基于PLC分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 基于PLC分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè) @2 學(xué)生姓名 @2 班級(jí) @@ 學(xué)號(hào) @@ 指導(dǎo)教師 @@ 完成日期 2013年6月7日 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(2013) 基于PLC分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，市場的競爭也越來越激烈，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(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

2、一種成本低，效率高的材料自動(dòng)分揀裝置，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(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)要求。 PLC控制分揀裝置涵蓋了PLC技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容，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技術(shù)結(jié)合氣動(dòng)、傳感器和位置控制等

3、技術(shù)，設(shè)計(jì)不同類型材料的自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的靈活性較強(qiáng)，程序開發(fā)簡單，可適應(yīng)進(jìn)行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求。 這篇論文主要介紹了PLC控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，以及一些調(diào)試方法。本論文采用三菱FX2N系列的PLC實(shí)現(xiàn)控制分揀裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容是在工藝要求的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，然后再進(jìn)行梯形圖的編程，并對(duì)梯形圖中關(guān)鍵步驟進(jìn)行了解釋和說明。最后在三菱PLC學(xué)習(xí)軟件FX-TRN-BEG-C仿真軟件進(jìn)行了仿真研究，通過仿真結(jié)果，說明硬件和軟件編制的正確性。 關(guān)鍵詞：分揀；PLC；三菱；電氣自動(dòng)化 PLC-based sorting system design

4、Abstract: With the continuous development of increasingly fierce market competition, the various production companies are therefore an urgent need to improve production technology, improve production efficiency, especially in the need for material sorting business in the past has been using manual

5、sorting methods , resulting in low productivity, high production costs, the competitiveness of enterprises is poor, automatic sorting of materials has become the only option. In response to these problems, the use of PLC technology to design a low-cost, high efficiency materials automatic sorting de

6、vice, material sorting process achieved good control effect. Sorting of materials using programmable controllers PLC control, continuous, large quantities of cargo sorting, sorting error rate is low and the labor intensity greatly reduced, can significantly improve labor productivity. Moreover, the

7、sorting system can be flexibly connected seamlessly with other logistics equipment, to achieve real materials logistics, materials distribution and management of information flow. The design uses standardized, modular assembly, having a flexible system layout, maintenance, overhaul and convenient fe

8、atures, subject to site causes little impact. Meanwhile, as long as the object depending on the sorting, the system requires little modification can be realized. PLC control sorting device covers PLC technology, pneumatic technology, sensor technology, position control technology and other content,

9、is the actual industrial field production equipment miniatures. Application of PLC technology combined with pneumatic, sensors and position control technology, the design of automatic sorting of different types of materials control system. Strong flexibility of the system, program development easy s

10、orting of materials can be adapted to flexible production line requirements. ???? This paper introduces the PLC control system hardware and software design, as well as some debugging methods. In this thesis, Mitsubishi FX2N series PLC sorting device for control system design. Main contents are base

11、d on the requirements in the process, the first advanced hardware system design, and then the ladder programming, and the key steps of the ladder explanation. Finally learning software in Mitsubishi PLC FX-TRN-BEG-C simulation software for the simulation, the simulation results illustrate the correc

12、tness of hardware and software development. Key words ：Sort out；PLC；Mitsubishi；Electrical automation 目 錄 1 緒論 1 1.1 選題背景與意義 1 1.2 分揀系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容 1 2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 1 2.1 設(shè)計(jì)要求 1 2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 2 2.3 主要控制器件選擇 2 2.4 其他外圍電氣原件的選擇簡介 3 2.5 編程語言的選擇 3 3 PLC簡介基本結(jié)構(gòu)和工作原理簡介 4 3.1 PLC的發(fā)展史與簡介 4 3.2 PLC

13、的基本構(gòu)成 5 3.3 PLC的基本工作原理 5 3.4 PLC的掃描工作方式 6 3.5 三菱PLC仿真軟件FX-TRN-BEG-C說明 7 4 PLC分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 4.1 系統(tǒng)功能的介紹和控制的細(xì)節(jié) 10 4.2 分揀系統(tǒng)的I/O口清單 10 4.3 分揀系統(tǒng)硬件接線圖 12 4.4 PLC分揀系統(tǒng)的電路原理圖 13 4.5 梯形圖及部分程序說明 13 5 基于PLC控分揀系統(tǒng)的PLC仿真調(diào)試 17 5.1 仿真界面 17 5.2 仿真過程說明 18 結(jié)束語 20 參考文獻(xiàn) 21 致 謝 22 附 錄 23

