基于PLC控制的物料分揀裝置畢業(yè)設(shè)計

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1、鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于PLC控制的物料分揀裝置 班 級 電氣1012 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 所 在 系 機電工程系 指導(dǎo)老師 目

2、 錄 摘要 3 ABSTRACT 4 緒 論 5 第1章 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計 6 1.1 材料分揀裝置工作過程概述 6 1.1.1分揀單元的結(jié)構(gòu)組成 7 1.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo) 7 1.3 系統(tǒng)的設(shè)計要求 7 1.3.1 功能要求 8 1.3.2 系統(tǒng)的控制要求 8 第2章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 8 2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 8 2.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 9 2.2.1 確定I/ O 點數(shù) 9 2.3檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇 11 2.3.1 光電編碼器 11 2.3.2 光電傳感器 13 2.3.3 光纖傳感器 14 2.3.4電感接近開關(guān) 16 2

3、.3.5磁性開關(guān) 17 2.3.6通用變頻器驅(qū)動裝置 18 2.3.7電磁閥組和氣動控制回路 21 第3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 21 3.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計 22 3.2 控制系統(tǒng)程序梯形圖設(shè)計 23 第4章 控制系統(tǒng)的調(diào)試 30 4.1 硬件調(diào)試 30 4.2 軟件調(diào)試 30 4.3 整體調(diào)試 30 結(jié) 論 31 致 謝 32 參考文獻 33 摘要 本論文闡述了利用西門子生產(chǎn)的一種YL335B小型物料分揀，結(jié)合氣動、傳感器和位置控制等技術(shù)，并運用梯形圖編程，實現(xiàn)對鋁塊及白色、黑色共三種材料的自動分揀。該系統(tǒng)的通

4、用性極強，可靠性好，程序開發(fā)簡單，可適應(yīng)進行材料分揀生產(chǎn)線的需求。 目前自動分揀已逐漸成為主流，因為自動分揀是從貨物進入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動分揀裝置來完成的。這種裝置是由接受分揀指示情報的控制裝置、計算機網(wǎng)絡(luò)，把到達(dá)分揀位置的貨物送到別處的的搬送裝置。由于全部采用機械自動作業(yè)，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較多。 關(guān)鍵詞：PLC，材料分揀，梯形圖編程 ABSTRACT The paper explained ho

5、w to combine the mini YL-335B that was made by Siemens with pneumatic sensor and position control technology and program with the ladder—shape figure, designing the automatic system that sorts out aluminum 、black plastics and whrit plastics . The flexibility of this system is fine, the reliability i

6、s also excellent and programming is easy. It adapts to elasticity production line for materials sorting. At present the automatic sort gradually has become the mainstream, because the automatic sort is enters the assignment position from the cargo which the sort system delivers assigns up to, al

7、l is defers to peoples instruction to depend on the automatic sorting equipment to completed. This kind of equipment is by accepts the sort instruction information the control device, the computer network elsewhere, arrives sorts the position the cargo delivers moves to delivers. Because uses the ma

8、chinery automatic work completely, therefore, sort handling ability is big, sort classification quantity are also many. Key Words ：PLC，Automatic Sorting System，The Ladder-shape Program 緒 論 分揀是把很多貨物按品種從不同的地點和單位分配到所設(shè)置的場地的作業(yè)。按分揀的手段不同，可分為人工分揀、機械分揀和自動分揀。 目前自動

9、分揀已逐漸成為主流，因為自動分揀是從貨物進入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動分揀裝置來完成的。這種裝置是由接受分揀指示情報的控制裝置、計算機網(wǎng)絡(luò)，把到達(dá)分揀位置的貨物送到別處的的搬送裝置。由于全部采用機械自動作業(yè)，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較多。 隨著社會的不斷發(fā)展，市場的競爭也越來越激烈，因此各個生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，尤其在需要進行材料分揀的企業(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)的競爭能力差，材料的自動分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。針對上述問題，利用 PLC 技術(shù)設(shè)計了一種成本低，效率高的材料自動分揀裝置

