河北工程大学plc材料分拣课程设计报告正式版

1、（课程设计说明书（2014/2015 学年第 二 学期）课程名称 ： 可编程控制器课程设计 题 目 ：材料分拣装置模型电气控制系统 专业班级 ： 电气工程及其自动化。班 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ： 杜永，杨怡君 设计周数 ： 两周 设计成绩 ： 摘 要 PLC控制是目前工业上最常用的自动化控制方法，由于其控制方便，能够承受恶劣的环境，因此，在工业上优于单片机的控制。PLC将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体,专门为工业控制而设计,具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、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。 本文

2、主要讲述PLC在材料分拣系统中的应用，利用可编程控制器( PLC) ,设计成本低、效率高的材料自动分拣装置。以PLC 为主控制器,结合气动装置、传感技术、位置控制等技术,现场控制产品的自动分拣。 系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点,可根据不同对象,稍加修改本系统即可实现要求。关键词: 可编程控制器，分拣装置，控制系统，传感器绪 论PLC是从20世纪末发展起来的一种新型的电气控制装置，它将传统的继电器控制技术和计算控制技术、通信技术融为一体，以其显著的优点正被广泛地应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。可编程控制器以微处理器为核心，综合计算机技术、自动化技术和通信技术发展起

3、来的一种新型工业自动控制装置。应用PLC技术是当今世界潮流，必将对生产、科研和社会生活等诸多领域产生巨大而深远的影响。目前世界上，生产和研制PLC的大公司很多，有代表性的是日本的欧姆龙公司，德国西门子、美国的AB公司，都处于世界的领先水平。总的来说，我国从1974年开始研制PLC，1979年开始应用于工业，并且发展很快，已取得了很大的成绩，但是与世界研制和应用水平较高的国家相比还有很大的差距。随着社会的不断发展,市场的竞争也越来越激烈,因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术,提高生产效率,尤其在需要进行材料分拣的企业,以往一直采用人工分拣的方法,致使生产效率低,生产成本高,企业的竞争能力差。

4、而物料分拣采用可编程控制器PLC进行控制,能连续、大批量地分拣货物,分拣误差率低且劳动强度大大降低,可显著提高劳动生产率.而且,分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接,实现对物料实物流、物料信息流的分配和管理.其设计采用标准化、模块化的组装,具有系统布局灵活,维护、检修方便等特点,受场地原因影响不大。同时,只要根据不同的分拣对象,对本系统稍加修改即可实现要求。 分拣是把很多货物按品种从不同的地点和单位分配到所设置的场地的作业。按分拣的手段不同，可分为人工分拣、机械分拣和自动分拣。随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材

5、料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。针对上述问题，利用 PLC 技术设计了一种成本低，效率高的材料自动分拣装置，在材料分拣过程中取得了较好的控制效果。目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多。物料分拣采用可编程控制器PLC 进行控制，能连续、大批量地分拣货物，分拣

6、误差率低且劳动强度大大降低，可显著提高劳动生产率。而且，分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接，实现对物料实物流、物料信息流的分配和管理。 其设计采用标准化、模块化的组装，具有系统布局灵活，维护、检修方便等特点，受场地原因影响不大。同时，只要根据不同的分拣对象，对本系统稍加修改即可实现要求。PLC控制分拣装置涵盖了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容，是实际工业现场生产设备的微缩模型。应用PLC技术结合气动、传感器和位置控制等技术，设计不同类型材料的自动分拣控制系统。该系统的灵活性较强，程序开发简单，可适应进行材料分拣的弹性生产线的需求。本文主要介绍了PLC控制系统的硬件和软件

7、设计，以及一些调试方法。 本设计应用可编程控制器(PLC)实现了生产过程材料自动分拣的设计方案。文中比较详细地介绍了设计过程，包括具体的设计要求，I/O接点的分配，并且给出了完整的硬件接线图，功能状态图，梯形图程序以及指令表程序。1、 课程设计目的用PLC构成材料分拣控制系统，完成PLC应用设计，从而熟悉PLC控制系统的硬件安装和程序的编写。2、 材料分拣装置结构及总体设计PLC控制系统的硬件设计，主要是根据被控制对象对PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备，选择合适的PLC类型，并分配I/O点。2.1材料分拣装置工作过程概述图1-1材料分拣装置结构示意图该装置采用台式结构

