1、桂林航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱 專業(yè)綜合工程設(shè)計(jì) 開課學(xué)期 2021-2021年第二學(xué)期 實(shí) 驗(yàn) 室 南校區(qū)巡天樓408 班 級 自動化2班 姓 名 甘志榮 學(xué) 號 2021090110212 桂林航天工業(yè)學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)成績鑒定表學(xué)生姓名甘志榮專業(yè)班級自動化2班設(shè)計(jì)題目自動分揀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)評價(jià)內(nèi)容評價(jià)態(tài)度實(shí)驗(yàn)態(tài)度是否端正；實(shí)驗(yàn)是否認(rèn)真。優(yōu)秀 良 好 中等 及格 不及格紀(jì)律是否按時(shí)上課，是否缺勤優(yōu)秀 良 好 中等 及格 不及格能力動手能力；創(chuàng)新能力；分析、解決實(shí)際問題能力；協(xié)作與組織管理能力；社會活動能力；語言及文字表達(dá)能力。優(yōu)秀 良 好 中等 及格 不及格效果是否完成了規(guī)定的實(shí)驗(yàn)任

2、務(wù)；是否到達(dá)了既定的實(shí)驗(yàn)效果。優(yōu)秀 良 好 中等 及格 不及格綜合評價(jià)優(yōu)秀 良好 中等 及格 不及格指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日桂林航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：自動分揀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名甘志榮課程名稱專業(yè)綜合工程設(shè)計(jì)專業(yè)班級自動化2班地 點(diǎn)巡天樓411起止時(shí)間2021年6月27日至2021年7月11日設(shè)計(jì)內(nèi)容通過Micro850編寫CCW程序來使得系統(tǒng)能分揀出不同的物料。設(shè)計(jì)參數(shù)（1） 使自動分揀系統(tǒng)正常工作；（2） 能夠分揀出金屬物料；（3） 能夠分揀出白色物料；4能夠分檢出黑色物料；設(shè)計(jì)進(jìn)度12021年6月27日：選定及分析題目；22021年6月28日-6月30日：查找相關(guān)資料，

3、確定設(shè)計(jì)方案；32021年7月1日-7月3日：完成程序的編寫以及調(diào)試工作；42021年7月4日-7月6日：完成設(shè)計(jì)報(bào)告；設(shè)計(jì)成果（1） 分揀系統(tǒng)能按照指定的順序分揀出物料；（2） 課程設(shè)計(jì)報(bào)告。參考資料1陳霞.可編程控制器入門與系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京：中國電力出版社，20212張萬忠，周淵深.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.43左健民.液壓與氣壓傳動M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2021.44周美蘭，周封，王岳宇.PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)M.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2003.126-1285孫余凱，吳鳴山，項(xiàng)綺明.傳感器應(yīng)用電路300例M.北京：電子工業(yè)出版社，2021.3說明1本

4、表應(yīng)在每次實(shí)施前由指導(dǎo)教師填寫一式2份，審批后所在系部和指導(dǎo)教師各留1份。2多名學(xué)生共用一題的，在設(shè)計(jì)內(nèi)容、參數(shù)、要求等方面應(yīng)有所區(qū)別。3假設(shè)填寫內(nèi)容較多可另紙附后。系部分管領(lǐng)導(dǎo)：教研室主任： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 桂林航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文報(bào)告用紙摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的開展，自動分揀系統(tǒng)(Automatic sorting system)已成為先進(jìn)配送中心所必需的設(shè)施條件之一，它一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成，具有很高的分揀效率。自動分揀機(jī)是自動分揀系統(tǒng)的一個(gè)主要設(shè)備，它是提高物流配送效率的一項(xiàng)關(guān)健因素。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動?？梢?/p>

5、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在高溫、腐蝕及有毒氣體等環(huán)境下操作以保護(hù)人身平安，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和貨物中轉(zhuǎn)中心等。 本文主要講述羅克韋爾PLC在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用可編程控制器設(shè)計(jì)精度高、效率高的材料自動分揀裝置。以羅克韋爾PLC為主控制器，結(jié)合氣動裝置、傳感器技術(shù)、位置控制等技術(shù)，控制材料的自動分揀。系統(tǒng)具有自動化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、易于控制的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：物料分揀；自動化；羅克韋爾PLCAbstract With the development of science and technology, automatic sorting system is

