畢業(yè)論文--物料分揀系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）報告</p><p>　　專業(yè)名稱: 機電一體化 </p><p>　　設(shè)計課題: 物料分揀系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　導(dǎo)師姓名: </p><p>　　學(xué)生姓名: </p><p>　　班 級:

2、 </p><p>　　學(xué) 號: </p><p>　　2011年11月25日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 物料分揀系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　專業(yè)： 機電一體化 姓名：

3、 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）工作起止時間： 2010-11-25——2011-03-20 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）的內(nèi)容要求： </p><p>　　指導(dǎo)教師（簽名）： 系主任：

4、 </p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計開題報告</b></p><p>　　一、課題設(shè)計（論文）目的及意義</p><p>　　通過本次的畢業(yè)設(shè)計，重在鍛煉了自己理論與實際的結(jié)合能力.機電一體化產(chǎn)品與人們的日常生活密切相關(guān)，步進電機由于結(jié)構(gòu)簡單、控制維護方便、機電一

5、體化技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于各種機電產(chǎn)品中，通過收集設(shè)計資料與設(shè)計依據(jù)，有關(guān)數(shù)據(jù)的整理，方案的比較確定，以及說明書的撰寫等有關(guān)過程深化和綜合了基礎(chǔ)課、專業(yè)課，初步了解機電一體化技術(shù)的概念，熟悉PLC系統(tǒng)在機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，深入進行與本專業(yè)相關(guān)的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)分析問題與解決問題的能力。通過這次設(shè)計，深入了解了本專業(yè)的主要課程，從而鞏固了所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，并培養(yǎng)了獨立思考的能力，更有助于我們提高理論知識的學(xué)習(xí)與掌握，更進一步提高機電一體化技

6、術(shù)的應(yīng)用，在設(shè)計過程中盡可能聯(lián)系實際使設(shè)計達到技術(shù)，操作的合理性，此外還能培養(yǎng)我們的協(xié)作精神，樹立高度的工作責(zé)任感，從而更快適應(yīng)工作，為以后的工作打下基礎(chǔ)。 </p><p>　　通過本次設(shè)計使我對所學(xué)的專業(yè)知識有了更深的認識，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他能力水平，而且通過對整體的

7、掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的自學(xué)能力得到了提高，經(jīng)驗得到了豐富。</p><p>　　二、課題設(shè)計（論文）提綱</p><p>　　1.可編程控制器的定義及其工作原理。</p><p>　　2.分揀系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及其工作過程。</p><p>　　3.分揀系統(tǒng)的設(shè)備選型。</p><p>　　4.

8、分揀系統(tǒng)的電路及其PLC程序的設(shè)計。</p><p>　　5.組態(tài)技術(shù)的概述。</p><p>　　6.組態(tài)控制畫面的設(shè)計。</p><p>　　7.組態(tài)參數(shù)的設(shè)定。</p><p><b>　　8.結(jié)束語。</b></p><p>　　三、課題設(shè)計（論文）思路、方法及進度安排</p>

9、<p>　　思路方法：利用網(wǎng)上模擬，搜集各種資料，組織論文</p><p>　　進度安排：第一周：弄清該設(shè)計的工作原理，選題方案，對比各種方案，選擇合適的方案。</p><p>　　第二、三周：在網(wǎng)上和書上搜集各種資料。</p><p>　　第四周：寫出論文的整體提綱。</p><p>　　第五周：寫畢業(yè)論文。</p>

10、;<p><b>　　第六周：畢業(yè)答辯</b></p><p>　　四、課題設(shè)計（論文）參考文獻；</p><p>　　1.袁秀英。組態(tài)控制技術(shù)，北京：電子工業(yè)出版社。2003.8。</p><p>　　2.張萬忠、周淵深?？删幊炭刂破鲬?yīng)用技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社。2001.4。</p><p>　　

11、3. 使用手冊——三菱系列微型可編程控制器。1999.11。</p><p>　　4.常斗南?？删幊炭刂破?，北京：機械工業(yè)出版社。1998.7。</p><p>　　5.TVT-99系列教學(xué)實物模型使用說明書。1999.11。</p><p>　　6.靜音空氣壓縮機使用說明書。2007.11。</p><p>　　7.楊永平。液壓與氣

12、動技術(shù)基礎(chǔ)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社。2001.4。</p><p>　　8.郝蕓。傳感器原理與應(yīng)用，北京：電子工業(yè)出版社。2000.5。</p><p>　　9.吳叢，蒲鐘佑。液壓與氣動，北京：北京理工大學(xué)出版社。1994.12。</p><p>　　10.吳志強 魯曉春。物流設(shè)施與設(shè)備，北京：清華大學(xué)出版社﹒北京交通大學(xué)出版社。2005。</p>

13、<p>　　11.SWOD5C—FXTRN—BEG—C用戶手冊,2003.3。</p><p>　　12.柳貴國。檢測技術(shù)及應(yīng)用，北京：電子工業(yè)出版社。2006.6。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師意見書</p><p>　　系別： 填表日期： 年 月 日</p&

14、gt;<p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會評語</p><p>　　系別： 填表日期： 年 月 日</p><p>　　山東華宇職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯記錄表</p><p>　　系：

15、 答辯日期： 年 月 日</p><p>　　2010年11月25日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要- 3 -</p><p><b>　　引言- 4 -</b></p><p&g

16、t;　　第1章 可編程控制器- 6 -</p><p>　　1.1 PLC的發(fā)展歷史- 6 -</p><p>　　1.2 PLC的定義和特點- 7 -</p><p>　　1.3 PLC基本結(jié)構(gòu)和工作原理- 9 -</p><p>　　第2章 設(shè)備選型及硬件電路的設(shè)計- 12 -</p><p>　　2.1

17、 材料分揀系統(tǒng)的主要硬件結(jié)構(gòu)及工作過程- 12 -</p><p>　　2.2材料分揀系統(tǒng)的整個工作過程- 16 -</p><p>　　2.3 材料分揀系統(tǒng)各設(shè)備的選型- 16 -</p><p>　　2.4 梯形圖- 23 -</p><p>　　第4章 材料分揀系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控畫面及參數(shù)設(shè)置- 24 -</p>&l

18、t;p>　　4.1組態(tài)技術(shù)概述- 24 -</p><p>　　4.2組態(tài)控制技術(shù)相對于傳統(tǒng)計算機控制技術(shù)的優(yōu)點- 25 -</p><p>　　4.3 組態(tài)控制畫面的設(shè)計- 26 -</p><p>　　4.4組態(tài)控制參數(shù)與通訊參數(shù)的設(shè)定- 27 -</p><p>　　結(jié)束語- 32 -</p><p&

19、gt;　　致 謝- 33 -</p><p>　　參 考 文 獻- 34 -</p><p>　　附 錄：- 35 -</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　自動分揀控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會各行各業(yè)，如：物流配送中心、郵局、采礦、港口、碼頭、倉庫……該控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以大大提高企事業(yè)單

