【《苹果分选自动化控制系统设计》10000字（论文）】

苹果分选自动化控制系统设计目录TOC\o"1-3"\h\u107141绪论 6285341.1研究目的及意义 651271.2系统的研究现状 6180671.3课题研究的内容 732961.4课题研究思路及方法 792422总体设计 8215672.1分选工艺分析 814812.2PLC的简介 82362.3控制方案选择 97979（1）继电器-接触器 96314（2）单片机 926093(3)可编程控制器 10280532.4可编程控制器的选型 10292402.5光电传感器的选型 1150372.6苹果大小检测仪的选型 11232013硬件设计 1260173.1设计思路分析 12100653.2主电路的设计及分析 1210650（1）断路器 1210785（2）交流接触器 128788（3）热继电器 13237033.3可编程控制器电路的设计及分析 13216724软件设计 1424594.1I/0分配设计 1477424.2编程软件的介绍 14258404.3程序流程图的设计 152644.4程序的设计 15203234.4.1启停程序 15231984.4.2苹果有无程序 15316124.4.3苹果分选程序 1584164.4.4外部指示程序 16270474.5.1系统发动机器程序仿真 16127184.5.3大苹果分选程序仿真 16191914.5.4中苹果分选程序仿真 16250104.5.5小苹果分选程序仿真 1645254.5.6异常检测程序仿真 1744545结论 17

1绪论1.1研究目的及意义很多年之前，通过手工依据水果的区别，拣出归类和一切外在形式上的盒装耗去了大多数的时间和资金，随着物资流动越来越快的社会市场，一步步的就会体现出了依据手工区别，拣出归类的这种笨拙方式单位时间完成的工作量相对较低，这样的话就会越来越不贴切近来这种超级快速物资循环流动的行业。因而，通过不断的研究努力，开拓、发现一种依据区别，拣出归类的自动设备系统是及其重要的，这样就可以一步一步的实现不缓慢的、精准确实，没有误差的、工作单位时间完成的工作量大幅度的拉升并可确实保证了正确性。这次的系统需要以自动操纵技术所提出的具备的情形进行分析和遵循任务的目的和要求,预先定出计划，苹果的品种操纵在此起到了决定性的作用，在依据区别，拣出归类的时候往往是要对事物进行性能和安全的测量，还需要求对事物不缓慢的精准确实，没有误差的点验查看，最后在点验查看执行的器件，这样依据区别，拣出归类苹果需要不会轻易发生变化的自动化操纵系统，生产线才能一直稳定的运行起来。可编程控制器是本次系统的设计采用起决定性作用的控制器，一部分的程序被操纵这样来达到了操纵系统的所经历的过程后的宗旨。我们在遵循任务的目的和要求，预先订立出计划时还需详细的知道操纵系统所经历的过程提出的具备的情形。PLC实现一部分的操纵，通过程序流程的思路和计算机的编制技巧达到系统的工艺目的。以前的继电器-接触器在使用的过程中有一些的劣势，比如电器中小型的仪器多，连接的电线很繁复，触点的物理结构或化学结构也发生改变，当发生错误时，挨着次序逐个调查和处理也较为难，较不稳妥可靠，所以是目前现代工厂操纵系统设计的最优选择。可编程操纵器有很多好的方面，比如价值较低、实际应用很广泛、体积也非常的小、抗扰乱性也比较强、扩展性相对较好等等。根据苹果分选系统的研究，这次的系统的设计采用的就是最为广泛使用的可编程操纵器在我受教研习中作出的结论和近期的战斗根基上，对PLC的研讨过程中，为了满足系统更加专业的技能的情形，我们需要更深一层的遵循任务的目的和要求，预先订立出计划并做成了图纸，接着编制计算机的编码最后模拟运行。通过不停地研究的过程中，极为充分的了解了如何一步步的设计操纵系统，详细的学习了调试一些操纵系统的思路和对于之后模拟运行的各式各样方法。