自動線分揀單元控制系統(tǒng)設(shè)計論文_第1頁
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文檔簡介

1、. - . - - 可修編-摘 要 本課題主要運(yùn)用氣動控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)機(jī)械傳動、機(jī)械連接等、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制技術(shù)以及變頻器技術(shù)等專業(yè)核心課程展開自動線分揀單元控制系統(tǒng)設(shè)計。 分揀單元是自動生產(chǎn)線的最后一單元,是整條生產(chǎn)線中不可缺少的自動生產(chǎn)設(shè)備,它靠氣動傳動,依靠氣缸等執(zhí)行元件推動物料,在控制系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用,而控制運(yùn)行的PLC系統(tǒng)要求也越來越高,要求到達(dá)系統(tǒng)運(yùn)行的“穩(wěn)、“準(zhǔn)、“快的運(yùn)行目的。該系統(tǒng)主要由PLC、邏輯控制電路組成,其中包括交流電機(jī)、變頻器、傳感器和筆形氣缸組成為一體的自動控制系統(tǒng)。 本機(jī)控制單元采用三菱公司的PLC對機(jī)器進(jìn)展全過程控制,其控制系統(tǒng)構(gòu)造簡單,運(yùn)

2、行效率高,易于理解與掌握。關(guān)鍵詞:PLC 交流電機(jī) 變頻器 編碼器 傳感器. 目 錄摘 要.第一章 緒論.1第二章 可編程控制器的概述.32.1 PLC的根本概念.32.1.1 PLC的特點(diǎn).32.1.2 PLC的開展階段.52.2 PLC的分類與應(yīng)用及前景.62.2.1 PLC的分類.6 可編程控制器PLC的應(yīng)用與前景.72.3 可編程控制器的幾種編程語言.9 梯形圖編程語言.9 功能塊圖編程語言.102.4 傳感器的概述.10 磁性傳感器的工作原理.11 電感式接近開關(guān)的工作原理.11 光電式接近開關(guān)的工作原理.12 光纖傳感器的工作原理.13 金屬傳感器的工作原理.14 電磁換向閥的工作

3、原理.142.5 氣動裝置的概述.15 氣泵的認(rèn)識與選擇.15 空氣壓縮機(jī).16 儲氣罐.17 壓力控制閥.17 輔助元件.17 氣動執(zhí)行元件.18第三章 材料分揀裝置硬件系統(tǒng).203.1 根本功能及控制要求.203.2 系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計.203.3 材料分揀裝置的組成及各部的功能.21第四章 PLC硬件設(shè)計.244.1 PLC選型.244.2 I/O地址分配.244.3 I/O連接圖.25第五章 PLC軟件設(shè)計.265.1 程序流程圖.265.2 梯形圖及說明.275.3 PLC指令.29第六章 控制系統(tǒng)的調(diào)試.306.1 硬件調(diào)試.306.2 軟件調(diào)試.306.3 整體調(diào)試.30結(jié)論.32致

4、.33參考文獻(xiàn).34附錄一.35附錄二.36. - - 可修編-第一章 緒論 隨著科學(xué)技術(shù)的開展,工業(yè)自動化程度的不斷提高,市場競爭的劇烈,傳統(tǒng)的人工分揀生產(chǎn)效率低,本錢高,企業(yè)競爭力差,已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。因此,企業(yè)都迫切需要改良生產(chǎn)技術(shù),提高生產(chǎn)效率,節(jié)約本錢,增強(qiáng)競爭力,而可編程控制器的出現(xiàn)則克制了這些困難,它是以微處理器為根底的通用工業(yè)控制裝置,是自動化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。自動分揀系統(tǒng)具有以下主要特點(diǎn): 1、能連續(xù)、大批量地分揀貨物。由于大生產(chǎn)中采用的流水線自動作業(yè)方式,自動分揀系統(tǒng)不受氣候、時間、人的體力等的限制,可以連續(xù)運(yùn)行,同時自動分揀系統(tǒng)單位時間分揀件數(shù)多。因此自動分

5、揀系統(tǒng)可以連續(xù)運(yùn)行100個小時以上,每小時可分揀7000件包裝商品,如用人工則每小時只能分揀150件左右,同時分揀人員也不能在這種勞動強(qiáng)度下連續(xù)工作8小時。 2、分揀誤差率極低。自動分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準(zhǔn)確性大小,這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制,如果采用人工鍵盤或語音識別方式輸入,則誤差率在3%以上,如采用條形碼掃描輸入,除非條形碼的印刷本身有過失,否則不會出錯。因此,目前自動分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來識別貨物。 3、分揀作業(yè)根本是無人化。國外建立自動分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用,減輕員工的勞動強(qiáng)度,提高人員的使用效率,因此自動分揀系統(tǒng)能最大限度地減少

6、人員的使用,根本做到無人化。分揀作業(yè)本身并不需要使用人員,人員的使用僅局限于以下工作: 1送貨車輛抵達(dá)自動分揀線的進(jìn)貨端時,由人工接貨。 2由人工控制分揀系統(tǒng)的運(yùn)行。 3分揀線末端由人工將分揀出來的貨物進(jìn)展集載、裝車。 4自動分揀系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護(hù)。 物料分揀采用可編程控制器PLC進(jìn)展控制,能連續(xù)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)能靈活的與其它物流設(shè)備無縫連接,實(shí)現(xiàn)對物料實(shí)物流,物料信息流的分配與管理,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(diǎn)。 材料分揀裝置使用了PLC技術(shù),傳感器技術(shù),位置控制技術(shù),電氣傳動和氣動技

7、術(shù),是實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。 應(yīng)用PLC結(jié)合氣動技術(shù),傳感器技術(shù)和位置控制技術(shù),設(shè)計不同的自動分揀控制系統(tǒng),該系統(tǒng)靈活性較強(qiáng),程序開發(fā)簡單,適用于進(jìn)展材料分揀的生產(chǎn)線的要求,且可以實(shí)現(xiàn)不同材料的自動分揀和歸類功能。本文設(shè)計的材料分揀系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能: 1分揀出金屬與非金屬。 2分揀*一顏色塊。 3分揀出金屬中*一顏色塊。 4分揀出非金屬中*一顏色塊和非金屬中*一顏色塊。 5分揀出金屬中*一顏色塊和非金屬中*一顏色塊。 分揀顏色:紅,黃,藍(lán); 分揀材料:鐵,鋁,塑料。第二章 可編程控制器的概述2.1 PLC的根本概念 可編程控制器Programmable Controller是計算

