气动物料分拣系统毕业设计.docx

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1、气动物料分拣系统毕业设计无锡职业技术学院毕业设计论文题目气动物料分拣实训设备设计及制作英文并列题目AnimalfeedgassortingtrainingequipmentdesignandmanufactureAnimal院系控制技术学院班级电气21232所在团队指导教师1周洁职称讲师指导教师2职称答辩委员会主任主答辩人二零年月毕业设计论文开题报告学生姓名汤雅清学号班级电气21232所属院系专业控制系指导老师周洁职称讲师所在部门控制学院毕业设计论文题目气动物料分拣实训设备设计及制作题目类型工程设计项目论文类作品设计类其他一、选题简介、意义自动分拣控制系统的使用是如今工业自动化经常使用的控制系

2、统之一。其主要组成部分自动分拣系统在二次大战后美国、日本的物流中心中广泛使用。他能够根据各种产品的加工需要，根据预定的控制程序动作，实现对不同的产品进行分类，减轻工人的劳动强度，完成自动化生产的控制要求。系统由门柱型机械手、气动机械手和传送带三部分组成，本采用气压传动系统，具有动作迅速、准确、构造简单、安装方便、可靠等一系列优点。在各行业中得到广泛运用。气动物料分拣技术的核心是可编程控制器PLC，综合了计算机和自动控制等先进技术，具有可靠性高、功能完善、构造灵敏、编程简单、低成本等优点，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

3、型。应用PLC技术结合气动、传感器和位置控制等技术，设计不同类型材料的自动分拣控制系统。该系统的灵敏性较强，程序开发简单，可适应进行材料分拣的弹性生产线的需求。前景将会给人们带来更便利的生活和生产。二、课题综述课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目的，研究步骤、方法及措施等一、主要研究内容首先对PLC、传感器、气动系统进行基本知识的介绍，其次对本课题进行硬件软件的设置，设置出主电路和控制电路，并建立实际的模型，在软件设计中，确定IO分配，并根据控制要求设计出PLC梯形图。二、要解决的问题实现气动分拣系统的详细流程，根据现有设备和性价比等，要解决的问题有：传感器检测、PLC控制程序设计、

4、通过实验比照实现对物料的分拣。三、预期目的控制程序启动，检测传感器1检测能否有物料，没有检测到物料继续检测；检测到有物料程序往下执行，检测传感器2检测物料类型铁、尼龙，检测传感器2检测物料是类型一铁，执行器气缸一动作，执行器一动作完成后对这一物料的分拣结束同时启动下一轮的分拣；检测传感器2检测物料是类型二尼龙，执行器二动作，执行器二动作完成后对这一物料的分拣结束同时启动下一轮的分拣设计利用形式切换开关实现形式一与形式二之间的切换。1.控制形式一常规继电器控制工艺要求将形式切换开关打到形式一，按下启动按钮，按控制要求为传感器开场检测，当检测到有物料及物料的类型后，通过常规继电器的逻辑判定，控制相

5、应的电磁阀的电。气缸动作将物料推出，完成分拣。设计点动按钮，实现相关功能。设计急停按钮，按下急停按钮的时候所有气缸立即停止。2.控制形式二PLC控制工艺要求将形式切换开关打到形式二，按下启动按钮，按控制要求为传感器开场检测，当检测到有物料及物料的类型后，传感器将相应的开关量给PLC,PLC内程序逻辑运算后输出，输出控制相应的继电器的电，继电器的电控制对应的电磁阀的电。气缸动作将物料推出，完成分拣。设计点动按钮，实现相关功能;将启动按钮、停止按钮设计为同一按钮;设计急停按钮，按下急停按钮的时候所有气缸立即停止;四、研究步骤第一阶段：行业企业调研、资料采集与整理、完成调研报告与开题报告；第二阶段：

6、系统设计、制作、调试、修改完善；第三阶段：整理系统相关技术资料。第四阶段：完成毕业设计论文及答辩。五、工作方法及措施：本课题主要采用的实验法、1、首先了解研究课题，查阅相关资料2、对物料分拣进行实验，编程，调速，画出相关图纸3、完成论文通过资料的采集，教师的指导等三、设计论文体系、构造大纲详细构造如下1、引言摘要2、图表清单3、绪论4、气动物料系统工艺要求及控制方案；5、气动物料控制系统设置6、PLC程序设计7、调试及结论致谢、参考文献、附录指导老师意见：签字：年月日院系审批意见：签章：年月日毕业设计论文任务书2021年3月8日毕业设计论文题目气动物料分拣实训设备设计及制作题目来源校内指导老师

