基于PLC的物料分拣系统设计

题目基于PLC的物料分拣系统设计英文题目TheDesignofMat Ⅱmeasuringfieldsortinggoods,tworkingisreducedgreatly,butsystemtobeabletonimblyandlogisHardware-Designandsoftware-designmiddleWiththepopularizationanddeincreaseddemandforprogrammablecontrollers,fieldmoreandmorefeeding,handlingrobotbody,materialtransportpickupbodies,onthreeusesasteppermotortopreciselypositiontherotatihandlingrobotsarewidelyu【Keywords】PLC;Sensor;Hardware-design;software-de 1第一章绪论 21.1分拣系统的研究背景 21.2物料分拣系统发展概况和现状 31.3课题研究目的和意义 41.4本文研究的主要内容 51.5本章小结 5第二章PLC系统设计 62.1控制系统设计的基本内容 62.2控制系统设计的原则 72.3控制系统设计的一样步骤 72.4程序设计的步骤 82.5编写梯形图应该注意的事项 82.6本章小结 9第三章系统的组成及控制要求 3.1系统的组成 3.2系统控制要求 3.3本章小结 第四章系统硬件设计 4.1电气元件名称及功能 V4.1.3执行电气元件 4.2输入/输出(I/O)点分配 4.4三菱FX-2N型PLC控制原理图 4.5步进电机设计 204.6本章小结 21第五章系统软件设计 5.1三菱编程软件、模拟仿真软件 225.2程序设计思想 5.2.1上料机构流程图 5.2.2搬运机械手流程图 25 第六章系统调试 6.1程序的模拟调试 326.1.1通过软元件输入输出状态进行调试 6.1.2时序图辅助调试 6.2程序的现场调试 37 39 402第一章绪论类型的机械设备或生产过程。它给自动化控制带来很大的方便，目前有不少的先地位。美国和欧洲在60年代开始使用，日本则在第二次世界大战后才引进分拣机，但近二十年来由于其本国经济发展需要发展迅速，后来者居上，从用于销售业。到1987年就已经拥有自动分拣机1000台，号称是世界上拥有分拣势趋于"短小轻薄",流通趋于小批量多品种和准时制(JUST-IN-TIME,简称JIT)。3本次设计基于PLC的物料分拣系统控制。采用PLC控制开发可以达到号处理时间短、速度快、更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目，同时纵观国内外物料分拣系统的应用情形可以发觉，国外的物流配送中心或工4当物料为黑色物料时，直接将物料输送出去。分料盘在物料分拣中起着关键作具有体积小，可靠高，故障率低，动作精度高等优点。5制线路，节省成本，进一步提高劳动生产率。6第二章PLC系统设计2.1控制系统设计的基本内容(1)挑选用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。这些设备属于一样的电气元件，挑选PLC,应包括机型挑选、容量的挑选以及I(3)分配I/O点，绘制I/O连接图。(4)设计控制程序。包括控制系统流程图、梯形图、语句表(即程序清单)(5)必要时还需设计控制台(6)编制控制系统的技术文件。包括说明书、电气图及电气元件明细表。7另外，在PLC控制系统中的电气图中还应包括程序图(梯形图),通常称它的都是通过控制被控对象(生产设备或生产过程)来实现工艺要求，提高生产效(2)在满足控制系统要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及(3)保证PLC控制系统安全可靠且在非正常情形下(如突然掉电再上电、按钮按错等),也能正常工作。(4)考虑到生产的发展和工艺的改进，在配置PLC硬件设备时应适当留有82.4程序设计的步骤2.5编写梯形图应该注意的事项9(4)不答应显现桥式电路。件来实现系统功能，模拟实现了机电一体化。图3-1为系统流程简图。无光电传感器检测放料台有无物料?无光电传感器检测入料口有无物料?等待机械手搬运无物料报警图3-1系统流程简图上料机构如图3-2,由井式工件库、光电传感器、工件、存放料台、推料气图3-2上料机构实物图物料输送与分拣机构如图3-3。