毕业设计方案气动分拣系统样本

1、毕业设计方案气动分拣系统气动物料分拣实训设备设计及制作摘要： 本文主要介绍了利用 PLC来完成物料分拣的自动控制，并结合组态软件来对整个监控过程进行 仿真。 PLC控制是目前工业上最常用的自动化控制技术、计算机技术及通信技术融为一体，专门为工业控 制而设计，具有功能强、通用灵活、可靠性高环境适应强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功 耗低等一系列优点，因此在工业上的应用越来越广泛。该PLC控制系统从利用传感器实现对物料的识别入手，结合气动元件进行对物料的分拣、传送，通过梯形图的形式来编写PLC程序从而实现对物料分拣系统整个过程的自动控制，同时运用组态软件对系统运行过程中各个环节进行监控，

2、从而使整个画面的运行状 态得以清晰体现。关键词： 物料分拣 ； PLC 程序 ； 传感器Animal feed gas sorting training equipment design and manufacture AnimalAbstract ：This paper mainly introduces the use of PLC to complete the automatic control of material sorting, and to simulate the whole process of monitoring configuration software. PLC

3、 control is the most commonly used industrial automation control technology, computer technology and communication technology com., designed specifically for industrial control,strong function, high reliability, flexible adaptation to the environment, simple programming,convenient and has the advant

4、ages of small volume, light weight, low power consumption and series of advantages, in industrial applications become more PLC control system from the identification of material by combining with sensor, pneumatic components are sorted, transfer of materials, through the ladder diagram form to write

5、 PLC program to realize the automatic control of the whole process of the material sorting system, at the same time, the configuration software to monitor all aspects of the running process of the system application, thus make operation the whole picture can be clearly reflected the state ofKeywords

6、: The material sorting; The PLC program ; Sensor 第 1 章 绪论自动分拣系统（自动分拣系统）是一个必要的先进的配送中心设施。 它具有分选效率很高，通常每小时 6000 至 12000 箱货物分类，可以说，自 动分拣机是提高物流配送效率的关键因素。它是二次大战后在美国、日本 的物流中心中广泛采用的一种自动分拣系统，该系统目前已经成为发达国 家大中型物流中心不可缺少的一部分。系统运行的过程可以简单描述如下：物流中心的几万的货每天接待数 以百计的供应商或货主通过各种运输方式发送的，在最短的时间将这些货 物卸下，并根据货物品种，存储或传递给这些货物快速

7、和准确的分类的主 人，运送到指定地点（如指定的货架，加工区，交付平台等）的同时，当 供应商或货主通知物流中心根据交货指示发货时，自动分拣系统在最短的 时间内从大货架存储系统高层准确地根据位置找到货物，和出境的数量， 不同数量的货物从不同的存储空间，根据不同的交货地点不同区域分销平 台理货区域或配送站台集中以便装车配送。自动分拣系统一般由控制装置，分级装置，输送装置和分拣道口组成 控制装置的作用识别，接收和处理装置，信号分拣控制装置，按商品品种 分类，按商品交货地点或根据货主的类别根据自动分类分拣信号指示的要 求。这些要求可以通过不同的方式，如通过扫描条形码，颜色码扫描，键 盘输入，重量检测，语

8、音识别，高度检测和形状识别等方法，对分拣控制 系统的输入。根据分拣信号的判断，以决定某一商品在什么样的分拣道口。 分类装置的作用是根据控制装置发出的分简指示，根据控制装置发出的指 令，当货物的分拣信号的装置，通过该装置，改变输送装置的运行方向或 进入其他输送机分拣道口。许多种类的分类装置，一般有推出，浮动，倾 斜和分枝数，不是一个设备的不同包装材料，货物包装要求，包装重量的 底面平整度等。输送带及输送的主要成分，其主要作用是使货物要整理分类装置和控 制装置，在传送带的两侧，通常有一些交叉，一种很好的商品下滑的主要 输送（或主带）的通道中的货物地区，一般滑由钢带，皮带，滚筒，使货 物滑集货平台从

