基于PLC的物料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

]。當(dāng)然，現(xiàn)在的國(guó)際之間的交流越來(lái)越容易，國(guó)內(nèi)許多企業(yè)也逐漸開(kāi)始研究和發(fā)展這方面的能力，近幾年來(lái)，我國(guó)對(duì)物質(zhì)要求越來(lái)越高，尤其是網(wǎng)上購(gòu)物，致使分揀方面得到飛速發(fā)展，就最近很火的義務(wù)快遞分揀機(jī)器人，簡(jiǎn)稱小黃人，咋一看就像掃地機(jī)器人，但分揀速度卻不慢，它主要是為60厘米以內(nèi)50厘米寬的長(zhǎng)度，約為5千克小包裝重量，設(shè)置掃描碼，稱重，分揀功能，配送的最優(yōu)路徑，每個(gè)掃描碼在一秒，速度有3米/秒，每個(gè)小時(shí)就可以完成18000件分類。還有很多類似的機(jī)器人或者分揀設(shè)備在各地實(shí)施投入使用。但是除了物流行業(yè)外的其他行業(yè)，運(yùn)用到自動(dòng)分揀系統(tǒng)的不是很多，而我國(guó)的相關(guān)部門(mén)和企業(yè)對(duì)此正在對(duì)此做著研究和發(fā)展，我相信，在不久的將來(lái)，我們的自動(dòng)分揀技術(shù)會(huì)獲得了較大的進(jìn)發(fā)展。

2相關(guān)概述2.1分揀系統(tǒng)2.1.1分揀系統(tǒng)的基本組成根據(jù)預(yù)定義的分揀模式進(jìn)行分揀的自動(dòng)分揀系統(tǒng)，也就是說(shuō)根據(jù)設(shè)計(jì)的程序的不同，能分揀的類別、狀態(tài)及運(yùn)輸?shù)攸c(diǎn)都可以改變，大大的提高生產(chǎn)輸送的靈活性。該系統(tǒng)由控制裝置、設(shè)備分類、輸送裝置、分揀通道四部分組成，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接，自動(dòng)分揀系統(tǒng)與人為監(jiān)管相結(jié)合的，能根據(jù)用戶的要求、不同環(huán)境、貨物進(jìn)行分揀。自動(dòng)分揀機(jī)種類很多，其對(duì)象也有所不同，卻能起到很好的分揀效果。物料分揀線的控制功能要求：（1）系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不同材質(zhì)、不同顏色工件的判斷，并能夠根據(jù)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)分揀。（2）非正確放置的工件將被判斷為不合格品，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別并作棄置處理。（3）所有經(jīng)分揀或者棄置工件的具體數(shù)量能夠通過(guò)PLC進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，最終由觸摸屏顯示。（4）輸送皮帶的頻率可通過(guò)觸摸屏實(shí)時(shí)調(diào)整并能夠顯示當(dāng)前運(yùn)行頻率。（5）系統(tǒng)要求有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩Ｗo(hù)機(jī)制，配備相關(guān)的緊急和復(fù)位操作，在缺料和非原點(diǎn)位置時(shí)不允許啟動(dòng)。系統(tǒng)的基本組成：本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示：圖3-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（1）控制裝置的功能是識(shí)別和接收分揀信號(hào)，并快速處理大量的分揀信息和指令，準(zhǔn)確識(shí)別每件物料。根據(jù)分揀信號(hào)的要求，運(yùn)輸系統(tǒng)和物料分揀裝置由系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)控制，物料按物料種類、交貨地點(diǎn)或貨主類型進(jìn)口。自動(dòng)分揀，及時(shí)、準(zhǔn)確、協(xié)調(diào)地完成分揀作業(yè)，并將作業(yè)信息和數(shù)據(jù)反饋給主控監(jiān)控系統(tǒng)。分揀要求可以以不同的方式輸入到分揀控制系統(tǒng)中，例如條形碼掃描、彩色碼掃描、鍵盤(pán)輸入、重量檢測(cè)、語(yǔ)音識(shí)別、高度檢測(cè)和形狀識(shí)別。根據(jù)這些分選信號(hào)的判斷，可以決定某類物料應(yīng)該進(jìn)入哪個(gè)分選入口。