自动搬运物流分拣系统设计毕业设计

本科生毕业设计自动搬运物流分拣系统设计Thedesignofsortingsystemaboutautomatichandlinglogistics

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

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注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日

评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签名）年月日摘要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。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。

此文主要讲述自动搬运物流分拣系统。在熟悉了分拣系统原理的基础上，根据分拣任务要求，以三菱PLC为控制核心，Mcgs组态软件为监控软件，结合气动装置、传感技术,设计出材料分拣控制系统,实现产品的自动分拣搬运。系统具有自动化程度高、设计成本低、运行稳定、精度高、效率高、易控制的特点。PLC控制的自动搬运物流分拣系统具有很大的柔性，对控制对象和控制要求的增减,可在本系统基础上，根据需求稍加修改即可实现。关键词：可编程控制器；分拣装置；控制系统；组态软件ABSTRACTPLCcontrolisthemostcommonlyusedindustrialautomationcontrolmethod,itsconvenientcontroltowithstandanadverseenvironment.PLCtraditionalrelaycontroltechnology,computerandcommunicationtechnologiesareintegratedspecificallyforindustrialcontrolanddesign,havestrongfunction,commonflexible.Thispaperfocusesthedesignofsortingsystemaboutautomatichandlinglogistics.Familiarwiththesortingsysteminthebasisoftheprinciple,accordingtocertainsortingrequirementtomitsubishiPLCascontrolcore,configurationsoftwareforthemonitoringsoftware,combinespneumaticdevice,sensingtechnology，designthematerialsortingcontrolsystem.Realizationofautomaticsortinghandlingproducts.Thedeviceischaracteristicofhighautomation,designcostlow,steadyrunning,highprecision,highefficiencyandeasycontrol.PLCcontrolautomatichandlinglogisticssortingsystemhasgreatflexibility,Tocontroltheobjectsandcontrolrequirementsoftheincreaseordecrease,butinthissystembasis,accordingtodemandslightlymodifycanberealized.KeyWords：programmablelogiccontroller；sortingdevice；controlsystem；configurationsaftware目录引言 11概述 21.1课题研究的背景 21.2自动分拣系统的现状及趋势 22分拣系统的总体设计 42.1物流分拣装置工作过程概述 42.2系统的技术要求 52.2.1功能要求 52.2.2系统的控制要求 53控制系统的硬件设计 63.1系统的结构框图 63.1系统的关键技术 63.1.1确定I/O点数 63.1.2PLC的选择 63.1.3PLC输入输出点的确定 73.1.3PLC输入输出点接线端子图 83.1.3检测元件及执行元件的选择 84控制系统的软件部分 114.1控制系统的流程图设计 114.2控制系统的程序设计 124.2.1梯形图编辑软件 124.2.2梯形图的设计 134.2.3程序的下载 155气动技术 165.1气动技术的概述和组成 165.2气动技术的发展趋势 165.3气动控制的电路图 175.4气动元件的选择 176物流分拣系统组态画面及参数设置 216.1组态软件的简介 216.2组态控制画面的设计 216.3组态控制参数与通讯参数的设定 226.4组态控制功能概述 257控制系统的调试 267.1硬件调试 267.2软件调试 267.3整体调试 26结论 27参考文献 28致谢 29外文翻译 30天津职业技术师范大学2011届本科生毕业设计PAGE2引言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。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。