畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于plc的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于PLC的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及和發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程中物料分揀的效率問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。重復(fù)繁瑣的人工分揀物料過(guò)程已不能滿足企業(yè)追求的生產(chǎn)效益和如今社會(huì)的需求。人、機(jī)器與物料三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為我們需要解決的重要問(wèn)題之一。理所當(dāng)然，用盡可能少的人力控制機(jī)器

2、分揀物料來(lái)完成如期的生產(chǎn)任務(wù)是最佳的選擇模式——即采用自動(dòng)化技術(shù)代替人工分揀物料的過(guò)程。</p><p>　　本文主要講述PLC在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用可編程控制器( PLC) ，設(shè)計(jì)成本低、效率高的材料自動(dòng)分揀裝置。以PLC為主控制器,結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù)，控制產(chǎn)品的自動(dòng)分揀。 系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點(diǎn)，可根據(jù)不同對(duì)象，稍加修改本系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)要求。</p&

3、gt;<p>　　關(guān)鍵詞： 傳感器 PLC 物料分揀 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 論文研究背景1</p><p>　　1.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1</p>&

4、lt;p>　　1.3 論文研究的意義1</p><p>　　1.4 本論文研究的主要內(nèi)容2</p><p>　　第2章 物料分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 材料分揀裝置工作過(guò)程概述3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)4</p><p>　　2.3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求4<

5、;/p><p>　　2.3.1功能要求4</p><p>　　2.3.2系統(tǒng)的控制要求4</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)6</p><p>　　3.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)6</p><p>　　3.2.1系統(tǒng)對(duì)PLC的要求6</

6、p><p>　　3.2.2 PLC的選擇7</p><p>　　3.2.3 PLC的輸入輸出端子分配9</p><p>　　3.2.4 PLC輸入輸出接線端子圖10</p><p>　　3.3 檢測(cè)元件與執(zhí)行裝置的選擇11</p><p>　　3.3.1 輸入電氣元件11</p><p>

7、;　　3.3.2 輸出電氣元件16</p><p>　　3.3.3 執(zhí)行電氣元件18</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.1控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.2 西門(mén)子編程軟件、模擬仿真軟件23</p><p>　　4.2.2 西門(mén)子仿真軟件23<

8、/p><p>　　4.3 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)24</p><p>　　第5章 控制系統(tǒng)的調(diào)試30</p><p>　　5.1硬件調(diào)試30</p><p>　　5.2軟件調(diào)試30</p><p>　　第6章 總 結(jié)31</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b>&

9、lt;/p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　附錄34</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 論文研究背景</p><p>　　在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成

10、為突出的主題。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展，自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱,無(wú)人車間、無(wú)人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見(jiàn)。同時(shí)，現(xiàn)代生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場(chǎng)合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進(jìn)行操作，更需要自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在工業(yè)控制的三大支柱中PLC控制越來(lái)得到重視，所以物料的自動(dòng)分揀已成為企業(yè)的最佳選擇。</p><p>　　1.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展

11、趨勢(shì)</p><p>　　我國(guó)自動(dòng)分揀機(jī)的應(yīng)用大約始于1980 年代, 近期的市場(chǎng)興起和技術(shù)發(fā)展始于1997 年。自動(dòng)分揀的概念先在機(jī)場(chǎng)行李處理和郵政處理中心得到應(yīng)用, 然后普及到其他行業(yè)。隨著業(yè)界對(duì)現(xiàn)代化物流的實(shí)際需求的增長(zhǎng), 各行業(yè)對(duì)高速精確的分揀系統(tǒng)的要求正在不斷地提高。這一需求最明顯地表現(xiàn)在煙草、醫(yī)藥、圖書(shū)及超市配送領(lǐng)域, 并有望在將來(lái)向化妝品及工業(yè)零配件等領(lǐng)域擴(kuò)展。這些領(lǐng)域的一個(gè)共同特點(diǎn)是產(chǎn)品的種類繁多

12、、附加值高、配送門(mén)店數(shù)量多、準(zhǔn)確性要求高和人工處理效率低等特點(diǎn)。 </p><p>　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)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(jìng)爭(zhēng)能力差，材料的自動(dòng)分揀已成為企業(yè)的最佳選擇。 </p><p>　　目前自動(dòng)分揀已逐漸成為主流，因?yàn)樽詣?dòng)分揀

13、是從貨物進(jìn)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(dòng)分揀裝置來(lái)完成的。這種裝置是由接受分揀指示情報(bào)的控制裝置、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把到達(dá)分揀位置的貨物送到別處。</p><p>　　1.3 論文研究的意義 </p><p>　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)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

14、，顯然，隨著分揀量的增加、分送點(diǎn)的增多、配貨響應(yīng)時(shí)間的縮短和服務(wù)質(zhì)量的提高，單憑人工分揀將無(wú)法滿足大規(guī)模配送的要求，所以這一環(huán)節(jié)被很多企業(yè)采用。而國(guó)外一些配送中心多采用分揀系統(tǒng)進(jìn)行分揀，充分發(fā)揮了分揀技術(shù)分揀速度快、分揀點(diǎn)多、差錯(cuò)率極低、效率高和基本上全自動(dòng)操作的優(yōu)勢(shì)。所以為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，我們必須加大對(duì)自動(dòng)分揀系統(tǒng)的普及與應(yīng)用。針對(duì)上述問(wèn)題，利用 PLC 技術(shù)設(shè)計(jì)了一種成本低，效率高的材料自動(dòng)分揀裝置

15、，在材料分揀過(guò)程中取得了較好的控制效果。 </p><p>　　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(wú)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(chǎng)地原因影響不大。同時(shí)，該系統(tǒng)的靈活性較強(qiáng)，程序開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，可適應(yīng)進(jìn)