14、 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(2013) 基于PLC分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 選題背景與意義 這篇設(shè)計(jì)三菱PLC軟件為背景，主要是對(duì)基于PLC控制分揀系統(tǒng)進(jìn)行說明。在20世紀(jì)80年代，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展極大的推動(dòng)了PLC的發(fā)展，在分揀系統(tǒng)中采用工業(yè)機(jī)械設(shè)備，不僅可以提高產(chǎn)品的控制力度，而且對(duì)人身安全保障進(jìn)一步加強(qiáng)，改善了工作的環(huán)境，減輕勞動(dòng)力度，大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，可編程控制器是繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，如今在機(jī)械手控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。如PLC可

15、進(jìn)行模擬量控制、位置控制和PID控制等，易于實(shí)現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通信功能的實(shí)現(xiàn)更使PLC 如虎添翼。采用FX-TRN-BEG-C仿真軟件作為平臺(tái)，將機(jī)械手的動(dòng)作過程進(jìn)行了動(dòng)畫顯示，使機(jī)械手的動(dòng)作過程更加形象化。這樣一來更進(jìn)一步學(xué)習(xí)PLC 的相關(guān)知識(shí)，了解世界先進(jìn)水平。這篇論文設(shè)計(jì)主要是介紹的是基于PLC分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 1.2 分揀系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容 首先對(duì)基于PLC的分揀系統(tǒng)做一個(gè)大體的介紹，了解分揀系統(tǒng)的發(fā)展歷史、工作情況及控制系統(tǒng)組成；接著闡述PLC的特點(diǎn)；然后全面介紹可編程控制器FX2N；隨后確定主電路圖；利用PLC編程實(shí)現(xiàn)分揀系統(tǒng)的控制；完成PLC選型和I/O接口的分配和連接，

16、編制梯形圖；最后進(jìn)行仿真跟調(diào)試以達(dá)到預(yù)期的效果。 2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，首先確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，然后對(duì)各種控制器件進(jìn)行性能價(jià)格比較，選擇合適的方案設(shè)計(jì)?，F(xiàn)分別敘述如下。 2.1 設(shè)計(jì)要求 根據(jù)任務(wù)書的內(nèi)容，本次設(shè)計(jì)的基于PLC分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須滿足如下要求。 A. 滿足工藝上的要求。 B. 要能夠正確地傳送出大中小件物品。 C. 能夠畫出系統(tǒng)流程圖。 D. 設(shè)計(jì)出硬件接線圖。 E. 進(jìn)行梯形圖編制 。 F. 通過仿真證明這篇設(shè)計(jì)的正確性。 2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)以數(shù)字控制作為控制核心，以輸入端口的信號(hào)為數(shù)據(jù)輸入，經(jīng)過數(shù)字處理器進(jìn)行處理

17、，確定輸出達(dá)到要求的控制結(jié)果。其結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。 輸入電路 數(shù)字處理 輸出電路 控制電氣設(shè)備 圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 2.3 主要控制器件選擇 數(shù)字處理器的選擇是最關(guān)鍵的一個(gè)部分，一般情況，數(shù)字處理器有PLC和單片機(jī)兩種選擇，單片機(jī)雖然市場上比較低廉，但是設(shè)計(jì)復(fù)雜，程序編制比較繁瑣，而且抗干擾能力差。但PLC接線方便，控制簡單，編程方便，抗干擾能力強(qiáng)，因此要根據(jù)實(shí)際情況，要綜合考慮。這篇設(shè)計(jì)所選用的數(shù)字處理器需要滿足低功耗、低價(jià)格、開發(fā)簡單的特點(diǎn)。下面分別介紹單片機(jī)和PLC各自特點(diǎn)。 A．單片機(jī)的特點(diǎn) 單片機(jī)具有小巧

18、靈活，成本低，易于產(chǎn)品化，可靠性高；控制能力強(qiáng)，具有位操作指令，也可實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制。單片機(jī)的主要系列是51單片機(jī)，性價(jià)比高。也有16以及32位的ARM芯片。根據(jù)單片機(jī)的特點(diǎn)，單片機(jī)主要應(yīng)用在測控系統(tǒng)中，如電鍍生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，人工氣候測控系統(tǒng)等，這些應(yīng)用主要是達(dá)到測量與控制的目的；智能儀表，如溫度，濃度，壓力等，這主要是推動(dòng)儀表的數(shù)字化，多功能化； 單片機(jī)的多機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為功能集散系統(tǒng)，并行多機(jī)處理及局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 B．PLC特點(diǎn) a．通用靈活，功能完善，抗干擾能力強(qiáng) PLC具有各種擴(kuò)展單元，結(jié)構(gòu)形式多種做樣?？梢苑奖愕剡m用不同工業(yè)控制需要的I/O節(jié)點(diǎn)數(shù)，為了工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還