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，尤其在需要进行物流分拣的企业，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，物流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，在物流分拣过程中取得了较好的控制效果。物流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，实现对物流实物流、物流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，设计不同类型物流的自动分拣控制系统。该系统的灵活性较强，程序开发简单，可适应进行物流分拣的柔性生产线的需求。1概述1.1课题研究的背景随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个企业都迫切地需要改进技术，提高效率，尤其在需要进行分拣及缓冲、传送的单位，以往一直采用人工分拣的方法，效率低成本高。为解决上述问题，将PLC技术应用到分拣装置中用以提高生产效率降低生产成本是一个很好的途径。此文就介绍了PLC在物流分拣系统中的应用。1.2自动分拣系统的现状及趋势最初的分拣系统是完全基于人力的作业系统，通过人工搜索、搬运货物来完成货物的提取。在这种系统中，书面文件的制作和查找、人工搬运等浪费了巨大的人力物力，作业效率低下，显然无法满足现代化物流配送对速度和准确性的高要求。随着科学技术的飞速发展，分拣系统中开始运用各种各样的自动化机械设备，计算机控制技术和信息技术成为信息传递和处理的重要手段。虽然在多数的分拣系统中，某些作业环节还需要有人工的参与，但作业强度已越来越小，完全由机械完成分拣作业的自动分拣系统也应运而生。机械化、自动化、智能化成为现代分拣系统的主要特点与发展趋势。现代物流配送中，高科技的应用为作业效率和质量的提高提供了坚实的技术保证。现代化的分拣系统逐渐成为物流机械化系统、信息系统以及管理组织系统的有机组合。物流机械化系统主要是各种物流设备的有效组合和配置，信息系统是分拣信息和控制信息等流动的载体，管理组织系统负责设备、人员的调度，控制系统总体的运作模式。计算机控制技术、信息技术以及物流自动化机械成为现代分拣系统的重要组成部分。与整个物料业的大环境相似，我国在分拣系统和技术方面相对发达国家还比较落后，人工作业的情况仍比较普遍，电子标签、RF技术等辅助拣选系统的生产和使用还不多，自动拣选系统更是寥寥无几。总的来说，我国分拣系统的应用呈现出集约化程度低、自动化系统和设备应用范围不广泛的特点。阻碍自动化拣选系统发展的因素有很多，有些则是与我国整个物流业存在的问题相一致的。物流标准化就是我国物流业长期关注的一个问题。商品的条码化、包装的标准化等是自动化拣选系统得以顺利运行的保证，而在我国，由于商品包装箱（指运输包装）上基本没有印刷条码，商业系统至今尚没有认真研究过运用自动分拣机。另外，由于一个公司或企业往往无法左右整个行业的进展，一些大企业倾向于开发适合自己业务特点的系统，这又进一步造成了实际中接口的障碍。自动化设备和系统的价格问题也是另一个阻碍因素，小企业一般无力购进高价设备。如今，国际竞争日益加剧，为了发展我国物流业，国内的许多企业和政府部门也在做更大的努力，也已取得了一定的成效。例如，随着科技的日新月异，国内的一些物流配送中心也开始结合自身特点、采用高技术含量的设备和系统来提高分拣配送效率。在自动拣选技术和系统方面，自动分拣技术在20世纪70年代被引入国内，我国的邮政系统最早并已多年使用自动分拣设备，并在长期的实践中不断创新、不断进步。虽然在邮政系统外的其它行业，国内对自动分拣系统的使用还非常少，但有关部门和企业正在为此做出不懈的努力。可以肯定，随着物流大环境的逐步改善，自动分拣系统在我国流通领域一定会大有用武之地。2分拣系统的总体设计PLC控制分拣装置涵盖了PLC技术、气动技术、传感器技术等内容，是实际工业现场生产设备的微缩模型。2.1物流分拣装置工作过程概述如图2-1所示为物流分拣装置的结构示意图。图2-1分拣装置结构示意图它采用台式结构，有直流电机、气缸、电磁阀、气动减压器、传感器、PLC、气体压缩机、继电器、电磁阀、气压指示等部件，可与各类气源相连接。选用颜色识别传感器及对不同材料敏感的电容式和电感式传感器，分别固定在网板上，且允许重新安装传感器排列位置或选择网板不同区域安装。课题是基于区分材料的材质的不同而设计的物流分拣系统，系统上电后，上料传感器SN检测料槽有无物料，若料槽无料，上料传感器输出信号给PLC，控制真空吸盘进行上料，当料槽有料时，上料传感器输出信号给PLC，PLC控制输送带运转。物料传感器SA为电感传感器，当检测出物料为铁质物料时，反馈信号送PLC，由PLC控制气缸4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控制缸3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控制气缸2动作选出该物料；其他物料送到最后位置时，PLC控制气缸1动作，完成分拣任务。2.2系统的技术要求系统的设计要求主要包括功能要求和控制要求，进行设计之前，首先应分析控制对象的要求。2.2.1功能要求 物流分拣装置应实现基本功能如下：（1）分拣出金属1（2）分拣出金属2（3）分拣出指定某一颜色块（4）其他物料放送到最后位置2.2.2系统的控制要求系统利用各种传感器对待测材料进行检测并分类。当待测物体经上料装置送入传送带后，依次接受各种传感器检测。如果被某种传感器测中，通过相应的气动装置将其推入料箱；否则，继续前行。