基于PLC的物料分拣控制系统的设计8428.docx

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1、PLC技技术应用用项目说说明书产品自动动分拣计计数控制制系统的的设计学 院 机械械工程学学院 专 业 机械械电子工工程 班 级 20012级级机电11班 学生姓名名李 钊 指导老师师王蕊20155 年 10 月 330 日日课 程程 设设 计计 任任 务务 书书兹发给 20112级机机电1 班学生生李钊课程程设计任任务书，内内容如下下：1 设计题目目：产品品自动分分拣计数数控制系系统的设设计2 应完成的的项目：（1）选选题的背背景和意意义； （2）明明确设计计任务，拟拟定总体体设计方方案（有有机械结结构的要要进行结结构设计计，三维维软件建建模）； （3）硬硬件设计计，传感感器、PPLC（和和电

2、机）选选型，设设计信号号采集、转转换电路路，画出出PLCC端口分分配图、接接线控制制端子连连接图； （4）软软件设计计，编写写控制程程序流程程图（或或重要程程序），设设计人机机界面； （5）课课程设计计说明书书1份。 3 参考资料料以及说说明：（1）金金发庆.传感器器技术与与应用（第第二版）M.北京：机械工工业出版版社，220044 （2）钟钟肇新.可编程程控制器器原理及及应用M.广州：华南理理工大学学出版社社，20003 （3）常常晓玲.电气控控制系统统与可编编程控制制器MM.北北京：机机械工业业出版社社，20004 （4）盖盖超会，阳阳胜峰.三菱PPLC与与变频器器、触摸摸屏综合合培训教教

3、程MM.北北京：中中国电力力出版社社，20011 （5）濮濮良贵，陈陈国定，吴吴立言.机械设设计MM.北北京：高高等教育育出版社社，20013 4 本设计任任务书于于20115年110月112日发发出，应应于20015年年10月月30日日前完成成，然后后进行答答辩。指导教师师签发 220155 年 100 月 300 日课程设计计评语：课程设计计总成绩绩：指导老师师签字：年 月月 日日目录摘要I第一章绪绪论11.1分分拣系统统背景111.1.1分拣拣系统的的发展前前景11.1.2国内内外分拣拣系统的的对比221.2 研究分分拣系统统的意义义31.3分分拣系统统的工作作过程概概述41.3.1 分

4、分拣系统统结构图图41.3.2 分分拣系统统的控制制要求44第二章分分拣系统统的硬件件设计662.1 PLCC及其组组件的选选型及控控制原理理62.1.1 PPLC的的型号选选择62.1.2 II/O模模块的选选型72.2 传感器器的选择择92.2.1传感感器的简简介92.2.2传感感器的选选择1002.3 驱动部部分的分分析与选选择1222.4 系统执执行机构构的分析析与选择择132.5 硬件设设计及实实际模型型的建立立152.6 其他元元器件及及其选择择162.7 I/OO接口的的选择及及PLCC的接线线17第三章物物料分拣拣系统软软件设计计213.1 可编程程控制器器（PLLC）的的简介

5、2213.2分分拣系统统的控制制要求及及其流程程图2553.3软软件设计计及编程程27第四章控控制系统统的安装装接线及及运行调调试2884.1 硬件调调试2884.2 软件调调试2884.3 整体调调试299第五章结结论与展展望300附录322摘 要分拣控制制系统在在先进制制造领域域中扮演演着极其其重要的的角色。是是工业控控制及现现代物流流系统的的重要组组成部分分，实现现物料同同时进行行多口多多层连续续的分拣拣。在社社会各行行业如：物流配配送中心心、邮局局、仓库库等行业业得到广广泛应用用。本文在对对熟悉了了自动及及分拣系系统的原原理的基基础上，根根据一定定的分拣拣要求，采采用了整整体化的的设计

6、思思想，充充分考虑虑了软、硬硬件各自自的特点点并进行行互补优优化，设设计了一一个物料料传送及及分拣系系统。此此系统以以PLCC为主控控制器，结结合传感感器技术术，气动动装置和和位置控控制等技技术，并并运用梯梯形图编编程，实实现对铁铁质、铝铝质和不不同颜色色的材料料的自动动分拣。具具有自动动化程度度高、容容易控制制、运行行稳定、分分拣精度度高的特特点，对对不同的的分拣对对象，稍稍加修改改本系统统即可实实现要求求。关键词：可编程程控制器器（PLLC），传感感器，气气动控制制，物料料分I第一章 绪绪论1.1分分拣系统统背景自动分拣拣系统(Auttomaaticc soortiing sysstemm

