基于plc的自動分揀系統(tǒng)設(shè)計

1、.xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 i 題 目 基于plc的自動分揀系統(tǒng)設(shè)計 班 級 姓 名 指導(dǎo)老師 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 ii 摘 要 plc控制是目前工業(yè)上最常用的自動化控制方法由于其控制方便能夠承受惡劣的環(huán)境因此在工業(yè)上優(yōu)于單片機(jī)的控制。plc將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體專門為工業(yè)控制而設(shè)計具有功能強(qiáng)、通用靈活、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、編程簡單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點,因此在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛。 本文主要講述plc在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用利用可編程控制器( plc) 設(shè)計成本低、效率高的材料自動分揀裝置。以plc 為主控制

2、器結(jié)合氣動裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù)現(xiàn)場控制產(chǎn)品的自動分揀。 系統(tǒng)具有自動化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點可根據(jù)不同對象稍加修改本系統(tǒng)即可實現(xiàn)要求。 關(guān)鍵詞 plc分揀裝置變頻器傳感器 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 iii 目 錄 封面i 摘要ii 目錄iii 緒論1 第1章 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計2 1.1 材料分揀裝置工作過程概述2 1.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)3 1.3 系統(tǒng)的設(shè)計要求3 1.3.1 功能要求3 1.3.2 系統(tǒng)的控制要求 3 第2章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計4 2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)4 2.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)4 2.2.1確定i/ o點數(shù)4 2.2.

3、2 plc的選擇4 2.2.3 plc的i/o分配4 2.2.4 plc輸入輸出接線端子圖5 2.3檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇6 2.3.1 光電式旋轉(zhuǎn)編碼器6 2.3.2 電感式接近開關(guān) 8 2.3.3 光纖傳感器9 2.3.4變頻器10 2.3.5電動機(jī)13 2.3.6 磁控開關(guān)14 2.3.7光電開關(guān)16 2.3.8電磁閥及氣缸17 第3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計18 3.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計18 3.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計 18 第4章 控制系統(tǒng)的調(diào)試23 4.1 硬件調(diào)試23 4.2 軟件調(diào)試23 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 iv 4.3整體調(diào)試23 結(jié) 論24 致 謝

4、25 參考文獻(xiàn)26 附錄plc程序27 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 1 緒 論 分揀是把很多貨物按品種從不同的地點和單位分配到所設(shè)置的場地的作業(yè)。按分揀的手段不同可分為人工分揀、機(jī)械分揀和自動分揀。 目前自動分揀已逐漸成為主流因為自動分揀是從貨物進(jìn)入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止都是按照人們的指令靠自動分揀裝置來完成的。這種裝置是由接受分揀指示情報的控制裝置、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把到達(dá)分揀位置的貨物送到別處的的搬送裝置。由于全部采用機(jī)械自動作業(yè)因此分揀處理能力較大分揀分類數(shù)量也較多而且錯誤率極低。 隨著社會的不斷發(fā)展市場的競爭也越來越激烈因此各個生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)提高生

5、產(chǎn)效率尤其在需要進(jìn)行材料分揀的企業(yè)以往一直采用人工分揀的方法致使生產(chǎn)效率低生產(chǎn)成本高企業(yè)的競爭能力差材料的自動分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。針對上述問題利用 plc 技術(shù)設(shè)計了一種成本低效率高的材料自動分揀裝置在材料分揀過程中取得了較好的控制效果。 物料分揀采用可編程控制器plc進(jìn)行控制能連續(xù)、大批量地分揀貨物分揀誤差率低且勞動強(qiáng)度大大降低可顯著提高勞動生產(chǎn)率。而且分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接實現(xiàn)對物料實物流、物料信息流的分配和管理。 其設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組裝具有系統(tǒng)布局靈活維護(hù)、檢修方便等特點受場地原因影響不大。同時只要根據(jù)不同的分揀對象對本系統(tǒng)稍加修改即可實現(xiàn)要求。 plc控制

