工業(yè)廢料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案概述綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u2384工業(yè)廢料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案概述綜述 1290761.1廢料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 199401.2廢料分揀系統(tǒng)模塊的基本組成 2212141.3廢料分揀系統(tǒng)模塊的基本功能 3270261.3.1系統(tǒng)工作模式 367651.3.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方式 363101.3.3安全保護(hù)功能 41.1廢料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想由于采用模塊化設(shè)計(jì)，將進(jìn)料、進(jìn)料、分選模塊結(jié)合為一體，便于批量生產(chǎn)。該系統(tǒng)的各個(gè)模塊均為電動(dòng)電機(jī)，由空氣動(dòng)力機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行單元，在系統(tǒng)內(nèi)裝有大量的傳感器，對(duì)物料的位置、狀態(tài)等進(jìn)行信號(hào)的探測，最后由PLC對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括主體機(jī)械部分、氣動(dòng)控制部分以及PLC整體設(shè)計(jì)。為了適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)分揀的發(fā)展宏圖，該系統(tǒng)考慮到了要實(shí)現(xiàn)對(duì)各種形狀不同的金屬工業(yè)廢料的分揀，采用了磁吸機(jī)械手，更大程度的保證了系統(tǒng)的安全性。該系統(tǒng)的工作流程圖，如圖2-1所示：圖2-1系統(tǒng)工作流程圖本系統(tǒng)以西門子S7-200SmartPLC為核心，利用觸摸屏在人機(jī)接口上首先使執(zhí)行機(jī)構(gòu)恢復(fù)到原來位置，然后由PLC對(duì)進(jìn)給模塊進(jìn)行控制，從而帶動(dòng)輸送皮帶的運(yùn)行。本系統(tǒng)的控制要求是：采用觸摸屏來控制系統(tǒng)的起動(dòng)和停止，并可在觸摸屏上運(yùn)行，待機(jī)時(shí)的指示燈設(shè)定為黃色，當(dāng)指示燈從紅色變成黃色時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)工作，在啟動(dòng)后，指示燈會(huì)變成綠色。在系統(tǒng)啟動(dòng)后，將被分類的材料按順序通過進(jìn)料口和出料口的光電開關(guān)進(jìn)行探測，以探測有無材料通過。如果沒有發(fā)現(xiàn)任何材料，則停止操作，并發(fā)出警報(bào)；如果有料，輸送帶會(huì)持續(xù)旋轉(zhuǎn)，直到物料夾持狀態(tài)，用電磁機(jī)械手將廢品夾入指定的位置。1.2廢料分揀系統(tǒng)模塊的基本組成本系統(tǒng)包括進(jìn)料站、檢測站、搬運(yùn)站、分揀站4個(gè)作業(yè)單元，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示。圖2-2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖本系統(tǒng)是一種機(jī)電一體化的機(jī)電一體化系統(tǒng)，各模塊均能獨(dú)立工作。該系統(tǒng)的各部分均以電力為動(dòng)力，其中運(yùn)輸站采用一維可視化的控制系統(tǒng)，而步進(jìn)電機(jī)的傳動(dòng)模式則具有更高的定位精度。在現(xiàn)代工業(yè)中，傳感器和檢測技術(shù)的廣泛應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化水平的先決條件。REF_Ref26310\r\h[3]在該系統(tǒng)中應(yīng)用了許多傳感感應(yīng)系統(tǒng)來確定廢料的位置以及系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。在程序設(shè)計(jì)方面，我們采用了編程簡單，輸入輸出點(diǎn)豐富的S7-200SmartPLC,PLC與變頻器之間采用無協(xié)議通訊模式，通過兩者的通訊可以實(shí)現(xiàn)傳送帶運(yùn)行速度的檢測與實(shí)時(shí)速度修改。1.3廢料分揀系統(tǒng)模塊的基本功能1.3.1系統(tǒng)工作模式系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，供料站的物料被推送到傳送帶上，通過變頻器電機(jī)的驅(qū)動(dòng)依次經(jīng)過進(jìn)出料口的檢測，防止物料在傳送帶上的堆積堵塞REF_Ref15567\r\h[7]。