19、有許多通信連網(wǎng)的接口模塊等。它也可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域?，F(xiàn)今PLC的功能單元越來越多，讓PLC的控制也編程非常容易，即使是復(fù)雜的系統(tǒng)。 b．編程簡單方便，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC也就是用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的接口多，功能強(qiáng)，編程方便，簡單易學(xué)。很多編程人員都用PLC編程。 c．調(diào)試周期短，維護(hù)方便，容易改造 PLC采用了軟件來取代大量的中間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，而安裝線則比繼電器控制系統(tǒng)少了很多。如此一來，便減少了設(shè)計(jì)和施工的工作量，同時(shí)PLC軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試都在實(shí)驗(yàn)室模擬進(jìn)行，模擬好后再進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，方便省時(shí)。這也大大提高了工作效率，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，加快了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期。 d．體積小

20、，重量輕，能耗低 PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊密，堅(jiān)固，功耗低。它在系統(tǒng)上配置靈活，同時(shí)所具有的技術(shù)條件，能在高溫，震動(dòng)等惡劣環(huán)境下工作，能在強(qiáng)電磁干擾下工作，這便是PLC產(chǎn)品的市場存在價(jià)值。 綜上所述，本次設(shè)計(jì)經(jīng)過比較后選用PLC作控制核心。 2.4 其他外圍電氣原件的選擇簡介 本次采用220V電壓等級(jí)的接觸器。接觸器電壓等級(jí)選擇很重要，應(yīng)根據(jù)其所控制負(fù)載任務(wù)等情況,選擇接觸器的電流壓等級(jí)。 按鍵，是一種電閘(或稱開關(guān)），用來控制機(jī)械或程式的某些功能。若按鈕是紅色的，則是用來停止某一功能，若按鈕是綠色的，則可開始某一項(xiàng)功能。按鈕的形狀通常是圓形或方形。按鍵這

21、個(gè)最基本人機(jī)接口工具，電子產(chǎn)品大都有用到?，F(xiàn)代工藝中按鍵的外觀也變的越來越多樣化。本次采用普通工業(yè)按鈕。 對(duì)于電阻極大的指示燈，一般通過電流小，在電壓達(dá)不到額定電壓時(shí)不能亮。一般情況下這種指示燈內(nèi)有一個(gè)電容，而且一個(gè)小小的指示燈是耐不了220V的電壓的。因此選用36V電壓等級(jí)。 用于電氣控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)檢測的行程開關(guān)。用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。構(gòu)造：由操作頭、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼組成。 感應(yīng)開關(guān)也是分揀系統(tǒng)中所必須的，當(dāng)檢測到物體的時(shí)候開關(guān)會(huì)自動(dòng)接通負(fù)載。物件不離開且在活動(dòng)，開關(guān)就會(huì)持續(xù)導(dǎo)通；當(dāng)物件由此離開后，開關(guān)會(huì)延長一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉，物件到的時(shí)候燈亮，物件

22、離開的時(shí)候燈熄，安全節(jié)能，又親切方便。 2.5 編程語言的選擇 當(dāng)前，PLC為客戶提供了多種多樣編程語言，以來適應(yīng)用戶編制程序的需要。PLC通常提供的有以下幾種編程語言：梯形圖、指令表、順序功能圖和功能塊圖。 A、梯形圖 梯形圖編程的語言是在繼電器控制系統(tǒng)原理圖的前提下演化而來的。梯形圖的特點(diǎn)是易于理解、簡單明了、形象、直觀，非常適合于開關(guān)量邏輯的控制，是PLC最普遍、最基本的編程語言。 B、語句表（STL） 語句表是用助記符來表達(dá)PLC的各種功能。一般可以與梯形圖互相轉(zhuǎn)化，互為補(bǔ)充。目前，大多數(shù)PLC都有語句表編程功能。 C、順序功能圖(SFC) 順

23、序功能圖是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，同時(shí)也是設(shè)計(jì)PLC順序控制程序的一種有力工具。 D、功能塊圖（FBD） 邏輯功能圖 沿用了半導(dǎo)體邏輯電路的邏輯方塊圖，使用非常方便。 3 PLC簡介基本結(jié)構(gòu)和工作原理簡介 3.1 PLC的發(fā)展史與簡介 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)邏輯開始進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。近30年來，PLC不斷發(fā)展更新，功能日益強(qiáng)大。一些大規(guī)模的集成電路和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的逐漸改善，PLC的發(fā)展過程大致分為三大階段： 早期PLC的雛形是在世界性技術(shù)不斷改造下，需要找尋更可靠的功能好且響應(yīng)快的工業(yè)控制器，經(jīng)過多次嘗試，從而把計(jì)算機(jī)的功能以及繼電器控制