（2）物料分揀裝置的功能是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指令，當(dāng)具有相同分揀信號(hào)的商品通過(guò)物料分揀裝置時(shí)，改變輸送帶上的操作方向，進(jìn)入其他輸送機(jī)或進(jìn)入分揀入口。分類設(shè)備有很多種，如發(fā)射、浮標(biāo)、傾斜和分支。不同的設(shè)備對(duì)包裝材料、包裝重量和包裝底面平整度有不同的要求。（3）輸送機(jī)的主要部件是輸送帶或輸送機(jī)。其主要功能是通過(guò)控制裝置和分類裝置對(duì)魚(yú)進(jìn)行分類，并連接輸送裝置的兩側(cè)。通常，連接幾個(gè)分揀端口，以便分揀的物料滑下主傳送帶（或主傳送帶）以便隨后操作。（4）分揀入口是被分揀物料離開(kāi)主輸送機(jī)（或主輸送帶）進(jìn)入收集區(qū)域的通道。一般來(lái)說(shuō)，它由鋼帶、皮帶、滾筒等組成，使物料從主輸送機(jī)滑到收集平臺(tái)，入口處的所有物料由工作人員集中、儲(chǔ)存或組裝。2.1.2物料分揀電氣控制系統(tǒng)的基本功能（1）系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同材質(zhì)、不同顏色的工件的判斷，并可根據(jù)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行分類。（2）對(duì)放置不正確的工件進(jìn)行不合格判定，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別并處理。（3）PLC可對(duì)被分揀或丟棄工件的具體數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，觸摸屏顯示傳送帶的頻率可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并可顯示當(dāng)前的運(yùn)行頻率。該系統(tǒng)要求有嚴(yán)格的安全保護(hù)機(jī)制，配備相應(yīng)的緊急和重置操作，并且不允許在沒(méi)有材料和非原點(diǎn)位置時(shí)啟動(dòng)。2.1.3物料分揀電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)物料分揀系統(tǒng)是一套靈活的開(kāi)發(fā)設(shè)備，可由多個(gè)工作站組成。根據(jù)分揀的實(shí)際需要，可以增加和減少每個(gè)工作站的類型和數(shù)量。模塊化設(shè)計(jì)使其安裝和拆卸非常方便。除安裝拆卸方便外，物料分揀電氣控制系統(tǒng)還集成了多種關(guān)鍵技術(shù)，如機(jī)械制造技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、變頻技術(shù)、觸摸屏應(yīng)用和PLC技術(shù)。學(xué)。該系統(tǒng)能顯示企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，使企業(yè)的產(chǎn)品控制過(guò)程具有自己的顯示平臺(tái)，直觀的企業(yè)生產(chǎn)，能為企業(yè)的技術(shù)反思和后續(xù)技術(shù)改進(jìn)提供良好的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。其主要特點(diǎn)概括如下：（1）系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)技術(shù)，具有清潔、節(jié)能、高效的優(yōu)點(diǎn)。（2）分離單元，拆裝靈活，安裝靈活。（3）采用三菱小型PLC實(shí)現(xiàn)程序控制，以最小的經(jīng)濟(jì)投入獲得最大的實(shí)際效益。（4）觸摸屏和物理按鈕的結(jié)合，使系統(tǒng)的控制更加方便快捷，界面更加友好。2.2PLC簡(jiǎn)介可編程邏輯控制器（PLC）是一種用于內(nèi)部存儲(chǔ)程序的可編程存儲(chǔ)器，用于執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等面向用戶的指令，控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。數(shù)字或模擬輸入/輸出?？删幊炭刂破鞯碾娫丛谡麄€(gè)系統(tǒng)中起著重要的作用。沒(méi)有一個(gè)好的、可靠的供電系統(tǒng)，就不可能正常工作。因此，可編程序控制器的制造商也非常重視電源的設(shè)計(jì)和制造。一般來(lái)說(shuō)，交流電壓的波動(dòng)在±10%（±15%）范圍內(nèi)。PLC可以直接連接到AC網(wǎng)絡(luò)，而不采取其他措施。