7、)在配送中中心处于于十分必必要的地地位。具具有非常常高的效效率，一一般来说说每小时时所分拣商商品的数数量达660000-1220000箱不等等，可以以说，自自动分拣拣作为能能够提高高物流分分配、发送效率重重要因素素之一。也是二战战后在许许多国家家例如日日本等国国家物流流中心所所广泛使用的一一种自动动分拣系系统，目目前，该该系统已已广泛的的应用于于发达国国家的大中型型物流中中心。关于自动动分拣系系统的作作业流程的描述如如下：物物流中心心吸收供供应商送送来的各各种商品品，并且且在最短短时间内内这把上述述商品卸卸下,然然后根据据商品的种类、供应商商和发送送地点来来准确分分类，并并将上述述商品送送到指

8、定定目的地地，同时时，如果果供应商商通知物物流中心心按自己己所要求求的配送送指示发发送货物物时，分分拣系统统能够在在最短的的时间内内，从高层层货存架架存储系系统中准准确的找到要要出库的的商品及及其所在在位置，并并按所需需要求出库库。从不同同储位上上取出的的不同数数量的商商品按配配送地点点的不同同运送到到不同的的理货区区域或配配送站台台集中，以以便装车车配送。1.1.1分拣拣系统的的发展前前景最初的分分拣系统统是完全全基于人人力的作作业系统统, 通通过人工工搜索、承承运货物物完成货货物的提提取。在在这个系系统中,书面文文档生产产和发现现,如手手动处理理浪费了了巨大的的人力资资源,效效率很低低,显

9、然然不能满满足现代代物流的的速度、精精度要求求高的特特点。随着科学学技术的的飞速发发展,分分拣系统统开始运运用各种种各样的的自动化化设备,计算机机控制技技术和信信息技术术成为信信息传递递和处理理的重要要手段。虽虽然在大大部分分分拣系统统中有些作业业环节到到目前为为止需要要有人工工的参与与,但作作业强度度越来越越小。完全由由机械完完成分拣拣作业的的自动分分拣系统统也与之之而生。机机械化、自自动化、智智能化成成为现代代分拣系系统的主主要特点点与发展展趋势。 现代物流流配送中中,高科科技的应应用为作作业效率率和质量量的提高高提供了了坚实的的技术保保证。现现代化的的分拣系系统逐渐渐成为物物流机械械化系

10、统统、信息息系统以以及管理理组织系系统的有有机组合合。物流流机械化化系统主主要是各各种物流流设备的的有效组组合和配配置,信信息系统统是分拣拣信息和和控制信信息等流流动的载载体,管管理组织织系统负负责设备备、人员员的调度度,控制制系统总总体的运运作模式式。计算算机控制制技术、信信息技术术以及物物流自动动化机械械成为现现代分拣拣系统的的重要组组成部分分。 1.1.2国内内外分拣拣系统的的对比应用现状状及趋势势纵观国内内外分拣拣系统的的应用情情况可以以发现,国外的的物流配配送中心心倾向于于采用自自动化程程度很高高的分拣拣系统。而而在我国国,由于于物流业业起步晚晚,分拣拣系统中中人工作作业的比比例也较

11、较高。国外自动动分拣系系统的广广泛使用用以美国、日日本及欧欧洲为代代表的发发达国家家,在分分拣系统统的应用用上体现现出自动动化程度度越来越越高的特特点。代代表美国国、日本本和欧洲洲发达国国家的应应用分类类系统反反映的特特点,自自动化程程度越来来越高。自自动分拣拣系统已已成为发发达国家家大中型型物流中中心、配配送中心心或一个个配送中中心是不不可或缺缺的一部部分。自动分拣拣系统是是二战后后在美国国,日本本和其他他国家的的一个广广泛应用用于大中中型物流流中心分分拣系统统,参照照邮局排排序字母母自动化化经验配配置。一一般包括括控制装装置、分分类装置置、传动动装置和和分拣道道口,它它们通过过计算机机网络

12、联联结在一一起,配配合人工工控制及及相应的的人工处处理环节节构成一一个完整整的分拣拣系统。其其主要特特点为: 能连续、大大量的来来给货物物分类,分类错错误率极极低,基基本实现现无人操操作排序序。自动动分拣系系统中人人员的使使用仅局局限于进进货时的的接货、系系统的控控制、系系统的经经营、管管理与维维护等,这恰好好达到了国外企企业的下下列要求求：减少少人员使使用、减减轻员工工劳动强强度、提提高人员员使用效效率，所所以受到到了他们们的广泛泛重视。就国外进进行配送送业务的的行业或或企业来来说,自自动拣选选系统已已广泛应应用在医医药制造造业和其其他行业业,比如如日本,资生堂堂,如大大木有限限公司。自自动