6、分揀裝置涵蓋了plc技術(shù)、氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容是實際工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。 應(yīng)用plc技術(shù)結(jié)合氣動、傳感器和位置控制等技術(shù)設(shè)計不同類型材料的自動分揀控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的靈活性較強(qiáng)程序開發(fā)簡單可適應(yīng)進(jìn)行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求。本文主要介紹了plc控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計以及一些調(diào)試方法。 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 2 第1章 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計 plc控制分揀裝置涵蓋了plc技術(shù)、氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容是實際工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。本章主要介紹分揀裝置的工藝過程及控制要求。 要想進(jìn)行plc控制系統(tǒng)的設(shè)計首先必須對控制

7、對象進(jìn)行調(diào)查搞清楚控制對象的工藝過程、工作特點明確控制要求以及各階段的特點和各階段之間的轉(zhuǎn)換條件。 1.1 材料分揀裝置工作過程概述 如圖1-1 所示為本分揀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖1-1 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)示意圖 它采用臺式結(jié)構(gòu)內(nèi)置電源有三相異步電機(jī)、汽缸、電磁閥、旋轉(zhuǎn)編碼器、氣動減壓器、濾清器、氣壓指示等部件可與各類氣源相連接。選用顏色識別傳感器及對不同材料敏感的電感式傳感器分別固定在網(wǎng)板上且允許重新安裝傳感器排列位置或選擇網(wǎng)板不同區(qū)域安裝。 系統(tǒng)上電后要等到手動啟動后系統(tǒng)才進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)有物料從料口到傳送帶上時光電傳感器輸出信號給plc同時電感傳感器和光纖傳感器進(jìn)行檢測將物料信息反饋給plc

8、plc根據(jù)物料的材質(zhì)和顏色選擇不同的速度傳送道不同的位置并控制對應(yīng)的電磁閥動作將物料推入對應(yīng)的倉中。 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 3 1.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo) 輸入電壓ac200240v帶保護(hù)地三芯插座 消耗功率250w 環(huán)境溫度范圍-540 氣源大于0.2mpa切小于0.85mpa 1.3 系統(tǒng)的設(shè)計要求 系統(tǒng)的設(shè)計要求主要包括功能要求和控制要求進(jìn)行設(shè)計之前首先應(yīng)分析控制對象的要求。 1.3.1 功能要求 材料分揀裝置應(yīng)實現(xiàn)基本功能如下 1分揀出金屬和非金屬 2分揀黑色和白色 3金屬料、白色非金屬和黑色非金屬料分別用不同的速度傳送 1.3.2 系統(tǒng)的控制要求 系統(tǒng)利用各種傳

9、感器對待測材料進(jìn)行檢測并分類。當(dāng)待測物體經(jīng)機(jī)械手或其他傳送機(jī)構(gòu)送入傳送帶后依次接受各種傳感器檢測。如果被某種傳感器測中通過相應(yīng)的氣動裝置將其推入料倉中。其控制要求有如下幾個方面 1系統(tǒng)送電后各部分在初始位置時需要手動啟動后方可運(yùn)行 2電機(jī)運(yùn)行帶動傳輸帶傳送物體向前運(yùn)行 3有物料時電動機(jī)帶動傳送帶動作將物料送走 4當(dāng)電感傳感器檢測到金屬物料時汽缸1 動作 5當(dāng)光纖傳感器檢測到白色非金屬物料時汽缸2 動作 6當(dāng)電感傳感器和光纖傳感器均沒有檢測到而光電傳感器檢測到有物料時汽缸3 動作 7汽缸運(yùn)行應(yīng)有伸出限位保護(hù) 8按下停止按鈕要等到該物料分揀完成后方可停止 9啟動后有物料就自動分揀而分揀完成就自動停

10、止 10分揀時根據(jù)檢測到的不同材料應(yīng)有不同的速度運(yùn)行 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 4 第2章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 plc控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要是根據(jù)被控制對象對plc控制系統(tǒng)的功能要求確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備選擇合適的plc類型并分配i/o點。 2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 設(shè)計系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1 所示。 圖2-1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖 2.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)即分析控制系統(tǒng)的要求確定i/o點數(shù)選擇plc的型號然后進(jìn)行i/o分配。 2.2.1 確定i/ o 點數(shù) 根據(jù)控制要求輸入應(yīng)該有2個開關(guān)信號3個傳感器信號包括電感傳感器、光纖感器。相應(yīng)地有3個汽缸運(yùn)

