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1、摘要：2前言：2第一章 .控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：31.1需求分析：31.2結(jié)構(gòu)組成：31.3最終控制方案：3第二章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：42.1 控制器PLC的分析與選擇：42.2 底座的分析與選擇：42.3 傳送帶的分析與選擇：42.4 電機(jī)的分析與選擇：52.5 傳動(dòng)滾筒的分析與選擇：52.6 聯(lián)軸器的分析與選擇：52.7 傳感器的分析與選擇：62.8 氣缸的分析與選擇：6第三章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：73.1控制要求：73.3 PLC外圍接線圖：73.4程序流程圖：83.5 PLC梯形圖程序：93.6 PLC STL程序：11第四章 、調(diào)試仿真：124.1硬件調(diào)試：124.2軟件調(diào)試：124.3整體調(diào)試：12

2、結(jié)束語(yǔ)：13摘要分揀是把很多貨物或品種從不同的地點(diǎn)和單位分配到所置的場(chǎng)地的作業(yè)，按分揀的手段不同，可分為人工分揀、機(jī)械分揀和自動(dòng)分揀。隨著工業(yè)的高速發(fā)展，機(jī)械手作為前沿的產(chǎn)品應(yīng)自動(dòng)化設(shè)備更新時(shí)的需要，已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、用以代替人的繁重及單調(diào)勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。自動(dòng)分揀是從貨物進(jìn)入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人的指令靠自動(dòng)分揀裝置來(lái)完成。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動(dòng)?？梢詫?shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門(mén)。基于PLC的物料分揀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，

3、是以可編程控制器(PLC)是以中央處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)，具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，。使用PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)具有體積小，可靠高，故障率低，動(dòng)作精度高等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：可編程控制器（PLC），物料分揀。前言隨著國(guó)內(nèi)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及郵政整體發(fā)展方向的調(diào)整，其內(nèi)部分揀處理設(shè)備的要求必然要適應(yīng)新的目標(biāo)要求。為了達(dá)到“營(yíng)業(yè)窗口電子化，搬運(yùn)裝卸機(jī)械化，內(nèi)部處理自動(dòng)化，信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化”的要求，解決現(xiàn)在現(xiàn)行分揀設(shè)備不能適應(yīng)多種尺寸范圍的包件分揀的矛盾，結(jié)合當(dāng)前世界上先進(jìn)的自動(dòng)化分揀處理設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，需要采用更加合理而有效的處理方式推塊式分揀機(jī)。在發(fā)達(dá)國(guó)

4、家，物流領(lǐng)域被作為第三利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)來(lái)看待，是現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的基石，自動(dòng)化處理設(shè)備層出不窮，因此借鑒國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)是迅速趕超或達(dá)到國(guó)外同類型設(shè)備處理能力的有效辦法。為了解決這一難題，結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)際情況，采取廠校聯(lián)合的方式同時(shí)消化吸收國(guó)際上成熟技術(shù)成果開(kāi)發(fā)的道路，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)是有效、快速的完成這一新型分揀處理系統(tǒng)的較好辦法。第一章 .控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：1.1需求分析： 金屬分揀機(jī)主要用來(lái)讓雜物與金屬分離，多運(yùn)用于廢品回收和垃圾分類和將金屬和非金屬產(chǎn)品區(qū)分，廣泛應(yīng)用在各種生產(chǎn)。分揀的方法是用金屬檢測(cè)傳感器來(lái)做主要元件。電動(dòng)機(jī)傳輸帶物料入料推桿金屬傳感器分揀推桿接近傳感器1.2結(jié)構(gòu)組成：電動(dòng)機(jī)、PL

5、C控制器、聯(lián)軸器、滾筒、傳送帶、傳感器、氣缸、底座、指示燈等1.3最終控制方案：電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)傳送帶輸送物料，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有變頻器來(lái)控制，電動(dòng)機(jī)支架用于固定電機(jī)。聯(lián)軸器把電機(jī)主軸和傳送主動(dòng)輪連接起來(lái)，從而組成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在傳送帶料口位置裝有傳感器，用于檢測(cè)是否有物料送過(guò)來(lái)，有物料時(shí)傳感器將信號(hào)傳送給PLC用戶PLC輸出啟動(dòng)變頻器信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)，將工件輸送到分揀區(qū)，在傳送帶分揀區(qū)也裝有傳感器，用于檢測(cè)物料是金屬還是非金屬，傳感器在接受到信號(hào)以后經(jīng)放大其放大作用就能實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的分辨，如果是金屬，則由推桿推出，如果是非金屬則通過(guò)傳送帶送出。第二章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：2.1 控制器PLC的分析與選擇： PL