從出料口出來的物料經(jīng)過機(jī)械手的分揀運(yùn)送到對(duì)應(yīng)的位置，并在觸摸屏上顯示物料的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用全自動(dòng)的工作模式。系統(tǒng)啟動(dòng)后，可以自動(dòng)檢測供料站是否有料，自動(dòng)送出物料，經(jīng)過檢測站的檢測無誤后送到搬運(yùn)站，再由傳送帶送至分揀站，最終分揀完成REF_Ref15636\r\h[8]。在生產(chǎn)過程中，若沒有接收到操作者的命令，系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)運(yùn)行，若按下停止按鈕，系統(tǒng)則會(huì)在執(zhí)行完當(dāng)前周期動(dòng)作后停止運(yùn)作。分揀動(dòng)作結(jié)束后，所有元器件會(huì)復(fù)位到達(dá)初始位置。1.3.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方式第一輸送帶由三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)動(dòng)磁場低，由于其與磁場的相對(duì)移動(dòng)，使其產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和電流，并與磁場發(fā)生反應(yīng)，從而形成電磁力矩，從而達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)具有更好的運(yùn)行性能，節(jié)省了大量的材料。三相異步電動(dòng)機(jī)按其結(jié)構(gòu)可分為籠形和繞線兩種?；\形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格低廉而得到了廣泛應(yīng)用，但是它的最大缺點(diǎn)是難以對(duì)其進(jìn)行速度控制。三相繞線三相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子上都裝有三相繞組，滑環(huán)和電刷連接到外部變電所。通過調(diào)節(jié)變頻調(diào)速系統(tǒng)，可以改善起動(dòng)性能和調(diào)速。二級(jí)傳送帶運(yùn)動(dòng)控制電機(jī)采用減速機(jī)提供動(dòng)力。這種電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)也極其精密，它可以最大程度的降低轉(zhuǎn)速，從而增加電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。該系統(tǒng)傳送帶的傳動(dòng)比是這樣的：電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速÷減速器的輸出轉(zhuǎn)速（"傳動(dòng)比"又稱為"速比"），減速器轉(zhuǎn)矩公式為：T=9549*P/n(1)其中，T為減速器轉(zhuǎn)矩，P為電動(dòng)機(jī)功率，n為電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)數(shù)。通過對(duì)轉(zhuǎn)矩、減速器的轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)的分析，得出減速器所需的電機(jī)功率。該機(jī)械手的操縱器由步進(jìn)電機(jī)控制，具有較大的負(fù)荷容量和較大的轉(zhuǎn)矩，能夠適應(yīng)高轉(zhuǎn)矩的輸出。其動(dòng)作迅速，反應(yīng)迅速，工作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，尤其適用于易燃、易爆、粉塵多、輻射、振動(dòng)等工作環(huán)境REF_Ref15743\r\h[9]。同時(shí)，由于電機(jī)的運(yùn)動(dòng)行程較長，因此電機(jī)將更有利于機(jī)械手的動(dòng)作控制。機(jī)械手采用電磁驅(qū)動(dòng)方式。使用電磁方式的機(jī)械手不用考慮廢料的形狀樣式，通過磁吸的方式可以牢牢抓住廢料，大大的提高了系統(tǒng)的可靠性與安全性。1.3.3安全保護(hù)功能為了保證線路的安全操作，主電路采用保險(xiǎn)絲。保險(xiǎn)絲是一種電氣設(shè)備，它在電流超出規(guī)定的范圍后，通過自身產(chǎn)生的熱量來熔化金屬，從而切斷線路。如果電路出了問題，那么隨著電流的增加，很有可能會(huì)對(duì)電路中的重要部件和有價(jià)值的設(shè)備造成損傷，從而導(dǎo)致線路起火。采用金屬導(dǎo)線作為熔體，在線路上串接，在過載或短路電流流經(jīng)熔體時(shí)，由于本身的發(fā)熱而發(fā)生熔化，使電路發(fā)生斷開?？紤]到工廠施工的復(fù)雜性與不確定性，在系統(tǒng)運(yùn)行期間，如若出