16、行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求。</p><p>　　1.4 本論文研究的主要內(nèi)容</p><p>　　在本文中，以貨物材料的分揀系統(tǒng)為例，詳細(xì)的分析了在基于PLC控制的自動(dòng)分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，文中介紹了分揀系統(tǒng)中信號(hào)的采集分析中傳感器的一些基本知識(shí)，并通過(guò)要求與比較，確定了硬件系統(tǒng)中的一些元器件的選擇與確定了PLC的選型。</p><p>　　在介紹了一些PLC的基本知

17、識(shí)后，對(duì)本課題進(jìn)行硬件與軟件設(shè)計(jì)，在軟件設(shè)計(jì)中，確定了I/O分配，并按照控制要求設(shè)計(jì)出了PLC梯形圖。</p><p>　　在本系統(tǒng)完成其設(shè)計(jì)之后，對(duì)其進(jìn)行整體調(diào)試。在硬件部分，調(diào)試其各部分安裝的位置及角度，使其材料物塊的運(yùn)行與傳感器安裝的角度適合。將硬件各部分的動(dòng)作幅度進(jìn)行調(diào)試之后，進(jìn)行了軟硬件綜合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)材料分揀系統(tǒng)中上料、傳送與分揀的全過(guò)程。</p><p>　　第2章 物料分揀裝

18、置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計(jì)</p><p>　　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(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。本章主要介紹分揀裝置的工作過(guò)程及控制要求。</p><p>　　要想進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先必須對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行調(diào)查，搞清楚控制對(duì)象的工作過(guò)程、工作特點(diǎn)，明確控制要求以及各階段的特點(diǎn)和各階段之間的轉(zhuǎn)換條件。</p><

19、p>　　2.1 材料分揀裝置工作過(guò)程概述</p><p>　　如圖2-1所示為本分揀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。</p><p>　　圖2-1 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　它采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，有步進(jìn)電機(jī)、汽缸、電磁閥、旋轉(zhuǎn)編碼器、氣動(dòng)減壓器、濾清器、氣壓指示等部件，可與各類氣源相連接。選用顏色識(shí)別傳感器及對(duì)不同材料敏感的電容式和電感式傳感器，分別

20、固定在網(wǎng)板上，且允許重新安裝傳感器排列位置或選擇網(wǎng)板不同區(qū)域安裝。</p><p>　　系統(tǒng)上電后，可編程序控制器首先控制啟動(dòng)輸送帶，下料傳感器SN檢測(cè)料槽有無(wú)物料，若無(wú)料，輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)周期后自動(dòng)停止等待下料；當(dāng)料槽有料時(shí)，下料傳感器輸出信號(hào)給PLC，PLC控制輸送帶繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)控制氣動(dòng)閥5進(jìn)行下料，每次下料時(shí)間間隔可以進(jìn)行調(diào)整。物料傳感器SA為電感傳感器，當(dāng)檢測(cè)出物料為鐵質(zhì)物料時(shí)，反饋信號(hào)送PLC，由PLC

21、控制氣動(dòng)閥1動(dòng)作選出該物料；物料傳感器SB為電容傳感器，當(dāng)檢測(cè)出物料為鋁質(zhì)物料時(shí)，反饋信號(hào)送PLC, PLC控制氣動(dòng)閥2動(dòng)作選出該物料；物料傳感器SC為顏色傳感器，當(dāng)檢測(cè)出物料的顏色為待檢測(cè)顏色時(shí)，PLC控制氣動(dòng)閥3動(dòng)作選出該物料。</p><p>　　物料傳感器SD為備用傳感器。當(dāng)最后一種物料經(jīng)過(guò)被檢測(cè)到時(shí)，PLC控制氣動(dòng)閥4動(dòng)作選出該物料，完成分揀任務(wù)。</p><p>　　2.2 系

22、統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　輸入電壓：AC200～240V（帶保護(hù)地三芯插座）</p><p><b>　　消耗功率：240W</b></p><p>　　環(huán)境溫度范圍：-10～40℃</p><p>　　氣源：大于0.3MPa切小于0.8Mpa</p><p>　　2.3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求&

23、lt;/p><p>　　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主要包括功能要求和控制要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)分析控制對(duì)象的要求。</p><p>　　2.3.1功能要求</p><p>　　材料分揀裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)基本功能如下 </p><p>　?。?）分揀出金屬和非金屬</p><p>　?。?）分揀某一顏色塊</p><p

24、>　　（3）分揀出非金屬中某一顏色塊</p><p>　?。?）分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊</p><p>　　2.3.2系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)待測(cè)材料進(jìn)行檢測(cè)并分類。當(dāng)待測(cè)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(cè)。如果被某種傳感器測(cè)中，通過(guò)相應(yīng)的氣動(dòng)裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前行。其控制要求有如下

25、9個(gè)方面：</p><p>　　（1）系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖 </p><p>　　（2）電機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)傳輸帶傳送物體向前運(yùn)行</p><p>　?。?）有物料時(shí)，下料汽缸動(dòng)作，將物料送出</p><p>　　（4）當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到鐵物料時(shí)，推汽缸1動(dòng)作</p><p>　?。?）當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到

26、鋁物料時(shí)，推汽缸2動(dòng)作</p><p>　?。?）當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到材料為某一顏色時(shí)，推汽缸3動(dòng)作 </p><p>　?。?）剩余物料被送到SD位置時(shí)，推汽缸4動(dòng)作 </p><p>　?。?）汽缸運(yùn)行應(yīng)有動(dòng)作限位保護(hù) </p><p>　?。?）下料槽內(nèi)無(wú)下料時(shí)，延時(shí)后自動(dòng)停機(jī)</p><p>　　第3章 控制系