10、，在材料分揀過程中取得了較好的控制效果。 物料分揀采用可編程控制器PLC 進行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且勞動強度大大降低，可顯著提高勞動生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接，實現(xiàn)對物料實物流、物料信息流的分配和管理。 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、檢修方便等特點，受場地原因影響不大。同時，只要根據(jù)不同的分揀對象，對本系統(tǒng)稍加修改即可實現(xiàn)要求。 PLC控制分揀裝置涵蓋了PLC技術(shù)、氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容，是實際工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。 應(yīng)用PLC技術(shù)結(jié)合氣動、傳感器和位置控制等技術(shù)，設(shè)計不同類型材料的自動分

11、揀控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的靈活性較強，程序開發(fā)簡單，可適應(yīng)進行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求。本文主要介紹了PLC控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，以及一些調(diào)試方法。 第1章 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計 PLC控制分揀裝置涵蓋了PLC技術(shù)、氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容，是實際工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。本章主要介紹分揀裝置的工藝過程及控制要求。 要想進行PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，首先必須對控制對象進行調(diào)查，搞清楚控制對象的工藝過程、工作特點，明確控制要求以及各階段的特點和各階段之間的轉(zhuǎn)換條件。 1.1 材料分揀裝置工作過程概述 如圖1.1 所

12、示為本分揀裝置圖 1.1圖 分揀單元是YL-335B 中的最末單元，完成對上一單元送來的已加工、裝配的 工件進行分揀。使不同顏色的工件從不同的料槽分流的功能。當(dāng)輸送站送來工件放到傳送帶上并為入料口光電傳感器檢測到時，即啟動變頻器，工件開始送入分揀區(qū)進行分揀。分揀單元主要結(jié)構(gòu)組成為：傳送和分揀機構(gòu)，傳動帶驅(qū)動機構(gòu)，變頻器模塊，電磁閥組，接線端口，PLC 模塊，按鈕/指示燈模塊及底板等。 1.1.1分揀單元的結(jié)構(gòu)組成 分揀單元的結(jié)構(gòu)組成如圖所示。其主要結(jié)構(gòu)組成為：傳送和分揀機構(gòu)，傳動機構(gòu)，變頻器模塊，電磁閥組，接線端口，PLC 模塊，底板等。傳送已經(jīng)加工、裝配好的

13、工件，在金屬傳感器和光纖傳感器檢測到并進行分揀。它主要由傳送帶、物料槽、推料（分揀）氣缸、漫射式光電傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、金屬傳感器、光纖傳感器、磁感應(yīng)接近式傳感器組成。 傳送帶是把機械手輸送過來加工好的工件進行傳輸，輸送至分揀區(qū)。導(dǎo)向件是用糾偏機械手輸送過來的工件。三條物料槽分別用于存放加工好的金屬、黑色工件和白色工件。傳送和分揀的工作過程：本站的功能是完成從裝配站送來的裝配好的工件進行分揀。當(dāng)輸送站送來工件放到傳送帶上并為入料口漫射式光電傳感器檢測到時，將信號傳輸給PLC，通過PLC 的程序啟動變頻器，電機運轉(zhuǎn)驅(qū)動傳送帶工作，把工件帶進分揀區(qū)，如果進入分揀區(qū)工件為金屬，則檢測金屬物料的接近

14、開關(guān)動作，作為1 號槽推料氣缸啟動信號，將金屬料推到1 號槽里；如果進入分揀區(qū)工件為白色，則檢測白色物料的光纖傳感器動作，作為2 號槽推料氣缸啟動信號，將白色料推到2 號槽里；如果進入分揀區(qū)工件為黑色，檢測黑色的光纖傳感器作為3 號槽推料氣缸啟動信號，將黑色料推到3 號槽里。自動生產(chǎn)線的加工結(jié)束。 1.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo) 輸入電壓：AC200～240V（帶保護地三芯插座） 消耗功率：250W 環(huán)境溫度范圍：-5～40℃ 氣源：大于0.2MPa切小于0.85Mpa 1.3 系統(tǒng)的設(shè)計要求 系統(tǒng)的設(shè)計要求主要包括功能要求和控制要求，進行設(shè)計之前，首先應(yīng)分析控制對象的要求。 1.3.