3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路3.1物料分揀過(guò)程本設(shè)計(jì)要求做到，能準(zhǔn)確分揀出鐵物、鋁物以及在鐵物、鋁物的前提下分揀出紅色的還是藍(lán)色的。具體過(guò)程：當(dāng)一批物料需要分揀時(shí)，由下料模塊開(kāi)始，感應(yīng)到有物料時(shí)，由送料氣缸將物料送到輸送裝置傳送帶上，并下達(dá)指令，電機(jī)動(dòng)作帶著傳送帶工作，有接下來(lái)的限位開(kāi)關(guān)和傳感器控制傳送帶的停動(dòng)狀態(tài)，然后由電感、電容傳感器測(cè)量物體的屬性，再由對(duì)應(yīng)的氣缸送入接下來(lái)的顏色檢測(cè)的傳送帶上，同時(shí)對(duì)應(yīng)的傳送帶工作，將物體運(yùn)到特定地方，開(kāi)始檢測(cè)其顏色屬性，最后將分揀好的物料送到對(duì)應(yīng)的收集器中，這樣整個(gè)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)就完成了一次。這樣的分揀過(guò)程就需要有嚴(yán)格的硬件設(shè)備和規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某绦蚩刂?，接下?lái)會(huì)對(duì)本設(shè)計(jì)的硬件設(shè)備以及程序進(jìn)行介紹。3.2系統(tǒng)的硬件設(shè)備3.2.1硬件結(jié)構(gòu)框圖圖3-1硬件結(jié)構(gòu)框圖3.2.2下料模塊在硬件結(jié)構(gòu)框圖中，能看到物料在被檢測(cè)分揀前，需要有裝置將其放到送料模塊前，此裝置就是下料模塊。3.2.3送料模塊送料模塊是用來(lái)推送被分揀裝置利用傳感器檢測(cè)出來(lái)物的物體，在軟件程序中，由傳感器和程序共同設(shè)定，當(dāng)被檢測(cè)出需要分揀的物體，就下達(dá)送料指令，這時(shí)送料模塊動(dòng)作。圖3-2送料模塊示意圖3.2.4輸送裝置當(dāng)物料被送料裝置送出之后，需要有一定的裝置將其運(yùn)送到接下來(lái)的檢測(cè)環(huán)節(jié)，即輸送裝置。本實(shí)驗(yàn)的輸送裝置就由一般的傳送帶完成，在PLC中，編譯程序，給予電機(jī)相應(yīng)的輸出，就能讓電機(jī)帶著傳送帶動(dòng)作，傳送帶開(kāi)始工作，將被檢測(cè)的物料運(yùn)送到相應(yīng)位置，在碰到對(duì)應(yīng)的限位開(kāi)關(guān)，程序控制電機(jī)輸出為“0”，則傳送帶停止工作。圖3-3傳送帶示意圖3.3檢測(cè)元件3.3.1下料傳感器即作為光電傳感器，光電檢測(cè)傳感器檢測(cè)到光信號(hào)的位移量的變化，再轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。3.3.2電感傳感器電感傳感器用來(lái)測(cè)量鐵質(zhì)物料。在物料進(jìn)入檢測(cè)距離之后，感應(yīng)瓷罐感應(yīng)到物料，接下來(lái)就如圖中所示過(guò)程處理，最后由傳感器處理信號(hào)，傳出PLC所能接收的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。圖3-4電感傳感器工作原理圖3.3.3電容傳感器電容式傳感器跟電感傳感器一樣是具有開(kāi)關(guān)量。圖3-5電容傳感器工作原理圖

3.3.4顏色傳感器本設(shè)計(jì)使用TCS3200D顏色傳感器，它的工作電壓在+2.7V～+5.5V，最好的測(cè)量距離是10毫米，能檢測(cè)基本上所有的可見(jiàn)光，對(duì)本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)完全足夠了。3.4PLC的選擇3.4.1PLC簡(jiǎn)介可編程邏輯控制器，它開(kāi)始是由美國(guó)最大的造汽車的公司，通用公司研造的。設(shè)計(jì)的產(chǎn)品要解決能多技術(shù)上的難題，要找到一種比繼電器更好，更穩(wěn)定的控制器，提出了許多要求，為了滿足要求，世界上第一臺(tái)可編程控制器PDP-14，研制成功，成功應(yīng)用并取得了明顯的效果，由此PLC出世了。3.4.2PLC的種類和選擇經(jīng)過(guò)多年以來(lái)，可編程控制器發(fā)展迅猛，不再像以前那么緊缺，功能上也有了大的進(jìn)步，在應(yīng)用方面能獨(dú)當(dāng)一面，適應(yīng)不同的工作環(huán)境，利用率很高，在節(jié)約成本，節(jié)省勞動(dòng)力，加快運(yùn)營(yíng)，促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步上有很大的貢獻(xiàn)。德國(guó)西門(mén)子公司的SS系列，S7系列；美國(guó)GE公司；還有美國(guó)AB公司PLC-5系列；日本三菱公司；還有我國(guó)無(wú)錫的華光SU、SG系列。本設(shè)計(jì)采用西門(mén)子公司的S7-300完成了程序的編寫(xiě)和設(shè)計(jì)。3.4.3PLC的工作原理PLC的工作方式是循環(huán)掃描，其掃描過(guò)程如圖4-1所示。圖3-6掃描過(guò)程

