【材料分揀系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3600字（論文）】

材料分揀系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，立體倉(cāng)庫(kù)己成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個(gè)重要且不可缺少的環(huán)節(jié)，分揀輸送機(jī)是其關(guān)鍵設(shè)備。因此各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，尤其在需要進(jìn)行物料分揀的企業(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(jìng)爭(zhēng)能力差，物料的自動(dòng)分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。針對(duì)上述問題，利用PLC技術(shù)設(shè)計(jì)了一種成本低，效率高的物料自動(dòng)分揀裝置，在物料分揀過程中取得了較好的控制效果。關(guān)鍵詞：自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)；分揀輸送機(jī)；PLC目錄摘要 I1、緒論 12、物料分揀系統(tǒng)的硬件選擇 12.1PLC的種類選擇 12.1.1PLC的型號(hào)選擇 12.1.2PLC的輸入輸出端子分配 22.1.3PLC輸入輸出接線圖 22.2電機(jī)的選擇 42.3傳感器的選擇 42.3.1電感傳感器 42.3.2電容傳感器 52.3.3光電傳感器 53、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 63.1控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì) 63.2控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 84、物料分揀系統(tǒng)的監(jiān)控畫面設(shè)計(jì) 84.1組態(tài)控制技術(shù) 84.2模型的建立 84.3動(dòng)畫連接 94.3.1位置動(dòng)畫連接 94.3.2輸入輸出連接 9總結(jié) 10參考文獻(xiàn) 11附錄 121、緒論自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中迅速發(fā)展的一個(gè)重要組成部分，它具有節(jié)約用地、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、消除差錯(cuò)、提高倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化及管理水平、提高管理和操作人員素質(zhì)、降低儲(chǔ)運(yùn)損耗、有效地減少流動(dòng)資金的積壓、提高物流效率等諸多優(yōu)點(diǎn)。與廠級(jí)計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，以及與生產(chǎn)線緊密相連的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，更是當(dāng)今計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，及制造系統(tǒng)必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。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)簽及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等的引入使用，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國(guó)發(fā)展空間巨大。圖及程序編寫。實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻電機(jī)進(jìn)行控制，從而達(dá)到分揀功能。2、物料分揀系統(tǒng)的硬件選擇2.1PLC的種類選擇2.1.1PLC的型號(hào)選擇可編程序控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則而設(shè)計(jì)。PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框如圖4所示：圖2.1PLC組成示意圖根據(jù)物料分揀系統(tǒng)的工作過程可知，本系統(tǒng)可選擇PLC型號(hào)為：S7-200-224XP-AC/DC/RLY。該型號(hào)PLC有14個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，12個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，能夠滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量。2.1.2PLC的輸入輸出端子分配根據(jù)分揀系統(tǒng)的需要配置出I/O對(duì)應(yīng)功能，根據(jù)所選擇的PLC型號(hào)，對(duì)本系統(tǒng)中PLC的輸入輸出端子進(jìn)行分配，如表1所示表2.1物料分揀裝置PLC輸入/輸出端子分配表三菱plc(I/O)分揀系統(tǒng)接口(I/O)備注輸入部分x00SB1啟動(dòng)按鈕x01sQ1上料物料接近開關(guān)x02sQ2鐵質(zhì)物料接近開關(guān)x03sQ3鋁質(zhì)物料接近開關(guān)x04sQ4綠色物料接近開關(guān)x05sA電感傳感器x06sB電容傳感器x07sC顏色傳感器x10sN判斷下料有無(wú)（光電傳感器）x11sw1上料氣缸回位限位開關(guān)x12sw2鐵質(zhì)物料氣缸回位限位開關(guān)x13SW3鋁質(zhì)物料氣缸回位限位開關(guān)X14SW4紅色物料氣缸回位限位開關(guān)X15SW5其他物料氣缸回位限位開關(guān)X17SB2停止按鈕輸出部分y00yv1上料先導(dǎo)式電磁換向閥y01yv2鐵質(zhì)物料先導(dǎo)式電磁換向閥y02yv3鋁質(zhì)物料先導(dǎo)式電磁換向閥y03yv4紅色物料先導(dǎo)式電磁換向閥Y04yv5其他物料先導(dǎo)式電磁換向閥y05m傳送帶Y06LD1紅色指示燈Y07LD2綠色指示燈2.1.3PLC輸入輸出接線圖根據(jù)材料分揀系統(tǒng)的工作過程由可知，系統(tǒng)的控制有輸入信號(hào)15個(gè)，均為開關(guān)量。