15、1 功能要求 材料分揀裝置應(yīng)實現(xiàn)基本功能如下 ： （1）分揀出金屬和非金屬 （2）分揀某一顏色塊 （3）分揀出非金屬中某一顏色塊 （4）分揀出金屬和非金屬中某一顏色塊 1.3.2 系統(tǒng)的控制要求 系統(tǒng)利用各種傳感器對待測材料進行檢測并分類。當(dāng)待測物體經(jīng)下料裝置送入傳送帶后，依次接受各種傳感器檢測。如果被某種傳感器測中，通過相應(yīng)的氣動裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前行。其控制要求有如下8個方面： （1）系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖 （2）電機運行，帶動傳輸帶傳送物體向前運行 （3）有物料時，下料汽缸動作，將物料送出 （4）當(dāng)光電感傳感器檢測到金屬物料時，推

16、汽缸1 動作 （5）當(dāng)光纖傳感器檢測到白色物料時，推汽缸2 動作 （6）當(dāng)光纖傳感器檢測到黑色材料時，推汽缸3 動作 （7）汽缸運行應(yīng)有動作限位保護 （8）下料槽內(nèi)無下料時，延時后自動停機 第2章 控制系統(tǒng)的硬件設(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，選擇合適的PLC類型，并分配I/O點。 2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 設(shè)計系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，如圖2.1 所示 圖2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖 2.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)即分析控

17、制系統(tǒng)的要求，確定I/O點數(shù)，選擇PLC的型號，然后進行I/O分配。 2.2.1 確定I/ O 點數(shù) （1）PLC 的I/O 接線 本單元中，傳感器信號占用6 個輸入點（1 個光電、2 個光纖、1 個金屬、3 個磁性開關(guān)），輸出點數(shù)為7 個，其中1 個輸出點提供給變頻器使用。選用西門子S7-224XP AC/DC/RLY主單元，共14 點輸入和10 點繼電器輸出，供料單元的I/O 接線原理圖如圖3- 所示。由PLC 來進行變頻器的啟動/ 停止操作、物料顏色屬性的判別以及相應(yīng)推出操作。在物料被推出，推桿伸出運動可能產(chǎn)生干擾信號，使得推出操作反復(fù)進行，為此應(yīng)采取相應(yīng)的屏蔽措施。如果希望增加變

18、頻器的控制點數(shù)，即可把Q0.4 、Q0.5 和Q0.6 分配給分揀氣缸電磁閥，而把Q0.0 ～ Q0.2 分配給變頻器的5、6、7 號控制端子用。 2.2.1-1分揀單元PLC 的 I/O 信號表 （2）分揀單元控制工藝要求 分揀單元與前述幾個單元電氣接線方法有所不同，該單元的變頻器模塊是安裝在抽屜式模塊放置架上的。因此，該單元PLC 輸出到變頻器控制端子的控制線，須首先通過接線端口連接到實訓(xùn)臺面上的接線端子排上，然后用安全導(dǎo)線插接到變頻器模塊上。同樣，變頻器的驅(qū)動輸出線也須首先用安全導(dǎo)線插接到實訓(xùn)臺

19、面上的接線端子排插孔側(cè)，再由接線端子排連接到三相交流電動機。 分揀單元需要完成在傳送帶上把不同顏色的工件從不同的滑槽分流的功能。為了使工件能準(zhǔn)確地推出，光纖傳感器靈敏度的調(diào)整、變頻器參數(shù)（運轉(zhuǎn)頻率、斜坡下降時間等）的設(shè)置以及軟件編程中定時器設(shè)定值的設(shè)置等，應(yīng)相互配合。 根據(jù)I/O表可以繪制出PLC的輸入輸出外部接線圖 圖2.2.1-2 2.3檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇 主要是對旋轉(zhuǎn)編碼器和各個傳感器的選擇，并對其作簡要介紹。 2.3.1 光電編碼器 在YL-335B 生產(chǎn)線的分揀單元的控制中，傳送帶定位

