金屬分揀機(jī)課程設(shè)計(jì)

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1、摘要： 2 前言： 2 第一章 .控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 3 1.1需求分析： 3 1.2結(jié)構(gòu)組成： 3 1.3最終控制方案： 3 第二章 ．硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 4 2.1 控制器PLC的分析與選擇： 4 2.2 底座的分析與選擇： 4 2.3 傳送帶的分析與選擇： 4 2.4 電機(jī)的分析與選擇： 5 2.5 傳動(dòng)滾筒的分析與選擇： 5 2.6 聯(lián)軸器的分析與選擇： 5 2.7 傳感器的分析與選擇： 6 2.8 氣缸的分析與選擇： 6 第三章 ．軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 7 3.1控制要求： 7 3.3 PLC外圍接線圖： 7 3.4程序流程圖： 8 3.5 PLC梯形圖程序：

2、 9 3.6 PLC STL程序： 11 第四章 、調(diào)試仿真： 12 4.1硬件調(diào)試： 12 4.2軟件調(diào)試： 12 4.3整體調(diào)試： 12 結(jié)束語(yǔ)： 13 摘要 分揀是把很多貨物或品種從不同的地點(diǎn)和單位分配到所置的場(chǎng)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(dòng)分揀。隨著工業(yè)的高速發(fā)展，機(jī)械手作為前沿的產(chǎn)品應(yīng)自動(dòng)化設(shè)備更新時(shí)的需要，已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、用以代替人的繁重及單調(diào)勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。 自動(dòng)分揀是從貨物進(jìn)入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人

3、的指令靠自動(dòng)分揀裝置來(lái)完成。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動(dòng)?？梢詫?shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 基于PLC的物料分揀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，是以可編程控制器(PLC)是以中央處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)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(jiǎn)單、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，。使用PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)具有體積小，可靠高，故障率低，動(dòng)作精度高等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：可編程控制器（PLC），物料分揀。 前言 隨著國(guó)內(nèi)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及郵政整體發(fā)展方向的調(diào)整，其內(nèi)部分揀處理設(shè)備的要求必然

4、要適應(yīng)新的目標(biāo)要求。為了達(dá)到“營(yíng)業(yè)窗口電子化，搬運(yùn)裝卸機(jī)械化，內(nèi)部處理自動(dòng)化，信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化”的要求，解決現(xiàn)在現(xiàn)行分揀設(shè)備不能適應(yīng)多種尺寸范圍的包件分揀的矛盾，結(jié)合當(dāng)前世界上先進(jìn)的自動(dòng)化分揀處理設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，需要采用更加合理而有效的處理方式——推塊式分揀機(jī)。 在發(fā)達(dá)國(guó)家，物流領(lǐng)域被作為第三利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)來(lái)看待，是現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的基石，自動(dòng)化處理設(shè)備層出不窮，因此借鑒國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)是迅速趕超或達(dá)到國(guó)外同類型設(shè)備處理能力的有效辦法。為了解決這一難題，結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)際情況，采取廠校聯(lián)合的方式同時(shí)消化吸收國(guó)際上成熟技術(shù)成果開(kāi)發(fā)的道路，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)是有效、快速的完成這一新型分揀處理系統(tǒng)的較好辦法。

5、第一章 .控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 1.1需求分析： 金屬分揀機(jī)主要用來(lái)讓雜物與金屬分離，多運(yùn)用于廢品回收和垃圾分類和將金屬和非金屬產(chǎn)品區(qū)分，廣泛應(yīng)用在各種生產(chǎn)。分揀的方法是用金屬檢測(cè)傳感器來(lái)做主要元件。 電動(dòng)機(jī) 傳輸帶 物料 入料推桿 金屬傳感器 分揀推桿 接近傳感器 1.2結(jié)構(gòu)組成： 電動(dòng)機(jī)、PLC控制器、聯(lián)軸器、滾筒、傳送帶、傳感器、氣缸、底座、指示燈等 1.3最終控制方案： 電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)傳送帶輸送物料，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有變頻器來(lái)控制，電動(dòng)機(jī)支架用于固定電機(jī)。聯(lián)軸器把電機(jī)主軸和傳送主動(dòng)輪連接起來(lái)，從而組成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在傳送帶料口位置裝有傳感器，用于