9、主传送带，那里的工作人员将所有货物的交叉或集中存储， 或配备汽车集团和分销业务。以上四部分装置通过计算机网络，采用人工控制和人工处理环节相应 的形成了一个完整的自动分拣系统。二次大战以后，自动分拣系统逐渐在西方发达国家投入使用，成为发 达国家先进的物流中心、配送中心或流通中心所必需的设施条件之一。1）能连续、大批量地分拣货物，由于采用大生产中使用的流水线自 动作业方式，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等限制，可以连续 运行，同时由于自动分拣系统单位时间分拣件数多，它可以连续运行 100 小时以上，每小时可分拣 7000 件包装商品，如果用人工分拣每小时只能分 拣 150 件左右，同时分拣人

10、员也不能在这种劳动强度下连续工作 8 小时。（ 2）分拣误差率极低自动分拣系统的分拣误差率主要取决于所输入分拣信息的准确性大小，这又取决于分拣信息的输入机制，如果采用人 工键盘或语音识别方式输入，则误差率在3%以上，如采用条形码输入，除非条形码的印刷本身有误差，否则不会出错。因此，自动分拣系统采用条 形码技术识别货物。（ 3）分拣作业基本无人化国外建立分拣系统的目的之一就是为了减少人员的使用，减轻人员的劳动强度，提高人员的使用率，因此自动分 拣系统能最大限度地减少人员的使用，基本做到无人化。分拣作业本身并 不需要使用人员，人员的使用近局限于送货车辆抵达自动分拣线的进货端 时，由人工接货，由人工

11、控制分拣系统的运行，分拣线末端由人工将分拣 出来的货物进行集载、装车，自动分拣系统是经营、管理和维护。如美国一公司配送中心面积为 10 万平方米左右，每天可分拣近 40 万 件商品，仅使用 400 名左右员工，自动分拣线做到了无人化作业。对于分拣系统的应用前景，主要着眼于分拣系统的可靠性、优越性， 应用领域的适用性以及系统的经济效益、成本等方面考虑。对于自动分拣系统因其自身存在的一些问题，在一定程度上限制了其 应用的领域及其范围，在引进和建设自动分拣系统时一定要考虑以下条件：自动分拣系统的一次性投资巨大其本身需要建设短则 40-50 米，长则 150-200 米的机械传输线， 还有配套的机电一

12、体化控制系统， 计算机网络及 通信系统等，这一系统不仅占地面积大，动辄 2 万平方米以上，而且一般 自动分拣系统都建在自动主体仓库中， 这样就要建 3-4 层楼高的立体仓库， 库内需要配备各种自动化的搬运设施，这丝毫不亚于建立一个现代化工厂 所需要的硬件投资。这种巨额的先期投入要花 10-20 年才能收回，如果没 有可靠的货源作保证，则有可能系统大都由大型生产企业或大型专业物流 公司投资，小企业无力进行此项投资。它对商品的包装要求也很高，为整理和平底刚性货物包装规则自动分 拣机。袋装商品，包装，包装和软底不易变形，易断裂，超长，超薄，超 重，超高不能倾覆的商品不能使用普通货物分拣机分拣，所以为

13、了使大部 分商品可以用于自动分拣，可以采取两个措施：一是实施标准化包装，大 多数商品的商品符合国家标准；二是基于绝大多数产品排序定制特定的分 拣机包装特点的统一。但让所有商品的供应商在全国实施包装标准是很困 难的，定制特定的分拣机将使硬件成本的增加，并且越是特别的其通用性 就越差。因此公司根据商品的包装来决定是否建立或建立什么样的分拣系 统。PLC在本文中， 以生产线上不同物料的分拣系统为例， 详细分析了基于 控制的自动分拣系统的设计，介绍了分拣系统中传感器信号的采集、处理 的一些基本知识，并通过设计要求与技术指标的比较，确定了硬件系统中 的各种元器件及其模块的选型。在介绍了一些 PLC、传感

