自動(dòng)線分揀單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要 </b></p><p>　　本課題主要運(yùn)用氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制技術(shù)以及變頻器技術(shù)等專(zhuān)業(yè)核心課程展開(kāi)自動(dòng)線分揀單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p><p>　　分揀單元是自動(dòng)生產(chǎn)線的最后一單元，是整條生產(chǎn)線中不可缺少的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備，它靠氣動(dòng)傳動(dòng)，依靠氣缸等執(zhí)行元件推動(dòng)物料，在控制系統(tǒng)中

2、起著舉足輕重的作用，而控制運(yùn)行的PLC系統(tǒng)要求也越來(lái)越高，要求達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行的“穩(wěn)”、“準(zhǔn)”、“快”的運(yùn)行目的。該系統(tǒng)主要由PLC、邏輯控制電路組成，其中包括交流電機(jī)、變頻器、傳感器和筆形氣缸組成為一體的自動(dòng)控制系統(tǒng)。</p><p>　　本機(jī)控制單元采用三菱公司的PLC對(duì)機(jī)器進(jìn)行全過(guò)程控制，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行效率高，易于理解與掌握。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC 交流電機(jī)

3、 變頻器 編碼器 傳感器</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要...........................................................Ⅰ</p><p>　　第一章 緒論....................................

4、..................1</p><p>　　第二章 可編程控制器的概述........................................3</p><p>　　2.1 PLC的基本概念...............................................3</p><p>　　2.1.1 PLC的特點(diǎn)...

5、............................................3</p><p>　　2.1.2 PLC的發(fā)展階段...........................................5</p><p>　　2.2 PLC的分類(lèi)與應(yīng)用及前景.......................................6</p>&

6、lt;p>　　2.2.1 PLC的分類(lèi)...............................................6</p><p>　　2.2.2 可編程控制器PLC的應(yīng)用與前景.............................7</p><p>　　2.3 可編程控制器的幾種編程語(yǔ)言.................................

7、..9</p><p>　　2.3.1 梯形圖編程語(yǔ)言...........................................9</p><p>　　2.3.2 功能塊圖編程語(yǔ)言........................................10</p><p>　　2.4 傳感器的概述......................

8、..........................10</p><p>　　2.4.1 磁性傳感器的工作原理....................................11</p><p>　　2.4.2 電感式接近開(kāi)關(guān)的工作原理................................11</p><p>　　2.4.3 光電式接近開(kāi)關(guān)的

9、工作原理................................12</p><p>　　2.4.4 光纖傳感器的工作原理....................................13</p><p>　　2.4.5 金屬傳感器的工作原理....................................14</p><p>　　2.4

10、.6 電磁換向閥的工作原理....................................14</p><p>　　2.5 氣動(dòng)裝置的概述..............................................15</p><p>　　2.5.1 氣泵的認(rèn)識(shí)與選擇........................................15</

11、p><p>　　2.5.2 空氣壓縮機(jī)..............................................16</p><p>　　2.5.3 儲(chǔ)氣罐..................................................17</p><p>　　2.5.4 壓力控制閥......................

12、........................17</p><p>　　2.5.5 輔助元件................................................17</p><p>　　2.5.6 氣動(dòng)執(zhí)行元件............................................18</p><p>　　第三章

13、材料分揀裝置硬件系統(tǒng).....................................20</p><p>　　3.1 基本功能及控制要求..........................................20</p><p>　　3.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)..............................................20</p&

14、gt;<p>　　3.3 材料分揀裝置的組成及各部的功能..............................21</p><p>　　第四章 PLC硬件設(shè)計(jì).............................................24</p><p>　　4.1 PLC選型.....................................

15、...............24</p><p>　　4.2 I/O地址分配................................................24</p><p>　　4.3 I/O連接圖..................................................25</p><p>　　第五章 PLC軟

16、件設(shè)計(jì).............................................26</p><p>　　5.1 程序流程圖..................................................26</p><p>　　5.2 梯形圖及說(shuō)明................................................27&

17、lt;/p><p>　　5.3 PLC指令....................................................29</p><p>　　第六章 控制系統(tǒng)的調(diào)試...........................................30</p><p>　　6.1 硬件調(diào)試......................

18、..............................30</p><p>　　6.2 軟件調(diào)試....................................................30</p><p>　　6.3 整體調(diào)試....................................................30</p><

19、p>　　結(jié)論.............................................................32</p><p>　　致謝.............................................................33</p><p>　　參考文獻(xiàn).................................

20、........................34</p><p>　　附錄一...........................................................35</p><p>　　附錄二...........................................................36</p><p>

21、;<b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈，傳統(tǒng)的人工分揀生產(chǎn)效率低，成本高，企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力差，已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。因此，企業(yè)都迫切需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，而可編程控制器的出現(xiàn)則克服了這些困難，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置，是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。自動(dòng)分揀系統(tǒng)具有以

22、下主要特點(diǎn)：</p><p>　　1、能連續(xù)、大批量地分揀貨物。由于大生產(chǎn)中采用的流水線自動(dòng)作業(yè)方式，自動(dòng)分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)自動(dòng)分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀件數(shù)多。因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)可以連續(xù)運(yùn)行100個(gè)小時(shí)以上，每小時(shí)可分揀7000件包裝商品，如用人工則每小時(shí)只能分揀150件左右，同時(shí)分揀人員也不能在這種勞動(dòng)強(qiáng)度下連續(xù)工作8小時(shí)。</p><p>　　2、分

23、揀誤差率極低。自動(dòng)分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準(zhǔn)確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制，如果采用人工鍵盤(pán)或語(yǔ)音識(shí)別方式輸入，則誤差率在3%以上，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼的印刷本身有差錯(cuò)，否則不會(huì)出錯(cuò)。因此，目前自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來(lái)識(shí)別貨物。</p><p>　　3、分揀作業(yè)基本是無(wú)人化。國(guó)外建立自動(dòng)分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高人員的使