27、統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)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(diǎn)。</p><p>　　3.1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框</

28、p><p>　　3.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)即分析控制系統(tǒng)的要求，確定I/O點(diǎn)數(shù)，選擇PLC的型號(hào)，然后進(jìn)行I/O分配。</p><p>　　3.2.1系統(tǒng)對(duì)PLC的要求</p><p><b>　?。?）功能要求</b></p><p>　　在滿足一般開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)控制要的

29、同時(shí)，系統(tǒng)要進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)控制，要求輸出脈沖信號(hào)，所以輸出類型為繼電器輸出形式。</p><p>　?。?）I/O點(diǎn)數(shù)要求</p><p>　　根據(jù)控制要求，輸入應(yīng)該有2個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，6個(gè)傳感器信號(hào)，包括電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、備用傳感器，以及檢測(cè)下料的傳感器和計(jì)數(shù)傳感器。相應(yīng)地，有5個(gè)汽缸運(yùn)動(dòng)位置信號(hào)，每個(gè)汽缸有動(dòng)作限位和回位限位，共計(jì)10個(gè)信號(hào)。輸出包括控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的接觸器，

30、以及5個(gè)控制汽缸動(dòng)作的電磁閥。共需I/ O點(diǎn)24個(gè)，其中18個(gè)輸入，6個(gè)輸出。</p><p>　　3.2.2 PLC的選擇</p><p>　　（1） PLC的分類</p><p>　?、侔碔/O點(diǎn)數(shù)容量分類</p><p><b>　　1）小型機(jī)</b></p><p>　　小型機(jī)的功能一般以

31、開(kāi)關(guān)量控制為主，其輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)一般在256點(diǎn)以下，用戶程序存儲(chǔ)器容量在4K字左右。</p><p>　　例如：SIEMENS的S7-200系列（如圖3-2）；OMRON的CPM2A系列；MITSUBISHI的FX系列；AB的SCL500系列等整體式PLC產(chǎn)品。</p><p><b>　　2）中型機(jī)</b></p><p>　　中型機(jī)的輸入

32、、輸出總點(diǎn)數(shù)在256~2048點(diǎn)之間。用戶程序存儲(chǔ)器容量在8K字左右。+</p><p>　　例如： SIEMENS的S7-300系列；OMRON的C200系列；AB的SCL500系列等模塊式PLC產(chǎn)品。</p><p><b>　　3）大型機(jī)</b></p><p>　　大型PLC的輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到16

33、K字以上。</p><p>　　典型的大型PLC有SIEMENS的S7-400、OMRON的CVM1和CS1系列、AB的SLC5/05等系列產(chǎn)品。</p><p><b>　?、诎唇Y(jié)構(gòu)形式分</b></p><p>　　根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC主要分為整體式和模塊式兩種。</p><p><b>　　

34、1）整體式結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　其特點(diǎn)是將PLC的基本部件，如CPU板，輸入板、輸出板、電源板、通訊端口、I/O擴(kuò)展端口等組裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)殼內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)整體，組成PLC的一個(gè)基本單元（主機(jī)）或擴(kuò)展單元。</p><p>　　小型PLC一般為整體式結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　2）模塊式結(jié)構(gòu)</b></p>

35、;<p>　　這種結(jié)構(gòu)的PLC是將CPU、輸入單元、輸出單元、電源單元、智能I/O單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、通信模塊和各種功能模塊等，各模塊可以插在帶有總線的底板上。</p><p>　　目前，大中型PLC均采用模塊式結(jié)構(gòu)（如圖3-3所示）</p><p>　　（2） PLC種類及型號(hào)選擇</p><p&

36、gt;　　PLC種類較多，主要有西門(mén)子、三菱、OMRON、FANAC、東芝等，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門(mén)子、三菱、OMRON的PLC。根據(jù)前面確定的PLC點(diǎn)數(shù)：實(shí)際輸入點(diǎn)18點(diǎn)，實(shí)際輸出點(diǎn)6點(diǎn)，綜合對(duì)比三菱FX系列（包括FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N等）、西門(mén)子系列、OMRON系列各型號(hào)的PLC的價(jià)格、性能、實(shí)用場(chǎng)合等各方面。本系統(tǒng)可選擇PLC型號(hào)為：S7-200-226（如圖

37、3-4），它有24個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，滿足本系統(tǒng)的要求。</p><p>　　圖3-4 S7-200 PLC</p><p>　　3.2.3 PLC的輸入輸出端子分配</p><p>　　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3-1所示</p><p>　　表3-1 材料分揀裝置PLC輸入/輸出端子分配

38、表</p><p>　　3.2.4 PLC輸入輸出接線端子圖</p><p>　　根據(jù)表1可以繪制出PLC的輸入輸出接線端子圖，如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 PLC輸入輸出接線端子圖</p><p>　　3.3 檢測(cè)元件與執(zhí)行裝置的選擇</p><p>　　3.3.1 輸入電氣元件</p>

39、;<p><b>　?。?）電感傳感器</b></p><p>　　電感式接近開(kāi)關(guān)屬于有開(kāi)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。 這個(gè)渦流反作用于接近開(kāi)關(guān)，使接近開(kāi)關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。 由此，可識(shí)別出有無(wú)金屬物體接近，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。本系統(tǒng)選

40、用M18X1X40電感傳感器，用該器件來(lái)檢測(cè)鐵質(zhì)材料。接線圖如圖3-6，原理圖如圖3-7。</p><p>　　圖3-6 M18X1X40 DC二線常開(kāi)式電感傳感器接線圖</p><p>　　圖3-7 電感傳感器工作原理圖</p><p>　　電感傳感器介紹： 由鐵心和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感器，又稱電感式位移傳感器。這種傳感器的