7、周洁职称讲师所在部门控制学院学生姓名汤雅清学号班级电气21232所属院系专业电气自动化外语翻译要求无课题需要完成的任务1、查阅物料分拣设备、PLC及触摸屏的相关文献、采集资料；2、提出气动物料分拣系统的设计方案并进行论证；3、完成系统的主电路图、控制电路图的设计及相关器件选型、电气图纸设计；4、完成触摸屏界面的设计与实现；5、完成相关程序设计及调试；6、完成论文一份，包括课题的任务、设计图纸、程序等。课题计划安排序号内容时间安排1查找相关资料，了解相关技术，确定课题方案3.9-3.122进行系统方案的设计、论证，确定相关参数及选型3.13-3.273完成启停测试系统设计，HMI界面设计和PLC

8、程序编制3.28-4.24完成系统集成，进行整机功能调整与测试4.3-4.105联机调试4.11-4.146整理相关技术资料，完成毕业设计论文4.15-4.237完善毕业设计论文，准备毕业答辩4.24-4.30计划答辩时间5月5日答辩提交资料论文教研室主任审核意见签名：目录第1章绪论第2章气动物料分拣系统的硬件设计第3章气动物料分拣系统软件设计第4章气动物料分拣系统的安装与调试气动物料分拣实训设备设计及制作摘要：本文主要介绍了利用PLC来完成物料分拣的自动控制，并结合组态软件来对整个监控经过进行仿真。PLC控制是目前工业上最常用的自动化控制技术、计算机技术及通信技术融为一体，专门为工业控制而设

9、计，具有功能强、通用灵敏、可靠性高环境适应强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点，因而在工业上的应用越来越广泛。该PLC控制系统从利用传感器实现对物料的识别入手，结合气动元件进行对物料的分拣、传送，通过梯形图的形式来编写PLC程序进而实现对物料分拣系统整个经过的自动控制，同时运用组态软件对系统运行经过中各个环节进行监控，进而使整个画面的运行状态得以明晰体现。关键词：物料分拣；PLC程序；传感器AnimalfeedgassortingtrainingequipmentdesignandmanufactureAnimalAbstract：Thispapermainlyintr

10、oducestheuseofPLCtocompletetheautomaticcontrolofmaterialsorting,andtosimulatethewholeprocessofmonitoringconfigurationsoftware.PLCcontrolisthemostcommonlyusedindustrialautomationcontroltechnology,computertechnologyandcommunicationtechnologycom.,designedspecificallyforindustrialcontrol,strongfunction,

11、totheenvironment,simpleprogramming,convenientandandseriesofadvantages,inindustrialapplicationsbecomemorewidely.ThePLCcontrolsystemfromtheidentificationofmaterialbycombiningwithsensor,pneumaticcomponentsaresorted,transferofmaterials,throughtheladderdiagramformtowritePLCprogramtorealizetheautomaticcon

12、trolofthewholeprocessofthematerialsortingsystem,atthesametime,theconfigurationsoftwaretomonitorallaspectsoftherunningprocessofthesystemapplication,thusmakeoperationthewholepicturecanbeclearlyreflectedthestateofKeywords:Thematerialsorting;ThePLCprogram;Sensor第1章绪论1.1气动分拣系统的基本介绍自动分拣系统自动分拣系统是一个必要的先进的配送

13、中心设施。它具有分选效率很高，通常每小时6000至12000箱货物分类，能够讲，自动分拣机是提高物流配送效率的关键因素。它是二次大战后在美国、日本的物流中心中广泛采用的一种自动分拣系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。系统运行的经过能够简单描绘如下：物流中心的几万的货天天接待数以百计的供给商或货主通过各种运输方式发送的，在最短的时间将这些货物卸下，并根据货物品种，存储或传递给这些货物快速和准确的分类的主人，运送到指定地点如指定的货架，加工区，交付平台等的同时，当供给商或货主通知物流中心根据交货指示发货时，自动分拣系统在最短的时间内从大货架存储系统高层准确地根据位置找到

