基于PLC控制的多传感器物料自动分拣系统

第1章绪论1.1课题研究目的及意义自动供料系统是当今常见的工业生产设备，因步进电机有如下各种特点：是控制系统中的执行单元，是一种利用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移或直线位移的执行电机。其中步进电机最大的应用是在数控机床的制造中，因为步进电机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以被认为是理想的数控机床的执行元件。随着步进电动机技术的发展，步进电动机已经能够单独在系统上进行使用，成为了不可替代的执行元件。由于计算机技术的发展，使得步进电动机获得了广泛的应用和普及，除了在数控机床上的应用、计算机外围设备、钟表、数字控制系统、程序控制系统以及许多航天工业装置中得到应用。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。故自动供料系统步进控制有很广泛应用价值。步进电机的优点包括在宽广的频率范围内可以实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，因此步进电机控制系统对步进电机的运行性能具有重要影响。现在比较典型的控制方法是使用单片机产生脉冲序列来控制步进电机。但是，采用单片机控制，不仅需要设计复杂的控制程序和I/O接口电路，实现较为麻烦，而且对工业现场的恶劣环境适应性差，可靠性不高。相比之下，基于PLC控制的步进电机具有设计简单、实现方便、定位精度高、参数设置灵活等优点，在工业过程控制中使用可靠性高，监控方便，已成为当代工业自动化的主要支柱之一。因此，用PLC来控制步进电动机在实际的控制系统中应用非常广泛，具有非常实际的价值。1.2国内外研究现状国内研究现状：高崇晖，赵震，李玉强，陆霓凤，刘福强在《汽车覆盖件自动冲压生产线虚拟仿真技术研究》中提出自动冲压生产线是由多台压力机串联组成，以带有真空吸盘的端拾器在工位间自动传递工件。本文分析了自动冲压线各部件的运动规律，提取相关数据构建具有等效运动的凸轮，以分段函数定义运动时序关系，建立了虚拟运动模型。对汽车行李箱外板模具进行了运动仿真，检查运动干涉情况，仿真结果与实际相符，实现了预期的目标。符起贤，张贵成在《一种新型的多机连线自动搬运生产线》中介绍一种新型的多机连线自动搬运生产线，阐述了该生产线的结构特点及工作原理。多机连线自动搬运生产线具有送料精度高及生产效率高等特点，可实现零件的批量化及自动化生产，为满足产品的生产和市场需求提供了设备保障。肖艳军，李磊，周婧，关玉明在《基于PLC的自动续料机械手》中介绍了一种基于PLC控制的新型自动续料机械手结构。该装置应用于冲压生产过程中对各工位自动续料。对该装置的主要机械结构、动作方式、电气控制原理、控制方式做了详细的表述。国外研究现状：国外关于此的研究多如过江之鲫，探讨的广度和深度都比国内更进一步。在1969年的美国，研制出了世界上第一台的PLC是数字设备公司(DEC)，并且得到了广泛的认可和应用。之所以命名为PLC是因为当时只可以进行逻辑运算。随着科技的不断进步和发展，大概在七十年代的后期，PLC得到了快速的发展，这种发展大概可以说是从逻辑控制到数字控制，现在也逐渐发展到了现在的生产过程里面，这算是成为了真正意义上的电子计算机的工业控制，所以命名为可编程控制器(programmablecontroller，PC)，但是英文的缩写比较容易混淆，就像这次的PC特别容易和programmablecomputer也就是个人计算机发生不明确，所以大部分人还是接受可编程控制器的缩写是PLC。因为PLC在世界上的应用的越来越多，所以国际电工委员会(IEC)在1985年进行了国际上的规定，为了统一世界上的认知，这种概念是这样定义的，他是一个系统，这个系统是进行数字运算的，而且正是因为工业环境的复杂，使得应运而生了PLC，这其实就是采用了一个编程的存储器，把命令存储在芯片里，用来执行一系列的操作，进行输入和输出的转换命令进行操作，来进行各个结果的实现，来进行生产。