8、機(jī)家族中的一員,是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller,簡稱PLC,它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的開展,這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的圍,因此,今天這種裝置稱作可編程控制器,簡稱PC。但是為了防止與個人計算機(jī)Personal puter的簡稱混淆,所以將可編程控制器簡稱PLC,其硬件構(gòu)造示意圖如圖2-1所示。圖2-1 PLC的硬件構(gòu)造示意圖2.1.1 PLC的特點(diǎn) 1、PLC的主要特點(diǎn) 1高可靠性 1所有的I/O接口電路均采用光電隔離,使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC部電路之間電氣上隔離。

9、2各輸入端均采用R-C濾波器,其濾波時間常數(shù)一般為1020ms。 3各模塊均采用屏蔽措施,以防止輻射干擾。 4采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 5對采用的器件進(jìn)展嚴(yán)格的篩選。 6良好的自診斷功能,一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況,CPU立即采用有效措施,以防止故障擴(kuò)大。 7大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。 2豐富的I/O接口模塊 PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號,如: 交流或直流; 開關(guān)量或模擬量; 電壓或電流; 脈沖或電位; 強(qiáng)電或弱電等。 有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備,如: 按鈕 行程開關(guān) 接近開關(guān) 傳感器及變送器 電磁線圈 控制

10、閥 直接連接,另外為了提高操作性能,它還有多種人機(jī)對話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò),它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊,等等。 3采用模塊化構(gòu)造 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要,除了單元式的小型PLC以外絕大多數(shù)PLC均采用模塊化構(gòu)造,PLC的各個部件包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計,由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來,系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶需要自行組合。 4編程簡單易學(xué) PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式,對使用者來說不需要具備計算機(jī)的專門知識,因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 5安裝簡單維修方便 PLC不需要專門的機(jī)房,可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行使用,使用時只

11、需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接即可投入運(yùn)行,各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置,便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化構(gòu)造,因此一旦*模塊發(fā)生故障,用戶可以通過更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 2、PLC的功能 1 邏輯控制 2 定時控制 3 計數(shù)控制 4 步進(jìn)順序控制 5 PID控制 6 數(shù)據(jù)控制 7 通信和聯(lián)網(wǎng) 8 其它 PLC具有數(shù)據(jù)處理能力,還有許多特殊功能模塊,適用于各種特殊控制的要求,如:定位控制模塊,CRT模塊。2.1.2 PLC的開展階段 雖然PLC問世時間不長,但是隨著微處理器的出現(xiàn),大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速開展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步,PL

12、C也迅速開展,其開展過程大致可分三個階段: 1、早期的PLC60年代末70年代中期 早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點(diǎn)繼電器控制裝置的替代物的含義,其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。它在硬件上以準(zhǔn)計算機(jī)的形式出現(xiàn),在I/O接口電路上作了改良以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路,存儲器采用磁芯存儲器,另外還采取了一些措施,以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上,采用廣闊電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖。因此,早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置,其優(yōu)點(diǎn)包括簡單易懂,便于安裝,體積小,能耗低,有故障指示

13、,能重復(fù)使用等,其中PLC特有的編程語言梯形圖一直沿用至今。 2、中期的PLC70年代中期80年代中后期 在70年代微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化,美國、日本、德國等一些廠家先后開場采用微處理器作為PLC的中央處理單元CPU,這樣使PLC的功能大大增強(qiáng)。 在軟件方面,除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計時、計數(shù)等功能以外,還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面,除了保持其原有的開關(guān)模塊以外,還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊,并擴(kuò)大了存儲器的容量,使各種邏輯線圈的數(shù)量增加,還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)存放器,使PLC的應(yīng)用圍得以擴(kuò)大。 3、近期的PLC80

14、年代中后期至今 進(jìn)入80年代中、后期,由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速開展,微處理器的市場價格大幅度下跌,使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高,而且為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度,各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片,這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。2.2 PLC的分類與應(yīng)用及前景2.2.1 PLC的分類 PLC的種類繁多,其規(guī)格和性能也各不一樣,對PLC的分類,通常根據(jù)其形式的不同、功能的差異和I/O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)展大致分類。 1、按PLC構(gòu)造形式分類 根據(jù)PLC構(gòu)造形式的不同,可將PLC分為整體式和模塊式兩類。 1整體式PLC 整體式PLC是將電源、CPU、I/

15、O接口等各部件都集中裝在一個機(jī)箱,有構(gòu)造緊湊、體積小、價格低的特點(diǎn),小型PLC一般都采用這種整體式機(jī)構(gòu)。 整體式PLC由不同PLC點(diǎn)數(shù)的根本單元和擴(kuò)展單元組成,根本單元有CPU、I/O接口,與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口、以及編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴(kuò)展單元有I/O,沒有CPU,根本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元,如模擬量單元、位置控制單元等,使其功能得以擴(kuò)展。 2模塊式PLC 模塊式PLC是將PLC各組成局部分別作成假設(shè)干個單獨(dú)的模塊,如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊有的含在CPU模塊中以及其他模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊

16、組成,模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活,可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng),而且裝配方便,便于擴(kuò)展和維修,大、中型PLC一般都采用這種模塊式構(gòu)造。 另一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來,構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU,電源,I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊,但它們之間是非電纜聯(lián)接,并且各模塊可以疊裝,這樣不但系統(tǒng)可以靈活配置,還可以做的體積小巧。 2、按功能分類 根據(jù)PLC所具有的功能不同,可將PLC分為低、中、高檔次。 1低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷監(jiān)控等根本功能,還可以少量模擬量輸入/輸出,算術(shù)運(yùn)算,數(shù)據(jù)傳送和比擬等功能,主要用于

17、邏輯控制,順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。 2中檔PLC除具有低檔PLC的功能外,還具有模擬量輸入/輸出,算術(shù)運(yùn)算,數(shù)據(jù)傳送和比擬,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,遠(yuǎn)程I/O,子程序,通信聯(lián)網(wǎng)等功能,有些還可增設(shè)中斷控制,PID控制等功能,適應(yīng)于復(fù)雜控制系統(tǒng)。 3高檔PLC除具有中檔PLC的功能外,還增加了符號算術(shù)運(yùn)算,矩陣運(yùn)算,位邏輯運(yùn)算,平方根運(yùn)算及其他特殊功能函數(shù)的運(yùn)算,制表及表格傳遞功能等。高檔PLC具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能,可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)工廠自動化。 3、按I/O點(diǎn)數(shù)分類 根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少,可將PLC分為小型,中型和大型三類。 1小型PLCI/O點(diǎn)數(shù)2