6、has become one of the necessary for advanced distribution center facilities. It is generally composed of device control, classification device, conveying device and sorting crossing composition, with very high sorting efficiency. Automatic sorting machine is a main equipment of automatic sorting sys

7、tem, which is a Guan Jian factor to improve the efficiency of logistics distribution. It can carry goods, sorting goods, replace the heavy labor of people. Can realize the mechanization and automation of production, in under the environment of high temperature, corrosive and toxic gases such operati

8、on to protect the personal safety can be widely used in machinery manufacturing, metallurgy, electronics, light industry and cargo transit center etc.This paper describes the Rockwell PLC in material sorting systems, the use of programmable logic controller design of high precision, high-efficiency

9、automatic material sorting device. In Rockwell PLC-based controllers, combined with pneumatic device, sensor technology, position control technology, control automatic sorting material. System with a high degree of automation, stable operation and high precision, easy to control features.Keywords: m

10、aterial sorting; automation; Rockwell PLC目 錄一 緒論11.1 課題背景11.2 課題研究的目的和意義11.3 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及意義11.3.1 本設(shè)計(jì)內(nèi)容21.3.2 本設(shè)計(jì)的意義2二 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)22.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)要求22.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)22.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求32.2 方案比擬與選擇32.2.1 PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比擬32.2.2 PLC與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比擬4三 控制系統(tǒng)的硬件局部43.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)介紹43.2 光電傳感器53.3 電感式接近開關(guān)53.4 光纖傳感器63.5 電容式接近開關(guān)63.6 直流電動機(jī)73.7 P

11、LC的選擇7四 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)84.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)84.2 系統(tǒng)軟件94.3 物料分揀9五 控制系統(tǒng)測試95.1 PLC程序調(diào)試105.2 整體調(diào)試105.3 實(shí)際測試結(jié)果105.4 測試結(jié)果分析115.5 硬件的測試115.6 系統(tǒng)的軟件調(diào)試12六 結(jié)論12致 謝13參考文獻(xiàn)14附錄15第 16 頁 共 16 頁桂林航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文報(bào)告用紙一 緒論1.1 課題背景分揀是把很多貨物按品種從不同的地點(diǎn)和單位分配到所設(shè)置的場地的作業(yè)。按分揀的手段不同，可分為人工分揀、機(jī)械分揀和自動分揀。目前自動分揀已逐漸成為主流，因?yàn)樽詣臃謷菑呢浳镞M(jìn)入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人

12、們的預(yù)定靠自動分揀裝置來完成的。這種裝置是由接受分揀指示命令的控制裝置、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把到達(dá)分揀位置的貨物送到相應(yīng)的搬送裝置。由于全部采用機(jī)械自動作業(yè)，因此，分揀處理能力大，效率也不高。分揀分類數(shù)目也比擬多。作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，近些年來，可編程控制器技術(shù)在逐步成熟，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍，其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到勝任運(yùn)動控制、過程控制、及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來越大的作用。1.2 課題研究的目的和意義 為了解決工人分揀工作的繁重和

13、誤差性大等問題，自動分揀系統(tǒng)在實(shí)際工作中應(yīng)用越來越廣泛。這種系統(tǒng)利用PLC編程控制，可降低經(jīng)濟(jì)本錢的同時(shí)提高工作效率和可靠性?；赑LC控制的自動分揀系統(tǒng)，利用氣動實(shí)現(xiàn)動作，具有本錢低、效率高、可靠性好等特點(diǎn)。基于PLC的物料分揀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，是以可編程控制器作為核心，綜合了計(jì)算機(jī)和自動控制等先進(jìn)技術(shù)，具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡單、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為目前在機(jī)械控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。隨著分揀系統(tǒng)自動化開展的深度和廣度的提高，分揀系統(tǒng)在眾多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。在國防軍事、醫(yī)療、食品加工、生活效勞等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。伴隨著自動化在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備的自動控制成分顯得越來越重要