41、線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定的，其電感量的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)把線圈接入測(cè)量電路并接通激勵(lì)電源時(shí)，就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。電感式傳感器的特點(diǎn)是：①無(wú)活動(dòng)觸點(diǎn)、可靠度高、壽命長(zhǎng)；②分辨率高；③靈敏度高；④線性度高、重復(fù)性好；⑤測(cè)量范圍寬（測(cè)量范圍大時(shí)分辨率低）；⑥無(wú)輸入時(shí)有零位輸出電壓，引起測(cè)量誤差；⑦對(duì)激勵(lì)電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高；⑧不適用于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。電感式傳感器主要用

42、于位移測(cè)量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機(jī)械量（如力、張力、壓力、壓差、加速度、振動(dòng)、應(yīng)變、流量、厚度、液位、比重、轉(zhuǎn)矩等）的測(cè)量。常用電感式傳感器有變間隙型、變面積型和螺管插鐵型。在實(shí)際應(yīng)用中，這三種傳感器多制成差動(dòng)式，以便提高線性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。</p><p><b>　?。?）電容傳感器</b></p><p>　　電容傳感器也屬于具有開(kāi)關(guān)量輸出的位

43、置傳感器，是一種接近式開(kāi)關(guān)。 它的測(cè)量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是待測(cè)物體的本身。當(dāng)物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，物體和接近開(kāi)關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。由此，便可控制開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)斷。本系統(tǒng)選用E2KX8ME1電容傳感器，用于檢測(cè)鋁質(zhì)材料，原理圖如圖3-7。</p><p>　　圖3-7 電容傳感器工作原理圖</p><p>　　電容傳感器介紹

44、：用電測(cè)法測(cè)量非電學(xué)量時(shí)，首先必須將被測(cè)的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量而后輸入之。通常把非電學(xué)量變換成電學(xué)量的元件稱為變換器；根據(jù)不同非電學(xué)量的特點(diǎn)設(shè)計(jì)成的有關(guān)轉(zhuǎn)換裝置稱為傳感器，而被測(cè)的力學(xué)量（如位移、力、速度等）轉(zhuǎn)換成電容變化的傳感器稱為電容傳感器。從能量轉(zhuǎn)換的角度</p><p>　　而言，電容變換器為無(wú)源變換器，需要將所測(cè)的力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓或電流后進(jìn)行放大和處理。力學(xué)量中的線位移、角位移、間隔、距離、厚度、拉伸、

45、壓縮、膨脹、變形等無(wú)不與長(zhǎng)度有著密切聯(lián)系的量；這些量又都是通過(guò)長(zhǎng)度或者長(zhǎng)度比值進(jìn)行測(cè)量的量，而其測(cè)量方法的相互關(guān)系也很密切。另外，在有些條件下，這些力學(xué)量變化相當(dāng)緩慢，而且變化范圍極小，如果要求測(cè)量極小距離或位移時(shí)要有較高的分辨率，其他傳感器很難做到實(shí)現(xiàn)高分辨率要求，在精密測(cè)量中所普遍使用的差動(dòng)變壓器傳感器的分辨率僅達(dá)到1～5 μm數(shù)量級(jí)；而有一種電容測(cè)微儀，他的分辨率為0.01 μm，比前者提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，最大量程為100±

46、;5 μm，因此他在精密小位移測(cè)量中受到青睞。</p><p>　　對(duì)于上述這些力學(xué)量，尤其是緩慢變化或微小量的測(cè)量，一般來(lái)說(shuō)采用電容式傳感器進(jìn)行檢測(cè)比較適宜，主要是這類傳感器具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　①測(cè)量范圍大其相對(duì)變化率可超過(guò)100%；</p><p>　　②靈敏度高，如用比率變壓器電橋測(cè)量，相對(duì)變化量可達(dá)10-7數(shù)量級(jí)；</p>

47、<p>　　③動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，因其可動(dòng)質(zhì)量小，固有頻率高，高頻特性既適宜動(dòng)態(tài)測(cè)量，也可靜態(tài)測(cè)量；</p><p>　　④穩(wěn)定性好由于電容器極板多為金屬材料，極板間襯物多為無(wú)機(jī)材料，如空氣、玻璃、陶瓷、石英等；因此可以在高溫、低溫強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)輻射下長(zhǎng)期工作，尤其是解決高溫高壓環(huán)境下的檢測(cè)難題。</p><p><b>　?。?） 顏色傳感器</b></p>

48、;<p>　　選用TAOS公司生產(chǎn)的，型號(hào)為T(mén)CS230顏色傳感器。此傳感器為RGB(紅綠藍(lán)) 顏色傳感器，可檢測(cè)目標(biāo)物體對(duì)三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。TCS230傳感器引腳如圖3-8所示</p><p>　　圖3-8 TCS230顏色傳感器</p><p>　　RGB顏色傳感器介紹：</p><p>　　TCS230是美國(guó)TAOS公司生產(chǎn)的

49、一種可編程彩色光到頻率的轉(zhuǎn)換器。該傳感器具有分辨率高、可編程的顏色選擇與輸出定標(biāo)、單電源供電等特點(diǎn)；輸出為</p><p>　　數(shù)字量，可直接與微處理器連接。它把可配置的硅光電二極管與電流頻率轉(zhuǎn)換器集成在一個(gè)單一的CMOS電路上，同時(shí)在單一芯片上還集成了紅綠藍(lán)(RGB)三種濾光器，是業(yè)界第一個(gè)有數(shù)字兼容接口的RGB彩色傳感器。TCS230的輸出信號(hào)是數(shù)字量，可以驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的TTL或CMOS邏輯輸入，因此可直接與微處

