毕业论文之材料分拣控制系统的设计

1、陕西理工学院毕业论文标题：材料分拣拣控制系统的的设计 系 别： 电气工程系系 专 业： 自动化 学 号： 071700140177 姓 名： 郭 阳 指导教师： 曹曹立学 2011年5月月12日摘 要自动分拣控制系系统广泛应用用于社会各行行各业，如：物流配送中中心、邮局、采采矿、港口、码码头、仓库该控制系系统的应用可可以大大提高高企事业单位位该环节的生生产效率。 本文作作者通过查阅阅大量资料，对自动分拣系统及其相关的技术发展、现状和趋势作了一个比较全面的总结。在熟悉了自动分拣系统的原理的基础上，根据一定的分拣要求以三菱PLC为控制核心，Mcgs组态软件为监控软件，设计出材料分拣控制系统。该材料

2、分拣系统以PLC为主控制器,结合气动装置、传感器技术、组态监控等技术,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、分拣精度高、易控制的特点,对不同的分拣对象,稍加修改本系统即可实现要求。关键词：材料分分拣 三菱菱PLC Mcgs组组态软件 目录摘要2目录3引言 41 概述1.1 PLCC的发展历史史 51.2PLC的的定义和特点点 61.3PLC基基本结构和工工作原理 82 组态控制技技术112.1 组态技技术概述122.2组态控制制技术相对于于传统计算机机控制技术的的优点 132.3 常用于于组态控制技技术的计算机机系统和组态态软件1333 设备选型及及硬件电路的的设计 143.

3、1材料分拣拣系统的硬件件结构及功能能143.2材料分拣拣系统的整个个工作过程 173.3材料分拣拣系统各设备备的选型173.4材料分拣拣系统梯形图图的编辑、设设计与输入224 材料分拣系系统组态监控控画面及参数数设置 244.1组态控制制画面的设计计244.2组态控制制参数与通讯讯参数的设定定254.3 组态监监控功能概述述294.4材料分拣拣控制系统的的调试29结束语 229致谢 31参考文献 332附录 33引言自动分拣系统的的概述 自动分分拣是指货物物进入分拣系系统到指定的的分配位置为为止，都是按按照人们的指指令靠自动装装置来完成的的。这种装置置是由接受分分拣指示信息息的控制装置置、计算

4、机网网络、搬运装装置、分支装装置（负责把把到达分拣位位置的货物按按运到别处的的装置）、缓缓冲站（在分分拣位置临时时存放货物的的装置）等构构成。除了使用终端的的键盘、鼠标标或者其它方方式向控制装装置输入分拣拣指示信息的的作业外，由由于全部采用用自动控制作作业，因此它它的分拣能力力、分拣数量量同人为分拣拣相比都比较较大，效率也也得到了进一一步突破。自动分拣系统的的规模和能力力已有很大的的发展，目前前大型分拣系系统大多能分分拣几十到几几百个种类的的物品，分拣拣能力达到每每小时万件以以上。国外分分拣系统规模模都很大，主主要包括进给给台、信号盘盘、分拣机、分分拣信息识别别系统、设备备控制系统和和计算机管

5、理理系统等几大大部分，还要要配备外围的的各种运输和和装卸机械，组组成一个庞大大而复杂的系系统。自动分分拣大部分与与自动化立体体仓库连接起起来，配合自自动引导车（AAGV）、托托链小车等其其它复杂的系系统，分拣系系统在总体布布置上，可以以说千变万化化。 从分拣拣技术水平上上说，欧美各各国发展最早早，技术比较较成熟，目前前处于世界领领先地位。美美国和欧洲在在60年代开开始使用，日日本则在第二二次世界大战战后才引进分分拣机，但近近二十年来由由于其本国经经济发展需要要发展迅速，后后来者居上，从从1970-19855年共有3338台自动分分拣机投入运运行，其中558.32%用于储运业业，17.115%用

6、于销销售业。到11987年就就已经拥有自自动分拣机11000台，号号称是世界上上拥有分拣机机最多的国家家。 我国国自动分拣技技术起步较晚晚，目前已能能与国际先进进水平保持同同步，但是缺缺少技术创新新能力，使自自动分拣技术术的物流系数数也减少，大大部分小型超超市配送中心心仍然靠人工工分分拣。在在二十世纪880年代，我我国最初是一一些邮局采用用小型的半自自动翻盘分拣拣机，用于邮邮包分拣。11990年为为迎接第十一一届亚运会，从从荷兰引进了了一套有3个个入口，600个出口的自自动分拣系统统，成立了北北京食品配送送中心，每小小时可以配送送3000件件货物，使我我国的分拣技技术有了一个个飞跃。而如如今分

7、拣技术术已经用于我我国的各行各各业，使这环环节的效率得得到了很大的的提高。自动分拣机最先先在邮政部门门开始应用，大大量的信件和和邮包要在极极端的时间内内正确分拣，非非凭借高度自自动化的分拣拣措施不可。此此后，运输企企业、配送中中心、通讯出出版部门、烟烟草部门、出出版行业、食食品化工、造造纸业、化工工业、机械制制造以及各类类工业企业亦亦相继应用。近二十年来,特特别是物流行行业，随着经经济和生产的的发展,商品品趋势趋于短小轻薄，流通趋于于小批量多品品种和准时制制（JUSTT-IN-TTIME，简简称JIT)。分拣作业业已成为一项项重要的工作作环节，分拣拣系统的应用用已经日趋普普遍。我国目目前多数配

