材料分揀裝置模型電氣控制系統(tǒng)設計PLC

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1、 信息與電氣工程學院 課程設計說明書 （2010/2011學年第一學期） 課程名稱 ： 可編程控制器應用 題 目 ： 材料分揀裝置模型電氣控制系統(tǒng)設計 專業(yè)班級 ： 電氣07-01班 學生姓名 ： 韓旭旭 學 號： 070060104 指導教師 ： 岑毅南、李兵 設計周數(shù) ： 兩

2、周 設計成績 ： 2011 年 1月 10日 目錄 一.課程設計目的………………………………………………………3 二.實驗設備……………………………………………………………3 三.課程設計正文………………………………………………………3 3.1硬件設計…………………………………………………………3 3.2軟件設計…………………………………………………………6 3.2.1材料分揀的控制要求………………………………………6 3.2

3、.2系統(tǒng)源程序…………………………………………………6 3.2.3力控界面…………………………………………………11 四.調試方法……………………………………………………………11 五.課程設計總結………………………………………………………12 六.參考文獻 …………………………………………………………13 引言 隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高, 傳統(tǒng)的人工分揀貨物的做法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。利用傳感器采集的信號對不同材質和顏色的物料進行自動分揀為一些物流中心和工廠的效率提高提供了一個新方法。 材料分揀裝置采用臺式結

4、構，配有控制器（PLC）或電氣接口、傳感器（光電式、電感式、電容式、顏色、磁感應式）、旋轉編碼器、電動機、輸送帶、氣缸、電磁閥、直流電源、空氣過濾減壓器等，構成典型的機電一體化裝置。 材料分揀裝置由料塊倉庫、電動輸送帶、自動分揀部件、控制器和手動操作盤組成。 料塊倉庫是一個手動入庫自動出庫的部件。使用時可將料塊放入倉庫中，當光電傳感器感測到料塊時系統(tǒng)開始運行，即啟動輸送帶并由出庫氣缸將庫內最底層料塊推入輸送帶。 電動輸送帶是由交流減速電機驅動的皮帶式水平輸送裝置。它將料塊勻速平穩(wěn)的送至自動分揀部件。 自動分揀部件由傳感器、旋轉編碼器、微型直線氣缸及滑道組成。當傳感器檢測到相應料塊時，

5、對應的氣缸將其推入應去的滑道；當料塊的材料或顏色為非分揀要求時，經(jīng)旋轉編碼器計量后對應的氣缸將其推入應去的滑道。 控制器采用PLC。它接受料倉傳感器、各料塊傳感器、旋轉編碼器、氣缸位置傳感器的信號，根據(jù)要求分別控制輸送帶電機和各電磁換向閥。 手動操作盤可以通過按鈕控制裝置的各種動作，并實現(xiàn)自動運行的啟動。 本裝置還可以與其他裝置聯(lián)機運行，構成連續(xù)性生產(chǎn)線模型。 電感式傳感器由三大部分組成：振蕩器、開關電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個交變磁場。當金屬目標接近這一磁場，并達到感應距離時，在金屬目標內產(chǎn)生渦流，從而導致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉換成開關

6、信號，觸發(fā)驅動控制器件，從而達到非接觸式之檢測目的。 電容式傳感器的感應由兩個同軸金屬電極構成，很像“打開的”電容器電極，該兩個電極構成一個電容，串聯(lián)在RC振蕩回路內。 電源接通時，RC振蕩器不振蕩，當一個目標朝著電容器的電極靠近時，電容器的容量增加，使振蕩器開始振蕩，通過后級電路的處理，將停振和振蕩兩種信號轉換成開關信號，從而起到了檢測有無物體存在的目的。該傳感器能檢測金屬物體，也能檢測非金屬物體，對金屬物體可以獲得最大的動作距離，對非金屬物體動作距離決定于材料的介電系數(shù)越大，可獲得的動作距離越大。 材料分揀裝置是一個模擬自動化工業(yè)生產(chǎn)過程的微縮模型，它使用了PLC、傳感器、位置控制、電