13、排序序作为关关键设备备在自动动分拣系系统,因因为它可可以达到到每小时时50000 - 50000例例排序的的效率,也广泛泛用于日日本和欧欧洲,日日本,连连锁经营营企业(如西友友、高岛岛屋等)和众议议院JiiBiaan(大大和,佐佐川等等等)是广广泛使用用的自动动分选机机;在日日本唱片片中心,CD及及录像带带的新出出版品也也利用高高端的机机器人自自动分拣拣机拣货货。目前常用用自动分分拣系统统世界知名名的自动动化物流流系统集集成商德德国德马马泰克开开发的自自动分拣拣系统及及相关系系统；范范德兰德德；丹麦麦的克瑞瑞斯普兰兰（德国国伯曼机机械）的的全自动动分拣系系统；深深圳市天天和双力力物流自自动化设

14、设备有限限公司的的自动分分拣系统统；康大大基业电电子标签签拣货系系统；上上海邮政政通用技技术设备备公司的的交叉带带式分拣拣机控制制系统；壹比多多系列电电子分拣拣系统等等等。1.2研研究分拣拣系统的的意义1、可以以连续的的,大批批量的货货物进行行分类。由于使使用自动动用于大大规模生生产流水水线、自自动分拣拣系统不不受气候候、时间间、身体体条件的的限制,如可以以连续运运行,同同时由于于数量的的自动分分拣系统统单位时时间排序序,排序序能力排排序系统统自动人人工分拣拣系统能能够连续续运行1100小小时以上上,每小小时70000件件包装商商品,分分类,比比如使用用人工分分拣1550件/小时左左右,同同时

15、分拣拣工人无无法工作作8小时时连续在在这种劳劳动强度度。2、 分分类错误误率极低低。自动分分类系统统的分类类误差的的大小主主要取决决于准确确的信息息输入订订单,反反过来取取决于分分类信息息输入系系统,如如果使用用手动键键盘输入入或语音音识别方方法,出出错率超超过3%,如使使用条码码扫描输输入,除除非条码码印刷本本身有错错误,或或者你不不会出错错。因此此,目前前自动分分拣系统统主要使使用条形形码技术术来识别别商品。33、基本本实现无无人整理理活动的的外国自自动分拣拣系统的的目的之之一是为为了减少少人员的的使用,降低了了工人的的劳动强强度,提提高使用用效率的的员工,因此自自动分拣拣系统能能减少人人

16、员,使使用基本本是无人人驾驶的的。整理理活动本本身并不不需要使使用人员员,人员员使用限限于以下下工作:（1）、送货车辆到达结束自动分拣线进货,由工人来提货。（2）、通过人工控制操作系统的分类。（3）、排序,通过人工整理排在最后的负载、装载货物。（4）、自动分拣系统,管理和维护业务。如美国一一家公司司配送中中心占地地面积约约10000000平方米米,每天天近40000000项排排序,仅仅使用4400名名左右员员工，这这其中部部分人员员都在从从事上述述（1）、（33）、（44）项工工作，自自动分拣拣线作到到了无人人化作业业对于分拣拣系统应应用前景景，主要要着眼于于分拣系系统的可可靠性，优优越性，应

17、应用领域域的适用用性以及及系统的的经济效效益、成成本等方方而来考考虑。但是自动动分拣系系统对商商品外包包装要求求也很高，自动分分拣系统统只适合合于平坦坦和刚性性包装底底部的规规则排序序货物。包包装商品品,柔软软而不均均匀的底底部的包包装,包包装,容容易变形形,容易易损坏,长、苗苗条、超超重、超超高、不不能推翻翻的商品品不能用用正常的的自动分分类机进进行排序序,所以以为了使使大部分分的货物物已经完完成了机机械自动动排序,可以采采取两种种措施:一是促促进标准准化的包包装,使使大部分分的商品品包装是是符合国国家标准准的统一一;二是是基于排排序的大大部分商商品的包包装功能能定制特特定的分分类机。但但是