而对于继电器的发展，主要是从逻辑控制来说的，这是因为这种特殊的控制，所以在数字处理方面，逻辑控制方面都是有很多可取的优势的地方的。而对于重要的部件继电器来说，主要是在两个方面起着关键性的作用，第一是可以进行逻辑运算，第二是可以通过弱电来控制强电。1.3本文研究的主要内容在此文章中，根据其不同的物料分拣系统进行分析，详细介绍了依靠PCL技术进行设计的物料分拣系统，还对物料分拣系统中的传感器信号的处理、采集进行分析，通过对设计指标的分析，可以获得其系统在各种运行情况下的元件选择和模块选型。系统的设计完成之后，需要对系统的运行进行整体的测试。根据其硬件部分，对其安装的位置进行调试，使得其传感器的安装和物料的运行角度合适。在对各个气缸进行速度调试，进行软硬件的综合测试，实现物料的分拣过程。第2章系统方案设计2.1自动分拣系统原理在自动物料分拣系统中最重要的一个设备是自动分拣机。系统在工作过程中，其简单的工作过程可以这样描述：物流中心通过获取各种供应商的货品，借助运输工具输送大批量的商品，机器通过设定好的程序以最快的速度完成所有货物的卸货和进行自动的货物分配，通过工具将这些商品运输到指定的位置（比如相应的仓库、货架、收货人），同时，按照供应商的要求，按时把这些货物发送到供应商指定的位置，自动物料分拣系统可以在庞大的货物中，找到相应的货物堆放位置，以最短的时间，按给出的数量进行出库，再将这些商品进行打包，通过运输将其放置在不同的配送站台，最后进行货物的装车。自动物料分拣系统的构成分别由分类装置、分拣道口、控制装置和输送装置等组成。分类装置可以对货物进行分类，对货物进行判断，将具有相同分拣信号的物品进行输送轨道改变，使得这些物品通过输送装置进入同一个分拣装置口。当前的分类装置有许多种，当前常用的有：倾斜式、分支式、推出式与浮出式等几种类别，不同的装置对包装的平滑度、包装的质量和包装材料都有着不一样的要求。控制装置可以进行商品的识别、分拣信号处理和接收，由不同的分拣信号对这些商品进行分类，通过其不同的送达地点和货主进行货物的分拣。货物的分拣辨别可以通过键盘的输入、质量的检查、条形码的识别、形状的辨别和高度监测来实现，本次设计通过传感器去识别不同的物品种类的判别，主要通过颜色传感器、磁性检测传感器、非磁性检测传感器等对物料进行检测和识别，通过这些辨别将决定货物进入哪一个分拣通道。输送装置的构成是由输送机或者传送带而形成，重要的作用是对货物进行辨别，进行货物的分类，把货物输送到不同的分拣通道上，使得货物的输送可以进行后续的工作。分拣道口是将货物进行分离，将一个类别的货物输送到一个集中通道里，其构成部分是：滚筒、钢带和皮带等构成，可以使得商品由主输送带进入集货区，之后再由工作人员进行装车输送。上面四个装置可以使用计算机网络进行连接起来，结合人工控制进行处理，可以将其进行构成一个完整的物料分拣系统。2.2系统总体方案材料分拣机的PLC控制用于对相关材料的自动化分拣，其硬件结构框图如图2-1所示。图2.1系统的硬件结构框图本系统使用了PLC、颜色传感器、磁性检测传感器、位置控制、步进控制及气动等技术，分成自动取料和自动供料两个子系统。系统由旋转盘、步进电动机、功率驱动器、定位传感器、看料传感器和传动轮组成。系统工作部件及传感器分布如图2-2所示。图2.2系统工作部件及传感器分布步进电动机的转速决定于其输入信号的脉冲频率，并与频率同步，改变脉冲信号的频率，即可控制其转速。脉冲数、脉冲宽度或周期装入相应的控制寄存器。改变脉冲数量，就可改变步进电动机旋转的角位移；改变脉冲周期，就可改变控制频率，以改变步进电动机的速度。第3章物料分拣系统硬件设计3.1PLC的选型3.1.1PLC的分类可编程控制器是一种为工业机械控制所设计的专用计算机，在各种自动控制系统中有着广泛的应用，它是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品，逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因而称为可编程程序逻辑控制器(ProgrammableLogicController)简称PLC。当前在我国对PCL进行分类还没有一个完善的标准。