8、送送中心和物流流企业都是人人工分拣。显显然，随着分分拣量的增加加、分送点的的增多、配货货响应时间的的缩短和服务务质量的提高高，单凭人工工分拣将无法法满足大规模模配送的要求求，所以这一一环节亟待提提高。而国外外一些配送中中心多采用分分拣系统进行行分拣，充分分发挥了分拣拣技术分拣速速度快、分拣拣点多、差错错率极低、效效率高和基本本上全自动操操作的优势。日日本一位物流流专家认为，在在用户需求表表现为多种小小批量的时代代，物流技术术的三大措施施是自动分拣拣机、自动化化仓库和无人人自动引导车车。自动分拣拣机是其中最最接近与成熟熟的产品，这这可以认为是是国家对于自自动分拣在物物流技术中的的地位和现状状的一

9、个较好好的概括。自自动分拣系统统成为当代物物流技术发展展的三大标志志之一。1.1 PLLC的发展历历史在可编程序控制制器问世之前前，继电器接接触器控制在在工业控制领领域中占有主主导地位。但但随着工业的的发展，继电电器接触器控控制已不能满满足人们的要要求。 为了解解决这一问题题，早在19968年，美美国最大的汽汽车制造商通通用汽车公司司(GM公司司)，为了适适应汽车型号号不断翻新，以以求在激烈竞竞争的汽车工工业中占有优优势，就提出出要用一种新新型的控制装装置取代继电电器接触器控控制装置，并并且对未来的的新型控制装装置做出了具具体设想。要要把计算机的的完备功能以以及灵活性、通通用性好等优优点和继电

10、器器接触器控制制的简单易懂懂、操作方便便、价格便宜宜等优点溶入入于新的控制制装置中，且且要求新的控控制装置编程程简单，使得得不熟悉计算算机的人员也也能很快掌握握它的使用技技术。 美国国数字设备公公司(DECC)根据GMM公司招标的的技术要求，于于1969年年研制出世界界上第一台可可编程序控制制器，并在GGM公司汽车车自动装配线线上试用，获获得成功。其其后，日本、德德国等相继引引入这项新技技术，可编程程序控制器由由此而迅速发发展起来。 在200世纪70年年代初期、中中期，可编程程序控制器虽虽然引入了计计算机的优点点，但实际上上只称为PLLC(Proogrammmable Logiccal Coo

11、ntrolller)。随随着微处理器器技术的发展展，20世纪纪70年代末末至80年代代初，可编程程序控制器的的处理速度大大大提高，增增加了许多特特殊功能，使使得可编程序序控制器不仅仅可以进行逻逻辑控制，而而且可以对模模拟量进行控控制。因此，美美国电器制造造协会(NEEMA)将可可编程序控制制器命名为PPC(Proogrammmable Contrrollerr)，但人们们习惯上将之之仍称为PLLC，以便与与个人计算机机PC(Peersonaal Commputerr)相区别。80年代以来，随随着大规模和和超大规模集集成电路技术术韵迅猛发展展，以16位位和32位微微处理器为核核心的可编程程序控制

12、器得得到迅速发展展。这时的PPLC具有了了高速计数、中中断技术、PPID调节和和数据通信等等功能，从而而使PLC的的应用范围和和应用领域不不断扩大。目前，PLC在在国内外已广广泛应用于钢钢铁、石油、化化工、电力、建建材、机械制制造、汽车、轻轻纺、交通运运输、环保及及文化娱乐等等各个行业。 1.2PLC的的定义和特点点 PLCC的发展初期期，不同的开开发制造商对对PLC有不不同的定义。为为使这一新型型的工业控制制装置的生产产和发展规范范化，国际电电工委员会(IEC)于于1985年年1月制定了了PLC的标标准，并给它它作了如下定定义：可编程序控制器器是一种专门门为在工业环环境下应用而而设计的数字字

13、运算操作的的电子装置。它它采用可编程程序的存储器器，用来在其其内部存储执执行逻辑运算算、顺序控制制、定时、计计数和算术运运算等操作命命令，并通过过数字式、模模拟式的输入入和输出，控控制各种类型型的机械或生生产过程。可可编程序控制制器及其有关关的外部设备备，都应按易易于与工业控控制系统联成成一个整体，易易于扩充其功功能的原则而而设计。 它的一一些性能与继继电器相比具具有以下特点点：1可靠性高 可靠性包括产品品的有效性和和可维修性。可可编程控制器器的可靠性高高，表现在下下列几个方面面： a)可编程控制制器不需要大大量的活动部部件和电子元元件，接线大大大减少，与与此同时，系系统的维修简简单，维修时时

14、间缩短，因因此可靠性得得到提高。 b)可编程控制制器采用一系系列可靠性设设计方法进行行设计，例如如冗余设计，掉掉电保护，故故障诊断，报报警和运行信信息显示和信信息保护及恢恢复等。c)可编程控制制器有较强的的易操作性，它它具有编程简简单，操作方方便，编程的的出错率大大大降低，而为为工业恶劣操操作环境设计计的硬件使可可靠性大大提提高。 d)可编程控制制器的硬件设设计方面，采采用了一系列列提高可靠性性的措施。例例如，采用可可靠性高的工工业级元件，采采用先进的电电子加工工艺艺（SMT）制制造，对干扰扰采用屏蔽、隔隔离和滤波等等；存储器内内容的保护，采采用看门狗和和自诊断措施施，便于维修修的设计等。 2