18、让所所有供应应商货物物符合国国家包装装是非常常困难的的,自定定义特性性分类机机,使硬硬件成本本的上升升,和它它的普遍遍性是更更糟更特特殊。所所以公司司应该根根据操作作和货物物的包装装决定建建立或建建立什么么样的自自动分拣拣系统1。 1.3分分拣系统统的工作作过程概概述1.3.1分拣拣系统结结构图图1-11材料分分拣系统统的示意意图1.3.2分拣拣系统的的控制要要求本课题是是基于区区分材料料材质的的不同而而设计的的材料分分拣系统统，主要要是实现现对铁质质、铝质质和不同同颜色的的材料的的自动分分拣，具具体控制制过程为为：（1）接接通电源源，按下下启动开开关SBB1，系系统进入入启动状状态，指指示灯

19、绿绿灯L22亮。（2）系系统启动动后，下下料传感感器SQQ1(光光电传感感装置)检测到到料槽无无材料或或各气缸缸未复位位时，传传送带须须继续运运行一个个行程110S后后自动停停机,指指示灯红红灯L11亮。（3）系系统启动动后，下下料传感感器(光光电传感感装置)检测到到料槽有有材料，出料气缸每隔2S动作一次，动作时间维持为1S，将待测材料推到传送带上，待测物体开始在传送带上运行，并对其进行计数。（4）当当电感传传感器SSA检测测到铁质质材料时时，且其其对应的的接近开开关SQQ2感应应到材料料接近，铁铁出料气气缸将待待测物体体推下，并并对其进进行计数数。（5）当当电容检检测传感感器SBB检测到到材

20、料为为铝质时时，且其其对应的的接近开开关SQQ3感应应到材料料接近，铝铝出料气气缸动作作将被检检测到的的材料推推下，并并对其进进行计数数。（6）当当颜色检检测传感感器SCC检测到到材料为为红色时时，且其其对应的的接近开开关SQQ4感应应到材料料接近，红红色出料料气缸动动作将待待测物体体推下，并并对其进进行计数数。（7）剩剩余材料料在传送送带上继继续传送送，当最最后滑槽槽对应的的接近开开关感应应到材料料接近，其其出料气气缸动作作将被检检测到的的材料推推下，并并对其进进行计数数。第二章 分拣系系统的硬硬件设计计2.1 PLCC及其组组件的选选型及控控制原理理2.1.1 PPLC的的型号选选择对PL

21、CC型号选选择的基基本原则则是在满满足功能能要求及及保证可可靠、维维护方便便的前提提下，力力争最佳佳的性能能价格比比，选择择时应考考虑以下下几点。（1）PPLC的的硬件功功能开关量控控制的基基本功能能是PLLC的开开关量控控制系统统,主要要需要考考虑是否否最大数数量的开开关PLLC的II / O点可可以满足足系统要要求。一些系统统有特殊殊要求对对PLCC的功能能,如通通信、网网络、PPID闭闭环控制制,响应应速度快快,高速速计数和和运动控控制、模模块化PPLC应应该考虑虑是否有有相应的的特殊功功能模块块。一些些积分PPLC集集成有高高速计数数器,高高速脉冲冲输出,模拟电电位器来来调整,和脉冲冲

22、捕获、实实时时钟钟和中断断功能。对对模拟输输入/输输出系统统、PLLC需要要考虑最最大的模模拟I / OO是否可可以满足足要求,模块的的分辨率率和转换换时间，以以及平均均每点的的价格。本系统不不需要跨跨范围使使用PLLC对某某些功能能或信号号也没有有特殊的的速度要要求，不不需要选选用具有有高速II/O理理功能的的PLCC。（2）PPLC指指令系统统的功能能对于小型型单台仅仅需要开开关量控控制的设设备，一一般的小小型PLLC便可可以满足足要求。如如果系统统要求PPLC完完成某些些特殊的的功能，应应考虑PPLC指指令系统统是否有有相应的的指令来来支持。此系统只只需用开开关量控控制，选选用一般般小型

23、PPLC即即可（3）PPLC物物理结构构的选择择根据物理理结构，可可以将PPLC分分为整体体式和模模块式，集成PLC每个I / O点的平均价格是便宜的,一般采用PLC模块类型,在小控制系统。但方便灵活、模块化PLC功能扩展I / O点,如比率多少输出,输入点和点,和类型的I / O模块块,特殊的I / O模块的使用选择的是更大的比积分PLC,判断故障范围改变了在维护模块,也很方便,因此更复杂,要求更高的一般选择模块化PLC系统。考虑此系统控制比较简单，应用于小批量的生产线故此选择整体试PLC的结构形式较为合适。（4）确确定输入入/输出出（I/O）点数应该确定定哪些信信号需要要输入给给PLCC，