但从应用范围和性能进行分析可以得到如下。（1）按性能分类由控制功能、PCL的I/O点数和存储器的不同进行分类，可以分为小、中和大型三类。小型的PCL又可以称作低档PCL，其储存容量较小，IO点数不足128点，性能较低，实现的功能简单，主要以开关量为主，实现定时记数控制和条件控制。比较符合小规模的生产。中型的PCL可以称作中档PCL，储存容量在4K~8K之间，其I/O点数的数量在128~512点的范围内，其功能相对完善，具有一定的模拟和控制能力，可以进行数值转换和开关量的控制、中断控制等。该装置比较适用在小型的生产过程中，可以实现闭环控制。（2）按结构分类由PCL的结构形式进行分类，可以使得PCL分为机架式与整体式两种类别。机架式PLC可以使得PCL中的各个单元变成独立的模块单元，可以在使用的期间，将模块分别插入到机架的底座当中。可以根据实际的生产情况进行独立的模块建立，可以完成不同的控制。这种的PCL在运行上具有较强的性能，可以使得配置非常的灵活，比较容易扩展。一般在大中型的PCL中都采用这种结构进行控制。整体式PLC是将所有的元件整合在一个装置中，不能进行单独的配置，所以使得其适用性低，具有体积小、制造成本低、输入点少的缺点。（3）按应用范围分类根据PCL的使用用途进行区分，可以将PCL进行专用型和通用型的划分。一般专用型的PCL使用在特定的场合里，其控制质量较高。而通用型的PCL使用范围广，可以在各个领域进行应用。3.1.2PLC种类及型号选择（1）PLC型号选择现在的PCL生产厂家较多，主要的生产厂家有：FANＡC、三菱、东芝、西门子、OMRON等等，可是可以生产各种类型的PCL生产商并不是很多，现在应用最广泛的是OMRON、三菱、西门子三家生产商。此次设计对输入和输出点具有一定的控制要求，需要PCL具有实际输入点15点和输出点8点，对比三菱FX系列(包括FX0S、FX１S、FX0Ｎ、FX1N等）系列中Ｉ／Ｏ点数为32点各型号的PLC和西门子系列的PCL，通过分析其在运行过程中的性能、造价、适用场合等等，该系统是选择型号为：西门子生产的PCL，其主机型号为S7-200系列，内置开关量I/O(24路开关量输入/16路继电器输出）；PCL配有电流控制，可以提供24V的直流电源。（2）PLC模块的选择①远程I/O模块：这种模块可将控制站和输入输出装置分离，将输入输出信号通过网络传输到控制站，可以方便地实现对分散装置的远程控制。②高速计数器模块：PLC内部的计数器的最高计数频率一般比较有限，当需要高速计数时，可以通过安装高速计数器模块来扩展计数器的计数范围。③定位模块：这种模块一般配合伺服电机或步进电机使用，通过对电机的控制，保证机械设备的加工精度。④通信联网模块：PLC与其他设备之间的通信和联网可以通过安装通信联网模块实现，如通过以太网、Profibus等协议与其他PLC或计算机进行通信。⑤模拟输入模块和输出模块：这种模块可将模拟量输入转换成数字量，或将数字量输出转换成模拟量，以实现对流量、速度、压力、张力等变量的控制。3.2传感器的选择3.2.1传感器的简介现在的传感器在各行各业受到广泛的使用，而面对如此多的传感器，国家制定了相应的规范，在GB7665－87国家标准中，传感器的定义是这样的：可以对相应的东西进行测量，并且将所测量的结果按照一定的程序将其信号通过转换，使得转换后的信息可以被器件使用，一般由感应器和转换器构成。传感器可以进行信号的检测，可以获得相应的被测信息，还可以对检测信息进行转换，对其进行电信号的转换，通过其他的信号进行输出，从而实现信息的记录、传输、显示、记录、处理、控制等等要求。该装置也是完成系统自动控制和自动监测的重要过程。现在的传感器在构件组成上，通常是由变换元件、敏感元件、辅助元件等三大部分组成。由于现在技术的更新换代，所以传感器也在不断的发展，借助集成芯片技术，使得传感器的各种器件被安装在一个集成芯片上，现在将传感器的信号处理电路和转换装置都安装在一起。所以，现在的辅助电源和信号转换都为传感器的一个组成构件。图3.1传感器的组成示意图敏感元件——可以进行测量的感应，可以将测量数据进行输送，对其进行判定，确定一定的关系，比如波纹管与膜片，可以使得测量压力转换为位移量。