基于PLC的物料分拣系统设计说明书

1、word格式文档毕业设计论文论文题目：基于PLC的物料分拣系统设计教学点：指导老师 职 称：学生姓名：学号： 专 业：专业整理word格式文档摘 要自动分拣系统是指能够识别物品属性并对物品进行分类传输的自动系统. 自动分拣系统由传输供件同步导入装置、识别及限制系统、机械分拣机构及信 息处理系统等组成.本文主要介绍在自动生产线上通过 PLC限制为核心,MCGS&态软件为监控软 件,变频器、传感器和电磁阀为电气元件,气缸和电动机为动力设备来实现物 料的分拣,然后把物料运输到生产线上.设计目的就是为企业减少劳动力,增 加生产速度,大大加大企业的经济效益.我使用功能分析法,文献研究法,观 察法

2、,来对这一工程进行研究.研究的结果证实了自动分拣系统可以根据企 业生产线的各种需要对物料进行分拣,具有较大的经济和社会意义.关键词：PLC 、变频器、物料分拣专业整理word格式文档AbstractAutomatic sorting system is able to identify the item at tributes and items for the automatic classification of transm ission system. Automatic sorting system for by the transmissi onsynchronization im

3、portcompositionof the device,to identify and controlsystems,mechanicalsortinginstitutions andinformation processing systems, etc.This paper describes the automatic production line PLC co ntrol MCGS configuration software for the monitoring software, inverter, sensors and solenoid valves, electrical

4、components, cylinder and motor-powered equipment to achieve the sorting of materials, then transport the materials toproduction line The designgoal is for companies toreduce labor,increase productionspeed, and greatly increasethe economic efficiency of enterprises. I use functional analysis, documen

5、tary re search, observation, study of this project. The study shows that automatic sortingsystem based on the production line avariety of materialsare sorted,have greater economic andsocial significance.Keywords : PLC inverter 、 material 、 sorting专业整理word格式文档目录第一章可编程序限制器 1第一节PLC的开展历史 1第二节PLC的定义和特点 1

6、第三节PLC的根本结构和根本原理 2第二章物料分拣系统的工作过程和设备选择 3第一节物料分拣系统的工作过程 3第二节物料分拣系统的设备选择 3第三节传感器 7第三章物料分拣系统的设计图 8第一节PLC外部端子接线图 8第二节变频器端子接线图 9第三节 步进梯形图 10第四节PLC梯形图 11第四章物料分拣系统的组态技术 13第一节组态技术概述 13第二节组态技术功能和优点 13结束语 15谢 辞 16参考文献 17专业整理word格式文档第一章可编程序限制器第一节PLC的开展历史在可编程序限制器诞生之前,是以继电器、接触器为主体的限制系统广泛应 用于工业生产.1968年,为适应生产需要,美国通

7、用汽车公司提出一种新型工 业限制器.1969年,美国数字设备公司研制出世界上第一台可编程逻辑限制器, 目的是取代继电器,这翻开了新的限制技术开展的大门. 紧接着美国MODICON 司也开发出同门的限制器.1971年,日本从美国引进这项技术,也研制出日本 第一台可编程序限制器.1973年,西欧一些国家也相继开发出他们的可编程序 限制器.我国那么在1977年成功研制出以1个微处理器MC14500fc核心的可编程 序限制器,并用于工业生产.PLC大约经历四个阶段：(1)初级阶段：第一代PLCm代继电器,主要功能是逻辑运算和计时、计数 功能.CPU由中小规模数字集成电路构成.第一代只采用了梯形图语言作

8、为编程 方式,尽管有些枯燥,但却形成了工厂的编程标准.(2)扩展阶段：从20世纪70年代到70年代末期,PLC的扩展功能包括数据 的传送、数据的比拟和运算、模拟量的运算等功能.(3)通讯阶段：20世纪70年代末期到80年代中期,PLC的产品与计算机相 连,但是各个厂家联系不密切,单独经营,所以PLC迅速扩散到其他行业.(4)开放阶段：20世纪80年代中期开始,PLC在开放功能上取得较大开展. 主要在通信系统的开放,使各厂商的产品可以通信.止匕外,PLC开始采用标准化软件系统,增加高级语言编程,并完成了编程语言的标准化工作. 这一阶段的产 品主要有西门子公司的S7系列,AB公司的PLC-5,SL