18、048點(diǎn),多CPU,16位、32位處理器,用戶存儲器容量816K。S7-400 德國西門子公司GE-IV GE公司C-2000 立石公司K3 三菱公司 可編程控制器PLC的應(yīng)用與前景 一、PLC的應(yīng)用 目前,在國外PLC已廣泛應(yīng)用冶金,石油,化工,剪彩,機(jī)械制造,電力,汽車,輕工,環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè),隨著PLC性能價格的不斷提高,且應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,從應(yīng)用類型看大致可歸納為以下幾個方面: 1、強(qiáng)量邏輯運(yùn)算 利用PLC最根本的邏輯運(yùn)算,定時,計收等功能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算,可取代傳統(tǒng)的繼電器控制用于單片機(jī)控制,多機(jī)群控制,生產(chǎn)自動線控制等。例:機(jī)床,注塑機(jī)印刷機(jī)械,裝配生產(chǎn)線,電鍍流水線及電梯的控

19、制等。這是PLC最根本的應(yīng)用,也是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 2、運(yùn)動控制 大多數(shù)PLC都有拖動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊,這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備。例如:各種機(jī)床,裝配機(jī)械,機(jī)器人等進(jìn)展運(yùn)動控制。 3、過程控制 大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能,有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出,所以PLC可實(shí)現(xiàn)模擬量控制而且具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制,用于過程控制。這一功能已廣泛用于鋁爐,反響堆,水處理,釀酒及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。 4、數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算數(shù)據(jù)傳遞、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能,可進(jìn)展數(shù)據(jù)的采集,分析和處理,同時通

20、過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其電智能裝置。例如:C設(shè)備進(jìn)展處理。 5、通信聯(lián)網(wǎng) PLC的通信包括PLC與PLC,PLC與計算機(jī),PLC與其它智能設(shè)備之間的通信。PLC系統(tǒng)與通用計算機(jī)可直接或通過通信處理單元,通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò),來實(shí)現(xiàn)信息的交換和構(gòu)成。 PLC在問世以來,經(jīng)過40多年的開展,在國外也取得了較好的開展。在美、德國等工業(yè)興旺國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一,世界總銷售額不斷上升,生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn),品種不斷翻新,產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價格則不斷下降。目前,世界上有200多個廠家生產(chǎn)PLC。較多的有美國:AB通用電氣、莫迪康公司;日本:松下、三菱、富士、歐姆龍等;德國:西門子公司;法國:TE

21、施耐德公司。國:三星、LG公司等。 二、PLC的開展前景 1、產(chǎn)品規(guī)模向大小兩個方向開展。 大:I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn),32位微處理器,多CPU并行工作,大容量存儲器,掃描速度快高速。 小:整體構(gòu)造向小型模塊化構(gòu)造開展,增加了配置的靈活性,降低了本錢。 2、PLC在閉環(huán)過程中應(yīng)用日益廣泛。 3、不斷加強(qiáng)通訊功能。 4、新器件和模塊不斷推出。 管理分散控制的多級分布式控制系統(tǒng),滿足工廠自動化FA系統(tǒng)開展的需要。2.3 可編程控制器的幾種編程語言可編程控制器的編程語言按IEC61131-3國際標(biāo)準(zhǔn)來分主要包括圖形化編程語言和文本化編程語言。圖形化編程語言包括:梯形圖(LD-Ladder Diag

22、ram)、功能塊圖(FBD-Function Block Diagram)、順序功能圖(SFC-Sequential Function Chart)。文本化編程語言包括:指令表(IL-Instruction List)和構(gòu)造化文本(ST-Structured Te*t)。這些語言是基于WINDOWS操作系統(tǒng)的編程語言,而SFC編程語言則在兩類編程語言中均可使用。下面分別來介紹這兩種編程語言。 梯形圖編程語言(LD-Ladder Diagram) 梯形圖來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述,是PLC編程中被最廣泛使用的一種圖形化語言。由于梯形圖類似于繼電器控制的電氣接線圖,便于理解,因此許多編程人員和

23、維護(hù)人員都選擇了這一編程方式,而且其圖形構(gòu)造類似于登高用的梯子,故名梯形圖。梯形圖程序的左右兩側(cè)有兩垂直的電力軌線,左側(cè)的電力軌線名義上為功率流從左向右沿著水平梯級通過各個觸點(diǎn)、功能、功能塊、線圈等提供能量,功率流的終點(diǎn)是右側(cè)的電力軌線。每一個觸點(diǎn)代表了一個布爾變量的狀態(tài),每一個線圈代表了一個實(shí)際設(shè)備的狀態(tài),一個簡單的梯形圖程序如圖2-2所示:圖2-2 梯形圖程序例如 梯形圖的每個梯級表示一個因果關(guān)系,事件發(fā)生的條件表示在梯形的左面,事件發(fā)生的結(jié)果表示在梯級的右面。 梯形圖編程語言具有如下特點(diǎn): (1)與電氣操作原理圖相對應(yīng),具有直觀性和對應(yīng)性。 (2)與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致,易于掌握

24、和學(xué)習(xí)。 (3)對于復(fù)雜控制系統(tǒng)描述,仍不夠清晰。 (4)可讀性仍不夠好。 幾乎所有PLC廠商提供的PLC都支持梯形圖編程語言,而且都比擬容易理解,只是在梯形圖構(gòu)造上可能稍有變化。比方西門子的S7系列梯形圖就沒有右邊的電力軌線。 功能塊圖編程語言(FBD-Function Block Diagram)功能塊圖編程語言采用功能模塊表示所具有的功能,不同的功能模塊具有不同的功能。功能模塊用矩形來表示,每一個功能模塊的左側(cè)有不少于一個的輸入端,右側(cè)有不少于一個的輸出端。功能模塊的類型名稱通常寫在塊,其輸入輸知名稱寫在塊的輸入輸出點(diǎn)對應(yīng)的地方。 功能模塊根本上分為兩類:根本功能模塊和特殊功能模塊。根本

25、功能模塊如AND,OR,*OR等等,特殊功能模塊如ON延時,脈沖輸出,計數(shù)器等等。 功能塊圖編程語言具有以下特點(diǎn): (1)以功能模塊為單位,從控制功能入手,使控制方案的分析和理解變得容易。 (2)功能模塊用圖形化的方式描述功能,較直觀,易掌握,方便組態(tài),易操作,是有開展前途的一種編程語言。 (3)對較復(fù)雜系統(tǒng),由于控制功能關(guān)系能夠比擬清晰的描述,因此縮短了編程和調(diào)試時間。 (4)因?yàn)槊恳粋€功能模塊要占用一定程序存儲空間,所以對功能模塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時間。因此,這種語言在大中型可編程控制器和分散控制系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛。2.4 傳感器的概述國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器下的定義是:“能感受

