【多功能物料自动分拣装置系统设计5800字（论文）】

13多功能物料自动分拣装置系统设计摘要本课题所研究的多功能物料自动分拣装置种类繁多，广泛应用在各类工厂当中。而我要研究多功能物料自动分拣装置在化工、饲料、建材、食品、医药等众多领域应用广泛，这些领域都需要对原料进行分拣制成产品。分拣工段是生产工艺过程中至关重要的一环，分拣水平与产品的质量和生产的效率关联密切，如今工业的高速提升，对生产过程自动化的要求不断提升，而之前的分拣水平达不到目前对自动化的需求，目前，自动分拣系统目前的问题是：分拣准确性差，不可靠，数据库管理稀缺，实时动态监控稀缺。本设计的目的达到精确分拣，生产线实现自动化，提升劳动生产率。关键词：多功能物料自动分拣装置；可编程控制器；方案设计目录1绪论 11.1选题背景 11.2研究思路 11.3研究方法 11.4主要设计内容 12多功能物料自动分拣装置的总体方案设计 32.1多功能物料自动分拣装置的工作原理分析 32.2多功能物料自动分拣装置的功能分析 32.3多功能物料自动分拣装置的功能要求 32.4执行系统方案选定 33多功能物料自动分拣装置硬件系统的方案设计 63.1电动机的选择 63.2变频器的选择 63.3PLC的选择 63.4检测元件的工作原理 84决策与评价 94.1评价 94.1.1机械系统方案 94.1.2机械总体方案综合评价 94.2决策 9参考文献 11结论与展望 121绪论1.1选题背景本选题来源于现实的车间工作场景。多功能物料自动分拣装置种类繁多，广泛应用在各类工厂当中。多功能物料自动分拣装置是自动化中一个重要组成部分，传统的工厂采用工人手动分拣的方式，可工人手动分拣缺点显而易见，一是全靠工人确定，分拣精度不高；二是容易失误，带来不利因素；三是生产工作人员工作量大，造成了人工和生产资料的浪费；四是雇佣工人开销的生产成本高。降低工作强度，保证生产的可靠性和安全性，降低生产开销，提升产品品质，是如今追求的目标。所以现在工厂大都采用自动分拣装置，使得自动分拣装置拥有广大的市场。物料分拣是把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。在技术日益发展的今天，以往采用人工进行物料分拣的企业，生产效率低下，生产成本高，无法适应激烈的市场竞争。鉴此，应用PLC技术和变频器技术，设计物料分拣系统，能够自动连续对物料进行分拣。REF_Ref75262780\r\h[11]目前世界工业水平的快速进步，工厂对的自动化需要日益提升，而之前的设备远远不能达到现在对自动化的要求，因此分拣系统的优化尤为紧迫。1.2研究思路根据多功能物料自动分拣装置的工作原理，确定它的整体方案。首先是对多功能物料自动分拣装置进行整体的功能分析，之后再提出可行的设计方案。组合提出的几个可行的方案，通过对系统提出的总体评价和比较，选择出满足整体综合设计的众多方面要求的设计方案。对多功能物料自动分拣装置要满足的功能必须从经济、结构、自动化性能等多个方向进行比较分析。并对多功能物料自动分拣装置进行可靠性分析。通过对方案审察决策确定，选择出最符合要求的多功能物料自动分拣装置的设计方案。1.3研究方法首先通过查阅文献的方法了解多功能物料自动分拣装置的结构和基本的工作原理，掌握本次的方案设计理论依据基础。然后查找多功能物料自动分拣装置的研究现状或历史状况的资料。通过对多功能物料自动分拣装置的设计的现状调查，更好地提出多功能物料自动分拣装置方案设计的思路。通过互联网查询研究文献、了解多功能物料自动分拣装置的设计发展的总体情况之外，根据低成本、高速网络通信媒体的特点，采用网络搜索、线上调研等方法进行调查和研究。