14、器、气动系统基本知识后，对本课题进行硬件 与软件设计，设计出主电路与控制回路，并建立了实际的模型，在软件设 计中，确定了 I/O 分配，并按照控制要求设计出了PLC梯形图。在本系统完成本设计之后，对其进行整体安装与调试。在硬件部分， 调试其各部分安装的位置及角度，使其材料物块的运行与传感器安装的角 度适合。将各气缸的动作速度进行调试之后，进行了软硬件综合调试，实 现物料分拣系统中上料、传送与分拣的全过程。第 2 章 气动物料分拣系统的硬件设计（ 1）该装置由型材实训台、物料提升机构、物料传送及分拣机构、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、各种传感器、物料、 I/O 接口板和 气管等组成

15、。（ 2）电源模块由三相电源总开关（带漏电和短路保护）、熔断器、单相电 源输出、三相电源输出、电源插座、开关电源（提供DC24）等组成。（ 3）按钮模块由急停按钮、转换开关、复位按钮、自锁按钮、指示灯等组 成。（ 4）变频器模块由欧姆龙 3G3JV-AB004 变频器及接线柱组成。（ 5）PLC模块由三菱主机为 FX1N-40MR-001 内置开关量 I/O（24 路开关量输 入 /16 路继电器输出）构成，机箱内装有24V/5A 的开关电源为系统提供直流电源。（ 6）物料提升机构由单出杆气缸、电磁阀、磁性开关、警示灯、直流减速 电机、机械结构件等组成。（ 7）物料传输及分拣机构由三相交流电机

16、、皮带、单出杆气缸、磁性开关 （磁电传感器）、电磁阀、电涡流式电感传感器、电容式传感器、漫反射 型光电传感器、机械结构件等组成。本物料分拣装置主要由 PLC 控制模块、变频器、传感器、位置检测与 控制、物料输送及分拣、气动系统等模块组成。通过传感器信号采集， PLC 编程，对电磁阀、直流电机、交流电机等进行复杂的开关量控制、位置控 制及时序逻辑控制，实现物料提升、故障报警、气动机械手搬运、皮带机 输送、物料分拣等功能。如图 2-2 所示为送料机构硬件图。其中包括放料转盘：转盘中共放两 种物料，一种金属物料、一种非金属物料。驱动电机：电机采用 24V 直流 减速电机，转速 10r/min ，转矩

17、 30kg/cm ；用于驱动放料转盘旋转；物料滑图 2-1 送料机构图槽：放料转盘旋转，物料相互推挤趋向入料口，物料则从入料口顺着滑槽 落到提升台上；提升台：将物料和滑槽有效分离，并确保每次提升一个物 料；物料检测传感器：物料检测为光电漫反射型传感器，主要为 PLC 提供 一个输入信号，如果有物料在提升台上，就会驱动提升气缸提升物料；如 果运行中，光电传感器没有检测到物料并保持 4 秒钟，则让系统停机然后 报警；磁性传感器：用于提升台气缸的位置检测。检测气缸伸出和缩回是 否到位，为此在前点和后点上各一个，当检测到气缸准确到位后将给 PLC 发出一个信号。磁性传感器接线时注意 ; 蓝色姐 GND

18、,棕色经过负载接 PLC 输入端；提升气缸：提升气缸使用的是单向电控气阀。当电控气阀得电， 物料提升台上升，当电控气阀断电，则物料提升台下降。如图 2-2 所示为物料传送和分拣机构的硬件图。其中包括落料光电传 感器：检测是否有物料到传送带上，并给 PLC 一个输入信号；落料口：物 料落料位置定位；金属料槽：放置金属物料；塑料料槽：放置非金属物料 电涡流式电感传感器：检测金属物料，检测距离为2-5mm；电容式传感器：用于检测非金属材料，检测距离为3-8mm；三相低速电动机：驱动传送带转动，由变频器控制；推料气缸：将物料推入料槽，有单向电控气阀控制。图 2-2 物料传送和分拣机构图第 3 章 气动