26、規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將檢測感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求,它是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的使用:傳感器應(yīng)用于科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域。在研究中,高敏感度和特殊傳感器被用來做實(shí)驗(yàn)。在自動化技術(shù)中,標(biāo)準(zhǔn)和特殊傳感器全部得到使用,在日常使用的設(shè)備中,更多用的是簡單的傳感器,然而,這種傳感器要求非??煽康牟僮?。傳感器信號:傳感器把物理量轉(zhuǎn)換成一個電信號。二進(jìn)制傳感器也稱為開關(guān),與模擬傳感器輸出信號的類

27、型不同而有所區(qū)別。 磁性傳感器的工作原理 本系統(tǒng)所使用的氣缸都是帶磁性開關(guān)的氣缸,這些氣缸的缸筒采用導(dǎo)磁性弱、隔磁性強(qiáng)的材料,如硬鋁、不銹鋼等。在非磁性體的活塞上安裝一個永久磁鐵的磁環(huán),這樣就提供了一個反映氣缸活塞位置的磁場,而安裝在氣缸外側(cè)的磁性開關(guān)則是用來檢測氣缸活塞位置,即檢測活塞的運(yùn)動行程的。 有觸點(diǎn)式的磁性開關(guān)用舌簧開關(guān)作磁場檢測元件,舌簧開關(guān)成型于合成樹脂塊,并且一般還有動作指示燈、過電壓保護(hù)電路也塑封在。下列圖是帶磁性開關(guān)氣缸的工作原理圖如圖2-3。當(dāng)氣缸中隨活塞移動的磁環(huán)靠近開關(guān)時,舌簧開關(guān)的兩根簧片被磁化而相互吸引,觸點(diǎn)閉合;當(dāng)磁環(huán)移開開關(guān)后,簧片失磁,觸點(diǎn)斷開。觸點(diǎn)閉合或斷

28、開時發(fā)出電控信號,在PLC的自動控制中,可以利用該信號判斷推料缸及頂料缸的運(yùn)動狀態(tài)或所處的位置,以確定工件是否被推出或氣缸是否返回。 在磁性開關(guān)上設(shè)置的LED顯示用于顯示其信號狀態(tài),供調(diào)試時使用。磁性開關(guān)動作時,輸出信號“1,LED亮;磁性開關(guān)不動作時,輸出信號“0,LED不亮。 圖2-3 磁性開關(guān)原圖 圖2-4 磁性開關(guān)電路圖 磁性開關(guān)的安裝位置可以調(diào)整,調(diào)整方法是松開它的緊定螺栓,讓磁性開關(guān)順著氣缸滑動,到達(dá)指定位置后,再旋緊緊定螺栓。磁性開關(guān)有藍(lán)色和棕色2根引出線,使用時藍(lán)色引出線應(yīng)連接到PLC輸入公共端,棕色引出線應(yīng)連接到PLC輸入端,磁性開關(guān)的部電路如圖2-4所示。 電感式接近開關(guān)的

29、工作原理 電感式接近開關(guān)是利用電渦流效應(yīng)制造的傳感器。電渦流效應(yīng)是指當(dāng)金屬物體處于一個交變的磁場中,在金屬部會產(chǎn)生交變的電渦流,該渦流又會反作用于產(chǎn)生它的磁場這樣一種物理效應(yīng)。如果這個交變的磁場是由一個電感線圈產(chǎn)生的,則這個電感線圈中的電流就會發(fā)生變化,用于平衡渦流產(chǎn)生的磁場。 利用這一原理,以高頻振蕩器LC振蕩器中的電感線圈作為檢測元件,當(dāng)被測金屬物體接近電感線圈時產(chǎn)生了渦流效應(yīng),引起振蕩器振幅或頻率的變化,由傳感器的信號調(diào)理電路包括檢波、放大、整形、輸出等電路將該變化轉(zhuǎn)換成開關(guān)量輸出,從而到達(dá)檢測目的。 在接近開關(guān)的選用和安裝中,必須認(rèn)真考慮檢測距離、設(shè)定距離,保證生產(chǎn)線上的傳感器可靠動作

30、。安裝距離注意說明如圖2-5所示。圖2-5 接近開關(guān)安裝示意圖 光電式接近開關(guān)的工作原理“光電傳感器是利用光的各種性質(zhì),檢測物體的有無和外表狀態(tài)的變化等的傳感器,其中輸出形式為開關(guān)量的傳感器為光電式接近開關(guān)。 光電式接近開關(guān)主要由光發(fā)射器和光接收器構(gòu)成。如果光發(fā)射器發(fā)射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射,到達(dá)光接收器的量將會發(fā)生變化,光接收器的敏感元件將檢測出這種變化,并轉(zhuǎn)換為電氣信號,進(jìn)展輸出。大多使用可視光主要為紅色,也用綠色、藍(lán)色來判斷顏色和紅外光。 按照接收器接收光的方式的不同,光電式接近開關(guān)可分為對射式、反射式和漫射式3種,如下列圖2-6所示。圖2-6 3種不同的光電開關(guān)原理圖 光纖

31、傳感器的工作原理 光纖傳感器圖2-7所示由光纖檢測頭、光纖放大器兩局部組成,放大器和光纖檢測頭是別離的兩個局部,光纖檢測頭的尾端局部分成兩條光纖,使用時分別插入放大器的兩個光纖孔。圖2-8是放大器的安裝示意圖。圖2-7 光纖傳感器圖2-8 光纖傳感器的安裝示意圖 光纖傳感器也是光電傳感器的一種。光纖傳感器具有下述優(yōu)點(diǎn):抗電磁干擾,可工作于惡劣環(huán)境,傳輸距離遠(yuǎn),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空間的地方。 光纖式光電接近開關(guān)的放大器的靈敏度調(diào)節(jié)圍較大。當(dāng)光纖傳感器靈敏度調(diào)得較小時,反射性較差的黑色物體,光電探測器無法接收到反射信號;而反射性較好的白色物體,光電探測器

32、就可以接收到反射信號。反之,假設(shè)調(diào)高光纖傳感器靈敏度,則即使對反射性較差的黑色物體,光電探測器也可以接收到反射信號。進(jìn)展放大器靈敏度調(diào)節(jié)順時針旋轉(zhuǎn)靈敏度增大時,會看到“入光量顯示燈發(fā)光的變化。當(dāng)探測器檢測到物料時,“動作顯示燈會亮,提示檢測到物料。如下列圖2-9所示:圖2-9 光纖傳感器的外形 金屬傳感器的工作原理 金屬傳感器又叫電感式接近開關(guān),為了檢測物料是否為金屬,在分揀工件導(dǎo)向件右側(cè)裝有一個電感傳感器圖2-10所示。圖2-10 金屬傳感器實(shí)物圖 其原理是利用電渦流原理制成的,利用電渦流效應(yīng)制成的具有開關(guān)量輸出的位置傳感器,它由LC高頻振蕩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