15、操作作性高 a)操作方便：对PLC的的操作包括程程序的输入和和程序更改操操作，大多数数PLC采用用编程器进行行程序输入和和更改操作。现现在的PLCC的编程器大大部分可以用用电脑直接进进行，更改程程序也可根据据所需地址编编号、继电器器编号或接点点号等直接进进行搜索或按按顺序寻找，然然后可以在线线或离线更改改。 b)编程方面：PLC有多多种程序设计计语言可以使使用，梯形图图与电气原理理图相似；编编程语句是功功能的缩写，便便于记忆；功功能图表语言言以过程流程程进展为主线线，十分适合合设计人员与与工艺专业人人员设计思想想的沟通。功功能模块图和和结构化文本本语言，功能能清晰，易于于理解等优点点。 c)维

16、修方便：PLC所具具有的自诊断断功能对维修修人员的技术术要求较低，当当系统发生故故障时，通过过硬件和软件件的自诊断，维维修人员可以以根据有关故故障代码的显显示和故障信信号灯的提示示等信息，或或通过编程器器和HMI屏屏幕的设定，直直接找到故障障所在的部位位，为迅速排排除故障和修修复节省了时时间，提高了了效率。 3灵活性好 a)编程的灵活活性：PLCC采用的标准准编程语言有有梯形图、指指令表、功能能图表、功能能模块图和结结构化文本编编程语言等。使使用者只要掌掌握其中一种种编程语言就就可进行编程程，编程方法法的多样性使使编程方便。 b)扩展的灵活活性：PLCC的扩展灵活活性是它的一一个重要特点点。它

17、可以根根据应用的规规模不断扩展展，即进行容容量的扩展、功功能的扩展、应应用和控制范范围的扩展。它它不仅可以通通过增加输入入输出模块增增加点数，通通过扩展单元元扩大容量和和功能，也可可以通过多台台PLC的通通信来扩大容容量和功能。c)操作的灵活活性：操作的的灵活性指设设计工作量、编编程工作量、和和安装施工的的工作量的减减少。操作变变得十分方便便和灵活，监监视和控制变变得很容易。在在继电器顺序序控制系统中中所需的一些些操作得到简简化，不同生生产过程可采采用相同的控控制台和控制制屏等。 4可实现机电一一体化 为了使工业生产产的过程控制制更平稳，更更可靠，向优优质、高产、低低耗要效益，对对过程控制设设

18、备和装置提提出了机电一一体化，即仪仪表、电子、计计算机综合的的要求，而PPLC正是这这一要求的产产物，它是专专门为工业过过程而设计的的控制设备，具具有体积小、功功能强，抗干干扰性好等优优点，它将机机械与电气部部件有机地结结合在一个设设备内，把仪仪表、电子和和计算机的功功能综合集成成在一起，因因此，它已经经成为当今数数控技术、工工业机器人、离离散制造和过过程流程等领领域的主要控控制设备，成成为工业自动动化三大支柱柱（PLC，机机器人，CAAD/CAMM）之一。 可编程控制器现现在已经成为为了一个不可可代替的控制制系统，它们们可以与其它它系统通讯，提提供产品报表表，生产调度度，诊断自身身和设备的故

19、故障，这些技技术上的改进进，让PLCC成为今天的的各行各业的的高质量和产产量的重要的的贡献者。1.3 PLCC基本结构和和工作原理 基本结构目前，可编程序序控制器的产产品很多，不不同厂家生产产的PLC以以及同一厂家家生产的不同同型号的PLLC，其结构构各不相同，但但就其基本组组成和基本工工作原理而言言，是大致相相同的。它们们都是以微处处理器为核心心的结构，其其功能的实现现不仅基于硬硬件的作用，更更要靠软件的的支持。实际际上可编程序序控制器就是是一种新型的的工业控制计计算机。PLLC硬件系统统的基本结构构框如图所示：PLC硬件系统统结构框图1 中央处理器器（CPU）中央处理器是可可编程控制器器的

20、核心，它它在系统程序序的控制下，完完成逻辑运算算、数学运算算、协调系统统内部各部分分的工作任务务等。2 存储器 存储器是是可编程控制制器存放系统统程序、用户户程序以及运运算数据的单单元。可编程程序控制器配配有两种存储储器，即系统统存储器(EEPROM)和用户存储储器(RAMM)。 3 输入输出出接口输入输出接口是是可编程控制制器和工业控控制现场各类类信号连接的的部分。 输输入口用来接接收生产过程程的各种参数数，输出口用用来送出可编编程控制器的的运算后得出出的控制信息息，并通过机机外的执行机机构完成工业业现场的各类类控制。按照照信号的种类类归类有直流流信号输入、输输出，交流信信号的输入、输输出；

21、按照信信号的输人、输输出形式分有有数字量输入入、输出，开开关量输入、输输出，模拟量量输入、输出出。 下面通通过开关量输输入、输出模模块来说明II/O模块与与CPU的连连接方式。 (1)开关量输入入模块 开关关量输人设备备是各种开关关、按钮、传传感器等，其其信号可能是是交流电压(110 VV或 2200 V)，直直流电压(11224 V)等。因因此，输入模模块要能将生生产现场的信信号转换成CCPU能接收收的TTL标标准电平的数数字量信号。对对于开关量中中交流输入模模块的工作原原理，只是在在输人端先通通过整流将交交流输入信号号变成直流信信号，其他与与开关量直流流输入模块工工作原理相同同。 (2)开

22、关量输出出模块 输出模模块的作用是是将CPU执执行用户程序序所输出的TTTL电平的的控制信号转转化为生产现现场所需的，能能驱动特定设设备的信号，以以驱动执行机机构的动作。 通常开开关量输出模模块有三种形形式，即继电电器输出、晶晶体管输出和和双向晶闸管管输出。继电电器输出可接接直流或交流流负载，晶体体管输出属直直流输出，只只能接直流负负载。当开关关量输出的频频率低于10000 Hzz，一般选用用继电器输出出模块。当开开关量输出的的频率大于11 000 Hz，一般般选用晶体管管输出。而双双向晶闸管输输出属交流输输出。对于继继电器输出型型，CPU输输出时接通或或断开继电器器的线圈，继继电器的触点点闭

