垃圾分揀機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 . . . 廣廈建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)論文題名：垃圾分揀機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生：凱永 年 級(jí)： 10電氣（2）班指導(dǎo)教師： 吳麗麗專(zhuān) 業(yè)： 電氣自動(dòng)化學(xué) 號(hào)： 0220100220垃圾分揀機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要自動(dòng)分揀機(jī)構(gòu)的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)，它能部分地代替人的勞動(dòng)并能達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求， 遵循一定的程序、 時(shí)間和位置來(lái)完成工件的篩選與傳送。在我國(guó)，近代幾年來(lái)也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門(mén)的重視。在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常要對(duì)流水線(xiàn)上的產(chǎn)品進(jìn)行分揀，本課程設(shè)計(jì)擬設(shè)計(jì)垃圾分揀傳送機(jī)控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)。在熟悉了分揀系統(tǒng)的原理的基礎(chǔ)上，采用PLC完成垃圾分揀機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。進(jìn)

2、一步了解垃圾分揀機(jī)的工作過(guò)程，并制定其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、分揀精度高、易控制的特點(diǎn),對(duì)不同的分揀對(duì)象,稍加修改本系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)要求。關(guān)鍵詞：垃圾分揀 PLC 控制系統(tǒng)引言51.垃圾分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)背景52. 垃圾分揀裝置結(jié)構(gòu)與總體設(shè)計(jì)62.1分揀系統(tǒng)的組成62.2垃圾分揀機(jī)的工作過(guò)程72.3系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求82.3.1功能要求92.3.2控制要求93.控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)103.1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)103.1.1 分揀機(jī)的動(dòng)作過(guò)程103.2機(jī)型的選擇與輸入輸出的確定113.2.1 機(jī)型的選擇113.2.2 IO分配11編程控制器系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)估算。系統(tǒng)I/O分配見(jiàn)下表124

3、. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)144.1 垃圾入箱控制軟件設(shè)計(jì)流程144.2 單一垃圾分揀機(jī)的PLC控制梯形圖16結(jié)論20參考文獻(xiàn)21引言最初的分揀系統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)。通過(guò)人工搜索、搬運(yùn)來(lái)完成貨物的提取。這種分揀系統(tǒng)的作業(yè)效率低下，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代化物流配送對(duì)速度和準(zhǔn)確性的高要求。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開(kāi)始運(yùn)用各種各樣的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)。自動(dòng)分揀系統(tǒng)是二戰(zhàn)后在美國(guó)、日本以與歐洲廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)。一般由控制裝置、分類(lèi)裝置、輸送裝置與分揀道口四部分組成，它們通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在

4、一起，配合人工控制與相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的分揀系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程控制器應(yīng)運(yùn)而生。并且功能也越來(lái)越強(qiáng)大。在應(yīng)用上，PLC有著其他設(shè)備無(wú)以比擬的優(yōu)越性，它可靠性高，抗干擾能力高；適用性強(qiáng)，應(yīng)用靈活；編程方便，易于使用；功能強(qiáng)大，擴(kuò)展能力強(qiáng)；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便；維修方便，維修工作量少；體積小，質(zhì)量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。1.垃圾分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)背景現(xiàn)代社會(huì)已將物流的高科技(自動(dòng)分揀桃、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、信息處理與通訊自動(dòng)化等)廣泛應(yīng)用于各個(gè)流通領(lǐng)域?？梢钥隙?，隨著物流大環(huán)境的逐步改善，科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，特別是感測(cè)技術(shù)(激光掃描)、電子標(biāo)簽與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等的