輸出信號(hào)有8個(gè)，其中一個(gè)控制電動(dòng)機(jī)，兩個(gè)控制指示燈，剩下的控制氣閥，也都是開關(guān)量。根據(jù)控制要求可得PLC系統(tǒng)的接線圖，根據(jù)表1可以繪制出PLC的輸入輸出接線端子圖，如圖2.2所示。圖2.2PLC系統(tǒng)外部接線圖2.2電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)傳輸帶輸送物料前行，與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一起?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)，來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。步進(jìn)電機(jī)選用的型號(hào)為DT56M4/BMG。三相異步電機(jī)是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要部分，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢由變頻器來(lái)控制，其作用是帶傳送帶從而輸送物料。圖2.3步進(jìn)電機(jī)工作電路2.3傳感器的選擇2.3.1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(lái)檢測(cè)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(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流?？勺R(shí)別出有無(wú)鐵金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。本系統(tǒng)選用M18X1X40電感傳感器。接線圖如圖7，原理圖如圖2.4。圖2.4M18X1X40DC二線常開式電感傳感器接線圖圖2.5電感傳感器工作原理圖2.3.2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)。用來(lái)檢測(cè)金屬物體。電感式傳感器可以找出存在的金屬物體接近，和控制開關(guān)打開或關(guān)閉。在本設(shè)計(jì)里面電容傳感器用于檢測(cè)鋁質(zhì)材料。由此，便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。本系統(tǒng)選用E2KX8ME1電容傳感器，原理圖如圖2.6。圖2.6電容傳感器工作原理圖2.3.3光電傳感器本系統(tǒng)選用系列小型放大器內(nèi)藏型光電傳感器。原理如圖2.7所示，其中負(fù)載可接至PLC。圖2.7光電傳感器原理圖光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件3部分組成。光電傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光敏器件。材料分揀系統(tǒng)采用顏色傳感器主要是用來(lái)識(shí)別紅色與綠色的材料。3、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)的核心，程序設(shè)計(jì)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(jì)出梯形圖。3.1控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)本課題是基于區(qū)分材料材質(zhì)的不同而設(shè)計(jì)的材料分揀系統(tǒng)，主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵質(zhì)、鋁質(zhì)和不同顏色的材料的自動(dòng)分揀，具體控制過程為：分揀出金屬和非金屬；分揀某一顏色塊；分揀出金屬中某一顏色塊；分揀出非金屬中某一顏色塊；分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊；分揀顏色：紅、綠、黃；分揀材料：鐵、鋁、塑料。由分揀控制系統(tǒng)的分揀要求畫出控制系統(tǒng)的程序流程圖，根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的要求，分析各個(gè)設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序，可畫出程序流程圖，如圖15所示。圖3.1材料分揀系統(tǒng)的程序流程圖圖3.2材料分揀系統(tǒng)的流程圖該系統(tǒng)可選擇連續(xù)或單次運(yùn)行工作狀態(tài)。若為連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，則系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖中的汽缸4動(dòng)作后，程序再轉(zhuǎn)到開始；若為單次運(yùn)行，則汽缸4動(dòng)作后停機(jī)。如果需要，該系統(tǒng)可在分揀的同時(shí)對(duì)分揀的物料進(jìn)行數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，這只需在各汽缸動(dòng)作的同時(shí)累計(jì)即可。