14、货物，和出境的数量，不同数量的货物从不同的存储空间，根据不同的交货地点不同区域分销平台理货区域或配送站台集中以便装车配送。自动分拣系统一般由控制装置，分级装置，输送装置和分拣道口组成。控制装置的作用识别，接收和处理装置，信号分拣控制装置，按商品品种分类，按商品交货地点或根据货主的类别根据自动分类分拣信号指示的要求。这些要求能够通过不同的方式，如通过扫描条形码，颜色码扫描，键盘输入，重量检测，语音识别，高度检测和形状识别等方法，对分拣控制系统的输入。根据分拣信号的判定，以决定某一商品在什么样的分拣道口。分类装置的作用是根据控制装置发出的分简指示，根据控制装置发出的指令，当货物的分拣信号的装置，通

15、过该装置，改变输送装置的运行方向或进入其他输送机分拣道口。很多种类的分类装置，一般有推出，浮动，倾斜和分枝数，不是一个设备的不同包装材料，货物包装要求，包装重量的底面平整度等。输送带及输送的主要成分，其主要作用是使货物要整理分类装置和控制装置，在传送带的两侧，通常有一些穿插，一种很好的商品下滑的主要输送或主带的通道中的货物地区，一般滑由钢带，皮带，滚筒，使货物滑集货平台从主传送带，那里的工作人员将所有货物的穿插或集中存储，或配备汽车集团和分销业务。以上四部分装置通过计算机网络，采用人工控制和人工处理环节相应的构成了一个完好的自动分拣系统。1.2气动物料分拣的技术指标和研究目的及意义二次大战以后

16、，自动分拣系统逐步在西方发达国家投入使用，成为发达国家先进的物流中心、配送中心或流通中心所必需的设施条件之一。1能连续、大批量地分拣货物，由于采用大生产中使用的流水线自动作业方式，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等限制，能够连续运行，同时由于自动分拣系统单位时间分拣件数多，它能够连续运行100小时以上，每小时可分拣7000件包装商品，假如用人工分拣每小时只能分拣150件左右，同时分拣人员也不能在这种劳动强度下连续工作8小时。2分拣误差率极低自动分拣系统的分拣误差率主要取决于所输入分拣信息的准确性大小，这又取决于分拣信息的输入机制，假如采用人工键盘或语音识别方式输入，则误差率在3%以上，如采

17、用条形码输入，除非条形码的印刷本身有误差，否则不会出错。因而，自动分拣系统采用条形码技术识别货物。3分拣作业基本无人化国外建立分拣系统的目的之一就是为了减少人员的使用，减轻人员的劳动强度，提高人员的使用率，因而自动分拣系统能最大限度地减少人员的使用，基本做到无人化。分拣作业本身并不需要使用人员，人员的使用近局限于送货车辆抵达自动分拣线的进货端时，由人工接货，由人工控制分拣系统的运行，分拣线末端由人工将分拣出来的货物进行集载、装车，自动分拣系统是经营、管理和维护。如美国一公司配送中心面积为10万平方米左右，天天可分拣近40万件商品，仅使用400名左右员工，自动分拣线做到了无人化作业。对于分拣系统

18、的应用前景，主要着眼于分拣系统的可靠性、优越性，应用领域的适用性以及系统的经济效益、成本等方面考虑。对于自动分拣系统因其本身存在的一些问题，在一定程度上限制了其应用的领域及其范围，在引进和建设自动分拣系统时一定要考虑下面条件：自动分拣系统的一次性投资宏大其本身需要建设短则40-50米，长则通信系统等，这一系统不仅占地面积大，动辄2万平方米以上，而且一般自动分拣系统都建在自动主体仓库中，这样就要建3-4层楼高的立体仓库，库内需要配备各种自动化的搬运设施，这丝毫不亚于建立一个当代化工厂所需要的硬件投资。这种巨额的先期投入要花10-20年才能收回，假如没有可靠的货源作保证，则有可能系统大都由大型生产

19、企业或大型专业物流公司投资，小企业无力进行此项投资。它对商品的包装要求也很高，为整理和平底刚性货物包装规则自动分拣机。袋装商品，包装，包装和软底不易变形，易断裂，超长，超薄，超重，超高不能倾覆的商品不能使用普通货物分拣机分拣，所以为了使大部分商品能够用于自动分拣，能够采取两个措施：一是施行标准化包装，大多数商品的商品符合国家标准；二是基于绝大多数产品排序定制特定的分拣机包装特点的统一。但让所有商品的供给商在全国施行包装标准是很困难的，定制特定的分拣机将使硬件成本的增加，并且越是十分的其通用性就越差。因而公司根据商品的包装来决定能否建立或建立什么样的分拣系统。1.3气动物料分拣实训设备设计及制作