其控制要求有如下6个方面：（1）系统上电后有物料时，上料气缸动作，真空吸盘将物料送出；（2）电机运行，带动传输带传送物体向前运行；（3）当电感传感器检测到铁物料时，推气缸4动作；（4）当电容传感器检测到铝物料时，推气缸3动作；（5）当颜色传感器检测到材料为某一颜色时，推气缸2动作；（6）其他物料被送到最后位置时，推气缸1动作；（7）气缸运行应有动作限位开关和回限位开关。3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。3.1系统的结构框图设计系统的硬件结构框图，如图2-1所示。PPLC电机以及下料气缸下料传感器电机以及下料气缸下料传感器气体压缩机气缸4气体压缩机气缸4电感传感器气缸1气缸2气缸3气缸1气缸2气缸3电容传感器电容传感器颜色传感器颜色传感器图3-1系统的硬件结构框图3.1系统的关键技术系统关键技术即分析控制系统的要求，确定I/O点数，选择PLC的型号，然后进行I/O分配。3.1.1确定I/O点数根据控制要求，输入应该有2个开关信号，4个传感器信号器。相应地，有5个气缸运动位置信号，每个气缸有动作限位和回位限位，共计10个信号。输出包括控制电动机运行的接触器，以及5个控制气缸动作的电磁阀。共需I/O点22个，16个输入，6个输出。3.1.2PLC的选择根据上面所确定的I/O点数，且该物流分拣装置的控制为开关量控制。因此选择三菱FX2N—32MR的PLC作为主机，它有16个输入点，16个输出点，它可以满足本系统的需求。3.1.3PLC输入输出点的确定根据所选择的PLC型号和分拣系统的工作过程，系统的控制有输出信号16个，均为开关量。输出信号有6个其中一个控制电机，剩下的控制气阀，也都是表1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X0.0开关信号启动开关X0.1开关信号停止开关X0.2SBW5推料气缸5回位限位X0.3SFW5推料气缸5动作限位X0.4SBW4推料气缸4回位限位X0.5SFW4推料气缸4动作限位X0.6SBW3推料气缸3回位限位X0.7SFW3推料气缸3动作限位X1.0SBW2推料气缸2回位限位X1.1SFW2推料气缸2动作限位X1.2SBW1推料气缸1回位限位X1.3SFW1推料气缸1动作限位X1.4SA电感传感器（检测铁）X1.5SB电容传感器（检测铝）X1.6SC颜色传感器（检测指定颜色）X1.7SN上料传感器输出部分Y0.0YV5上料气缸5电磁阀Y0.1YV4推料气缸4电磁阀Y0.2YV3推料气缸3电磁阀Y0.3YV2推料气缸2电磁阀Y0.4YV1推料气缸1电磁阀Y0.5M输送带直流电机Y0.6YV6控制吸盘的电磁阀开关量。对系统中PLC的输入输出端子进行分配，如表13.1.3PLC输入输出点接线端子图根据表一可以绘制出PLC的输入输出接线端子图，如图3-2所示图3-2PLC输入输出接线端子图3.1.3检测元件及执行元件的选择主要是各执行元件和传感器的选择，并对其作简要介绍。1、磁感应开关每个气缸上有两个磁感应开关，分别作为气缸回位限位开关、气缸动作限位开关，都选用D—C73型号的磁感应开关。控制功率高、作用距离大、结构简单、成本低、工作稳定可靠、寿命长。适合用于自动控制系统中，进行自动检测、定位、保护等。2、电磁阀换向阀电磁换向阀是气动控制元件中最主要的元件，品种繁多，结构各异，但原理无多大区别。按动作方式，有直动式先导式。该系统采用先导式VF系列二位三通电磁换向阀。3、传感器的选择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。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化。由此，可识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。系统选用M18X1X40电感传感器，该器件用来检测铁质材料，接线图如图3-3。图3-3M18X1X40DC二线常开式电感传感器接线图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。它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是待测物体的本身。当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化。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，该器件用来检测铝质材料，接线图可参考图3-3。选用TAOS公司生产的，型号为TCS230颜色传感器。此传感器为RGB(红绿蓝)颜色传感器，可检测目标物体对三基色的反射比率，从而鉴别物体颜色，该器件来检测指定颜色的材料，TCS230传感器引脚如图3-4所示图3-4TCS230颜色传感器上料传感器选择光电式传感器，光电传感器是指能够将可见光转换成某种电量的传感器。结构简单，形式灵活多样，体积小，是一种小型电子设备，它可以图3-5FPG光电传感器原理图检测出其接收到的光强的变化。用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备，发射器带一个校准镜头，将光聚焦射向接收器，接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上。在金属圆筒内有一个小的白炽灯做为光源。这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器的雏形。本系统选用FPG系列小型放大器内藏型光电传感器。