24、系統(tǒng)的簡單移動(dòng)操作方便等優(yōu)點(diǎn)集合，從而創(chuàng)立了工業(yè)控制的新局面，這就稱為可編程序邏輯控制器。 中期的PLC發(fā)展，也就是20世紀(jì)70年代中期到80年代中后期。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PC具有了更多功能，增加了運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送等功能，而且做到了小型化，微電腦技術(shù)的工業(yè)控制器，它為工業(yè)控制方面帶來了很大的改革。 到了20世紀(jì)80年代中了后期至今。集成電路有了更大規(guī)模的發(fā)展，微處理器的構(gòu)成的微機(jī)化PLC 也有了驚人的變化，功耗和體積，設(shè)計(jì)，性能等方面有了新的突破。目前PLC已經(jīng)在智能化方面得到了很好的發(fā)展?？梢詫?shí)現(xiàn)控制的幾乎是全程自動(dòng)化，只需要簡單的人為控制。 他在工業(yè)控制中占又非常重要的

25、地位的原因，也是因?yàn)樗哂羞@樣的特點(diǎn)。而這篇設(shè)計(jì)也對(duì)PLC的發(fā)展、基本結(jié)構(gòu)也做了相關(guān)的介紹。 PLC的指令系統(tǒng)相當(dāng)完善，它有各種各樣的I/O接口、有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，PLC 也具有下列基本功能： 程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；邏輯處理功能；高速計(jì)數(shù)功能；數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；中斷處理（可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能；準(zhǔn)確定時(shí)功能；聯(lián)網(wǎng)通信功能；自檢測、自診斷功能。 根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的部件分配控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。 A．控制功能 PLC的開關(guān)量邏輯控制功能應(yīng)用的最為廣泛。它可用于單機(jī)控制或多機(jī)控制，也可用于運(yùn)動(dòng)控制，位置的變化，如何變動(dòng)，在什么方向上運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)程序都是

26、由PLC語言完成。 B．?dāng)?shù)據(jù)處理 如今的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算，包括函數(shù)邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、排序和查表等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集，分析和處理。數(shù)據(jù)處理一般應(yīng)用在大中型控制系統(tǒng)中，它具有CNC功能，也就是計(jì)算機(jī)數(shù)字控制功能，把支持順序控制的PLC與數(shù)字控制設(shè)備緊密集合起來。 C．通信連網(wǎng) 如今的PLC幾乎都采用了通信，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有RS232和RS485接口，樂意進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制。那么多臺(tái)PLC彼此之間也就可以聯(lián)網(wǎng)，通信，外部器件和一臺(tái)或者多臺(tái)PLC的信號(hào)處理單元之間可以實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的交換，例如一些程序轉(zhuǎn)移，數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移，一些監(jiān)視診斷也是可以的。 3.2 PLC的基本構(gòu)成 PLC實(shí)質(zhì)

27、上是一種工業(yè)計(jì)算機(jī)，所以與計(jì)算機(jī)的組成十分相似。PLC內(nèi)部通過各種總線連接，外部根據(jù)相應(yīng)設(shè)備與控制裝置整個(gè)組成PLC控制系統(tǒng)。CPU通過各類總線與儲(chǔ)存單元還有各類接口相連。作為PLC的核心，CPU不斷采集輸入信號(hào)，刷新系統(tǒng)輸出，執(zhí)行用戶程序。 PLC的存儲(chǔ)器有用戶存儲(chǔ)器和系統(tǒng)存儲(chǔ)器兩種。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)程序，用戶存儲(chǔ)器用于存放用戶程序。 3.3 PLC的基本工作原理 在PLC中有大量各種各樣的繼電器，這些繼電器一般是用計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)器來模擬的，稱為軟繼電器，存儲(chǔ)器中的一位有兩種狀態(tài)：0和1。通常用0來表示繼電器失電，用1表示繼電器得電。 PLC可以分成3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的電路： 輸入

28、部分電路：由PLC內(nèi)部的24V直流電源 、輸入繼電器等與外部輸入按鈕、接點(diǎn)組成，用于接收外部輸入信號(hào) 邏輯部分電路：它是一種控制程序，以梯形圖的形式表達(dá)，它的表達(dá)方式和控制電路基本一樣，是聯(lián)系輸入和輸出的橋梁 輸出部分電路：由PLC內(nèi)部的輸出繼電器接點(diǎn)等與外部負(fù)載和外部電源組成，用于外部輸出控制。 因此PLC的控制原理和分析方法與常規(guī)控制電路基本上是一樣的。 盡管PLC仿照了常規(guī)電器的控制原理，但它畢竟是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，有著計(jì)算機(jī)控制的方式和特點(diǎn)，它的工作過程分為幾個(gè)階段： A． 輸入采樣階段 B． 程序處理階段 C 輸出刷新結(jié)果階段 3.4 PLC的掃描工作方式

