2022年PLC的自动控制分拣系统的设计方案.docx
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1、摘 要PLC掌握是目前工业上最常用的自动化掌握方法,由于其掌握便利,能够承担 恶劣的环境,因此,在工业上优于单片机的掌握;PLC将传统的继电器掌握技术、运算机技术和通信技术融为一体 ,特地为工业掌握而设计 ,具有功能强、通用敏捷、牢靠性高、环境适应性强、编程简洁、使用便利以及体积小、重量轻、功 耗低等一系列优点 ,因此在工业上的应用越来越广泛;本文主要叙述 PLC在材料分拣系统中的应用,利用可编程掌握器 PLC ,设计成本低、效率高的材料自动分拣装置;以 PLC 为主掌握器 ,结合气动装置、传感技术、位置掌握等技术 ,现场掌握产品的自动分拣; 系统具有自动化程度高、运行稳固、精度高、易掌握的特
2、点 ,可依据不同对象 ,稍加修改本系统即可实现要求;关键词:可编程掌握器,分拣装置,掌握系统,传感器ABSTRACTPLC control is the most commonly used industrial automation control method, because of its convenient control to withstand an adverse environment, it is better than MCU control inthe industrial.PLC traditionalrelay controltechnology, computer
3、 and communication technologies are integrated specifically for industrial control and design, have strong function, common flexible, high reliability and environmental adaptability, and programming simple, easy to use and small size, light weight, a series of low-power advantages in industrial appl
4、ications become more extensive.This paper focuses on the PLC in the canned beverage production, The design of an automatic sorting device with low cost and high efficiency is presentedin the paper, which regards programmable logiccontroller PLC as the master controller and combines pneumatic device,
5、 sensing technology, position control and other technology to implement automatic selecting of the products live. The deviceis characteristic of high automation, steady running, high precision and easy control, which can fulfill the requirement according to different situations with little modificat
6、ions.Key words: programmable logic controller,sorting device,control system,sensors目录摘要目录绪论 0第 1 章材料分拣装置结构及总体设计01.1 材料分拣装置工作过程概述11.2 系统的技术指标 21.3 系统的设计要求 2第 2 章掌握系统的硬件设计32.1 系统的硬件结构 32.2 系统关键技术 32.3 检测元件与执行装置的挑选6第 3 章掌握系统的软件设计123.1 掌握系统流程图设计 123.2 掌握系统程序设计13第 4 章掌握系统的调试194.1 硬件调试 194.2 软件调试 194.3 整体
7、调试 20结论 20展望 20致谢 21参考文献 21附录 22绪 论分拣是把很多货物按品种从不同的地点和单位安排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;目前自动分拣已逐步成为主流,由于自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的安排位置为止,都是依据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掌握装置、运算机网络,把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置;由于全部采纳机械自动作业,因此,分拣处理才能较大,分拣分类数量也较多;随着社会的不断进展,市场的竞争也越来越猛烈,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,特别在需要进行材料分