20、控制是由光電編碼器來進行完成的。同時，光電編碼器還要完成電機轉(zhuǎn)速的測量。圖是光電編碼器在分揀單元的兩種應(yīng)用。光電編碼器是通過光電轉(zhuǎn)換，將機械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，它主要用于速度或位置（角度）的檢測。典型的光電編碼器由碼盤（Disk）、檢測光柵（Mask） 光電轉(zhuǎn)換電路（包括光源、光敏器件、信號轉(zhuǎn)換電路）、機械部件等組成。一般來說，根據(jù)光電編碼器產(chǎn)生 脈沖的方式不同，可以分為增量式、絕對式以及復(fù)合式三大類，生產(chǎn)線上常采用的是增量式光電編碼器，其結(jié)構(gòu)如圖2.3.1-1所示。

21、 2.3.1-1增量式光電編碼器的組成 光電編碼器的碼盤條紋數(shù)決定了傳感器的最小分辨角度，即分辨角a=360 / 條紋數(shù)。如條紋數(shù)為500，則分辨角a=360 /500=0.72。在光電編碼器的檢測光柵上有兩組條紋A 和B，A、B 條紋錯開1/4 節(jié)距，兩組條紋對應(yīng)的光敏元件所產(chǎn)生的信號彼此相差90，用于辨向。此外在光電編碼器的碼盤里圈有一個透光條紋Z，用以每轉(zhuǎn)產(chǎn)生一個脈沖，該脈沖成為移轉(zhuǎn)信號或零標(biāo)志脈沖。其輸出波形圖如2.2.3-2圖 2

22、.3.1-2增量式編碼器輸出脈沖示意圖 YL-335B 分揀單元使用了這種具有A、B 兩相90o 相位差的旋轉(zhuǎn)編碼器，用于計算工件在傳送帶上的位置。編碼器直接連接到傳送帶主動軸上。該旋轉(zhuǎn)編碼器的三相脈沖采用NPN型集電極開路輸出，分辨率500 線，工作電源DC12 ～ 24V。本工作單元沒有使用Z 相脈沖，A、B 兩相輸出端直接連接到PLC 的高速計數(shù)器輸入端。計算工件在傳送帶上的位置時，需確定每兩個脈沖之間的距離即脈沖當(dāng)量。分揀單元主動軸的直徑為d=43mm, 則減速電機每旋轉(zhuǎn)一周，皮帶上工件移動距離L=π?d =3.1443=135.09 mm。故脈沖當(dāng)量μ 為μ=L/

23、500=0.27 mm。當(dāng)工件從下料口中心線移動到第一個推桿中心點的距離為164mm 時，旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出607 個脈沖。 2.3.2 光電傳感器 在自動化生產(chǎn)線的分揀單元中，當(dāng)工件進入分揀輸送帶時，分揀站上光電開關(guān)發(fā)出的光線遇到工件反射回自身的光敏元件，光電開關(guān)輸出信號啟動輸送帶運轉(zhuǎn)。將光電開關(guān)褐色線接PLC 輸入模塊電源“+”端，藍(lán)色線接PLC 輸入模塊電源“-”端，黑色線接PLC 的輸入點。 2.3.2-1光電開關(guān)電路原理圖 光電傳感器介紹：光電開關(guān)具有檢測距離長、對檢測物體的限制小、響應(yīng)速度快、分辨率高、便于調(diào)整、無活動觸點、可靠度高、線性度高、重復(fù)

24、性好、對激勵電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高、無輸入時有零位輸出電壓，引起測量誤差、不適用于高頻動態(tài)測量等特點。但在光電開關(guān)的安裝過程中，必須保證傳感器到被檢測物的距離必須在“檢出距離”范圍內(nèi)，同時考慮被檢測物的形狀、大小、表面粗糙度及移動速度等因素。 2.3.3 光纖傳感器 光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器，使待測參數(shù)與進入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)（如光的強度、波長、頻率、相位、偏正態(tài)等）發(fā)生變化，稱為被調(diào)制的信號光，在經(jīng)過光纖送入光探測器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測參數(shù)。 在分揀單元傳送帶上方分別裝有兩個光纖式接近開關(guān)，如圖2.3.3-1所示