由皮带输送线、分料；2号料槽：用于放置白色尼龙物料；3号料槽：用本设计中系统对三种不同的物料(金属铝物料、白色纤维物料、黑色纤维物料)进行上料、搬运、运输和分类分拣，基于PLC的控制可实现系统的自动化和半自动化控制。(1)上料机构在复位完成后，点动“启动”按钮，料筒光电传感器检测到有工件时，推料气缸将工件推出至存放料台，若3秒钟后，料筒检测光电传感器仍未检测到工件，则说明料筒内无物料，这时警示黄灯闪烁，放入物料后熄灭；机械手将工件取走后，推料气缸缩回，工件下落，气缸重复上一次动作。(2)搬运机械手机构(自动控制)当存放料台检测光电传感器检测物料到位后，机械手手臂前伸，手臂伸出限位传感器检测到位后，延时0.5秒，手爪气缸下降，手爪下降限位传感器检测到位后，延时0.5秒，气动手爪抓取物料，手爪夹紧限位传感器检测到夹紧信号后；延时0.5秒，手爪气缸上升，手爪提升限位传感器检测到位后，手臂气缸缩回，手臂缩回限位传感器检测到位后；手臂向右旋转，手臂旋转一定角度后，手臂前伸，手臂伸出限位传感器检测到位后，手爪气缸下降，手爪下降限位传感器检测送线上。(3)运输与分拣机构机以30HZ的频率正转运行，皮带开始输送工件，当料槽一到位检测传感器检测上料机构、搬运机械手机构、运输与分拣机构的控制功能方面给出了详细的要求,为控制系统软硬件的设计奠定了坚实的基础。第四章系统硬件设计4.1电气元件名称及功能(6)光纤传感器位置：位于料槽一与料槽二的皮带传输的中间上方。作一个输入信号。其检测距离为3~8mm,检测距离可通过传感器放大器的电位器(7)按钮(7个)控制系统的启动(绿色)、停止(红色)、复位(黄色);4个用于机械手的手动控制。(1)警示灯在设备停止时警示红灯亮，在设备运行时警示绿灯，在无物(2)电磁阀通过PLC控制电磁阀来控制气缸的动作。(3)变频器当入料口检测到有物料时PLC向变频器提供驱动信号，变频(1)推料气缸将工件推到存放料台上，由单向电控气阀控制。(2)推料一气缸将金属物料推入料槽一，由单向电控阀控制。(3)气动手爪完成工件的抓取动作，由双向电控阀控制，手爪夹紧时(4)双导杆气缸控制机械手臂伸出、缩回，由双向电控气阀控制。(5)单杆气缸(6)导料气缸(7)步进电机(8)皮带输送线(9)三相异步电动机驱动传送带转动，由变频器控制。表4-1输入点分配及说明名称功能说明1系统启动2系统停止3复位按钮456检测推料气缸是否退出7检测推料气缸是否缩回8检测手臂是否伸出9检测手臂是否缩回检测推料一气缸是否推出检测推料一气缸是否缩回导料转出限位传感器导料原位限位传感器检测物料是否放入入料口表4-2输出点分配名称功能说明1输出脉冲2方向控制3使能控制4电磁阀物料推出5电磁阀手臂伸出6电磁阀手臂缩回7电磁阀8电磁阀9电磁阀电磁阀电磁阀电磁阀导料气缸警示红灯停止指示灯警示绿灯启动指示灯警示黄灯变频器驱动控制FX2NC等几个系列，其中F系列是早期产品，现已停产。FX2系列是1991年推是日本高性能小型机中的代表作。三菱FX系列常见型号如下图4-1所示：图4-1三菱FX系列PLC4.3.1系统对PLC的要求(1)功能要求：在满足一样开关量输入信号控制要的同时，系统要进行步进电机控制，要求输出脉冲信号，所以输出类型要是晶体管输出0(T)。(2)I/O点数要求：系统所需输入点数为21点；系统所需输出点数为16点。在实际统计出的I/O点数的基础上加15%——20%的备用量，以便今后调整和扩展。根据上述要求可暂定型号为：三菱FX2N-64MT。考虑到FX2N-64MT与FX2N-48MT相比价格稍微较贵。但FX2N-48MT的输入点数能不能满足系统要求，但也可选用扩展模块比如：FX2N-8EX(输入点为8的扩展模块)。考虑多方面因素：最后确定可编程控制器型号为：三菱FX2N-64MT按按按或惑惑或器都惑惑惑或惑惑惑推推二萎卫×22-641TP○进进料步物手一手手手推警小警一警小小变本料作一料料料卫T_卫章至豆查至豆零如少应少应PUL-驱动职PUL-孤一孤一手臂手臂图4-2三菱FX-2N型PLC控制原理图4.5步进电机设计(1)功能简介：表4-3步进电机驱动器参数设置(3)脉冲个数运算：在模拟系统中步进电机左右旋转的角度为63°,步进驱动器所设置的细分步参数为10000步/圈，电流值为6.0A。