利用数据库完成对多功能物料自动分拣装置的方案设计相关内容的论文信息检索与引用。1.4主要设计内容我国正在飞速发展，发展重工业对国民经济发展至关重要。多功能物料自动分拣装置目前的发展存在着分拣准确性差，不可靠，数据库管理稀缺，实时动态监控稀缺。首先，多功能物料自动分拣装置进行功能分析，确定其各个机构的备选方案，再进行可行性调研，确定出大致的方案。再对多功能物料自动分拣装置功能中必须达到的要求如：运行可靠、结构简单、低成本、最低达到能够进行正常的分拣等要求，以及希望达到的自动化、操作方便、工作效率高等要求进行综合性的分析。依据各个部件的工作原理的不一样，定多种不同的结构的方案。通过综合评价提出的可能的方案，提供出一种能够满足设计要求的不仅结构相对简单、可靠性高多功能物料自动分拣装置的设计方案。

2多功能物料自动分拣装置的总体方案设计2.1多功能物料自动分拣装置的工作原理分析系统通过传感器，检测不同颜色的物料，并按不同颜色、不同种类的物料，进行分拣。系统能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率低。REF_Ref75262877\r\h[13]分拣控制原理:使用传感器分拣。到达系统指定检测位置之后,传送带自动利用光电驱动传感器进行检测。通过新的plc控制信息进行传送，驱动电机运转,启动新的plc。在两条传送带的高速运输下,将每个工件区别分到两个分拣处理区,设定多个物料槽,其中每个物料槽放三种工件。对应推动物料气缸,在每个物料槽放置工件。运输一个周期,分拣工作就完成一个量REF_Ref73605462\r\h[6]。将系统连接电源后，人为开启，当需要分拣的物体从进口传输到传动带上时，产生信号，光电传感器进行传输，传送到PLC。光纤传感器也进行检查，感应传感器也进行检查，将物体信息进行传递，传给PLC，PLC根据要求的不一样选择不一样的传输通道，操制相应的电磁阀工作，把物品送到相应的仓库。2.2多功能物料自动分拣装置的功能分析本课题所设计的多功能物料自动分拣装置主要用于车间筛取物料所用的装置，机器启动后，电动机通过传动系统带动砂箱进行往复激振运动，以此来获取合格的型砂。在多功能物料自动分拣装置的工作运行期间，尽可能使多功能物料自动分拣装置的分拣保持相对的平稳，所以传送带不能速度过快或者过慢，同时还要保证分拣物料的质量和分拣效率。2.3多功能物料自动分拣装置的功能要求多功能物料自动分拣装置的功能要求如下（1）准确分拣出金属和非金属（2）准确分拣出白色和黑色物料2.4执行机构方案根据2.1多功能物料自动分拣装置工作原理的分析和2.2部分的功能分析，初步提供出以下几种执行机构设计方案：方案一此方案由电动机、各类传感器、传送带、气缸、减压阀、物料仓等部分组成，它的结构图如图2.1所示图2-1分拣装置示意图使用各类传感器对物品执行检查，也执行区分。把待测物品放入传输带后，将接受各类传感器检查。如果被其中的某个传感器查到，将经对应的气动元件将相对应的物品推进仓中REF_Ref73605494\r\h[2]。多功能物料自动分拣装置工作过程有如下几个方面:(1)通电后，各个部件都在初始的地方时，要人为启动后才可工作。(2)电机工作带着输送带向前移动输送物品。(3)当有物料时，电机带动输送带将物料送走。(4)检查出物品是金属时，汽缸1运行。(5)检查出是白色时，汽缸2运行。(6电感式传感器没有检查到材料，光纤传感器也没有检查到材料，而光电传感器检查到材料时，气缸3运行。(7)一号物料仓:用来存放金属物品。(8)二号物料仓:用来存放白色物料。(9)三号物料仓:用来存放黑色物品，和存放非金属物品。方案二此方案的多功能物料自动分拣装置由电动机、各类传感器、传送带、气缸等部分组成，如图所示图2-2示意图(1)SN，物体进入传送带，会传递一个信号，到PLC。(2)SA:检查物体是不是金属。(3)SB:用于检查物料是否为非金属。(4)SC:用来检查白色物料。(5)SD:检查黑色物体。(6)SBW气缸缩回到位。(7)SFW气缸伸出到位。(8)一号仓，存放金属物体。(9)2号物料槽:用来存放非金属物料。(10)3号物料槽:用来存放白色物料。(11)4号物料槽:用来存放黑色物料。