原理如图3-5所示，其中负载可接至PLC。4、电机的选择电机作为执行机构用于带动传输带输送物料前行。直流电动机是一种将直流电能转换成机械能的旋转电机，直流电机以良好的启动性能和调速性能著称，调速平稳、方便，调速范围广，该系统选择Z2-31系列直流电动机。4控制系统的软件部分4.1控制系统的流程图设计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4-1所示。料槽是否有物料开始料槽是否有物料开始气缸5是否回到原点 否气缸5是否回到原点 是 否 是气缸5动作上料气缸5动作上料所有气缸是否复位否所有气缸是否复位 是传送带运行 传送带运行SA检测物料SA检测物料气缸4动作是气缸4动作SB检测物料否SB检测物料气缸3动作是气缸3动作 SC检测物料否SC检测物料是气缸2动作气缸2动作 气缸1动作否气缸1动作图4-1控制系统的程序流程图流程图详细的描述了材料分拣系统的工作过程，当电源得电时，即流程图开始的时刻，整个系统开始运行。首先由光电传感器判断有无材料，没有材料时系统直接进入一个循环周期，周期时间到的时候系统停止运行。当有材料时，程序判断YV5是否复位，当它没有复位时传输带不运行，复位时，传输带自动运行且气缸自动将材料打出，并每隔一定时间打一次。在气缸将材料送至传送带的过程中，传送带运行停止，当气缸复位时传送带正常运行。材料随着传送带的运行而前进，遇到传感器相对应的传感器时，传感器给PLC发出信号，同时PLC给对应的气阀发出信号，于是同组的气缸开始动作打出材料。如果气缸没有复位则传送带就停止运行。这就是整个程序的流程。4.2控制系统的程序设计系统采用三菱公司的GXDeveloperVersion7作为编程软件。GXDeveloperVersion7是专为三菱PLC而设计的编程软件，适用于三菱任何型号的PLC。它是基于Windows的应用软件，运行GXDeveloperVersion7，可以通过梯形图符号、指令语句以及SFC符号创建编辑程序，还可以在程序中加入中文或者英文注释，并且还可以通过该软件监控PLC运行时各编程元件的状态及数据变化，还具有程序和监控结果打印的功能。4.2.1梯形图编辑软件GXDeveloperVersion7主界面如图4-1所示。图4-1GXDeveloperVersion7主界面运行软件，即可进入GXDeveloperVersion7主界面。首先新建工程，然后就可以编辑梯形图。主界面主要由菜单栏、工具栏、编辑区、状态栏组等部分组成。4.2.2梯形图的设计先新建一个工程，然后进行梯形图的输入。如图4-2：图4-2梯形图的输入根据分拣系统的要求设计出梯形图，梯形图的部分程序如下：启动设备的部分程序按下启动按钮，X000闭合，M20输出，启动设备；按下停止按钮，则X001断开，M20为0，设备停止。梯形图如4-3所示：图4-3系统启动部分的梯形图上料的部分程序控制上料气缸动作，只有气缸处于回位状态，X002得电，上料传感器检测到上料槽中有料的情况下，X017得电，吸盘吸料，2秒后气缸动作，并且在到达图4-4系统送料部分的梯形图限位状态时气缸停止动作，梯形图如图4-4所示。3、分拣系统的部分梯形图系统运行时，所有气缸都处于回限位状态时，传送带起动；当铁质材料经过时，电感传感器有信号输出，M11输出，1秒后T1得电气缸4动作，把铁质材料推出，碰到限位开关X005得电，电磁换向阀换向气缸回位。在图4-5所示的梯形图中，系统通过中间继电器来控制气缸的动作，这是因为气缸的动作比较快，为了避免传感器检测点与卸料槽位置的差距而设置延时1秒时间；同样，当铝料经过时，电容传感器有信号输出，气缸3动作；当指定颜色料经过时，颜色传感图4-5物流分拣系统的部分梯形图器有信号输出，气缸2动作；其他料经过时，3个检测传感器都不得电，气缸1动作。4.2.3程序的下载当程序设计好之后必须下载到PLC中才可以运行系统，下载时使用的是三菱PLC专用的编程电缆SC—09。这根电缆的一端是接电脑的RS232串口，一端接在PLC的RS422通讯串口上。当电缆接好之后，打开GXDeveloperVersion7软件，进入要下载的文件。先转换文件，然后选择菜单栏里的“在线”选择“写入”，便可以下载程序到PLC中。如图4-6所示：图4-6GXDeveloperVersion7程序的下载5气动技术5.1气动技术的概述和组成气动传动简称气动，是以压缩空气为工作介质来传递动力和控制信号，控制和驱动各种机械和设备，以实现生产过程机械化、自动化的一门技术。它是流体传动及控制学科的一个重要分支。它以压缩空气为工作介质，具有防火、防爆、防电磁干扰，抗震动、冲击、辐射，无污染，结构简单，工作可靠等特点。典型的气压传动系统是由气压发生装置、执行元件、控制元件和辅助元件四部分组成的。气压发生装置是获得压缩空气的能源装置。其主体部分是空气压缩机，空气压缩机将原动机的机械能转化为空气的压力能。执行元件是以压缩空气为工作介质，并将压缩空气的压力能变为机械能的能量转换装置。控制元件用来控制压缩空气流的压力、流量和流动方向等，以便使执行元件机构完成预定的运动规律。辅助元件是为使压缩空气净化、润滑以及元件间连续所需要的一些装置。5.2气动技术的发展趋势1、模块化和集成化气动系统的最大优点之一是单独元件的组合能力，无论是各种不同大小的控制器还是不同功率的控制元件，在一定的应用条件下，都具有随意组合性。随着气动的技术的发展，元件正从单功能性向多功能系统、通用化模块方向发展，并将具有向上或向下的兼容。2、功能增强及体积缩小小型化气动元件正应用于许多工业领域。微型气动元件不但用于精密机械加工及电子制造业，而且用于制药业、医疗技术、包装技术等。