19、物料分拣系统软件设计目前 PLC 生产厂家的产品种类众多，型号规格也不统一，其分类也没 有统一的标准，通常可有 3 种形式分类。根据结构形式不同 PLC可分为整体式和模块式两种。（ 1） 整体式整体式是把 PLC的各组成部分（ I/O 接口电路、 CPU、存储器等）安装 在一块或少数几块印刷电路板上，并连同电源一起装在机壳内形成一个单 一的整体。输入、输出接线端子及电源进线分别在机箱的上、下两侧，并 有相应的发光二极管显示输入 / 输出状态。面板上留有编程器的插座、扩展 单元的接口插座等。其特点是简单紧凑、体积小、重量轻、价格较低。通 常小型或小型 PLC常采用这种结构。 如松下电工的 FP1

20、型产品。 整体式 PLC 的主机可通过扁平电缆与 I/O 扩展单元、智能单元（如 A/D、 D/A 单元）等 相连接。这类机适合于单机控制的场合。（2）模块式模块式是把 PLC的各基本组成部分做成独立的模块，如CPU模块（包含存储器）、输入模块、输出模块、电源模块等。其他各种智能单元和特 殊功能单元也制成各自独立的模块。然后以搭积木的方式将它们组装在一 个具有标准尺寸并带有若干个插槽的机架内构成完整的系统。框架上有电 源及开关，对整个系统供电。每个模块都有弹性锁扣将模板固定在框架中。 框架上有地址开关，以便系统识别。通常中型或大型PLC常采用这种结构。如松下电工的 FP3 型产品就采用了模块式

21、结构。此种结构的 PLC 具有组装 灵活、对现场的应变能力强、便于扩展和维修方便等优点，用户可根据需 要灵活方便地将各种功能模块及扩展单元（如A/D、D/A 单元和各种智能单元等）插入机架底板的插槽中，以组成不同功能的控制系统。按功能分类按 PLC 所具有的功能不同，可分为高、中、低三档（1）抵挡机 具有逻辑运算、定时、计数、移位及自诊断、监控等基本功能。有些 还有少量模拟输入输出（即 A/D、 D/A 转换）、算数运算、数据传送、远程 I/O 和通信等功能。常用于开关量控制、定时 / 计数控制、顺序控制及少量 模拟控制等场合。由于其价格低廉、实用，是PLC中量大而面广的产品。（2）中档机 除

22、具有抵挡机的功能外还有较强的模拟量输入输出、算术运算、数据 传送与比较、数制转换、子程序调用、远程 I/O 以及通信联网等功能，有 些还具有中断控制、 PID 回路控制等功能。 使用于既有开关量又有模拟量的 较为复杂的控制系统，如过程控制、位置控制等。（3）高档机 除了进一步增加以上功能外，还具有较强的数据处理、模拟调节、特 殊功能的函数运算、监视、记录、打印等功能，以及更强的通信联网、中 断控制、智能控制、过程控制等功能。可用于更大规模的过程控制系统， 构成分布式控制系统，形成整个工厂的自动化网络。高档 PLC 因其外部设 备配置齐全，可与计算机系统结为一体，可采用梯形图、流程图及高级语 言

23、等多种方式编程。它是集管理和控制于一体，实现工厂自动化的重要设 备。PLC按 I/O 点数和内存容量可分为超小型机、 小型机、 中型机和大型机4 类，如下表：分类I/O 点数程序容量超小型机204813k 字节PLC 的简介与选择PLC种类较多，主要由西门子、三菱、OMRO、NFANAC、东芝等，但能配 套生产大、中、小、微型均有配套且目前用得最广泛的主要是西门子、三 菱、 OMRON的 PLC。根据系统中的控制要求 PLC 点数：实际输入点 15 点， 实际输出点 8 点，综合对比三菱 FX 系列（包括 FX0S、 FX1S、 FX0N、 FX1N、 FX2N等）、西门子系列、 OMRON系

