基于PLC的物料分拣设备自动化控制系统设计

漯河职业技术学院基于PLC的物料分拣设备自动化控制系统设计系部：机电工程系专业：电气工程及自动化班级：09电气一班学号：2009010101033学生姓名：李方州指导老师：郭艳萍2012年3月漯河职业技术学院毕业设计I摘要分拣控制系统在社会各行各业如：物流配送中心、邮局、采矿、港口、码头、仓库等行业得到广泛运用，分拣系统能够大大提高企事业单位该环节的生产效率。本文主要讲述PLC在材料分拣系统中的应用，利用可编程控制器(PLC),设计成本低、效率高的材料自动分拣装置。以PLC为主控制器,结合气动装置、传感技术、位置控制等技术,现场控制产品的自动分拣。系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点,可根据不同对象,稍加修改本系统即可实现要求。关键词:可编程控制器，分拣装置，控制系统，传感器漯河职业技术学院毕业设计II目录绪论·······································································1第1章材料分拣装置结构设计······································21.1材料分拣装置工作过程概述·····································································21.2系统的技术指标····················································································31.3系统的设计要求····················································································3第2章控制系统的硬件设计·········································52.1控制系统设计·······················································································52.2系统关键技术·······················································································52.3检测元件与执行装置的选择·····································································9第3章控制系统的软件设计········································113.1控制系统顺序功能图设计·······································································113.2控制系统程序设计················································································123.3触摸屏设计·························································································17第4章控制系统的调试··············································214.1硬件调试····························································································214.2PLC程序调试·······················································································214.3触摸屏调试·························································································224.4整体调试····························································································22总结与展望································································23致谢······································································24参考文献···································································25附录······································································26漯河职业技术学院毕业设计1绪论分拣是把很多货物按品种从不同的地点和单位分配到所设置的场地的作业。按分拣的手段不同，可分为人工分拣、机械分拣和自动分拣。目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多。随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。针对上述问题，利用PLC技术设计了一种成本低，效率高的材料自动分拣装置，在材料分拣过程中取得了较好的控制效果。物料分拣采用可编程控制器PLC进行控制，能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率低且劳动强度大大降低，可显著提高劳动生产率。