11、動位置信號每個汽缸的動作到位信號共計11 個信號。輸出包括控制電動機(jī)以不同速度運(yùn)行的3個發(fā)向變頻器的信號以及3個控制汽缸動作的電磁閥。共需i/ o 點18個其中11個輸入8個輸出。 2.2.2 plc的選擇 根據(jù)上面所確定的i/ o點數(shù)且該材料分揀裝置的控制為開關(guān)量控制。因此選擇一般的小型機(jī)即可滿足控制要求。本系統(tǒng)選用西門子公司的s7-200系列cpu224cn 型plc。它有14個輸入點10個輸出點滿足本系統(tǒng)的要求。 2.2.3 plc的i/o分配 根據(jù)所選擇的plc型號對本系統(tǒng)中plc的輸入輸出端子進(jìn)行分配如表1所示 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 5 表1 材料分揀裝置p

12、lc 輸入和輸出端子分配表 西門子plc(i/o) 分揀系統(tǒng)接口(i/o) 備注 輸 入 部 分 i0.0 編碼器a相 i0.1 編碼器b相 i0.2 編碼器z相 i0.3 光電開關(guān) 檢測有沒有料 i0.4 電感傳感器 檢測金屬料 i0.5 光纖傳感器 檢測黑白色 i0.6 磁性開關(guān)1 i0.7 磁性開關(guān)2 i1.0 磁性開關(guān)3 i1.1 啟動按鈕 i1.2 停止按鈕 輸 出 部 分 q0.0 變頻器5號端子 接通時以15hz運(yùn)行 q0.1 變頻器6號端子 接通時以20hz運(yùn)行 q0.2 變頻器7號端子 接通時以25hz運(yùn)行 q0.3 電磁閥1 q0.4 電磁閥2 q0.5 電磁閥3 q0.6

13、 指示燈1 準(zhǔn)備就緒 q0.7 指示燈2 運(yùn)行指示燈 q1.0 指示燈3 分揀完成指示燈 2.2.4 plc輸入輸出接線端子圖 根據(jù)表1可以繪制出plc的i/o接線圖如圖2-2所示 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 6 圖2-2 s7-200-224cnplc的外形及i/o接線圖 2.3 檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇 主要是對旋轉(zhuǎn)編碼器和各個傳感器的選擇并對其作簡要介紹。 2.3.1 光電式旋轉(zhuǎn)編碼器 旋轉(zhuǎn)編碼器是與步進(jìn)電機(jī)連接在一起在本系統(tǒng)中可用來作為控制系統(tǒng)的計數(shù)器并提供脈沖輸入。它轉(zhuǎn)化為位移量可對傳輸帶上的物料進(jìn)行位置控制。 傳送至相應(yīng)的傳感器時發(fā)出信號到plc以進(jìn)行分揀也可用

14、來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)選用鑫亞h38s6-500-3-2-24增量式旋轉(zhuǎn)編碼器其組成和原理如圖2-3所示。 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 7 圖2-3 旋轉(zhuǎn)編碼器的組成及原理示意圖 旋轉(zhuǎn)編碼器介紹旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)幾十個到幾千個都有和供電電壓等。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖通過這兩組脈沖不僅可以測量轉(zhuǎn)速還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。編碼器如以信號原理來分可分為增量脈沖編碼器spc和絕對脈沖編碼器apc兩者一般都應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測元件。編碼

15、器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線其熱穩(wěn)定性好精度高金屬碼盤直接以通和不通刻線不易碎但由于金屬有一定的厚度精度就有限制其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個數(shù)量級塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)型的其成本低但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。 工作原理如下由一個中心有軸的光電碼盤其上有環(huán)形通、暗的刻線有光電發(fā)射和接收器件讀取獲得四組正弦波信號組合成a、b、c、d每個正弦波相差90度相位差相對于一個周波為360度將c、d信號反向疊加在a、b兩相上可增強(qiáng)穩(wěn)定信號另每轉(zhuǎn)輸出一個z相脈沖以代表零位參考位。 由于a、b 兩相相差90度可通過比較a相在前還是b相在前以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)通過零位脈沖可獲得