7、氣傳動和氣動等技術，可以實現(xiàn)不同材料的自動分揀和歸類功能。該裝置采用架式結構，配有控制器（PLC）或電氣接口、傳感器（光電式、電感式、電容式、顏色、磁感應式）、旋轉編碼器、電動機、輸送帶、氣缸、電磁閥、直流電源、空氣過濾減壓器等，構成典型的機電一體化裝置。系統(tǒng)具有自動化程度高、運行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且人工勞動強度大大降低，可明顯提高勞動生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設備無縫連接，實現(xiàn)對材料的分配和管理。其設計采用標準化、模塊化的組裝，系統(tǒng)布局靈活，程序開發(fā)簡單，維護、檢修方便，可適應進行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求，受場地等因素的影響不大

8、。同時，只要對本系統(tǒng)稍加修改即可實現(xiàn)各種不同生產(chǎn)線的要求。經(jīng)過對材料分揀裝置的實時監(jiān)控，證實該系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性和實時性，能滿足監(jiān)控系統(tǒng)的需要。 一、課程設計目的 1.掌握PLC控制的基本原理, 掌握氣動技術、傳感器技術、位置控制技術等內容 2.掌握計算機監(jiān)控軟件，掌握計算機上位監(jiān)控 3.掌握氣動方面的減壓器、濾清、氣壓指示,掌握與各類氣源之間的接線 二、實驗設備 1.材料分揀裝置模型 1臺 2.計算機 1臺

9、 3.編程電纜 1根 三、課程設計正文 3.1硬件設計 該裝置采用臺式結構，內置電源，配裝FP0系列主機，轉接面板上設計了可與其它PLC或單片機連接的轉接口。該裝置中，選用了顏色識別傳感器及對不同材質敏感的電容式和電感式傳感器，分別被固定在網(wǎng)板上．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(如三個傳感器集中裝在汽缸5附近的網(wǎng)板區(qū)域)?？稍黾泳幊屉y度，開發(fā)學員創(chuàng)造能力。本裝置還設置了氣動方面的減壓器、濾清、氣壓指示等，可與各類氣源相連接。各傳感器布置見圖1。 (a)信號板圖

10、 (b) 傳感器位置圖 圖1各傳感器位置及信號板接口 1、氣源由二聯(lián)體左側進氣口連接Φ6氣管,另一端接至氣源。（非長期使用，不要向油杯里注油） 2、當選用外部PLC時,可通過轉接板與I/O接口連接，見表1。 表2DB37針-D型接口 序號 對PLC的I/O口 硬板位置號 1 I1.3 1 2 I0.3 9 3 I1.2 2 4 I0.2 10 5 I1.1 3 6 I0.1 11 7 I1.0 4 8 I1.7 12 9 I1.4 5 10 I

11、0.4 13 11 I0.5 6 12 I1.6 14 13 I0.6 7 14 I0.0 15 15 I0.7 8 16 I1.5 16 17、18 Q0.2 C 21、22 Q0.0 A 23、24 Q0.1 B 25、26 Q0.3 D 27、28 Q0.4 E 29、30 Q0.5 KA 19、33-37 COM +24V 20 （0） 0 V 3、I/O地址分配表 分揀系統(tǒng)與PLC的I/O分配表 西門子PLC(I/O) 分揀系統(tǒng)接口(I/O) 備注 輸 入

12、部 分 I1.7 SFW1(推氣缸1動作限位) I0.1 SFW2(推氣缸2動作限位) I0.2 SFW3(推氣缸3動作限位) I0.3 SFW4(推氣缸4動作限位) I0.4 SFW5(下料氣缸動作限位) I0.5 SA(電感傳感器) I0.6 SB(電容傳感器) I0.7 SC(顏色1傳感器) I1.0 SBW1(推氣缸1回位限位) I1.1 SBW2(推氣缸2回位限位) I1.2 SBW3(推氣缸3回位限位) I1.3 SBW4(推氣缸4回位限位) I1.4 SBW5(下料氣缸回位限位)