在让热电偶对电量输出的情况下，使得其成为传感元件。在一些新的传感器当中，比如差动变压器式位移传感器、压阻式和谐振式压力传感器这两种传感器，可以使得两个部件融为一个整体。变换元件——简称传感部件，这个是传感器组成的主要部分。可以进行测量的直接感受，还可以进行测量的输出，比如相应的热电偶。可以将测量物获得的信号进行关系确定。另外由于可以不受到压力的控制，形成一定的关系确定。信号调理与转换电路——通过对传感器获得的信号进行显示，可以将电信号进行控制。现在的信号调理与转换电路随着传感器的不同其类型也有很多，当前用的电路主要有阻抗变换器、放大器等。根据在不同情况下使用不同的传感器，传感器的构造可以制造的不一样，可以是复杂的、也可以是简单的；可以是不进行反馈的开环系统，还可以是闭环的反馈系统。使用的传感器，根据其不同的工作状态有不同的差异。3.2.2传感器的选择传感器通过对其检测对象进行电信号的转换，可以使得其进行信号的变换。可以使用在各种系统中，主要进行环境、对象的状态检测，可以使得其为控制系统提供有效的信息。对其设计的需求进行分析，选用合适的金属传感器、检测器。对其检测位置装置，检测气缸的动作是否可以正常进行，对其物料进行分析，识别物料。在此次系统的设计过程中，需要对气缸执行相应的操作，使得相对应的位置监测装置是否可以进行正常的工作，现在通常使用的位置监测装置是行程控制开关。一般的行程控制开关是对其位置进行限位，可以根据实际运行的位置进行线路的转换，可以对装置的运行进行位置限制运行。在进行生产的过程当中，对行程开关进行预留设置，实现电路的切换。当前的行程开关有许多种类，分别为杠杆单、直动、滚轮直动等等。需要根据不同的使用环境进行行程开关的选取，进而满足各个方面的工作。此次设计主要使用的感应器是直线接触式磁感应开关，可以对气缸的位置进行检查，只有当进行到相应的位置时，才能控制行程开关，进行相应的动作。（1）看料传感器T1的选型根据本系统的具体要就，看料传感器T1的作用是在装料中，原料到了一定重量的时候就停止装料程序。故选择沉重传感器，型号为：CYB-602压式称重传感器。其实物图如图3-2：图3.2CYB-602压式称重传感器其主要技术指标如表3.1所示：表3.1CYB-602压式称重传感器的主要技术指标主要技术指标单位技术指标灵敏度>mv/v2±0.013±0.01非线性%FS±0.02

±0.03滞后重复性%FS0.02蠕变%FS/30min±0.03零点输出%FS±1零点温度系数%FS/10℃±±0.02

±0.03额定输出温度系数%FS/10℃输入电阻Ω385±10输出电阻Ω350±3绝缘电阻MΩ≥5000供桥电器V10(DC/AC)MAX:15(DC/AC)温度补偿范围℃-10—+50允许温度范围℃-20—+60允许过负荷%FS150连接电缆mmΦ5x3000(6000)连接方式输入input:红Red(+)黑Black(-)输出output:绿Green(+)白（2）定位传感器T2的选型根据本系统的设计要求，定位传感器的作用即当选定的被检测的点位于T2的检测位置时，步进电机暂停，系统进行装料。根据这要求，传感器要检测出被测物体的有无，所以本设计决定用光电头（色标传感器）。其型号为：GDJ-211B。其实物图如3-3所示图3.3光电头（色标传感器）GDJ-211B的实物图其主要技术指标如表3.2所示表3.2光电头（色标传感器）GDJ-211B的主要技术指标型号GDJ-211B光源蓝响应时间50us检测距离8mm开关输出亮通+暗通两条线输出（NPN型）开关输出电流＜200mA开关输出电平低电平(通)：＜1.5V高电平(断)=0.7V(RL=∞）电源电压及电流10-30VDC、＜80mA保护功能电源反相保护、负载短路保护工作环境温度0~50度、日照＜1000Lux重量450g外形尺寸60x28x105mm引线2m（3）颜色检测传感器色彩传感器又叫颜色识别传感器或颜色传感器，它是将物体颜色同前面已经示教过的参考颜色进行比较来检测颜色的传感器，当两个颜色在一定的\t"/item/%E8%89%B2%E5%BD%A9%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8/_blank"误差范围内相吻合时，输出检测结果。