传感器PLC输送带和下料气缸铁出料气缸铝出料气缸颜色出料气缸空气压缩机其它出料气缸..一个完整的推理控制系统的设计，一般由传感器的设计和推理控制器的设计两部分组成。其中传感器的设计是推理控制系统设计的关键。没有性能优越的传感器，推理控制系统就不能把被控对象控制好，就不能满足工