14、，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強(qiáng)度。因此機(jī)傳送帶就這樣誕生了，其中的自動分揀傳送帶是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，它的開展是由于其積極作用正日益為人們所認(rèn)識，它能局部地代替人工操作，能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工作的傳送和裝卸。廣泛應(yīng)用傳送帶可以逐步改善勞動條件，更表達(dá)可控的生產(chǎn)能力，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，消除枯燥無味的工作，節(jié)約勞動力，提供更平安的工作環(huán)境，降低工人的勞動強(qiáng)度，減少勞動風(fēng)險(xiǎn)以及提高生產(chǎn)效率。1.3 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及意義1.3.1 本設(shè)計(jì)內(nèi)容（1） 系統(tǒng)得電后，各局部在初始位

15、置時(shí)，需要手動啟動后便可運(yùn)行；（2） 電機(jī)開始工作帶動傳輸帶傳送物體向前運(yùn)行；（3） 有物料時(shí)，電動機(jī)帶動傳送帶動作，將物料送走；（4） 當(dāng)金屬物料傳感器檢測到是金屬物料時(shí)，氣缸一動作；（5） 當(dāng)白色物料傳感器檢測到白色非金屬物料時(shí)，氣缸二動作；（6） 當(dāng)黑色物料傳感器檢測到黑色非金屬物料時(shí)，氣缸三動作；（7） 當(dāng)非定義物料傳感器檢測到非定義的物料時(shí)，氣缸四工作；（8） 氣缸運(yùn)行應(yīng)有伸出限位保護(hù)；（9） 按下停止按鈕，要等到該物料分揀完成前方可停止；（10） 啟動后，有物料就自動分揀，而分揀完成就自動停止。1.3.2 本設(shè)計(jì)的意義隨著電氣技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域迅速的拓展，尤其是在各種自動化生產(chǎn)線上得到廣

16、泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動技術(shù)相結(jié)合，使整個(gè)系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠。本文主要針對生產(chǎn)線上的自動化設(shè)計(jì)一個(gè)四段物料分揀傳送帶，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。分揀系統(tǒng)中物料傳感器以及氣缸應(yīng)自動化設(shè)備更新時(shí)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?？梢詫?shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在高溫、腐蝕及有毒氣體等環(huán)境下操作保護(hù)人身平安，可以廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需要，本設(shè)計(jì)試圖開發(fā)PLC對物料與分揀物料的控制，并借助必要的精密傳感器，使其能夠?qū)Σ煌伾约胺N類的物料按預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行分揀

17、，適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性生產(chǎn)線。采用PLC控制，是一種預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行物料分揀的自動化裝置，可局部代替人在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè)，并且在產(chǎn)品變化或臨時(shí)需要對物料傳感器，氣缸進(jìn)行新的分配任務(wù)時(shí)，可以允許方便的改動或者重新設(shè)計(jì)其新的部件，而對于位置改變時(shí)，只要重新編程，就能很快地投入生產(chǎn)中，降低安裝和轉(zhuǎn)換工作的費(fèi)用和提高生產(chǎn)時(shí)間。二 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)要求2.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)1熟悉羅克韋爾的開發(fā)環(huán)境，運(yùn)用PLC來編寫工程文件；2分揀出金屬和非金屬；3分揀出黑色物料和白色物料；4分揀出非定義的物料。2.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求（1）

18、 完成分揀系統(tǒng)的接線；2編寫控制程序；3完成軟件對硬件檢測和調(diào)試工作；4查閱國內(nèi)外的研究動態(tài)和開展前沿信息，閱讀相關(guān)外文文獻(xiàn)。2.2 方案比擬與選擇 由于本設(shè)計(jì)是基于PLC的材料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以從材料分揀系統(tǒng)裝置的控制系統(tǒng)方面進(jìn)行方案的比擬與選擇。一共有三種方案：分別是PLC、繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。下面是關(guān)于三種方案的比擬與選擇。2.2.1 PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比擬幾十年來，繼電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的開展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工業(yè)領(lǐng)域中大量的運(yùn)用，然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應(yīng)工業(yè)控制的要求和開展，與PLC相比擬，存在著質(zhì)的差異。下面是關(guān)于它們的各個(gè)方面的