8、，内置电源，配装西门子S7-200系列主机，转接面板上设计了可与其它PLC或单片机连接的转接口。该装置中，选用了颜色识别传感器及对不同材质敏感的电容式和电感式传感器，分别被固定在网板上允许学员重新安装传感器排列位置或选择网板不同区域安装(如三个传感器集中装在汽缸5附近的网板区域)。可增加编程难度，开发学员创造能力。系统上电后，可编程序控制器首先控制启动输送带，下料传感器SN检测料槽有无物料，若无料，输送带运转一个周期后自动停止等待下料；当料槽有料时，下料传感器输出信号给 PLC，PLC 控制输送带继续运转，同时控制气动阀5进行下料，每次下料时间间隔可以进行调整。物料传感器 SA为电感传感器，当

9、检测出物料为铁质物料时，反馈信号送 PLC，由 PLC 控制气动阀 1 动作选出该物料；物料传感器SB为电容传感器，当检测出物料为铝质物料时，反馈信号送 PLC, PLC控制气动阀 2 动作选出该物料；物料传感器 SC 为颜色传感器，当检测出物料的颜色为待检测颜色时，PLC 控制气动阀 3 动作选出该物料。物料传感器SD为备用传感器。当系统设定为分拣某种颜色的金属或非金属物料时，由程序记忆各传感器的状态，完成分拣任务。2.2控制系统的硬件设计PLC控制系统的硬件设计，主要是根据被控制对象对PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备，选择合适的PLC类型，并分配I/O点。设计系统

10、的硬件结构框图，如图2-1 所示。图2-1 系统的硬件结构框图根据所选择的PLC型号，对本系统中PLC的输入输出端子进行分配，如表1所示。西门子PLC(I/O)分拣系统接口(I/O)备注输入部分I1.7SFW1(推气缸1动作限位)I0.1SFW2(推气缸2动作限位)I0.2SFW3(推气缸3动作限位)I0.3SFW4(推气缸4动作限位)I0.4SFW5(下料气缸动作限位)I0.5SA(电感传感器)I0.6SB(电容传感器)I0.7SC(颜色1传感器)I1.0SBW1(推气缸1回位限位)I1.1SBW2(推气缸2回位限位)I1.2SBW3(推气缸3回位限位)I1.3SBW4(推气缸4回位限位)I

11、1.4SBW5(下料气缸回位限位)I1.5SD(颜色2传感器)预留传感器I1.6SN(下料传感器)判断下料有无I0.0UCP(计数传感器)输出部分Q0.0YV1(推气缸1电磁阀)Q0.1YV2(推气缸2电磁阀)Q0.2YV3(推气缸3电磁阀)Q0.3YV4(推气缸4电磁阀)Q0.4YV5(下料气缸电磁阀)Q0.5M(输送带电机)2.3控制系统的软件设计软件设计是PLC控制系统的核心，程序设计的主要任务是根据控制要求及工艺流程，画出状态流程图并设计出梯形图。顺序功能流程图语言是为了满足顺序逻辑控制而设计的编程语言。编程时将顺序流程动作的过程分成步和转换条件，根据转移条件对控制系统的功能流程顺序进

12、行分配，一步一步的按照顺序动作。每一步代表一个控制功能任务，用方框表示。在方框内含有用于完成相应控制功能任务的梯形图逻辑。这种编程语言使程序结构清晰，易于阅读及维护，大大减轻编程的工作量，缩短编程和调试时间。用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合。顺序功能流程图编程语言的特点：以功能为主线，按照功能流程的顺序分配，条理清楚，便于对用户程序理解；避免梯形图或其他语言不能顺序动作的缺陷，同时也避免了用梯形图语言对顺序动作编程时，由于机械互锁造成用户程序结构复杂、难以理解的缺陷；用户程序扫描时间也大大缩短。2.3.1控制系统程序设计下料部分程序各分拣推杆程序材料传感器感受到应对材料后通过延时程序延

13、时50毫秒激发推杆推出。传感器置零2.4控制系统的调试2.4.1程序的现场调试1.通电状态下，在颜色传感器下方的传送带上，放置带有某一颜色料块，调节传感器上的电位器，观察窗口中红黄（或绿）指示灯，当两灯恰同时发光时，该灵敏点即为料块颜色检出点。（注：顺时针旋转检测色温向低端移动，否则反之）2.在电感传感器下方的传送带上，放置铁质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对铁质材料的检出点。(不同检测体的修正系数见图2所示)3.在电容传感器下方的传送带上，放置铝质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器