29、 可編程序控制器的工作方式是采用循環(huán)掃描方式進(jìn)行工作的，PLC掃描工作過程除了執(zhí)行用戶程序外，在每次掃描工作過程中還要完成內(nèi)部處理、通信服務(wù)工作。每一次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期或工作周期。PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)的。PLC工作的全過程一般可以分為三部分：上電處理、掃描過程、診斷處理。如圖3-1所示。 Y N 開始 內(nèi)部處理 通信處理 輸入掃描 程序執(zhí)行 輸出處理 RUN方式？ 圖3-1 PLC的掃描過程 PLC的指令系統(tǒng)相當(dāng)完善，它有各種各樣的I/O接口、有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，PLC 也具有下列基本功能： 程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；邏輯處理

30、功能；高速計(jì)數(shù)功能；數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；中斷處理（可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能；準(zhǔn)確定時(shí)功能；聯(lián)網(wǎng)通信功能；自檢測、自診斷功能。 根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的部件分配控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。 A．控制功能 PLC的開關(guān)量邏輯控制功能應(yīng)用的最為廣泛。它可用于單機(jī)控制或多機(jī)控制，也可用于運(yùn)動(dòng)控制，位置的變化，如何變動(dòng)，在什么方向上運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)程序都是由PLC語言完成。 B．?dāng)?shù)據(jù)處理 如今的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算，包括函數(shù)邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、排序和查表等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集，分析和處理。數(shù)據(jù)處理一般應(yīng)用在大中型控制系統(tǒng)中，它具有CNC功能，也就是計(jì)算機(jī)數(shù)字控制功能，把支持順序控制的PLC與

31、數(shù)字控制設(shè)備緊密集合起來。 C．通信連網(wǎng) 如今的PLC幾乎都采用了通信，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有RS232和RS485接口，樂意進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制。那么多臺(tái)PLC彼此之間也就可以聯(lián)網(wǎng)，通信，外部器件和一臺(tái)或者多臺(tái)PLC的信號(hào)處理單元之間可以實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的交換，例如一些程序轉(zhuǎn)移，數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移，一些監(jiān)視診斷也是可以的。 3.5 三菱PLC仿真軟件FX-TRN-BEG-C說明 三菱模擬軟件FX-TRN-BEG-C 是針對(duì)FX 系列PLC 系列設(shè)計(jì)的一套模擬軟件，初學(xué)者如果熟悉三菱PLC ，就可以編制程序輸入后通過動(dòng)畫證明程序是否正確。FX系列PLC擁有非常高的運(yùn)行速度，是三菱公司的主要產(chǎn)品，其在容量，

32、數(shù)度，網(wǎng)絡(luò)功能方面都有很大的加強(qiáng)。它有很多子系列，F(xiàn)X1S,FX2N等，而FX2N是FX家族系列中最先進(jìn)的系列，它是小型化，高速度具有高處理及可擴(kuò)展大量滿足單個(gè)需要功能模塊的特點(diǎn)，為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力其換代產(chǎn)品，各種功能都有了極大的提升。程序容量：FX系列的各個(gè)產(chǎn)品的內(nèi)置容量各不相同。AM可使用存儲(chǔ)盒，最大可擴(kuò)充至16K步。軟件指令非常多，它的一些指令能滿足很高的數(shù)據(jù)處理?？梢杂煤唵沃噶羁刂茝?fù)雜的系統(tǒng)。便利指令數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)，各種控制指令等。ASCII code印刷，HEX ASCII變換等。時(shí)計(jì)控制內(nèi)置時(shí)鐘的數(shù)據(jù)校驗(yàn)，讀出、寫入、加減法等。 FX2N型PLC是FX系列

33、中最先進(jìn)的超級(jí)微型PLC，其主要是通過輸入端子和輸出端子與外部控制電器聯(lián)系的。為了反映輸入和輸出的工作狀態(tài)，PLC設(shè)置了輸入和輸出信號(hào)燈，例如某輸入端子連接的按鈕閉合，對(duì)應(yīng)輸入端子的輸入信號(hào)燈亮，某輸出端子連接的繼電器線圈動(dòng)作時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出端子的信號(hào)燈亮，為觀察PLC的輸入輸出工作狀態(tài)提供了方便。 在編程時(shí)候，三菱PLC仿真軟件FX-TRN-BEG-C軟件和GX Developer軟件有很多相同，操作手法幾乎相同，如需要常開觸點(diǎn)，菜單欄上就有， 常開，常閉節(jié)點(diǎn)指令。上升沿和下降沿指令等。 程序編制完成后，必須轉(zhuǎn)換，這和軟件一模一樣，都是按F4。如果程序正確，編譯就能成功，如果程序有錯(cuò)誤，界面