33、磁場的振蕩感應(yīng)頭時,使物體部產(chǎn)生電渦流,這個渦流反過來作用于接近開關(guān)使接近開關(guān)振蕩能力減弱,導(dǎo)致部參數(shù)發(fā)生變化,由此來識別是否是金屬物料,進(jìn)而控制開關(guān)的開與斷。 電磁換向閥的工作原理 頂料或推料氣缸,其活塞的運(yùn)動是依靠向氣缸一端進(jìn)氣,并從另一端排氣,再反過來,從另一端進(jìn)氣,一端排氣來實(shí)現(xiàn)的。氣體流動方向的改變則由能改變氣體流動方向或通斷的控制閥即方向控制閥加以控制。在自動控制中,方向控制閥常采用電磁控制方式實(shí)現(xiàn)方向控制,稱為電磁換向閥。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,到達(dá)改變氣流方向的目的。 所謂“位指的是為了改變氣體方向,閥芯相對于閥體所具有的不同的工

34、作位置?!巴ǖ暮x則指換向閥與系統(tǒng)相連的通口,有幾個通口即為幾通。圖2-11分別給出二位三通、二位四通和二位五通單控電磁換向閥的圖形符號,圖形中有幾個方格就是幾位,方格中的“和“符號表示各接口互不相通。圖2-11 局部單電控電磁換向閥的圖形符號 自動線所有工作單元的執(zhí)行氣缸都是雙作用氣缸,因此控制它們工作的電磁閥需要有二個工作口和二個排氣口以及一個供氣口,故使用的電磁閥均為二位五通電磁閥。 供料單元用了兩個二位五通的單電控電磁閥,這兩個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)展手控操作。只有在PUSH位

35、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)展設(shè)備調(diào)試時,可以使用手控開關(guān)對閥進(jìn)展控制,從而實(shí)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,到達(dá)調(diào)試的目的。 兩個電磁閥是集中安裝在匯流板上的,匯流板中兩個排氣口末端均連接了消聲器,消聲器的作用是減少壓縮空氣在向大氣排放時的噪聲。這種將多個閥與消聲器、匯流板等集中在一起構(gòu)成的一組控制閥的集成稱為閥組,而每個閥的功能是彼此獨(dú)立的。2.5 氣動裝置的概述 氣動系統(tǒng)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來進(jìn)展能量與信號的傳遞,利用空氣壓縮機(jī)將電動機(jī)或其它原動機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?,然后在控制元件和輔助

36、元件的配合下,通過執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,從而完成直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動并對外作功。 氣泵的認(rèn)識與選擇 氣泵包括:空氣壓縮機(jī)平安保護(hù)器、儲氣罐、主管道過濾器、壓力開關(guān)、過載壓力表、氣源開關(guān)如圖2-12所示。圖2-12 氣泵及其周圍元件 氣源處理組件是氣動控制系統(tǒng)中的根本組成器件,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。 空氣壓縮機(jī) 空氣壓

37、縮機(jī)是產(chǎn)生壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置,是氣源主要的設(shè)備如圖2-13所示。按構(gòu)造和工作原理可分為速度型和容積型兩大類。容積型壓縮機(jī)是利用特殊形狀的轉(zhuǎn)子或活塞壓縮吸入封閉容積室空氣的體積來增加空氣的壓力。容積型構(gòu)造簡單、使用方便,本設(shè)計選用容積型壓縮機(jī)。 空壓機(jī)供氣量的大小應(yīng)包括:目前氣動系統(tǒng)中各設(shè)備所需的耗氣量、考慮未來擴(kuò)大設(shè)備所需耗氣量及修正系數(shù)如防止空壓機(jī)在全負(fù)荷下不停地運(yùn)轉(zhuǎn)、氣動元件和管接頭的漏損及各種氣動設(shè)備是否同時連續(xù)使用等。其公式為 Q為氣動系統(tǒng)的最大耗氣量m3Min,K為修正系數(shù),一般可取=1.31.5。有了供氣壓力與供氣量,按空壓機(jī)的特性要求,選擇空壓機(jī)的類型和型號。圖2-13 壓縮

38、機(jī)及儲氣罐 儲氣罐 儲氣罐可以調(diào)節(jié)氣流,減少輸出氣流的脈動,使輸出氣流連續(xù)和氣壓穩(wěn)定,也可以作為應(yīng)急氣源使用,還可以進(jìn)一步別離油水雜質(zhì)如圖2-13所示。儲氣罐上裝有平安閥,使其極限壓力比正常工作壓力高10%,并裝有指示罐壓力的壓力表和排污閥等。罐的型式可分為立式和臥式兩種。本設(shè)計選用立式儲氣罐,因?yàn)樗倪M(jìn)氣口在下,出氣口在上,以利用進(jìn)一步別離空氣中的油、水。 壓力控制閥 調(diào)節(jié)和控制壓力大小的氣動元件稱為壓力控制閥。它包括調(diào)壓閥、溢流閥、順序閥及多功能組合閥。 1、調(diào)壓閥是出口側(cè)壓力可調(diào),并能保持出口側(cè)壓力穩(wěn)定的壓力控制閥。如圖2-14圖2-14 壓力調(diào)節(jié)閥及過濾枯燥系統(tǒng) 2、減壓閥的作用是降低

39、由空氣壓縮機(jī)來的壓力,以適于每臺氣動設(shè)備的需要局部壓力保持穩(wěn)定。 3、溢流閥的作用是當(dāng)系統(tǒng)壓力超過調(diào)定值時,便自動排氣,使系統(tǒng)的壓力下降,以保證系統(tǒng)平安,故也稱其為平安閥。 4、調(diào)速閥是根據(jù)“流量負(fù)反響原理設(shè)計而成的單路流量閥。調(diào)速閥一般用于執(zhí)行元件負(fù)載變化大而運(yùn)動速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。調(diào)速閥根據(jù)“串聯(lián)減壓式和“并聯(lián)溢流式,又分為調(diào)速閥和溢流節(jié)流閥兩種主要類型。本設(shè)計選用串聯(lián)減壓式調(diào)速閥。 輔助元件 輔助元件是保證壓縮空氣的凈化、元件的潤滑、元件間的連接及消聲等所必須的,可分為氣源凈化裝置和其他輔助元件兩大類。 1、氣源凈化裝置 過濾器、調(diào)壓閥和油霧器等組合在一起稱為空氣處理單元,又稱為氣動三