16、編碼器的零位參考位。分辨率編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率也稱解析分度、或直接稱多少線一般在每轉(zhuǎn)分度510000線。 信號輸出: 信號輸出有正弦波電流或電壓方波ttl、htl集電極開路pnp、npn推拉式多種形式其中ttl為長線差分驅(qū)動對稱aa-bb-zz-htl也稱推拉式、推挽式輸出編碼器的信號接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對應(yīng)。信號連接編碼器的脈沖信號一般連接計數(shù)器、plc、計算機(jī)plc和計算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分開關(guān)頻率有低有高。如單相聯(lián)接用于單方向計數(shù)單方向測速。a、b兩相聯(lián)接用于正反向計數(shù)、判斷正反向和測速。a、b、z三相聯(lián)接用于帶參考位修正的位置測量。 a

17、、a-b、b-z、z-連接由于帶有對稱負(fù)信號的連接電流對于電纜貢獻(xiàn)的電磁場為0衰減最小抗干擾最佳可傳輸較遠(yuǎn)的距離。 對于ttl的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器信號傳輸距離可達(dá)150米。 對于htl的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器信號傳輸距離可達(dá)300米。 h38s6-500-3-2-24增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率為500線而本系統(tǒng)帶動傳送帶的帶輪半xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 8 徑為30mm所以脈沖當(dāng)量為 u=2r/500=0.0377mm 從料口到1、2、3號倉的距離分別為200mm、300mm、400mm所以脈沖數(shù)分別為 n1=l1/u=530 n2=l2/u=796 n3=l3

18、/u=1061 2.3.2 電感式接近開關(guān) 電感式接近開關(guān)屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器用來檢測金屬物體。 它由lc 高頻振蕩器和放大處理電路組成利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。 這個渦流反作用于接近開關(guān)使接近開關(guān)振蕩能力衰減內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。 由此可識別出有無金屬物體接近進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。本系統(tǒng)選用ljg2a-4/zona2電感傳感器。接線圖如圖2-4原理圖如圖2-5。 圖2-4 ljg2a-4/zona2型電感傳感器接線圖 圖2-5 電感傳感器工作原理圖 電感傳感器介紹 由鐵心和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感器又稱電感式

19、位移傳感器。這種傳感器的線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定的其電感量的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)把線圈接入測量電路并接通激勵電源時就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。電感式傳感器的特點是無活動觸點、可靠度高、壽命長分辨率高靈敏度高線性度高、重復(fù)性好測量范圍寬測量范圍大時分辨率低無輸入時有零位輸出電壓引起測量誤差對激勵電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高不適用于高頻動態(tài)測量。電感式傳感器主要用于位移測量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機(jī)械量如力、張力、壓力、壓差、加速度、振動、應(yīng)變、xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 9 流量、厚度、液位、比重、轉(zhuǎn)矩等的測量。常用電

20、感式傳感器有變間隙型、變面積型和螺管插鐵型。在實際應(yīng)用中這三種傳感器多制成差動式以便提高線性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。 2.3.3 光纖傳感器 選用歐姆龍omron公司生產(chǎn)的型號為e3x-na11光纖傳感器。此傳感器為黑白顏色傳感器可檢測目標(biāo)物體對黑白色的反射比率從而鑒別物體顏色。e3x-na11傳感器引腳如圖2-7所示 圖2-6 光纖傳感器電路圖 圖2-7 光纖傳感器俯視圖 光纖傳感器介紹 光纖是光電接近開關(guān)簡稱光纖式光電開關(guān)由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成放大器和光纖檢測頭是分離的兩部分光纖檢測頭的尾部部分分成分別插入兩個光纖孔。光纖是光電傳感器的輸出連接至plc。 光纖式光電開