24、哪些些负载由由PLCC驱动，是是开关量量还是模模拟量，是是直流量量还是交交流量，以以及电压压的等级级；是否否有特殊殊要求，例例如快速速响应等等，并建建立相应应的表格格。如果果系统不不同部分分相互距距离很远远，可以以考虑使使用远程程I/OO。根据系统统中的控控制要求求PLCC点数：实际输输入点115点，实实际输出出点8点点， 4）输入入信号的的类型及及电压等等级开关量输输入模块块有直流流输入、交交流输入入和交流流直流流输入三三种种类类。选择时时主要根根据输入入信号和和周围环环境因素素等。直直流输入入模块的的延迟时时间较短短，也可以以直接和和接近开开关、光光电开关关和其他他电子输输入设备备连接;交

25、流输输入模块块可靠性性好,适适合油雾雾、灰尘尘的条件件下使用用。开关量输输入模块块的输入入信号和和电压等等级有:直流55 V、112 VV、244 V,48 V,660 VV等;交交流,1110 V,2220 V,等等等。在在选择时时应根据据输入装装置和输输入模块块之间的的距离来来考虑。一一般5 V、112 VV、244V近距距离传输输的场合合,例如如5 vv的输入入模块最最远不得得超过110米。远远高模块块应选用用输入电电压水平平2。本系统传传输距离离较近可可选择224直直流输入入。2.1.2I/OO模块的的选型PLC的的型号选选好后，根根据I/O表和和可以供供选择的的I/OO模块的的类型，

26、确确定I/O模块块的型号号和块数数。选择择I/OO模块时时，I/O点数数一般应应留有一一定的余余量，以以备今后后系统改改进或者者扩充时时使用。（1）开开关量输输入模块块的选择择开关量输输入模块块的输入入电压为为AC2220VV DCC24VV可一般般。直流流输入电电路延迟迟时间较较短,可可以直接接和接近近开关、光光电开关关和其他他电子输输入设备备连接。交交流输入入模式适适合于ZZaiyyou油油雾、灰灰尘的条条件下使使用,在在这些条条件下交交流输入入触点的的接触较较为可靠靠。1）输入入接线方方式开关量输输入模块块主要有有汇点式式和分组组式两种种接线方方式。汇点式的的开关量量输入模模块和所所有输

27、入入点共享享一个公公共端(COMM);和和数据包包类型开开关输入入模块输输入点分分成几组组,每组组(几个个输入点点)有公公共边,团体之之间是分分开的。分分组的开开关输入入模块和和一个结结点更高高的价格格,如果果你不需需要单独独的输入入信号之之间,一一般选择择转运站站。所以以本系统统考虑价价格便宜宜问题，且且输入信信号之间间不需要要分隔，选选用汇点点式较合合适。 2）输输入门槛槛电平为了提高高系统的的可靠性性,必须须考虑输输入的大大小阈值值水平。阈阈值水平平越高,抗干扰扰能力强强,传输输距离越越远,具具体可以以参考指指令PLLC。（2）开开关量输输出模块块的选择择开关输出出模块是是低电压压转换为

28、为驱动在在PLCC外部开开关信号号输出装装置,实实现PLLC信号号内部和和外部电电气隔离离。在选选择时应应该考虑虑以下几几个方面面:继电器型型输出模模块的工工作电压压范围广广，触点点的导通通压降小小，承受受瞬时过过电压和和瞬时过过电流的的能力较较强，但但是速度度动作较较慢，触触点寿命命（动作作次数）有有一定的的限制。如如果系统统的输出出信号变变化不是是很频繁繁，建议议优先选选用继电电器型的的。输出方式式开关输出出模块有有继电器器输出,晶闸管管输出和和晶体管管输出三三种方式式。继电器输输出是便便宜的,可以用用来驱动动交流负负载,可可用于直直流负载载,电压压应用到到广泛的的大小、传传导电压压降小,

29、同时有有更好的的能力去去承受暂暂态过电电压和过过电流,它属于于接触单单元,缓缓慢的速速度(驱驱动电感感负载,接触行行动频率率必须小小于1 hz),短寿寿命和可可靠性较较差,只只适合于于频繁的的开启和和关闭。对于经常常打开和和关闭负负载,应应选择晶晶闸管输输出或输输出晶体体管,他他们属于于非接触触式组件件。但晶晶闸管输输出只能能用于交交流负载载,和晶晶体管输输出只能能用于直直流负载载。本系系统为中中小型生生产线自自动控制制系统，需需要考虑虑价格相相对要便便宜，而而本系统统对动作作速度要要求不高高，所以以选择继继电器输输出作为为输出方方式。2）输出出接线方方式开关输出出模块主主要包括括数据包包类型