20、位該環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率。</p><p>　　本文作者通過查閱大量資料，對自動分揀系統(tǒng)及其相關(guān)的技術(shù)發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢作了一個比較全面的總結(jié)。在熟悉了自動分揀系統(tǒng)的原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)一定的分揀要求以三菱PLC為控制核心，Mcgs組態(tài)軟件為監(jiān)控軟件，設(shè)計出材料分揀控制系統(tǒng)。該材料分揀系統(tǒng)以PLC為主控制器,結(jié)合氣動裝置、傳感器技術(shù)、組態(tài)監(jiān)控等技術(shù),現(xiàn)場控制產(chǎn)品的自動分揀。系統(tǒng)具有自動化程度高、運行穩(wěn)定、分揀精度高、易控制

21、的特點,對不同的分揀對象,稍加修改本系統(tǒng)即可實現(xiàn)要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：材料分揀 三菱PLC </p><p><b>　　引言</b></p><p>　　自動分揀是指貨物進入分揀系統(tǒng)到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動裝置來完成的。這種裝置是由接受分揀指示信息的控制裝置、計算機網(wǎng)絡(luò)、搬運裝置、分支裝置（負責(zé)把到達分

22、揀位置的貨物按運到別處的裝置）、緩沖站（在分揀位置臨時存放貨物的裝置）等構(gòu)成。</p><p>　　除了使用終端的鍵盤、鼠標或者其它方式向控制裝置輸入分揀指示信息的作業(yè)外，由于全部采用自動控制作業(yè)，因此它的分揀能力、分揀數(shù)量同人為分揀相比都比較大，效率也得到了進一步突破。</p><p>　　自動分揀系統(tǒng)的規(guī)模和能力已有很大的發(fā)展，目前大型分揀系統(tǒng)大多能分揀幾十到幾百個種類的物品，分揀能力

23、達到每小時萬件以上。國外分揀系統(tǒng)規(guī)模都很大，主要包括進給臺、信號盤、分揀機、分揀信息識別系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)和計算機管理系統(tǒng)等幾大部分，還要配備外圍的各種運輸和裝卸機械，組成一個龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)。自動分揀大部分與自動化立體倉庫連接起來，配合自動引導(dǎo)車（AGV）、托鏈小車等其它復(fù)雜的系統(tǒng)，分揀系統(tǒng)在總體布置上，可以說千變?nèi)f化。</p><p>　　從分揀技術(shù)水平上說，歐美各國發(fā)展最早，技術(shù)比較成熟，目前處于世界領(lǐng)先地

24、位。美國和歐洲在60年代開始使用，日本則在第二次世界大戰(zhàn)后才引進分揀機，但近二十年來由于其本國經(jīng)濟發(fā)展需要發(fā)展迅速，后來者居上，從1970--1985年共有338臺自動分揀機投入運行，其中58.32%用于儲運業(yè)，17.15%用于銷售業(yè)。到1987年就已經(jīng)擁有自動分揀機1000臺，號稱是世界上擁有分揀機最多的國家。</p><p>　　我國自動分揀技術(shù)起步較晚，目前已能與國際先進水平保持同步，但是缺少技術(shù)創(chuàng)新能力，

25、使自動分揀技術(shù)的物流系數(shù)也減少，大部分小型超市配送中心仍然靠人工分分揀。在二十世紀80年代，我國最初是一些郵局采用小型的半自動翻盤分揀機，用于郵包分揀。1990年為迎接第十一屆亞運會，從荷蘭引進了一套有3個入口，60個出口的自動分揀系統(tǒng)，成立了北京食品配送中心，每小時可以配送3000件貨物，使我國的分揀技術(shù)有了一個飛躍。而如今分揀技術(shù)已經(jīng)用于我國的各行各業(yè)，使這環(huán)節(jié)的效率得到了很大的提高。</p><p>　　自

26、動分揀機最先在郵政部門開始應(yīng)用，大量的信件和郵包要在極端的時間內(nèi)正確分揀，非憑借高度自動化的分揀措施不可。此后，運輸企業(yè)、配送中心、通訊出版部門、煙草部門、出版行業(yè)、食品化工、造紙業(yè)、化工業(yè)、機械制造以及各類工業(yè)企業(yè)亦相繼應(yīng)用。</p><p>　　近二十年來,特別是物流行業(yè)，隨著經(jīng)濟和生產(chǎn)的發(fā)展,商品趨勢趨于"短小輕薄"，流通趨于小批量多品種和準時制（JUST-IN-TIME，簡稱JIT)。

27、分揀作業(yè)已成為一項重要的工作環(huán)節(jié)，分揀系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)日趨普遍。我國目前多數(shù)配送中心和物流企業(yè)都是人工分揀。顯然，隨著分揀量的增加、分送點的增多、配貨響應(yīng)時間的縮短和服務(wù)質(zhì)量的提高，單憑人工分揀將無法滿足大規(guī)模配送的要求，所以這一環(huán)節(jié)亟待提高。而國外一些配送中心多采用分揀系統(tǒng)進行分揀，充分發(fā)揮了分揀技術(shù)分揀速度快、分揀點多、差錯率極低、效率高和基本上全自動操作的優(yōu)勢。日本一位物流專家認為，在用戶需求表現(xiàn)為多種小批量的時代，物流技術(shù)的三大措

28、施是自動分揀機、自動化倉庫和無人自動引導(dǎo)車。自動分揀機是其中最接近與成熟的產(chǎn)品，這可以認為是國家對于自動分揀在物流技術(shù)中的地位和現(xiàn)狀的一個較好的概括。自動分揀系統(tǒng)成為當(dāng)代物流技術(shù)發(fā)展的三大標志之一。</p><p>　　第1章 可編程控制器</p><p>　　1.1 PLC的發(fā)展歷史</p><p>　　在可編程序控制器問世之前，繼電器接觸器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域中

29、占有主導(dǎo)地位。但隨著工業(yè)的發(fā)展，繼電器接觸器控制已不能滿足人們的要求。</p><p>　　為了解決這一問題，早在1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司(GM公司)，為了適應(yīng)汽車型號不斷翻新，以求在激烈競爭的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢，就提出要用一種新型的控制裝置取代繼電器接觸器控制裝置，并且對未來的新型控制裝置做出了具體設(shè)想。要把計算機的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點和繼電器接觸器控制的簡單易懂、操作方便、價

30、格便宜等優(yōu)點溶入于新的控制裝置中，且要求新的控制裝置編程簡單，使得不熟悉計算機的人員也能很快掌握它的使用技術(shù)。 美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)根據(jù)GM公司招標的技術(shù)要求，于1969年研制出世界上第一臺可編程序控制器，并在GM公司汽車自動裝配線上試用，獲得成功。其后，日本、德國等相繼引入這項新技術(shù)，可編程序控制器由此而迅速發(fā)展起來。 </p><p>　　在20世紀70年代初期、中期，可編程序控制器雖然引入了計算機的優(yōu)