24、列中 I/P 点数为 32 点各型号的 PLC 的价 格、性能、实用场合等各方面，本系统可选择 PLC 型号为：三菱主机为 FX1N-40MR内置开关量 I/O（24 路开关量输入 /16 路继电器输出）；机箱内 装有 24V/5A 的开关电源为系统提供 24V 电源。三菱 FX1N-40MR PLC 拥有 无以匹及的速度，高级的功能逻辑选件以及定位控制特点。，模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性。是一款广泛用于一般的顺 序控制三菱 PLC。传感器的相关知识介绍与选择国家标准 GB7665-87 对传感器下的定义是：能感受规定的被测量并按 照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和

25、转换元件 组成。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受 到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满 足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检 测和自动控制的首要环节。传感器的定义 传感器是一个完整的测量装置（或系统），能把被测非电量转换为与 之有关的有用电量输出，以满足信息的传输处理、记录、显示和控制等要 求。传感器的组成 传感器一般由敏感元件、变换元件和其他辅助元件组成。但是随着传 感器集成技术的发展，传感器的信号调理与转换电路也会安装在传感器的 壳体内或者与敏感元件集成在同一芯片上。因此，信号调理电路以及所需 辅助电源都应为

26、传感器组成的一部分，如图 3-1 所示。图 3-1 传感器的组成示意图敏感元件感受被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量的元 件，如膜片和波纹管，可以把被测压力变成位移量。若敏感元件能直接输 出电量（如热电偶），就兼为传感器元件了。还有一些新型传感器，如压 阻式和谐振式压力传感器、差动变压器式位移传感器等，其敏感元件和传 感器就完全是融为一体的。变换元件又称传感元件，是传感器的重要组成元件。它可以直接 感受被测量（一般为非电量）且输出与被测量成确定关系的电量，如热电 偶和热敏电阻。传感元件也可以不直接感受被测量，而只感受与被测量成 确定关系的其他非电量。例如，差动变压器式压力传感器，并不直接

27、感受 压力，而只是感受与被测压力成确定关系的衔铁位移量，然后输出电量。 一般情况下都是这种传感器元件。信 号调 理与 转换 电路 能把传感元件输 出的电信号转换为便 于显 示、记录和控制的有用信号电路。信号调理与转换电路根据传感元件类型 的不同有很多种类，常用的电路有电桥、放大器、振动器和阻抗变换器等。传感器根据使用要求的不同，可以做的很简单，也可以做的很复杂； 可以是带反馈的闭环系统，也可以是不带反馈的开环系统。因此，传感器 的组成将依据不同的情况而有所差异。传感器是将被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种变换器。 它主要被用于检测系统本身与作业对象、作业环境的状态，为有效地控制 系统的

28、动作提供信息。位置检测装置在本设计中，当气缸执行动作时，应有相应的位置检测装置检测动作是否到位，常用的位置检测装置：行程开关，也被称为限位开关，是一种 根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，用于机械设备的行程限位保 护。在实际生产中，在预定位置安装行程开关，当安装在机械零件生产对 行程开关模块的影响，行程开关的触点动作，实现电路切换。行程开关的 规格很多，根据操作的结构可分为直动、滚轮直动、杠杆单、双轮等。选 用行程开关时，应根据不同的场合，满足各方面的要求来进行选择。本设计中采用直线接触式磁感应开关检测气缸回位动作是否到位，当 运动到指定位置时，碰到行程开关，终结上一个动作，准备执行下一个

29、动 作。传感器的分类与检测 金属传感器按工作原理大致可以分为以下三类：利用电磁感应高频振 荡型，使用磁铁磁力型和利用电容变化电容型。接近传感器可以不与目标 物实际接触情况下检测靠近传感器金属目标物。按检测方法分：所有金属 型：相同检测距离内检测任何金属。有色金属：主要检测铝一类有色金属。 通用型：主要检测黑色金属（铁）。传感器的工作原理接近传感器原理：电容式接近传感器的原理是由高频振荡器和放大器 等组成，由传感器检测面和外界组成电容器，参与振荡回路工作，在振荡 状态，当物体接近传感器检测面时，电路中的电容发生变化，高频振荡器 振荡。这两种振荡和停振状态转变为电子信号经放大器转化为二进制开关 信