30、,和单独独的两个个连接的的方式。输出分组组类型是是几个点点作为一一个群体体,一个个组织有有一个公公众方面面,两组组之间是是分开的的,外部部输出设设备可以以用来驱驱动不同同的力,是输出出为每个个输出点点有公共共边,孤孤立的输输出点。选选择时主主要取决决于类型型的PLLC输出出设备的的电源和和电压等等级和多多少。一一般分两两个包类类型的PPLC输输出和输输出。系系统输出出选项包包类型。3）驱动动能力输出电流流的开关关输出模模块(驱驱动)必必须大于于额定电电流的PPLC外外部输出出设备。用用户应根根据实际际的输出出设备的的电流大大小来选选择输出出模块输输出电流流。如果果实际的的输出设设备较大大,当前

31、前输出模模块不能能直接驱驱动,可可以增加加放大在在中间。综合对比比三菱FFX系列列（包括括FX00S、FFX1SS、FXX0N、FFX1NN、FXX2N等等）、西西门子系系列、OOMROON系列列中I/O点数数为322点各型型号的PPLC的的价格、性性能、实实用场合合等各方方面，本本系统可可选择PPLC型型号为：FX22N32MMR，合合计总数数32点点16点点输入，DDC244V，116点继继电器输输出；尺尺寸（mmm）：22008790，其其性能、价价格都优优于其他他PLCC。FX2NN系列是是FX系系列PLLC家族族中最先先进的系系列，它它能最大大范围地地包容了了标准特特点，程程式执行行

32、更快，全全面补充充通讯功功能，适适合世界界各国不不同的电电源以及及满足单单个需要要的大量量特殊功功能模块块，它可可以为工工厂自动动化控制制应用提提供最大大的灵活活性和控控制能力力。2.2 传感器器的选择择2.2.1传感感器的简简介国家标准准GB776655-877对传感感器下的的定义是是：“可可以把具具体的测测量信息息(如物物理、化化学的内内容,生生物质等等)转换换为信号号设备可可根据一一定的规规则或设设备。传传感器是是一种完完整的检检测设备备(或系系统),可以感感觉测量量信息,并可以以检测感感觉信息息,按一一定规律律改变成成为电信信号输出出,或其其他形式式的信息息需要满满足信息息传输、处处理

33、、存存储、显显示、记记录和控控制的要要求3。是实实现自动动检测和和自动控控制的首首要环节节。传感感器生物物体感官官的工程程模拟量量；反之之，感觉觉,可以以被视为为一种自自然的生生物传感感器。所谓的“可用信号号”,是指指促进运运输,方方便处理理信号。目目前,电电子信号号最符合合要求的的运输方方便,易易于加工工。因此此,也可可以把传传感器是是狭隘的的定义为为:外面面的世界界非电量量信息转转化为电电信号输输出设备备或装置置。传感器一一般由变变换元件件、敏感感元件和和其他辅辅助元件件组成。随随着传感感器集成成技术的的发展，把传感器的信号调理与转换电路安装在传感器的壳体内或者与敏感元件集成在同一芯片上将

34、会是未来的发展趋势。因此，信号调理电路以及所需辅助电源都应作为传感器组成的一部分，如图2所示图2-11 传传感器的的组成示示意图敏感元件件是用用来感受受被测量量，输出出与被测测量成确确定关系系的其他他量的元元件，例例如波纹管管和膜片，可可以把被被测压力力变成位位移量。若若敏感元元件能直直接输出出电量（如如热电偶偶），就就兼为传传感元件件。另外外还有一一些新型型传感器器，如压压阻式和和谐振式式压力传传感器等等，其敏敏感元件件和传感感器是一体的的。变换元件件又称称传感元元件，是是传感器器的重要要组成元元件。直直接感受受被测量量（一般般为非电电量）且且输出与与被测量量成确定定关系的的电量，如如热敏电

35、电阻和热电偶偶。传感感元件也也可以间间接感受受被测量量，只感感受与被被测量成成确定关关系的其其他非电电量。一一般情况况下使用用的都是是这种传传感元件件。信号调理理与转换换电路把传传感元件件输出的的电信号号转换为为便于显显示、记记录和控控制的有有用信号号的电路路。信号号调理与与转换电电路根据据传感元元件类型型的不同同有很多多种类，常常用的电电路有放放大器、电桥、阻抗变换器和振动器等。传感器根根据使用用要求的的不同，可可以做的的很简单单，也可可以做的的很复杂杂；可以以使带反反馈的闭闭环系统统，也可可以是不不带反馈馈的开环环系统。因因此，传传感器的的组成将将依不同同的情况况而有所所差异4。2.2.2