14、对铝质材料的检出点。4.气压表标值建议调定在0.12 Mpa。2.4.2系统调试系统调试应首先按控制要求将电源、外部电路与输入输出端子连接好，然后装载程序于PLC中，运行PLC进行调试。将PLC与现场设备连接。在正式调试前全面检查整个PLC控制系统，包括电源、接地线、设备连接线、I/O连线等。在保证整个硬件连接正确无误的情况下即可送电。把PLC控制单元的工作方式设置为“RUN”开始运行。反复调试消除可能出现的各种问题。在调试过程中也可以根据实际需求对硬件作适当修改以配合软件的调试。应保持足够长的运行时间使问题充分暴露并加以纠正。调试中多数是控制程序问题。将所编写的梯形图程序进行编译，通过上下位

15、机的连接电缆把程序下载到PLC中。刚编好的程序难免有这样那样的缺陷或错误。为了及时发现和消除程序中的错误，减少系统现场调试的工作量，确保系统在各种正常和异常情况时都能作出正确的响应，需要进行离线测试，既不将PLC的输出接到设备上。按照控制要求在指定输入端输入信号，观察输出指示灯的状态，若输出不符合要求，则查找原因，并排除之。一般分以下几步进行:1.对每一个现场信号和控制量做单独测试;2.检查硬件/修改程序;3.对现场信号和控制量做综合测试;4.带设备调试;5.调试结束。将设备接入PLC，进行联机调试，看是否满足要求，如果不满足要求，可通过综合调整软件和硬件系统，直到满足要求为止。2.4.3调试

16、过程 1.先将PLC程序写入OMRON-CS PLC中，只连接启动与停止开关。2.按下启动按钮，然后用万能表测模拟量I/O点之间的电压，看是否按照规定的结果运行。如果运行正确，则证明PLC部分调试成功。3.连接PLC的输出点与变频器的输入点，并且调试好变频器的参数设置，然后把变频器的输出与电机连接号。4.最后打开启动按钮，电机正常运行，按照给定的时间函数循环运行。2.4.4调试结果程序编写无误，设备运行正常，plc程序编写正确，设计成功。3、 课程设计总结本次设计是一个大学生总结自己在大学的三年里究竟学到了些什么的最好的办法，用心把它做好是每一个即将毕业的大学生的责任，也是对自己的能力与水平的

17、一个挑战。同时也为自己的大学生活画上一个圆满的句号。因此我必须用心的把它做的尽可能的完好。毕竟，它和平时的课程设计不一样。历时两个星期的课程设计即将结束，虽说时间并不是很长，但也就是在这极短的时间内，我在PLC方面有了一个很大的提高，学到了很多东西。四年的大学生活在忙碌与嬉戏之中已经悄然接近尾声，三年以来，我们学到了什么知识，这次设计就是检验我们的时候了，也只有通过这次设计来证实我们的能力了。本次设计所要求知识的综合性较高，各方面都要用到一点，但是我的知识是不能达到这样的水平，在设计的过程中遇到了很多困难，但我们在困难面前并没有低头认输，而是通过各种方法来解决。方法之一就是我们在平时里没有注意

18、到的自学能力。通过这次设计，培养了自己的自学能力，为以后的继续学习也奠定了一定的基础。当然一个好的毕业设计并不是一个人所能完成的，它需要一个团体，而这个团体也需要有一种敢于向一切困难挑战的精神。通过对本例的设计使我们认识到PLC在工业生产中的重要作用。在本例中，使我们学习到了如何对系统进行设计，以及在元件选择方面的许多知识。在对系统进行设计时，必须首先了解该系统的功能和任务，在搞清楚这点以后才能对整个系统的设计方案有一个初步的认识，然后才能根据系统的需要来进行元件的选取和系统的模块化细分。近年来随着电子技术和计算机技术应用领域不断扩大，PLC技术已成为电子技术领域中的一个新的亮点，使PLC技术成为一门综合应用技术，也是电子技术发展也革新的一个潮流。随着我们对PLC控制系统的认识的不断加深，相信在以后的工作和生产中我们会更加深入透彻的利用PLC来解决一些更加实际的问题。4、参考文献1 孙平 可编程控制器原