30、号，高频振荡型接近传感器的工作原理：电感式接近传感器由高频振荡， 放大，检测，触发输出电路等组成，振荡器传感器检测面产生一个交变电 磁场，当金属物体接近传感器检测时，金属中产生涡流吸收了振荡器能量， 使振荡减弱停振。振荡器的振动和两种状态，转换为电信号整形放大成一 个二进制开关信号，经功率放大输出。通用型接近传感器工作原理：振振 幅变化程度随目标物金属种类不同而不同。所有的金属传感器的工作原理： 所有金属型传感器基本上属于高频振荡器。像普通型一样，它也有一个振 荡电路，电路中因感应电流目标物内流动引起能量损失影响到振荡频率。 不管接近传感器的目标物金属种类如何，振荡频率将增加。传感器检测并输出

31、检测信号的变化。传感器的选择根据本设计的要求需要对位置检测装置、金属传感器进行选用。位置 检测装置检测气缸动作是否到位，金属传感器是为了完成对物料的识别。PLC 的基本结构及工作原理PLC 的组成结构PLC 硬件系统的基本结构如图 3-2 所示：（ 1）中央处理单元（ CPU） 中央处理器是可编程控制器的核心，它在系统程序的控制下，完成逻 辑运算、数学运算、协调系统内部各部分的工作任务等。（ 2）存储器存储器是可编程控制器存放系统程序、 用户程序以及运算数据的单元。 可编程序控制器配 有两种存储 器，即系 统 存储器（ EPROM和） 用户存储器 （ RAM）.（3）输入 / 输出（ I/O）

32、 电路 输入输出电路是可编程控制器和工业控制现场各类信号连接的部分。输入口用来接收生产过程的各种参数，输出口用来送出可编程控制器的运 算后得出的控制信息，并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。 按照信号的种类归类有直流信号输入、输出，交流信号的输入、输出；按 照信号的输入、输出形式分有数字量输入、输出，开关量输入、输出，模 拟量输入、输出。（4）电源 可编程控制器的电源包括可编程控制器各工作单元的开关电源以及为 断电保护电路供电的后备电源，后者一般为电池。PLC 的基本控制原理 任何一种继电器控制系统都是由三个基本部分组成：即输入部分、逻 辑部分和输出部分。其中，输入部分是指各类按钮、开

33、关类主令电器；逻 辑部分是由各种继电器及其触点组成的实现一定逻辑功能的控制线路；而 输出部分则是包括各种电磁阀线圈、接通电动机的接触器、信号指示灯等 执行电器。根据操作台上的操作命令，按下按钮或扳动开关或来自被控对象上的 各种开关信息，如限位开关、光电管信号去推动逻辑电路。它是一种按被 控对象实际需要的动作要求而设计，并由许多继电器按某种固定方式接好 的控制线路。程序固定在线路中，不能灵活变更，由逻辑电路动作结果去 驱动执行电器。和继电器系统类似， PLC 也是由输入部分、逻辑部分和输出 部分组成，如图 3-4图 3-4其中各部分的主要作用如下。（1）输入部分。收集并保存被控对象实际运行的资料

34、。（2）逻辑部分。处理输入部分所取得的信息，并判断哪些功能需作出 输出反应。（3）输出部分。提供正在被控的许多装置中，哪些设备需要实时操作 处理。其中，输入部分基本上仍与继电器控制系统相同，但为了将不同的 电压或电流形成的信号源转换成微处理器所能接收的低电平信号，输出部 分也需要加变换器。PLC 采用由大规模集成电路构成的微处理器和内存来组成逻辑部分。 对于大型 PLC，还具有数值运算、过程控制等各种复杂功能。尽管逻辑部分 的作用与继电器控制系统类似，但是其组成、工作原理、运行方式与前者 截然不同。通过编程，可以灵活地改变其控制程序，相当于改变了继电器 控制的硬接线线路，这就是所谓的“可编程序