31、點，但實際上只稱為PLC(Programmable Logical Controller)。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，20世紀70年代末至80年代初，可編程序控制器的處理速度大大提高，增加了許多特殊功能，使得可編程序控制器不僅可以進行邏輯控制，而且可以對模擬量進行控制。因此，美國電器制造協(xié)會(NEMA)將可編程序控制器命名為PC(Programmable Controller)，但人們習(xí)慣上將之仍稱為PLC，以便與個人計算機PC(Pers

32、onal Computer)相區(qū)別。</p><p>　　80年代以來，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)韻迅猛發(fā)展，以16位和32位微處理器為核心的可編程序控制器得到迅速發(fā)展。這時的PLC具有了高速計數(shù)、中斷技術(shù)、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信等功能，從而使PLC的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。</p><p>　　目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交

33、通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。 </p><p>　　1.2 PLC的定義和特點</p><p>　　PLC的發(fā)展初期，不同的開發(fā)制造商對PLC有不同的定義。為使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化，國際電工委員會(IEC)于1985年1月制定了PLC的標準，并給它作了如下定義：</p><p>　　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)計的數(shù)字運算

34、操作的電子裝置。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？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)成一個整體，易于擴充其功能的原則而設(shè)計。</p><p>　　它的一些性能與繼電器相比具有以下特點：</p><p><b>　　1可靠性高 &l

35、t;/b></p><p>　　可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性?？删幊炭刂破鞯目煽啃愿撸憩F(xiàn)在下列幾個方面： </p><p>　　a)可編程控制器不需要大量的活動部件和電子元件，接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間縮短，因此可靠性得到提高。 </p><p>　　b)可編程控制器采用一系列可靠性設(shè)計方法進行設(shè)計，例如冗余設(shè)計，掉電保護，故障診斷

36、，報警和運行信息顯示和信息保護及恢復(fù)等。</p><p>　　c)可編程控制器有較強的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，編程的出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計的硬件使可靠性大大提高。 </p><p>　　d)可編程控制器的硬件設(shè)計方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的工業(yè)級元件，采用先進的電子加工工藝（SMT）制造，對干擾采用屏蔽、隔離和濾波等；存儲器內(nèi)容的保

37、護，采用看門狗和自診斷措施，便于維修的設(shè)計等。 </p><p><b>　　2操作性高 </b></p><p>　　a)操作方便：對PLC的操作包括程序的輸入和程序更改操作，大多數(shù)PLC采用編程器進行程序輸入和更改操作。現(xiàn)在的PLC的編程器大部分可以用電腦直接進行，更改程序也可根據(jù)所需地址編號、繼電器編號或接點號等直接進行搜索或按順序?qū)ふ?，然后可以在線或離線更改。

38、 </p><p>　　b)編程方面：PLC有多種程序設(shè)計語言可以使用，梯形圖與電氣原理圖相似；編程語句是功能的縮寫，便于記憶；功能圖表語言以過程流程進展為主線，十分適合設(shè)計人員與工藝專業(yè)人員設(shè)計思想的溝通。功能模塊圖和結(jié)構(gòu)化文本語言，功能清晰，易于理解等優(yōu)點。 </p><p>　　c)維修方便：PLC所具有的自診斷功能對維修人員的技術(shù)要求較低，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，

39、維修人員可以根據(jù)有關(guān)故障代碼的顯示和故障信號燈的提示等信息，或通過編程器和HMI屏幕的設(shè)定，直接找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復(fù)節(jié)省了時間，提高了效率。 </p><p><b>　　3靈活性好 </b></p><p>　　a)編程的靈活性：PLC采用的標準編程語言有梯形圖、指令表、功能圖表、功能模塊圖和結(jié)構(gòu)化文本編程語言等。使用者只要掌握其中一種編程語言就

40、可進行編程，編程方法的多樣性使編程方便。 </p><p>　　b)擴展的靈活性：PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可以根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不斷擴展，即進行容量的擴展、功能的擴展、應(yīng)用和控制范圍的擴展。它不僅可以通過增加輸入輸出模塊增加點數(shù)，通過擴展單元擴大容量和功能，也可以通過多臺PLC的通信來擴大容量和功能。</p><p>　　c)操作的靈活性：操作的靈活性指設(shè)計工作量、編程工作量、

41、和安裝施工的工作量的減少。操作變得十分方便和靈活，監(jiān)視和控制變得很容易。在繼電器順序控制系統(tǒng)中所需的一些操作得到簡化，不同生產(chǎn)過程可采用相同的控制臺和控制屏等。 </p><p>　　4可實現(xiàn)機電一體化 </p><p>　　為了使工業(yè)生產(chǎn)的過程控制更平穩(wěn)，更可靠，向優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗要效益，對過程控制設(shè)備和裝置提出了機電一體化，即儀表、電子、計算機綜合的要求，而PLC正是這一要求的產(chǎn)物，它

42、是專門為工業(yè)過程而設(shè)計的控制設(shè)備，具有體積小、功能強，抗干擾性好等優(yōu)點，它將機械與電氣部件有機地結(jié)合在一個設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計算機的功能綜合集成在一起，因此，它已經(jīng)成為當(dāng)今數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機器人、離散制造和過程流程等領(lǐng)域的主要控制設(shè)備，成為工業(yè)自動化三大支柱（PLC，機器人，CAD/CAM）之一。 </p><p>　　可編程控制器現(xiàn)在已經(jīng)成為了一個不可代替的控制系統(tǒng)，它們可以與其它系統(tǒng)通訊，提供產(chǎn)品報表，生產(chǎn)

43、調(diào)度，診斷自身和設(shè)備的故障，這些技術(shù)上的改進，讓PLC成為今天的各行各業(yè)的高質(zhì)量和產(chǎn)量的重要的貢獻者。</p><p>　　1.3 PLC基本結(jié)構(gòu)和工作原理 </p><p><b>　　基本結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　目前，可編程序控制器的產(chǎn)品很多，不同廠家生產(chǎn)的PLC以及同一廠家生產(chǎn)的不同型號的PLC，其結(jié)構(gòu)各不相同，但就其基本組成和

44、基本工作原理而言，是大致相同的。它們都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)，其功能的實現(xiàn)不僅基于硬件的作用，更要靠軟件的支持。實際上可編程序控制器就是一種新型的工業(yè)控制計算機。PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框如下圖所示</p><p>　　PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　1 中央處理器（CPU）</p><p>　　中央處理器是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完

45、成邏輯運算、數(shù)學(xué)運算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作任務(wù)等。</p><p><b>　　2 存儲器</b></p><p>　　存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及運算數(shù)據(jù)的單元?？删幊绦蚩刂破髋溆袃煞N存儲器，即系統(tǒng)存儲器(EPROM)和用戶存儲器(RAM)。</p><p><b>　　3 輸入輸出接口</b>&l