50、理器或其它邏輯電路相連接。由于輸出的是數(shù)字量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)彩色信道10位以上的轉(zhuǎn)換精度，因而不再需要A/D轉(zhuǎn)換電路，使電路變得更簡(jiǎn)單。TCS230采用8引腳的SOIC表面貼裝式封裝，在單一芯片上集成有64個(gè)光電二極管。這些二極管共分為四種類型。其中16個(gè)光電二極管帶有紅色濾波器，16個(gè)光電二極管帶有綠色濾波器，16個(gè)光電二極管帶有藍(lán)色濾波器，其余16個(gè)不帶有任何濾波器，可以透過(guò)全部的光信息。這些光電二極管在芯片內(nèi)是交叉排列的，能夠最

51、大限度地減少入射光幅射的不均勻性，從而增加顏色識(shí)別的精確度；另一方面，相同顏色的16個(gè)光電二極管是并聯(lián)連接的，均勻分布在二極管陣列中，可以消除顏色的位置誤差。工作時(shí)，通過(guò)兩個(gè)可編程的引腳來(lái)動(dòng)態(tài)選擇所需要的濾波器。該傳感器的典型輸出頻率范圍從2Hz~500kHz，用戶還可以</p><p>　　當(dāng)入射光投射到TCS230上時(shí)，通過(guò)光電二極管控制引腳S2、S3的不同組合，可以選擇不同的濾波器；經(jīng)過(guò)電流到頻率轉(zhuǎn)換器后輸

52、出不同頻率的方波(占空比是50%)，不同的顏色和光強(qiáng)對(duì)應(yīng)不同頻率的方波；還可以通過(guò)輸出定標(biāo)控制引腳S0、S1選擇不同的輸出比例因子，對(duì)輸出頻率范圍進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同的需求。</p><p>　　S0、S1用于選擇輸出比例因子或電源關(guān)斷模式；S2、S3用于選擇濾波器的類型；OE是頻率輸出使能引腳，可以控制輸出的狀態(tài)，當(dāng)有多個(gè)芯片引腳共用微處理器的輸入引腳時(shí)，也可以作為片選信號(hào)；OUT是頻率輸出引腳，GND是芯片的

53、接地引腳，VCC為芯片提供工作電壓。表3-2是S0、S1及S2、S3的可用組合。</p><p>　　表3-2 S0、S1及S2、S3的組合選項(xiàng)</p><p><b>　?。?） 光電傳感器</b></p><p>　　光電傳感器是一種小型電子設(shè)備，它可以檢測(cè)出其接收到的光強(qiáng)的變化。用來(lái)檢測(cè)物體有無(wú)的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設(shè)備，發(fā)射器

54、帶一個(gè)校準(zhǔn)鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空管放大器上。在金屬圓筒內(nèi)有一個(gè)小的白熾燈做為光源。這些小而堅(jiān)固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形。本系統(tǒng)選用FPG系列小型放大器內(nèi)藏型光電傳感器。原理如圖3-9所示，其中負(fù)載可接至PLC。</p><p>　　圖3-9 FPG光電傳感器原理圖</p><p>　　光電傳感器介紹：光電傳感器是指能夠?qū)⒖梢?jiàn)光轉(zhuǎn)換成某種電

55、量的傳感器。光電傳感器采用光電元件作為檢測(cè)元件，首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。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。它可用于檢測(cè)直接引起光強(qiáng)變化的非電量，也可用來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多。傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，體積小。近年來(lái),隨著光電技術(shù)的發(fā)展，光電式

56、傳感器已成為系列產(chǎn)品，其品種及產(chǎn)量日益增加，用戶可根據(jù)需要選用各種規(guī)格的產(chǎn)品，它在機(jī)電控制、計(jì)算機(jī)、國(guó)防科技等方面的應(yīng)用都非常廣泛。</p><p>　　3.3.2 輸出電氣元件</p><p><b>　　（1） 旋轉(zhuǎn)編碼器</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)編碼器是與步進(jìn)電機(jī)連接在一起，在本系統(tǒng)中可用來(lái)作為控制系統(tǒng)的計(jì)數(shù)器，并提供脈沖輸入。它

57、轉(zhuǎn)化為位移量，可對(duì)傳輸帶上的物料進(jìn)行位置控制。 傳送至相應(yīng)的傳感器時(shí)，發(fā)出信號(hào)到PLC ，以進(jìn)行分揀，也可用來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)選用E6A2CW5C旋轉(zhuǎn)編碼器,原理如圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10 旋轉(zhuǎn)編碼器原理</p><p>　　旋轉(zhuǎn)編碼器介紹：旋轉(zhuǎn)編碼器是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個(gè)到幾千個(gè)都有），和供電電壓等。它分為單路輸出和雙路

58、輸出兩種。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖，通過(guò)這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。編碼器如以信號(hào)原理來(lái)分，可分為增量脈沖編碼器（SPC）和絕對(duì)脈沖編碼器（APC）兩者一般都應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測(cè)元件。編碼器碼盤(pán)的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤(pán)是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤(pán)直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度

59、就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí)，塑料碼盤(pán)是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。</p><p>　　工作原理如下：由一個(gè)中心有軸的光電碼盤(pán)，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D，每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對(duì)于一個(gè)周波為360度），將C、D信號(hào)反向，疊加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。 由

60、于A、B兩相相差90度，可通過(guò)比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過(guò)零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。分辨率：編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度5～10000線。</p><p>　　信號(hào)輸出: 信號(hào)輸出有正弦波（電流或電壓），方波（TTL、HTL），集電極開(kāi)路（PNP、NPN），推拉式多種形式，其中TTL為長(zhǎng)線差分驅(qū)動(dòng)（對(duì)稱A，