23、合或断开开，通过继电电器触点控制制外电路的通通断。对于晶晶体管输出型型，则是通过过光电耦合使使开关晶体管管截止或饱和和导通以控制制外部电路。对对于晶闸管输输出型，采用用的是光触发发型双向晶闸闸管。4 电源可编程控制器的的电源包括可可编程控制器器各工作单元元供电的开关关电源以及为为掉电保护电电路供电的后后备电源，后后者一般为电电池。5 外部设备 编程器器是PLC的的重要外部设设备，利用编编程器可将用用户程序送人人PLC的用用户程序存储储器，调试程程序、监控程程序的执行过过程。编程器器从结构上可可分为以下三三种类型。(1)简易编编程器(2)图形编程器器(3)通用用计算机编程程。基本工作原理 我们已

24、已经知道PLLC是一种存存储程序的控控制器。用户户根据某一对对象的具体控控制要求，编编制好控制程程序后，用编编程器将程序序键人到PLLC的用户程程序存储器中中寄存。PLLC的控制功功能就是通过过运行用户程程序来实现的的。 PLLC运行程序序的方式与微微型计算机相相比有较大的的不同，微型型计算机运行行程序时，一一旦执行到EEND指令，程程序运行结束束。而PLCC从00000号存储地址址所存放的第第一条用户程程序开始，在在无中断或跳跳转的情况下下，按存储地地址号递增的的方向顺序逐逐条执行用户户程序，直到到END指令令结束。然后后再从头开始始执行，并周周而复始地重重复，直到停停机或从运行行(RUN)

25、切换到停止止(STOPP)状态。我我们把PLCC这种执行程程序的方式称称为扫描工作作方式。每扫扫描完一次程程序就构成一一个扫描周期期。另外，PPLC对输入入、输出信号号的处理与微微型计算机不不同。微型计计算机对输入入、输出信号号实时处理，而而PLC对输输入、输出信信号是集中批批处理。下面面我们具体介介绍PLC的的扫描工作过过程。 PLCC扫描工作方方式主要分三三个阶段：输输入采样、程程序执行、输输出刷新。 1)输输入采样 PLCC在开始执行行程序之前，首首先扫描输入入端子，按顺顺序将所有输输入信号，读读人到寄存输输入状态的输输入映像寄存存器中，这个个过程称为输输入采样。PPLC在运行行程序时，

26、所所需的输入信信号不是现时时取输人端子子上的信息，而而是取输入映映像寄存器中中的信息。在在本工作周期期内这个采样样结果的内容容不会改变，只只有到下一个个扫描周期输输入采样阶段段才被刷新。 2)程程序执行 PLCC完成了输入入采样工作后后，按顺序从从0000号号地址开始的的程序进行逐逐条扫描执行行，并分别从从输人映像寄寄存器、输出出映像寄存器器以及辅助继继电器中获得得所需的数据据进行运算处处理。再将程程序执行的结结果写入寄存存执行结果的的输出映像寄寄存器中保存存。但这个结结果在全部程程序未被执行行完毕之前不不会送到输出出端子上。 3)输出刷新 在执行到ENDD指令，即执执行完了用户户的所有程序序

27、后，PLCC将输出映像像寄存器中的的内容送到输输出锁存器中中进行输出，驱驱动用户设备备。PLC扫扫描过程示意意图如下图所示。PLC扫描过程程示意图PLC工作过程程除了包括上上述三个主要要阶段外，还还要完成内部部处理、通信信处理等工作作，在内部处处理阶段，PPLC检查CCPU模块内内部的硬件是是否正常，将将监控定时器器复位，以及及完成一些别别的内部工作作。在通信服服务阶段，PPLC与其他他的带微处理理器的智能装装置实现通信信。2组态控制技术术2.1组态技术术概述组态控制技术是是一种计算机机控制技术。利利用组态控制制技术构成的的计算机测控控系统与一般般计算机控制制系统在结构构上没有本质质的区别，它

28、它们都是由被被控对象、传传感器、I/O接口、计计算机和执行行机构几部分分组成。现场现场参数I/O接口现场设备执行器传感器被控对象I/O接口计算机显示器键盘一般计算机控制制系统的结构构组成传感器的作用是是可以把被控控对象的各种种参数进行检检测，然后将将参数显示于于计算机的显显示器上。并并根据参数实实际值与设定定值的偏差，按按照一定的控控制算法发出出控制命令，控控制执行机构构的动作，从从而完成任务务。I/O接口负责责沟通传感器器、执行器，它它是计算机与与现场设备的的桥梁。内部部有将数字量量转换成模拟拟量D/A转转换器、模拟拟量转换数字字量的A/DD转换器、对对开关量进行行隔离的光电电隔离器等。执行

29、器由一些机机械设备组成成，如：电机机、电源、管管道、气阀、集集成电路等组组成。2.2组态控制制技术相对于于传统计算机机控制技术的的优点 组态的的概念是伴随随着集散型控控制系统（DDistriibutedd Conttrol SSystemm简称DCSS）的出现才才开始被广大大的生产过程程自动化技术术人员所熟知知的。在工业业控制技术的的不断发展和和应用过程中中，PC（包包括工控机）相相比以前的专专用系统具有有的优势日趋趋明显。这些些优势主要体体现在：PCC技术保持了了较快的发展展速度，各种种相关技术已已经成熟；由由PC构建的的工业控制系系统具有相对对较低的拥有有成本；PCC的软件资源源和硬件资丰