在这些领域中，已经出现活塞直径小于20mm的气缸、宽度为mm的气阀及相关的辅助元件，并正在向微型化和系列化方向发展。3、智能气动智能气动是指具有集成微处理器，并具有处理指令和程序控制功能的元件或单元。最典型的的智能气动是内置可编程控制器的阀岛，以阀岛和现场总线技术的结合实现的气电一体化是目前气动技术的一个发展方向。5.3气动控制的电路图气动控制部分的连接电路图如图5-1所示图5-1气动部分接线图5.4气动元件的选择在明确设计依据，确定气动元件种类、回路压力和循环时间后，元件及配管尺寸的大小，涉及能否使机器按使用要求正确工作，既能按工作要求输出所需的力，又能节省能量消耗，减少占地和空间，便于操作和经济的运行。确定回路中气缸、控制阀等各元件的最佳尺寸和正确选型，达到优化设计的目的，是十分必要的。1、气体压缩机气动装置给系统提供足够清洁、干燥且具有一定压力和流量的压缩空气。选择空气压缩机的根据是气动传动系统所需要的工作压力和流量两个参数。一般空气压缩机为中压空气压缩机，额定排气压力为1Mpa。输出流量的选择，要根据整个气动系统对压缩空气的需要量再加一定的备用余量，作为选择空气压缩机流量的依据。空气压缩机铭牌上的流量是自由空气流量。气源选择FB—0.048/7静音空气压缩机，该空气压缩机具有噪音低、性能稳定、工作安全可靠的特点，适合于材料分拣系统的要求。它的技术参数如下：FB—0.048/7静音空气压缩机一台功率KW压力MPa排气量L/min转速r.p.m噪音dB(A)储气罐容积L重量Kg外形尺寸cm0.550.748280045153240x40x582、干燥器、过滤器干燥器的作用是进一步除去压缩空气中含有的少量的水分、油分、粉尘等杂质，使压缩空气干燥，提供给要求气源质量较高的系统及精密气动装置使用。目前使用的干燥器，主要有吸附法和冷却法。吸附法是利用硅胶、铝胶、焦炭等吸附剂吸收压缩空气中的水分，使压缩空气得到干燥的方法。吸附法除水效果好。采用焦炭作吸附剂相对效果差些，但成本低，还可吸附油分。冷却法是利用制冷设备使空气冷却到一定的的露点温度，析出空气中超过饱和水蒸气气压部分的水分，降低其含水量，增加空气的干燥度，吸附法较为普遍，选择ID20系列的干燥剂。过滤器的作用是滤去压缩空气的油分、水分和粉尘等杂志的。不同的使用场合对过滤器的要求不尽相同。过滤器的的形式较多，常用的过滤器可分为一次过滤器和二次过滤器，选择AF30系列的过滤器。3、调压阀、油雾器、气压表减压阀可以减、稳压，将较高的进口油压降为较低的而稳定的出口油压。它可以保证气动系统的工作气源压力稳定，不受输出空气流量变化以及压缩空气气源压力波动的影响。油雾器是一种特殊的注油装置。其作用是使润滑油雾化后，随压缩空气一起进入到需要润滑的气动部件，以达到润滑的目的。这种注油方法具有润滑均匀、稳定，耗油量少和不需要打的储油设备等优点。压力表可以用来观察和测量各工作点的工作压力，以达到调整和控制的目的。调压阀、油雾器与气压指示表综合于一体，该部分选用SANWO（三和）—SAW2000型号的产品。空气滤器选用SANWO（三和）—SAL2000型号的产品。调压阀、油雾器、气压指示表、空气滤器也综合于一体。该套产品质量可靠，性能稳定、体积紧凑，适合使用。4、气缸的选择系统分拣物料的最大质量为，气缸的工作行程，要求气缸的动作时间为，根据气缸的负载状态，查表取，确定气缸的轴向负载力式中——表示重量，单位为，在这里;——摩擦系数;根据负载的运动状况，气缸工作在水平推送工件时，查表取，由得：式中——表示理论输出力，单位为；——负载率；根据起源供气条件，确定气缸的使用压力，应小于减压阀进口压力的。进气口压力为，得气缸的使用压力为：取由普通单作用缸理论推理为得：式中——表示气缸的使用压力，单位为；——表示复位弹簧预压量及形成所产生的弹簧力，单位为;——表示气缸的内径，单位为；故选择气缸内径为并带缓冲结构的类型。预选缸径和行程后，必须验算一下气缸的缓冲是否符合要求。根据气缸的运行状态是输出推理爱是拉力、负载率、气缸的行程和气缸的动作时间，可查得气缸的理论基准速度：根据气缸的运动状态是输出推力还是拉力以及负载率，可查得气缸的最大速度与理论基准速度之比，从而求得气缸的最大速度。根据各系列垫缓冲特性曲线，气缸的负载质量M和最大速度的交点在预选气缸的缸径的缓冲特性曲线上，则表示负载运动的动能大于允许吸收的最大能量，即该选缸径的缓冲能力不满足要求，则预选缸应增大一号，所以选择CG1系列内径为的气缸。5、真空吸盘的选择吸盘是直接吸吊物体的元件，由于该系统分拣物料的最大质量为5，确定吸盘的最大直径D式中——吸盘有效直径，单位为；——吸吊物得重量，单位为；——安全系数，垂直吸吊；——吸盘个数，该系统选1个吸盘；——吸盘内的真空度，单位为。吸盘内的真空度为真空泵的最大真空度的63%——95%内，以提高真空吸着的能力，又不致使吸着响应时间过长。故该系统选择1个ZPU型吸盘有效直径为的吸盘。6物流分拣系统组态画面及参数设置6.1组态软件的简介MCGS即“监视与控制通用系统”，英文全称为MonitorandControlGeneratedSystem.MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和”MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关。MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分组成，每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性。主控窗口是工程的主窗口或主框架。