25、，光纖式接近開關(guān)由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光纖檢測頭是分離的兩個部分，光纖檢測頭的尾端部分分成兩條光纖，使用時分別插入放大器的兩個光纖孔。光纖式接近開關(guān)的輸出連接至PLC。為了能對白色和黑色的工件進行區(qū)分，使用中將兩個光纖式接近開關(guān)靈敏度調(diào)整成不一樣。 光纖放大器 光纖檢測頭 2.3.3-1光纖式光電接近開關(guān)在分揀單元的應(yīng)用 光纖式光電接近開關(guān)（簡稱光纖式光電開關(guān)）也是光纖傳感器的一種，光纖傳感器傳感部分沒有絲毫電路連接，不產(chǎn)生熱量，只利用

26、很少的光能，這些特點使光纖傳感器成為危險環(huán)境下的理想選擇。光纖傳感器還可以用于關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的長期高可靠穩(wěn)定的監(jiān)視。相對于傳統(tǒng)傳感器光纖傳感器具有下述優(yōu)點：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。光纖放大器根據(jù)需要來放置。比如有些生產(chǎn)過程中煙火、電火花等可能引起爆炸和火災(zāi)，光能不會成為火源，所以不會引起爆炸和火災(zāi)，可將光纖測頭設(shè)置在危險場所，將放大器單元設(shè)置在非危險場所進行使用。安裝示意圖如2.3.3-2圖所示 2.3.3-2光纖傳感器安裝示意圖 光纖傳感器由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和

27、光纖檢測頭是分離的兩個部分。光纖傳感器結(jié)構(gòu)上分為傳感型，傳光型兩大類。傳感型是以光纖本身作為敏感元件, 使光纖兼有感受和傳遞被測信息的作用。傳光型是把由被測對象所調(diào)制的光信號輸入光纖, 通過輸出端進行光信號處理而進行測量的，傳光型光纖傳感器的工作原理與光電傳感器類似。在分揀單元中采用的就是傳光型的光纖式光電開關(guān), 光纖僅作為被調(diào)制光的傳播線路使用，因而。外觀如圖2-14 所示，一個發(fā)光端、一個光的接收端，分別連接到光纖放大器。光纖式光電開關(guān)在分揀單元的應(yīng)用在分揀單元的傳送帶上方分別裝有兩個光纖光電開關(guān)，光纖檢測頭的尾端部分分成兩條光纖，使用時分別插入放大器的兩個光纖孔。在分揀單元中光纖式光電開

28、關(guān)的放大器的靈敏度可以調(diào)節(jié)，當(dāng)光纖傳感器靈敏度調(diào)得較小時，對于反射性較差的黑色物體，光纖放大器無法接收到反射信號；而對于反射性較好的白色物體，光纖放大器光電探測器就可以接收到反射信號。從而可以通過調(diào)節(jié)光纖光電開關(guān)的靈敏度來判別黑白兩種顏色物體，將兩種物料區(qū)分開，從而完成自動分揀工序。 2.3.3-3光纖傳感器電路框圖 在分揀單元中如何來進行調(diào)試呢？使用螺絲刀來調(diào)整傳感器靈敏度。圖2.3.3-4給出了光纖放大器的俯視圖，調(diào)節(jié)靈敏度高速旋鈕就能進行放大器靈敏度調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)時，會看到“入光量顯示燈”發(fā)光的變化。在檢測距離固定后，當(dāng)白色工件出現(xiàn)在光纖測頭下方時，“動作顯示燈”亮，