如果只對(duì)物料的某一特性進(jìn)行分揀，比如只分揀金屬和非金屬，則只需對(duì)傳感器的安放或程序進(jìn)行修改即可。3.2控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)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。4、物料分揀系統(tǒng)的監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)4.1組態(tài)控制技術(shù)本系統(tǒng)采用MCGS作為上位機(jī)的監(jiān)控軟件。物料分揀MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)是對(duì)分揀系統(tǒng)的實(shí)時(shí)采集以及監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)操作者可以遠(yuǎn)離操作現(xiàn)場(chǎng)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的控制。組建工程的總體規(guī)劃是先建立一個(gè)用戶窗口，其次是編輯畫面和定義數(shù)據(jù)對(duì)象，再次是動(dòng)畫連接和編寫控制流程，最后是設(shè)備的連接和調(diào)試。MCGS系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩部分。4.2模型的建立打開MCGS組態(tài)環(huán)境這個(gè)軟件，進(jìn)入它的主界面。設(shè)計(jì)出監(jiān)控的畫面如下：圖4.1監(jiān)控的主控畫面在上圖4.1中，物料分揀系統(tǒng)的各部分的結(jié)構(gòu)如下：1、轉(zhuǎn)接面板2、單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3、西門子PLC4、調(diào)壓閥、空氣濾器、油霧器與氣壓指示表5、內(nèi)置電源6、傳送帶7、擋板8、料槽9、先導(dǎo)式電磁換向閥10、氣缸回位限位開關(guān)（磁感應(yīng)開關(guān)）11、氣缸112、判斷材質(zhì)傳感器13、下料傳感器14、導(dǎo)料軌道。4.3動(dòng)畫連接4.3.1位置動(dòng)畫連接位置動(dòng)畫連接包括圖形對(duì)象的水平移動(dòng)、垂直移動(dòng)和大小變化三種屬性，使圖形對(duì)象的位置和大小隨著數(shù)據(jù)對(duì)象值的變化而變化。平行移動(dòng)的方向包含水平和垂直兩個(gè)方向，其動(dòng)畫連接的方法相同。首先要確定對(duì)應(yīng)連接對(duì)象的表達(dá)式，然后再定義表達(dá)式的值所對(duì)應(yīng)的位置偏移量。物料分揀系統(tǒng)中物料的移動(dòng)就是按位置動(dòng)畫連接的方法設(shè)定的。4.3.2輸入輸出連接在物料分揀系統(tǒng)中物料的計(jì)數(shù)用到顯示輸出連接，輸出值選擇數(shù)值量輸出，把物料的總數(shù)num的數(shù)值以數(shù)值量表示出來(lái)，如圖4.2所示。圖4.2數(shù)值量輸出連接總結(jié)為了提高分揀作業(yè)的效率，降低人力勞動(dòng)強(qiáng)度，本文基于PLC技術(shù)及MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)了一種物料分揀系統(tǒng)，結(jié)合氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)等可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同材質(zhì)的物料進(jìn)行分揀。上位機(jī)接受到下位機(jī)傳輸?shù)男盘?hào)通過MCGS組態(tài)軟件對(duì)系統(tǒng)的工作、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示在用戶界面中，并將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)表顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控。該物料分揀系統(tǒng)一方面可以作為教學(xué)儀器，用于培養(yǎng)相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人才；另一方面其能夠連續(xù)、大批量的分揀貨物，分揀誤差率低且勞動(dòng)強(qiáng)度與傳統(tǒng)的人工分揀也大大降低，顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，對(duì)物流產(chǎn)業(yè)有借鑒意義。參考文獻(xiàn)[1]李伊松.我國(guó)倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)狀與自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)[J].中國(guó)物資流通，2015[2]辛征，馮占營(yíng)，李明.基于PLC的立體倉(cāng)庫(kù)輸送控制系統(tǒng)研究[J].山東科學(xué)，2016[3]張萬(wàn)器.我國(guó)倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)狀與自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)物流現(xiàn)代化[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2012[4]岳長(zhǎng)進(jìn)，何露雅，韓丹，劉鵬.基于PLC的具有分揀功能的