46、t;/p><p>　　輸入輸出接口是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分。 輸入口用來接收生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，輸出口用來送出可編程控制器的運算后得出的控制信息，并通過機外的執(zhí)行機構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。按照信號的種類歸類有直流信號輸入、輸出，交流信號的輸入、輸出；按照信號的輸人、輸出形式分有數(shù)字量輸入、輸出，開關(guān)量輸入、輸出，模擬量輸入、輸出。</p><p>　　下面通過開關(guān)量輸入

47、、輸出模塊來說明I/O模塊與CPU的連接方式。</p><p>　　(1)開關(guān)量輸入模塊</p><p>　　開關(guān)量輸人設(shè)備是各種開關(guān)、按鈕、傳感器等，其信號可能是交流電壓(110 V或 220 V)，直流電壓(12～24 V)等。因此，輸入模塊要能將生產(chǎn)現(xiàn)場的信號轉(zhuǎn)換成CPU能接收的TTL標準電平的數(shù)字量信號。對于開關(guān)量中交流輸入模塊的工作原理，只是在輸人端先通過整流將交流輸入信號變成直

48、流信號，其他與開關(guān)量直流輸入模塊工作原理相同。</p><p>　　(2)開關(guān)量輸出模塊</p><p>　　輸出模塊的作用是將CPU執(zhí)行用戶程序所輸出的TTL電平的控制信號轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)現(xiàn)場所需的，能驅(qū)動特定設(shè)備的信號，以驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的動作。</p><p>　　通常開關(guān)量輸出模塊有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出。繼電器輸出可接直流或交流負載，晶體

49、管輸出屬直流輸出，只能接直流負載。當(dāng)開關(guān)量輸出的頻率低于1000 Hz，一般選用繼電器輸出模塊。當(dāng)開關(guān)量輸出的頻率大于1 000 Hz，一般選用晶體管輸出。而雙向晶閘管輸出屬交流輸出。對于繼電器輸出型，CPU輸出時接通或斷開繼電器的線圈，繼電器的觸點閉合或斷開，通過繼電器觸點控制外電路的通斷。對于晶體管輸出型，則是通過光電耦合使開關(guān)晶體管截止或飽和導(dǎo)通以控制外部電路。對于晶閘管輸出型，采用的是光觸發(fā)型雙向晶閘管。</p>

50、<p><b>　　4 電源</b></p><p>　　可編程控制器的電源包括可編程控制器各工作單元供電的開關(guān)電源以及為掉電保護電路供電的后備電源，后者一般為電池。</p><p><b>　　5 外部設(shè)備</b></p><p>　　編程器是PLC的重要外部設(shè)備，利用編程器可將用戶程序送人PLC的用戶程序存儲

51、器，調(diào)試程序、監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。編程器從結(jié)構(gòu)上可分為以下三種類型。(1)簡易編程器(2)圖形編程器(3)通用計算機編程。</p><p><b>　　基本工作原理</b></p><p>　　我們已經(jīng)知道PLC是一種存儲程序的控制器。用戶根據(jù)某一對象的具體控制要求，編制好控制程序后，用編程器將程序鍵人到PLC的用戶程序存儲器中寄存。PLC的控制功能就是通過運行用戶程

52、序來實現(xiàn)的。</p><p>　　PLC運行程序的方式與微型計算機相比有較大的不同，微型計算機運行程序時，一旦執(zhí)行到END指令，程序運行結(jié)束。而PLC從0000號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲地址號遞增的方向順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到END指令結(jié)束。然后再從頭開始執(zhí)行，并周而復(fù)始地重復(fù)，直到停機或從運行(RUN)切換到停止(STOP)狀態(tài)。我們把PLC這種執(zhí)行程序的方式稱為掃描

53、工作方式。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期。另外，PLC對輸入、輸出信號的處理與微型計算機不同。微型計算機對輸入、輸出信號實時處理，而PLC對輸入、輸出信號是集中批處理。下面我們具體介紹PLC的掃描工作過程。 </p><p>　　PLC掃描工作方式主要分三個階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。</p><p>　　1)輸入采樣 </p><p&g

54、t;　　PLC在開始執(zhí)行程序之前，首先掃描輸入端子，按順序?qū)⑺休斎胄盘枺x人到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個過程稱為輸入采樣。PLC在運行程序時，所需的輸入信號不是現(xiàn)時取輸人端子上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期內(nèi)這個采樣結(jié)果的內(nèi)容不會改變，只有到下一個掃描周期輸入采樣階段才被刷新。</p><p><b>　　2)程序執(zhí)行</b></p><p

55、>　　PLC完成了輸入采樣工作后，按順序從0000號地址開始的程序進行逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸人映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進行運算處理。再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像寄存器中保存。但這個結(jié)果在全部程序未被執(zhí)行完畢之前不會送到輸出端子上。</p><p>　　3)輸出刷新 </p><p>　　在執(zhí)行到END指令，即執(zhí)行完了用戶的所有程

56、序后，PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進行輸出，驅(qū)動用戶設(shè)備。PLC掃描過程示意圖如下圖所示。</p><p>　　PLC掃描過程示意圖</p><p>　　PLC工作過程除了包括上述三個主要階段外，還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，PLC與其他的帶微處理器的智

57、能裝置實現(xiàn)通信。</p><p>　　第2章 設(shè)備選型及硬件電路的設(shè)計</p><p>　　2.1 材料分揀系統(tǒng)的主要硬件結(jié)構(gòu)及工作過程</p><p>　　該系統(tǒng)采用臺式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，設(shè)置的轉(zhuǎn)接面板上設(shè)計了可與PLC連接的轉(zhuǎn)接口。其外形結(jié)構(gòu)、各傳感器、氣缸等位置見圖</p><p>　　材料分揀系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)圖</p>&l

58、t;p>　　材料分揀系統(tǒng)的各部分的結(jié)構(gòu)如下：</p><p><b>　　1、操作面板</b></p><p>　　2、單向感應(yīng)電動機 </p><p><b>　　3、 三菱PLC</b></p><p><b>　　5、內(nèi)置電源</b></p>&

59、lt;p><b>　　6、傳送帶</b></p><p><b>　　7、擋板</b></p><p><b>　　8、 放料庫</b></p><p>　　9、10、11、12、13、先導(dǎo)式電磁換向閥</p><p>　　14、16、18、21、23、氣缸回位限位

60、開關(guān)（磁感應(yīng)開關(guān)）</p><p>　　15、17、19、20、22、氣缸動作限位開關(guān)（磁感應(yīng)開關(guān)）</p><p>　　24、電容傳感器 SB（檢測非金屬）</p><p>　　25、顏色傳感器 SC（檢測顏色）</p><p>　　26、電感傳感器 SA（檢測金屬材料）</p><p>　　28、29、30、導(dǎo)料軌

61、道</p><p><b>　　32、頂料缸</b></p><p><b>　　33、推料缸1</b></p><p><b>　　34、推料缸2</b></p><p><b>　　35、推料缸3</b></p><p><