29、提示檢測到工件，當(dāng)黑色工件出現(xiàn)在光纖測頭下方時， “動作顯示燈”不亮，這個光纖光電開關(guān)調(diào)試完成。 2.3.3-4光纖放大器的俯視圖 優(yōu)點：1 靈敏度較高； 2 幾何形狀具有多方面的適應(yīng)性，可以制成任意形狀的光纖傳感器； 3 可以制造傳感各種不同物理信息（聲、磁、溫度、旋轉(zhuǎn)等）的器件； 4 可以用于高壓、電氣噪聲、高溫、腐蝕、或其它的惡劣環(huán)境； 5 而且具有與光纖遙測技術(shù)的內(nèi)在相容性。 2.3.4電感接近開關(guān) 電渦流接近開關(guān)屬于電感傳感器的一種，是利用電渦流效應(yīng)制成的有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它由LC高

30、頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生電渦流。這個電渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是金屬物體。其工作原理圖如a所示。無論是哪一種接近傳感器，在使用時都必須注意被檢測物的材料、形狀、尺寸、運動速度等因素，如圖b所示。 a電渦流接近開關(guān)的工作原理圖 b接近傳感器與標(biāo)準(zhǔn)檢測物 在一些精度要求不是很高的場合，接近開關(guān)可以用來產(chǎn)品計數(shù)、測量轉(zhuǎn)速，甚至是旋轉(zhuǎn)位移的角度。但在一些要求較高的場合，往往

31、用光電編碼器來測量旋轉(zhuǎn)位移或者間接測量直線位移。 2.3.5磁性開關(guān) 在YL-335B 自動化生產(chǎn)線中，磁性開關(guān)用于各類氣缸的位置檢測，磁力式接近開關(guān)（簡稱磁性開關(guān)）是一種非接觸式位置檢測開關(guān)，這種非接觸式位置檢測不會磨損和損傷檢測對象物，響應(yīng)速度高。磁性開關(guān)用于檢測磁性物資的存在；安裝方式上有導(dǎo)線引出型、接插件式、接插件中繼型；根據(jù)安裝場所環(huán)境的要求接近開關(guān)可選擇屏蔽式和非屏蔽式。其實物圖及電氣符號圖如圖所示。 （a）實物圖

32、 （b）電氣符號圖 當(dāng)有磁性物質(zhì)接近下圖所示的磁性開關(guān)傳感器時，傳感器動作，并輸出開關(guān)信號。在實際應(yīng)用中，我們在被測物體上，如在氣缸的活塞（或活塞桿）上安裝磁性物質(zhì)，在氣缸缸筒外面的兩端位置各安裝一個磁感應(yīng)式接近開關(guān)，就可以用這兩個傳感器分別標(biāo)識氣缸運動的兩個極限位置。 （a）示意圖 （b）氣缸與磁性開關(guān) 2.3.6通用變頻器驅(qū)動裝置 YL-335B 分揀站使用的三相交流減速電機的速度、方向控制采用西門子通用變頻器MM420，其電氣連接如圖2.3.

33、6-1 所示。三相交流電源經(jīng)熔斷器、交流接觸器、濾波器（可選）、變頻器輸出到交流電動機。 2.3.6-1變頻器與電機的安裝接線 工作原理:變頻器控制輸出正旋波的驅(qū)動電源是以恒電壓頻率比（U/f）保持磁通不變?yōu)榛A(chǔ)的，在經(jīng)過正旋波脈寬調(diào)制（SPWM）驅(qū)動主電路，以產(chǎn)生U、V、W 三相交流電驅(qū)動三相交流異步電動機。 西門子通用變頻器MM420 由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為功率輸出器件，它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，降低了電動機運行的噪聲。MM420 變頻器的方框圖如圖2-29 所示，包含數(shù)字

34、輸入點：DIN1（端子⑤），DIN2（端子⑥），DIN3（端子⑦）；內(nèi)部電源+24V（端子⑧），內(nèi)部電源0V（端子⑨）；模擬輸入點：AIN+（端子③），內(nèi)部電源+10V（端子①），內(nèi)部電源0V（端子②）； 繼電器輸出：RL1-B（端子10），RL1-C（端子11）；模擬量輸出：AOUT+（端子12），AOUT-（端子13）；RS485串行通訊接口：P+（端子14），N-（端子15）等輸入輸出接口。同時帶有人機交互接口基本操作板（BOP）。其核心部件為CPU 單元，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，經(jīng)過運算輸出控制正旋波信號，經(jīng)過SPWM 調(diào)制，放大