19、比擬：（1） 控制功能的實(shí)現(xiàn)：繼電器控制系統(tǒng)通過對繼電器進(jìn)行硬接線完成相應(yīng)的控制功能，而PLC對其進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)所需控制要求。（2） 對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性：繼電器控制系統(tǒng)需要重新設(shè)計(jì)與接線，適應(yīng)性差，PLC只需對程序進(jìn)行修改，適應(yīng)性強(qiáng)。（3） 可靠性：繼電器控制系統(tǒng)元器件多，觸點(diǎn)多，容易出現(xiàn)故障，PLC采樣大規(guī)模集成電路，絕大局部是軟繼電器，可靠性高。（4） 控制的實(shí)時(shí)性：繼電器控制系統(tǒng)機(jī)械動作時(shí)間常數(shù)大，實(shí)時(shí)性差，PLC微處理器，實(shí)時(shí)性非常好。（5） 占用空間與安裝：繼電器控制系統(tǒng)控制體積巨大、笨重，安裝施工工作量大，PLC體積小，重量輕，安裝工作量小。（6） 使用壽命：繼電器控制系統(tǒng)易損，

20、壽命短，PLC壽命較高。（7） 價(jià)格：繼電器控制系統(tǒng)的價(jià)格較低，PLC較高。（8） 維護(hù)：繼電器控制系統(tǒng)維護(hù)復(fù)雜、工作量大，PLC維護(hù)工作量較小。2.2.2 PLC與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比擬 通用計(jì)算機(jī)具有十分強(qiáng)大的計(jì)算與數(shù)據(jù)處理能力，同時(shí)數(shù)據(jù)處理速度已到達(dá)極高的水平，但是應(yīng)用通用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工業(yè)控制，在很多方面沒有PLC功能強(qiáng)大。下面是關(guān)于它們的比擬：（1） 工作方式：通用計(jì)算機(jī)采樣中斷方式，PLC采樣掃描方式。（2） 通用計(jì)算機(jī)使用匯編語言、高級語言，PLC采用助記符語句表、梯形圖等。（3） 工作環(huán)境：通用計(jì)算機(jī)要求較高，PLC可在較差的環(huán)境工作。（4） 對使用者的要求：通用計(jì)算機(jī)需要專用的學(xué)習(xí)

21、培訓(xùn)才行，PLC語言易學(xué)，稍加培訓(xùn)即可使用。（5） 可靠性:通用計(jì)算機(jī)商業(yè)級要求，PLC工業(yè)級，且有多種特殊設(shè)計(jì)。（6） 系統(tǒng)軟件：通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件功能強(qiáng)大，但占用存儲空間過大，PLC系統(tǒng)軟件功能專用，占用存儲空間小。（7） 價(jià)格：通用計(jì)算機(jī)價(jià)格高，PLC價(jià)格較低。 以上各種情況綜合分析，決定采用PLC控制系統(tǒng)來控制材料分揀系統(tǒng)裝置。和其他兩種控制系統(tǒng)相比PLC控制系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)是可靠性、易操作性、靈活性、機(jī)電一體化等。三 控制系統(tǒng)的硬件局部3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)介紹PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)被控制對象對PLC控制的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，選擇適宜的PLC類型，并分

22、配I/O點(diǎn)。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，如圖3-1所示。圖3-1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖3.2 光電傳感器光電開關(guān)是光電接近開光的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接受到的光纖的強(qiáng)弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。光電開關(guān)的主要類型有對射型光電開光、漫反射型光電開光和鏡面反射型光電開關(guān)。工業(yè)中經(jīng)常用它來記數(shù)機(jī)械臂的運(yùn)動次數(shù)。本次設(shè)計(jì)用的是型號為E3F-DS30C4光電開光，其接線圖如圖2-1所示，用于作為物料的檢測，當(dāng)物料倉有物料時(shí)就會通過光電傳感器來感應(yīng)

23、來給下一級信號，相反當(dāng)沒有無料時(shí)那么沒有相應(yīng)動作。 圖2-1 NPN常開光電接線圖3.3 電感式接近開關(guān)電感式接近開關(guān)屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器，用來檢測金屬物體。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)生電磁場的感應(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)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。由此可識別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。接線圖如圖2-2，其原理圖如圖2-3所示。本次設(shè)計(jì)用型號為LJ12A3-4-2/BX的電感式接近開關(guān)來用作檢測金屬物料，即作為金屬傳感器。圖2-2 LJ12A3-4-2/BX型電感傳感器接線圖圖2-3 電