所以PLC的YO口产生脉冲数N为：4.6本章小结本章在确定了控制系统的基本设计步骤之后，详细设计了控制系统的硬件部分，给出了I/0分配表、控制器接线图，完成了PLC选型、步进电机设计的主要工作，为产品的开发、生产奠定了坚实的基础。第五章系统软件设计有编程及程序调试等多种功能，是PLC用户不可缺少的开发工具2。三菱全系列PLC仿真调试软件GXSimulator:(1)仿真软件的功能就是将编写好的程序在电脑中虚拟运行，如果没有编(2)安装好编程软件和仿真软件后，在桌面或者开始菜单中并没有仿真软软件相当于编程软件的一个插件。上料机构的控制要求，在程序设计的时候应注意一下几点：(1)警示黄灯在料库无物料与停止时都要闪烁。(2)当放料台有物料时，推料气缸保持伸出状态，同时放料台有物料是驱动机械手程序的必备条件。上料机构流程图如图5-1所示：有无有5.2.2搬运机械手流程图搬运机械手流程图如图5-3所示：否等待机械手复位机械手手臂伸出手抓气缸下降气动手爪抓取物料手爪气缸上升检测手爪上升到位后手臂缩回手是否在基准位置图5-3搬运机械手流程图从图中反应出来搬运机械手的控制要求，在进行搬运机械手程序设计时，第一考虑到的就是要用步进指令进行程序编写，这样程序编写就简单明了化了。在机械手状态转移的时候，要注意上一个状态的输出有的必须要保持，比如手爪在夹紧工件后，在没有送到入料口之前的所有状态手爪都必须保持夹紧。搬运机械手状态转移图如图5-4所示：2M45图5-5搬运机械手机构梯形图物料传输分拣流程图如图5-6所示：物料传输分拣流程图如图5-6所示：三相交流异步电机以30HZ的频率带动皮带正传传输物料槽二传感器检推料气缸动作将(金属物料)推(白色物料)导直接将(黑色物料)传送至三号料槽一检测图5-6物料传输分拣流程图物料分拣机构程序梯形图如图5-7所示：第六章系统调试要求5。仿真调试时是否正常按预期成效运行，若不6.1.1通过软元件输入输出状态进行调试在仿真软件中可以直接对各种软器件进行置位，如：X0000-0237、Y0000-0237、T0O-99、C00-99、M00-99等部分常用的软器件可直接进行置位，对于特别功能辅助继电器、时间继电器、计数器不能直接置位调试。(1)将XO按下系统启动，此时警示绿灯Y15亮，警示黄灯Y16闪烁，无料报警。输入输出调试状态如图6-2所示：菜单起动(S)时序图(T)软元件(D)回监视中(2)将物料检测传感器X3置位，此时警示黄灯Y15停止闪烁，将推料伸出限位传感器X6置位，此时物料推出气缸Y3动作。X6复位，推料伸出传感器X5被置位，放料台光电开关X4检测到物料也被置位。当物料被爪走后X4复位，Y3复位，推料气缸缩回，反复执行推料过程。输入输出状态见图6-3。(3)分拣调试将入料口光电开关X21置位，此时Y17向变频器发送驱动信号。当物料为金属物料时，料槽一检测传感器置位，此时气缸Y12动作将物料推入料槽一。同时分拣检测光电开关向PLC发出一个信号，使电机停转。调试输入输出状态见图6-4。xx图6-3上料结构上料时运行监控回E图6-4金属物料分拣时运行监控程序仿真调试方法不变，进行搬运机械手，物料分拣的调试时，按照控制要求及相应输入控制元件的置位情形，对输入口进行设置后，同时观察输出的状态变化看是否满足控制要求。依照此法逐步对程序进行调试修改，直至满足控制要如果想更形象的反应出输入输出及其它软元件的状态图式，可以通过时序图进行辅助调试，通过时序图就可以更清楚的看出软元件状态的变化。如图6-5所示为时序的样板。依照控制要求对系统程序一步一步进行仿真调试，在调试的过程中发觉了一些错误的方，经过反复调试，最后是程序在仿真调试中满足了控制要求，系统模拟调试完成。本系统设计基础源于学校的机电一体化实验室，自动控制部分可以在实验室进行现场调试。但由于客观条件限制，目前不能进行三菱FX2N型可编程控制器的现场调试。(1)检查连线，要逐点进行，确保正确无误。(2)检查输入输出接口。(3)将调试好的程序传输的三菱FX-2N型PLC中。(5)进行系统半自动调试。(7)非常条件检查，完成上述所有的调试工作，系统调试完[1]王煜东，传感器及应用[M].机械工业出版社，2008年[2]梁森，自动检测与转换技术[M].北京机械工业出版社，2011年年[5]李景学，可编程控制器应用系统设计及方法[M].化学工业出版社，2001年[6]张万忠，刘明芹，电器与PLC控制技术[M].北京化学工业出版社，2003年[8]周进明.液压与气动技术[M].成都：西南交通大学出版社，2009.[9]王兆义，可编程序