9、C50O德维森的V80和PPC11 加拿大ONLINE CONTROL司与合控电气公司所开发的 OPENPL等.PLC在以后的开展方向可以概括为：(1)开展简易、经济的小型、微型 PLC(2)致力于提升功能性价比；(3)能研制出功能强大、系统庞大、技术完善的PLG第二节PLC的定义和特点一、PLC的定义可编程序限制器简称PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运 算操作的电子装置.它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑 运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟专业整理word格式文档式的输入和输出,限制各种类型的机械或生产过程.PLC及有关的外

10、围设备都应根据易于与工业限制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原那么而设 计.二、PLC的特点(1)可靠性高、抗干扰水平强；(2)编程简单、易于掌握；(3)功能强、通用性好；(4)设计、安装容易、维护工作量少；(5)体积小、重量轻、功耗低.第三节PLC的根本结构和根本原理一 PLC的根本结构技和输出卞元接创器电电网图1.1 PLC的根本组成PLC的根本组成：(1)中央处理单元；(2)存储器；(3)输入/输出接口；(4)电源及外部设备.二、PLC的工作原理当PLC运行后,工作过程分为三个阶段：输入采样、 用户程序执行和输出刷 新.完成三个阶段称作一个扫描周期.在整个运行期间, PLC的CPU以一

11、定的扫 描速度重复执行上述三个阶段.专业整理word格式文档第二章物料分拣系统的工作过程和设备选择第一节 物料分拣系统的工作过程1、按下启动按钮X0,物料台检测到有物料,那么变频器驱动电机,使圆盘转 动,再由圆盘通道和机械手把物料送到物料分拣带上检测,以上动作实现了上料的过程.2、把物料送到检测台.如果在 4秒钟内检测不到物料,红灯闪烁,否那么绿 灯闪烁,机械手、电动机和变频器不动作,整个系统停止.当检测到物料时,物 料提升到上限时,机械手臂先伸出,手爪夹紧物料后,手臂提升,再缩回,然后 右旋,手臂伸出,下降,松开物料,手臂再提升,缩回,再回到左旋初始位置.3、分拣台上光电传感器检测到物料时,

12、启动传送带；当电感传感器检测到 金属物质的物料时,活塞1伸出推动物料进入料槽再缩回；当到电容传感器检测 到非金属的物料时,活塞2伸出推动物料进入料槽再缩回.当物料台再次检测到 物料时,循环以上动作.4、物料传输是通过机械手和三相异步电动机及变频器来实现,机械手可通 过伸出,下降,夹紧物料,提升,缩回等动作将物料从物料台送到传输带上,而 三相异步电动机启动传送带的动作及变频器改变传输带的速度.5、在传输带上,光电传感器是启动传输带运行的信号,用电容传感器和电 感传感器来分拣传输带上的物料,电感传感器可检测金属物质的物料,电容传感 器可检测非金属的物料.这是实现分拣的动作.第二节物料分拣系统的设备

13、选择一、三菱PLC的选型I/O点数估算时应考虑适当的余量,通常根据统计的输入输出点数,再增加 10% 20%勺可扩展余量后,作为输入输出点数估算数据.根据物料分拣系统的工 作过程可知,系统的输入信号有19个,输出信号有16,因此选三菱FX2N-48MR专业整理word格式文档表2.1 I/O分配表输入局部输出局部功能地址功能地址后动按钮X0物料驱动电动机Y0物利检测XI3红灯Y17物料提升上限XII绿灯Y16物料提升下限X12物料提升Y1手臂伸出限位X5手臂伸出Y2手臂缩回限位X6手臂缩回Y3手爪提升上限X7手爪提升Y5手爪下降下限X10手爪下降Y4手爪磁性开关X2手爪电磁阀Y15手臂左旋限位