21、關(guān)的傳感器部分沒有絲毫電路連接不產(chǎn)生熱量只利用很少的光能這些特點使光纖傳感器成為危險環(huán)境下的理想選擇。還可以用于關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的長期高溫可靠穩(wěn)定的監(jiān)視。相對于傳統(tǒng)傳感器光纖傳感器的優(yōu)點有抗電磁干擾可工作于惡劣黃警xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 10 傳輸距離長使用壽命長此外由于光纖頭具有較小的體積所以可以安裝在很小的空間里。 光纖傳感器調(diào)試 安裝完成后用螺絲刀進(jìn)行靈敏度的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)時會看到“入光量指示燈”發(fā)生的變化。在檢測距離固定后當(dāng)白色共檢出現(xiàn)在光纖頭下方時“動作顯示燈”亮提示檢測到工件當(dāng)黑色共檢出現(xiàn)在光纖頭下方時“動作顯示燈”不亮這個光線是光電開關(guān)調(diào)試完成。 2.3.4變頻器

22、變頻器采用西門子公司的micromaster420變頻器 mm420變頻器的安裝和接線 。 圖2-8 變頻器與電機(jī)的安裝接線圖及外形圖 三相交流電源經(jīng)熔斷器、空氣斷路器、變頻器輸出到交流電動機(jī)。 在上圖中有兩點需要注意一是屏蔽二是接地。變頻器到電動機(jī)的線采用屏蔽線而且屏蔽層要接地另外帶電設(shè)備的機(jī)殼要接地。 西門子mm420micromaster420是用于控制三相交流電動機(jī)速度的變頻器系列外形如圖2-8所示。該變頻器額定參數(shù)為 ? 電源電壓380v480v三相交流 ? 額定輸出功率0.75kw ? 額定輸入電流2.4a ? 額定輸出電流2.1a ? 操作面板基本操作板bop 拆卸蓋板后可以看到

23、變頻器的接線端子如圖2-9所示。 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 11 圖2-9 mm420變頻器的接線端子 變頻器控制電路的接線見圖2-10 圖2-10 變頻器接線圖 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 12 圖 2-11基本操作面板bop的外形 利用bop 可以改變變頻器的各個參數(shù)。bop 具有7 段顯示的五位數(shù)字可以顯示參數(shù)的序號和數(shù)值報警和故障信息以及設(shè)定值和實際值。參數(shù)的信息不能用bop 存儲。 表2 基本操作面板bop上的按鈕及其功能 顯示/按鈕 功能 功能的說明 狀態(tài)顯示 lcd顯示變頻器當(dāng)前的設(shè)定值 啟動變頻器 按此鍵起動變頻器。缺省值運(yùn)行時此鍵是被

24、封鎖的。為了使此鍵的操作有效應(yīng)設(shè)定p0700 = 1 停止變頻器 off1按此鍵變頻器將按選定的斜坡下降速率減速停車缺省值運(yùn)行時此鍵被封鎖為了允許此鍵操作應(yīng)設(shè)定p0700 = 1。off2按此鍵兩次或一次但時間較長電動機(jī)將在慣性作用下自由停車。此功能總是“使能”的。 改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向 按此鍵可以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向電動機(jī)的反向時用負(fù)號表示或用閃爍的小數(shù)點表示。缺省值運(yùn)行時此鍵是被封鎖的為了使此鍵的操作有效應(yīng)設(shè)定p0700 = 1 電動機(jī)點動 在變頻器無輸出的情況下按此鍵將使電動機(jī)起動并按預(yù)設(shè)定的點動頻率運(yùn)行。釋放此鍵時變頻器停車。如果變頻器/電動機(jī)正在運(yùn)行按此鍵將不起作用。 此鍵用于瀏覽輔

25、助信息。變頻器運(yùn)行過程中在顯示任何一個參數(shù)時按下此鍵并保持不動2秒鐘將顯示以下參數(shù)值在變頻器運(yùn)行中從任何一個參數(shù)開始 1. 直流回路電壓用d表示單位v 2. 輸出電流a 3. 輸出頻率hz xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 13 功能 4. 輸出電壓用o表示單位v 5. 由p0005選定的數(shù)值如果p0005選擇顯示上述參數(shù)中的任何一 個34或5這里將不再顯示。 連續(xù)多次按下此鍵將輪流顯示以上參數(shù)。跳轉(zhuǎn)功能在顯示任何一個參數(shù)rxxxx或pxxxx時短時間按下此鍵將立即跳轉(zhuǎn)到r0000,如果需要的話您可以接著修改其它的參數(shù)。跳轉(zhuǎn)到r0000后按此鍵將返回原來的顯示點。 訪問參數(shù) 按此

