材料分揀裝置模型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC

1、信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書（2010/2011學(xué)年第一學(xué)期）課程名稱 ： 可編程控制器應(yīng)用 題 目 ： 材料分揀裝置模型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級 ： 電氣07-01班 學(xué)生姓名 ： 韓旭旭 學(xué) 號： 070060104 指導(dǎo)教師 ： 岑毅南、李兵 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 兩 周 設(shè)計(jì)成績 ： 2011 年 1月 10日目錄一.課程設(shè)計(jì)目的3二.實(shí)驗(yàn)設(shè)備3三.課程設(shè)計(jì)正文33.1硬件設(shè)計(jì)33.2軟件設(shè)計(jì)6 3.2.1材料分揀的控制要求6 3.2.2系統(tǒng)源程序6 3.2.3力控界面11四.調(diào)試方法11五.課程設(shè)計(jì)總結(jié)12六.參考文獻(xiàn) 13引言隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高, 傳統(tǒng)的人工分揀貨物的做法已

2、經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。利用傳感器采集的信號對不同材質(zhì)和顏色的物料進(jìn)行自動分揀為一些物流中心和工廠的效率提高提供了一個新方法。材料分揀裝置采用臺式結(jié)構(gòu)，配有控制器（PLC）或電氣接口、傳感器（光電式、電感式、電容式、顏色、磁感應(yīng)式）、旋轉(zhuǎn)編碼器、電動機(jī)、輸送帶、氣缸、電磁閥、直流電源、空氣過濾減壓器等，構(gòu)成典型的機(jī)電一體化裝置。材料分揀裝置由料塊倉庫、電動輸送帶、自動分揀部件、控制器和手動操作盤組成。 料塊倉庫是一個手動入庫自動出庫的部件。使用時可將料塊放入倉庫中，當(dāng)光電傳感器感測到料塊時系統(tǒng)開始運(yùn)行，即啟動輸送帶并由出庫氣缸將庫內(nèi)最底層料塊推入輸送帶。電動輸送帶是由交流減速電機(jī)驅(qū)動的皮帶

3、式水平輸送裝置。它將料塊勻速平穩(wěn)的送至自動分揀部件。自動分揀部件由傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、微型直線氣缸及滑道組成。當(dāng)傳感器檢測到相應(yīng)料塊時，對應(yīng)的氣缸將其推入應(yīng)去的滑道；當(dāng)料塊的材料或顏色為非分揀要求時，經(jīng)旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)量后對應(yīng)的氣缸將其推入應(yīng)去的滑道?？刂破鞑捎肞LC。它接受料倉傳感器、各料塊傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、氣缸位置傳感器的信號，根據(jù)要求分別控制輸送帶電機(jī)和各電磁換向閥。手動操作盤可以通過按鈕控制裝置的各種動作，并實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行的啟動。本裝置還可以與其他裝置聯(lián)機(jī)運(yùn)行，構(gòu)成連續(xù)性生產(chǎn)線模型。電感式傳感器由三大部分組成：振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個交變磁場。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場，

4、并達(dá)到感應(yīng)距離時，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，觸發(fā)驅(qū)動控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測目的。電容式傳感器的感應(yīng)由兩個同軸金屬電極構(gòu)成，很像“打開的”電容器電極，該兩個電極構(gòu)成一個電容，串聯(lián)在RC振蕩回路內(nèi)。 電源接通時，RC振蕩器不振蕩，當(dāng)一個目標(biāo)朝著電容器的電極靠近時，電容器的容量增加，使振蕩器開始振蕩，通過后級電路的處理，將停振和振蕩兩種信號轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，從而起到了檢測有無物體存在的目的。該傳感器能檢測金屬物體，也能檢測非金屬物體，對金屬物體可以獲得最大的動作距離，對非金屬物體動作距離決定于材料的介電系數(shù)越大

5、，可獲得的動作距離越大。材料分揀裝置是一個模擬自動化工業(yè)生產(chǎn)過程的微縮模型，它使用了PLC、傳感器、位置控制、電氣傳動和氣動等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同材料的自動分揀和歸類功能。該裝置采用架式結(jié)構(gòu)，配有控制器（PLC）或電氣接口、傳感器（光電式、電感式、電容式、顏色、磁感應(yīng)式）、旋轉(zhuǎn)編碼器、電動機(jī)、輸送帶、氣缸、電磁閥、直流電源、空氣過濾減壓器等，構(gòu)成典型的機(jī)電一體化裝置。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(diǎn)，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且人工勞動強(qiáng)度大大降低，可明顯提高勞動生產(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(shí)現(xiàn)對材料的分配和管理。其設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化

6、的組裝，系統(tǒng)布局靈活，程序開發(fā)簡單，維護(hù)、檢修方便，可適應(yīng)進(jìn)行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求，受場地等因素的影響不大。同時，只要對本系統(tǒng)稍加修改即可實(shí)現(xiàn)各種不同生產(chǎn)線的要求。經(jīng)過對材料分揀裝置的實(shí)時監(jiān)控，證實(shí)該系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性和實(shí)時性，能滿足監(jiān)控系統(tǒng)的需要。一、課程設(shè)計(jì)目的1.掌握PLC控制的基本原理, 掌握氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容2.掌握計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件，掌握計(jì)算機(jī)上位監(jiān)控3.掌握氣動方面的減壓器、濾清、氣壓指示,掌握與各類氣源之間的接線二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.材料分揀裝置模型 1臺2.計(jì)算機(jī) 1臺3.編程電纜 1根三、課程設(shè)計(jì)正文3.1硬件設(shè)計(jì)該裝置采用臺式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，配裝FP0