30、丰富，软件之之间的互操作作性强；基于于PC的控制制系统易于学学习和使用，可可以容易地得得到技术方面面的支持。在在PC技术向向工业控制领领域的渗透中中，组态软件件占据着非常常特殊而且重重要的地位。组态（Conffiguraation）的的意思就是模模块的任意组组合。简单的的讲，组态就就是用应用软软件中提供的的工具、方法法、完成工程程中某一具体体任务的过程程。 在组态概念出现现之前，要实实现某一任务务，都是通过过编写程序（如如使用BASSIC,C,FORTRRAN等）来来实现的。编编写程序不但但工作量大、周周期长，而且且容易犯错误误，不能保证证工期。组态态软件的出现现，解决了这这个问题。对对于过去

31、需要要几个月的工工作，通过组组态几天就可可以完成。 这样系统设计人人员就可以把把更多的注意意力集中在如如何选择最优优的控制方法法上，设计出出合理的控制制系统结构，选选者合适的控控制算法等这这些提高控制制品质的关键键问题上。一一方面，从管管理的角度讲讲，用组态软软件开发的系系统具有与WWindowws一致的图图形化操作界界面,非常便便于生产的组组织与管理。 2.3常用于组组态控制技术术的计算机系系统和组态软软件一般来说，只要要采用IPCC（工业控制制计算机），选选择通用接口口部件和组态态软件，这样样构成的系统统都是基于组组态控制技术术的。世界上上有许多自动动化设备生产产厂家生产了了许多基于这这种

32、技术的DDSC（集散散式控制系统统）计算机系系统。如：中中国的研华公公司、时利和和公司、德国国的西门子公公司、日本三三菱等等。与上面系统专用用组态软件相相对的是通用用组态软件，常常用的国产通通用组态软件件有微控可视视组态、MCCGS、Kiing viiew(组态态王)等等。本系统采用MCCGS作为上上位机的监控控软件。3设备选型及硬硬件电路的设设计3.1 材料分分拣系统的主主要硬件结构构 该系统采用台式式结构，内置置电源，设置置的转接面板板上设计了可可与PLC连连接的转接口口。本装置还还设置了气动动方面的减压压器、滤清、气气压指示等，可可与各类气源源相连接。其其外形结构、各各传感器位置置见图材

33、料分拣系统的的主要结构图图材料分拣系统的的各部分的结结构如下：1、转接面板板2、单向感应应电动机 3、三菱PLLC4、调压阀、空空气滤器、油油雾器与气压压指示表5、内置电源源6、传送带7、挡板8、料槽9、10、111、12、113、先导式式电磁换向阀阀14、16、118、20、223、气缸回回位限位开关关（磁感应开开关）15、17、119、21、222、气缸动动作限位开关关（磁感应开开关）24、电容传感感器 SB25、颜色传感感器 SC26、电感传感感器 SA28、29、330、31、导导料轨道32、气缸133、气缸234、气缸335、气缸436、气缸5材料分拣系统各各结构的功能能 料槽(图6

34、中的的8)是一个个材料手动入入库而自动出出库的装置，底底部有一个光光电传感器。使使用时可先人人为地将材料料放入料槽中中，此时光电电传感器检测测到料块时系系统开始运行行。当系统运运行时，启动动传送带（图图6中的6）并并由出料气缸缸（图6中的的36）将料料库内底层材材料推入传送送带。传送带带是由单向感感应电机(图图6中的2)驱动的皮带带式输送装置置。为了防止止气缸的压力力过大而导致致材料被打飞飞，所以在出出料口加了挡挡板（图6中中的7）。自动分选部分由由传感器（图图6中的244、25、226）、先导导式电磁换向向阀（图6中中的9、100、11、112）、气缸缸（图6中的的32、333、34、335

35、）及导料料轨道（图66中的28、229、30、331）组成。当当传感器检测测到相应料块块时，对应的的先导式电磁磁换向阀动作作驱动气缸动动作将其推人人应去的滑道道。例如：当当电感传感器器感应到铁块块时，对应的的气缸（图66中的34 ）动作，将将铁块推入对对应的导料轨轨道（图6 中的30）。调压阀、空气滤滤器与气压指指示仪表（图图6中的4）集集中于一个模模块上，它们们接收来自气气源的气压并并传送到下面面的5个气阀阀中。来自气气源的压缩空空气其压力通通常都高于设设备和装置所所需的工作压压力，因压力力波动比较大大，因而需要要调节调压阀阀降压，使其其输出压力与与每台气动设设备和装置所所需要的压力力一致，

36、并保保持该压力的的稳定。空气气过滤器是气气动系统中最最常见的一种种空气净化装装置，安装在在使用压缩空空气的设备气气动系统气源源的入口处。其其作用是滤除除压缩空气中中的水分、油油滴以及杂质质微粒等危害害，以达到系系统要求的净净化程度。过过滤的原理是是根据固体物物质和空气中中的分子的大大小和质量不不同，利用惯惯性、阻隔和和吸附的方法法将空气中的的水分、油滴滴以及杂质微微粒等危害去去除。油雾器器是一种特殊殊的注油装置置，它以压缩缩空气为动力力，将润滑油油喷成雾状并并混合于压缩缩空气中，并并随空气进入入需要润滑的的部件，达到到润滑的目的的，使压缩空空气具有润滑滑气动元件的的能力。目前前气动控制阀阀、气