62、;b>　　36、推料缸4</b></p><p>　　材料分揀系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)的功能：</p><p>　　放料庫(圖6中的8)是一個材料自動出庫的裝置，底部有一個光電傳感器。使用時可先人為地將材料放入料庫中時，此時光電傳感器檢測到料塊時系統(tǒng)開始運行。當(dāng)系統(tǒng)運行時，啟動傳送帶（圖6中的6）并由出料氣缸（圖6中的36）將料庫內(nèi)底層材料推入傳送帶。傳送帶是由單向感應(yīng)電機(圖6中的2

63、)驅(qū)動的皮帶式輸送裝置。為了防止氣缸的壓力過大而導(dǎo)致材料被打飛，所以在出料口加了擋板（圖6中的7）。</p><p>　　自動分揀部分由傳感器（圖6中的24、25、26）、先導(dǎo)式電磁換向閥（圖6中的9、10、11、12）、氣缸（圖6中的32、33、34、35）及導(dǎo)料軌道（圖6中的28、29、30）組成。當(dāng)傳感器檢測到相應(yīng)料塊時，對應(yīng)的先導(dǎo)式電磁換向閥動作驅(qū)動氣缸動作將其推人應(yīng)去的滑道。例如：當(dāng)電感傳感器感應(yīng)到鐵塊

64、時，氣缸（圖6中的32）動作，將鐵塊上面的物料頂住，氣缸36動作將物料推到傳送帶上，當(dāng)電感傳感器檢測到物料時，氣缸33動作將物料推入導(dǎo)料軌道中（圖6 中的30）。</p><p>　　在氣壓傳動系統(tǒng)中，組成氣動回路是為了驅(qū)動用于各種不同目的機械裝置，其最重要的三個控制內(nèi)容是：力的大小、運動的方向和運動的速度。與生產(chǎn)裝置相連接的各種類型的氣缸，靠壓力控制閥、方向控制閥和流量控制閥分別實現(xiàn)對三個內(nèi)容的控制，正是利用它

65、們組成了各種氣動控制回路。材料分揀系統(tǒng)選用的是方向控制閥中的先導(dǎo)式電磁換向閥。氣動換向閥是利用電磁力的作用來實現(xiàn)閥的換向的。主要有電磁部分和主閥兩部分組成，按照控制方式的不同可以分為直動式和先導(dǎo)式。先導(dǎo)式電磁換向閥首先由直動式電磁閥（先導(dǎo)閥）提供控制氣壓，再去控制主閥（氣控閥）閥芯的運動，實現(xiàn)主閥的換向。因為這種閥的輸出流量較大，故常作為控制氣缸的主控閥。</p><p>　　當(dāng)傳感器感應(yīng)到有材料通過時，輸出一個

66、信號，這個信號通過PLC實現(xiàn)對先導(dǎo)式電磁換向閥的控制，先導(dǎo)式電磁換向閥又控制相對應(yīng)的氣缸來彈出材料到導(dǎo)料軌道。</p><p>　　每個氣缸上都有兩個磁感應(yīng)開關(guān)，它們是有開關(guān)量輸入輸出的傳感器。分別作為氣缸動作限位開關(guān)和氣缸回位限位開關(guān)。電感傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，接通電源后，在傳感器的感應(yīng)面將產(chǎn)生一個交變磁場，當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時，金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減，

67、然后根據(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。當(dāng)氣缸動作時動作限位開關(guān)斷開，氣缸快速彈出，此時先導(dǎo)式電磁閥復(fù)位，當(dāng)氣壓太大時而氣缸沒有復(fù)位時氣缸復(fù)位限位開關(guān)感應(yīng)動作從而關(guān)閉先導(dǎo)式電磁閥從而起到保護氣缸的作用。</p><p>　　導(dǎo)料軌道（圖6中的28、29、30、）主要作用是當(dāng)氣缸推出材料時導(dǎo)出材料。</p><p>　　轉(zhuǎn)接板上有相對應(yīng)的指示燈，用于指示各個輸入輸出信號的指示以便于我

68、們進一步控制。</p><p>　　電感式接近開關(guān)屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器，用來檢測金屬物體。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能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個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，可識別出有無金屬物體接近，進而控制開關(guān)的通或斷。本系統(tǒng)用該器件來檢測金屬材料。</p><p>　　電容傳

69、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)。它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個極板,而另一個極板是待測物體的本身。當(dāng)物體移向接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。由此，便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。本裝置中電容傳感器是用于檢測非金屬材料。</p><p>　　顏色傳感器同樣也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器。它是在Si等多數(shù)光電二極管之前，分別放置R（紅）、G

70、（綠）、B（藍）三種顏色的彩色濾光器，以便處理各自的輸出信號并識別彩色的方法。材料分揀系統(tǒng)采用它主要是用來識別白色的材料。</p><p>　　單向感應(yīng)電動機作為執(zhí)行機構(gòu)用于帶動傳輸帶輸送物料前行。 </p><p>　　控制器采用三菱FX2N---32MR型PLC（圖6中的3）。它接受放料庫的光電傳感器、各材料傳感器、先導(dǎo)式電磁換向閥、單向感應(yīng)電動機、氣缸位置傳感器的信號，根據(jù)要求分別控

71、制輸送帶電機和各電磁閥動作。</p><p>　　內(nèi)置電源（圖6中的5 ）可以將220交流電轉(zhuǎn)換成24伏的直流電供給各個傳感器與氣閥以及轉(zhuǎn)接板上的各個指示燈，同時也為單向感應(yīng)電動機提供穩(wěn)定的220伏電壓。</p><p>　　本系統(tǒng)共設(shè)置了三個檢測材料的傳感器，同時預(yù)留了一個空余的氣閥與氣缸用來添加其它的傳感器。用戶可以根據(jù)自己的需求選擇相應(yīng)的傳感器安裝即可。</p><

72、;p>　　2.2材料分揀系統(tǒng)的整個工作過程 </p><p>　　該課題是基于區(qū)分材料的材質(zhì)的不同而設(shè)計的材料分揀系統(tǒng)，主要是實現(xiàn)對金屬、非金屬和白色的材料的自動分揀。具體控制過程為:(1)接通電源，按下啟動開關(guān)，系統(tǒng)進入啟動狀態(tài)。(2)系統(tǒng)啟動后，下料傳感器(光電傳感裝置)檢測到料庫里有材料時，電機帶動傳送帶運動。頂料氣缸（圖6中32）動作頂住上面的物料，推料缸（圖6中36）將物料推到傳送帶上，物

73、料開始在傳送帶上運行。然后推料缸回位，頂料缸在回位。如果下料傳感器沒有感應(yīng)到材料，傳送帶不運行。(3)當(dāng)電感傳感器檢測到鐵質(zhì)材料時，推料缸1將物料推入導(dǎo)料軌道30中。(4) 當(dāng)顏色檢測傳感器檢測到材料為白色時，顏色出料氣缸動作將被檢測到的物料推入導(dǎo)料軌道29中。 (5)當(dāng)電容傳感器檢測到非金屬材料時，非金屬氣缸動作將待測物體推入導(dǎo)料軌道28中。 （6）當(dāng)料庫無材料時，傳送帶須繼續(xù)運行一個行程后自動停機。</p><p