7、系列主機(jī)，轉(zhuǎn)接面板上設(shè)計(jì)了可與其它PLC或單片機(jī)連接的轉(zhuǎn)接口。該裝置中，選用了顏色識別傳感器及對不同材質(zhì)敏感的電容式和電感式傳感器，分別被固定在網(wǎng)板上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(如三個傳感器集中裝在汽缸5附近的網(wǎng)板區(qū)域)?？稍黾泳幊屉y度，開發(fā)學(xué)員創(chuàng)造能力。本裝置還設(shè)置了氣動方面的減壓器、濾清、氣壓指示等，可與各類氣源相連接。各傳感器布置見圖1。 (a)信號板圖 (b) 傳感器位置圖 圖1各傳感器位置及信號板接口1、氣源由二聯(lián)體左側(cè)進(jìn)氣口連接6氣管,另一端接至氣源。（非長期使用，不要向油杯里注油）2、當(dāng)選用外部PLC時,可通過轉(zhuǎn)接板與I/O接口連接，見表1。表2DB37針-

8、D型接口序號對PLC的I/O口硬板位置號1I1.312I0.393I1.224I0.2105I1.136I0.1117I1.048I1.7129I1.4510I0.41311I0.5612I1.61413I0.6714I0.01515I0.7816I1.51617、18Q0.2C21、22Q0.0A23、24Q0.1B25、26Q0.3D27、28Q0.4E29、30Q0.5KA19、33-37COM+24V20（0）0 V3、I/O地址分配表 分揀系統(tǒng)與PLC的I/O分配表西門子PLC(I/O)分揀系統(tǒng)接口(I/O)備注輸入部分I1.7SFW1(推氣缸1動作限位)I0.1SFW2(推氣缸2動

9、作限位)I0.2SFW3(推氣缸3動作限位)I0.3SFW4(推氣缸4動作限位)I0.4SFW5(下料氣缸動作限位)I0.5SA(電感傳感器)I0.6SB(電容傳感器)I0.7SC(顏色1傳感器)I1.0SBW1(推氣缸1回位限位)I1.1SBW2(推氣缸2回位限位)I1.2SBW3(推氣缸3回位限位)I1.3SBW4(推氣缸4回位限位)I1.4SBW5(下料氣缸回位限位)I1.5SD(顏色2傳感器)預(yù)留傳感器I1.6SN(下料傳感器)判斷下料有無I0.0UCP(計(jì)數(shù)傳感器)輸出部分Q0.0YV1(推氣缸1電磁閥)Q0.1YV2(推氣缸2電磁閥)Q0.2YV3(推氣缸3電磁閥)Q0.3YV4(

10、推氣缸4電磁閥)Q0.4YV5(下料氣缸電磁閥)Q0.5M(輸送帶電機(jī))3.2軟件設(shè)計(jì)3.2.1 材料分揀的控制要求1) 通電狀態(tài)下，下料時下料傳感器動作，傳送帶運(yùn)行。電感傳感器檢測到鐵材料時，氣缸1動作，將材料塊推下。2) 電容傳感器檢測到鋁材料時，氣缸2動作將材料推下。3) 顏色傳感器檢測到非金屬材料黃色塊時，氣缸3動作將材料塊推下。4) 其它顏色非金屬材料塊送到SD位置時，氣缸4動作將材料塊推下。5) 豎井式下料槽無下料時，傳送帶運(yùn)行一個行程自動停機(jī)。3.2.2 系統(tǒng)源程序3.2.3力控界面四、調(diào)試方法1.通電狀態(tài)下，在顏色傳感器下方的傳送帶上，放置帶有某一顏色料塊，調(diào)節(jié)傳感器上的電位器

11、，觀察窗口中紅黃（或綠）指示燈，當(dāng)兩燈恰同時發(fā)光時，該靈敏點(diǎn)即為料塊顏色檢出點(diǎn)。（注：順時針旋轉(zhuǎn)檢測色溫向低端移動，否則反之）2.在電感傳感器下方的傳送帶上，放置鐵質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對鐵質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。(不同檢測體的修正系數(shù)見圖2所示) 圖2 不同檢測體的修正系數(shù)3.在電容傳感器下方的傳送帶上，放置鋁質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對鋁質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。4.氣壓表標(biāo)值建議調(diào)定在0.12 Mpa。五、課程設(shè)計(jì)總結(jié) 兩周的PLC課程設(shè)計(jì)一轉(zhuǎn)眼就結(jié)束了，我們基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)預(yù)

12、期的目的。通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐，我學(xué)會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法有了更深刻的理解，同時也意識到了自己在知識的掌握上還有很多欠缺。在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對知識的撐握都是理論上的，對一些細(xì)節(jié)沒有加以重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序運(yùn)用到PLC中的時候，問題就出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。通過解決這些實(shí)踐中產(chǎn)生的問題，我們能夠更好的查漏補(bǔ)缺，在鞏固已經(jīng)掌握的知識的同時吸收到新的內(nèi)容。團(tuán)隊(duì)合作精神是我在課程設(shè)計(jì)中的另外一個重要收獲。我們已經(jīng)有過好幾次課程設(shè)計(jì)的經(jīng)歷，不管課程題目怎么變，團(tuán)隊(duì)合作一直是我們的一個重要學(xué)習(xí)目的。通過團(tuán)隊(duì)的合作，我們能更加有效的解決設(shè)計(jì)中遇到的難題。俗話說，三人行必有我?guī)?，通過互相學(xué)習(xí)交流，我們能收獲更豐富的知識。 最后，在設(shè)計(jì)的過程中，我們還得到很多老師和同學(xué)的幫助。在此，向他們表示最真誠