4下位機(jī)本設(shè)計(jì)PLC采用西門(mén)子S7-300，所以下位機(jī)編程軟件就用SETP7。4.1STEP7的安裝與使用4.1.1安裝STEP7將STEP7安裝包下載好,雙擊其中的Setup.exe圖標(biāo)，按照向?qū)崾景惭b。因?yàn)镾TEP7是一個(gè)集合的軟件包，里面有很多的軟件，其功能也是非常的強(qiáng)大，我們點(diǎn)擊所需的安裝，在正式安裝前會(huì)提示安裝類型的選擇，典型的、最小和自定義，我們選擇典型的安裝。安裝過(guò)程中出現(xiàn)“SSF文件出錯(cuò)”，發(fā)現(xiàn)保存的各級(jí)文件的名稱不能使用中文，當(dāng)然為防止電腦自帶的安全衛(wèi)士軟件出錯(cuò)，還是關(guān)閉了這些軟件。4.1.2使用SETP7安裝完成后，雙擊打開(kāi)此圖標(biāo)，在文件中新建，名稱為本設(shè)計(jì)的名稱，右鍵項(xiàng)目名稱，單機(jī)建好的站點(diǎn)，在硬件中插入所需的CPU型號(hào)，如圖。圖4-1編輯硬件結(jié)構(gòu)在“”下打開(kāi)“OB1”，開(kāi)始編輯，進(jìn)入編輯后還要選擇編程語(yǔ)言，在工具欄“視圖”下選擇“LAD”。

4.2PLC程序的編寫(xiě)4.2.1I/O點(diǎn)分配在后面與上位機(jī)通信中，不能與PLC的數(shù)字量輸入（比如I0.0）相連接，所以在SETP7程序編寫(xiě)時(shí)就將就I點(diǎn)換成儲(chǔ)存位M來(lái)寫(xiě)。表4-1I/O分配表符號(hào)輸入地址數(shù)據(jù)類型符號(hào)輸出地址數(shù)據(jù)類型啟動(dòng)技鈕M1.0BOOL啟動(dòng)指示燈Q0.0BOOL停止技鈕M1.1BOOL停止指示燈Q0.1BOOL送料氣缸伸出M1.3BOOL缺料指示燈Q0.2BOOL逹料氣缸縮回M1.4BOOL送料氣缸Q0.3BOOL氣缸一伸出M1.5BOOL鐵物Q0.5BOOL氣缸一縮回M1.6BOOL鋁物Q0.6BOOL氣缸二伸出M1.7BOOL紅色鐵物Q0.7BOOL氣缸二縮回M2.0BOOL籃色鐵物Q1.0BOOL氣缸三伸出M2.1BOOL綠色鐵物Q1.1BOOL氣缸三縮回M2.2BOOL紅色鋁物Q1.2BOOL氣缸四伸出M2.3BOOL藍(lán)色鋁物Q1.3BOOL氣SI四縮回M2.4BOOL綠色鋁物Q1.4BOOL氣缸五伸出M2.5BOOL氣缸一動(dòng)作Q1.5BOOL氣缸五縮回M2.6BOOL氣缸二動(dòng)作Q1.6BOOL氣缸六伸出M2.7BOOL氣缸三動(dòng)作Q1.7BOOL氣缸六縮回M3.0BOOL氣缸四動(dòng)作Q2.0BOOL氣缸七伸出M3.1BOOL氣缸五動(dòng)作Q2.1BOOL氣缸七縮回M3.2BOOL氣缸六動(dòng)作Q2.2BOOL氣缸八伸出M3.3BOOL氣釭七動(dòng)作Q2.3BOOL氣缸八縮回M3.4BOOL氣缸八動(dòng)作Q2.4BOOL下料傳感器M3.5BOOL電機(jī)1動(dòng)作Q2.5BOOL電感傳感器M3.6BOOL電機(jī)2動(dòng)作Q2.6BOOL電容傳感器M3.7BOOL電機(jī)3動(dòng)作Q2.7BOOL紅色傳感器M4.0BOOL定時(shí)器1T1TIMER藍(lán)色傳感器M4.1BOOL定時(shí)器2T2TIMER綠色傳感器M4.2BOOL定時(shí)器3T3TIMER鐵物接近開(kāi)關(guān)M4.3BOOL定時(shí)器4T4TIMER鋁物接近開(kāi)關(guān)M4.4BOOL定時(shí)器5T5TIMER紅鐵接近開(kāi)關(guān)M4.5BOOL定時(shí)器6T6TIMER藍(lán)鐵接近開(kāi)關(guān)M4.6BOOL定時(shí)器7T7TIMER紅鋁掊近開(kāi)關(guān)M4.7BOOL藍(lán)鋁掊近開(kāi)關(guān)M5.0BOOL復(fù)位M5.1BOOL4.2.2控制要求本文主要對(duì)物料的材質(zhì)和顏色進(jìn)行分揀，具體的控制如下連接電源，起動(dòng)按鈕，系統(tǒng)起動(dòng)狀態(tài)，啟動(dòng)燈亮。