35、”。程序由编程器送入微处 理器中的内存，也可以方便地读出、检查与修改。PLC 的工作过程PLC扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。（ 1 ）输入采样PLC 在开始执行程序之前， 首先扫描输入端子， 按顺序将所有输入信号， 读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输入采样。 PLC 在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息，而是取输 入映像寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变， 只有到下一个扫描周期输入采样阶段才被刷新。（ 2）执行程序PLC 完成了输入采样工作后，按顺序从0000 号地址开始的程序进行逐条扫描执行，并分别从输入映

36、像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器 中获得所需的数据进行运算处理。再将程序执行的结果写入寄存执行结果 的输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未被执行完毕之前不会 送到输出端子上。（ 3 ）输出刷新在执行到 END指令， 即执行完了用户的所有程序后， PLC将输出映像寄 存器中的内容送到锁存器中进行输出，驱动用户设备。PLC 工作过程除了包括上述三个主要阶段外，还要完成内部处理、 通信处理等工作，在内部处理阶段， PLC检查 CPU模块内部的硬件是否正常，将 监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。在通信服务阶段，PLC 与其他的带微处理器的智能装置实现通信。PLC 的几种编程语言P

37、LC 作为专为工业控制而开发的自控装置， 其主要使用者为工厂的广大 电气技术人员，考虑到他们的传统习惯以利于使用推广普及，通常 PLC 不 采用微机的编程语言 , 而采用梯形图语言、指令助记符语言、控制系统流程 图语言、布尔代数语言等。在这些语言中，尤以梯形图、指令助记符语言 最为常用。本文主要介绍梯形图语言和助记符语言。应该指出，由于 PLC 的设计 和生产至今尚无国际统一标准，因而不同厂家生产的PLC 所用语言和符号也不尽相同。但它们的梯形图语言的基本结构和功能大同小异的，所以了 解其中一种就很容易学会其他。本节只介绍一些有关PLC 编程语言的基本知识。一、梯形图语言PLC的梯形图在形式上

38、沿袭了传统的继电器- 接触器控制图，是在原继电器 - 接触器控制系统的继电器梯形图基础上演变而来的一种图形语言。它 将 PLC 内部的各种编程元件（如继电器的触点、线圈、定时器、计数器等） 和各种具有特定功能的命令用专用图形符号、标号定义，并按逻辑要求及 连接规律组合和排序，从而构成了表示PLC 输入、输出之间控制关系的图形。由于它在继电接触器的基础上加进了许多功能强大、使用灵活的指令， 并将计算机的特点结合进去，使逻辑关系清晰直观、编程容易、可读性强， 所实现的功能大大超过传统的继电接触控制电路，所以很受用户欢迎。它 是目前用得最多的 PLC 编程语言。二、指令助记符语言助记符语言类似于计算

39、机汇编语言，它用一些简洁易记的文字符号表 达 PLC 的各种指令。对于同一厂家的 PLC 产品，其助记符语言与梯形图语 言是相互对应的，可互相转换。助记符语言常用于手持编程器中，因其显 示屏幕小不便输入和显示梯形图。特别是在生产现场编制、调试程序使用 手持编程器。而梯形图语言则多用于计算机编程环境中。可编程序控制器概述可编程序控制器( Programmable Logical Controller) ，简称 PC，但 由于 PC容易和个人计算机( Personal Computer) 混淆，故人们仍习惯地用 PLC 作为可编程序控制器的缩写，它是70 年代以来，在集成电路、计算机技术基础上发展