14、X3手臂左旋Y6手臂右旋限位X4手臂右旋Y7光电传感器X22推料一伸出Y11电感传感器X20推料一缩回Y10电容传感器X21推料二伸出Y12推料一伸出限位XI4推料二缩回Y13推料一缩回限位XI5电动机转动及中速Y21推料二伸出限位XI6推料二缩回限位XI7停止按钮XI专业整理word格式文档二、三菱变频器的选择在实践中常常将机械设备根据负载转矩特性不同,分为如下三类：(1)包转矩负载；(2)恒功率负载；(3)流体类负载.2、根据负载特性选取适当限制方式的三菱变频器三菱变频器的限制方式主要分为： V/f限制,包括开环和闭环；矢量限制, 包括无速度传感器和带速度传感器限制；直接转矩限制；几种种方

15、式的优缺点如下：(1 ) V/f开环限制优点：结构简单,调节容易,可用于通用鼠笼型异步电机；缺点：低速力矩难保证,不能采用力矩限制,调速范围小；主要采用场合：一般的风机,泵类节能调速或一台变频器带多台电机传动场 合.(2) V/f闭环限制优点：结构简单,调速精度比拟高,可用于通用性异步电机；缺点：低速力矩难保证,不能采用力矩限制,调速范围小,要增加速度传感 器； 主要采用场合：用于保持压力,温度,流量,PH定值等过程场合.(3)无速度传感器的矢量限制优点：不需要速度传感器,力矩响应好、结构简单,速度限制范围较广；缺 点：需要设定电机参数,须有自动测试功能；采用场合：一般工业设备,大多数调速场合

16、.(4)带有速度传感器的矢量限制优点：力矩限制性能良好,力矩响应好,调速精度高,速度限制范围大；缺 点：需要正确设定电机参数,需要自动测试功能,要高精度速度传感器；使用场 合：要求精确限制力矩和速度的高动态性能应用场合.(5)直接转矩限制优点：不需要速度传感器,力矩响应好,结构较简单,速度限制范围较大； 缺 点：需要设定电机参数,须有自动测试功能；采用场合：要求精确限制力矩的高动态性能应用场合,如起重机、电梯、轧 机等. 根据物料分拣系统可知,我们可选三菱FR-E50Q 三菱FR-E500介绍：(1)功率：7.5KW简易磁通矢量限制方式,实现1Hz时输出转矩达120%专业整理word格式文档柔

17、性pwm实现低噪音运行；内置PID,变频器/工频切换和可以实现多泵循环运行功能；内置RS485!讯口；使用长寿命元器件；ID, 15段速度等功能选择.三菱FR-E500特点：(1)更省能源；(2)环保,寿命长,维护简单；(3)最适用风扇；(4)操作简单,网路化；(5)适用全球化；(6)丰富多彩的功能.三、气动限制和执行元件气动限制元件是限制气体压力、 流量及运动方向的元件,如各种阀类； 能完 成一定逻辑功能的元件,如气动逻辑元件.气动限制元件按功能分为压力限制阀、 流量限制阀和方向限制阀.1、电磁阀气动电磁阀工作原理：气动电磁阀里有密闭的腔,在的不同位置开有通孔, 气动电磁阀的每个孔都通向不同

18、的油管,腔中间是阀,两面是两块电磁铁,哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边. 气动电磁阀通过限制阀体的移动来档住 或漏出不同的排油的孔,而进油孔是常开的, 液压油就会进入不同的排油管,然 后通过气动电磁阀的油的压力来推动油刚的活塞,这样通过限制气动电磁阀的电磁铁的电流就限制了整个电磁阀的机械运动.气动电磁阀是用来限制流体的自动化根底元件, 属于执行器；气动电磁阀并 不限于液压,气动；气动电磁阀用于限制液压流动方向, 工厂的机械装置一般都 由液压钢或电磁阀来限制.的建戕憩通至戕融专业整理word格式文档图2.1 直动式电磁阀原理图图2.1表示五路二位直动式电磁阀常断型结构的简单剖面图及工作 原