26、鍵即可訪問參數(shù)。 增加數(shù)值 按此鍵即可增加面板上顯示的參數(shù)數(shù)值。 減少數(shù)值 按此鍵即可減少面板上顯示的參數(shù)數(shù)值。 表3 本系統(tǒng)變頻器的參數(shù) 參數(shù)好 參數(shù)值 說明 p0700 2 命令元選擇“由外部端子輸入” p1000 3 選擇固定頻率 p0701 16 開啟5號端子 p0702 16 開啟6號端子 p0703 16 開啟7號端子 p1001 15 5號端子固定頻率為15hz p1002 20 6號端子固定頻率為20hz p1003 25 7號端子固定頻率為25hz p1120 1 加速時間為1s p1121 1 減速時間為1s 2.3.5 電動機(jī) 異步電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動傳輸帶輸送物料前

27、行與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一起?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。 同時可以通過控制變頻器的輸出頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度達(dá)到調(diào)速的目的。電機(jī)選用的型號為jscc80ys25gy38 (德國精研電機(jī))如下圖所示 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 14 圖2-12 jscc三相異步電動機(jī) 圖2-13 電機(jī)外形圖及接線 本電機(jī)在機(jī)殼內(nèi)帶有一個減速機(jī)構(gòu)可很方便實現(xiàn)減速。電機(jī)用柔性聯(lián)軸器與帶動皮帶的塑料輪相連接塑料輪的另外一端與旋轉(zhuǎn)編碼器相連。 2.3.6磁控接近開關(guān) 磁控接近開關(guān)簡稱磁控開關(guān)主要用于檢測位置變化磁控開關(guān)是一種非接觸式位置檢測開關(guān)不會磨損和損傷被測對象速度

28、比較快。 磁控接近開關(guān)工作原理當(dāng)有磁性物質(zhì)接近磁控開關(guān)時磁控開關(guān)被磁化而使得接點吸合在一起從而使回路接通。 在本系統(tǒng)中采用上海雙旭電子有限公司的d-c73磁性開關(guān)在氣缸的活塞桿上安裝磁性物質(zhì)在汽缸缸筒外面各安裝一個磁控開關(guān)這樣就能識別各是否到極限位置。應(yīng)用時采用共陰接法棕色線接plc輸入端藍(lán)色線接公共端。 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 15 圖2-14 磁性開關(guān)的外觀及工作原理 圖2-15 磁性開關(guān)的內(nèi)部電路 調(diào)試先將磁控開關(guān)安裝在氣缸外面先不擰緊把氣缸桿拉出然后調(diào)節(jié)磁控開關(guān)的位置調(diào)到指示燈亮的時候說明位置剛好擰緊螺絲即可。 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 1

29、6 2.3.7光電開關(guān) 光電開關(guān)是利用光的各種性質(zhì)檢測物體的有無和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。用在環(huán)境比較好、無灰塵、無粉塵污染的場合為非接觸式測量對被測物體無任何影響在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到廣泛的應(yīng)用。 此處采用漫反射式光電開關(guān)它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式。該系統(tǒng)采用sick(德國施克)公司的mht15-n2317光電開關(guān)其外形和工作原理如下圖所示 2-16 mht15-n2317光電開關(guān)外形和工作的原理 根據(jù)上圖所示