6、C是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子裝置。PLC的特點(diǎn)是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口人員，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)復(fù)雜程度不高，需要端口不多，所以選擇簡(jiǎn)單常用的西門(mén)子S7-200型可編程控制器。2.2 底座的分析與選擇：由于電動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生力和振動(dòng)，所以底進(jìn)行固定，由于物料質(zhì)量較小，電動(dòng)機(jī)功率較小。為了節(jié)省材料，底座應(yīng)選小點(diǎn)。2.3 傳送帶的分析與選擇：帶速選擇原則：(1)輸送量大、輸送帶較寬時(shí)，應(yīng)選擇較高的帶速。(2)較長(zhǎng)的水平輸送機(jī)，應(yīng)選擇較高的帶速；輸送機(jī)傾角愈大，輸送距離愈短，則帶速應(yīng)愈低。(

7、3)物料易滾動(dòng)、粒度大、磨琢性強(qiáng)的，或容易揚(yáng)塵的以及環(huán)境衛(wèi)生條件要求較高的，宜選用較低帶速。(4)一般用于給了或輸送粉塵量大時(shí)，帶速可取0.8m/s1m/s；或根據(jù)物料特性和工藝要求決定。(5)人工配料稱重時(shí)，帶速不應(yīng)大于1.25m/s。(6)采用犁式卸料器時(shí)，帶速不宜超過(guò)2.0m/s。(7)采用卸料車時(shí)，帶速一般不宜超過(guò)2.5m/s；當(dāng)輸送細(xì)碎物料或小塊料時(shí)，允許帶速為3.15m/s。(8)有計(jì)量秤時(shí)，帶速應(yīng)按自動(dòng)計(jì)量秤的要求決定。(9)輸送成品物件時(shí)，帶速一般小于1.25m/s。由于本設(shè)計(jì)要求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分類，傳送帶啟動(dòng)停止及正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的頻率比較高，所以帶速不宜過(guò)快，因此選擇帶速為 0.8m

8、/s2.4 電機(jī)的分析與選擇：電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算：N=K(N/h)=1.4(0.107/0.9)=0.167kw 其中K功率備用系數(shù)。對(duì)于功率大于5.5千瓦的JO2型電動(dòng)機(jī)取值1.4，其他電動(dòng)機(jī)取1. 總傳動(dòng)效率。對(duì)于光面滾筒取值0.88，對(duì)于膠面滾筒取值0.9由計(jì)算得電機(jī)功率0.167kw，選用電機(jī)型號(hào)JO3-L802-6，額定功率0.75kw，電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（千瓦）同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩重 量（公斤）備注JO3-L801-60.5510002.01.818上海躍進(jìn)電機(jī)廠JO3-L802-60.7510002.01.819上海躍進(jìn)電機(jī)廠JO3-L803-61.11

9、0002.02.024上海躍進(jìn)電機(jī)廠滾筒轉(zhuǎn)速：n=V/3.14D=（800*60）/（3.14*250）=6.14 r/min所以需要傳動(dòng)比為i=1000/61.14=16.35 所以選擇傳動(dòng)比為16的ZQ型減速器，型號(hào)為ZQ35，功率4.6kw 。2.5 傳動(dòng)滾筒的分析與選擇：人字形溝槽鑄膠滾筒是為了增大摩擦系數(shù)，在鋼制光面滾筒表面上，加一層帶人字溝槽的橡膠層面，這種滾筒有方向性，不得反向運(yùn)轉(zhuǎn)。人字形溝槽鑄膠滾筒，溝槽能使水的薄膜中斷，不積水，同時(shí)輸送帶與滾筒接觸時(shí)，輸送帶表面能擠壓到溝槽里，由于這兩種原因，即使在潮濕的場(chǎng)合工作，摩擦系數(shù)降低也很小?？紤]到本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況和輸送機(jī)的工作環(huán)境：

10、用于工廠生產(chǎn)，環(huán)境潮濕，功率消耗大，易打滑，所以我們選擇這種滾筒。鑄膠膠面厚且耐磨，質(zhì)量好；而包膠膠皮易掉，螺釘頭容易露出，刮傷皮帶，使用壽命較短，比較二者選用鑄膠滾筒。滾筒長(zhǎng)度為600mm，直徑為500mm。2.6 聯(lián)軸器的分析與選擇：本次驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)中，較多的采用聯(lián)軸器，這里對(duì)其做簡(jiǎn)單介紹：聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中常用的部件。它用來(lái)把兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離；只有在機(jī)器停車并將聯(lián)接拆開(kāi)后，兩軸才能分離。聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴(yán)格的對(duì)中，而是存在著某種程度的相對(duì)位移。這就要求設(shè)計(jì)聯(lián)軸器時(shí)，要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，