1.2系统的研究现状在家庭的生产过程中，利用一些辨别水果的机器设备进行了依据大小排序等级划分这样的方法进行分拣。我国目前研制的水果分选机，型号为6GF-1.0型，该型号的择取原理大部分是通过辊、间隙分级等思路来进行分拣。在系统运行的时候，辊将实现真正的匀速转的动，然而传送带装着水果做不变的运输，当通过分级辊的过程中，直径稍微小的水果调入分拣的槽内，从而达到了水果自动分选的目的。GXJ-W系列的卧式果蔬分选机的生产是在山东省栖霞茂源机械设备，它单位时间的工作量特别迅猛，依据大小的比例将苹果进行分级识别，目前我国的自动分级机器大多数还在研发的阶段。对于我国水果生产的现状，我国研制出一种通过分别水果的不同的颜色和尺寸采用设计算法的方式，使得苹果分拣更迅猛，系统的效率则是通过通道的数量的多与少来保证。1.3课题研究的内容本次系统的传送带上实行效能良好和规律的测量时，有苹果在传送带上的情形时，改动为不闭合的情形，检测器认识辨别这个苹果并且由PLC协助端子从里边送到外边所发生的过程。本系统遵循任务的目的和要求，预先订立出计划，将苹果分为机械运送达到了苹果分拣的宗旨。1.4课题研究思路及方法对于本次研究的这个课题的设计，苹果分选系统对这个系统的工艺和这次设计中需要的实现的功能进行了较为详细全面的分析，遵循任务的目的和要求，预先订立出计划策略。（1）根据对系统的进一步受教研习，遵循任务的目的和要求，预先订立出计划，在选择其他小型仪器的时候，还需考虑到具体性能和规格，最终择选相对益处最大的策略。（2）我们必须完全理解并且遵循系统的目的和要求，预先订立出计划，包含储存向外扩张，系统不被侵占等，采纳应用AUTOCAD软件来做好绘图连接线路的工作。（3）对于设计计算机数据和指令的集合时，需要通过操纵的策略和对于硬件的元件设备的择选来对系统进行了操纵，同时要对于系统的I/0分配有较为清晰的设计，安装程序流程图，最后编程软件选用GX-Works2，使用这个软件来输入计算机程序再进行模拟运行。从而一步步实现了之前预先敲定的计划和目标。

2总体设计2.1分选工艺分析苹果分拣的设计，要是有苹果经过的时候，传送带就发动机器，苹果会向右改换在传送带上原来的位置，检测器依据苹果具体一种大小遵循着本身的特性、特点分别归类，再经过PLC将里边的信号传导输送到外边，起决定作用的是使用大小点验查看并进行性能的测量来辨别苹果的大小。接着延后时间到达规定的期限后，在符合要求范围的栏板开始进行许多有关联的运动。经过对系统操作测量的分解辨析，如下：系统经过设立面积大小范围为参数，将苹果分为各种种类，起决定性作用的是运用检测性仪器评价过量大小。PLC通过苹果性能和安全的测量来操作栏板的时间延后和传导输送信号。检测传感器起决定性作用的是评价估量苹果是否在传到输送通道中。要是有苹果，就马上发动机器，并点验查看需要延后的时间。要是有电流通过电磁阀，栏板会伸出来把苹果推入到派定界限和范围。要求中间把电流断开，栏板会由于弹性形变的张力而收回去。经过不断的研究努力，开拓与发现操纵策略，要想遵循任务的目的和要求，预先订立的计划运转，需要对择取一些含有小型装备以供机器的正常运转，明确操纵进行工作的具体计划，元件的电路连线图和个别计算机编码指令都需要提前定出计划，再对其按顺序安排的操作过程一步步的实行。系统依据预先订立的工作某一问题订立的全面的长远的进展计划，选用的的控制单元为三菱公司的FX2N-48MR，从外部将信号传导输送进内部的传感器择取EE-SPY402凹槽型传感器，点验查看苹果并且对其进行性能和安全的测量择取P150-D24-3DO大小检测仪。系统将信号导入部分起决定性作用的是发动机器和关闭机器，苹果类别相异的区别，光电传感器、热继电器传到运算的信号等。系统导出信号部分起决定性作用的是发生故障需点验查看并进行性能和安全的测量后的提示警报，预测苹果进入后显示灯，传送带和挡板运作的从里边传导输送到外边的信号。2.2PLC的简介2.2.1PLC的产生