5、引入使用，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國(guó)發(fā)展空間巨大。垃圾分揀經(jīng)濟(jì)是從源頭上對(duì)垃圾進(jìn)行分類(lèi)，便于垃圾進(jìn)行分類(lèi)處理，廢紙、金屬、玻璃、塑料等垃圾可以回收利用，用于制造新的產(chǎn)品；碳含量高的垃圾則可以送到垃圾焚燒廠(chǎng)發(fā)電；不能回收而且熱值不高的垃圾則需要填埋（本垃圾分揀機(jī)主要對(duì)可回收垃圾進(jìn)行分揀、處理、再生利用）。該系統(tǒng)的作業(yè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單描述如下：在生活中，每天都會(huì)有成千上萬(wàn)的垃圾產(chǎn)生，而垃圾的分類(lèi)處理也變成至關(guān)重要的問(wèn)題。垃圾分揀機(jī)，用以解決生活垃圾不能從源頭進(jìn)行機(jī)械分揀的問(wèn)題，它正好可以在短時(shí)間將垃圾中不同種類(lèi)、不同材料的垃圾分揀出來(lái)，然后將垃圾分類(lèi)處理，或銷(xiāo)毀或再生利用。這樣不僅可以充分的利用生活垃圾，實(shí)現(xiàn)

6、可持續(xù)性發(fā)展，而且減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，提高了工作效率，為社會(huì)提供了服務(wù)。有了垃圾分揀機(jī)，就可讓人們不必為垃圾進(jìn)行分類(lèi)的問(wèn)題煩惱。2. 垃圾分揀裝置結(jié)構(gòu)與總體設(shè)計(jì)2.1分揀系統(tǒng)的組成分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類(lèi)裝置、輸送裝置與分揀道口組成。1控制裝置?？刂蒲b置的作用是識(shí)別、接收和處理分揀信號(hào)，根據(jù)分揀信號(hào)的要求指示分類(lèi)裝置、輸送裝置進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)。2分類(lèi)裝置。分類(lèi)裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指令，當(dāng)具有一樣分揀信號(hào)的商品經(jīng)過(guò)該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使其改變輸送裝置上的運(yùn)行方向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)入分揀道口。3輸送裝置。輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀物料通過(guò)控制裝

7、置、分類(lèi)裝置，并沿固定線(xiàn)路運(yùn)送物料。4分揀道口。分揀道口是已分揀物料脫離主輸送機(jī)(或主傳送帶)進(jìn)入相應(yīng)的箱區(qū)域的通道。2.2垃圾分揀機(jī)的工作過(guò)程它采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，置電源，有電動(dòng)機(jī)、傳感器、回收箱等部件。選用不同類(lèi)型的傳感器對(duì)垃圾進(jìn)行檢測(cè)，識(shí)別它的材料，對(duì)它進(jìn)行分揀。系統(tǒng)上電后，可編程序控制器首先控制啟動(dòng)輸送帶，下料傳感器檢測(cè)料槽有無(wú)物料，若無(wú)料，輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)周期后自動(dòng)停止等待下料；當(dāng)料槽有料時(shí)，下料傳感器輸出信號(hào)給 PLC，PLC 控制輸送帶繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)垃圾上傳送帶時(shí)，到某一傳感器時(shí)，傳感器對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)出是對(duì)應(yīng)材料的垃圾，則同時(shí)發(fā)送信號(hào)給相應(yīng)的，將垃圾推入相應(yīng)

8、回收箱；如果不是，則繼續(xù)前行直到到達(dá)相應(yīng)的傳感器，并被推入回收箱為止，則為完成。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)定為分揀某種材料的物料時(shí)，由程序記憶各傳感器的狀態(tài)，完成分揀任務(wù)。2.3系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主要包括功能要求和控制要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)分析控制對(duì)象的要求。2.3.1功能要求垃圾分揀裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)基本功能如下：（1） 分揀出金屬材料的垃圾（2） 分揀出塑料材料的垃圾（3） 分揀出玻璃材料的垃圾（4） 分揀出紙質(zhì)材料的垃圾2.3.2控制要求系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)待測(cè)垃圾進(jìn)行檢測(cè)并分類(lèi)。當(dāng)待測(cè)物體經(jīng)下料裝置送入傳送帶后，依次接受各種傳感器檢測(cè)。如果被某種傳感器測(cè)中，通過(guò)相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)將其推入相應(yīng)的垃圾回收箱