37、缸和气气马达主要是是靠这种有油油雾颗粒的压压缩空气来实实现润滑，它它的主要优点点是方便、干干净、润滑的的质量高。在气压传动系统统中，组成气气动回路是为为了驱动用于于各种不同目目的机械装置置，其最重要要的三个控制制内容是：力力的大小、运运动的方向和和运动的速度度。与生产装装置相连接的的各种类型的的气缸，靠压压力控制阀、方方向控制阀和和流量控制阀阀分别实现对对三个内容的的控制，正是是利用它们组组成了各种气气动控制回路路。材料分拣拣系统选用的的是方向控制制阀中的先导导式电磁换向向阀。气动换换向阀是利用用电磁力的作作用来实现阀阀的换向的。主主要有电磁部部分和主阀两两部分组成，按按照控制方式式的不同可以

38、以分为直动式式和先导式。先先导式电磁换换向阀首先由由直动式电磁磁阀（先导阀阀）提供控制制气压，再去去控制主阀（气气控阀）阀芯芯的运动，实实现主阀的换换向。因为这这种阀的输出出流量较大，故故常作为控制制气缸的主控控阀。当传感器感应到到有材料通过过时，输出一一个信号，这这个信号通过过PLC实现现对先导式电电磁换向阀的的控制，先导导式电磁换向向阀又控制相相对应的气缸缸来弹出材料料到导料轨道道。 每个气气缸上都有两两个磁感应开开关，它们是是有开关量输输入输出的传传感器。分别别作为气缸回回位限位开关关、气缸动作作限位开关。磁磁感应开关是是一种属于金金属感应的线线性器件，接接通电源后，在在传感器的感感应面

39、将产生生一个交变磁磁场，当金属属物体接近此此感应面时，金金属中则产生生涡流而吸取取了振荡器的的能量，使振振荡器输出幅幅度线性衰减减，然后根据据衰减量的变变化来完成无无接触检测物物体的目的。当当气缸动作时时动作限位开开关断开，气气缸快速弹出出，此时先导导式电磁阀复复位，当气压压太大时而气气缸没有复位位时气缸复位位限位开关感感应动作从而而关闭先导式式电磁阀从而而起到保护气气缸的作用。 导料轨轨道（图6中中的28、229、30、331、）主要要作用是当气气缸推出材料料时导出材料料。 转接板板上有相对应应的指示灯，用用于指示各个个输入输出信信号的指示以以便于我们进进一步控制。电感式接近开关关属于有开关

40、关量输出的位位置传感器，用用来检测金属属物体。它由由LC高频振振荡器和放大大处理电路组组成，利用金金属物体在接接近这个能产产生电磁场的的振荡感应头头时，使物体体内部产生涡涡流。这个涡涡流反作用于于接近开关，使使接近开关振振荡能力衰减减，内部电路路的参数发生生变化。由此此，可识别出出有无金属物物体接近，进进而控制开关关的通或断。本本系统用该器器件来检测铁铁质材料。电容传感器也属属于具有开关关量输出的位位置传感器，是是一种接近式式开关。它的的测量头通常常是构成电容容器的一个极极板,而另一一个极板是待待测物体的本本身。当物体体移向接近开开关时，物体体和接近开关关的介电常数数发生变化，使使得和测量头头

41、相连的电路路状态也随之之发生变化。由由此，便可控控制开关的接接通和关断。本本装置中电容容传感器是用用于检测铝质质材料。颜色传感器同样样也属于具有有开关量输出出的位置传感感器。它是在在Si等多数数光电二极管管之前，分别别放置R（红红）、G（绿绿）、B（蓝蓝）三种颜色色的彩色滤光光器，以便处处理各自的输输出信号并识识别彩色的方方法。材料分分拣系统采用用它主要是用用来识别绿色色与黄色的材材料。 单向感感应电动机作作为执行机构构用于带动传传输带输送物物料前行。 控制器采用三菱菱FX2N-32MMR型PLCC（图6中的的3）。它接接受料槽光电电传感器、各各材料传感器器、先导式电电磁换向阀、单单向感应电动

42、动机、气缸位位置传感器的的信号，根据据要求分别控控制输送带电电机和各电磁磁阀动作。内置电源（图66中的5 ）可可以将2200交流电转换换成24伏的的直流电供给给各个传感器器与气阀以及及转接板上的的各个指示灯灯，同时也为为单向感应电电动机提供稳稳定的2200伏电压。本系统共设置了了三个检测材材料的传感器器，同时预留留了一个空余余的气阀与气气缸用来添加加其它的传感感器。用户可可以根据自己己的需求选择择相应的传感感器安装即可可。3.2材料分拣拣系统的整个个工作过程 本课题是基于区区分材料的材材质的不同而而设计的材料料分拣系统，主主要是实现对对铁质、铝质质、不同颜色色的材料的自自动分拣。具具体控制过程

43、程为:(1)接通电源，按按下启动开关关，系统进入入启动状态。(2)系统启启动后，下料料传感器(光光电传感装置置)检测到料料槽有材料，每每隔2秒出料料气缸动作一一次，将待测测材料推到传传送带上，待待测物体开始始在传送带上上运行。如果果下料传感器器没有感应到到材料，传送送带不运行。(3)当铁检检测传感器检检测到铁质材材料时，铁出出料气缸将待待测物体推下下。(4) 当颜色检测测传感器检测测到材料为黄黄色或者绿色色时，颜色出出料气缸动作作将被检测到到的材料推下下。 (5)当铝检测传传感器检测到到铝质材料时时，铝出料气气缸动作将待待测物体推下下。(6)剩剩余红色非金金属材料落到到传送带后方方。 (7)当