40、起来的一种新型工业控制设备。由于使用方便、可靠性极 高、价格适中，在近 30 多年来得到了迅猛发展，至今已成为工业生产自动 化三大技术支柱(机器人技术、 CAD/CAM技术 ) 之一。目前，国外的生产厂 商正不断地开发 PLC，使 PLC的应用面越来越广。近几年，国内在PLC 开发应用方面的发展也很快，除许多从国外引进的设备和自动化生产线外，国 产的小型 PLC 也基本达到国外同类产品的技术指标。因此，作为一个电气 工程技术人员，必须掌握 PLC技术，以适应当前电气控制技术发展的需求。 分拣系统的控制要求本课题是基于区分材料材质的不同而设计的材料分拣系统，主要是实 现对金属与非金属材料的自动分

41、拣，具体控制过程为：当物料检测光电传感器检测到有物料，将给 PLC 发出信号，由 PLC驱 动上料单相电磁阀上料按下停止按钮 SB2 系统停止，绿色指示灯灭；上料 单元及机械手立即复位，传送带传送完最后一个物料后停止。PLC 的 I/O 分配表及外部接线图I/O 分配表列表如图 3-8(a) 、 (b) 所示图 3-8(a)图 3-8(b)PLC 外部接线图如图 3-8(c)图 3-8(c)软件设计及编程三菱电机公司提供专用的编程软件。 早期是 MEDOC目, 前是 GPPW编程软 件和 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件包。 GX编程软件( GX开发器)可以用于 生成函数所 有三菱 电

42、机公司 PLC 设备的软件包，使用 该软件可 以为 FX/A/QNA/Q 系列 PLC生成程序。 GX使用 Windows 操作平台，用梯形图、指 令表或者 SFC 进行编程，程序可以与原先包括基于DOS操作系统的程序在内的编程软件相兼容。三菱 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件是应用于 FX 系列 PLC的中文编程软 件，。材料分拣系统采用该软件作为编程软件。根据分拣系统的要求设计出梯形图，梯形图的程序如下：M8002TlMOXOOlT卜ZRSTM22X0060XOUX012PX006T卜XOllT卜X014X021卄X023T卜RSTXOOOT卜XOO!K40T0K50X002T卜K

43、20M16X007122 T I1 卜IIO X003X005M2iK20 (K!0 (TlO133SETRlO第 4章 气动物料分拣系统的安装与调试PLC 程序的模拟调试将设计好的程序写入 PLC 后，首先仔细逐条检查，并改正写入时出现 的错误。用户程序一般现在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子 开关和按钮来模拟， 各输出量的通 / 断状态用 PLC上有关的发光二极管来显 示，一般不用接 PLC 实际的负载（如接触器、电磁阀等）。可以根据功能 表图，在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号，如限位开关触 点的接通和断开。对于顺序控制程序，调试程序的主要任务是检查程序的 运行是否符合

44、功能表图的规定，即在某一转换条件实现时，是否发生步的 活动状态的正确变化，即该转换所有的前级步是否变为不活动步，所有的 后续步是否变为活动步，以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、 有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一 检查，不能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和 PLC 中的程序，直到在 各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间， 可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。在设计和模拟调试程序的同时，可以设计、制

45、作控制台或控制柜， PLC 之外的其他硬件的安装、接线工作也可以同时进行。自动分拣装置由上料机构，气缸的处理机制，排序机制由三部分组成， 送料机构主要在材料检测后，使推料气缸把物料推到指定位置和装置的运 行指示，看看材料的光电开关是否检测到，检测到后推料气缸能否把加入 的物料推到指定工位，如果不能，原因可能是由于安装位置不当引起的。 对气缸装置的运动速度可以通过节流阀调节。气动元件的位置反馈信号是 PLC的输入信号，气动元件工作需要一定的压力，压力不能达到要求时，可 能是漏气和气压发生器没有工作造成的。分拣机构主要对物料进行分拣入 库，检测到物料为金属物料时推料气缸能否快速准确的将物料推入制定料 槽，由于三个部分为一个整体，正确合理的安装位置才能使得各机构可靠的运行。气缸的调试传感器对应的各个气缸在感应到材料后便开始动作，但由于气压的