24、用效率，因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無(wú)人化。分揀作業(yè)本身并不需要使用人員，人員的使用僅局限于以下工作：</p><p>　?。?）送貨車(chē)輛抵達(dá)自動(dòng)分揀線的進(jìn)貨端時(shí)，由人工接貨。</p><p>　?。?）由人工控制分揀系統(tǒng)的運(yùn)行。</p><p>　　（3）分揀線末端由人工將分揀出來(lái)的貨物進(jìn)行集載、裝車(chē)。</p><p&g

25、t;　?。?）自動(dòng)分揀系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)、管理與維護(hù)。</p><p>　　物料分揀采用可編程控制器PLC進(jìn)行控制，能連續(xù)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)能靈活的與其它物流設(shè)備無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料實(shí)物流，物料信息流的分配與管理，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)。</p><p>　　材料分揀裝置使用了PLC技術(shù)，傳

26、感器技術(shù)，位置控制技術(shù)，電氣傳動(dòng)和氣動(dòng)技術(shù)，是實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。</p><p>　　應(yīng)用PLC結(jié)合氣動(dòng)技術(shù)，傳感器技術(shù)和位置控制技術(shù)，設(shè)計(jì)不同的自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)靈活性較強(qiáng)，程序開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，適用于進(jìn)行材料分揀的生產(chǎn)線的要求，且可以實(shí)現(xiàn)不同材料的自動(dòng)分揀和歸類(lèi)功能。本文設(shè)計(jì)的材料分揀系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：</p><p>　?。?）分揀出金屬與非金屬。</p>

27、<p>　　（2）分揀某一顏色塊。</p><p>　　（3）分揀出金屬中某一顏色塊。</p><p>　　（4）分揀出非金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。</p><p>　　（5）分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。</p><p>　　分揀顏色：紅，黃，藍(lán)； 分揀材料：鐵，鋁，塑料。</p>

28、<p>　　第二章 可編程控制器的概述</p><p>　　2.1 PLC的基本概念</p><p>　　可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技

29、術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，其硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 PLC的硬件結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　2.1.1 PLC的特點(diǎn)</p><p>　　1、P

30、LC的主要特點(diǎn)</p><p><b>　?。?）高可靠性</b></p><p>　　1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。</p><p>　　2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms。</p><p>　　3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止

31、輻射干擾。</p><p>　　4）采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。</p><p>　　5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。</p><p>　　6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。</p><p>　　7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步

32、提高。</p><p>　　（2）豐富的I/O接口模塊</p><p>　　PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：</p><p><b>　　? 交流或直流；</b></p><p>　　? 開(kāi)關(guān)量或模擬量；</p><p><b>　　? 電壓或電流；</b></p&g

33、t;<p><b>　　? 脈沖或電位；</b></p><p><b>　　? 強(qiáng)電或弱電等。</b></p><p>　　有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：</p><p><b>　　? 按鈕</b></p><p><b>　　? 行

34、程開(kāi)關(guān)</b></p><p><b>　　? 接近開(kāi)關(guān)</b></p><p><b>　　? 傳感器及變送器</b></p><p><b>　　? 電磁線圈</b></p><p><b>　　? 控制閥</b></p>&

35、lt;p>　　直接連接，另外為了提高操作性能，它還有多種人——機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。</p><p>　?。?）采用模塊化結(jié)構(gòu)</p><p>　　為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外絕大多數(shù)PLC均</p><p>　　采用模塊化結(jié)構(gòu)，PLC的各個(gè)部件包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化

36、設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶需要自行組合。</p><p><b>　　（4）編程簡(jiǎn)單易學(xué)</b></p><p>　　PLC的編程大多采用類(lèi)似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)不需要具備計(jì)算機(jī)的專(zhuān)門(mén)知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。</p><p>　　（5）安裝簡(jiǎn)單維修方便</p

37、><p>　　PLC不需要專(zhuān)門(mén)的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行使用，使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接即可投入運(yùn)行，各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過(guò)更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。</p><p><b>　　2、PLC的功能</b></p>

38、<p><b>　?。?） 邏輯控制</b></p><p><b>　　（2） 定時(shí)控制</b></p><p><b>　?。?） 計(jì)數(shù)控制</b></p><p>　?。?） 步進(jìn)（順序）控制</p><p><b>　?。?） PID控制</b

39、></p><p><b>　?。?） 數(shù)據(jù)控制</b></p><p><b>　　（7） 通信和聯(lián)網(wǎng)</b></p><p><b>　?。?） 其它</b></p><p>　　PLC具有數(shù)據(jù)處理能力，還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊

40、，CRT模塊。</p><p>　　2.1.2 PLC的發(fā)展階段</p><p>　　雖然PLC問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過(guò)程大致可分三個(gè)階段：</p><p>　　1、早期的PLC（60年代末—70年代中期）</p><p>　　早期的PL

41、C一般稱(chēng)為可編程邏輯控制器。這時(shí)的PLC多少有點(diǎn)繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器，另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式—梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電

42、器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指示，能重復(fù)使用等，其中PLC特有的編程語(yǔ)言—梯形圖一直沿用至今。</p><p>　　2、中期的PLC（70年代中期—80年代中后期）</p><p>　　在70年代微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化，美國(guó)、日本、德國(guó)等一些廠家先后開(kāi)始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU），這樣使PLC的功能大大增強(qiáng)。</

43、p><p>　　在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊，并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC的應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。</p><p>　　3、近期的PLC（80年代中后期至今）&l

44、t;/p><p>　　進(jìn)入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得各種類(lèi)型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高，而且為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用邏輯處理芯片，這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。</p><p>　　2.2 PLC的分類(lèi)與應(yīng)用及前景</p><p>　　2.2.1