9、；否則，繼續(xù)前行。 其制要求有如下幾個(gè)方面：（1）系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖（2）電機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)傳輸帶傳送垃圾運(yùn)行（3）有物料時(shí)，下料電機(jī)動(dòng)作，將垃圾送出（4）當(dāng)電渦流傳感器檢測(cè)到金屬時(shí)，電動(dòng)機(jī)1動(dòng)作，推入金屬回收箱（5）當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到塑料時(shí)，電動(dòng)機(jī)2動(dòng)作，推入塑料回收箱（6）當(dāng)光敏傳感器檢測(cè)到玻璃時(shí)，電動(dòng)機(jī)3動(dòng)作，推入玻璃回收箱（7）當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到廢紙時(shí)，電動(dòng)機(jī)4動(dòng)作，推入廢紙回收箱（8）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行應(yīng)有動(dòng)作限位保護(hù)（9）下料槽無(wú)下料時(shí)，延時(shí)后自動(dòng)停機(jī)3.控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶(hù)輸入、輸

10、出設(shè)備，選擇合適的PLC類(lèi)型，并分配I/O點(diǎn)。3.1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)3.1.1 分揀機(jī)的動(dòng)作過(guò)程按下啟動(dòng)按鈕后，電動(dòng)機(jī)M5運(yùn)行，綠燈L2亮，傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)，表示可以進(jìn)垃圾。S1S6為檢測(cè)垃圾的接近開(kāi)關(guān)，當(dāng)接近開(kāi)關(guān)S1為ON時(shí)表示垃圾分揀機(jī)檢測(cè)到有垃圾到來(lái)。從編碼器輸入物料的材料編碼，分別以1、2，3、4、5代表金屬、塑料、玻璃、紙質(zhì)、其它5種材料的材料編碼，即正常的編碼值為1、2、3、4、5。若非此5個(gè)數(shù)，則紅L1閃爍表示出錯(cuò)，電動(dòng)機(jī)M5停止，需按下啟動(dòng)按鈕后才能重新運(yùn)行。若是此5個(gè)數(shù)中的任意一個(gè)，則紅燈L1亮，綠燈L2滅，電動(dòng)機(jī)M5持續(xù)運(yùn)行。當(dāng)接近開(kāi)關(guān)S2為ON時(shí)，表明垃圾到達(dá)第一個(gè)回收處，如果垃

11、圾材料編碼與此處編碼一樣，則電動(dòng)機(jī)M5停止，電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)并推動(dòng)推桿，將此垃圾分揀到該回收箱，接近開(kāi)關(guān)S2變?yōu)镺FF，M1的推桿自動(dòng)收回，分揀完畢后紅燈L1熄滅，綠燈L2亮表示可以繼續(xù)進(jìn)垃圾；如果材料編碼與此處編碼不同，則電動(dòng)機(jī)M5繼續(xù)保持運(yùn)行，當(dāng)接近開(kāi)關(guān)S3為ON時(shí)表明垃圾到達(dá)第二個(gè)處再進(jìn)行比較判斷，依次類(lèi)推，當(dāng)接近開(kāi)關(guān)S4和接近開(kāi)關(guān)S5為ON時(shí)表明垃圾到達(dá)第三個(gè)和第四個(gè)回收箱處；如果材料編碼與前四處編碼均不同，則表明編碼為5，垃圾將經(jīng)過(guò)接近開(kāi)關(guān)S6處自動(dòng)進(jìn)入第5個(gè)回收箱，然后紅燈L1熄滅，綠燈L2亮可以繼續(xù)進(jìn)垃圾。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件結(jié)示意圖：3.2機(jī)型的選擇與輸入輸出的確定3.2.1 機(jī)型的選