在主窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。设备窗口是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口中内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。用户窗口主要用于设备设置工程中人机交互的界面，比如:生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。实时数据库是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将MCGS工程的各个部分连接成有机的整体。在窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。运行策略主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序，选用各种功能构成，比如:数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。MCGS的特点：1、概念简单，易于理解和使用；2、功能齐全，便于方案设计；3、实时性与并行处理；4、建立实时数据库便于用户分布组态；5、“面向窗口”的设计方法，增加了可视性和可操作性；6、利用丰富的“动画组态”功能，快速构造各种复杂生动的动态画面等等。6.2组态控制画面的设计打开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6-1物流分拣系统的组态画面6.3组态控制参数与通讯参数的设定图6-2动态组态属性设置对于组态控制参数，首先要对画面上的所有指示灯按钮进行动画连接设置。例如：单击画面上的物料库指示灯，在表达式里设置SN=1，闪烁实现方式与闪烁速度的设置如图6-2所示。对于各气缸和传感器的指示灯的设置方法也如物料库指示灯一样，单击画面上的指示灯，但表达式必须对应各自的变量参数。如电感传感器SA=1，电容传感器SB=1，当其它指示灯的对应变量设置完成之后。对组态的通讯参数进行设置，打开设备窗口如图6-3所示。图6-3设备窗口的设置双击设备窗口，分别添加如图6-4所示两个设备：通用串口父设备和FX系列编程口。图6-4设备的添加双击通用串口父设备弹出通用串口父设备属性编辑对话框，对它的参数作如图6-5设置，当设置好参数后点击检查，无误后点确定。再对FX系列编程口进行设置，双击FX系列编程口弹出设备属性设置编辑对话框，对它的参数作如图6-6，具体数据根据表6-1设置，当设置好所有参数后点击检查，无误后点确定。图6-5通用串口设备属性编辑图6-6设备属性表6-1通道连接的设置对应数据对象通道类型SN只读X00000SA只读X00001SB只读X00002SC只读X00003SFW2只读X00004SFW3只读X00005SFW4只读X00006SFW5只读X00007SBW2只读X00010SBW3只读X00011SBW3只读X00012SBW4只读X00013SBW5只读X00014YV2读写Y00000YV3读写Y00001YV4读写Y00002YV5读写Y00003M读写Y000046.4组态控制功能概述通过对组态的画面与通讯参数的设置之后就可以对材料分拣进行监控了。当材料库里有材料时，材料库指示灯开始闪烁。同时传送带的指示灯也闪烁，表明传送带在工作。SA、SB、SC分别为铁块、颜色、铝块的指示灯，当材料分拣系统感应到对应的材料时指示灯开始指示。SBW2、SBW3、SBW4、SBW5的指示灯在汽缸动作时熄灭，当汽缸复位时灯变亮。YV2、YV3、YV4、YV5为气阀的指示灯，当气阀动作时对应的指示灯变亮。7控制系统的调试在PLC软硬件设计完成后，应进行调试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方，因此在将PLC连接到现场设备之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。另外，一些硬件如传感器等，在使用前，也需事先调试好。7.1硬件调试1．电感传感器的调试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。2．电容传感器的调试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，该高度即为传感器对铝质材料的检出点。3．颜色传感器的调试通电状态下，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，观察窗口中红绿（或蓝）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）7.2软件调试将所编写的梯形图程序进行编译，通过上下位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。7.3整体调试将设备接入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。结论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求。本系统采用的可编程控制器，只要结合不同的传感器，比如根据材料的属性、尺寸的大小、物体的颜色等选择相应的传感器，就可对不同的物料进行分拣，具有广泛的应用前景。参考文献1、王建,张宏.三菱PLC入门与典型应用.北京:中国电力出版社2009.2、宫淑贞.可编程控制器原理与应用.北京:人民邮电出版社2002.