ProgrammableLogicController,简写为PLC也就是可编程操纵器，其在应用微型处理器的根基上将微机与继电操控相关技术融合在一起，在改善继电经历的过程相接通来达到操作的共通性不好的同时也对能量消耗大和触点硬件结构繁杂的缺陷有所优化。

PLC这种应用数字的运算方法进行操控的技术被应用在工业的很多方面，基于它简便好上手以及具备扩展能力的遵循任务的目的和要求,预先定出计划对事物的要求我们用的是程序方面能够适用编程的存储器，其功效就是专门用于存放一些待执行的指令比如：逻辑与算数，计数等等，而对于所经历的过程的把控最终是靠输入从里面的送到外部的模拟类以及数字型信号来实现的。2.2.2PLC的工作原理

PLC是遵循一定的顺序进行依次选择这样的运行方法进行工作的，将此所经历的过程周而复始的进行下去。具体运转流程：第一步，基于用户要实现的对事物的要求用程序把它写出来并将其置于存储器里面，接下来就要对每一次选择中接受到的信号的情况做出一个判断，最后一步是更始工作。这其实对应的就是PLC运转的三个步骤，输入时做的是把放在锁存器件里面信号的做一个收集与读取；执行这一步就是遵循预定程序运作，并把最后的状态放到相应的寄存器里保存；从里面的送到外部在整个流程结束了以后，处于从里面的送到外部情况的寄存器的导通或者关断会传送到有关的锁存地而后由继电器做出反应以达到设备的工作宗旨，其实就是对之前所经历的过程的更始。2.3控制方案选择依据我们一步步的受教研习对苹果凭借着类别的差异，拣出归类订立了全面并且长远的分解与辨析，出于对系统任务的目的和要求，预先制定的计划的一部分思量，一步步的确立外部和内部之间相互变换的操纵策略。近些年，日常用到的方案的相异之处如下：（1）继电器-接触器这个方案中元件的价格是非常低的并且也很实际应用，需要连接的线路很少，比较适合与不太繁复的电路当中，在这样的电路中，它可以发挥出不可替代的用途。要是遇到了较为繁复的电路，它处理观测值和真值的接近程度也比较低，需要连接的线路很多，使用需要花费的资源较贵，系统可能经常性的发生问题并且消除问题也较为不轻易，同时没有以前靠的住，对人体造成的损害较为严重。因而，不密切贴合本系统的预先制定的目的。（2）单片机该方案可以更加方便简单的控制一些现场的系统的精度，并且对于一些算法也具有一定的操控，它具备很多劣势，如首先需要从硬件遵循任务的目的和要求，制定的方案一直到全部加工生产，再进行计算机程序的编制等一步步开拓的时间耗费极其长，同时没有以前靠的住，适应新的状况使系统得到提到的本领也很差，使用过程中信号的好坏也同样会扰乱所以系统的稳固安定性，在应用过程中外部情况不好时很轻易会使得单片机发生毁坏。因而，不密切贴合本系统的预先制定的目的。(3)可编程控制器该方案不单单联合了我们所处的科学时代所发现崭新的专业技能就像运用机械器件无需手动操纵的控制技术，还联合了采用计算机的编码等，它可在发生事件的地点发出信号，也能瞬间适应在不一样的情形下所面对的操纵计划和谋略，一步步开拓的时间耗费也较为少，按照预先任务的目的和要求，商量讨论方案的过程中可以通过一部分一部分的设计提供各种各样的可能出现的情形对于PLC，最常用的操纵方式为使用模拟量、传动和运动等，该方案的能力完全足以担当，要是事件发生的时候改变了事件的形态，我们就可以更升一级或改动计算机的编码指令，这样下来就不需要再经历繁复的多次的研究与开拓过程了。因而，PLC成为了本次设计中起决定性作用的模块。这样下来，遵循预先制定的任务的目的和要求，拟定的方案一步一步的完成外部元件的制定和内部计算机编码指令的编制。本次系统综合对事物的分解辨析，最优的择取是应用PLC对整体中某一问题订立的各个层面发现的问题去解决。