20、课题研究的内容在本文中，以生产线上不同物料的分拣系统为例，具体分析了基于PLC控制的自动分拣系统的设计，介绍了分拣系统中传感器信号的收集、处理的一些基本知识，并通过设计要求与技术指标的比拟，确定了硬件系统中的各种元器件及其模块的选型。在介绍了一些PLC、传感器、气动系统基本知识后，对本课题进行硬件与软件设计，设计出主电路与控制回路，并建立了实际的模型，在软件设计中，确定了IO分配，并根据控制要求设计出了PLC梯形图。在本系统完成本设计之后，对其进行整体安装与调试。在硬件部分，调试其各部分安装的位置及角度，使其材料物块的运行与传感器安装的角度合适。将各气缸的动作速度进行调试之后，进行了软硬件综合

21、调试，实现物料分拣系统中上料、传送与分拣的全经过。第2章气动物料分拣系统的硬件设计2.1气动物料分拣系统的组成1该装置由型材实训台、物料提升机构、物料传送及分拣机构、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、各种传感器、物料、IO接口板和气管等组成。2电源模块由三相电源总开关带漏电和短路保护、熔断器、单相电源输出、三相电源输出、电源插座、开关电源提供DC24等组成。3按钮模块由急停按钮、转换开关、复位按钮、自锁按钮、指示灯等组成。4变频器模块由欧姆龙3G3JV-AB004变频器及接线柱组成。5PLC模块由三菱主机为FX1N-40MR-001内置开关量IO(24路开关量输入16路继电器输出构成

22、，机箱内装有24V5A的开关电源为系统提供直流电源。6物料提升机构由单出杆气缸、电磁阀、磁性开关、警示灯、直流减速电机、机械构造件等组成。7物料传输及分拣机构由三相沟通电机、皮带、单出杆气缸、磁性开关磁电传感器、电磁阀、电涡流式电感传感器、电容式传感器、漫反射型光电传感器、机械构造件等组成。2.2系统的概述本物料分拣装置主要由PLC控制模块、变频器、传感器、位置检测与控制、物料输送及分拣、气动系统等模块组成。通过传感器信号收集，PLC编程，对电磁阀、直流电机、沟通电机等进行复杂的开关量控制、位置控制及时序逻辑控制，实现物料提升、故障报警、气动机械手搬运、皮带机输送、物料分拣等功能。2.3送料机

23、构如图2-2所示为送料机构硬件图。其中包括放料转盘：转盘中共放两种物料，一种金属物料、一种非金属物料。驱动电机：电机采用24V直流减速电机，转速10rmin，转矩30kgcm；用于驱动放料转盘旋转；物料滑槽：放料转盘旋转，物料互相推挤趋向入料口，物料则从入料口顺着滑槽落到提升台上；提升台：将物料和滑槽有效分离，并确保每次提升一个物料；物料检测传感器：物料检测为光电漫反射型传感器，主要为PLC提供一个输入信号，假如有物料在提升台上，就会驱动提升气缸提升物料；假如运行中，光电传感器没有检测到物料并保持4秒钟，则让系统停机然后报警；磁性传感器：用于提升台气缸的位置检测。检测气缸伸出和缩回能否到位，为

24、此在前点和后点上各一个，当检测到气缸准确到位后将给PLC发出一个信号。磁性传感器接线时注意;蓝色姐GND,棕色经过负载接PLC输入端；提升气缸：提升气缸使用的是单向电控气阀。当电控气阀得电，物料提升台上升，当电控气阀断电，则物料提升台下降。图2-1送料机构图2.4物料传送和分拣机构如图2-2所示为物料传送和分拣机构的硬件图。其中包括落料光电传感器：检测能否有物料到传送带上，并给PLC一个输入信号；落料口：物料落料位置定位；金属料槽：放置金属物料；塑料料槽：放置非金属物料电涡流式电感传感器：检测金属物料，检测距离为2-5mm；电容式传感器：用于检测非金属材料，检测距离为3-8mm；三相低速电动机：驱动传送带转动，由变频器控制；推料气缸：将物料推入料槽，有单向电控气阀控制。图2-2物料传送和分拣机构图