而且，分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接，实现对物料实物流、物料信息流的分配和管理。其设计采用标准化、模块化的组装，具有系统布局灵活，维护、检修方便等特点，受场地原因影响不大。同时，只要根据不同的分拣对象，对本系统稍加修改即可实现要求。PLC控制分拣装置涵盖了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容，是实际工业现场生产设备的微缩模型。应用PLC技术结合气动、传感器和位置控制等技术，设计不同类型材料的自动分拣控制系统。该系统的灵活性较强，程序开发简单，可适应进行材料分拣的弹性生产线的需求。本文主要介绍了PLC控制系统的硬件和软件设计，以及一些调试方法。漯河职业技术学院毕业设计2第1章材料分拣装置结构设计PLC控制分拣装置涵盖了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容，是实际工业现场生产设备的微缩模型。本章主要介绍分拣装置的工艺过程及控制要求。要想进行PLC控制系统的设计，首先必须对控制对象进行调查，搞清楚控制对象的工艺过程、工作特点，明确控制要求以及各阶段的特点和各阶段之间的转换条件。1.1材料分拣装置工作过程概述如图1-1所示为本分拣装置的结构示意图。图1-1材料分拣装置结构示意图如图所示是一个传送、分拣金属工件和塑料工件的系统。工件由供料盘推出至位置Ⅰ的供料架后，由机械手气爪夹持送至传送带位置Ⅱ的下料孔，工件经电感式接近开关检测确定为金属工件后，即由装在传送带Ⅲ位置的气缸活塞杆推至分拣斜槽，若检测为塑料工件，则由传送带继续向前传送，由Ⅳ位置的气缸活塞杆推至分拣斜槽。漯河职业技术学院毕业设计31.2系统的技术指标输入电压：AC360～400VDC24V消耗功率：≤1000W环境温度范围：-5～40℃气源：大于0.2MPa切小于0.85Mpa1.3系统的设计要求系统的设计要求主要包括功能要求和控制要求，进行设计之前，首先应分析控制对象的要求。1.3.1功能要求材料分拣装置应实现的基本功能：下料、传送、分拣金属工件和塑料工件。1.3.2控制要求系统利用电容式接近开关传感器和电感式接近开关传感器对待测材料进行检测并分类。当待测物体经下料装置送入传送带后，依次接受各种传感器检测。如果被某种传感器测中，通过相应的气动装置将其推入料箱；否则，继续前行。其控制要求有如下8个方面：1．由按钮SB1控制系统启动。系统需在原点状态下才能启动。系统原点状态时，原点指示灯（黄灯）闪光（每秒闪光1次）。原点状态要求是：（1）供料盘停止转动；（2）机械手无夹持工件，气爪松开，机械手直线气缸活塞杆退回，机械手停止在左边的限止位置上；（3）传送带电动机停止转动；传送带上各直线气缸活塞杆退回；2．当系统启动后，运行指示灯（绿灯）发光。3、系统启动后，当供料架无工件时，供料盘应立刻转动，直至供料架的光电传感器检测到工件才停止。漯河职业技术学院毕业设计44．当供料架的光电传感器检测到工件后，气动机械手的手臂就伸出、下降，用气爪将工件夹紧（夹紧1s），然后上升、缩回，转动至右限止位置，再伸出，下降，气爪放松，通过位置Ⅱ的下料孔将工件放到皮带传送机的传送带上。5．机械手放下夹持工件1s后上升、缩回，转回左限止位置后继续进行工件传送。6．当传送带位置Ⅱ的传感器检测到工件后，传送带电机立刻启动运行（变频器输出频率为45Hz）。若是金属工件，就由位置Ⅲ的直线气缸A分拣到斜槽11；若是非金属工件，就由位置Ⅳ的直线气缸B分拣到斜槽12。分拣用直线气缸动作由气缸上的磁性开关控制。物料被分拣后，气缸活塞复位。7．若传送带位置Ⅱ的传感器连续6s都检测不到工件，则指示灯（红色）闪光（1s闪烁3次），提示皮带传送机缺料。当传送带位置Ⅱ的传感器检测到工件后才熄灭。8．按钮SB2控制系统正常停机。按下SB2，运行指示灯（绿灯）熄灭。若机械手已无夹持工件，系统就会在完成工件的传送与分拣后，回到原点位置上，进入待机状态。若机械手夹持有工件，则系统会继续进行工件的传送与分拣，在工作完成后才停止运行并使系统回到原点位置上，进入待机状态。漯河职业技术学院毕业设计5第2章控制系统的硬件设计PLC控制系统的硬件设计，主要是根据被控制对象对PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备，选择合适的PLC类型，并分配I/O点。2.1控制系统设计设计控制系统的结构框图，如图2-1所示。图2-1控制系统的结构框图2.2系统关键技术系统关键技术即分析控制系统的要求，确定I/O点数，选择PLC的型号，漯河职业技术学院毕业设计6然后进行I/O分配。传感器的类型选择，执行部件的运动精度的问题。2.2.1确定I/O点数根据控制要求，采用触摸屏控制，PLC的输入信号全部来自传感器，光电传感器2个，电容式接近开关传感器3个，电感式接近开关传感器1个，机械手各动作到位检测传感器5个，A、B气缸动作到位检测传感器4个，共计15个。输出包括指示灯3个，供料电机1个，皮带电机1个，机械手控制气缸动作的电磁阀7个，控制A、B气缸动作的电磁阀4个，共计16个。输入输出共需要I/O点31个。2.2.2PLC选择根据上面所确定的I/O点数，且该材料分拣装置的控制为开关量控制。因此，选择一般的小型机即可满足控制要求。本系统选用三菱公司的FX2N系列48MR型PLC。它有24个输入点，24个输出点，满足本系统的要求。2.2.3PLC输入输出端子及其它软元件分配根据所选择的PLC型号，对本系统中PLC的输入输出端子及其它软元件进行分配，如表2-1、表2-2、表2-3所示表2-1材料分拣装置PLC输入端子I/O分配表输入继电器作用备注X0机械手左转到位检测X1机械手右转到位检测X2位置Ⅱ下料检测X3位置Ⅲ工件检测金属检测