45、 PLC的分類(lèi)</p><p>　　PLC的種類(lèi)繁多，其規(guī)格和性能也各不相同，對(duì)PLC的分類(lèi)，通常根據(jù)其形式的不同、功能的差異和I/O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類(lèi)。</p><p>　　1、按PLC結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)</p><p>　　根據(jù)PLC結(jié)構(gòu)形式的不同，可將PLC分為整體式和模塊式兩類(lèi)。</p><p><b>　?。?）整體式P

46、LC</b></p><p>　　整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等各部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)，小型PLC一般都采用這種整體式機(jī)構(gòu)。</p><p>　　整體式PLC由不同PLC點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元組成，基本單元內(nèi)有CPU、I/O接口，與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口、以及編程器或EPROM寫(xiě)入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)有I/O，沒(méi)有C

47、PU，基本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。</p><p><b>　　（2）模塊式PLC</b></p><p>　　模塊式PLC是將PLC各組成部分分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及其他模塊。模塊式PLC由框架或基板和各

48、種模塊組成，模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修，大、中型PLC一般都采用這種模塊式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　另一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU，電源，I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是非電纜聯(lián)接，并且各模塊可以疊裝，這樣不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可以做的體積小巧。&l

49、t;/p><p><b>　　2、按功能分類(lèi)</b></p><p>　　根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低、中、高檔次。</p><p>　?。?）低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷監(jiān)控等基本功能，還可以少量模擬量輸入/輸出，算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送和比較等功能，主要用于邏輯控制，順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。<

50、;/p><p>　?。?）中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有模擬量輸入/輸出，算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送和比較，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，遠(yuǎn)程I/O，子程序，通信聯(lián)網(wǎng)等功能，有些還可增設(shè)中斷控制，PID控制等功能，適應(yīng)于復(fù)雜控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）高檔PLC除具有中檔PLC的功能外，還增加了符號(hào)算術(shù)運(yùn)算，矩陣運(yùn)算，位邏輯運(yùn)算，平方根運(yùn)算及其他特殊功能函數(shù)的運(yùn)算，制表及表格傳遞功能等。高檔PLC具

51、有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。</p><p>　　3、按I/O點(diǎn)數(shù)分類(lèi)</p><p>　　根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為小型，中型和大型三類(lèi)。</p><p>　?。?）小型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)<256點(diǎn)，單CPU，8位或16微處理器，用戶存儲(chǔ)器容量4K以下。</p><

52、;p>　　CE-I型 美國(guó)通用電氣（GE）公司</p><p>　　TI100 美國(guó)德洲儀器公司</p><p>　　F F1 F2 日本三菱電氣公司</p><p>　　C20 C40 日本歐姆龍公司</p><p>　　SF200 德國(guó)

53、西門(mén)子公司</p><p>　　EX20 EX40 日本東芝公司</p><p>　　SR-20/21 中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司</p><p>　?。?）中型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)256~2048點(diǎn)，雙CPU，用戶存儲(chǔ)器容量2-8K。</p><p>　　S7-300 德國(guó)西門(mén)子&l

54、t;/p><p>　　SR-400 中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司</p><p>　　SU-5 SU-6 德國(guó)西門(mén)子公司</p><p>　　C-500 日本立石公司</p><p>　　CE-Ш GE公司</p><p>　?。?）

55、大型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)>2048點(diǎn)，多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量8~16K。</p><p>　　S7-400 德國(guó)西門(mén)子公司</p><p>　　GE-IV GE公司</p><p>　　C-2000 立石公司</p><p>　　K3

56、 三菱公司</p><p>　　2.2.2 可編程控制器PLC的應(yīng)用與前景</p><p><b>　　一、PLC的應(yīng)用</b></p><p>　　目前，在國(guó)內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金，石油，化工，剪彩，機(jī)械制造，電力，汽車(chē)，輕工，環(huán)保及文化娛樂(lè)等各行各業(yè)，隨著PLC性能價(jià)格的不斷提高，且應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，從應(yīng)用類(lèi)型看大致可

57、歸納為以下幾個(gè)方面：</p><p><b>　　1、強(qiáng)量邏輯運(yùn)算</b></p><p>　　利用PLC最基本的邏輯運(yùn)算，定時(shí)，計(jì)收等功能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，可取代傳統(tǒng)的繼電器控制用于單片機(jī)控制，多機(jī)群控制，生產(chǎn)自動(dòng)線控制等。例：機(jī)床，注塑機(jī)印刷機(jī)械，裝配生產(chǎn)線，電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應(yīng)用，也是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。</p><

58、p><b>　　2、運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p>　　大多數(shù)PLC都有拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備。例如：各種機(jī)床，裝配機(jī)械，機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。</p><p><b>　　3、過(guò)程控制</b></p><p>　　大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PI

59、D控制功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出，所以PLC可實(shí)現(xiàn)模擬量控制而且具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過(guò)程控制。這一功能已廣泛用于鋁爐，反應(yīng)堆，水處理，釀酒及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。</p><p><b>　　4、數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算數(shù)據(jù)傳遞、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，分析和處理

60、，同時(shí)通過(guò)通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其電智能裝置。例如：CNC設(shè)備進(jìn)行處理。</p><p><b>　　5、通信聯(lián)網(wǎng)</b></p><p>　　PLC的通信包括PLC與PLC，PLC與計(jì)算機(jī)，PLC與其它智能設(shè)備之間的通信。PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過(guò)通信處理單元，通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的交換和構(gòu)成。</p><p>　　

61、PLC在問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，在國(guó)外也取得了較好的發(fā)展。在美、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一，世界總銷(xiāo)售額不斷上升，生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)，品種不斷翻新，產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。目前，世界上有200多個(gè)廠家生產(chǎn)PLC。較多的有美國(guó)：AB通用電氣、莫迪康公司；日本：松下、三菱、富士、歐姆龍等；德國(guó)：西門(mén)子公司；法國(guó)：TE施耐德公司。韓國(guó)：三星、LG公司等。</p><p>　　二、PLC的發(fā)展