6、檢測(cè)是否有物料送過(guò)來(lái)，有物料時(shí)傳感器將信號(hào)傳送給PLC用戶PLC輸出啟動(dòng)變頻器信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)，將工件輸送到分揀區(qū)，在傳送帶分揀區(qū)也裝有傳感器，用于檢測(cè)物料是金屬還是非金屬，傳感器在接受到信號(hào)以后經(jīng)放大其放大作用就能實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的分辨，如果是金屬，則由推桿推出，如果是非金屬則通過(guò)傳送帶送出。 第二章 ．硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 2.1 控制器PLC的分析與選擇： PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子裝置。PLC的特點(diǎn)是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口人員，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。

7、因?yàn)楸鞠到y(tǒng)復(fù)雜程度不高，需要端口不多，所以選擇簡(jiǎn)單常用的西門子S7-200型可編程控制器。 2.2 底座的分析與選擇： 由于電動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生力和振動(dòng)，所以底進(jìn)行固定，由于物料質(zhì)量較小，電動(dòng)機(jī)功率較小。為了節(jié)省材料，底座應(yīng)選小點(diǎn)。 2.3 傳送帶的分析與選擇： 帶速選擇原則： (1)輸送量大、輸送帶較寬時(shí)，應(yīng)選擇較高的帶速。 (2)較長(zhǎng)的水平輸送機(jī)，應(yīng)選擇較高的帶速；輸送機(jī)傾角愈大，輸送距離愈短，則帶速應(yīng)愈低。 (3)物料易滾動(dòng)、粒度大、磨琢性強(qiáng)的，或容易揚(yáng)塵的以及環(huán)境衛(wèi)生條件要求較高的，宜選用較低帶速。 (4)一般用于給了或輸送粉塵量大時(shí)，帶速可取0.8m/s~1m/

8、s；或根據(jù)物料特性和工藝要求決定。 (5)人工配料稱重時(shí)，帶速不應(yīng)大于1.25m/s。 (6)采用犁式卸料器時(shí)，帶速不宜超過(guò)2.0m/s。 (7)采用卸料車時(shí)，帶速一般不宜超過(guò)2.5m/s；當(dāng)輸送細(xì)碎物料或小塊料時(shí)，允許帶速為3.15m/s。 (8)有計(jì)量秤時(shí)，帶速應(yīng)按自動(dòng)計(jì)量秤的要求決定。 (9)輸送成品物件時(shí)，帶速一般小于1.25m/s。 由于本設(shè)計(jì)要求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分類，傳送帶啟動(dòng)停止及正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的頻率比較高，所以帶速不宜過(guò)快，因此選擇帶速為 0.8m/s 2.4 電機(jī)的分析與選擇： 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算：N=K(N/h)=1.4(0.107/0.9)=0.167kw 其

9、中 K——功率備用系數(shù)。對(duì)于功率大于5.5千瓦的JO2型電動(dòng)機(jī)取值1.4，其他電動(dòng)機(jī)取1. ——總傳動(dòng)效率。對(duì)于光面滾筒取值0.88，對(duì)于膠面滾筒取值0.9 由計(jì)算得電機(jī)功率0.167kw，選用電機(jī)型號(hào)JO3-L802-6，額定功率0.75kw， 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 （千瓦） 同步轉(zhuǎn)速 （轉(zhuǎn)/分） 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 重 量 （公斤） 備注 JO3-L801-6 0.55 1000 2.0 1.8 18 上海躍進(jìn)電機(jī)廠 JO3-L802-6 0.75 1000 2.0 1.8 19 上海躍進(jìn)電機(jī)廠 JO3-L

10、803-6 1.1 1000 2.0 2.0 24 上海躍進(jìn)電機(jī)廠 滾筒轉(zhuǎn)速：n=V/3.14D=（800*60）/（3.14*250）=6.14 r/min 所以需要傳動(dòng)比為i=1000/61.14=16.35 所以選擇傳動(dòng)比為16的ZQ型減速器，型號(hào)為ZQ35，功率4.6kw 。 2.5 傳動(dòng)滾筒的分析與選擇： 人字形溝槽鑄膠滾筒是為了增大摩擦系數(shù)，在鋼制光面滾筒表面上，加一層帶人字溝槽的橡膠層面，這種滾筒有方向性，不得反向運(yùn)轉(zhuǎn)。人字形溝槽鑄膠滾筒，溝槽能使水的薄膜中斷，不積水，同時(shí)輸送帶與滾筒接觸時(shí)，輸送帶表面能擠壓到溝槽里，由于這兩種原因，即使在潮濕的場(chǎng)合工作，