24、感傳感器工作原理圖 電感傳感器介紹：由鐵心和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感器，又稱電感式位移傳感器。這種傳感器的線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定的，其電感量的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)把線圈接入測量電路并接通鼓勵電源時(shí)，就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。電感式傳感器的特點(diǎn)是：無活動觸點(diǎn)、可靠度高、壽命長；分辨率高；靈敏度高；線性度高、重復(fù)性好；測量范圍寬；無輸入時(shí)有零位輸出電壓，引起測量誤差；對鼓勵電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求比擬高；不適用與高頻動態(tài)測量。電感式傳感器主要用于位移測量和可以傳換成位移變化的機(jī)械量的測量。常用電感式傳感

25、器有変間隙型、變面積型和螺旋管型。在實(shí)際應(yīng)用中，這三種傳感器多制成差動式，以便提高線性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。3.4 光纖傳感器光纖傳感器能分辨出黑白顏色，可檢測目標(biāo)物體對黑白色的反射比率，從而鑒別物體顏色。光纖是光電接近開關(guān)，由光纖檢測頭、光纖放大器兩局部組成，放大器和光纖檢測頭是別離的兩局部，光纖檢測頭的尾部局部分別插入兩個(gè)光纖孔。光纖式光電開關(guān)的傳感器局部沒有絲毫電路連接，不產(chǎn)生熱量，只利用很少的光能，這些特點(diǎn)使光纖傳感器成為危險(xiǎn)環(huán)境下的理想選擇。還可以用于關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的長期高溫可靠穩(wěn)定的監(jiān)視，相對于傳統(tǒng)傳感器，光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)有：抗電磁干擾，可工作于惡劣環(huán)境，傳輸距離長，使用

26、壽命長，此外，由于光纖頭具有較小的體積，所以可以安裝在很小的空間里。3.5 電容式接近開關(guān)電容式接近開關(guān),這種開關(guān)的測量通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是開關(guān)的外殼。這個(gè)外殼在測量過程中通常是接地或與設(shè)備的機(jī)殼相連接。當(dāng)有物體移向接近開關(guān)時(shí)，不管它是否為導(dǎo)體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測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)的接通或斷開。這種接近開關(guān)檢測的對象，不限于導(dǎo)體，可以絕緣的液體或粉狀物等。本次設(shè)計(jì)用型號為LJC18A3-B-Z/BX的電容式接近開關(guān)，用來檢測黑色物料。3.6 直流電動機(jī) 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏?/p>

27、移或線位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號，電機(jī)那么轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變得非常的簡單。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動傳輸帶輸送物料前行，可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)，來控制角位移量，從而到達(dá)準(zhǔn)確定位的目的。同時(shí)，可以通過控制脈沖頻率來控制材料分揀裝置的可編程控制系統(tǒng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度，到達(dá)調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)選用的型號為2GN-90K。3.7 PLC的選擇 根據(jù)上面所確定的I/O點(diǎn)數(shù)，且材料分揀裝置的

28、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)選用美國羅克韋爾公司的micro 850系列的2080-LC50-48QWB型PLC。該P(yáng)LC滿足本系統(tǒng)的需求。根據(jù)所選擇的PLC型號，對本系統(tǒng)中PLC的輸入輸出端進(jìn)行分配，如圖表3-1所示。表3-1 材料分揀裝置PLC輸入與輸出端子分配表符號名稱接線工作不工作DDJF直流電機(jī)負(fù)DO_16-低-高DRF入料電磁閥負(fù)DO_15-低-高DCLF金屬電磁閥負(fù)DO_14-低-高DCBF白色物料電磁閥負(fù)DO_13-低-高DCHF黑色物料電磁閥負(fù)DO_12-低-高CHHF黑色物料氣缸后置磁性開關(guān)DI_20-|/|-高-|-無CHBF白色物料氣

29、缸后置磁性開關(guān)DI_19-|/|-高-|-無CQLF金屬物料氣缸后置磁性開關(guān)DI_18-|/|-高-|-無RHF入料氣缸后置檢測開關(guān)DI-17-|/|-高-|-無RQX入料傳感器信號輸出DI_13-|/|-低-|-高DGQX金屬傳感器信號輸出DI_14-|/|-低-|-高YSQX白色傳感器信號輸出DI_15-|/|-低-|-高DRQX黑色傳感器信號輸出DI_16-|/|-低-|-高啟動負(fù)啟動負(fù)DI_21-低-高停止負(fù)停止負(fù)DI_22-低-高DDJZ直流電機(jī)正+24VDRZ入料電磁閥正+24VDCLZ金屬電磁閥正+24VDCBZ白色物料電磁閥正+24VDCHZ黑色物料電磁閥正+24V啟動正啟動正