下料傳感器開(kāi)始檢測(cè)，若有物料，在送料氣缸縮回狀態(tài)下，送料氣缸就動(dòng)作，將物料送上傳送帶，氣缸動(dòng)作2s。2s后，電機(jī)1動(dòng)作，帶動(dòng)傳送帶1運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)感傳測(cè)到物體為鐵質(zhì)，且對(duì)應(yīng)的鐵物接近開(kāi)關(guān)測(cè)到物體時(shí)，電機(jī)1停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在氣缸縮回狀態(tài)下，對(duì)應(yīng)的氣缸動(dòng)作2s，將物料推送到下一個(gè)傳送帶上繼續(xù)檢測(cè)?；蛘唠姍C(jī)1運(yùn)轉(zhuǎn)到鋁質(zhì)接近開(kāi)關(guān)時(shí)，電機(jī)1停止運(yùn)轉(zhuǎn)，容傳測(cè)到鋁質(zhì)，且對(duì)應(yīng)的氣缸縮回，則氣缸動(dòng)作2s，將鋁物送到顏色檢測(cè)帶上。2s后顏色檢測(cè)帶運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)紅傳測(cè)到物質(zhì)為紅色，且紅物接近開(kāi)關(guān)測(cè)到材料，對(duì)應(yīng)的傳送帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在氣缸縮回狀態(tài)下，氣缸動(dòng)作2s，將紅物送下檢測(cè)帶并收集?；蛘咚{(lán)物接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)到材料，對(duì)應(yīng)的傳送帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)，且藍(lán)色傳感器感應(yīng)到藍(lán)物，在氣缸縮回狀態(tài)，氣缸動(dòng)作2s，將藍(lán)物推下并收集。按下復(fù)位按鈕即可進(jìn)行下一次的分揀。在系統(tǒng)操作期間按下停止按鈕，整個(gè)裝置停止運(yùn)轉(zhuǎn)。4.2.3控制流程圖圖4-4流程圖4.2.4PLC控制程序梯形圖（一）當(dāng)啟動(dòng)按鈕按下，啟動(dòng)指示燈亮，系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒，并有自保持功能；如系統(tǒng)在執(zhí)行中出現(xiàn)意外，只要將停止按鈕按下，則整個(gè)系統(tǒng)停止工作。圖4-5啟動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)（二）下料狀態(tài)，在下料傳感器感應(yīng)到物料，并且送料氣缸縮回狀態(tài)，送料氣缸動(dòng)作，此時(shí)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，這里采用接通延時(shí)定時(shí)器，2s后T1常閉開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，送料氣缸停止工作。圖4-6下料狀態(tài)（三）2s后，T1定時(shí)器常開(kāi)開(kāi)關(guān)連上，電機(jī)1動(dòng)作，讓傳送帶1工作，將物料往后送，當(dāng)物料碰到鐵物接近開(kāi)關(guān)且電感器傳感器感應(yīng)到鐵物，或者物料到鐵物限制開(kāi)關(guān)但是檢測(cè)不是鐵物，傳送帶繼續(xù)工作，到鋁物接近開(kāi)關(guān)時(shí)，電機(jī)1停止工作。圖4-7電機(jī)1動(dòng)作狀態(tài)當(dāng)物體到達(dá)鐵物接近開(kāi)關(guān)，電感傳感器檢測(cè)到時(shí)鐵物，且對(duì)應(yīng)的氣缸縮回狀態(tài)，即檢測(cè)為鐵物，這時(shí)對(duì)應(yīng)的氣缸動(dòng)作，將鐵物送到下一個(gè)檢測(cè)帶上，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，氣缸動(dòng)作2s，2s后鐵物到達(dá)相應(yīng)位置，且鐵物燈亮。圖4-8鐵物檢測(cè)階段（五）在檢測(cè)完鐵物后，鐵物已經(jīng)到達(dá)顏色檢測(cè)的傳送帶上，并且傳送帶開(kāi)始工作，當(dāng)物體到達(dá)紅鐵接近開(kāi)關(guān)，且紅色傳感器感應(yīng)為紅色，電機(jī)2停止工作；或者沒(méi)有檢測(cè)出紅色，到達(dá)藍(lán)鐵接近開(kāi)關(guān)，電機(jī)2也會(huì)停止工作。