34、就會(huì)提示“不能轉(zhuǎn)換”，這就需要重新審查所編的程序，轉(zhuǎn)換成功后，原本背景為灰色的程序就變成背景為透明，然后把程序輸入到PLC中，仿真就可以運(yùn)行了。三菱PLC仿真軟件FX-TRN-BEG-C軟件操作步驟如下。 首先安裝三菱FX系列PLC，打開安裝程序FXTRN，如圖3-2所示。 圖3-2 FX-TRN-BEG-C軟件開始界面 出現(xiàn)對(duì)話框，選擇從頭開始，點(diǎn)擊高級(jí)挑戰(zhàn)，如圖3-3所示。 圖3-3 FX-TRN-BEG-C軟件選擇項(xiàng)目界面 選擇指定的項(xiàng)目后，雙擊項(xiàng)目，產(chǎn)生如圖3-4所示。 圖3-4 FX-TRN-BEG-C軟件項(xiàng)目開始界面 接下來是梯形圖

35、的編輯，編輯完了以后就是按F4，再PLC的寫入，然后運(yùn)行，最后調(diào)試。 4 PLC分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 系統(tǒng)功能的介紹和控制的細(xì)節(jié) 系統(tǒng)的工作流程為SW1控制自動(dòng)或手動(dòng)，SW2控制推出機(jī)構(gòu)操作，兩個(gè)開關(guān)SW1和SW2作用是不同的。工件通過電機(jī)Y1、Y2、Y4、Y5控制的傳送帶到達(dá)X1、X2和X3傳感器自動(dòng)識(shí)別物品的大中小類型。當(dāng)工件被判斷為大時(shí)，分揀器Y3向下打，工件通過Y2控制的傳送帶傳送到限位開關(guān)X4后在傳送帶右端落下；當(dāng)工件被判斷為中時(shí)，分揀器Y3向上打，工件通過Y4控制的傳送帶傳送到限位開關(guān)X5，后產(chǎn)生取出指令，由Y7控制的機(jī)械手將工件搬運(yùn)到儲(chǔ)物箱中；當(dāng)工件被判斷為小時(shí)，分揀器

36、Y3向下打，工件通過傳送帶Y2移動(dòng)到感應(yīng)開關(guān)X6時(shí)，傳送帶停止，由Y6控制的推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作，將物件推落。按此流程循環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)作。 4.2 分揀系統(tǒng)的I/O口清單 根據(jù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，把輸入和輸出端口的地址分配如表4-1所示。 表 4-1 輸入口分配 名稱 輸入端口 功能說明 SQ1 （限位開關(guān)） X0 機(jī)械手在原點(diǎn)位置 SQ2 （感應(yīng)開關(guān)） X1 判斷物件的大小 ，如有感應(yīng)，是大物件 SQ3 （感應(yīng)開關(guān)） X2 判斷物件的大小 ，如有感應(yīng)，是中物件 SQ4 （感應(yīng)開關(guān)） X3 判斷物件的大小 ，如有感應(yīng)，是小物件 SQ5 （限位開關(guān)） X4 工件掉落指令

37、 SQ6 （限位開關(guān)） X5 物件在桌面上 SQ7 （感應(yīng)開關(guān)） X6 檢測到小部件使推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作 SQ9 （限位開關(guān)） X10 機(jī)械手在原點(diǎn)位置 SQ10 （限位開關(guān)） X11 部件在桌子上 SQ11 （感應(yīng)開關(guān)） X12 機(jī)器人操作完成 SB1(按鈕) X20 手動(dòng)按鈕供給指令 SB2(按鈕) X21 手動(dòng)第一傳送帶指令 SB3(按鈕) X22 手動(dòng)第二傳送帶指令 SB4(按鈕) X23 手動(dòng)機(jī)械手指令 SA1 X24 自動(dòng)和手動(dòng)切換 SA2 X25 推出工件 輸出口分配表如表4-2所示： 表 4-2 輸出口分

38、配表 名稱 輸出口 功能 KM1（接觸器） Y0 工件供給 KM2（接觸器） Y1 第一輸送帶正轉(zhuǎn) KM3（接觸器） Y2 第二輸送帶正轉(zhuǎn) YV1（電磁閥） Y3 分揀器 KM4（接觸器） Y4 第三輸送帶正轉(zhuǎn) KM5（接觸器） Y5 第四輸送帶正轉(zhuǎn) YV2（電磁閥） Y6 推出機(jī)構(gòu) YV3（電磁閥） Y7 取出指令 指示燈 Y20 大物件指示燈 指示燈 Y21 中物件指示燈 指示燈 Y22 小物件指示燈 指示燈 Y23 推出工件指示燈 從輸入端口和輸出端口分配地址可以看到，輸入有感應(yīng)開關(guān)，限位