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7、方承远.电气控制原理与设计.北京:机械工业出版社2000.

8、高勤.可编程控制器及应用.电子工业出版社2009.

9、郝芸.传感器原理与应该用.北京:电子工业出版社2000.10、孙振强.可编程控制器原理与应用教程.北京:清华大学出版社2008.11、张有东,赵金宪PLC材料自动分拣系统的研究2002.12、许福玲.液压与气压传动.北京:机械工业出版社2007.13、蒋少茵.材料分拣装置的可编程控制系统设计.华侨大学出版社1998.14、张永飞,姜秀玲PLC及其应用.大连:大连理工大学2005.15、袁秀英.组态控制技术.北京:电子工业出版社2003.致谢本设计是在蒋丽老师的悉心指导下完成的，设计从选题到写作及最后的成稿，老师都给予了精心的指导和极大的帮助。在此谨向尊敬的导师致以由衷的感谢和崇高的敬意！毕业设计的这个机会，好好地总结一下我在学校所学的各门课程，将它们分化理解，合理分类，融会贯通。这次毕业设计，老师给予我们许多帮助，同时也为我们指明了方向。通过这次毕业设计，我们把以前所学都综合起来，感觉自己的水平提高很多。我们了解到了做一个系统的基本常识，为我们以后从事技术工作打下良好的基础。在设计的过程中遇到许多困难，在老师的帮助下，通过查资料，把困难都一一克服。另外我们在设计的过程中还得到许多同学的帮助，对于良师益友的帮助，我深表感谢。同时也感谢学校提供给我们一次提高的机会，我在此深表感谢。父母十几年寒心茹苦将我抚养成人，并以坚定的意志负担起我求学的重担，使我能安心学业，顺利完成大学学习任务，实现儿时的梦想。还有我的兄长们在我成长期间一如既往地给我极大的关心与鼓舞，在此真诚感谢他们！最后，再次向所有帮助过我，激励过我，关心过我的人，致以最诚挚的谢意和最美好的祝福！外文翻译ApplicationofPLCintheElevatorControlSystemofIntelligenceAbstract:trialautomationcontThepapermainlydiscussesonesubsystemofintelligencebuildingsystem:theelevatorcontrolsystem.ThePLCstrongabilityininterferenceandsoonmakestheelevatorindustryoneafteranothertoapplythePLCtotheelevatorcontrolsysteminordertoreplacetherelaybeingusedintraditionalelevatorcontrolsystem.TheApplicationofPLCintheElevatorcontrolsystemreducesthebreakdownrateandefficientlyimprovestheoperatingreliabilityoftheelevatorwithsafety.Thestructureofsystemisalsosimpleandtightlypacked.Theworkingprincipleoftheelevatorcontrolsystemis:ThespotcontrolinformationissendintothePLCfromthecustomerinputdevicesfirstly,thenthePLCcontrolcabinetisrequiredtosendoutthecontrolsignaltodrivetheequipmentsaccordingtothesystemdemands.Theelevatorcanthenproceedthehomologousactionaccordingtothecontrolrequest.ThepaperselectsomronC200HEseriesPLC,introducingpartsofsignalhookupoftheelevatorcontrolsystemandexplainingthefunctionofthecontrolcabinet.Lastlytheautomationprogrammingisintroduced.Simulatedexperimentsenunciatesthatthedesignmethodisviable.Itcanmakethepersonneloftheindustrymanagementcentertolong-distancemonitorandcontroltheelevatorincontrolcenter,toconnecttheelevatorcontrolsystemwithintelligencebuildingindustrymanagementsystembyEthernetorspecial-purposenetworksuchasLonWorks.Theelevatorworkingstatecanalsobetimelywatched.Thesenotonlycanrealizescientificcentralizedmanagementoftheelevator,butalsocanlowertheelevatormaintenancecostetc.Itisoneofthedevelopingdirectionofintelligencebuildingelevatorcontrolsystem.Programmablecontrollerfortheuser,isanon-contactdevice,theprocedurescanchangetheproductionprocess.Theprogrammablecontrollerhasbecomeapowerfultoolforfactoryautomation,hasbeenwidelyspreadapplication.Keywords:PLC;intelligencebuilding;elevatorcontrolsystem;workingprinciple;programdesignⅠ.IntroductionIn1980sThefirstintelligencemansionhadbeencompletedinAmerica,thenintelligencebuildinghasbeenabroadlytakenattentionsbythewholeworld.Theconceptofintelligencebuildinghasbeenputdifferentmeaningsalongwiththedevelopmentofsociety.Theearlystageintelligencebuildinghadbeenthoughtthatitisequaltotheintelligentmansion,butnowtheintelligencebuildingnotonlyincludestheintelligencemansionsbutalsoinvolvesintelligenceresidentialdistricts.Thispapermainlydiscussesonesubsystemofintelligencebuildingsystem:theelevatorcontrolsystem.Inintelligenceresidentialdistrictstheenterprise’sinformationmanagingsystemmainlytakeschargeofthethingswhichrelatedtothedailylife,forexamplesupervisingthedistrictequipments,managingvehicles,disposingcriticalsituationsandsoon.Theelevatorsupervisingandcontrolsystemisalsonecessarytotheintelligenceresidentialdistricts.Howtomakepeoplefeelsafe,stableandcomfortableandhowtosaveenergyresourcesandprotectenvironmentsandsoonarethebasicrequirementstotheelevatorcontrolsystem.PLCisacommonindustrycontroldevice.Itisaspecialindustrycontrolcomputerwhichhastheperfectfunctionandsimpleframe.ThePLCstrongabilityininterferenceandsoonmakestheelevatorindustryoneafteranothertoapplythePLCtotheelevatorcontrolsystem,inordertoreplacetherelaybeingusedintraditionalelevatorcontrolsystem.TheApplicationofPLCintheelevatorcontrolsystemreducesthebreakdownrateandefficientlyimprovestheoperatingreliabilityoftheelevatorwithsafety.Thispapermainlydiscussestheelevatorcontrolsystem’sworkingprinciples,thesystem’ssoftwareandhardwarerealizationmethodsandsoon.Alongwiththedevelopmentoftheages,thetechniquethatisnowadaysisalsograduallyperfect,thecompetitionplaysmoremorestrong;theoperationthatlistdependstheartificialhasalreadycan'tsatisfiedwiththecurrentmanufacturingindustryforeground,alsocan'tguaranteetherequestofthehigherquantityandhighnewtheimageofthetechniquebusinessenterprise.Ⅱ.TheWorkingPrincipleofElevatorControlSystemElevatorcontrolsystemrelaysthefailureratehigh,greatlyreducesthereliabilityandsafetyofelevators,andescalatorsstoppedoftentotakewiththestaffabouttheinconvenienceandfear.Andtheeventratherthantakingtheliftorsquatattheendoftheliftwillnotonlycausedamagetomechanicalcomponents,butalsopersonalaccidentmayoccur.