2.4可编程控制器的选型近年来，该控制器起决定性作用的切合实用学术思想范围是工业控制方面。应用PLC来对其中一部分的计算机指令进行了编排。运用了研发的一系列算法和对运算不一样的数据贯彻实行为机械装置的直接操作化和手动的操纵。遵循任务的目的和要求，预先制定的方案目标，我们将看到可编程控制器融化汇合了大多数位居前列的技术和大多数学术思想的范围领域，近些年来的机械直接操作化的进步与发展的倾向来看，该控制器起决定性的作用，且会在各种特定的时间和空间下对产品进行进一步的操纵。当今，外国公司的商品牌号使用的范围最广大，且在生产中起着决定性的作用。各式各样的PLC具备着贴切不一样的场合，都有着各式各样的软件进行编排计算机的编码指令，但是大多数工作遵循的规则和构成的结构基本上彼此无差异。控制器中的计算机代码集最为涉及面广的就是FX2N系列，具有很好的性能，可以进行各种功能的设计编译，可以与其操纵作用的机器元件进行互相的传送消息，具备着较为强大的传送消息功用。7个扩展功能模块是它可以连接的最大的限度。本系统按照功能要求，这个系统采用的控制器的型号为FX2N-48MR，这个可编程控制器采用的是24个数字量的输入点和24个数字量的输出点构成的，在这个根基上，2个RS-485接口是传递消息通讯接口，通讯传送消息时可以依据协商后决议共同遵守的约定来传送，运用GX-Works2对计算机的一部分指令进行编制。它具备了极其多的益处，如向外拓张展开的本领较强，运行时的迅速程度较为迅猛，较为贴合我们依据任务的目的，预先拟定的方案。2.5光电传感器的选型光电传感器往往起决定性作用的是应用光信号和电信号之间生成的信号并与之进行相互的转变更换，这样可以找到范围以外的信号。该效应其决定性作用的是物体的表面被光照射之后，经过了相连接续吸取容纳一部分的光的能量时，传导输送到内部以电的形态表现出来，它具备相对对外界事物反应很快的相应和观测值与真值的接近程度也比较高。传到输送信号不接触的时候不会毁坏执行性的仪器。这种位置的检测元件往往被工业的现场经常采纳。该线路不停地瞄准所要到达的目标在进行发射出一束光束，之后得到的光束再通过接收器回收，我们运用辨别接收到的光量来点验查看并对位置进行性能和安全的测量。进行系统设计时，位置检测的元件采用的是欧姆龙公司生产的EE-SPY402凹槽型传感器。DC24V为传感器的电源。2.6苹果大小检测仪的选型该检测器工作遵循的依据是：外边的光束照耀投射到苹果的外表皮面上，这个光源通过一系列的算法之后在光电转换器上显现出来，从而产生了电信号，这个信号转换为对应的方波信号需要经过放大电路产生电压，通过译码器转换。基于之前的叙述，择取固定苹果检测仪。柯达公司的P150-D24-3DO苹果检测器是遵循任务的目的和要求，预先定出的拟定的方案，发射出了一束光，在经过一系列的计算机内部的算法可点验查看苹果的尺寸。它拥有很多的益处，如收到信号反应很迅速，是没有波动且实际使用价值也较为高。最终将这个仪器与可编程控制器相连领接共同互相作用于系统。3硬件设计3.1设计思路分析根据这个系统的总体设计的方案，现在详细遵循任务的目的和要求，预先定出的拟定方案外部元器件的部分。对于可编程控制器的电路连接线路的方法和过程需要更加认真受教研习和掌握小型装备的选型组件依据的内容。尤其对各个元器件连接线路的部分，应该思量并且周密的对事物进行分解辨析，这样来保证方案的精准无问题和误差可言。电路连线部分必须明确且在发动机进行运行转动时收到了基本的维护，运用思量操纵电路中抗扰乱的方法来加快、拉升系统的稳固安定性。根据小型装备的择取，思量利用AC220V的PLC的接线电路。它有很多的益处，如运行的时候稳定可靠并且不受其他外界的扰乱。依据之前对系统要求分解辨析后预先拟定的方案，硬件设计如下：主要有三大电路，还需要思量从里边传导输送到外部和从外部传导输送到里边的所涉及的范围，这样就可以在下一次的调整和存储留有一定数量的地方。