色彩传感器在\t"/item/%E8%89%B2%E5%BD%A9%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8/_blank"终端设备中起着极其重要的作用，比如色彩\t"/item/%E8%89%B2%E5%BD%A9%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8/_blank"监视器的校准装置；\t"/item/%E8%89%B2%E5%BD%A9%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8/_blank"彩色打印机和\t"/item/%E8%89%B2%E5%BD%A9%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8/_blank"绘图仪；涂料、纺织品和\t"/item/%E8%89%B2%E5%BD%A9%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8/_blank"化妆品制造，以及医疗方面的应用，如血液诊断、尿样分析和\t"/item/%E8%89%B2%E5%BD%A9%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8/_blank"牙齿整形等。色彩传感器系统的复杂性在很大程度上取决于其用于确定色彩的波长谱带或\t"/item/%E8%89%B2%E5%BD%A9%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8/_blank"信号通道的数量。将用于单一色彩\t"/item/%E8%89%B2%E5%BD%A9%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8/_blank"谱带的一个光电二极管、滤色器和跨阻抗放大器组合在一块芯片上。与分离型实现方案一样，三个元件的输出被馈送到一个外部\t"/item/%E8%89%B2%E5%BD%A9%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8/_blank"三通道A/D转换器中，接着进行数字处理。本次设计采用TexasAdvancedOptoelectronicSolutions(TAOS)公司推出的TSLR257型号的传感器。该传感器支持三重16位计算的RGB光源；三种检测模式适用于各种目标物；双数字显示&可同时存储8种颜色；设置简单，只需按键一次即可完成设置。图3.4颜色检测传感器（4）磁性检测传感器一个完整的磁性测量系统主要由磁性传感器、信号处理电路和被测标的组成。为了适应各种不同的应用场合和需求，磁性传感系统可根据测量原理，来对磁性传感器以及被测标的进行不同的分类。通常，磁性传感器的类型主要包括电感式传感器、霍尔传感器和磁阻传感器。本次设计根据需要选择NS-30A磁检测传感器，它的特点是辨别能力：N/S约3mT(约30Gs)以上可辨别；外观尺寸：M6mm×50mm；电源：DC5V；输出：N/S性电平输出（约3.0V)；工作温度：-20~80℃。图3.5磁检测传感器3.3驱动部件分析与选择在系统的驱动系统中，是由执行机构和驱动机构组成的传动装置，而对驱动系统的驱动动力的不同可以进行划分，分为：电气、气液联合、液压、气压、电液联合等等不同的驱动方式。当前在驱动采用上，一般使用气压、液压、电气三种驱动模式进行驱动。电气驱动的主要特点是：驱动功率较大、速度反应快、便于进行检查、信号传递简单、控制精密度高。可是这种驱动方式的缺点是造价高，只能使用在某些场合。所以需要其选择其他经济的驱动方法。液压驱动的优势是：可以进行平稳的转向和变速、发动功率较大、对过载保护容易完成、可以有相对长的使用寿命、可以进行自动润滑工作。也存在油液泄露，对环境造成一定的污染，需要一定的油液配置，制造的成本较高，在工作上会产生较大的噪音。