圖4-9電機(jī)2動(dòng)作（六）開(kāi)始檢測(cè)鐵物的顏色，物體到達(dá)紅鐵接近開(kāi)關(guān)，紅色傳感器感應(yīng)為紅色，在對(duì)應(yīng)的氣缸縮回狀態(tài)下，對(duì)應(yīng)氣缸動(dòng)作2s，將物體送進(jìn)收集器，2s后紅色鐵物指示燈亮。圖4-10檢測(cè)鐵物為紅色程序中檢測(cè)鋁物、檢測(cè)鐵物為藍(lán)色、檢測(cè)鋁物的顏色不一一列出，過(guò)程與上述檢測(cè)鐵物，檢測(cè)鐵物為紅色基本一致。按下復(fù)位鍵，所有定時(shí)器復(fù)位，準(zhǔn)備下一次分揀。圖4-11復(fù)位4.2.5PLC的仿真把編輯好的程序保存好后，點(diǎn)擊圖標(biāo)，就可以把已經(jīng)編好的程序塊下載到PLC中了，然后點(diǎn)擊SIMATIC管理器的工具欄上按鈕，打開(kāi)仿真軟件功能，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)裝載程序，在工具欄中插入所需的輸入、輸出、位儲(chǔ)存器以及定時(shí)器等。圖4-12加入輸入\輸出仿真顯示單擊仿真模擬面板的“RUN”按鈕，使仿真對(duì)象OB1處于運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)在仿真了，我們可以打開(kāi)編輯器下的塊中的OB1，單機(jī)工具欄中按鈕，就能實(shí)時(shí)看到程序運(yùn)行到哪一步，在具體的操作中，可以一步步的仿真程序的準(zhǔn)確性。先是在RUN狀態(tài)下，將仿真編輯器M1.0置為“1”，此時(shí)能看到Q0.0變成“1”，而且在監(jiān)控狀態(tài)下，程序Q0.0線圈通了，即輸出轉(zhuǎn)換到梯形圖中了。圖4-13啟動(dòng)模擬仿真圖下料狀態(tài)：在啟動(dòng)狀態(tài)下，將下料傳感器M3.5置“1”、送料氣缸縮回置“1”，此時(shí)能看到送料氣缸Q0.3被置為“1”，對(duì)應(yīng)的線圈通路了，在自保持狀態(tài)下，一直置為“1”，且定時(shí)器1開(kāi)始定時(shí)。圖4-14下料狀態(tài)模擬仿真定時(shí)器1兩秒后，被接通，常閉合觸點(diǎn)就斷開(kāi)了，那么可以看到送料氣缸Q0.3就不接通，不工作了。而電機(jī)1因?yàn)槎〞r(shí)器1常開(kāi)點(diǎn)閉合工作了，這一段的仿真時(shí)安全正確的。圖4-15電機(jī)1工作模擬仿真接下來(lái)的仿真就一步步的模擬下去，在完成整個(gè)程序的仿真后，得出程序梯形圖沒(méi)有問(wèn)題，且能完成預(yù)先設(shè)計(jì)要求，那么至此下位機(jī)的部分全部設(shè)計(jì)完成。

5上位機(jī)本設(shè)計(jì)使用的事西門(mén)子的PLC，故上位機(jī)采用WINCC。5.1組態(tài)軟件WINCCflexible的安裝此軟件和普通軟件的安裝很相似，下載好安裝包后，打開(kāi)文件夾中的Setup.exe，單機(jī)對(duì)話框中的“下一步”，確認(rèn)要安裝的軟件，因?yàn)橛行┮呀?jīng)安裝過(guò)了，其前面的方框顯示灰色。單機(jī)下一步，就開(kāi)始安裝了，此過(guò)程不需要操作，完全自動(dòng)，直至彈出“安裝程序已在計(jì)算機(jī)上成功安裝了軟件”對(duì)話框，重啟電腦，即完成安裝。同樣，在安裝過(guò)程中也會(huì)有錯(cuò)誤的提示，跟安裝STEP7一樣需要打開(kāi)執(zhí)行，刪除一個(gè)文件即可。5.2WINCCflexible與PLC集成通信我們先將WINCC與PLC建立通信后，再開(kāi)始設(shè)計(jì)。先在STEP7項(xiàng)目結(jié)構(gòu)視圖中右鍵項(xiàng)目，在新建對(duì)象中插入“SIMATICHIMStation”，此時(shí)會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟WINNCC軟件，并選擇一個(gè)面板較大的設(shè)備，如圖。圖5-1“選擇設(shè)備”對(duì)話框我們?cè)谟糜布M態(tài)工具進(jìn)行建立連接兩個(gè)站點(diǎn)，雙擊SIMATIC300站點(diǎn)里的“硬件”，就會(huì)打開(kāi)“HWConfig”窗口，雙擊cpu所在行，彈出來(lái)的窗口中屬性改成如下?tīng)顟B(tài)。圖5-2HMI聯(lián)網(wǎng)窗口在硬件組態(tài)窗口中，雙擊其中的“IFIBMPI/DP”所在的行，在出現(xiàn)的對(duì)話框中，用與連接SIMATIC300站到MPI網(wǎng)絡(luò)一樣的方法連接到MPI網(wǎng)絡(luò)上。在每次組建完成后，一定要單機(jī)工具欄上的“保存與編譯”圖標(biāo)。