74、>　　2.3 材料分揀系統(tǒng)各設(shè)備的選型 </p><p><b>　　三菱PLC的選型：</b></p><p>　　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12個，均為開關(guān)量。輸出信號有5個，其中一個控制電動機，剩下的控制氣閥，也都是開關(guān)量。</p><p>　　根據(jù)分揀系統(tǒng)的需要配置出I/O對應(yīng)功能，列表如下：&l

75、t;/p><p>　　表1：材料分揀系統(tǒng)的I/O列表</p><p>　　根據(jù)PLC選型的要求，在實際統(tǒng)計的輸入/輸出點數(shù)的基礎(chǔ)上需有15%---20% 的備用量，因此選擇三菱FX2N—32MR的PLC作為主機，它可以滿足本系統(tǒng)的需求，且還有一定的剩余I/O以備將來的擴展。</p><p>　　控制元件是用來調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和控制其流動方向，使氣動執(zhí)行機構(gòu)獲得必

76、要的力、動作速度和改變運動方向，并按規(guī)定的程序工作。氣動控制元件按功能分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。</p><p><b>　　1、壓力控制閥</b></p><p>　　調(diào)節(jié)和控制壓力大小的氣動元件稱為壓力控制閥。它包括調(diào)壓閥、溢流閥、順序閥及多功能組合閥。</p><p>　　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

77、控制閥。</p><p>　　溢流閥是在回路中的壓力達到閥的規(guī)定值時，使部分氣體從排氣側(cè)排出，以保持回路內(nèi)的壓力在規(guī)定值的閥。</p><p>　　調(diào)速閥是根據(jù)“流量負反饋”原理設(shè)計而成的單路流量閥。調(diào)速閥一般用于執(zhí)行元件負載變化大而運動速度要求穩(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)流閥兩種主要類型。本設(shè)計選用串聯(lián)減壓式調(diào)速閥。</p>

78、<p><b>　　2、方向控制閥</b></p><p>　　方向控制閥是改變壓縮空氣流動方向和氣流通斷狀態(tài)，使氣動執(zhí)行元件的動作或狀態(tài)發(fā)生變換的控制閥，其通?？煞譃閱蜗蛐涂刂崎y和換向型控制閥兩類。</p><p><b>　　單向型控制閥</b></p><p>　　單向閥是指氣流只能向一個方向流動而不能反向

79、流動通過的閥，是最簡單的單向型方向閥。在氣動系統(tǒng)中，單向閥除單獨使用之外，經(jīng)常與流量閥、換向閥和壓力閥組合成只能單向控制的閥。單向調(diào)速閥就是單向閥與節(jié)流閥并聯(lián)而成。單向調(diào)速閥是把節(jié)流閥芯分成了上閥芯和下閥芯兩部分。當(dāng)流體正向流動時，其節(jié)流過程與調(diào)速閥是一樣的，節(jié)流縫隙的大小可通過手柄進行調(diào)節(jié)；當(dāng)流體反向流動時，靠流體的壓力把閥芯壓下，下閥芯起單向閥作用，單向閥打開，可實現(xiàn)流體反向自由流動。當(dāng)正向流動時，經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流。當(dāng)反向流動時，單向

80、閥打開，不節(jié)流。</p><p>　　(2) 換向型控制閥</p><p>　　換向型方向控制閥按控制方式分類，分為氣壓控制、電磁控制、人力控制。換向閥是利用閥芯和閥體間相對位置的不同來變換不同管路間的通斷關(guān)系，實現(xiàn)接通、切斷，或改變流體方向的閥。它的用途很廣，種類也很多。</p><p>　　換向閥的性能的主要要求是：（1）油液流經(jīng)換向閥時的壓力損失??；（2）互不

81、相通的油口間的泄漏??；（3）換向可靠、迅速且平穩(wěn)無沖擊。</p><p>　　按換向閥的操縱方式有：手動式、機動式、電磁式、液動式、電液動式、氣動式。</p><p>　　按工作位置數(shù)和控制的通道數(shù)有：二位二通閥、二位三通閥、二位四通閥、二位五通閥、三位四通閥、三位五通閥等。</p><p>　　本設(shè)計選用三位四通電磁換向閥理由如下：</p><

82、p>　　電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動閥芯來改變閥的工作位置。由于它操作輕便，易于實現(xiàn)自動化，因此應(yīng)用廣泛。</p><p>　　當(dāng)三位四通電磁換向閥兩端電磁鐵都斷電時，閥芯處于中位，各口互不相通。</p><p>　　使用三位四通電磁換向閥能夠快速實現(xiàn)氣缸的正反向運動。</p><p><b>　　氣動裝置選型</b></p>

83、;<p>　　氣源選擇FB—0.048/7靜音空氣壓縮機，該空氣壓縮機具有噪音低、性能穩(wěn)定、工作安全可靠的特點 ，適合于材料分揀系統(tǒng)的要求。它的技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　FB—0.048/7靜音空氣壓縮機 </p><p>　　調(diào)壓閥、油霧器與氣壓指示表綜合于一體，該部分選用SANWO（三和）—SAW2000型號的產(chǎn)品。空氣濾器選用SANWO（三和）— SAL200

84、0型號的產(chǎn)品。調(diào)壓閥、油霧器、氣壓指示表、空氣濾器也綜合于一體。該套產(chǎn)品質(zhì)量可靠，性能穩(wěn)定、體積緊湊，適合使用。</p><p>　　氣閥選用SANWO（三和）—SVK0120型號的先導(dǎo)式電磁換向閥。采用它的優(yōu)點：（1）外漏堵絕，內(nèi)漏易控，使用安全。（2）系統(tǒng)簡單，便接電腦，價格低廉。（3）動作快遞，功率微小，外形輕巧。該電磁閥的線圈為DC24伏，2.5瓦的線圈，電源來自分揀系統(tǒng)的內(nèi)置電源，內(nèi)置電源通過將220伏

85、轉(zhuǎn)化為24伏電壓而來。它的技術(shù)參數(shù)如下表：</p><p>　　SANWO（三和）— SVK0120先導(dǎo)式電磁換向閥</p><p>　　氣缸采用SANWO（三和）—SCDJB10-45S型號的產(chǎn)品，該產(chǎn)品與氣閥的型號相配套，性能優(yōu)越。</p><p><b>　　傳感器的選型</b></p><p>　　傳感器的作用就

86、是最大程度模仿人的眼睛，能夠?qū)Σ煌奈矬w進行識別，本系統(tǒng)采用顏色傳感器，根據(jù)不同物料有不同的顏色，可以針對一種顏色的物料進行揀出。</p><p>　　目前，用于顏色識別的傳感器有兩種基本類型：（1）色標傳感器，它使用一個白熾燈光源或單色LED光源；（2）RGB（紅綠藍）顏色傳感器，它檢測物體的對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。這類裝置許多是溫反射型、光束型、光纖型的，封裝在各種金屬和聚碳酸脂外殼中。典型的輸