19、理.起始状态,1, 2进气；4, 5排气；线圈通电时,静铁芯产生电磁力,使 先导阀动作,压缩空气通过气路进入阀先导活塞使活塞启动,在活塞中间,密封圆面翻开通道,1, 4进气,2, 3排气；当断电时,先导阀在弹簧作用下复位, 恢复到原来的状态.本设计可以采用二位二通的气动电磁阀, 它操作轻便,又能快速实现气缸 的正反转,易于实现自动化,因此应用广泛.2、气缸引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件.工质在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而进步压力.涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸.气缸的应用领域：印刷 张力限制、半导体点焊机、芯片研磨、自

20、动化限制、机器人等等.英文名：cylinder .气缸-气缸种类 气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行 元件.气缸有作往复直线运动的和作往复摆动的两类.作往复直线运动的气缸又可分为单作用、双作用、膜片式和冲击气缸4种.气缸的作用：将压缩空气的压力能转换为机械能,驱动机构作直线往复运 动、摆动和旋转运动.气缸的分类：直线运动往复运动的气缸、摆动运动的摆动气缸、气爪等.气 缸的结构：气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件组成.当传感器检测到物料时,活塞运动,然后自动缩回,所以我们可以选单作用 气缸.第三节传感器1光电式传感器光电式传感器,基于光电效应的传感器,在受到可见光照射后即产

21、生光电效 应,将光信号转换成电信号输出.它除能测量光强之外,还能利用光线的透射、 遮挡、反射、干预等测量多种物理量,如尺寸、位移、速度、温度等,因而是一 种应用极广泛的重要敏感器件.光电测量时不与被测对象直接接触,光束的质量 又近似为零,在测量中不存在摩擦和对被测对象几乎不施加压力.因此在许多应 用场合,光电式传感器比其他传感器有明显的优越性. 其缺点是在某些应用方面, 光学器件和电子器件价格较贵,并且对测量的环境条件要求较高.2电感式传感器专业整理word格式文档电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移,压力,流量,振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化, 再由电路转换为电压或电流

22、的变化量 输出,实现非电量到电量的转换.(3)电容式传感器电容式传感器也常常被人们称为电容式物位计,电容式物位计的电容检测元件是根据圆筒形电容器原理进行工作的, 电容器由两个绝缘的同轴圆柱极板内电 极和外电极组成,在两筒之间充以介电常数为e的电解质时,两圆筒间的电容量 为C=21eL/lnD/d ,式中L为两筒相互重合局部的长度；D为外筒电极的直径；d 为内筒电极的直径；e为中间介质的电介常数.在实际测量中 D d、e是根本不 变的,故测得C即可知道液位的上下,这也是电容式传感器具有使用方便,结构 简单和灵敏度高,价格廉价等特点的原因之一.第三章物料分拣系统的设计图第一节PLC外部端子接线图对

23、Y3 'X3nXCY3X5MgY5H巡对Q三更F剑7曲n对1M戕切1)(13憔XUTUXISK15X%vwjcnvn常°屋121 羽X22：0W(史 tn用 sm? pro4本3&云&£a£百a手瓜滋松开去手臂左前隔位f"书地隔位手曹俅比手曾缩回手爪T降下期 构料想升卜踹 再料提升T距 物科检雄料他出 程将-缩回推料三伸出, 推料二缩回 电讯传感器电容传国黑光电传用器图3.1PLC外部接线图外热乜源+2 (t*专业整理word格式文档如图3.1 ,当PLC投入运行时,按下后动,给出 XO信号,物料通过圆盘开 到上限,给出信号X11

24、;在通过机械手一系列动作,给出 X7、XS X& X4信号 传送到传送带时,光电传感器动作,给出 X22信号；当有物料时,电机使传送带 动作；电感传感器动作时,给出 X20信号,让电磁阀动作推动气缸动作,给出 X14> X15信号；电容传感器动作时,给出 X21信号,让电磁阀动作推动气缸动 作,给出X1& X17信号.第二节变频器端子接线图fr¥2l三爱E5QQ交袅暴RHRMRLMRSSD图3.2 变频器端子接线图如图3.2, L1,L2,L3接三相交流电,PE接地；U,V,W接三相电机；STF, RM 端子接PLCJ®子Y21; SD端子接COMI5