62、前景</p><p>　　1、產(chǎn)品規(guī)模向大小兩個(gè)方向發(fā)展。</p><p>　　大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)，32位微處理器，多CPU并行工作，大容量存儲(chǔ)器，掃描速度快高速。</p><p>　　小：整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。</p><p>　　2、PLC在閉環(huán)過(guò)程中應(yīng)用日益廣泛。</p>

63、<p>　　3、不斷加強(qiáng)通訊功能。</p><p>　　4、新器件和模塊不斷推出。</p><p>　　管理分散控制的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。</p><p>　　2.3 可編程控制器的幾種編程語(yǔ)言</p><p>　　可編程控制器的編程語(yǔ)言按IEC61131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分主要包括圖形化編程語(yǔ)言

64、和文本化編程語(yǔ)言。圖形化編程語(yǔ)言包括:梯形圖(LD-Ladder Diagram)、功能塊圖(FBD-Function Block Diagram)、順序功能圖(SFC-Sequential Function Chart)。文本化編程語(yǔ)言包括:指令表(IL-Instruction List)和結(jié)構(gòu)化文本(ST-Structured Text)。這些語(yǔ)言是基于WINDOWS操作系統(tǒng)的編程語(yǔ)言，而SFC編程語(yǔ)言則在兩類(lèi)編程語(yǔ)言中均可使用。下

65、面分別來(lái)介紹這兩種編程語(yǔ)言。</p><p>　　2.3.1 梯形圖編程語(yǔ)言(LD-Ladder Diagram)</p><p>　　梯形圖來(lái)源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述，是PLC編程中被最廣泛使用的一種圖形化語(yǔ)言。由于梯形圖類(lèi)似于繼電器控制的電氣接線圖，便于理解,因此許多編程人員和維護(hù)人員都選擇了這一編程方式，而且其圖形結(jié)構(gòu)類(lèi)似于登高用的梯子，故名梯形圖。梯形圖程序的左右兩側(cè)有兩垂直

66、的電力軌線，左側(cè)的電力軌線名義上為功率流從左向右沿著水平梯級(jí)通過(guò)各個(gè)觸點(diǎn)、功能、功能塊、線圈等提供能量，功率流的終點(diǎn)是右側(cè)的電力軌線。每一個(gè)觸點(diǎn)代表了一個(gè)布爾變量的狀態(tài)，每一個(gè)線圈代表了一個(gè)實(shí)際設(shè)備的狀態(tài)，一個(gè)簡(jiǎn)單的梯形圖程序如圖2-2所示:</p><p>　　圖2-2 梯形圖程序示例</p><p>　　梯形圖的每個(gè)梯級(jí)表示一個(gè)因果關(guān)系,事件發(fā)生的條件表示在梯形的左面,事件發(fā)生的結(jié)果

67、表示在梯級(jí)的右面。</p><p>　　梯形圖編程語(yǔ)言具有如下特點(diǎn): (1)與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性。 (2)與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，易于掌握和學(xué)習(xí)。 (3)對(duì)于復(fù)雜控制系統(tǒng)描述，仍不夠清晰。</p><p>　　(4)可讀性仍不夠好。 幾乎所有PLC廠商提供的PLC都支持梯形圖編程語(yǔ)言,而且都比較容易理解，只是在梯形圖結(jié)構(gòu)上

68、可能稍有變化。比如西門(mén)子的S7系列梯形圖就沒(méi)有右邊的電力軌線。</p><p>　　2.3.2 功能塊圖編程語(yǔ)言(FBD-Function Block Diagram)</p><p>　　功能塊圖編程語(yǔ)言采用功能模塊表示所具有的功能，不同的功能模塊具有不同的功能。功能模塊用矩形來(lái)表示，每一個(gè)功能模塊的左側(cè)有不少于一個(gè)的輸入端，右側(cè)有不少于一個(gè)的輸出端。功能模塊的類(lèi)型名稱(chēng)通常寫(xiě)在塊內(nèi)，其

69、輸入輸出名稱(chēng)寫(xiě)在塊內(nèi)的輸入輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地方。 功能模塊基本上分為兩類(lèi):基本功能模塊和特殊功能模塊。基本功能模塊如AND，OR，XOR等等，特殊功能模塊如ON延時(shí)，脈沖輸出，計(jì)數(shù)器等等。 功能塊圖編程語(yǔ)言具有以下特點(diǎn): (1)以功能模塊為單位，從控制功能入手，使控制方案的分析和理解變得容易。 (2)功能模塊用圖形化的方式描述功能，較直觀，易掌握，方便組態(tài)，易操作，是有發(fā)展前途的一種編程語(yǔ)言。

70、(3)對(duì)較復(fù)雜系統(tǒng)，由于控制功能關(guān)系能夠比較清晰的描述，因此縮短了編程和調(diào)試時(shí)間。 (4)因?yàn)槊恳粋€(gè)功能模塊要占用一定程序存儲(chǔ)空間，所以對(duì)功能模塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時(shí)間。因此，這種語(yǔ)言在大中型可編程控制器和分散控制系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛。</p><p>　　2.4 傳感器的概述</p><p>　　國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律

71、轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求，它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。</p><p>　　傳感器的使用：傳感器應(yīng)用于科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域。在研究中，高敏感度和特殊傳感器被用來(lái)做實(shí)驗(yàn)。在自動(dòng)化技術(shù)中，標(biāo)準(zhǔn)和特殊傳感器全部得