30、+24V停止正停止正+24V+24V直流穩(wěn)壓源正極四 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)的核心，程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是根據(jù)控制要求及工藝流程，畫出狀態(tài)流程圖并設(shè)計(jì)出梯形圖。4.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的要求，分析各個(gè)設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序，可畫出程序流程圖，如圖4-1所示。當(dāng)程序設(shè)計(jì)好之后必須下載到PLC中才可以運(yùn)行系統(tǒng)，下載時(shí)使用的是羅克韋爾PLC專用的編程電纜。這根電纜一端接在電腦上，一端接在PLC通訊串口上。當(dāng)電纜接好之后，翻開軟件，進(jìn)入要下載的文件。先轉(zhuǎn)換文件，然后選著菜單欄里的PLC選擇。便可以下載程序到PLC中。 開 始傳送帶運(yùn)行N是否檢測到物料Y 電磁閥得

31、電閉合，氣缸推桿推下物料 結(jié) 束 圖4-1 程序流程圖4.2 系統(tǒng)軟件 啟動程序中設(shè)有急停，如果遇到緊急情況，按下停止按鈕，便可以停止轉(zhuǎn)動。電機(jī)轉(zhuǎn)動并帶動傳送帶運(yùn)行，傳感器檢測到物料，如鐵質(zhì)物料，那么相應(yīng)的氣缸動作將物料推到指定位置。4.3 物料分揀 當(dāng)鐵質(zhì)物料到達(dá)傳感器檢測范圍時(shí)，接通電磁閥線圈一，進(jìn)而氣缸1動作，推出推桿，推桿將物料推出傳送帶；當(dāng)白色物料到達(dá)相應(yīng)檢測的傳感器范圍時(shí)，接通電磁閥線圈二，進(jìn)而氣缸2動作，推出推桿，推桿將物料推出傳送帶；相應(yīng)地，第三個(gè)分揀與此類似，直到物料完全被分揀出來，就可以完成物料分揀。五 控制系統(tǒng)測試在PLC軟硬件設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)進(jìn)行調(diào)試工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)過

32、程中，難免會有疏漏的地方，因此在將PLC連接到現(xiàn)場設(shè)備之前，必須進(jìn)行軟件測試，以排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為整體調(diào)試打好根底，縮短整天調(diào)試的周期、另外，一些硬件如傳感器等，在使用前也需事先調(diào)試好。5.1 PLC程序調(diào)試將所編寫的梯形圖程序進(jìn)行編譯，通過上下位機(jī)的連接電纜把程序下載到PLC中。剛編好的程序難免會有缺陷或者錯(cuò)誤。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯(cuò)誤，減少系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試的工作量，確保系統(tǒng)在各種正常和異常情況時(shí)都能做出正確的響應(yīng)，需要進(jìn)行離線測試，既不將PLC的輸出接到設(shè)備上。按照控制要求在指定輸入端輸入信號，觀察輸出指示燈的狀態(tài)，假設(shè)輸出不符合要求，那么查找原因，并排除。5.2 整體調(diào)試聯(lián)機(jī)調(diào)

33、試是將通過模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。將設(shè)備接入PLC，進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，看是否滿足要求，如果不滿足要求，可通過綜合調(diào)整軟件和硬件系統(tǒng)，直到滿足要求可以。圖5-1為分揀設(shè)備的接線布局圖。圖5-1 分揀設(shè)備的接線布局圖5.3 實(shí)際測試結(jié)果 經(jīng)過上面的一系列調(diào)試，可以測試出電機(jī)功能都處于正常狀態(tài)，包括電機(jī)的啟動和停止。傳感器的功能也處于正常狀態(tài)，未出現(xiàn)偏差，其中包括光電傳感器檢測到物料后給出的信號正常、電感式傳感器檢測到物料后給出信號正常、光纖傳感器檢測到物料后給出信號也正常。故在系統(tǒng)的軟件和硬件上都處于正常狀態(tài)，便可以進(jìn)行下一步的運(yùn)行。5.4 測試結(jié)果分析當(dāng)按下啟動鍵之后，電機(jī)轉(zhuǎn)動，3秒之后，