11、摩擦系數(shù)降低也很小。考慮到本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況和輸送機(jī)的工作環(huán)境：用于工廠生產(chǎn)，環(huán)境潮濕，功率消耗大，易打滑，所以我們選擇這種滾筒。鑄膠膠面厚且耐磨，質(zhì)量好；而包膠膠皮易掉，螺釘頭容易露出，刮傷皮帶，使用壽命較短，比較二者選用鑄膠滾筒。滾筒長(zhǎng)度為600mm，直徑為500mm。 2.6 聯(lián)軸器的分析與選擇： 本次驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)中，較多的采用聯(lián)軸器，這里對(duì)其做簡(jiǎn)單介紹： 聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中常用的部件。它用來(lái)把兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離；只有在機(jī)器停車并將聯(lián)接拆開(kāi)后，兩軸才能分離。聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴(yán)格的對(duì)中，

12、而是存在著某種程度的相對(duì)位移。這就要求設(shè)計(jì)聯(lián)軸器時(shí)，要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定范圍的相對(duì)位移的性能。 根據(jù)對(duì)各種相對(duì)位移有無(wú)補(bǔ)償能力（即能否在發(fā)生相對(duì)位移條件下保持聯(lián)接的功能），聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器（無(wú)補(bǔ)償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補(bǔ)償能力）兩大類。撓性聯(lián)軸器又可按是否具有彈性元件分為無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器兩個(gè)類別。 本次選擇的聯(lián)軸器是彈性聯(lián)軸器。 2.7 傳感器的分析與選擇： 傳感器的組成與一般特性 傳感器是把諸如溫度、濕度、壓力、力矩、長(zhǎng)度、重量等物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)易處理的電信號(hào)的一種器件。它是一種能把特定的被測(cè)量信息（包括

13、物理量，化學(xué)量，生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)輸出的器件或裝置。其主要組成一般有：敏感器件、信號(hào)調(diào)理及信號(hào)轉(zhuǎn)換、外部接口等幾部分組成。 接近開(kāi)關(guān)傳感器 接近開(kāi)關(guān)是一種毋需與運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行機(jī)械接觸而可以操作的位置開(kāi)關(guān)，當(dāng)物體接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面到動(dòng)作距離時(shí)，不需要機(jī)械接觸及施加任何壓力即可使開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)交流或直流電器或給計(jì)算機(jī)裝置提供控制指令。接近開(kāi)關(guān)是種開(kāi)關(guān)型傳感器（即無(wú)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)），它即有行程開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)的特性，同時(shí)具有傳感性能，且動(dòng)作可靠，性能穩(wěn)定，頻率響應(yīng)快，應(yīng)用壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點(diǎn)。 根據(jù)實(shí)際需要，所選的接近開(kāi)關(guān)傳感器和金屬檢測(cè)傳感器

14、 2.8 氣缸的分析與選擇： 氣缸類型的選擇 根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達(dá)行程終端無(wú)沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應(yīng)選擇緩沖氣缸；要求重量輕，應(yīng)選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負(fù)載，可選帶導(dǎo)桿氣缸；要求制動(dòng)精度高，應(yīng)選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選具有桿不回轉(zhuǎn)功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無(wú)污染時(shí)需要選用無(wú)給油或無(wú)油潤(rùn)滑氣缸等。本次選擇的是薄型缸。 氣缸安裝形式 根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨

15、工作機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)（如車床、磨床等），應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸。在要求活塞桿除直線運(yùn)動(dòng)外，還需作圓弧擺動(dòng)時(shí)，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時(shí)，應(yīng)選擇相應(yīng)的特殊氣缸。 作用力的大小。 即缸徑的選擇。根據(jù)負(fù)載力的大小來(lái)確定氣缸輸出的推力和拉力。一般均按外載荷理論平衡條件所需氣缸作用力，根據(jù)不同速度選擇不同的負(fù)載率，使氣缸輸出力稍有余量。缸徑過(guò)小，輸出力不夠，但缸徑過(guò)大，使設(shè)備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費(fèi)能源。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用擴(kuò)力機(jī)構(gòu)，以減小氣缸的外形尺寸。 活塞的行程 與使用的場(chǎng)合和機(jī)構(gòu)的行程有關(guān)，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機(jī)構(gòu)等，應(yīng)按計(jì)算所需的行程增加10～20㎜