13、 I1.5 SD(顏色2傳感器) 預留傳感器 I1.6 SN(下料傳感器) 判斷下料有無 I0.0 UCP(計數(shù)傳感器) 輸 出 部 分 Q0.0 YV1(推氣缸1電磁閥) Q0.1 YV2(推氣缸2電磁閥) Q0.2 YV3(推氣缸3電磁閥) Q0.3 YV4(推氣缸4電磁閥) Q0.4 YV5(下料氣缸電磁閥) Q0.5 M(輸送帶電機) 3.2軟件設計 3.2.1 材料分揀的控制要求 1) 通電狀態(tài)下，下料時下料傳感器動作，傳送帶運行。電感傳感器檢測到鐵材料時，氣缸1動作，將材料塊推下。 2) 電容傳

14、感器檢測到鋁材料時，氣缸2動作將材料推下。 3) 顏色傳感器檢測到非金屬材料黃色塊時，氣缸3動作將材料塊推下。 4) 其它顏色非金屬材料塊送到SD位置時，氣缸4動作將材料塊推下。 5) 豎井式下料槽無下料時，傳送帶運行一個行程自動停機。 3.2.2 系統(tǒng)源程序 3.2.3力控界面 四、調試方法 1.通電狀態(tài)下，在顏色傳感器下方的傳送帶上，放置帶有某一顏色料塊，調節(jié)傳感器上的電位器，觀察窗口中紅黃（或綠）指示燈，當兩燈恰同時發(fā)光時，該靈敏點即為料塊顏色檢出點。（注：順時針旋轉檢測色溫向低端移動，否則反之） 2.在電感傳感

15、器下方的傳送帶上，放置鐵質料塊，調整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對鐵質材料的檢出點。(不同檢測體的修正系數(shù)見圖2所示) 圖2 不同檢測體的修正系數(shù) 3.在電容傳感器下方的傳送帶上，放置鋁質料塊，調整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對鋁質材料的檢出點。 4.氣壓表標值建議調定在0.12 Mpa。 五、課程設計總結 兩周的PLC課程設計一轉眼就結束了，我們基本實現(xiàn)了設計預期的目的。通過這次設計實踐，我學會了PLC

16、的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法有了更深刻的理解，同時也意識到了自己在知識的掌握上還有很多欠缺。在沒有做實踐設計以前，我們對知識的撐握都是理論上的，對一些細節(jié)沒有加以重視，當我們把自己想出來的程序運用到PLC中的時候，問題就出現(xiàn)了，不是不能運行，就是運行的結果和要求的結果不相符合。通過解決這些實踐中產(chǎn)生的問題，我們能夠更好的查漏補缺，在鞏固已經(jīng)掌握的知識的同時吸收到新的內容。 團隊合作精神是我在課程設計中的另外一個重要收獲。我們已經(jīng)有過好幾次課程設計的經(jīng)歷，不管課程題目怎么變，團隊合作一直是我們的一個重要學習目的。通過團隊的合作，我們能更加有效的解決設計中遇到的難題。俗話說，三人

17、行必有我?guī)?，通過互相學習交流，我們能收獲更豐富的知識。 最后，在設計的過程中，我們還得到很多老師和同學的幫助。在此，向他們表示最真誠的感謝！ 七、參考文獻 1 楊公源 可編程控制器（PLC）原理與應用[M].北京：電子工業(yè)出版社 2 常斗南 可編程控制原理、應用、實驗[M].北京：機械工業(yè)出版社 3 施敏芳 可編程控制器在生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)中的應用[J].華僑大學學報 4 樊尚春 傳感器技術及應用[M].北京：北京航空航天大學出版社 5 王伯雄 測試技術基礎[M].北京：清華大學出版社 課程設計 評 語 課程設計 成 績 指導教師 （簽字） 年 月 日 13