择取AC220V小型电源是系统更加稳固安定。依据系统遵循任务的目的和要求，预先拟定的方案，运用自锁保护来操纵小型的设备，要是里边的传导输送到外部的信号发生改变的时候，电动机就会有了电流流过并且开始操作，电流也会逐步的流入到线圈中，起决定作用的触点也进行吸合。当电动机断电停止的时候，接触器线圈就不会有电流产生，同时主触点也将会断开。过流和过载保护在大部分的电路中起决定性的作用，其中过流保护最重要的是利用断路器进行操纵，然而过载保护则是运用热继电器操纵的。3.2主电路的设计及分析依据系统任务的目的和要求，预先拟定的方案起决定性作用的电路是在按下开关按键，电流就会持续的通过电路，要是按下别的开关的按键断开电路的时候才会没有电流通过，因而可以对传送带进行运行操纵。（1）断路器在运行的过程中，有过流故障的时候就可以发挥断路器的作用了，这样就保证了电网和我们在使用过程中的安全性。它操纵了电路的截断或连接使其接通。其涉及的方面和范围较为广泛，起决定性作用的是维护一些机器中电流正常的流过。（2）交流接触器该接触器进行电动机与多种不同的机组一块配合使机器运转或结束择取。其中触点的闭合或截断可以精确操纵该接触器。该接触器的型号极其多，往往通过主触点和辅助触点相互作用来操纵，用它来控制连接、截断电路，与此同时，低电压释放也需要它的保护，在控制系统的过程中起非常核心的地位[16]。交流接触器起决定性作用的触点额定电流一般遵循比电动机额定电流大1.4倍的原则，同时电压等级方面，交流接触器和电动机相比也必须要大于或等于，往往择选的线圈电压是AC220V。因而，通过产品选型可知，正泰电器生产的CJX2-09型接触器可以作为参考，择选AC220V为这个线圈电压的益处将最大，电流选用9A，基本贴切电动机运作的情况。（3）热继电器过载保护通常作为热继电器最为主要的功能，非常多的应用在了我们的生活当中，它通常可以对一些电动机或者其他的有关于电气的设备和电气的线路实现了过载保护。流过的电流会产生相应的热量使得双金属片形状变化，从而以此推动了控制连杆，电路则马上就被切断，当然，起决定性作用的电路也就会立即没有电流通过了，过载保护往往对大多数的电路就是这样运用的。通常的情况下，需要思量并精准确定电机的额定电流值。因而，型号为JRS1-D093162.2-4.5A的JRS1型热继电器成为了本系统择选的仪器。3.3可编程控制器电路的设计及分析三菱FX2N-48MR系列在PLC中起着决定性的作用的型号，依据系统从外部的信号输送到里边运用了7个I点，从里边传导输送到外部则运用了6个0点。其中PLC的电源的一头为AC220V，L1-正极、N-负极为接通线路的端子，要是颠倒连接了两个端子的位置，就会发生一系列的故障，将会对PLC产生了一定的毁坏。还有就是从外边传导输送信息的电路，要是内部的器件发生了变换，这个电路便有了电压，灯就会发光。本系统对于大苹果、中苹果、小苹果进行信号输出，直接连接如可编程控制器的输入部分。

4软件设计4.1I/0分配设计基于对苹果大中小不同类别的分拣系统的操纵设计，按照任务的目标以及运行需求，我们对输入输出口的分布做了一个简单规划，那么这就是设计出一个软件所迈出的第一步，同时I/0口的分布配置还为后续的计算机编码编写以及模拟运行的有关工作奠定了基础，首先在一定程度上大大的减少了整个系统研制的时间跨度，避免许多错误的产生，对于后期故障的找出以及处理也是提供了很大的便利；其次，就是降低了设计历程中的错误率，使得编程工作更高效，对系统的功能效用做出了更为完整妥当的呈现，不会出现一些遗漏比如输入以及输出的测算，实现真正意义上的有理有据；还有一个作用体现在仿真这部分的运行调试上，我们依据开关的动作限定不同，来监测其有无输入类信号的出现，以及对应的指示灯有没有亮起来等这些信息对系统的运行情况作出较为精准的判断，这一步一步都是按照I/O口的分配设置来进行的。