44、料槽无材材料时，传送送带须继续运运行一个行程程后自动停机机。3.3 材料分分拣系统各设设备的选型 三菱PLC的选选型 根据材料料分拣系统的的工作过程由由可知，系统统的控制有输输入信号122个，均为开开关量。输出出信号有5个个，其中一个个控制电动机机，剩下的控控制气阀，也也都是开关量量。根据分拣系统的的需要配置出出I/O对应应功能，列表表如下：三菱plc(II/O)分拣系统接口(I/O)备注输入部分x010sfw2气缸动作限位开开关x011sfw3气缸动作限位开开关x017sfw4气缸动作限位开开关x013sfw5气缸动作限位开开关x000sa电感传感器x001sb电容传感器x002sc颜色传感

45、器x005sbw2气缸回位限位开开关x006sbw3气缸回位限位开开关x007sbw4气缸回位限位开开关x015sbw5气缸回位限位开开关x014sn判断下料有无(下料传感器)输出部分y000yv2先导式电磁换向向阀11y001yv3先导式电磁换向向阀10y003yv4先导式电磁换向向阀 9y004yv5先导式电磁换向向阀13y005m传送带表1：材料分拣拣系统的I/O列表再根据PLC选选型的要求，在在实际统计的的输入/输出出点数的基础础上需有155%-220% 的备备用量，因此此选择三菱FFX2N32MR的的PLC作为为主机，它可可以满足本系系统的需求，且且还有一定的的剩余I/OO以备将来的

46、的扩展。 气动装置选型型气源选择FB0.0488/7静音空空气压缩机，该该空气压缩机机具有噪音低低、性能稳定定、工作安全全可靠的特点点 ，适合于于材料分拣系系统的要求。它它的技术参数数如下：FB0.0448/7静音音空气压缩机机 一台功率KW压力MPa排气量L/miin转速r.p.m噪音dB(A)储气罐容积L重量Kg外形尺寸cm0.550.748280045153240 x40 x558调压阀、油雾器器与气压指示示表综合于一一体，该部分分选用SANNWO（三和和）SAW20000型号的的产品。空气气滤器选用SSANWO（三三和） SAL22000型号号的产品。调调压阀、油雾雾器、气压指指示表、

47、空气气滤器也综合合于一体。该该套产品质量量可靠，性能能稳定、体积积紧凑，适合合使用。气阀选用SANNWO（三和和）SVK01120型号的的先导式电磁磁换向阀。采采用它的优点点：（1）外外漏堵绝，内内漏易控，使使用安全。（22）系统简单单，便接电脑脑，价格低廉廉。（3）动动作快递，功功率微小，外外形轻巧。该该电磁阀的线线圈为DC224伏，2.5瓦的线圈圈，电源来自自分拣系统的的内置电源，内内置电源通过过将220伏伏转化为244伏电压而来来。它的技术术参数如下表表：SANWO（三三和） SVK00120先导导式电磁换向向阀 个数数：5接电方式（G）出线式标准电源交流：110vv,220vv（50h

48、zz） 直流流：24V绝缘及保护额定电压的-110%+110%功率交流启动：5.6VVA 持续：3.4VAA直流2.5W气缸采用SANNWO（三和和）SCDJBB10-455S型号的产产品，该产品品与气阀的型型号相配套，性性能优越。传感器的选型气缸回位限位开开关、气缸动动作限位开关关都选用DC73型号号的磁感应开开关，控制功功率高、作用用距离大、结结构简单、成成本低、工作作稳定可靠、寿寿命长。适合合用于自动控控制系统中，进进行自动检测测、定位、保保护等。 它它的技术参数数如下：DC73磁感感应开关 个数：100额定电压DC24V AC1110V额定电流DC：5400mA AC: 5520mAA

49、而震程度1050HZZ使用温度060摄氏度度电感式接传感器器选择百斯特特BLJ188A48Z/B1ZZ 技术参数数如下：百斯特BLJ118A48Z/B1ZZ 个数：1额定电压DC：6366V额定电流300mA颜色传感器选择择OMRONN的E3SVS1E44型，该传感感器具有灵敏敏度高，易调调节的优点。技技术参数如下下：OMRON E3SVS1E44型 个数：1额定电压DC：12224V额定电流400mA输出形式直流3线式NPPN电容式传感器选选择OMROON的E2KKX81MEE1型，技术术参数如下：OMRON E2KX81MEE1型 个数数：1Descripption静电容量型近接接开关Se

50、nsingg Disttance8mmOutput直流3线式NPPNSizeM18电动机与内置电电源的选型 电机选选择LINIIX的单向感感应电动机，它它具有功率效效率高、功率率消耗低、更更低的噪声以以及在应用中中更易控制的的优点。型号号为YN6006 ，技术术参数如下：LINIX YN6006型单向感感应电动机 个数：1功率W电压V频率HZ电流A极数P启动转矩mN.M(gg.cm)额定转矩mN.M(gg.cm)额定转速R/mim电容F/VAC6220500.15439(400)4713801/450内置电源为DAADONG MD35-34型型号的电源，具具有易散热，工工作性能稳定定的特点。