72、到使用，在日常使用的設(shè)備中，更多用的是簡(jiǎn)單的傳感器，然而，這種傳感器要求非?？煽康牟僮?。</p><p>　　傳感器信號(hào)：傳感器把物理量轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)。二進(jìn)制傳感器也稱(chēng)為開(kāi)關(guān)，與模擬傳感器輸出信號(hào)的類(lèi)型不同而有所區(qū)別。</p><p>　　2.4.1 磁性傳感器的工作原理</p><p>　　本系統(tǒng)所使用的氣缸都是帶磁性開(kāi)關(guān)的氣缸，這些氣缸的缸筒采用導(dǎo)磁性弱、隔

73、磁性強(qiáng)的材料，如硬鋁、不銹鋼等。在非磁性體的活塞上安裝一個(gè)永久磁鐵的磁環(huán)，這樣就提供了一個(gè)反映氣缸活塞位置的磁場(chǎng)，而安裝在氣缸外側(cè)的磁性開(kāi)關(guān)則是用來(lái)檢測(cè)氣缸活塞位置，即檢測(cè)活塞的運(yùn)動(dòng)行程的。</p><p>　　有觸點(diǎn)式的磁性開(kāi)關(guān)用舌簧開(kāi)關(guān)作磁場(chǎng)檢測(cè)元件，舌簧開(kāi)關(guān)成型于合成樹(shù)脂塊內(nèi)，并且一般還有動(dòng)作指示燈、過(guò)電壓保護(hù)電路也塑封在內(nèi)。下圖是帶磁性開(kāi)關(guān)氣缸的工作原理圖（如圖2-3）。當(dāng)氣缸中隨活塞移動(dòng)的磁環(huán)靠近開(kāi)關(guān)時(shí)

74、，舌簧開(kāi)關(guān)的兩根簧片被磁化而相互吸引，觸點(diǎn)閉合；當(dāng)磁環(huán)移開(kāi)開(kāi)關(guān)后，簧片失磁，觸點(diǎn)斷開(kāi)。觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)時(shí)發(fā)出電控信號(hào)，在PLC的自動(dòng)控制中，可以利用該信號(hào)判斷推料缸及頂料缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或所處的位置，以確定工件是否被推出或氣缸是否返回。</p><p>　　在磁性開(kāi)關(guān)上設(shè)置的LED顯示用于顯示其信號(hào)狀態(tài)，供調(diào)試時(shí)使用。磁性開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“1”，LED亮；磁性開(kāi)關(guān)不動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“0”，LED不亮。</p&

75、gt;<p>　　圖2-3 磁性開(kāi)關(guān)原圖 圖2-4 磁性開(kāi)關(guān)電路圖</p><p>　　磁性開(kāi)關(guān)的安裝位置可以調(diào)整，調(diào)整方法是松開(kāi)它的緊定螺栓，讓磁性開(kāi)關(guān)順著氣缸滑動(dòng)，到達(dá)指定位置后，再旋緊緊定螺栓。磁性開(kāi)關(guān)有藍(lán)色和棕色2根引出線，使用時(shí)藍(lán)色引出線應(yīng)連接到PLC輸入公共端，棕色引出線應(yīng)連接到PLC輸入端，磁性開(kāi)關(guān)的內(nèi)部電路如圖2-4所示。</p>&

76、lt;p>　　2.4.2 電感式接近開(kāi)關(guān)的工作原理</p><p>　　電感式接近開(kāi)關(guān)是利用電渦流效應(yīng)制造的傳感器。電渦流效應(yīng)是指當(dāng)金屬物體處于一個(gè)交變的磁場(chǎng)中，在金屬內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生交變的電渦流，該渦流又會(huì)反作用于產(chǎn)生它的磁場(chǎng)這樣一種物理效應(yīng)。如果這個(gè)交變的磁場(chǎng)是由一個(gè)電感線圈產(chǎn)生的，則這個(gè)電感線圈中的電流就會(huì)發(fā)生變化，用于平衡渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。</p><p>　　利用這一原理，以高頻

77、振蕩器（LC振蕩器）中的電感線圈作為檢測(cè)元件，當(dāng)被測(cè)金屬物體接近電感線圈時(shí)產(chǎn)生了渦流效應(yīng)，引起振蕩器振幅或頻率的變化，由傳感器的信號(hào)調(diào)理電路（包括檢波、放大、整形、輸出等電路）將該變化轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)量輸出，從而達(dá)到檢測(cè)目的。</p><p>　　在接近開(kāi)關(guān)的選用和安裝中，必須認(rèn)真考慮檢測(cè)距離、設(shè)定距離，保證生產(chǎn)線上的傳感器可靠動(dòng)作。安裝距離注意說(shuō)明如圖2-5所示。</p><p>　　圖2-5

78、 接近開(kāi)關(guān)安裝示意圖</p><p>　　2.4.3 光電式接近開(kāi)關(guān)的工作原理</p><p>　　“光電傳感器”是利用光的各種性質(zhì)，檢測(cè)物體的有無(wú)和表面狀態(tài)的變化等的傳感器，其中輸出形式為開(kāi)關(guān)量的傳感器為光電式接近開(kāi)關(guān)。</p><p>　　光電式接近開(kāi)關(guān)主要由光發(fā)射器和光接收器構(gòu)成。如果光發(fā)射器發(fā)射的光線因檢測(cè)物體不同而被遮掩或反射，到達(dá)光接收器的量將會(huì)發(fā)生

79、變化，光接收器的敏感元件將檢測(cè)出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)，進(jìn)行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍(lán)色來(lái)判斷顏色）和紅外光。</p><p>　　按照接收器接收光的方式的不同，光電式接近開(kāi)關(guān)可分為對(duì)射式、反射式和漫射式3種，如下圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 3種不同的光電開(kāi)關(guān)原理圖</p><p>　　2.4.4 光纖傳感器的工作原理&