35、輸出三相交流電壓驅(qū)動三相交流電機運轉(zhuǎn)。MM420 變頻器是一個智能化的數(shù)字式變頻器，在基本操作板（BOP）上可以進行參數(shù)設(shè)置。 參數(shù)分為4 個級別： 1 標(biāo)準(zhǔn)級：可以訪問最經(jīng)常使用的參數(shù)。 2 擴展級：允許擴展訪問參數(shù)的范圍，例如變頻器的I/O 功能。 3 專家級：只供專家使用。 4 維修級：只供授權(quán)的維修人員使用—具有密碼保護。 MM420 變頻器方框圖 保護功能 過載能力為150％額定負(fù)載電流，持續(xù)時間60秒； 過電壓、欠電壓保護； 變頻器過溫保護； 接地故障保護，短路保護； I2t電動機過熱保護； 采用PT

36、C通過數(shù)字端接入的電機過熱保護； 采用PIN編號實現(xiàn)參數(shù)連鎖； 閉鎖電機保護，防止失速保護 2.3.7電磁閥組和氣動控制回路 分揀單元的電磁閥組使用了三個由二位五通的帶手控開關(guān)的單電控電磁閥，它們安裝在匯流板上。這三個閥分別對金屬、白料和黑料推動氣缸的氣路進行控制，以改變各自的動作狀態(tài)。本單元氣動控制回路的工作原理如圖5-3 所示。圖中1A、2A 和3A 分別為分揀一氣缸、分揀二氣缸和分揀三氣缸。1B1、2B1 和3B1 分別為安裝在各分揀氣缸的前極限工作位置的磁感應(yīng)接近開關(guān)。1Y1、2Y1 和3Y1 分別為控制3 個分揀氣缸電磁閥的電磁控制端 分揀單元氣動控制回路工作原

37、理圖 第3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 軟件設(shè)計是PLC控制系統(tǒng)的核心，程序設(shè)計的主要任務(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)計出梯形圖。 3.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的要求，分析各個設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序，可畫出程序流程圖。如圖3.1-1所示 3.1-1控制系統(tǒng)流程圖 該系統(tǒng)可選擇連續(xù)或單次運行工作狀態(tài)。 若為連續(xù)運行狀態(tài)，則系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖中的汽缸3動作后，程序再轉(zhuǎn)到開始;若為單次運行，則汽缸3動作后停機。 如果需要，該系統(tǒng)可在分揀的同時對分揀的材料進行數(shù)量的統(tǒng)計，這只需在各汽缸動作的同時累計即可。應(yīng)用高速計數(shù)器編制程序，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的定位控

38、制功能。用高速計數(shù)器計數(shù)步進電機轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，來確定物料到達(dá)傳感器的距離，實現(xiàn)定位功能。定位時，電機停轉(zhuǎn)，計數(shù)器清零，傳感器開始工作，對物料進行分揀處理。 在汽缸1～3 動作后，電機重新運行，高速計數(shù)器也重新計數(shù)。 如果相應(yīng)的傳感器沒有檢測到物體，則電機重新運行，高速計數(shù)器也重 新計數(shù)，繼續(xù)運行到下一位置。 如果只對材料的某一特性進行分揀，比如只分揀金屬和非金屬，則只需對傳感器的安放或程序進行修改即可。 3.2 控制系統(tǒng)程序梯形圖設(shè)計 第4章 控制系統(tǒng)的調(diào)試 在PLC軟硬件設(shè)計完成后，應(yīng)進行調(diào)試工