最后我們要在WINCC中建立與STEP7的聯(lián)系，在WINCC項(xiàng)目里，雙擊“通訊”的“連接”，打開(kāi)連接窗口，單機(jī)連接表中第一行，就會(huì)自動(dòng)呈現(xiàn)在S7-300的連接將名稱書(shū)寫(xiě)一致，把“激活的”和“在線”調(diào)成“開(kāi)”狀態(tài)，并把“工作站”設(shè)置成先前保存的文件，另外還要編輯“通信”中的“變量”，雙擊變量表下方一個(gè)空白行，就會(huì)出來(lái)一個(gè)默認(rèn)的變量，且生成的變量跟上一個(gè)的差不多，只需要改變不一樣的地方即可。圖5-3WINCC連接設(shè)置5.3在WINCCflexible中畫(huà)畫(huà)5.3.1組態(tài)按鈕、開(kāi)關(guān)在組態(tài)畫(huà)面右側(cè)“工具”中，有很多圖形元素，默認(rèn)有“簡(jiǎn)單對(duì)象”、“增強(qiáng)對(duì)象”、“圖形”和“庫(kù)”，我們就要在這些元素中尋找構(gòu)成整個(gè)畫(huà)面的所有元素，完成上位機(jī)基本界面。如圖。圖5-4組態(tài)畫(huà)面工具欄首先在“簡(jiǎn)單對(duì)象”中會(huì)用到“按鈕”和“開(kāi)關(guān)”點(diǎn)擊“按鈕”圖標(biāo)，將其拖至畫(huà)面適當(dāng)位置，松開(kāi)鼠標(biāo)，在其四周的8個(gè)小正方形上改變其大小。單機(jī)圖標(biāo)，最下方會(huì)出現(xiàn)該按鈕的屬性，我們要做的就是對(duì)其屬性進(jìn)行編輯，達(dá)到讓按鈕動(dòng)作時(shí)有相應(yīng)的事件發(fā)生。在屬性中“常規(guī)”一欄，將按鈕的名稱寫(xiě)上，在“事件”類的“按下”中單擊視圖右側(cè)最上一行，在單擊它右側(cè)出現(xiàn)的黑色下拉鍵，列表中的“編輯位”下的函數(shù)“SetBit”，并設(shè)置成我們所需要的變量即可，在“釋放”下一樣操作，只需要將函數(shù)改成“ResetBit”如圖。圖5-5按鈕屬性設(shè)置上述是按下按鈕之后為1，松開(kāi)之后為0的狀態(tài)，實(shí)際上我們還需要另一種按鈕，單擊松開(kāi)鼠標(biāo)之后保持為1，再次按下松開(kāi)變?yōu)?，只需要在“事件”下“單擊”屬性中進(jìn)行編輯，將內(nèi)容設(shè)置成“InvertBit”，即可實(shí)現(xiàn)該功能?！伴_(kāi)關(guān)”就簡(jiǎn)單一點(diǎn)了，在屬性里，將“常規(guī)”里名稱設(shè)置成我們所需要顯示的名稱，在“過(guò)程變量”里找到對(duì)應(yīng)的限位開(kāi)關(guān)即可。5.3.2組態(tài)指示燈在默認(rèn)的工具中是沒(méi)有顯示“開(kāi)/關(guān)”狀態(tài)的指示燈，所以我們?cè)凇皫?kù)”中，右鍵點(diǎn)擊空白區(qū)，執(zhí)行“庫(kù)”下的“打開(kāi)”，在出現(xiàn)的對(duì)話框中打開(kāi)文件夾“C\ProgramFiles\Siemens\SIMATICWinCCflexble\WinCCflexibleSupport\Libraries\System-Libraies”,“Button_and_switches.wlf”。這樣我們?cè)凇皫?kù)”中剛插入的“Button_and_switches”下“Indicator_switches”找到知識(shí)燈，將其拖到畫(huà)面合適位置，改變大小就可以用了。要想指示燈有相應(yīng)的動(dòng)作，就一定要將指示燈與連接的變量建立連接，還是將屬性中“常規(guī)”中變量改成相應(yīng)的變量。我還用到了一些其它的元素，比如線、矩形等。有些一樣要在仿真中有所變化，就給相應(yīng)的變量就行了。5.3.3畫(huà)面圖5-6組態(tài)畫(huà)面在WINCC畫(huà)面畫(huà)完之后，將每一個(gè)元素，包括開(kāi)關(guān)、按鈕、指示燈等全部對(duì)象，進(jìn)行屬性編輯，全部編輯完成后上位機(jī)的所有內(nèi)容都編寫(xiě)完成了。5.3.4WINCCflexible與PLCSIM集成控制先在SIMATICManangr中單機(jī)工具欄圖標(biāo)，打開(kāi)仿真器，將仿真頁(yè)面中調(diào)到“RUN-P”狀態(tài)，然后單擊圖標(biāo)，在彈出來(lái)的對(duì)話框中全部點(diǎn)“是”，將之前編寫(xiě)好的PLC程序下載下來(lái)，然后打開(kāi)WINCC，在工具欄中單擊圖標(biāo)，啟動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，等待一會(huì)后，整個(gè)模擬系統(tǒng)就開(kāi)始運(yùn)行了。