61、</p><p>　　A-；B，B-；Z，Z-），HTL也稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號(hào)接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對(duì)應(yīng)。信號(hào)連接：編碼器的脈沖信號(hào)一般連接計(jì)數(shù)器、PLC、計(jì)算機(jī)，PLC和計(jì)算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開(kāi)關(guān)頻率有低有高。如單相聯(lián)接，用于單方向計(jì)數(shù)，單方向測(cè)速。A、B兩相聯(lián)接，用于正反向計(jì)數(shù)、判斷正反向和測(cè)速。A、B、Z三相聯(lián)接，用于帶參考位修正的位置測(cè)量。 A、A-，B、B-，Z、Z-連

62、接，由于帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)的連接，電流對(duì)于電纜貢獻(xiàn)的電磁場(chǎng)為0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠(yuǎn)的距離。 對(duì)于TTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器，信號(hào)傳輸距離可達(dá)150米。 對(duì)于HTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器，信號(hào)傳輸距離可達(dá)300米。</p><p><b>　　（2）電磁閥</b></p><p>　　本系統(tǒng)使用了五個(gè)由三位五通的帶手控開(kāi)關(guān)的單電控電磁閥，它們安裝

63、在匯流板上。這五個(gè)閥分別對(duì)推料、金屬鐵、金屬鋁、紅色非金屬和黑色非金屬氣缸的氣路進(jìn)行控制，以改變各自的動(dòng)作狀態(tài)。</p><p>　　圖3-10 電磁閥組</p><p>　　所采用的電磁閥所帶手控開(kāi)關(guān)有鎖定（LOCK）和開(kāi)啟（PUSH）2種位置。在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)，使手控開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟位置，可以使用手控開(kāi)關(guān)對(duì)電磁閥組進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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，達(dá)到調(diào)試的

64、目的。</p><p>　　分揀單元的兩個(gè)電磁閥安裝時(shí)需注意，一是安裝位置，應(yīng)使得工件從滑槽中間推出，二是要安裝水平，或稍微略向下，否則推出時(shí)導(dǎo)致工件翻轉(zhuǎn)。</p><p>　　3.3.3 執(zhí)行電氣元件</p><p>　?。?） 泵的認(rèn)識(shí)與選擇</p><p>　　氣泵包括：空氣壓縮機(jī)安全保護(hù)器、儲(chǔ)氣罐、主管道過(guò)濾器、壓力開(kāi)關(guān)、過(guò)載壓力表、

65、氣源開(kāi)關(guān)（如圖3-11所示）</p><p>　　圖3-11氣泵及其周圍元件</p><p>　　氣源處理組件是氣動(dòng)控制系統(tǒng)中的基本組成器件，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(shí)，應(yīng)注意經(jīng)常檢查過(guò)濾器中凝結(jié)水的水位，在超過(guò)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(gè)快速氣路開(kāi)關(guān)，用于啟/閉氣源，當(dāng)把氣路開(kāi)關(guān)向左拔出時(shí)，氣

66、路接通氣源，反之把氣路開(kāi)關(guān)向右推入時(shí)氣路關(guān)閉。</p><p>　?。?） 空氣壓縮機(jī) </p><p>　　空氣壓縮機(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3-2所示）。按結(jié)構(gòu)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(lái)增加空氣的壓力。容積型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。本設(shè)計(jì)選用容積型壓縮機(jī)。</p>&l

67、t;p>　　.空壓機(jī)供氣量的大小應(yīng)包括：目前氣動(dòng)系統(tǒng)中各設(shè)備所需的耗氣量、考慮未來(lái)擴(kuò)充設(shè)備所需耗氣量及修正系數(shù)（如避免空壓機(jī)在全負(fù)荷下不停地運(yùn)轉(zhuǎn)、氣動(dòng)元件和管接頭的漏損及各種氣動(dòng)設(shè)備是否同時(shí)連續(xù)使用等）。其公式為</p><p>　　Q為氣動(dòng)系統(tǒng)的最大耗氣量（m3／Min），K為修正系數(shù)。一般可取=1.3～1.5。 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(hào)。</p>&

68、lt;p>　　圖3-2 壓縮機(jī)及儲(chǔ)氣罐</p><p><b>　?。?） 儲(chǔ)氣罐</b></p><p>　　儲(chǔ)氣罐可以調(diào)節(jié)氣流，減少輸出氣流的脈動(dòng)，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)一步分離油水雜質(zhì)（如圖3-2所示）。儲(chǔ)氣罐上裝有安全閥，使其極限壓力比正常工作壓力高10%，并裝有指示罐內(nèi)壓力的壓力表和排污閥等。罐的型式可分為立式和臥式

69、兩種。本設(shè)計(jì)選用立式儲(chǔ)氣罐，因?yàn)樗倪M(jìn)氣口在下，出氣口在上，以利用進(jìn)一步分離空氣中的油、水。</p><p><b>　?。?）推料氣缸</b></p><p>　　本系統(tǒng)的推料氣缸由單向電控閥控制。</p><p><b>　?。?）步進(jìn)電機(jī)</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于

70、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^(guò)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。 同</p><p>　　時(shí)，可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制材料分揀裝置的可編程控制系統(tǒng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)選用的型號(hào)為42BYGH101。</p><p>　　表3-3 主要元器件清單</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)&

71、lt;/p><p>　　第三章中已對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過(guò)各類輸入輸出元器件為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能做好了準(zhǔn)備，本章利用PLC作為核心控制部件將各類元器件通過(guò)邏輯關(guān)系聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制要求。</p><p>　　4.1控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)</p><p>　　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(huà)出程序流程圖，如圖4-1所示。</p>&