36、传感感器的选选择传感器是是将被检检测对象象的各种种物理变变化量变变为电信信号的一一种变换换器。主主要用于于检测系系统本身身与作业业对象、作作业环境境的状态态，为有有效地控控制系统统的动作作提供信信息。根据本论论文设计计的要求求，经分分析可知知：需要要对位置置检测装装置、视视觉传感感器进行行选用。位位置检测测装置用用来检测测气缸动动作是否否到位，视视觉传感感器是用用来完成成对不同同物料的的识别。（1）位位置检测测装置在本设计计中，应应有相应应的位置置检测装装置检测测当气缸缸执行动动作时是是否到位位。常用用的位置置检测装装置是行行程开关关。行程程开关又又称限位位开关，是是根据运运动部件件位置而切切

37、换电路路的自动动控制电电器、。动动作时，由由挡块与与行程开开关的滚滚轮碰撞撞，使触触头接通通或断开开，用来控制运动动部件的的运动方方向、行行程大小小及限位位保护。在在实际生生产中，将将行程开开关安装装在预先先安排的的位置，当当装于生生产机械械运动部部件上的的模块撞撞击行程程开关时时，行程程开关的的触点动动作，实实现电路路的切换换。行程程开关的的品种规规格很多多，有机机械式和和电子式式两种。按其操作结构可分为直动、滚轮直动、杠杆单、双轮等。选用行程开关时，应结合不同使用场合，满足各方面的要求等来进行选择。在本设计计中采用用直线接接触式磁磁感应开开关检测测气缸回回位动作作是否到到位，当当运动到到指

38、定位位置时，碰碰到行程程开关，终终结上一一个动作作，准备备执行下下一个动动作。（2）视视觉传感感器视觉传感感器的作作用就是是最大程程度模仿仿人的眼眼睛，能能够对不不同的物物体进行行识别，本本系统采采用材质质传感器器和颜色色传感器器，对物物料进行行分拣。电容传感感器也属属于具有有开关量量输出的的位置传传感器，是一个具有可变参数的电容量。多数场合下，电容由两个金属平行极板组成的，并且以空气为介质。是一个接近开关。电容传感器的测量头构成电容器的一个板,另一个是板待测物的本身。当对象移动到接近开关、接近开关的对象和介电常数的变化,和测量头相连的电路状态也相应地改变。因此,可以控制开关是开启和关闭。在本

39、设计里面电容传感器用于检测铝质材料。电感式传传感器属属于有开开关量输输出的位位置传感感器，是是利用电电磁感应应原理，将将被测的的物理量量如位移移、压力力、流量量、振动动等转换换成线圈圈的自感感系数LL或互感感系数MM的变化化，再由由测量电电路转换换为电压压或电流流的变化化量输出出，实现现由非电电量到电电量转换换的装置置。用来来检测金金属物体体。它由由LC高高频振荡荡器和放放大电路路,使用用金属物物体可以以产生电电磁振荡荡诱导在在接近头头部,使使对象在在涡。涡涡流产生生的反应应在接近近开关,接近开开关振荡荡容量衰衰减、内内部参数数变化的的电路。总总之,电电感式传传感器可可以找出出存在的的金属物物

40、体接近近,和控控制开关关打开或或关闭。在在这种设设计使用用设备来来检测铁铁材料5。根据不同同物料有有不同的的颜色，可可以对同同一种颜颜色的物物料进行行拣出。颜色传感器也属于具有开关量输出的位置传感器。它是在Si等多数光电二极管之前，分别放置R（红）、G（绿）、B（蓝）三种颜色的彩色滤光器，通过处理各自的输出信号并识别彩色的方法。材料分拣系统采用颜色传感器主要是用来识别红色与绿色的材料。目前，用用于颜色色识别传传感器有有两种基基本类型型:(11)颜色色代码传传感器,它使用用一个白白炽光源源或单色色LEDD光源;(2)RGBB(红、绿绿、蓝)颜色传传感器,检测对对象的反反射比的的三个主主要的颜颜色

41、,以以便识别别物体色色。许多多这样的的设备被被温暖的的反射式式、梁式式、纤维维类型、包包装在各各种金属属和聚碳碳酸酯住住房,典典型的输输出是:NPNN型和PPNP型型、继电电器。为了便于于PCLL控制程程序的编编写，综综合公司司企业的的经济效效益及其各种种情况，在在本设计计中，选择择RGBB颜色传传感器作作为识别别物料颜颜色的装装置，继继电器输输出方式式，使得得PLCC控制系系统简单单化，控控制系统统更容易易实现46 。2.3 驱动部部分的分分析与选选择系统的驱驱动系统统是驱动动执行机机构运动动的传动动装置，其其驱动系系统根据据动力源源的不同同，分为为气压、液液压、电电气、机机械、气气液联合合