16、的余量。 活塞的運(yùn)動(dòng)速度 主要取決于氣缸輸入壓縮空氣流量、氣缸進(jìn)排氣口大小及導(dǎo)管內(nèi)徑的大小。要求高速運(yùn)動(dòng)應(yīng)取大值。氣缸運(yùn)動(dòng)速度一般為50～800㎜/s。對(duì)高速運(yùn)動(dòng)氣缸，應(yīng)選擇大內(nèi)徑的進(jìn)氣管道；對(duì)于負(fù)載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣—液阻尼缸，則較易實(shí)現(xiàn)速度控制。選用節(jié)流閥控制氣缸速度需注意：水平安裝的氣缸推動(dòng)負(fù)載時(shí)，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速；垂直安裝的氣缸舉升負(fù)載時(shí)，推薦用進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速；要求行程 末端運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)避免沖擊時(shí)，應(yīng)選用帶緩沖裝置的氣缸。 第三章 ．軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 3.1控制要求： (1)按下起動(dòng)按鈕后，電機(jī)啟動(dòng)，傳送帶開(kāi)始工作，接近開(kāi)關(guān)傳感器檢

17、測(cè)是否有物料通過(guò)。 (2)當(dāng)金鐵通過(guò)時(shí)，金屬檢測(cè)傳感器接受到信號(hào)，并傳送到plc中。 (3)氣缸在接收到金屬檢測(cè)信號(hào)后3s后啟動(dòng)氣缸，將金屬物料推出。 3.2 I/O： 序號(hào) PLC地址 名稱及功能 1 I0.0 啟停開(kāi)關(guān) 3 I0.1 接近開(kāi)關(guān)傳感器 4 I0.2 金屬檢測(cè)傳感器 5 Q0.0 傳輸電機(jī)啟動(dòng) 6 Q0.1 入料推桿 7 Q0.2 分揀推桿 8 Q0.3 開(kāi)關(guān)指示燈 3.3 PLC外圍接線圖： S7-200 I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 I0.2 Q0.2 Q

18、0.3 啟停開(kāi)關(guān) 傳輸帶電機(jī) 接近開(kāi)關(guān)傳感器 入料推桿 金屬檢測(cè)傳感器 分揀推桿 開(kāi)關(guān)指示燈 推桿入料 入料口傳感器是否檢測(cè)到物料？ Y N 檢測(cè)是否是金屬？

19、 Y 送料入槽 返回 N 推桿將金屬物料推出 啟動(dòng)皮帶送料 開(kāi)始 3.4程序流程圖： 3.5 PLC梯形圖程序： 3.6 PLC STL程序： LD I0.0 = Q0.0 S S0.0, 1 = Q0.3 LSCR S0.0 LD SM0.0 S Q0.1, 1 TON T37, 10 LD T37 SCRT S0.1 R Q0.1,

20、 1 SCRE LSCR S0.1 LD SM0.0 LPS AN I0.1 TON T38, 30 LPP A T38 S Q0.1, 1 LD I0.1 SCRT S0.2 R Q0.1, 1 SCRE LSCR S0.2 LD SM0.0 LPS A I0.2 S Q0.2, 1 LPP TON T39, 50 LD T39 SCRT S0.0 R Q0.2, 1 SCRE

21、 第四章 、調(diào)試仿真： 4.1硬件調(diào)試： 1.傳感器調(diào)整： 調(diào)整傳感器的位置，使它能準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)傳送帶上的物料。 2.推桿調(diào)整： 將物料放上傳送帶，上下調(diào)整推桿，并使它準(zhǔn)確能將物料推出。 4.2軟件調(diào)試： 在PLC軟件上編寫梯形圖并進(jìn)行編譯，檢查其是否有錯(cuò)誤。再將其連接到接口，查看是否連接正確。 4.3整體調(diào)試： 將設(shè)計(jì)方案編寫的程序通過(guò)PC機(jī)與編程軟件輸入并下載到可編程控制器后運(yùn)行，分析動(dòng)作結(jié)果是否滿足設(shè)計(jì)要求，不滿足要求的則進(jìn)行修改、補(bǔ)充，使程序完全符合控制要求。 結(jié)束語(yǔ) 本次設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在課程設(shè)計(jì)的開(kāi)始部分先對(duì)自動(dòng)分揀機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行了必要的介紹，隨后進(jìn)一步介紹了自動(dòng)分揀機(jī)的分類。在文章后面部分分別進(jìn)行了金屬分揀機(jī)總體設(shè)計(jì)方案的確定，硬件的設(shè)計(jì)計(jì)算和軟件的設(shè)計(jì)，進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論研究的正確性。最終完成此次課程設(shè)計(jì)。