34、入料氣缸開始工作，每隔一秒推縮一次，物料被送進(jìn)傳送帶。當(dāng)金屬傳感器檢測到金屬物料時(shí)，其下的氣缸將其推出，依次類推，將三種物料進(jìn)行分揀。按下停止鍵時(shí)，電機(jī)停止工作，各氣缸后置歸位，結(jié)束工作。再次按下啟動鍵時(shí)亦可重新開始工作。在測試過程中白色物料傳感器偶爾會檢測不出白色物料而導(dǎo)致不能正常運(yùn)行，這其中的原因是傳感器可能存在誤差或者是白色物料選擇上有偏差。經(jīng)過最后的測試，出現(xiàn)誤差的原因是白色物料的白點(diǎn)面積不夠大，導(dǎo)致傳感器不能識別出。5.5 硬件的測試 自動分揀裝置由上料機(jī)構(gòu)、分揀機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)構(gòu)三局部組成，上料機(jī)構(gòu)主要是檢測到的物料后，使推料氣缸把物料推到指定位置和裝置的運(yùn)行指示，參加物料看光電開關(guān)是

35、否檢測到，檢測到后推料氣缸能否把參加的物料推到指定工位，如不能，原因很可能是安裝位置不當(dāng)造成的。裝置中的氣缸的動作速度都能通過該缸上的節(jié)流閥調(diào)節(jié)。搬運(yùn)機(jī)構(gòu)主要是氣動系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)組成。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的細(xì)分決定了電機(jī)的步距，步數(shù)由程序控制。氣動元件的位置反應(yīng)信號是否正常，氣動元件的位置反應(yīng)信號是PLC輸入信號，再者氣動元件工作需要一定的氣壓，氣壓不能到達(dá)要求，可能是漏氣和氣壓發(fā)生器沒有工作造成的。分揀機(jī)構(gòu)主要對物料進(jìn)行分揀，檢測到物料時(shí)金屬時(shí)，推料氣缸能否快速準(zhǔn)確的將物料推入指定料槽。由于三個(gè)局部為一個(gè)整體，正確合理的安裝位置才能使得各機(jī)構(gòu)可靠運(yùn)行。(1)光電傳感器的調(diào)試通電狀態(tài)下的光電傳感器檢

36、測頭前方的傳送帶上，放置物料，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器前后移動，恰好使傳感器尾端指示燈發(fā)光，該位置即為傳感器對物料的檢出點(diǎn)。(2)電感傳感器的調(diào)試通電狀態(tài)下載電感傳感器檢測頭前方的傳送帶上，放置金屬物料，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器前后移動，恰好使傳感器尾端指示燈發(fā)光，該位置即為傳感器對金屬物料的檢出點(diǎn)。(3)光纖傳感器的調(diào)試通電狀態(tài)下，在光纖傳感器檢測頭前方的傳送帶上，放置帶有白色物料，調(diào)節(jié)傳感器上的旋鈕。觀察窗口中指示燈，燈發(fā)光時(shí)，再放一黑色物料。燈不亮該靈敏點(diǎn)即為傳感器檢出點(diǎn)。(4)氣缸的調(diào)試 傳感器對應(yīng)的各個(gè)氣缸在感應(yīng)到材料后便開始動作，但由于氣壓的原因，材料不是被打飛，就是根本沒

37、有接觸到材料。首先將總氣源的氣壓穩(wěn)定，然后逐個(gè)調(diào)試氣閥的進(jìn)氣開關(guān)，使氣缸的氣量保存在適宜適中的位置。在軟件與硬件都已經(jīng)準(zhǔn)備好以后，開始對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。5.6 系統(tǒng)的軟件調(diào)試 將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭隤LC后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通/斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不接PLC實(shí)際的負(fù)載?？梢愿鶕?jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或者按鈕來模擬實(shí)際的反應(yīng)信號，如限位開關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開。對于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合功能表圖的規(guī)定。即在某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時(shí)，是否發(fā)生步的活動狀態(tài)的正確變化，即在該轉(zhuǎn)換所有的前級步是否變?yōu)榛顒硬?，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒硬?，以及各步被?qū)動的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。 在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式，有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不