40、聯(lián)件。壓縮的空氣中含有各種雜質(zhì),這些雜質(zhì)的存在會降低氣動元件的耐用度和性能,造成誤動作和事故,必須去除??諝馓幚韱卧褪怯脕砣コ龎嚎s空氣的雜質(zhì),提高空氣質(zhì)量的元件。 2、消聲器 消聲器是降低排氣噪聲的裝置,壓縮空氣完成驅(qū)開工作后,由換向閥的排氣口排入大氣。此時的壓縮空氣是以接近音速的狀態(tài)進(jìn)入大氣,由于壓力的驟然變化,使空氣急速膨脹從而發(fā)出噪音,其音量一般為80dB100dB,為了改善勞動條件,應(yīng)使用消聲器。常用的消聲器有三種類型,吸收型、膨脹型和吸收膨脹型。 吸收型消聲器是依靠吸聲材料來消聲的。膨脹型消聲器的構(gòu)造比擬簡單,相當(dāng)于一段比排氣口徑大的管件,當(dāng)氣流通過時,讓氣流在其部擴(kuò)散、膨脹、碰壁

41、撞擊、反射、相互干預(yù)而消聲。吸收膨脹型消聲器是上述兩種的結(jié)合。氣流由斜孔引入,氣流束相互撞擊、干預(yù)、進(jìn)一步減速,再通過設(shè)在消聲器外表的吸聲材料消聲,最后排向大氣。本設(shè)計選用膨脹型消聲器。 氣動執(zhí)行元件 分揀站的執(zhí)行元件是以壓縮空氣為工作介質(zhì)產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動,并將氣體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置,如氣缸輸出直線往復(fù)式機(jī)械能,擺動氣缸輸出回轉(zhuǎn)擺動式機(jī)械能。分揀站中的氣缸為輸出直線往復(fù)式氣缸,氣缸是氣動執(zhí)行元件之一。目前最常選用的是標(biāo)準(zhǔn)氣缸,其構(gòu)造和參數(shù)都已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。水平伸縮氣缸選用單活塞桿雙作用氣缸,單活塞桿雙作用氣缸一般由缸筒、前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封件和緊固件等組成。 其工

42、作原理:對于前伸/回縮氣缸,當(dāng)左側(cè)無桿腔進(jìn)氣,右側(cè)有桿腔排氣時活塞桿前伸,反之,活塞桿回縮;對于上升/下降氣缸,當(dāng)上側(cè)無桿腔進(jìn)氣,下側(cè)有桿腔排氣時,活塞桿下降,反之活塞桿上升。 標(biāo)準(zhǔn)氣缸是指氣缸的功能和規(guī)格是普遍使用的、構(gòu)造容易制造的、制造廠通常作為通用產(chǎn)品供給市場的氣缸。單氣缸自動往復(fù)回路如圖2-15所示。 a氣動回路圖 b電氣回路圖圖2-15 單汽缸自動往復(fù)回路 直線氣缸是指活塞的往復(fù)運(yùn)動均由壓縮空氣來推動。直線氣缸具有構(gòu)造簡單,輸出力穩(wěn)定,行程可根據(jù)需要選擇的優(yōu)點(diǎn),但由于是利用壓縮空氣交替作用于活塞上實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動的,回縮時壓縮空氣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。氣

43、缸的理論輸出力,普通單作用氣缸(預(yù)伸型)理論拉力為: 理論拉力: 式中:D缸徑m;d活塞桿直徑m;p工作壓力Pa; Ft1復(fù)位彈簧預(yù)壓量及行程所產(chǎn)生的彈簧力N; Ft2復(fù)位彈簧預(yù)緊力N。 為了使氣缸的動作平穩(wěn)可靠,應(yīng)對氣缸的運(yùn)動速度加以控制,常用的方法是使用單向節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)。單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成的流量控制閥,常用于控制氣缸的運(yùn)動速度,所以也稱為速度控制閥。第三章 材料分揀裝置硬件系統(tǒng)3.1 根本功能及控制要求 本實(shí)驗(yàn)裝置根據(jù)材料的材質(zhì)不同來進(jìn)展分揀,主要實(shí)現(xiàn)如下根本功能:(1)分揀出金屬與非金屬;(2)分揀*一顏色塊;(3)分揀出金屬中*一顏色塊;(4)分揀出非金屬中*一顏色塊

44、和非金屬中*一顏色塊;(5)分揀出金屬中*一顏色塊和非金屬中*一顏色塊。 系統(tǒng)利用各種傳感器對待測材料進(jìn)展檢測并分類。當(dāng)待測物體經(jīng)過下料裝置送入傳送帶后,依次按受各種傳感器檢測,如果被*種傳感器檢測中,通過相應(yīng)的氣動裝置將其推入料箱,否則繼續(xù)前行。其控制過程如下: 接通電源,啟下啟動開關(guān),傳送帶開場運(yùn)行。系統(tǒng)啟動后,下料傳感器光電傳感器檢測到料口有料時,傳送帶停頓,同時出料氣缸開場動作,將待測物料推到傳送帶上,電機(jī)啟動,待測物體開場在傳送帶運(yùn)行。 當(dāng)電感傳感器檢測金屬物料時,電機(jī)停頓,同時出料氣缸動作,將物料推入相應(yīng)的料槽,然后電機(jī)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)。 當(dāng)電容傳感器檢測到非金屬物料時,電機(jī)停頓,同時出料

45、氣缸動作,將物料推入相應(yīng)的料槽,然后電機(jī)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)。 當(dāng)顏色傳感器檢測到物料為*一顏色時,電機(jī)停頓,同時出料氣缸動作,將物料推入相應(yīng)的料槽,然后電機(jī)啟動帶動傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。剩余的材料到達(dá)備用傳感器,備用傳感器檢測到物料時,電機(jī)停頓,同時出料氣缸動作,將物料推入相應(yīng)的料槽,然后電機(jī)啟動帶動傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。豎井式下料槽無料時,傳送帶運(yùn)行一個行程后自動停頓。3.2 系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計 系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計,系統(tǒng)總體構(gòu)造如圖3-1所示,PLC控制器與材料分揀裝置相連接,通過采集材料分揀裝置各傳感器,氣缸傳達(dá)的信號,經(jīng)程序判斷將控制信號傳送到材料分揀裝置各氣缸,輸出控制動作。圖3-1 材料分揀系統(tǒng)硬件圖3.3 材料分揀裝置的