30、在接線時光電開關(guān)的褐色線接電源的“+”端藍(lán)色線接電源的“-”端黑色線接plc的輸入點。 安裝與調(diào)試 光電開關(guān)具有檢測距離長對檢測物體限制小響應(yīng)速度快分辨率高便于調(diào)整等優(yōu)點。但在安裝過程中必須保證傳感器到被檢測物體的距離在“檢出距離”的范圍內(nèi)因此需要認(rèn)真調(diào)試。當(dāng)檢測到物料時磁性開關(guān)上的指示燈就會離開亮此時有輸出否則就沒檢測到。 2.3.8電磁閥及氣缸 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 17 氣源處理裝置氣源處理組件及其回路原理圖分別如圖1-14所示。氣源處理組件是氣動控制系統(tǒng)中的基本組成器件它的作用是除去壓縮空氣中所含的雜質(zhì)及凝結(jié)水調(diào)節(jié)并保持恒定的工作壓力。在使用時應(yīng)注意經(jīng)常檢查過

31、濾器中凝結(jié)水的水位在超過最高標(biāo)線以前必須排放以免被重新吸入。氣源處理組件的氣路入口處安裝一個快速氣路開關(guān)用于啟/閉氣源當(dāng)把氣路開關(guān)向左拔出時氣路接通氣源反之把氣路開關(guān)向右推入時氣路關(guān)閉。 圖2-17 氣源處理組件 氣源處理組件輸入氣源來自空氣壓縮機(jī)所提供的壓力為0.61.0mpa, 輸出壓力為00.8mpa可調(diào)。輸出的壓縮空氣通過快速三通接頭和氣管輸送到工作單元。 雙作用直線氣缸 標(biāo)準(zhǔn)氣缸是指氣缸的功能和規(guī)格是普遍使用的、結(jié)構(gòu)容易制造的、制造廠通常作為通用產(chǎn)品供應(yīng)市場的氣缸。雙作用氣缸具有結(jié)構(gòu)簡單輸出力穩(wěn)定行程可根據(jù)需要選擇的優(yōu)點但由于是利用壓縮空氣交替作用于活塞上實現(xiàn)伸縮運(yùn)動的回縮時壓縮空氣

32、的有效作用面積較小所以產(chǎn)生的力要小于伸出時產(chǎn)生的推力。這里采用cdj2b16*60氣缸其工作原理和示意圖如下 圖2-18 單電控電磁換向閥的工作原理 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 18 圖2-19 雙作用氣缸工作示意圖 單電控電磁換向閥組 電磁換向閥是利用其電磁線圈通電時靜鐵芯對動鐵芯產(chǎn)生電磁吸力使閥芯切換達(dá)到改變氣流方向的目的。電磁閥帶有手動換向和加鎖鈕有鎖定lock和開啟push2 個位置。用小螺絲刀把加鎖鈕旋到在lock 位置時手控開關(guān)向下凹進(jìn)去不能進(jìn)行手控操作。只有在push 位置可用工具向下按信號為“1”等同于該側(cè)的電磁信號為“1”常態(tài)時手控開關(guān)的信號為“0”。在進(jìn)

33、行設(shè)備調(diào)試時可以使用手控開關(guān)對閥進(jìn)行控制從而實現(xiàn)對相應(yīng)氣路的控制以改變推料缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制達(dá)到調(diào)試的目的。這里采用mvse-300-4e1單控電磁閥工作原理如下 圖 2-20 單電控電磁換向閥的工作原理 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 19 第3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 軟件設(shè)計是plc控制系統(tǒng)的核心程序設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求及工藝流程畫出狀態(tài)流程圖并設(shè)計出梯形圖。 3.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的要求分析各個設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序可畫出程序流程圖如圖3-1所示。 圖3-1 控制系統(tǒng)流程圖 應(yīng)用高速計數(shù)器編制程序可以實現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能。用高速計數(shù)器計數(shù)

34、步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)來確定物料到達(dá)傳感器的距離實現(xiàn)定位功能。定位時電機(jī)停轉(zhuǎn)計數(shù)器清零傳感器開始工作對物料進(jìn)行分揀處理。 3.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計 根據(jù)所繪流程圖在step7-micro/win40軟件中編寫梯形圖程序。程序清單見附錄。 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 20 此指令為高速脈沖輸出指令當(dāng)使能端輸入有效時檢測用程序設(shè)置的特殊功能寄存器位激活由控制位定義得脈沖操作從q0.0或q0.1輸出高速脈沖。 此指令為高速計數(shù)器定義指令使能輸入有效時為指定的高速計數(shù)器分配一種工作模式。 高速計數(shù)是用來累計比plc掃描頻率更高的脈沖輸入。 此指令為高速計數(shù)器指令使能輸入有效時根據(jù)高速計