12、擇垃圾分揀是一個(gè)比較固定的過(guò)程，要實(shí)現(xiàn)的功能也相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)需A/D和D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算。另外，控制程序也比較固定，不需要在線(xiàn)編程，選用整體式PLC就可以滿(mǎn)足工藝的要求了。綜合前面的工藝要求與I/O點(diǎn)數(shù)可知，在機(jī)型上可選用西門(mén)子公司生產(chǎn)的CPU型號(hào)為226型的微型可編程控制器。3.2.2 IO分配在設(shè)計(jì)過(guò)程中選用西門(mén)子S7-200系列PLC，基本單元選用CPU226模塊DC24輸入/繼電器10輸出，擴(kuò)展單元選用EM223DC8輸入/繼電器8輸出能滿(mǎn)足控制要求。在確定了控制對(duì)象的控制要求和選擇好PLC的機(jī)型后，即可以進(jìn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)，考慮到編程簡(jiǎn)單、檢查方便和接線(xiàn)容易等因素，根據(jù)實(shí)際過(guò)

13、程，編制了輸入、輸出點(diǎn)的地址編號(hào)。編程控制器系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)估算。系統(tǒng)I/O分配見(jiàn)下表表1 輸入、輸出點(diǎn)分配輸入量輸出量啟動(dòng)按鈕I0.0紅燈（L1）Q0.0復(fù)位按鈕I0.1綠燈（L2）Q0.1停止I0.2傳送帶M5Q0.2接近開(kāi)關(guān)1（S1）I0.3電動(dòng)機(jī)1（M1）Q0.3接近開(kāi)關(guān)2（S2）I0.4電動(dòng)機(jī)2（M2）Q0.4接近開(kāi)關(guān)3（S3）I0.5電動(dòng)機(jī)3（M3）Q0.5接近開(kāi)關(guān)4（S4）I0.6電動(dòng)機(jī)4（M4）Q0.6接近開(kāi)關(guān)5（S5）I0.7接近開(kāi)關(guān)6（S6）I1.0編碼器I2.0I2.3由表可知共需I/O點(diǎn)數(shù)為13個(gè)輸入，7個(gè)輸出其硬件連接圖如下：圖為分揀機(jī)與PLC的硬件連接圖4. 系統(tǒng)軟件

14、設(shè)計(jì)在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先根據(jù)系統(tǒng)控制要求和工藝流程設(shè)計(jì)出系統(tǒng)順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)出梯形圖。4.1 垃圾入箱控制軟件設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)流程：垃圾檢測(cè)；編碼信息檢測(cè)；編碼信息轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)；垃圾入箱；出錯(cuò)控制。PLC控制部分流程圖如圖所示：流程圖4.2 單一垃圾分揀機(jī)的PLC控制梯形圖單一垃圾分揀機(jī)的PLC控制梯形圖如下圖所示。結(jié) 論分揀機(jī)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(dòng)強(qiáng)度大大降低，可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料實(shí)物流、物料信息流的分配和管理。 其設(shè)計(jì)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(diǎn)，受場(chǎng)地原因影響不大。 同時(shí)，只要根據(jù)不同的分揀對(duì)象，對(duì)本系統(tǒng)稍加修改即可實(shí)現(xiàn)求。本系統(tǒng)采用的可編程控制器，只要結(jié)合不同的傳感器，比如根據(jù)材料的屬性、尺寸的大小、物體的顏色等選擇相應(yīng)的傳感器，就可對(duì)不同的物料進(jìn)行分揀，具有廣泛的應(yīng)用前景。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，了解學(xué)習(xí)了PLC在大小球分選系統(tǒng)的工作原理與使用方法。其中電路與軟件實(shí)現(xiàn)是此次設(shè)計(jì)的主要部分。 作為一個(gè)好的控制系統(tǒng)必須把各種控制都考慮在之外，還要考慮安全控制，一個(gè)安全的系統(tǒng)才是真正的好系統(tǒng)參考文獻(xiàn)1 平. 可編程控制器原理與應(yīng)用 M