25、专业整理word格式文档第三节步进梯形图LWdrr物利博II丁曾作出限值信号物料怫制特制毋力不管件出手爪丁母手m下降下限千坪右血唳也手*出眼粒手肌卜降* -10r爪松开孙升卜毙3T网不巧不限TMUE * *天取到心孑用爬天卜限手臂输网*纭 提H卜餐干冒酹同手何流网限位J胃大菸1菅上首取位T施te 限位*询电廉传感雷推料一仲出|#第1光应传序器借京帚传送电/怫感温他出品位推料一痂回“匕二鲂同租位+推科二吊出林出餐的据料崎网辐同眼也图3.3步进梯形图如图3.3,给出启动信号,整个系统开始运行.光电传感器开始检测物料, 圆盘动作传送到底,机械手开始动作,把物料送到检测带上,传送带动作.在运 输过程中

26、,电感传感器有检测时,气缸 1动作；电容传感器有检测时,气缸2动 作.专业整理word格式文档第四节PLC梯形图XOIOS21m15XD11T卜1RS2；TSTU21MOIST卜31soYOOOISEI S2D举ET821< YDC! < Y0C4 J< YDCI 】假设ETS24S24ISTLF< YD15 ：SET SJE专业整理word格式文档二光电传感器 感应到物料, 然后物料分拣图3.5梯形图程序运行过程分析如图3.5 ,按下启动按钮X0,物料驱动电机,这时Y0接 通；此时光电传感器检测物料,X13动作,物料被圆盘提升,此时 Y1接通；当 上升到限位时,X11

27、动作,此时接通Y2,机械手臂伸出,伸到限位时,X5动作, 此时接通Y4,手爪下降；下降到限位时,X10动作,X2也动作,此时接通Y15, 手爪抓紧；然后手臂缩回并到达限位,X6、Y3动作；这时手臂右旋并到达限位, X4和Y7动作；当机械手将物料送到分拣台时,光电传感器动作,X22动作,此时 接通Y21,电机带动传送带,传送带动作,物料运动；当电感传感器动作时,X20动作,接通Y11,气缸推动物料,然后气缸缩回,Y10动作；当电容传感器动作 时,X21动作,此时接通Y12,气缸推动物料,然后气缸缩回,接通 Y13;整个 系统结束,当需要急停时,按下 X1,系统就会停止.专业整理word格式文档第

28、四章物料分拣系统的组态技术第一节组态技术概述一、组态定义组态软件是一种面向工业自动化的通用数据采集和监控软件,也称人机界面.用于数据采集与过程限制的专用软件.二、组态开展20世纪40年代,多数工业处于手工状态,人们凭经验和手工限制生产过 程.50年代后,一些工厂企业的生产实现仪表化和自动化.生产过程中的关键 参数普遍采用仪表进行显示.进入 60年代,随着工业生产和电子技术的不断发 展,开始大量采用气动、电动单元组合仪表对关键参数进行指示,计算机限制系统开始应用于限制,实现数字限制和设定值限制.70年代,随着计算机开发、应用和普及,对全厂或整个工艺流程的集中限制成为可能.世界上第一款组态软件In

29、Touch在20世纪80年代中期由美国 Wonderware 公司开发.组态软件根据其提供的各种软件模块可以积木式搭建人机监控界面, 不仅提升了自动化系统的开发速度, 也保证了自动化应用的成熟性和可靠性.当前的组态软件有国外的 InTouch、Ifix、Citect、Wincc、RSView32 TraceMode,国内的组态王、力控、 WebAccess MCGS开物、易控、杰控、世纪 星及紫金桥组态软件等.第二节组态技术功能和优点一、组态软件的功能(1)读写不同类型的PLC仪表、智能模块和板卡,采集工业现场的各种 信号,对工业现场进行监视和限制.(2)可以以图形和动画等直观形象的方式呈现工业现场信息.(3)可以将限制系统中的紧急工况及时通知给相关人员,使之及时掌控系 统运行情况.(4)可以对工业现场的数据进行逻辑运算和数字运算等处理,并将结果返 回给限制系统.(5)可以对限制系统得到的数据进行记录存储.(6)可以将工程运行的状况、实时数据、历史数据、警告和外部数据库中 的数据以及统计运算结果制成报表,供运行