气压驱动的主要特点是构造简单、制造成本低、没有污染性、功率体积比较高、工业抗干扰性强、应用范围广。另外，气动技术可以成为廉价的控制系统，因为性能的不断提高，使得生产的成本得到下降，可使用在各个现代化生产领域当中。现在的现代化生产设备主要可以配置气动系统。已经逐渐成为生产企业中的重要工具。根据步进电机的相数、电流以及适配关系，所选的步进电机驱动器为DMD402步进电机驱动器。其特点为：最大输出电流2A（峰值）；半流调节；最大细分数可达128；过流保护。其电气特征如表3-3所示：表3.3DMD402的电气特征说明最小值典型值最大值输出相电流额定值（A）0.25--2.0电源电压直流（V）103240逻辑输入电流（mA）61030DMD402步进电机驱动器的实物图如图3-4所示；图3.4DMD402式步进电机驱动器的实物图接线端子定义如图3.5所示；图3.5DMD402接线端子定义图3.4其他元器件及其选择实现材料的自动入库工作依靠的是料槽这个主要装置，在底部设置了一个传感器。可以在使用的期间，人为的将材料放入料槽当中，只有光电传感器监测到料块时，系统才会进行相应的工作。系统进行运行工作的时候，可以使用传送带进行输送，将材料输入相应的传送带上。气压指示仪表和调压阀、空气滤器都被装置在一个区域上，可以对气压进行输送，通过传输将其输送到气阀下面。借助调压阀进行压力的调节，使得每台的输出压力和装置具有一样的压力，并且使得其压力稳定与一个值。在空气的过滤器当中，可以对其杂质进行相应的过滤，使得空气得到净化。先导式电磁换向阀、气缸、传感器和导料轨道共同构成自动分选的装置。传感器进行料块的检查，当检查到料块经过时，使用先导式电磁换向阀使得气缸进行相应的驱动工作，让料块进入相应的导料轨道。系统在控制上采信号，可以根据信号进行不同的工作。3.5I/O口的选择及PLC接线根据材料物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7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。根据物料分拣系统的需要配置出I/O对应功能，列表如表3-4、3-5所示：表3.4输入开关表功能IO推气缸1推出到位检测开关I0.0推气缸2推出到位检测开关I0.1推气缸3推出到位检测开关I0.2推气缸4推出到位检测开关I0.3推气缸5推出到位检测开关I0.4磁性检测传感器I0.5非磁性检测传感器I0.6颜色一检测传感器I0.7颜色二检测传感器I1.0推气缸1返回原位检测开关I1.1推气缸2返回原位检测开关I1.2推气缸3返回原位检测开关I1.3推气缸4返回原位检测开关I1.4推气缸5返回原位检测开关I1.5下料检测传感器I1.6计数检测传感器I1.7急停开关I2.0复位按钮开关I2.1传输带过载反馈I2.2系统启动按钮I2.3系统停止按钮I2.4表3.5输出开关表说明IO推气缸1控制电磁阀Q0.0推气缸2控制电磁阀Q0.1推气缸3控制电磁阀Q0.2推气缸4控制电磁阀Q0.3推气缸5控制电磁阀Q0.4传送带电机启动继电器Q0.5系统自动运行指示灯Q0.6故障指示灯Q0.7根据控制要求可得PLC系统的接线图如图3-6所示图3.6PLC系统外部接线图第4章系统软件设计4.1物料分拣系统的控制要求本设计主要介绍了一种可以适应不同物料分拣的系统，它可以对非金属和金属的材料进行分拣。系统的运行过程如下：1.启动系统：按下SB1启动按钮，系统的运行指示灯亮起绿色，PLC开始运行。2．物料提升：送料驱动机开始运行，将物料提升至料槽。3.物料监测：光电传感器对物料进行监测，如果四秒内没有监测到物料，系统停机运行并发出报警。4.物料投放控制：重量传感器对物料投放进行控制，并在上机位进行显示。如果没有监测到合适的物料重量，系统会发出蜂鸣器警报。5.投放比例控制：系统可以直接进行控制，对物料的投放比例进行控制。6.停止系统：按下SB2停止按钮，系统停止动作，上料装置进行复位，传送带完成最后一个物料的输送后停止工作。这种分拣系统具有适应不同物料的特点，可以有效地提高分拣效率和准确度，同时减少人力成本。