具体的话就是在系统处于输出状态时，执行部分并没有运转，就需要查看I/O表，确定一下这个代表输出的对应的灯有没有亮起来，没亮的话就是没有进行输出的操作，灯亮就可能是线路存在问题。4.2编程软件的介绍PLC有三菱FX系列等多种，其中使用最为广泛的编程软件有GX-Works2，这个软件的能用梯形图和语句表等语言完成对程序的编辑，以实现相关的系统方面的监测包括后续调试工作，主要功用大致包括实际使用中程序框架的构建，PLC有关问题的诊断和处理改进，程序上涉及到更多的就是编写了，还有实时的线上监测控制。这个软件是一种编程工具，通常用于PLC的按照任务的目的和要求,预先定出计划、调试并且维护。与之前使用的GXDeveloper软件进行比较，这个软件可以非常方便的展现出来按照任务的目的和要求,预先定出计划的系统的操作性能和功用的增高、拉升，用户使用更加简单方便。（1）GX-Works2的程序下载是通过功能列表中对“在线PLC程序编写”的选择来完成的，使其存在于这个控制器里面，实现的是这部分模块的写进去与读取出来的操作。（2）上传步骤：找到“在线”功能块，选中“PLC程序的读取”，完成这个操作。（3）三菱系列中的A,FX,Q这些都能使用GX-Works2软件来进行所需程序的编译，因为它具有很高的通用性。4.3程序流程图的设计在此分拣系统的设计中最根本的也是至关重要的部分就是有关工作流程的框图的规划了。当触动开始按钮，系统也就正式处于运转中了，此时如果传感器给到的反馈是输入型的信号，我们认为传输带可以参与到苹果的分选输送工作中，需要执行打开的动作，这一过程中也会对果子大小的不同做出一个分类判断并把信号传进PLC里面。接收到的是大苹果的反馈信号的话，第一步就是为大苹果从被检测玩的位置传送到编号为一的挡板这段距离预留出一个时间，也就是T1的延后时间动作的变换；第二步进行的是经由一号档口会把大苹果送到下一个原本预算的位置，与此同时执行T11延后时间，这段用于一号挡板的结束工作时间。接下来输进来的是中苹果的信号，首先执行的是关于T2的延时步骤，为中苹果到达二号挡板出留有足够的时间，其余过程参照大苹果在挡板处的流程，不同的是结束延迟时间用的是T12。当输入信号识别到的是小苹果，规定使用T3延时，目的依旧是给足果子到达三号挡板地方的时长，延迟结束，挡板完成输出动作，使小苹果置于固定点，此时使用T13为其结束工作延长时间。4.4程序的设计4.4.1启停程序X0这个操纵启动的按键打开，随之有所变化得就是M0继电器同时形成一个自锁状态，要使M0断开不通电就需要操作控制停止的键另一个就是在输入信号是X6热继电器的时候可以实现。4.4.2苹果有无程序系统运转的时候M0有电流经过，这个时候X5传感器如果接受的是输入的信号，会产生一个上升沿，M1有了变化，在延后时间的作用下10秒之后再次对信号进行检测，没有反馈就表示没有果子需要分拣，M1会自动恢复到原来的位置。4.4.3苹果分选程序系统在运转的过程中，要是有大苹果的信号X2进入的时候，M10就会发生相应的变换，这个时候就会发生延后3s时间的情形，时间到达之后，栏板就会发生相应的变换，当进行识别T11的延后时间规定时，需要再延后1s之后M0就恢复到原来的位置。大苹果在这个时候已经被分拣到了相应的地点。中小型苹果也是运用基本相同的算法进行分拣的。4.4.4外部指示程序当有苹果输入的时候，M1有电流流过，就会产生可以进货的提示信号Y5，当信号Y1产生故障异常的时候,因为热继电器X6将有电流通过.。从而立刻做出相应的动作，将整个系统停止。4.5程序的仿真运行仿真的依据是前面的流程工序图以及输入输出点的分配列表，以此对程序中的软元件和相关元件进行测试模拟运行。软元件这块可以执行强行的开关以及其取反的操作，会对状态有所影响