72、lt;p>　　圖4-1 控制系統(tǒng)流程圖</p><p>　　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(kāi)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)分揀的材料進(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。應(yīng)用高速計(jì)數(shù)器編制程序，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能。用高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，來(lái)確定物料到達(dá)傳感器的距

73、離，實(shí)現(xiàn)定位功能。定位時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器清零，傳感器開(kāi)始工作，對(duì)物料進(jìn)行分揀處理。 在汽缸1～3動(dòng)作后，電機(jī)重新運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器也重新計(jì)數(shù)。 如果相應(yīng)的傳感器沒(méi)有檢測(cè)到物體，則電機(jī)重新運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器也重新計(jì)數(shù)，繼續(xù)運(yùn)行到下一位置。 如果只對(duì)材料的某一特性進(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。</p><p>　　4.2 西門(mén)子編程軟件、模擬仿真軟件</p>&

74、lt;p>　　近年來(lái)，各PLC廠家都相繼開(kāi)發(fā)了基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的圖示化編程軟件，例如西門(mén)子S7-200系列可編程控制器使用的STEP7 Micro/WIN32編程軟件，三菱FX2N系列PLC使用的SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件等。這些軟件一般都具有編程及程序調(diào)試等多種功能，是PLC用戶不可缺少的開(kāi)發(fā)工具。</p><p>　　4.2.1 西門(mén)子PLC編程軟件</p><p>

75、　　STEP7 Micro/WIN32編程軟件（如圖4-2所示)。是西門(mén)子公司早期開(kāi)發(fā)的比較成熟的軟件，適用于S7-200中的CPU216、CPU221、CPU222、CPU224、CPU226等系列可編程控制器。</p><p>　　圖4-2 西門(mén)子S7-200編程軟件</p><p>　　4.2.2 西門(mén)子仿真軟件</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用西門(mén)子S7-2

76、00V2.0（如圖4-3所示）版本進(jìn)行仿真調(diào)試。</p><p>　　仿真軟件的功能就是將編寫(xiě)好的程序在電腦中虛擬運(yùn)行，如果沒(méi)有編好的程序，是無(wú)法進(jìn)行仿真的。 所以，在安裝仿真軟件之前，必須先安裝編程軟件，并且版本要互相兼容。</p><p>　　圖4-3 西門(mén)子S7-200仿真軟件</p><p>　　4.3 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><p

77、>　　根據(jù)所繪流程圖，在STEP7-Micro/WIN32軟件中編寫(xiě)梯形圖程序。程序清單見(jiàn)附錄。</p><p>　　此指令為高速脈沖輸出指令，當(dāng)使能端輸入有效時(shí)，檢測(cè)用程序設(shè)置的特殊功能寄存器位，激活由控制位定義得脈沖操作，從Q0.0或Q0.1輸出高速脈沖。</p><p>　　此指令為高速計(jì)數(shù)器定義指令，使能輸入有效時(shí)，為指定的高速計(jì)數(shù)器分配一種工作模式。高速計(jì)數(shù)是用來(lái)累計(jì)比P

78、LC掃描頻率更高的脈沖輸入。</p><p>　　此指令為高速計(jì)數(shù)器指令，使能輸入有效時(shí)，根據(jù)高速計(jì)數(shù)器特殊存儲(chǔ)器位的狀態(tài)，并按照HDEF指令指定的模式，設(shè)置高速計(jì)數(shù)器并控制其工作。</p><p>　　下面對(duì)所編寫(xiě)梯形圖作簡(jiǎn)要的介紹：</p><p>　?。?）以上為主程序，首先I2.0啟動(dòng)后，M0.1得電并自鎖，為之后電動(dòng)機(jī)得電做好準(zhǔn)備，I2.1為停止按鈕。當(dāng)P

79、LC處于RUN模式時(shí)，SM0.1通電一個(gè)周期，Q0.0復(fù)位清零，并調(diào)用子程序。</p><p>　?。?）以上為子程序中的高速脈沖指令，該程序先將控制脈沖指令的特殊功能寄存器進(jìn)行初始化，然后當(dāng)I0.0（下料傳感器）檢測(cè)到有料時(shí)，啟動(dòng)PLS（脈沖輸出）指令；如果I0.0檢測(cè)沒(méi)有物料時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器T33，延時(shí)30秒自動(dòng)停機(jī)。</p><p>　?。?）以上為子程序中的高速計(jì)數(shù)指令，首先進(jìn)行高速

80、計(jì)數(shù)指令的初始化操作，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)光電碼盤(pán)發(fā)出脈沖，并輸入PLC的接收端，由高速計(jì)數(shù)指令進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)算步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的步數(shù)，進(jìn)行定位控制。其中設(shè)定預(yù)置值為50，當(dāng)計(jì)數(shù)至50時(shí)，調(diào)用中斷程序。</p><p>　?。?）以上為中斷程序，當(dāng)高速計(jì)數(shù)指令計(jì)數(shù)至預(yù)置值時(shí)，這時(shí)物料移動(dòng)至傳感器的位置，M0.0得電，導(dǎo)致高速脈沖輸出停止，步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)。由于汽缸動(dòng)作需要1秒，讓電機(jī)停轉(zhuǎn)一秒后繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)物料被相應(yīng)的傳感器檢