80、lt;/p><p>　　光纖傳感器（圖2-7所示）由光纖檢測(cè)頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光纖檢測(cè)頭是分離的兩個(gè)部分，光纖檢測(cè)頭的尾端部分分成兩條光纖，使用時(shí)分別插入放大器的兩個(gè)光纖孔。圖2-8是放大器的安裝示意圖。</p><p>　　圖2-7 光纖傳感器</p><p>　　圖2-8 光纖傳感器的安裝示意圖</p><p>　　光纖傳

81、感器也是光電傳感器的一種。光纖傳感器具有下述優(yōu)點(diǎn)：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(zhǎng)，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。</p><p>　　光纖式光電接近開(kāi)關(guān)的放大器的靈敏度調(diào)節(jié)范圍較大。當(dāng)光纖傳感器靈敏度調(diào)得較小時(shí)，反射性較差的黑色物體，光電探測(cè)器無(wú)法接收到反射信號(hào)；而反射性較好的白色物體，光電探測(cè)器就可以接收到反射信號(hào)。反之，若調(diào)高光纖傳感器靈敏度，則即使對(duì)反射

82、性較差的黑色物體，光電探測(cè)器也可以接收到反射信號(hào)。進(jìn)行放大器靈敏度調(diào)節(jié)（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)靈敏度增大）時(shí)，會(huì)看到“入光量顯示燈”發(fā)光的變化。當(dāng)探測(cè)器檢測(cè)到物料時(shí)，“動(dòng)作顯示燈”會(huì)亮，提示檢測(cè)到物料。如下圖2-9所示：</p><p>　　圖2-9 光纖傳感器的外形</p><p>　　2.4.5 金屬傳感器的工作原理</p><p>　　金屬傳感器又叫電感式接近開(kāi)關(guān)，為

83、了檢測(cè)物料是否為金屬，在分揀工件導(dǎo)向件右側(cè)裝有一個(gè)電感傳感器（圖2-10所示）。</p><p>　　圖2-10 金屬傳感器實(shí)物圖</p><p>　　其原理是利用電渦流原理制成的，利用電渦流效應(yīng)制成的具有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩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)生電渦流，這個(gè)渦流反過(guò)來(lái)作用于接近開(kāi)關(guān)使接近開(kāi)關(guān)振蕩能力減弱，

84、導(dǎo)致內(nèi)部參數(shù)發(fā)生變化，由此來(lái)識(shí)別是否是金屬物料，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)與斷。</p><p>　　2.4.6 電磁換向閥的工作原理</p><p>　　頂料或推料氣缸，其活塞的運(yùn)動(dòng)是依靠向氣缸一端進(jìn)氣，并從另一端排氣，再反過(guò)來(lái)，從另一端進(jìn)氣，一端排氣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。氣體流動(dòng)方向的改變則由能改變氣體流動(dòng)方向或通斷的控制閥即方向控制閥加以控制。在自動(dòng)控制中，方向控制閥常采用電磁控制方式實(shí)現(xiàn)方向控制，稱(chēng)為

85、電磁換向閥。電磁換向閥是利用其電磁線圈通電時(shí)，靜鐵芯對(duì)動(dòng)鐵芯產(chǎn)生電磁吸力使閥芯切換，達(dá)到改變氣流方向的目的。</p><p>　　所謂“位”指的是為了改變氣體方向，閥芯相對(duì)于閥體所具有的不同的工作位置?！巴ā钡暮x則指換向閥與系統(tǒng)相連的通口，有幾個(gè)通口即為幾通。圖2-11分別給出二位三通、二位四通和二位五通單控電磁換向閥的圖形符號(hào)，圖形中有幾個(gè)方格就是幾位，方格中的“┯”和“┷”符號(hào)表示各接口互不相通。</

86、p><p>　　圖2-11 部分單電控電磁換向閥的圖形符號(hào)</p><p>　　自動(dòng)線所有工作單元的執(zhí)行氣缸都是雙作用氣缸，因此控制它們工作的電磁閥需要有二個(gè)工作口和二個(gè)排氣口以及一個(gè)供氣口，故使用的電磁閥均為二位五通電磁閥。</p><p>　　供料單元用了兩個(gè)二位五通的單電控電磁閥，這兩個(gè)電磁閥帶有手動(dòng)換向和加鎖鈕，有鎖定（LOCK）和開(kāi)啟（PUSH）2個(gè)位置。用

87、小螺絲刀把加鎖鈕旋到在LOCK位置時(shí)，手控開(kāi)關(guān)向下凹進(jìn)去，不能進(jìn)行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按，信號(hào)為“1”，等同于該側(cè)的電磁信號(hào)為“1” ；常態(tài)時(shí)，手控開(kāi)關(guān)的信號(hào)為“0” 。在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)，可以使用手控開(kāi)關(guān)對(duì)閥進(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)試的目的。</p><p>　　兩個(gè)電磁閥是集中安裝在匯流板上的，匯流板中兩個(gè)排氣口末端均連接了消聲器，消聲器的作

88、用是減少壓縮空氣在向大氣排放時(shí)的噪聲。這種將多個(gè)閥與消聲器、匯流板等集中在一起構(gòu)成的一組控制閥的集成稱(chēng)為閥組，而每個(gè)閥的功能是彼此獨(dú)立的。</p><p>　　2.5 氣動(dòng)裝置的概述</p><p>　　氣動(dòng)系統(tǒng)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量與信號(hào)的傳遞，利用空氣壓縮機(jī)將電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ埽缓笤诳刂圃洼o助元件的配合下，通過(guò)執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

89、機(jī)械能，從而完成直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并對(duì)外作功。</p><p>　　2.5.1 氣泵的認(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、氣源開(kāi)關(guān)（如圖2-12所示）。</p><p>　　圖2-12 氣泵及其周?chē)?lt;/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

90、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>　　2.5.2 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)