8、拣的企业,以往始终采纳人工分拣的方法,致使生产效率低,生产成本高,企业的竞争才能差,材料的自动分拣已成为企业的唯独挑选;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,在材料分拣过程中取得了较好的掌握效果;物料分拣采纳可编程掌握器 PLC 进行掌握,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、物料信息流的安排和治理; 其设计采纳标准化、模块化的组装,具有系统布局敏捷,爱护、检修便利等特点,受场地缘由影响不大;同时,只要依据不同的分拣对象,对本系统稍加修改即可实现要求;
9、PLC 掌握分拣装置涵盖了PLC 技术、气动技术、传感器技术、位置掌握技术等内容,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、传感器和位置掌握等技术,设计不同类型材料的自动分拣掌握系统;该系统的敏捷性较强,程序开发简洁,可适应进行材料分拣的 弹性生产线的需求;本文主要介绍了PLC 掌握系统的硬件和软件设计,以及一些调试方法;第 1 章 材料分拣装置结构及总体设计PLC 掌握分拣装置涵盖了PLC 技术、气动技术、传感器技术、位置掌握技术等内容,是实际工业现场生产设备的微缩模型;本章主要介绍分拣装置的工艺过 程及掌握要求;要想进行 PLC 掌握系统的设计,第一必需对掌握对象进行调
10、查,搞清晰掌握对象的工艺过程、工作特点,明确掌握要求以及各阶段的特点和各阶段之间的转换条件;1.1 材料分拣装置工作过程概述如图1-1 所示为本分拣装置的结构示意图;图1-1 材料分拣装置结构示意图它采纳台式结构,内置电源,有步进电机、汽缸、电磁阀、旋转编码器、气动减压器、滤清器、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锐的电容式和电感式传感器,分别固定在网板上,且答应重新安装传感器排列位置或挑选网板不同区域安装;系统上电后,可编程序掌握器第一掌握启动输送带,下料传感器 SN 检测料槽有无物料,如无料,输送带运转一个周期后自动停止等待下料;当料槽有料时,下料传感器输
11、出信号给 PLC, PLC 掌握输送带连续运转,同时掌握气动阀5 进行下料,每次下料时间间隔可以进行调整;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 掌握气动阀 1 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 掌握气动阀 2 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 掌握气动阀 3 动作选出该物料;物料传感器 SD 为备用传感器;当系统设定为分拣某种颜色的金属或非金属物料时,由程序记忆各传感器的状态,完成分拣任务;1.2 系统的技术指标输入电压:
12、AC200 240V(带爱护地三芯插座) 消耗功率: 250W环境温度范畴: -5 40气源:大于 0.2MPa切小于0.85Mpa1.3 系统的设计要求系统的设计要求主要包括功能要求和掌握要求,进行设计之前,第一应分析掌握对象的要求;1.3.1 功能要求材料分拣装置应实现基本功能如下(1) )分拣出金属和非金属(2) )分拣某一颜色块(3) )分拣出金属中某一颜色块(4) )分拣出非金属中某一颜色块(5) )分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块1.3.2 系统的掌握要求系统利用各种传感器对待测材料进行检测并分类;当待测物体经下料装置送入传送带后,依次接受各种传感器检测;假如被某种传感器
13、测中,通过相应的气动装置将其推入料箱;否就,连续前行;其掌握要求有如下 9 个方面:(1) )系统送电后,光电编码器便可发生所需的脉冲(2) )电机运行,带动传输带传送物体向前运行(3) )有物料时,下料汽缸动作,将物料送出(4) )当电感传感器检测到铁物料时,推汽缸1 动作(5) )当电容传感器检测到铝物料时,推汽缸2 动作(6) )当颜色传感器检测到材料为某一颜色时,推汽缸3 动作(7) )其他物料被送到 SD 位置时,推汽缸 4 动作(8) )汽缸运行应有动作限位爱护(9) )下料槽内无下料时,延时后自动停机第 2 章掌握系统的硬件设计PLC掌握系统的硬件设计,主要是依据被掌握对象对PL
14、C掌握系统的功能要求,确定系统所需的用户输入、输出设备,挑选合适的PLC类型,并安排 I/O点;2.1 系统的硬件结构设计系统的硬件结构框图,如图 2-1 所示;图2-1 系统的硬件结构框图2.2 系统关键技术系统关键技术即分析掌握系统的要求,确定I/O点数,挑选 PLC的型号,然后进行I/O安排;2.2.1 确定 I/ O 点数依据掌握要求,输入应当有 2个开关信号, 6 个传感器信号,包括电感传感器、电容传感器、颜色传感器、备用传感器,以及检测下料的传感器和计数传感器;相应地,有 5 个汽缸运动位置信号,每个汽缸有动作限位和回位限位,共计10 个信号;输出包括掌握电动机运行的接触器,以及5
15、 个掌握汽缸动作的电磁阀;共需 I/ O 点24 个,其中 18 个输入, 6 个输出;2.2.2 PLC 的挑选依据上面所确定的 I/ O 点数,且该材料分拣装置的掌握为开关量掌握;因此,挑选一般的小型机即可满意掌握要求;本系统选用西门子公司的S7-200系列CPU226 型PLC;它有 24个输入点, 16个输出点,满意本系统的要求;2.2.3 PLC 的输入输出端子安排依据所挑选的 PLC型号,对本系统中 PLC的输入输出端子进行安排,如表1所示表 1 材料分拣装置PLC 输入 /输出端子安排表西门子 PLCI/O分拣系统接口 I/O备注输入部分I0.0UCP 计数传感器 接旋转编码器I