4.2系统控制流程根据本课题的控制要求和安全要求，所设计的程序按照图4-1所示的流程运行，以达到本系统的最佳设计要求和完成系统的最终设计。图4.1系统流程图4.3梯形图设计PLC梯形图是目前应用最广泛的图形化编程语言，也被视为PLC的主要编程语言。与电器控制系统的电路图类似，梯形图易于理解，因此很受到工厂电气人员的欢迎，特别适用于开关量逻辑控制。通常称梯形图为电路或程序，并将梯形图的设计过程称为编程。梯形图的编程元件中，有些元件的命名沿用了继电器这一名称，例如输入继电器、输出继电器和内部辅助继电器等，但它们实际上不是物理继电器，而是存储单元（软继电器）。每个软继电器都与PLC存储器中的一个映像寄存器的存储单元相对应。如果该存储单元为“1”状态，则对应的软继电器的线圈会被“通电”，其常开触点将接通，而常闭触点将断开，此状态称为该软继电器的“1”或“ON”状态。如果该存储单元为“0”状态，则对应软继电器的线圈和触点的状态与上述情况相反，称该软继电器为“0”或“OFF”状态。编程时也常将这些“软继电器”称为编程元件。在梯形图中，母线是指连接左右两侧的垂直公共线，母线的左侧被称为左母线，右侧被称为右母线。为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线（左母线和右母线）之间有一个左正右负的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。在分析梯形图的逻辑关系时，右母线可以不画出。梯形图的逻辑解算是根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态。逻辑解算按从左至右、从上到下的顺序进行。解算的结果可以立即被后续的逻辑解算所利用。逻辑解算根据输入映像寄存器中的值进行，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态进行。以下是关于梯形图的一些规则：1.每个继电器的线圈和它的触点均用同一编号，每个元件的触点使用时没有数量限制。2.梯形图每一行都是从左边开始，线圈接在最右边（线圈右边不允许再有触点）。3.线圈不能直接接在左边母线上。4.在一个程序中，同一编号的线圈如果使用两次，称为双线圈输出，它很容易引起误操作，应避免。5.在梯形图中没有真实的电流流动，为了便于分析PLC的周期扫描原理和逻辑上的因果关系，假定在梯形图中有“电流”流动，这个“电流”只能在梯形图中单方向流动——即从左向右流动，层次的改变只能从上向下。根据本系统的控制要求，设计的图形图如图4-2所示：图4.2物料分拣系统的梯形图的程序4.4组态设计MCGS是一种基于Windows平台的组态软件，它的主要功能是用于构建和生成计算机监控系统。这个系统通过对现场数据的采集处理，以多种方式向用户提供实际工程问题的解决方案。这些方式包括动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等。MCGS利用了Windows平台的图形功能，界面一致性好、易学易用，能够快速构建工业控制系统。相比之下，传统的专用机开发的工业控制系统更为局限，MCGS的通用性更广，因此在自动化领域有着更广泛的应用。（1）程序的调试在进行PLC的用户程序执行时，可以选择单次或多次扫描的方式。首先，需要将PLC的工作模式设置为“STOP”，然后使用“调试（Debug）”菜单中的“多次扫描（MultipleScans）”或“初次扫描（FistScans）”命令。如果选择多次扫描，还需要指定扫描的次数。通过使用STEP7-Micro/WIN32编程软件中的状态图，可以监视用户程序的执行情况，并进行编程元件的强制操作。在运行模式下，可以通过选择“调试（Debug）”菜单中的“在运行状态编辑程序（ProgramEditinRUN）”命令，对主机中的程序进行编辑。需要注意的是，运行模式下只能编辑主机中的程序。如果主机中的程序与编程软件中的程序不一致，系统将提示用户进行存盘。当屏幕出现警告信息时，单击“继续（Continue）”按钮，PLC主机中的程序将会被上传到编程窗口中，此时可以在运行模式下编辑程序。