46、組成及各部的功能 本系統(tǒng)采用臺式構(gòu)造,置電源,有豎井式產(chǎn)品輸入料槽,滑板式產(chǎn)品輸出料槽,轉(zhuǎn)接板上設(shè)計了與PLC連接接口,材料分揀裝置構(gòu)造如圖3-2所示,該裝置選用了顏色識別傳感器及對不同材質(zhì)敏感的電感和電容式傳感器,分別被固定在網(wǎng)孔板不同的區(qū)域安裝。整個控制系統(tǒng)由氣動部件和電氣部件兩大局部組成。圖3-2 材料分揀構(gòu)造裝置圖 一、氣動局部:由減壓閥,氣壓指示表,氣缸,空氣壓縮機(jī)等局部組成。 空氣壓縮機(jī):把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈮耗?,為氣源局?選用FB-0.048/7靜音空氣壓縮機(jī)。 壓力開關(guān):被調(diào)節(jié)到一個最高壓力時,停頓電動機(jī),降至最低壓力時,重新激活電動機(jī)。 平安保護(hù)器:當(dāng)儲氣罐的壓力超過允許限度,可

47、將壓縮空氣排出單向閥,阻止壓縮空氣反方向流動。 儲氣罐:存儲壓縮空氣儲氣罐,主要用來調(diào)節(jié)氣流,減少輸出氣流的壓力脈動,使輸出氣流具有流量連續(xù)性和氣壓穩(wěn)定性。 壓力表:顯示儲氣罐的壓力。 氣源開關(guān):向氣路中提供氣源的開關(guān),系統(tǒng)工作時,必須翻開。 主管道過濾器:它去除主要管道灰塵,水分和油,主管道過濾器必須具有最小的壓力降和油霧別離能力。 氣缸:引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)展直線往復(fù)運(yùn)動的圓筒形金屬機(jī)件,將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,驅(qū)動機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動、擺動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成。 二、電氣局部:由電感傳感器,電容傳感器,顏色傳感器,光電傳感器,備用傳感器,開關(guān)電源,電

48、磁閥,步進(jìn)電動機(jī)等局部組成。 電感傳感器: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開關(guān)這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時,使物體部產(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,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,本文選用M18*1*40電感傳感器。 電容傳感器:電容傳感器也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器,是一種接近式開關(guān),它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個極板,而另一個極板是待測物體的本身。當(dāng)物體移向接近開關(guān)時,物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化,使得和測量頭相連的電路狀

49、態(tài)也隨之發(fā)生變化,由此便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。本裝置中電容傳感器是用于檢測非金屬物體,選用E3S-VS1E4電容傳感器。 光電傳感器:光電接近開關(guān)的簡稱,它是利用被檢測物體對光束的遮光或反射,由同步回路選通電路,從而檢測物體的有無,其物體不限于金屬,對所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)是一種電量傳感器,把電流或電壓的變化以光電的方式傳送出去,即進(jìn)展電信號光信號電信號的轉(zhuǎn)換,多數(shù)光電開關(guān)選用的是接近可見光的紅外線。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出,接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)展探測。本裝置中光電傳感器是用于檢測物體有無,選用歐姆龍E3Z-K光電開關(guān)傳感器。

50、 顏色傳感器:選用歐姆龍公司生產(chǎn)的,型號為E2S*8ME1顏色傳感器,此傳感器為RGB紅綠藍(lán)顏色傳感器,可檢測目標(biāo)物體對三基色的反射比率,從而鑒別物體顏色。 備用傳感器:采用的傳感器工作原理和光電傳感器一樣,故采用和光電傳感器同一類型的光電傳感器。 電磁閥:利用電磁線圈得電時,靜鐵芯對動鐵芯產(chǎn)生電磁力使其切換以改變氣流方向的閥,稱為電磁控制換向閥,簡稱電磁閥。這種閥易于實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)合控制,能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作,故得到廣泛應(yīng)用,氣動回路常選用二位五通電磁閥。通電時,電磁線圈得電,靜鐵芯對動鐵芯產(chǎn)生電磁力使其切換以改變氣流方向;斷電時,通過彈簧使其復(fù)位,從而到達(dá)換向的目的。另一個局部就是料槽,料槽是一個

51、手動入庫自動出庫的裝置,使用時可先將料塊放入料槽中,當(dāng)光電傳感器檢測到料塊時系統(tǒng)開場運(yùn)行,即啟動輸送帶并由出庫氣缸將庫最底層料塊推入輸送帶。電動機(jī)輸送帶是由步進(jìn)交流電動機(jī)驅(qū)動的皮帶式輸送裝置,步進(jìn)電動機(jī)選用的型號為42BYGH101。第四章 PLC硬件設(shè)計 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計,主要是根據(jù)被控制對象的對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,選擇適宜的PLC類型,并分配I/O接點(diǎn)。4.1 PLC選型 一、確定I/O點(diǎn)數(shù) 根據(jù)控制要求,輸入信號應(yīng)該有5個傳感器輸入信號,包括電感、電容、光電、顏色、備用五種傳感器的輸入信號,加上啟動開關(guān)輸入信號和停頓開關(guān)輸入信號,共計7個輸

52、入接口。輸出控制電動機(jī)運(yùn)行的接觸器接口,以及5個控制氣缸動作的電磁閥輸出接口,共計6個輸出接口??傂鐸/O點(diǎn)13個,其中7個輸入接口,6個輸出接口。 二、PLC的選型 由于該材料分揀裝置的控制為開關(guān)量控制,且所需的I/O點(diǎn)數(shù)不多,因此,選擇一般的小型機(jī)即可滿足控制要求,故本系統(tǒng)選擇PLC機(jī)型為三菱F*2N32MR型。4.2 I/O地址分配 根據(jù)所選擇的PLC機(jī)型,對PLC的I/O點(diǎn)分配,系統(tǒng)的I/O分配表如下表所示,通過I/O的連接,即可實(shí)現(xiàn)PLC對分揀裝置的控制。 輸入端子用于采集各傳感器信號,啟動開關(guān)信號和停頓開關(guān)信號,均為數(shù)字量信號,輸入地址分配如表4-1所示。 輸出端子用于氣缸控制信號

53、,均為數(shù)字量信號,輸出地址分配如表4-2所示。表4-1 輸入I/O地址分配表地址符號采集信息*000LS1光電傳感器*001LS2電感傳感器*002LS3電容傳感器*003LS4顏色傳感器*004LS5備用傳感器*005SB1啟動開關(guān)*006SB2停頓開關(guān)表4-2 輸出I/O地址分配表地址符號驅(qū)動對象Y000YV5汽缸5電磁閥Y001YV1汽缸1電磁閥Y002YV2汽缸2電磁閥Y003YV3汽缸3電磁閥Y004YV4汽缸4電磁閥Y010 KM交流接觸器4.3 I/O連接圖 根據(jù)系統(tǒng)控制要求和I/O地址分配表,繪制出F*2N32MR型PLC系統(tǒng)I/O接線圖,如圖4-1所示。圖4-1 I/O連接圖