91、生裝置，是氣源主要的設(shè)備（如圖2-13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(lèi)。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><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

92、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(lèi)型和型號(hào)。</p><p>　　圖2-13 壓縮機(jī)及儲(chǔ)氣罐</p><p>　　2.5.3 儲(chǔ)氣罐</p><p>　　儲(chǔ)氣罐可以調(diào)節(jié)氣流，減少輸出氣流

93、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2-13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>　　2.5.4 壓力控制閥</p><p>　　調(diào)節(jié)和控制

94、壓力大小的氣動(dòng)元件稱(chēng)為壓力控制閥。它包括調(diào)壓閥、溢流閥、順序閥及多功能組合閥。</p><p>　　1、調(diào)壓閥是出口側(cè)壓力可調(diào)，并能保持出口側(cè)壓力穩(wěn)定的壓力控制閥。（如圖2-14）</p><p>　　圖2-14 壓力調(diào)節(jié)閥及過(guò)濾干燥系統(tǒng)</p><p>　　2、減壓閥的作用是降低由空氣壓縮機(jī)來(lái)的壓力，以適于每臺(tái)氣動(dòng)設(shè)備的需要部分壓力保持穩(wěn)定。</p>

95、<p>　　3、溢流閥的作用是當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)調(diào)定值時(shí)，便自動(dòng)排氣，使系統(tǒng)的壓力下降，以保證系統(tǒng)安全，故也稱(chēng)其為安全閥。</p><p>　　4、調(diào)速閥是根據(jù)“流量負(fù)反饋”原理設(shè)計(jì)而成的單路流量閥。調(diào)速閥一般用于執(zhí)行元件負(fù)載變化大而運(yùn)動(dòng)速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。調(diào)速閥根據(jù)“串聯(lián)減壓式”和“并聯(lián)溢流式”，又分為調(diào)速閥和溢流節(jié)流閥兩種主要類(lèi)型。本設(shè)計(jì)選用串聯(lián)減壓式調(diào)速閥。</p><p&g

96、t;　　2.5.5 輔助元件</p><p>　　輔助元件是保證壓縮空氣的凈化、元件的潤(rùn)滑、元件間的連接及消聲等所必須的，可分為氣源凈化裝置和其他輔助元件兩大類(lèi)。</p><p><b>　　1、氣源凈化裝置</b></p><p>　　過(guò)濾器、調(diào)壓閥和油霧器等組合在一起稱(chēng)為空氣處理單元，又稱(chēng)為氣動(dòng)三聯(lián)件。壓縮的空氣中含有各種雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的

97、存在會(huì)降低氣動(dòng)元件的耐用度和性能，造成誤動(dòng)作和事故，必須清除?？諝馓幚韱卧褪怯脕?lái)清除壓縮空氣的雜質(zhì)，提高空氣質(zhì)量的元件。</p><p><b>　　2、消聲器</b></p><p>　　消聲器是降低排氣噪聲的裝置，壓縮空氣完成驅(qū)動(dòng)工作后，由換向閥的排氣口排入大氣。此時(shí)的壓縮空氣是以接近音速的狀態(tài)進(jìn)入大氣，由于壓力的驟然變化，使空氣急速膨脹從而發(fā)出噪音，其音量一般

98、為80dB～100dB，為了改善勞動(dòng)條件，應(yīng)使用消聲器。常用的消聲器有三種類(lèi)型，吸收型、膨脹型和吸收膨脹型。</p><p>　　吸收型消聲器是依靠吸聲材料來(lái)消聲的。膨脹型消聲器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，相當(dāng)于一段比排氣口徑大的管件，當(dāng)氣流通過(guò)時(shí)，讓氣流在其內(nèi)部擴(kuò)散、膨脹、碰壁撞擊、反射、相互干涉而消聲。吸收膨脹型消聲器是上述兩種的結(jié)合。氣流由斜孔引入，氣流束相互撞擊、干涉、進(jìn)一步減速，再通過(guò)設(shè)在消聲器內(nèi)表面的吸聲材料消聲

99、，最后排向大氣。本設(shè)計(jì)選用膨脹型消聲器。</p><p>　　2.5.6 氣動(dòng)執(zhí)行元件</p><p>　　分揀站的執(zhí)行元件是以壓縮空氣為工作介質(zhì)產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)，并將氣體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，如氣缸輸出直線往復(fù)式機(jī)械能，擺動(dòng)氣缸輸出回轉(zhuǎn)擺動(dòng)式機(jī)械能。分揀站中的氣缸為輸出直線往復(fù)式氣缸，氣缸是氣動(dòng)執(zhí)行元件之一。目前最常選用的是標(biāo)準(zhǔn)氣缸，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)都已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。水

100、平伸縮氣缸選用單活塞桿雙作用氣缸，單活塞桿雙作用氣缸一般由缸筒、前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封件和緊固件等組成。</p><p>　　其工作原理：對(duì)于前伸/回縮氣缸，當(dāng)左側(cè)無(wú)桿腔進(jìn)氣，右側(cè)有桿腔排氣時(shí)活塞桿前伸，反之，活塞桿回縮；對(duì)于上升/下降氣缸，當(dāng)上側(cè)無(wú)桿腔進(jìn)氣，下側(cè)有桿腔排氣時(shí)，活塞桿下降，反之活塞桿上升。</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)氣缸是指氣缸的功能和規(guī)格是普遍使用的、結(jié)構(gòu)容易制造的、

101、制造廠通常作為通用產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)的氣缸。單氣缸自動(dòng)往復(fù)回路如圖2-15所示。</p><p>　　a）氣動(dòng)回路圖 b）電氣回路圖</p><p>　　圖2-15 單汽缸自動(dòng)往復(fù)回路</p><p>　　直線氣缸是指活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)均由壓縮空氣來(lái)推動(dòng)。直線氣缸具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出力穩(wěn)定，行程可根據(jù)需要選擇的優(yōu)點(diǎn)，但由于是利用壓縮空氣交替作