16、0.1SN 下料传感器SA 电感传感器判定下料有无I0.2I0.3SB 电容传感器 I0.4I0.5SC颜色传感器 SD 备用传感器 I0.6SFW1 推气缸 1 动作限位 I0.7I1.0SEW2 推气缸 2 动作限位 SFW3 推气缸 3 动作限位 I1.1SFW4 推气缸 4 动作限位 I1.2SFW5 下料气缸动作限位I1.3SBW1 推气缸 1 回位限位 I1.4SBW2 推气缸 2 回位限位 I1.5I1.6 I1.7 I2.0I2.1SBW3 推气缸 3 回位限位 SBW4 推气缸 4 回位限位 SBW5 下料气缸回位限位SB1 启动 SB2 停止 输Q0.0M 输送带电机驱动器
17、 出Q0.1YV1 推气缸 1 电磁阀 部分Q0.2YV2 推气缸 2 电磁阀 Q0.3YV3 推气缸 3 电磁阀 Q0.4YV4 推气缸 4 电磁阀 Q0.5YV5 下料气缸电磁阀 2.2.4 PLC 输入输出接线端子图依据表 1可以绘制出 PLC的输入输出接线端子图,如图2-2所示;图2-2 PLC输入输出接线端子图2.3 检测元件与执行装置的挑选主要是对旋转编码器和各个传感器的挑选,并对其作简要介绍;2.3.1 旋转编码器旋转编码器是与步进电机连接在一起,在本系统中可用来作为掌握系统的计 数器,并供应脉冲输入;它转化为位移量,可对传输带上的物料进行位置掌握; 传送至相应的传感器时,发出信
18、号到PLC ,以进行分拣,也可用来掌握步进电机的转速;本系统选用 E6A2CW5C 旋转编码器 ,原理如图 2-3 所示;光电码盘图 2-3 旋转编码器原理示意图旋转编码器介绍:旋转编码器是用来测量转速的装置;技术参数主要有每转 脉冲数(几十个到几千个都有),和供电电压等;它分为单路输出和双路输出两 种;单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲,而双路输出的旋转编码器输出 两组相位差 90 度的脉冲,通过这两组脉冲不仅可以测量转速,仍可以判定旋转的方向;编码器如以信号原理来分,可分为增量脉冲编码器(SPC)和肯定脉冲编码器( APC)两者一般都应用于速度掌握或位置掌握系统的检测元件;编码器码盘的
19、材料有玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线,其热稳 定性好,精度高,金属码盘直接以通和不通刻线,不易碎,但由于金属有肯定的 厚度,精度就有限制,其热稳固性就要比玻璃的差一个数量级,塑料码盘是经济 型的,其成本低,但精度、热稳固性、寿命均要差一些;工作原理如下:由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差 90 度相位差(相对于一个周波为 360 度),将 C、D 信号反向,叠加在A、B 两相上,可增强稳固信号;另每转输出一个Z 相脉冲以代表零位参考位;由于 A、B 两相相差 90 度,可通过比较
20、 A 相在前仍是 B 相在前,以判别编码器的正转与反转,通过零位脉冲,可获得编码器的零位参考位;辨论率:编码器以 每旋转 360 度供应多少的通或暗刻线称为辨论率,也称解读分度、或直接称多少线,一般在每转分度 510000线;信号输出 : 信号输出有正弦波(电流或电压),方波(TTL 、HTL ),集电极开路( PNP、NPN),推拉式多种形式,其中 TTL 为长线差分驱动(对称A, A-;B, B-;Z,Z-), HTL 也称推拉式、推挽式输出,编码器的信号接收设备接口应与编码器对应;信号连接:编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、运算机, PLC 和运算机连接的模块有低速模块与高速模块之
21、分,开关频率有低有高;如单相联接,用于单方向计数,单方向测速;A、B 两相联接,用于正反向计数、判定正反向和测速; A、B、Z 三相联接,用于带参考位修正的位置测量;A、A-, B、B-, Z、Z-连接,由于带有对称负信号的连接,电流对于电缆奉献的电磁场为 0,衰减最小,抗干扰正确,可传输较远的距离;对于 TTL 的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达150M; 对于 HTL 的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达300M2.3.2 电感传感器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
22、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,使接近开关振荡才能衰减,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, 进而掌握开关的通或断;本系统选用 M18X1X40 电感传感器;接线图如图 2-4,原理图如图 2-5;图 2-4 M18X1X40 DC 二线常开式电感传感器接线图图2-5 电感传感器工作原理图电感传感器介绍: 由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器,又称电感式位移传感器;这种传感器的线圈匝数和材料导磁 系数都是肯定的,其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变 化而引起的;当把线圈接入测量电路并接通鼓励电源时
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