在程序编译成功后，可以使用“文件（File）”菜单中的“下载（Download）”命令，或单击工具条中的“下载（Download）”按钮将程序下载到PLC主机。在完成程序下载后，需要退出运行模式编辑。可以使用“调试（Debug）”菜单中的“在运行状态编辑程序（ProgramEditinRUN）”命令，并根据需要选择“选项（Checkmark）”中的内容进行程序监控。图4.3组态仿真图STEP7-Micro/WIN32提供的三种程序编辑器（梯形图、语句表及功能表图）都可以在PLC运行时监视各个编程元件的状态和各个操作数的数值。这里只介绍在梯形图编辑器中监视程序的运行状态，如图A-15所示，梯形图编辑器窗口中被点亮的元件表示处于接通状态。图4.4下载配置程序监控可以帮助程序员实时监视PLC程序的执行情况，以便及时发现和解决问题。通过打开选项对话框中的“LAD状态”选项，并选择梯形图样式，可以在梯形图窗口中查看程序的执行情况。在需要启动程序时，可以单击工具条中的“View”按钮。这样，就可以在运行时检查程序的运行状态，发现错误和异常，以及优化程序的性能。（2）系统调试启动系统的仿真之后，系统开始运行，首先下料气缸闪动代表下料，下料之后物料往前走，同时下料指示显示出下料的个数。当一个物料在电机M的作用下向前运行的时候，这时候有不同的传感器进行检测，分别是：磁性检测、非磁性检测、颜色检测等，在仿真图中，不同的气缸表示不同的材料属性，当某个物料被检测出来之后，对应的位置就会指示，如下图所示，某一物料被其颜色一气缸检测出来。检测出来之后，物料会放入对应的位置完成分类，同时到位的指示灯会亮起，对应的位置计数会加1.当我们电机复位的时候，系统会所有参数都会置零。当系统出现紧急情况是，可以手动进行紧急控制，可以打开紧急开关，这时候系统就会立即停止。在设计中，物料的传感器应该尽量位置准确，以达到准确的定位。如果限位点设置得不准确，可能会导致取料位置的偏差，进而影响整个系统的工作效率。通过调整限位点的位置，可以避免这种问题的发生。在程序的模拟调试中，物料的控制状态可以直观地显示出来，以便检查程序的正确性和性能。例如，在物料分拣过程中，如果物料到达了指定位置，相应的指示灯会亮起，并显示数量。这种模拟调试可以帮助程序员及时发现并解决问题，提高程序的质量和可靠性。图4.5投放物料第5章结论综全文所述，本文对PLC及传感器技术的工作原理、适用领域做出了详细的介绍，根据材料分拣的实际需求采用PLC设计出了材料物料分拣系统具有很高的实用价值。该系统主要实现了以下功能：1.具有重量传感器能够精确测量所投物料重量，并在上位机进行显示2.具有按键能够直接对物料分拣系统进行各种物料分拣比例的控制3.具有上位机，能够控制各种物料的投放比例（存在多个物料分拣装置区分多种物料，根据重量按比例投放）4.当物料不足时，蜂鸣器报警并发送上位机5.监测存储柜温物料分拣数据情况发送给上位机。本系统以PLC为核心，利用PLC的控制功能控制步进电机，具有接线简单、编程直观、扩展容易等特点。增加步进电机的功能只需增加行程开关输入信号，不需改变原来的接线，软件上只需增加相应程序以及输出的功能。经过调试，该设计方案达到了适应性、精确性和可靠性方面的要求，证明其可行性。在设计物料分拣系统之前，作者进行了大量资料和文献的阅读，了解了自动物料分拣系统的发展历史、现状和应用背景，并学习了气动技术、传感器技术和位置控制技术等基本知识。本文设计的物料分拣系统对材料的材质进行了简单设计，可以拓展和完善分拣物品的种类和性能，使其适用于各行各业，实现分拣线的无人化作业，大大提高生产效率。参考文献[1]翟冠男ZHAIGuan-nan,等.煤矿皮带运输机PLC控制系统的设计与实现[J].机电工程技术,2017.[2]左一凡宋帆.PLC控制交流变频调速控制系统在电梯中的应用[J].科技创新导报,2018,v.15；No.439(07):10+12.[3]阳学进陈定方董明望,等.自升式风电安装船PLC控制系统设计[J].2021(2012-4):55-57.[4]常玮.PLC控制系统干扰及抗干扰措施研究[J].通讯世界,2017(23):327-3