51、技术参数如如下：DADONG MD3534型号的的电源 个个数：1输入电压AC220伏 15%输出电压DC24伏材料分拣系统的的控制流程图图 由分拣控制制系统的分拣拣要求画出控控制系统的程程序流程图，图图如下。图7 材料分分拣系统的程程序流程图 流程图图详细的描述述了材料分拣拣系统的工作作过程，当电电源得电时，即即流程图开始始的时刻，整整个系统开始始运行。首先先由光电传感感器判断有无无材料，没有有材料时系统统直接进入一一个循环周期期，周期时间间到的时候系系统停止运行行。当有材料料时，程序判判断YV5是是否复位，当当它没有复位位时传输带不不运行，复位位时，传输带带自动运行且且气缸自动将将材料打出

52、，并并每隔一定时时间打一次。在在气缸将材料料送至传送带带的过程中，传传送带运行停停止，当气缸缸复位时传送送带正常运行行。材料随着着传送带的运运行而前进，遇遇到传感器相相对应的传感感器时，传感感器给PLCC发出信号，同同时PLC给给对应的气阀阀发出信号，于于是同组的气气缸开始动作作打出材料。如如果气缸没有有复位则传送送带就停止运运行。这就是是整个程序的的流程。3.4梯形图编编辑软件的设设计与输入简简介 材料料分拣系统采采用三菱公司司的GX DDevelooper VVersioon7作为编编程软件。GGX Devvelopeer Verrsion77是专为三菱菱PLC而设设计的编程软软件，适用于

53、于三菱任何型型号的PLCC。它是基于于Windoows的应用用软件，可以以在Winddows 22000、WWindowws XP、WWindowws vissta等系统统上进行运行行操作。运行行GX Deevelopper Veersionn7，可以通通过梯形图符符号、指令语语句以及SFFC符号创建建编辑程序，还还可以在程序序中加入中文文或者英文注注释，并且还还可以通过该该软件监控PPLC运行时时各编程元件件的状态及数数据变化，还还具有程序和和监控结果打打印的功能。图8 GX Develloper Versiion7 主主界面 运行软软件，即可进进入GX DDevelooper VVersi

54、oon7 主界界面。首先新新建工程，然然后就可以编编辑梯形图。主主界面主要由由菜单栏、工工具栏、编辑辑区、状态栏栏组等部分组组成。GX Develloper Versiion7 主主界面如图88所示。梯形图的设计先新建一个工程程，然后进行行梯形图的输输入。如下图图：图9 梯形图图的输入根据分拣系统的的要求设计出出梯形图，梯梯形图的部分分程序如下：图10 材料分分拣系统的部部分梯形图 程序的下载 当程程序设计好之之后必须下载载到PLC中中才可以运行行系统，下载载时使用的是是三菱PLCC专用的编程程电缆SC09。这根根电缆的一端端是接电脑的的RS2322串口，一端端接在PLCC的RS4222通讯串

55、口口上。当电缆缆接好之后，打打开GX DDevelooper VVersioon7软件，进进入要下载的的文件。先转转换文件，然然后选择菜单单栏里的“在线”选择“写入”，便可以下下载程序到PPLC中。如如下图所示：图11 GGX Devvelopeer Verrsion77程序的下载载4 材料分拣系系统组态监控控画面及参数数设置4.1 组态控控制画面的设设计 打开MCGSS组态环境这这个软件，进进入它的主界界面。设计出出监控的画面面如下：图12 材材料分拣系统统的组态监控控画面4.2组态控制制参数与通讯讯参数的设定定首先对画面上的的按钮进行动动画连接设置置。例如：单单击画面上的的材料库指示示灯，

56、在表达达式里设置SSN=1，闪闪烁实现方式式与闪烁速度度的设置如下下图：图13 动态态组态属性设设置对于其它的指示示灯设置方法法也如材料库库指示灯，但但表达式必须须对应各自的的变量参数。当当其它指示灯灯的对应变量量设置完成之之后。对组态态的通讯参数数进行设置，打打开设备窗口口分别添加如如下两个设备备：通用串口口父设备和FFX系列编程程口。图 14 设设备的添加双击通用串口父父设备弹出通通用串口父设设备属性编辑辑对话框，对对它的参数作作如下设置，当当设置好参数数后点击检查查，无误后点点确定。图 15 通用用串口设备属属性编辑再对FX系列编编程口进行设设置，双击FFX系列编程程口弹出设备备属性编辑

57、对对话框，对它它的参数作如如表2和图116设置，当当设置好参数数后点击检查查，无误后点点确定。对应数据对象通道类型SN只读X000000SA只读X000001SB只读X000002SC只读X000003SFW2只读X000004SFW3只读X000005SFW4只读X000006SFW5只读X000007SBW2只读X000110SBW3只读X000111SBW3只读X000112SBW4只读X000113SBW5只读X000114YV2读写Y000000YV3读写Y000001YV4读写Y000002YV5读写Y000003M读写Y000004表2 通道连连接的设置图16 设备备属性4.3

58、组态监监控功能概述述 通过对组态的的画面与通讯讯参数的设置置之后就可以以对材料分拣拣进行监控了了。当材料库库里有材料时时，材料库指指示灯开始闪闪烁。同时传传送带的指示示灯也闪烁，表表明传送带在在工作。SAA、SB、SSC分别为铁铁块、颜色、铝铝块的指示灯灯，当材料分分拣系统感应应到对应的材材料时指示灯灯开始指示。SSBW2、SSBW3、SSBW4、SSBW5的指指示灯在汽缸缸动作时熄灭灭，当汽缸复复位时灯变亮亮。YV2、YYV3、YVV4、YV55为气阀的指指示灯，当气气阀动作时对对应的指示灯灯变亮。4.4材料分拣拣系统的调试试在软件与硬件都都已经准备好好之后，开始始对系统进行行调试。这个个过程便于我我们发现问题题与不足。通通上电源，观观察指示灯，一一切正常之后后开始加材料料