87、出有：NPN和PNP、繼電器和模擬輸出。</p><p>　　1、顏色傳感器的類型比較:</p><p>　　(1)光到光電流轉(zhuǎn)換器 </p><p>　　光到光電流轉(zhuǎn)換器由光電二極管或具有色彩濾波器的光電二極管組成，將光轉(zhuǎn)換成光電流。可以使用外部電路，將光電流轉(zhuǎn)換成一定比例的電壓輸出，然后可以通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，輸送到微控制器中。 </p

88、><p>　　優(yōu)點： 設(shè)計靈活。可以針對各個應(yīng)用訂制放大器的增益和帶寬及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的速度和分辨率。</p><p>　　缺點： 增加了組裝成本，提高了設(shè)計復(fù)雜程度，光到光電流轉(zhuǎn)換器適合要求響應(yīng)時間短、定制增益和速度調(diào)節(jié)及在光線變化條件下工作的應(yīng)用。</p><p>　　(2)光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器 </p><p>　　光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器由搭配色

89、彩濾波器的光電二極管陣列組成，并整合一個跨阻抗放大器。要求使用外部電路，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出，然后才能輸送到數(shù)字信號處理器。 </p><p>　　優(yōu)點：簡化外設(shè)電路設(shè)計，改善空間利用效率，降低組裝成本。 </p><p>　　缺點：響應(yīng)時間預(yù)先由內(nèi)置電流到電壓轉(zhuǎn)換器確定，如跨阻抗放大器，要求額外的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將電壓輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器適合要求設(shè)計周期較短、產(chǎn)品開

90、發(fā)周期更快、光線條件和空間利用率設(shè)計精良的應(yīng)用。</p><p>　　(3)光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器</p><p>　　光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器由搭配RGB濾波器的光電二極管陣列、模似數(shù)字轉(zhuǎn)換器及用于通信和靈敏度控制的數(shù)字核心組成。輸出允許直接接口微控制器或其它邏輯控制通路，如2線串行接口，以進一步處理信號，而不需額外的器件。</p><p>　　優(yōu)點： 提供抗噪聲干擾能力，

91、簡化外圍電路設(shè)計，改善空間利用率，降低組裝成本 。</p><p>　　缺點： 只通過2線串行接口模塊提供到微控制器或PC的直接接口，響應(yīng)時間由內(nèi)置模擬電路和數(shù)字電路預(yù)先確定，預(yù)先確定模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率，光到數(shù)字轉(zhuǎn)換器適合要求抗噪聲能力、縮短設(shè)計周期、加快產(chǎn)品開發(fā)周期及光線條件和空間利用率設(shè)計精良的應(yīng)用。</p><p><b>　　2、傳感器選擇</b></p

92、><p>　　根據(jù)前面的介紹和比較，為了便于PCL控制程序的編寫，利于公司企業(yè)的經(jīng)濟效益，綜合其各種情況，在本設(shè)計，選擇RGB顏色傳感器著為識別物料顏色的裝置，繼電器輸出方式，便于PLC控制系統(tǒng)的簡單化，控制系統(tǒng)更容易實現(xiàn)。</p><p>　　電動機與內(nèi)置電源的選型：</p><p>　　電機選擇LINIX的單向感應(yīng)電動機，它具有功率效率高、功率消耗低、更低的噪聲以及

93、在應(yīng)用中更易控制的優(yōu)點。型號為YN60—6 ，技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　LINIX YN60—6型單向感應(yīng)電動機</p><p>　　內(nèi)置電源為DADONG MD35---34型號的電源，具有易散熱，工作性能穩(wěn)定的特點。 技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　DADONG MD35—34型號的電源</p><p>　　材料分揀系統(tǒng)

94、的控制流程圖：</p><p>　　由分揀系統(tǒng)的分揀要求畫出控制系統(tǒng)的程序流程圖如下圖：</p><p>　　流程圖詳細的描述了材料分揀系統(tǒng)的工作過程，當(dāng)電源得電時，即流程圖開始的時刻，整個系統(tǒng)開始運行。首先由光電傳感器判斷有無材料，沒有材料時系統(tǒng)直接進入一個循環(huán)周期，周期時間到的時候系統(tǒng)停止運行。當(dāng)有材料時，程序判斷YV5是否復(fù)位，當(dāng)它沒有復(fù)位時傳輸帶不運行，復(fù)位時，傳輸帶自動運行且氣缸

95、自動將材料打出，并每隔一定時間打一次。在氣缸將材料送至傳送帶的過程中，傳送帶運行停止，當(dāng)氣缸復(fù)位時傳送帶正常運行。材料隨著傳送帶的運行而前進，遇到傳感器相對應(yīng)的傳感器時，傳感器給PLC發(fā)出信號，同時PLC給對應(yīng)的氣閥發(fā)出信號，于是同組的氣缸開始動作打出材料。如果氣缸沒有復(fù)位則傳送帶就停止運行。這就是整個程序的流程。</p><p><b>　　2.4 梯形圖</b></p>&

96、lt;p>　　根據(jù)分揀系統(tǒng)的要求設(shè)計出梯形圖，梯形圖的部分程序如下：</p><p>　　圖10 材料分揀系統(tǒng)的部分梯形圖</p><p><b>　　程序的下載</b></p><p>　　當(dāng)程序設(shè)計好之后必須下載到PLC中才可以運行系統(tǒng)，下載時使用的是三菱PLC專用的編程電纜SC—09。這根電纜的一端是接電腦的RS232串口，一端接在

97、PLC的RS422通訊串口上。當(dāng)電纜接好之后，打開GX Developer Version7軟件，進入要下載的文件。先轉(zhuǎn)換文件，然后選擇菜單欄里的“在線”選擇“寫入”，便可以下載程序到PLC中。如下圖所示：</p><p>　　第4章 材料分揀系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控畫面及參數(shù)設(shè)置</p><p><b>　　4.1組態(tài)技術(shù)概述</b></p><p>　

98、　組態(tài)控制技術(shù)是一種計算機控制技術(shù)。利用組態(tài)控制技術(shù)構(gòu)成的計算機測控系統(tǒng)與一般計算機控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上沒有本質(zhì)的區(qū)別，它們都是由被控對象、傳感器、I/O接口、計算機和執(zhí)行機構(gòu)幾部分組成。</p><p>　　一般計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　傳感器的作用是可以把被控對象的各種參數(shù)進行檢測，然后將參數(shù)顯示于計算機的顯示器上。并根據(jù)參數(shù)實際值與設(shè)定值的偏差，按照一定的控制算法發(fā)出