3多功能物料自动分拣装置硬件系统的方案设计3.1电动机的选择根据设计要求，选用了三相异步鼠笼式交流电动机。它的原理：在旋转磁场当中，放置一个转子。使转子得到能使其旋转的力矩。转子是一个导电物体，并且可以转动，转子一般是鼠笼状的。定子不可旋转的，它能生成旋转磁场。在电磁铁上施加交流电，并在一个周期的时间内内改变电磁铁的磁极，这相当于生成了旋转磁场。3.2变频器的选择3.2.1．变频器的工作原理为了保证分拣速度和分拣精度，输送带在运行中采用双速运行，即输送带快速输送至设定值的90%以保证分拣效率，然后输送带缓慢输送以保证分拣精度，这就需要使用变频器，来调整转速REF_Ref73605521\r\h[3]。转速公式为：n=60f（1−s）/p式中：n表示转速，r/min；p是磁极对数；f是频率,Hz；S是转移率。根据速度公式，调速的方法：变化极数，转差率，频率。极对数一定的状况下，只需改变f。电电源的频率发生变化还可能使得速度发生变化。随着电源工作频率的提高,同步转速n逐渐变大,实际转速逐渐变大。电源频率减慢时,同步转速就会有所减小,实际转速就会随着减小。随着转速减小,磁场偏移角速度也会逐渐减小,输入功率就会逐渐PM=t就会逐渐减小，输出功率P=PM（1−s）也会逐渐减小，但损耗不增加。因此，这种方法是对于电机驱动控制中一种更为有效的手段REF_Ref73605370\r\h[4]。3.2.2.选择变频器的型号根据设计要求，选择富士“frn18.5g11s-4cx”。它作应用十分广泛。3.3PLC的选择为了能够满足分拣条件,基本要求是要在保证质量可靠的情况下,选择好的产品。需要注意以下几点:(1)PLC的硬件功能功能为一个开关量测及控制管理系统,主要针对s、plc等微控制器及系统的各个i/o控制点阵以满足要求。部分网络控制管理系统中还含有对网络plc控制功能性的要求,如通过网络影响器对网络通讯,pid进行控制。响应范围较大。模拟时间电位器对模拟I/O系统、PLC存在思考,通过调整脉冲,以及捕获中断功能。考虑到最大的模拟I/O系统不存在连接PLC对功能的使用,信号联系也没有特殊要,可以满足模块的分辨率和转换时间使用在高速I/O理功能REF_Ref73605396\r\h[5]。(2)PLC指令系统的功能按照PLC达成某种指定要求,相对于单台装置可以通过开关量控制设备的指定命令,条件使用非常简单,单台PLC就能满足要求。(3)PLC物理结构的选择结构按照大型企业专用plc软件系统集成模块及其结构应用类型分别进行价格选择,将大型企业专用plc系统模块结构分为整体式和用于集成式及模块式的每两类三至四大块,整体式模块用于集成系统开发设计的大型企业专用i/o管理软件系统集成模块及其平均价格不高,体积较小方便使用。模块化模型plc组件功能易于使用用户选择的模型是更大的比特微积分模型plc,i/o可以判断出在规定频率范围内要改变的每个模块组件数量,简单方便。要求的工会控制相对于更加精确,选择使用模块化软件控制较为简单,plc控制系统可以应用于工业生产线等多种形式。(4)选择I/O点数在考虑那些信号需要快速使用,需要对PLC负载驱动。实际有效输入10点,输出5点。