54、第五章 PLC軟件設(shè)計 軟件設(shè)計是整個PLC電氣控制局部設(shè)計的核心,根據(jù)控制要求,確定控制的操作方式,應(yīng)完成的動作,以及必須的保護(hù)和聯(lián)鎖,還要確定所有的控制參數(shù)。根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的需要,把應(yīng)有的按鈕、接觸器、傳感器等裝置按照輸入,輸出分類,每一類型設(shè)備按順序分配輸入和輸出地址,列出PLC的I/O地址分配表,每一個輸入信號占用一個輸入地址,每一個輸出地址驅(qū)動一個外部負(fù)載,然后根據(jù)上述規(guī)劃來繪制程序流程圖。5.1 程序流程圖 根據(jù)系統(tǒng)的硬件構(gòu)造特點(diǎn),確定系統(tǒng)控制過程。 接通電源,傳送帶開場轉(zhuǎn)動,光電傳感器檢測料倉是否有料,如果料倉沒料,開場計時,傳送帶到達(dá)一個運(yùn)行周期,電機(jī)停頓。當(dāng)料倉有料時,下料氣缸

55、動作,將物料推入傳送帶,傳送帶運(yùn)行。當(dāng)SA檢測到物料時,鐵皮出料氣缸動作,分揀出鐵皮材料。當(dāng)SB檢測到物料時,鋁出料氣缸動作,對鋁材料進(jìn)展分揀。當(dāng)SC檢測到物料時,顏色出料氣缸動作,分揀出所需材料,剩余材料到達(dá)SD時,其相對應(yīng)氣缸動作,將所剩物料推入相應(yīng)料槽。程序流程圖如圖5-1所示。圖5-1 程序流程圖5.2 梯形圖及說明 根據(jù)硬件控制要求以及I/O地址分配表和程序流程圖,編寫PLC程序,其梯形圖如圖5-2所示。圖5-2 梯形圖 接通電源,按下啟動開關(guān),*005接通,輔助繼電器M7得電,同時常開觸點(diǎn)M7閉合,接觸器Y010得電,電動機(jī)啟動,帶動傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)按下停頓開關(guān)時,*006常閉觸點(diǎn)斷

56、開,M7斷電,電動機(jī)停頓轉(zhuǎn)動,傳送帶停頓運(yùn)行。 當(dāng)光電傳感器檢測到料口有料時,常開觸點(diǎn)*000閉合,YV5電磁閥Y000得電,驅(qū)動相應(yīng)氣缸進(jìn)展動作,同時常閉觸點(diǎn)Y000斷開,電動機(jī)停頓。 當(dāng)電感傳感器檢測到相應(yīng)物料時,常開觸點(diǎn)*001閉合,YV1電磁閥Y001得電,驅(qū)動相應(yīng)氣缸進(jìn)展動作,同時常閉觸點(diǎn)Y001斷開,電動機(jī)停頓。 當(dāng)電容傳感器檢測到相應(yīng)物料時,常開觸點(diǎn)*002閉合,YV2電磁閥Y002得電,驅(qū)動相應(yīng)氣缸進(jìn)展動作,同時常閉觸點(diǎn)Y002斷開,電動機(jī)停頓。 當(dāng)顏色傳感器檢測到相應(yīng)物料時,常開觸點(diǎn)*003閉合,YV3電磁閥Y003得電,驅(qū)動相應(yīng)氣缸進(jìn)展動作,同時常閉觸點(diǎn)Y003斷開,電動機(jī)

57、停頓。 當(dāng)備用傳感器檢測到相應(yīng)物料時,常開觸點(diǎn)*004閉合,YV4電磁閥Y004得電,驅(qū)動相應(yīng)氣缸進(jìn)展動作,同時常閉觸點(diǎn)Y004斷開,電動機(jī)停頓。 當(dāng)料口沒有物料時,光電傳感器檢測不到物料,*000常閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài),T0接通,開場計時(設(shè)定時間為300秒),即一個運(yùn)行周期。計時時間到達(dá)設(shè)定值時,常閉觸點(diǎn)T0斷開,電機(jī)停頓。當(dāng)計時時間沒有到達(dá)設(shè)定值,料口有料,光電傳感器*000常開觸點(diǎn)閉合,Y000接通,常閉觸點(diǎn)Y000斷開,定時器T0斷電。5.3 PLC指令 根據(jù)梯形圖編寫指令程序,如圖5-3所示:圖5-3 指令表第六章 控制系統(tǒng)的調(diào)試 在PLC軟硬件設(shè)計完成后,應(yīng)進(jìn)展調(diào)試工作,因?yàn)樵诔绦?/p>

58、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,必須進(jìn)展軟件測試,以排除程序中的錯誤,同時,也為整體調(diào)試打好根底,縮短整體調(diào)試的周期,另外一些硬件如傳感器,在使用前也應(yīng)事先調(diào)試好。6.1 硬件調(diào)試 一、傳感器的調(diào)試 在通電狀態(tài)下,在顏色傳感器下方的輸送帶上,放置待分揀顏色的物料塊,調(diào)節(jié)傳感器上的電位器,觀察窗口中紅、黃或綠指示燈,當(dāng)兩燈恰巧同時發(fā)光時,該靈敏點(diǎn)就是料塊顏色檢出點(diǎn);在電感傳感器下方的輸送帶上,放置鐵質(zhì)料塊,調(diào)整傳感器的垂直位置,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);在電容傳感器下方的輸送帶上,放置鋁質(zhì)物料塊,調(diào)整傳感器的垂直位置,恰好能使傳感器上端指示燈發(fā)光,該高度就是傳感器對鋁質(zhì)材料的檢出點(diǎn);在光電傳感器下方的輸送帶上,放置任意料塊,調(diào)整傳感器的垂直位置,恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光,該高度即為傳感器對材料的檢出點(diǎn);在備用傳感器下方的輸送帶上,放置任意料塊,調(diào)整傳感器的垂直位置,恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光,該高度即為傳感器對材料的檢出點(diǎn)。 二、氣動閥的調(diào)節(jié) 將氣源送上,調(diào)節(jié)氣動閥氣源管上的螺栓就可以調(diào)節(jié)氣動閥的動作力度,直到氣動閥的動作力度適宜為止。6.2 軟件調(diào)試 將所編寫的梯形圖程序進(jìn)展編譯,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錯誤或缺陷,

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