【材料分拣系统控制系统设计3600字（论文）】

材料分拣系统控制系统设计摘要随着企业现代化生产规模的不断扩大，立体仓库己成为生产物流系统中的一个重要且不可缺少的环节，分拣输送机是其关键设备。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，尤其在需要进行物料分拣的企业，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，物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，效率高的物料自动分拣装置，在物料分拣过程中取得了较好的控制效果。关键词：自动化立体仓库；分拣输送机；PLC目录摘要 I1、绪论 12、物料分拣系统的硬件选择 12.1PLC的种类选择 12.1.1PLC的型号选择 12.1.2PLC的输入输出端子分配 22.1.3PLC输入输出接线图 22.2电机的选择 42.3传感器的选择 42.3.1电感传感器 42.3.2电容传感器 52.3.3光电传感器 53、控制系统的软件设计 63.1控制系统流程图设计 63.2控制系统程序设计 84、物料分拣系统的监控画面设计 84.1组态控制技术 84.2模型的建立 84.3动画连接 94.3.1位置动画连接 94.3.2输入输出连接 9总结 10参考文献 11附录 121、绪论自动化立体仓库是现代物流系统中迅速发展的一个重要组成部分，它具有节约用地、减轻劳动强度、消除差错、提高仓储自动化及管理水平、提高管理和操作人员素质、降低储运损耗、有效地减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点。与厂级计算机管理信息系统联网，以及与生产线紧密相连的自动化立体仓库，更是当今计算机集成制造系统，及制造系统必不可少的关键环节。随着物流大环境的逐步改善，科学技术日新月异的进步，特别是感测技术(激光扫描)、电子标签及计算机控制技术等的引入使用，自动分拣系统在我国发展空间巨大。图及程序编写。实现对变频电机进行控制，从而达到分拣功能。2、物料分拣系统的硬件选择2.1PLC的种类选择2.1.1PLC的型号选择可编程序控制器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。可编程序控制器及其有关的外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则而设计。PLC硬件系统的基本结构框如图4所示：图2.1PLC组成示意图根据物料分拣系统的工作过程可知，本系统可选择PLC型号为：S7-200-224XP-AC/DC/RLY。该型号PLC有14个输入节点，12个输出节点，能够满足系统要求并留有一定的余量。2.1.2PLC的输入输出端子分配根据分拣系统的需要配置出I/O对应功能，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所示表2.1物料分拣装置PLC输入/输出端子分配表三菱plc(I/O)分拣系统接口(I/O)备注输入部分x00SB1启动按钮x01sQ1上料物料接近开关x02sQ2铁质物料接近开关x03sQ3铝质物料接近开关x04sQ4绿色物料接近开关x05sA电感传感器x06sB电容传感器x07sC颜色传感器x10sN判断下料有无（光电传感器）x11sw1上料气缸回位限位开关x12sw2铁质物料气缸回位限位开关x13SW3铝质物料气缸回位限位开关X14SW4红色物料气缸回位限位开关X15SW5其他物料气缸回位限位开关X17SB2停止按钮输出部分y00yv1上料先导式电磁换向阀y01yv2铁质物料先导式电磁换向阀y02yv3铝质物料先导式电磁换向阀y03yv4红色物料先导式电磁换向阀Y04yv5其他物料先导式电磁换向阀y05m传送带Y06LD1红色指示灯Y07LD2绿色指示灯2.1.3PLC输入输出接线图根据材料分拣系统的工作过程由可知，系统的控制有输入信号15个，均为开关量。输出信号有8个，其中一个控制电动机，两个控制指示灯，剩下的控制气阀，也都是开关量。根据控制要求可得PLC系统的接线图，根据表1可以绘制出PLC的输入输出接线端子图，如图2.2所示。图2.2PLC系统外部接线图2.2电机的选择步进电机作为执行机构用于带动传输带输送物料前行，与旋转编码器连接在一起。可以通过控制脉冲个数，来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。步进电机选用的型号为DT56M4/BMG。三相异步电机是传动机构的主要部分，电动机转速的快慢由变频器来控制，其作用是带传送带从而输送物料。图2.3步进电机工作电路2.3传感器的选择2.3.1电感传感器电感式接近开关属于有开关量输出的位置传感器，用来检测金属物体。它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。