39、作。因為在程序設(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，必需進行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。另外，一些硬件如傳感器等，在使用前，也需事先調(diào)試好。 4.1 硬件調(diào)試 1．電感式接近開關(guān)的調(diào)試 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。 2．光纖傳感器的調(diào)試 在電容傳感器下方的傳送帶上，放置不同顏色料塊，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不同顏色材料的檢出點。

40、3．光電傳感器的調(diào)試 通電狀態(tài)下，用于分揀單元工件檢測，當(dāng)有材料時候，燈亮同時步進電機轉(zhuǎn)動，沒有物料時候，則不亮步進電機不驅(qū)動。 4.2 軟件調(diào)試 將所編寫的梯形圖程序進行編譯，通過上下位機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缺陷或錯誤。為了及時發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯誤，減少系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試的工作量，確保系統(tǒng)在各種正常和異常情況時都能作出正確的響應(yīng)，需要進行離線測試，既不將PLC的輸出接到設(shè)備上。按照控制要求在指定輸入端輸入信號，觀察輸出指示燈的狀態(tài)，若輸出不符合要求，則查找原因，并排除之。 4.3 整體調(diào)試 將設(shè)

41、備接入PLC，進行聯(lián)機調(diào)試，看是否滿足要求，如果不滿足要求，可通過綜合調(diào)整軟件和硬件系統(tǒng)，直到滿足要求為止。  結(jié) 論 物料分揀采用可編程控制器PLC 進行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且勞動強度大大降低，可顯著提高勞動生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接，實現(xiàn)對物料實物流、物料信息流的分配和管理。 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、檢修方便等特點，受場地原因影響不大。 同時，只要根據(jù)不同的分揀對象，對本系統(tǒng)稍加修改即可實現(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

42、擇相應(yīng)的傳感器，就可對不同的物料進行分揀，具有廣泛的應(yīng)用前景。  致 謝 本論文是在靖文老師的悉心指導(dǎo)下完成的，論文從選題到寫作及最后的成稿，老師都給予了精心的指導(dǎo)和極大的幫助。 在此謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師致以由衷的感謝和崇高的敬意！ 畢業(yè)論文的這個機會，好好地總結(jié)一下我在學(xué)校所學(xué)的各門課程，將它們分化理解，合理分類，融會貫通。也不愧三年來老師含辛茹苦的授課和課下的諄諄教導(dǎo)，以及同學(xué)間的團結(jié)互助。這次畢業(yè)設(shè)計，老師給予我們許多幫助，同時也為我們指明了方向。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我們把以前所學(xué)都綜合起來，感覺自己的水平提高很多。我們了解

43、到了做一個系統(tǒng)的基本常識，為我們以后從事技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。 在設(shè)計的過程中遇到許多困難，在老師的幫助下，通過查資料，把困難都一一克服。另外我們在設(shè)計的過程中還得到許多同學(xué)的幫助，對于良師益友的幫助，我深表感謝。同時也感謝學(xué)校提供給我們一次提高的機會，我在此深表感謝。 父母十幾年寒心茹苦將我撫養(yǎng)成人，并以堅定的意志負(fù)擔(dān)起我求學(xué)的重?fù)?dān)，使我能安心學(xué)業(yè)，順利完成大學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)，實現(xiàn)兒時的夢想。還有我的兄長們在我成長期間一如既往地給我極大的關(guān)心與鼓舞，在此真誠感謝他們！ 最后，再次向所有幫助過我，激勵過我，關(guān)心過我的人，致以最誠摯的謝意和最美好的祝福！

44、 參考文獻 【1】 孫平 可編程控制器原理及應(yīng)用 北京高等教育出版社 1999年 【2】 張桂香 電氣控制與PLC應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社 2006年 【3】 張運波 工廠電氣控制技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社 2001年 【4】 余雷聲 電氣控制與PLC應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社 2001年 【5】 王兆義 小型可編程控制器實用技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社 2002年 【6】 張澤榮 可編程控制器原理及應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社 2002年 【7】 李景學(xué) 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及方法 化學(xué)工業(yè)出版社 2001年 【8】 田瑞庭 可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社 1994 年 【9】 呂景泉 自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試(第二版) 2009年