本方案使用西门子S7−200系列cpu224，插件EM231。它适用于多种行业、多种场所的自动检测与监控。因此，其性价比比较高。S7-200CPU与cpu221除外的扩展模块连接达到扩展I/O点和执行特殊功能的目的REF_Ref73605183\r\h[7]。它可方便程序的编制，在计算机（上位机）安装此软件，与PLC进行传输，可方便改变PLC的动作指令REF_Ref73605235\r\h[8].1.数字I/O扩展模块Em221：数字输入扩展模块Em222：数字输出扩展模块Em223：数字输入/输出扩展模块2.模拟I/O扩展模块在生产的过程当中，有着非常多电压，和非常多电流信号，它们以连续变化的形式表示流量、温度、压力等工艺参数。这些模拟信号在-10到+10V或4到20mA的范围间连续的变化。它提供了一个特殊的模拟模块，用来处理模拟信号。EM231：模拟输入扩展模块Em232：模拟输出扩展模块EM235：模拟输入/输出扩展模块3.通信模块4.特殊功能模块S7-200还提供了一些特殊的功能模块来完成特定的任务。例如：定位控制模块3.4检测元件的工作原理它可以感应出测量信息,国家标准GB6465-80对传感器的概述是满足信息传输处理以及存储的控制过程。通过显示记录可以把具体的测量信息进行转换,信号装置可安照基本的规则实现自动化检测。自动控制对传感器工程模拟量的安排可以被称为生物传感器,将传感器定义为非电量信息转化REF_Ref73605302\r\h[1]。传感器组成系统基本元件的四部分主要组成系统基本部件:它由电压变换器和控制元件、敏感元件和其他主要用于辅助驱动传感器的元件四个部分共同组成。传感器的运动采用控制信号反馈转换反向集成综合控制电路技术,实现控制信号反向转换集成控制电路与采用集成控制传感器的两个控制壳体之间的反向运动。在以后的发展趋势下,信号调理电路是可以借助电源的方式。3.5气压元件的工作原理空气压缩机是该装置不可缺少的部件，它是一种气动发电装置，将电动机的机械能转换成气压能，压缩机的选择取决于气动系统运行所需的压力和流量。由于本实验不需要提供电磁阀过大的压力（能弹出物料即可），故将气压调整为0.2MPa左右。REF_Ref75262923\r\h[12]

4决策与评价一个好的机械系统不仅要成本低而且要高效可靠。机械系统的好坏大致可以从实用性、经济性、可靠性和效率等方面进行讨论，因为是方案设计阶段，无法详细的去计算多功能物料自动分拣装置的强度、刚度和稳定性等数据。因此，方案设计阶段对方案进行实用性、经济性、操作简便性和环保性等方面进行讨论，选出最优成本最低的方案之后，为下一步的技术设计提供了基础依据和设计思路。4.1评价4.1.1机械系统方案方案一：本案不可以同时分拣两类物料。方案二：本案可以同时分拣金属、非金属物料和白色、黑色物料。4.1.2机械总体方案综合评价本次评价采用总分计分法中的相对值法：Qi将各个评价目标的分值简单相加后算出平均值后进行比较。当设计方案的具体化程度较低时，评分标准采用五分制。得分为零即“不能用”，五分即为“理想状态”，具体评分等级见下表。表4-1评分等级表4-2方案评分结果Q1=3.833Q2=2.6774.2决策通过对比Q1、Q2的数值和进行可行性调研，我们发现方案一是最理想合理的多功能物料自动分拣装置的设计方案。机器的整体结构简单且紧凑，操作方便且简单，安装方便和方便拆卸和维修。方案二的步进电机的制造成本高，且需配合其他复杂的控制系统和电脑系统，虽然能够实现机器的自动化，却增加了设计的难度和机器的复杂程度，不符合本次设计的设计要求。

参考文献赵继文，何玉彬．传感器与应用电路设计．北京．科学出版社．2002．25-42陈伯时．电力拖动自动控制系统