42、和电液液联合等等多种方方式。目目前主要要采用的的有气压压、液压压、电气气这三种种驱动方方式。气压驱动动，价格低低廉、结结构简单单、功率率体积比比高、无无污染及及抗干扰扰性强、在在工业机机械手中中应用较较多。另另一方面面，气动动技术作作为一种种“廉价的的自动化化技术”,由于于不断提提高性能能的组件件,降低低生产成成本,广广泛应用用于现代代工业生生产领域域。在现现代设备备和自动动化生产产线,几几乎所有有配备气气动系统统。气动动机械手手技术已已经成为为能够满满足许多多行业生生产实践践要求的的一种重重要使用用工具。液压驱动动，功率率重量比比大，可可实现频频繁平稳稳的变速速和换向向，容易易实现过过载保护

43、护，可自自行润滑滑，使用用寿命长长。但也也存在其其油液容容易泄露露污染环环境，需需要配备备油源，成成本较高高，工作作噪声较较大。电气驱动动，控制制精度高高，驱动动力较大大，响应应快，信信号检测测、传递递、处理理方便。但但是由于于电气驱动动方式价价格昂贵贵，限制制了电气气驱动在在一些场场合的应应用。因因此，人人们寻求求其他一一些经济济适用的的驱动方方式。表2-11给出了了各种控控制方式式的比较较：表2-11 各各种控制制方式的的比较项目气压传动动液压传动动电气传动动机械传送送系统结构构简单复杂复杂较复杂安装自由由度大大中小输出力稍大大小不太大定位精度度一般一般很高高动作速度度大稍大大小响应速度度

44、慢快快中清洁度清洁可能会产产生污染染清洁较清洁维护简单相对于气气动来说说复杂使用专门门技术简单价格一般稍高高一般技术要求求较低较高最高较低控制自由由度大大中小危险性几乎没有有问题注意着火火一般没有有问题没有特殊殊问题通过以上上三种驱驱动方式式的比较较以及对对本设计计的参考考选用气气动驱动动的方式式，不仅仅能够满满足了本本设计的的要求，而而且节约约了成本本79 。2.4 系统执执行机构构的分析析与选择择机械手的的执行结结构是机机械手赖赖以实现现各种运运动的实实体。执执行机构构的布局局类型直直接影响响到机械械手的工工作性能能。在气气压传动动系统中中，组成成气动回回路是为为了驱动动用于各各种不同同目

45、的机机械装置置，其最最重要的的三个控控制内容容是：力力的大小小、运动动的方向向和运动动的速度度。与生生产装置置相连接接的各种种类型的的气缸，靠靠压力控控制阀、方方向控制制阀和流流量控制制阀分别别实现对对三个内内容的控控制，利利用它们们组成了了各种气气动控制制回路。现现在各种种控制系系统中用用于分拣拣物料的的执行机机构主要要有以下下几种：（1）机机械手夹夹持式夹持式手手部的结结构与人人手类似似，是工工业机械械广泛应应用的一一种手部部形式。它它主要由由手指、传传动机构构、驱动动机构组组成。其其又可分分为内撑撑式、外外夹式和和内外夹夹持式，区区别在于于夹持工工件的部部位不同同，手爪爪动作方方向相反反

46、。夹持持式手部部设计时时应注意意以下事事项：手指应应有一定定的开闭闭范围；手指应应具有适适当的夹夹紧力；要保证证工件在在手指内内的定位位精度；结构紧紧凑，重重量轻，效效率高；通用性性和可换换性。10（2）气气吸式气吸式手手部又称称为真空空吸盘式式手部，它它是通过过吸盘内内产生真真空或负负压，利利用压差差而将工工件吸附附，是工工业机械械手常用用的一种种吸持工工件的装装置。它它由吸盘盘、吸盘盘架及进进排气系系统组成成，具有有结构简简单、质质量轻、不不易损伤伤工件、使使用方便便可靠等等优点；但要求求工件上上与吸盘盘接触的的部位光光滑平整整、清洁洁、被吸吸附工件件材质致致密，没没有透气气空隙。主主要适应应于板材材、薄壁壁零件、陶陶瓷搪瓷瓷制品、玻玻璃制品品、