39、開關(guān)、按 鈕等組成，而輸出有接觸器、電磁閥和指示燈等組成，能夠滿足系統(tǒng)的硬件要求。 4.3 分揀系統(tǒng)硬件接線圖 PLC分揀系統(tǒng)的硬件接線圖如圖4-1所示。 圖4-1 硬件接線圖 從圖4-1可以看出，PLC輸入繼電器接的有限位開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)、起動(dòng)按鈕等，輸出接的是接觸器、指示燈、電磁閥等，值得注意的是，Y3的分揀器是電磁閥。 4.4 PLC分揀系統(tǒng)的電路原理圖 PLC分揀系統(tǒng)的主電路圖如圖4-2所示。 圖 4-2 PLC控制主電路 從主電路可以得知，本次設(shè)計(jì)共有5個(gè)電動(dòng)機(jī)，分別控制工件的供給、第一、第二、第三、第四傳動(dòng)帶的運(yùn)行，第三、第四傳動(dòng)帶需要把大中小工件送

40、往不同的位置，交流異步電動(dòng)機(jī)的主電路主要是由空氣開關(guān)、熔斷器、接觸器、熱繼電等構(gòu)成，主要起著保護(hù)電機(jī)作用，對(duì)于欠壓保護(hù)，過電流保護(hù)和過熱保護(hù)都能起到作用。從而保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 4.5 梯形圖及部分程序說明 梯形圖是本次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，現(xiàn)對(duì)某些重要程序進(jìn)行解釋說明。 圖4-3 編制程序的說明及解釋（a） （a）如圖4-3所示，X24是自動(dòng)手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，當(dāng)X24閉合時(shí)候，系統(tǒng)就處于自動(dòng)狀態(tài)，否則就是處于手動(dòng)狀態(tài)，X20是自動(dòng)、手動(dòng)狀態(tài)時(shí)候的起動(dòng)按鈕，當(dāng)在按下X20的時(shí)候，Y0得電并自鎖，供給指令Y0發(fā)出，供給工件。 同時(shí)閃爍燈在以下情況下點(diǎn)亮。 紅燈：當(dāng)機(jī)器人補(bǔ)給一個(gè)部件時(shí)

41、點(diǎn)亮 綠燈：當(dāng)傳送帶移動(dòng)時(shí)點(diǎn)亮 黃燈：當(dāng)傳送帶停止時(shí)點(diǎn)亮 圖4-4 編制程序的說明及解釋（b） （b）如圖4-4所示，對(duì)于工件的大、中、小，是通過三個(gè)感應(yīng)開關(guān)X0、X1、X2來判斷的，由三個(gè)感應(yīng)開關(guān)控制分揀器Y3，當(dāng)檢測到大、小物件時(shí)，分揀器Y3被置為ON，當(dāng)檢測到中物件時(shí)，分揀器Y3被置為OFF，為下一步工序打下基礎(chǔ)。 圖4-5 編制程序的說明及解釋（c） (c) 如圖4-5所示，X24置為ON時(shí)為自動(dòng)，此時(shí)第一傳送帶、第二傳送帶、第三傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)開始計(jì)數(shù)，十個(gè)為一組。M5為中間繼電器，當(dāng)X6檢測到小物件時(shí)，控制推出機(jī)構(gòu)Y6動(dòng)作。X25為手動(dòng)控制推出機(jī)構(gòu)。

42、 圖4-6 編制程序的說明及解釋（d） （d）如圖4-6所示，當(dāng)檢測出是大工件、中工件或小工件時(shí)候，Y3動(dòng)作，把大工件或小工件推出到第三個(gè)或者第四個(gè)傳送帶，傳送帶根據(jù)工件的大小，傳送到指定位置。特別指出小工件需要Y6推落。 圖4-7編制程序的說明及解釋（e） （e）如圖4-7所示，對(duì)于中工件，由第三傳動(dòng)帶正轉(zhuǎn)到傳送桌子上被X11檢測到后，取出指令Y7動(dòng)作，把中工件送到指定位置。X23為手動(dòng)控制取出指令Y7。當(dāng)檢測部件X4、X6、X10檢測到工件的同時(shí)，檢測工件大中小傳感裝置復(fù)位。 圖4-8 編制程序的說明及解釋（f） （f）如圖4-8所示，中間繼電器M11的添加使開關(guān)

43、X24可以達(dá)到自動(dòng)控制的效果。 圖4-9 編制程序的說明及解釋（g） （g）如圖4-9所示，在傳送帶上檢測到大、中、小部件時(shí)輸入傳感器上（X1），中（X2）,下（X3）分揀時(shí)對(duì)應(yīng)的指示燈亮起，大物件對(duì)應(yīng)指示燈Y20，中物件對(duì)應(yīng)指示燈Y21，小物件對(duì)應(yīng)指示燈Y22 圖4-10 編制程序的說明及解釋（h） （h）如圖4-10所示，124條指令是為了在工件被計(jì)數(shù)到十時(shí)使計(jì)數(shù)器清零，方便下一次循環(huán)。下面的指令是使計(jì)數(shù)完成的同時(shí)第四傳送帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 具體程序見附錄。 5 基于PLC控分揀系統(tǒng)的PLC仿真調(diào)試 5.1 仿真界面 仿真界面如圖5-1所示。