可识别出有无铁金属物体接近，进而控制开关的通或断。本系统选用M18X1X40电感传感器。接线图如图7，原理图如图2.4。图2.4M18X1X40DC二线常开式电感传感器接线图图2.5电感传感器工作原理图2.3.2电容传感器电容传感器也属于具有开关量输出的位置传感器，是一种接近式开关。用来检测金属物体。电感式传感器可以找出存在的金属物体接近，和控制开关打开或关闭。在本设计里面电容传感器用于检测铝质材料。由此，便可控制开关的接通和关断。本系统选用E2KX8ME1电容传感器，原理图如图2.6。图2.6电容传感器工作原理图2.3.3光电传感器本系统选用系列小型放大器内藏型光电传感器。原理如图2.7所示，其中负载可接至PLC。图2.7光电传感器原理图光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件3部分组成。光电传感器是将光信号转换为电信号的光敏器件。材料分拣系统采用颜色传感器主要是用来识别红色与绿色的材料。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。3.1控制系统流程图设计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，主要是实现对铁质、铝质和不同颜色的材料的自动分拣，具体控制过程为：分拣出金属和非金属；分拣某一颜色块；分拣出金属中某一颜色块；分拣出非金属中某一颜色块；分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块；分拣颜色：红、绿、黄；分拣材料：铁、铝、塑料。由分拣控制系统的分拣要求画出控制系统的程序流程图，根据系统生产工艺的要求，分析各个设备的操作内容和操作顺序，可画出程序流程图，如图15所示。图3.1材料分拣系统的程序流程图图3.2材料分拣系统的流程图该系统可选择连续或单次运行工作状态。若为连续运行状态，则系统软件设计流程图中的汽缸4动作后，程序再转到开始；若为单次运行，则汽缸4动作后停机。如果需要，该系统可在分拣的同时对分拣的物料进行数量的统计，这只需在各汽缸动作的同时累计即可。如果只对物料的某一特性进行分拣，比如只分拣金属和非金属，则只需对传感器的安放或程序进行修改即可。3.2控制系统程序设计根据所绘流程图，在STEP7-Micro/WIN40软件中编写梯形图程序。程序清单见附录。4、物料分拣系统的监控画面设计4.1组态控制技术本系统采用MCGS作为上位机的监控软件。物料分拣MCGS组态软件设计是对分拣系统的实时采集以及监控，从而实现操作者可以远离操作现场就能实现对生产线的控制。组建工程的总体规划是先建立一个用户窗口，其次是编辑画面和定义数据对象，再次是动画连接和编写控制流程，最后是设备的连接和调试。MCGS系统包括组态环境和运行环境两部分。4.2模型的建立打开MCGS组态环境这个软件，进入它的主界面。设计出监控的画面如下：图4.1监控的主控画面在上图4.1中，物料分拣系统的各部分的结构如下：1、转接面板2、单向感应电动机3、西门子PLC4、调压阀、空气滤器、油雾器与气压指示表5、内置电源6、传送带7、挡板8、料槽9、先导式电磁换向阀10、气缸回位限位开关（磁感应开关）11、气缸112、判断材质传感器13、下料传感器14、导料轨道。4.3动画连接4.3.1位置动画连接位置动画连接包括图形对象的水平移动、垂直移动和大小变化三种属性，使图形对象的位置和大小随着数据对象值的变化而变化。平行移动的方向包含水平和垂直两个方向，其动画连接的方法相同。首先要确定对应连接对象的表达式，然后再定义表达式的值所对应的位置偏移量。物料分拣系统中物料的移动就是按位置动画连接的方法设定的。4.3.2输入输出连接在物料分拣系统中物料的计数用到显示输出连接，输出值选择数值量输出，把物料的总数num的数值以数值量表示出来，如图4.2所示。图4.2数值量输出连接总结为了提高分拣作业的效率，降低人力劳动强度，本文基于PLC技术及MCGS组态软件设计了一种物料分拣系统，结合气动技术、传感器技术等可以实现对不同材质的物料进行分拣。上位机接受到下位机传输的信号通过MCGS组态软件对系统的工作、运行状态进行实时监控显示在用户界面中，并将采集到的数据进行报表显示，实现对整个系统运行的实时监控。该物料分拣系统一方面可以作为教学仪器，用于培养相关的专业技术人才；另一方面其能够连续、大批量的分拣货物，分拣误差率低且劳动强度与传统的人工分拣也大大降低，显著提高劳动生产率，对物流产业有借鉴意义。参考文献[1]李伊松.我国仓库现状与自动化仓库技术[J].中国物资流通，2015[2]辛征，冯占营，李明.基于PLC的立体仓库输送控制系统研究[J].山东科学，2016[3]张万器.我国仓库现状与自动化仓库技术物流现代化[M].北京:机械工业出版社，2012[4]岳长进，何露雅，韩丹，刘鹏.基于PLC的具有分拣功能的