ProgrammableLogicController(PLC)isthefirstorderlogiccontrolinaccordancewiththeneedsofdevelopedspecificallyforindustrialenvironmentapplicationstooperatetheelectronicdigitalcomputingdevice.Givenitsadvantages,atpresent,therelaycontrolthelifthasbeengraduallyreplacedbyPLCcontrol.Atthesametime,ACvariablefrequencymotorspeedcontroltechnology,thewaytheliftdragspeedhasbeenagradualtransitionfromDCtoACfrequencyconverter.Thus,PLCcontroltechnologyincreasesVVVFElevatormoderntechnologyhasbecomeahotindustry.

1.PLCelevatorcontroladvantages

(1)usedinelevatorcontrolPLC,withsoftwareforautomaticcontrolofliftoperation,reliabilitygreatlyincreased.

(2)layerwasremovedandamajorityoftherelay,thecontrolsystemstructureissimple,tosimplifytheexternalcircuit.

(3)PLCcanbeavarietyofcomplexcontrolsystem,easytoaddorchangecontrolfunctions.

(4)PLCcanbeautomatedfaultdetectionandalarmdisplaytoimprovetheoperationofsecurityandeaseofmaintenance.

(5)forthegroupcontroltheallocationandmanagement,andimprovetheefficiencyofelevatoroperation.

(6)donotneedtochangethecontrolschemechangeswhenthehardwareconnection.InFig.1theHardwareStructureGraphofElevatorControlSystemispresented.Fig.1TheHardwareStructureGraphofElevatorControlSystemTheWorkingPrinciplesofElevatorControlSystemarestatedasfollows:ThespotcontrolinformationissendintothePLCfromthecustomerinputdevicesfirstly,thenthePLCcontrolcabinetisrequiredtosendoutthecontrolsignaltodrivetheequipmentsaccordingtothesystemdemands.Theelevatorcanthenperformthehomologousactionaccordingtothecontrolrequest.Therearevelocityfeedbackdevicesinsystem,whichadoptmeasurevelocitygeneratorstoprovidetheelevatorvelocitiesandgenerallyareinstalledinthetailoftowmotors.Sothisisafeedbackcontrolsystem,whichcanimprovethesystem’scontrolprecision.Ⅲ.TheHardwareConfigurationofControlSystemElevatorcontrolsystemrelaysthefailureratehigh,greatlyreducesthereliabilityandsafetyofelevators,andescalatorsstoppedoftentotakewiththestaffabouttheinconvenienceandfear.Andtheeventratherthantakingtheliftorsquatattheendoftheliftwillnotonlycausedamagetomechanicalcomponents,butalsopersonalaccidentmayoccur.

ProgrammableLogicController(PLC)isthefirstorderlogiccontrolinaccordancewiththeneedsofdevelopedspecificallyforindustrialenvironmentapplicationstooperatetheelectronicdigitalcomputingdevice.Givenitsadvantages,atpresent,therelaycontrolthelifthasbeengraduallyreplacedbyPLCcontrol.Atthesametime,ACvariablefrequencymotorspeedcontroltechnology,thewaytheliftdragspeedhasbeenagradualtransitionfromDCtoACfrequencyconverter.Thus,PLC