44、 圖5-1 分揀系統(tǒng)仿真界面 從仿真界面可以看出，本軟件通過動(dòng)畫演示來證明程序編寫的正確性。當(dāng)程序編寫好后，動(dòng)畫就按照程序指令來進(jìn)行。 5.2 仿真過程說明 PLC寫入完成后，轉(zhuǎn)換開關(guān)X24處于閉合，系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)，按下X20后，供給個(gè)工件如圖5-2所示。 圖5-2手動(dòng)狀態(tài)仿真運(yùn)行圖（1） 按下X21，第一、第二、第三傳送帶工作，使供給的工件繼續(xù)移動(dòng)，X23控制第二機(jī)械手工作，抓住工件，送入工件箱。若工件為大工件或小工件，則還需按下X22使第四傳送帶工作，其中為小工件時(shí)，移動(dòng)到指定位置需松開X22按下X25，推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作將小工件推落，大工件一直按住X22就可以自動(dòng)掉落。如圖5

45、-3所示。 圖5-3手動(dòng)狀態(tài)仿真運(yùn)行圖（2） 在全自動(dòng)過程中，把X24打在閉合位置，按下X20，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，大工件到達(dá)指定位置，如圖5-4所示。 圖5-4自動(dòng)狀態(tài)仿真運(yùn)行圖（3） 小工件到達(dá)指定位置，如圖5-5所示。 圖5-5自動(dòng)狀態(tài)仿真運(yùn)行圖（4） 通過上面的動(dòng)畫演示，證明本次設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的正確性。 結(jié)束語 畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次比較完整地設(shè)計(jì)出基于PLC的分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)。通過實(shí)際設(shè)計(jì)相結(jié)合，鍛煉了我綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文

46、獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高了我的意志力和品質(zhì)力，提升了自己的忍耐力，懂得了怎樣緩解壓力，學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考、邏輯思維、提出問題、分析問題、解決問題的方法。這是我們希望看到的，也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。 雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣，但我的收獲卻更加豐富。通過與陳沖老師的溝通和交流，我了解到此系統(tǒng)的適用條件，此設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，以及各種器件適用性。我的能力也得到了提高，提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計(jì)讓我積累了無數(shù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝了起來，也必然會(huì)讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理

47、解力。最終按質(zhì)按量完成本次設(shè)計(jì)。我的收獲是很難用語言來描述的。非常感謝陳中老師的指導(dǎo)與幫助。 參考文獻(xiàn) [1] 王庭有.可編程控制器原理及應(yīng)用（第二版）[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008. [2] 李建興.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005. [3] 范永生，王岷.電氣控制與PLC應(yīng)用（第二版）[M].北京：中國電力出版，2007. [4] 常曉玲.電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008. [5] 李惠昇.分揀控制技術(shù)[

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51、進(jìn)行。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)三個(gè)多月，是我大學(xué)學(xué)習(xí)中遇到過的時(shí)段最長、涉及內(nèi)容最廣、工作量最大的一次設(shè)計(jì)。用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)相當(dāng)如是把以前的小課程設(shè)計(jì)綜合在一起的過程，只要把握住每個(gè)小課設(shè)的精華、環(huán)環(huán)緊扣、增強(qiáng)邏輯，那么這次的任務(wù)也就不難了。我此次的任務(wù)是做一個(gè)項(xiàng)目的招標(biāo)文件。雖說老師說的話讓此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)看起來不是那么的可怕，但是當(dāng)我真的開始著手時(shí)，還的確是困難重重。 俗話說的好，“磨刀不誤砍柴工”，當(dāng)每次遇到不懂得問題時(shí)，我都會(huì)第一時(shí)間記在本子上面，然后等答疑的時(shí)候問老師，老師對(duì)于我提出來的問題都一一解答，從來都不會(huì)因?yàn)槲业膯栴}稍過簡單加以責(zé)備，而是一再的告誡我做設(shè)計(jì)該注意

52、的地方，從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，他們真正起到了“傳道授業(yè)解惑疑”的作用，讓人油然而生的敬佩。除此之外，我們組和老師還有另外兩個(gè)交流途徑：打電話和上網(wǎng)，為此老師還特意建立一個(gè)群，以便大家第一時(shí)間接收到畢業(yè)設(shè)計(jì)的最新消息和資料，每次大家都在群不亦樂乎的討論著畢業(yè)設(shè)計(jì)的事情。多少個(gè)日日夜夜，老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩老師們的專業(yè)水平外，他們的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向陳中老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 附 錄 PLC分揀系統(tǒng)仿真程序 25