35、數(shù)器特殊存儲器位的狀態(tài)并按照hdef指令指定的模式設(shè)置高速計數(shù)器并控制其工作。 下面對所編寫梯形圖作簡要的介紹 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 21 1以上為主程序的一部分首先上電后進(jìn)行初態(tài)檢查并對高速計數(shù)器清零檢查完畢按i1.1后進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)為之后分揀進(jìn)行做好準(zhǔn)備。當(dāng)plc處于run模式時每次有物料到料口再對高速計數(shù)器清零之后對物料進(jìn)行辨別。 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 22 2以上為子程序中的分揀過程兩個傳感器分別進(jìn)行檢測可以檢測出金屬料白色非金屬料和黑色非金屬料并進(jìn)入不同的步分別以不同的速度進(jìn)行運(yùn)輸。 3以上為子程序中的高速計數(shù)指令首先進(jìn)行高速計數(shù)指令

36、的初始化操作當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時帶動光電碼盤發(fā)出脈沖并輸入plc的接收端由高速計數(shù)指令進(jìn)行計數(shù)計算步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的步數(shù)進(jìn)行定位控制。其中設(shè)定預(yù)置值為0。 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 23 第4章 控制系統(tǒng)的調(diào)試 在plc軟硬件設(shè)計完成后應(yīng)進(jìn)行調(diào)試工作。因為在程序設(shè)計過程中難免會有疏漏的地方因此在將plc連接到現(xiàn)場設(shè)備之前必需進(jìn)行軟件測試以排除程序中的錯誤同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)縮短整體調(diào)試的周期。另外一些硬件如傳感器等在使用前也需事先調(diào)試好。 4.1 硬件調(diào)試 1光電傳感器的調(diào)試 通電狀態(tài)下在光電傳感器檢測頭前方的傳送帶上放置物料調(diào)整傳感器上兩螺母使傳感器前后移動恰好使傳感器尾端指示

37、燈發(fā)光該位置即為傳感器對物料的檢出點。 2電感傳感器的調(diào)試 通電狀態(tài)下在電感傳感器檢測頭前方的傳送帶上放置金屬物料調(diào)整傳感器上兩螺母使傳感器前后移動恰好使傳感器尾端指示燈發(fā)光該位置即為傳感器對金屬質(zhì)物料的檢出點。 3光纖傳感器的調(diào)試 通電狀態(tài)下在光纖傳感器檢測頭前方的傳送帶上放置帶有一白色物料調(diào)節(jié)傳感器上的旋鈕觀察窗口中指示燈燈發(fā)光時再放一黑色物料燈不亮該靈敏點即為傳感器檢出點。 4.2 軟件調(diào)試 將所編寫的梯形圖程序進(jìn)行編譯通過上下位機(jī)的連接電纜把程序下載到plc中。剛編好的程序難免有這樣那樣的缺陷或錯誤。為了及時發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯誤減少系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試的工作量確保系統(tǒng)在各種正常和異常情況時都能作出正確的響應(yīng)需要進(jìn)行離線測試既不將plc的輸出接到設(shè)備上。按照控制要求在指定輸入端輸入信號觀察輸出指示燈的狀態(tài)若輸出不符合要求則查找原因并排除之。 4.3 整體調(diào)試 將設(shè)備接入plc進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試看是否滿足要求如果不滿足要求可通過綜合調(diào)整軟件和硬件系統(tǒng)直到滿足要求為止。 xxxxxx畢業(yè)設(shè)計 24 結(jié) 論 物料分揀采用可編程控制器plc 進(jìn)行控制能連續(xù)、大批量地分揀貨物分揀誤差率低且勞動強(qiáng)度大大降低可顯著提高勞動生產(chǎn)率。而且分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接實現(xiàn)對物料實物流、物料信息流