單擊組態(tài)畫(huà)面頁(yè)面中的“啟動(dòng)”按鈕，在PLCSIM中MB1的字節(jié)視圖看到第0位的輸出為“1”，表示通過(guò)WINCC控制，M1.0位被傳到PLC中置為“1”，從而使啟動(dòng)指示燈的控制位Q0.0變成為“1”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的組態(tài)畫(huà)面上的指示燈也亮了。如下圖。圖5-7啟動(dòng)狀態(tài)調(diào)試運(yùn)行結(jié)果下料狀態(tài)：在啟動(dòng)狀態(tài)下，單機(jī)“下料”按鈕，表示下料傳感器感應(yīng)到物體、將“送縮”開(kāi)關(guān)置為“1”，此時(shí)能看到送料氣缸Q0.3被置為“1”，對(duì)應(yīng)的線圈通路了，在自保持狀態(tài)下，一直置為“1”，且定時(shí)器1開(kāi)始定時(shí)，在WINCC里看到送料氣缸有一個(gè)向前的動(dòng)作。如下圖。圖5-8下料狀態(tài)調(diào)試運(yùn)行結(jié)果當(dāng)定時(shí)器1兩秒后，被接通，常閉合觸點(diǎn)就斷開(kāi)了，那么可以看到送料氣缸Q0.3就不接通，從而退回了原地。而電機(jī)1因?yàn)槎〞r(shí)器1常開(kāi)點(diǎn)閉合工作了，即圖示中傳送帶1變綠了。圖5-9電機(jī)1運(yùn)行狀態(tài)調(diào)試運(yùn)行結(jié)果之前電機(jī)1一直工作，被檢測(cè)物體一直隨著傳送帶走，將“鐵”（鐵質(zhì)接近開(kāi)關(guān)）開(kāi)關(guān)置為“1”，單擊“感傳”這時(shí)電機(jī)1停止工作，傳送帶顏色變回白色，定時(shí)器2開(kāi)始計(jì)時(shí)，氣缸1動(dòng)作2秒，將物體推上傳送帶2上；兩秒后Q0.5接通，白色物體變藍(lán)，表示檢測(cè)為鐵物，且電機(jī)2工作，傳到帶2顏色變?yōu)榫G色。如下圖。圖5-10鐵物檢測(cè)狀態(tài)模擬仿真圖將之前的限位全部置為“0”，再進(jìn)行鐵物的顏色檢測(cè)，鐵物跟著傳送帶2走，到紅色檢測(cè)處，（模擬不是紅色的）紅色傳感器并沒(méi)有反應(yīng)，所以電機(jī)2繼續(xù)動(dòng)作，到藍(lán)色接近開(kāi)關(guān)處，將“藍(lán)鐵”（藍(lán)鐵接近開(kāi)關(guān)）開(kāi)關(guān)置為“1”并點(diǎn)擊“藍(lán)傳”將其置為“1”，此時(shí)電機(jī)2停止工作，在定時(shí)器5的定時(shí)下氣缸四動(dòng)作2秒，將物體推下傳送帶收集，2秒后氣缸四停止動(dòng)作，并且代表藍(lán)鐵的燈亮起。如圖。圖5-11檢測(cè)藍(lán)鐵狀態(tài)模擬仿真圖結(jié)論在PLC中符號(hào)表的輸入輸出，完成I/O點(diǎn)的分配很重要，這是后面編程的前提，在WINCC中也多次進(jìn)行調(diào)用，然后是梯形圖的完成與仿真，在調(diào)試監(jiān)控狀態(tài)下，能清楚的看到程序運(yùn)行的過(guò)程，及是否正確，在多次修改之后，完成了PLC的編程。在上位機(jī)WINCC中，通過(guò)閱讀文獻(xiàn)以及尋求幫助下，解決很多問(wèn)題，順利完成上位機(jī)的監(jiān)控畫(huà)面，并進(jìn)行模擬仿真。本設(shè)計(jì)針對(duì)物料的鐵鋁，紅藍(lán)進(jìn)行分揀，最后通過(guò)在仿真模式下，手動(dòng)控制傳感器的輸入，準(zhǔn)確的完成了對(duì)物料的分揀。經(jīng)過(guò)這段不短的時(shí)間里，我對(duì)本專業(yè)的知識(shí)有了進(jìn)一步的掌握，本身有一些不能理解和沒(méi)弄懂的地方，在這次的論文編寫(xiě)中應(yīng)用到了，這說(shuō)明我所掌握的知識(shí)還需要加強(qiáng)才能應(yīng)付，所以在這段時(shí)間里，學(xué)習(xí)到了很多東西。學(xué)到的東西跟能拿出來(lái)應(yīng)用是不一樣的，就拿PLC編程的梯形圖來(lái)說(shuō)，在紙上畫(huà)出大概的框圖，但是實(shí)際在仿真里，有很多不一樣的麻煩，常閉常開(kāi)弄反了，接線接的不對(duì)，邏輯關(guān)系錯(cuò)誤等等，總之理論與實(shí)踐總會(huì)有誤差，我們只有不斷地通過(guò)實(shí)踐來(lái)完善，要求做到最好，并在以后的學(xué)習(xí)中打好基礎(chǔ)。通過(guò)這次實(shí)際操作，還明白了團(tuán)體合作的重要性，分工的合理性能要事情變得事半功倍。

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