81、測(cè)中后，相應(yīng)的汽缸動(dòng)作，將物料推下。I1.3，I1.4，I1.5，I1.6，I1.7為汽缸的回位限位開(kāi)關(guān)，初始狀態(tài)為閉合，I0.6，I0.7，I1.0，I1.1，I1.2為汽缸的動(dòng)作限位開(kāi)關(guān)，初始狀態(tài)為關(guān)斷。汽缸動(dòng)作時(shí)，，回位限位開(kāi)關(guān)關(guān)斷，到達(dá)動(dòng)作限位開(kāi)關(guān)時(shí)，動(dòng)作限位開(kāi)關(guān)閉合。</p><p>　　第5章 控制系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　在PLC軟硬件設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)進(jìn)行調(diào)試工作。因?yàn)樵?/p>

82、程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，難免會(huì)有疏漏的地方，因此在將PLC連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之前，必需進(jìn)行軟件測(cè)試，以排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)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。</p><p><b>　　5.1硬件調(diào)試</b></p><p>　　1．電感傳感器的調(diào)試</p><p>　　在電感傳感器下方的傳送帶

83、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(dòng)，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對(duì)鐵質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。</p><p>　　2．電容傳感器的調(diào)試</p><p>　　在電容傳感器下方的傳送帶上，放置鋁質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動(dòng)，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對(duì)鋁質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。</p><p>　　3．顏色傳感器的調(diào)

84、試</p><p>　　通電狀態(tài)下，在顏色傳感器下方的傳送帶上，放置帶有某一顏色料塊，調(diào)節(jié)傳感器上的電位器，觀察窗口中紅綠（或藍(lán)）指示燈，當(dāng)兩燈恰同時(shí)發(fā)光時(shí)，該靈敏點(diǎn)即為料塊顏色檢出點(diǎn)。</p><p><b>　　5.2軟件調(diào)試</b></p><p>　　程序的調(diào)試是設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)比較重要環(huán)節(jié)，很少有程序是一經(jīng)編制就可以運(yùn)行成功的，只有經(jīng)過(guò)

85、調(diào)試運(yùn)行甚至現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行才能發(fā)現(xiàn)程序中不合理的地方并且進(jìn)行修改。通過(guò)仿真軟件按照控制要求一步步進(jìn)行輸入輸出端口設(shè)置，看輸出是否滿足控制要求。仿真調(diào)試時(shí)是否正常按預(yù)期效果運(yùn)行，若不是按預(yù)期效果輸出，再仔細(xì)檢查程序并修改后，再仿真調(diào)試。若有異再修改程序，這樣反復(fù)調(diào)試，直至程序可用模擬調(diào)試運(yùn)行正常。</p><p><b>　　第6章 總 結(jié)</b></p><p>　　物料分

86、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(wú)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(chǎng)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)求。</p><p>　　本論文的設(shè)計(jì)主要取得了以下成果：<

87、;/p><p>　　對(duì)物料自動(dòng)化分揀的結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)等各組成部分進(jìn)行了較為全面的分析，最后得出其總體設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是強(qiáng)的非線性系統(tǒng)，其根本原因是空氣具有可壓縮性，使得系統(tǒng)中存在流量飽和效應(yīng)，非線性摩擦力等因素，實(shí)現(xiàn)氣缸的精度定位非常困難。因此在其應(yīng)用中，要對(duì)各參數(shù)進(jìn)行調(diào)定，以達(dá)到比較理想狀態(tài)。</p><p>　　自動(dòng)化的控制

88、系統(tǒng)采用了技術(shù)性、可靠性非常高的PLC進(jìn)行控制。這使得自動(dòng)化設(shè)備更加靈活，動(dòng)作準(zhǔn)確，易于維護(hù)，勞動(dòng)生產(chǎn)率大大得到了提高。各種操作方式自由切換，滿足了各種生產(chǎn)要求。</p><p>　　通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)電氣控制方面變得更加的執(zhí)著，無(wú)論是以后的學(xué)習(xí)還是工作我都會(huì)比較重視。此時(shí)讓我想起孔子的一句話：“知之者，不如好知者；好之者，不如樂(lè)知者?！?lt;/p><p>　　由于自己的水平有限，文中必

89、定會(huì)有錯(cuò)誤的地方和不足之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］ 姜培剛. 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社 (2004年9月) </p><p>　?。?］ 李景學(xué)，金廣業(yè). 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京:電子工業(yè)出版社,1998［3］ 王淑英. 電氣控制與PL

90、C應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社（第四版）</p><p>　　［4］ 愈 林.西門(mén)子S7-200PLC應(yīng)用教程. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p>　?。?］ 郎宏仁.可編程控制全自動(dòng)化系統(tǒng). 哈爾濱出版社，1999。［6］ 崔亞軍. 可編程序控制器的原理及程序設(shè)計(jì). 電子工業(yè)出版社主編， 2006</p><p><b>　　致 謝<

91、/b></p><p>　　本論文是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的，論文從選題到寫(xiě)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。</p><p>　　在此謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師致以由衷的感謝和崇高的敬意！</p><p>　　畢業(yè)論文的這個(gè)機(jī)會(huì)，好好地總結(jié)一下我在學(xué)校所學(xué)的各門(mén)課程，將它們分化理解，合理分類，融會(huì)貫通。也不愧三年來(lái)老師含辛茹苦的授課和課下的諄諄教導(dǎo)，以

92、及同學(xué)間的團(tuán)結(jié)互助。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，老師給予我們?cè)S多幫助，同時(shí)也為我們指明了方向。</p><p>　　通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們把以前所學(xué)都綜合起來(lái)，感覺(jué)自己的水平提高很多。我們了解到了做一個(gè)系統(tǒng)的基本常識(shí)，為我們以后從事技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　我要感謝在大學(xué)三年里傳授我知識(shí)的每一位任課老師和曾經(jīng)幫助過(guò)我的同學(xué)，我會(huì)永遠(yuǎn)的記住你們，在此真心的向你們說(shuō)聲謝謝！在學(xué)校中我學(xué)會(huì)