102、用于活塞上實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)的，回縮時(shí)壓縮空氣的有效作用面積較小，所以產(chǎn)生的力要小于伸出時(shí)產(chǎn)生的推力。氣缸的理論輸出力，普通單作用氣缸(預(yù)伸型)理論拉力為：</p><p><b>　　理論拉力：</b></p><p>　　式中：D——缸徑（m）；d——活塞桿直徑（m）；p——工作壓力（Pa）；</p><p>　　Ft1——復(fù)位彈簧預(yù)壓量及行程所

103、產(chǎn)生的彈簧力（N）；</p><p>　　Ft2——復(fù)位彈簧預(yù)緊力（N）。</p><p>　　為了使氣缸的動(dòng)作平穩(wěn)可靠，應(yīng)對(duì)氣缸的運(yùn)動(dòng)速度加以控制，常用的方法是使用單向節(jié)流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成的流量控制閥，常用于控制氣缸的運(yùn)動(dòng)速度，所以也稱(chēng)為速度控制閥。</p><p>　　第三章 材料分揀裝置硬件系統(tǒng)</p><

104、p>　　3.1 基本功能及控制要求</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)裝置根據(jù)材料的材質(zhì)不同來(lái)進(jìn)行分揀,主要實(shí)現(xiàn)如下基本功能：(1)分揀出金屬與非金屬；(2)分揀某一顏色塊；(3)分揀出金屬中某一顏色塊；(4)分揀出非金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊；(5)分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。</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(lèi)。當(dāng)待測(cè)物體經(jīng)過(guò)下料裝

105、置送入傳送帶后，依次按受各種傳感器檢測(cè)，如果被某種傳感器檢測(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。其控制過(guò)程如下：</p><p>　　接通電源,啟下啟動(dòng)開(kāi)關(guān),傳送帶開(kāi)始運(yùn)行。系統(tǒng)啟動(dòng)后，下料傳感器（光電傳感器）檢測(cè)到料口有料時(shí)，傳送帶停止，同時(shí)出料氣缸開(kāi)始動(dòng)作，將待測(cè)物料推到傳送帶上，電機(jī)啟動(dòng)，待測(cè)物體開(kāi)始在傳送帶運(yùn)行。</p><p>　　當(dāng)電感傳感器檢測(cè)金屬物料時(shí)，電機(jī)停

106、止，同時(shí)出料氣缸動(dòng)作，將物料推入相應(yīng)的料槽，然后電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到非金屬物料時(shí)，電機(jī)停止，同時(shí)出料氣缸動(dòng)作，將物料推入相應(yīng)的料槽，然后電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到物料為某一顏色時(shí)，電機(jī)停止，同時(shí)出料氣缸動(dòng)作，將物料推入相應(yīng)的料槽，然后電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。剩余的材料到達(dá)備用傳感器，備用傳感器檢測(cè)到物料時(shí)，電機(jī)停止，同時(shí)出料氣缸

107、動(dòng)作，將物料推入相應(yīng)的料槽，然后電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。豎井式下料槽無(wú)料時(shí)，傳送帶運(yùn)行一個(gè)行程后自動(dòng)停止。</p><p>　　3.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，PLC控制器與材料分揀裝置相連接，通過(guò)采集材料分揀裝置各傳感器，氣缸傳達(dá)的信號(hào)，經(jīng)程序判斷將控制信號(hào)傳送到材料分揀裝置各氣缸，輸出控制動(dòng)作。</p><p&

108、gt;　　圖3-1 材料分揀系統(tǒng)硬件圖</p><p>　　3.3 材料分揀裝置的組成及各部的功能</p><p>　　本系統(tǒng)采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，有豎井式產(chǎn)品輸入料槽，滑板式產(chǎn)品輸出料槽，轉(zhuǎn)接板上設(shè)計(jì)了與PLC連接接口，材料分揀裝置結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，該裝置選用了顏色識(shí)別傳感器及對(duì)不同材質(zhì)敏感的電感和電容式傳感器，分別被固定在網(wǎng)孔板不同的區(qū)域安裝。整個(gè)控制系統(tǒng)由氣動(dòng)部件和電氣部件兩

109、大部分組成。</p><p>　　圖3-2 材料分揀結(jié)構(gòu)裝置圖</p><p>　　一、氣動(dòng)部分：由減壓閥，氣壓指示表，氣缸，空氣壓縮機(jī)等部分組成。</p><p>　　空氣壓縮機(jī)：把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈮耗埽瑸闅庠床糠?選用FB-0.048/7靜音空氣壓縮機(jī)。</p><p>　　壓力開(kāi)關(guān)：被調(diào)節(jié)到一個(gè)最高壓力時(shí)，停止電動(dòng)機(jī)，降至最低壓力時(shí)，重新

110、激活電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　安全保護(hù)器：當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力超過(guò)允許限度，可將壓縮空氣排出單向閥，阻止壓縮空氣反方向流動(dòng)。</p><p>　　儲(chǔ)氣罐：存儲(chǔ)壓縮空氣儲(chǔ)氣罐，主要用來(lái)調(diào)節(jié)氣流，減少輸出氣流的壓力脈動(dòng)，使輸出氣流具有流量連續(xù)性和氣壓穩(wěn)定性。</p><p>　　壓力表：顯示儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力。</p><p>　　氣源開(kāi)關(guān)：向氣路中

111、提供氣源的開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)工作時(shí)，必須打開(kāi)。</p><p>　　主管道過(guò)濾器：它清除主要管道內(nèi)灰塵，水分和油，主管道過(guò)濾器必須具有最小的壓力降和油霧分離能力。</p><p>　　氣缸：引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)件，將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成。</p><p>