99、控制命令，控制執(zhí)行機構(gòu)的動作，從而完成任務(wù)。</p><p>　　I/O接口負責(zé)溝通傳感器、執(zhí)行器，它是計算機與現(xiàn)場設(shè)備的橋梁。內(nèi)部有將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量D/A轉(zhuǎn)換器、模擬量轉(zhuǎn)換數(shù)字量的A/D轉(zhuǎn)換器、對開關(guān)量進行隔離的光電隔離器等。</p><p>　　執(zhí)行器由一些機械設(shè)備組成，如：電機、電源、管道、氣閥、集成電路等組成。</p><p>　　4.2組態(tài)控制技術(shù)相對

100、于傳統(tǒng)計算機控制技術(shù)的優(yōu)點</p><p>　　組態(tài)的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（Distributed Control System簡稱DCS）的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知的。在工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用過程中，PC（包括工控機）相比以前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：PC技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟；由PC構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對較低的擁有成本；PC

101、的軟件資源和硬件資豐富，軟件之間的互操作性強；基于PC的控制系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)和使用，可以容易地得到技術(shù)方面的支持。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。</p><p>　　組態(tài)（Configuration）的意思就是模塊的任意組合。簡單的講，組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法、完成工程中某一具體任務(wù)的過程。 </p><p>　　在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實現(xiàn)

102、某一任務(wù)，都是通過編寫程序（如使用BASIC,C,FORTRAN等）來實現(xiàn)的。編寫程序不但工作量大、周期長，而且容易犯錯誤，不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個問題。對于過去需要幾個月的工作，通過組態(tài)幾天就可以完成。 </p><p>　　這樣系統(tǒng)設(shè)計人員就可以把更多的注意力集中在如何選擇最優(yōu)的控制方法上，設(shè)計出合理的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選者合適的控制算法等這些提高控制品質(zhì)的關(guān)鍵問題上。一方面，從管理的角度講，用

103、組態(tài)軟件開發(fā)的系統(tǒng)具有與Windows一致的圖形化操作界面,非常便于生產(chǎn)的組織與管理。 </p><p>　　2.3常用于組態(tài)控制技術(shù)的計算機系統(tǒng)和組態(tài)軟件</p><p>　　一般來說，只要采用IPC（工業(yè)控制計算機），選擇通用接口部件和組態(tài)軟件，這樣構(gòu)成的系統(tǒng)都是基于組態(tài)控制技術(shù)的。世界上有許多自動化設(shè)備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了許多基于這種技術(shù)的DSC（集散式控制系統(tǒng)）計算機系統(tǒng)。如：中國的研華

104、公司、時利和公司、德國的西門子公司、日本三菱等等。</p><p>　　與上面系統(tǒng)專用組態(tài)軟件相對的是通用組態(tài)軟件，常用的國產(chǎn)通用組態(tài)軟件有微控可視組態(tài)、MCGS、King view(組態(tài)王)等等。</p><p>　　4.3 組態(tài)控制畫面的設(shè)計</p><p>　　打開MCGS組態(tài)環(huán)境這個軟件，進入它的主界面。設(shè)計出監(jiān)控的畫面如（圖12）：</p>

105、<p>　　圖12 材料分揀系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫面</p><p>　　4.4組態(tài)控制參數(shù)與通訊參數(shù)的設(shè)定</p><p>　　首先對畫面上的按鈕進行動畫連接設(shè)置。例如：單擊畫面上的材料庫指示燈，在表達式里設(shè)置SN=1，閃爍實現(xiàn)方式與閃爍速度的設(shè)置如（圖13）：</p><p>　　圖13 動態(tài)組態(tài)屬性設(shè)置</p><p>　　對

106、于其它的指示燈設(shè)置方法也如材料庫指示燈，但表達式必須對應(yīng)各自的變量參數(shù)。當(dāng)其它指示燈的對應(yīng)變量設(shè)置完成之后。對組態(tài)的通訊參數(shù)進行設(shè)置，打開設(shè)備窗口分別添加如下兩個設(shè)備：通用串口父設(shè)備和FX系列編程口。</p><p>　　圖 14 設(shè)備的添加</p><p>　　雙擊通用串口父設(shè)備彈出通用串口父設(shè)備屬性編輯對話框，對它的參數(shù)作如下設(shè)置，當(dāng)設(shè)置好參數(shù)后點擊檢查，無誤后點確定。</p&

107、gt;<p>　　圖 15 通用串口設(shè)備屬性編輯</p><p>　　再對FX系列編程口進行設(shè)置，雙擊FX系列編程口彈出設(shè)備屬性編輯對話框，對它的參數(shù)作如表2和圖16設(shè)置，當(dāng)設(shè)置好參數(shù)后點擊檢查，無誤后點確定。</p><p>　　表2 通道連接的設(shè)置</p><p><b>　　圖16 設(shè)備屬性</b></p>

108、<p>　　4.5 組態(tài)監(jiān)控功能概述</p><p>　　通過對組態(tài)的畫面與通訊參數(shù)的設(shè)置之后就可以對材料分揀進行監(jiān)控了。當(dāng)材料庫里有材料時，材料庫指示燈開始閃爍。同時傳送帶的指示燈也閃爍，表明傳送帶在工作。SA、SB、SC分別為鐵塊、顏色、鋁塊的指示燈，當(dāng)材料分揀系統(tǒng)感應(yīng)到對應(yīng)的材料時指示燈開始指示。SBW2、SBW3、SBW4、SBW5的指示燈在汽缸動作時熄滅，當(dāng)汽缸復(fù)位時燈變亮。YV2、YV3、

109、YV4、YV5為氣閥的指示燈，當(dāng)氣閥動作時對應(yīng)的指示燈變亮。</p><p>　　4.4材料分揀系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　在軟件與硬件都已經(jīng)準備好之后，開始對系統(tǒng)進行調(diào)試。這個過程便于我們發(fā)現(xiàn)問題與不足。通上電源，觀察指示燈，一切正常之后開始加材料。</p><p>　　通過運行，在材料加入料槽后發(fā)現(xiàn)材料容易被氣缸打飛。從兩個方面解決這個問題，首先調(diào)低氣缸的氣

110、壓，但氣壓波動較大，仍然無法解決問題；從另一個方面入手在出槽口的一端加上擋板，通過試驗，大部分材料可以正常步入傳送帶。此問題順利得到解決。</p><p>　　材料隨傳輸帶傳送到傳感器時，傳感器并不能感應(yīng)到材料，說明傳感器與物體的距離不適合。通過多次調(diào)試找到了適合的位置，即傳感器的底部與傳送帶的距離。電感傳感器與傳送帶最合適距離為28CM，顏色傳感器最合適距離為30CM，電容傳感器與傳送帶最佳距離為25CM。&l

111、t;/p><p>　　傳感器對應(yīng)的各個氣缸在感應(yīng)到材料后便開始動作，但由于氣壓的原因，材料不是被打飛，就是根本沒有觸到材料。首先將總氣源的氣壓穩(wěn)定在2.5Mp, 然后逐個調(diào)試氣閥的進氣開關(guān)，使氣缸的氣量保留在合適適中的位置。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　綜全文所述，本文對PLC及組態(tài)技術(shù)的工作原理、適用領(lǐng)域做出了