11、使之具有適應(yīng)一定范圍的相對(duì)位移的性能。根據(jù)對(duì)各種相對(duì)位移有無(wú)補(bǔ)償能力（即能否在發(fā)生相對(duì)位移條件下保持聯(lián)接的功能），聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器（無(wú)補(bǔ)償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補(bǔ)償能力）兩大類。撓性聯(lián)軸器又可按是否具有彈性元件分為無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器兩個(gè)類別。本次選擇的聯(lián)軸器是彈性聯(lián)軸器。2.7 傳感器的分析與選擇：傳感器的組成與一般特性傳感器是把諸如溫度、濕度、壓力、力矩、長(zhǎng)度、重量等物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)易處理的電信號(hào)的一種器件。它是一種能把特定的被測(cè)量信息（包括物理量，化學(xué)量，生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)輸出的器件或裝置。其主要組成一般有：敏感器件、信號(hào)調(diào)理及信號(hào)轉(zhuǎn)換

12、、外部接口等幾部分組成。接近開(kāi)關(guān)傳感器接近開(kāi)關(guān)是一種毋需與運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行機(jī)械接觸而可以操作的位置開(kāi)關(guān)，當(dāng)物體接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面到動(dòng)作距離時(shí)，不需要機(jī)械接觸及施加任何壓力即可使開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)交流或直流電器或給計(jì)算機(jī)裝置提供控制指令。接近開(kāi)關(guān)是種開(kāi)關(guān)型傳感器（即無(wú)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)），它即有行程開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)的特性，同時(shí)具有傳感性能，且動(dòng)作可靠，性能穩(wěn)定，頻率響應(yīng)快，應(yīng)用壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際需要，所選的接近開(kāi)關(guān)傳感器和金屬檢測(cè)傳感器2.8 氣缸的分析與選擇：氣缸類型的選擇 根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達(dá)行程終端無(wú)沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應(yīng)選擇緩沖

13、氣缸；要求重量輕，應(yīng)選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負(fù)載，可選帶導(dǎo)桿氣缸；要求制動(dòng)精度高，應(yīng)選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選具有桿不回轉(zhuǎn)功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無(wú)污染時(shí)需要選用無(wú)給油或無(wú)油潤(rùn)滑氣缸等。本次選擇的是薄型缸。氣缸安裝形式 根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)（如車床、磨床等），應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸。在要求活塞桿除直線運(yùn)動(dòng)外，還需作圓弧擺動(dòng)時(shí)，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時(shí)，應(yīng)選擇相應(yīng)的特殊氣缸。作用力的大小。即缸徑的

14、選擇。根據(jù)負(fù)載力的大小來(lái)確定氣缸輸出的推力和拉力。一般均按外載荷理論平衡條件所需氣缸作用力，根據(jù)不同速度選擇不同的負(fù)載率，使氣缸輸出力稍有余量。缸徑過(guò)小，輸出力不夠，但缸徑過(guò)大，使設(shè)備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費(fèi)能源。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用擴(kuò)力機(jī)構(gòu)，以減小氣缸的外形尺寸?；钊男谐膛c使用的場(chǎng)合和機(jī)構(gòu)的行程有關(guān)，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機(jī)構(gòu)等，應(yīng)按計(jì)算所需的行程增加1020的余量?；钊倪\(yùn)動(dòng)速度 主要取決于氣缸輸入壓縮空氣流量、氣缸進(jìn)排氣口大小及導(dǎo)管內(nèi)徑的大小。要求高速運(yùn)動(dòng)應(yīng)取大值。氣缸運(yùn)動(dòng)速度一般為50800/s。對(duì)高速運(yùn)動(dòng)氣缸，應(yīng)選擇大內(nèi)徑的進(jìn)氣管道；對(duì)于負(fù)載

15、有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣液阻尼缸，則較易實(shí)現(xiàn)速度控制。選用節(jié)流閥控制氣缸速度需注意：水平安裝的氣缸推動(dòng)負(fù)載時(shí)，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速；垂直安裝的氣缸舉升負(fù)載時(shí)，推薦用進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速；要求行程末端運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)避免沖擊時(shí)，應(yīng)選用帶緩沖裝置的氣缸。第三章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：3.1控制要求：(1)按下起動(dòng)按鈕后，電機(jī)啟動(dòng)，傳送帶開(kāi)始工作，接近開(kāi)關(guān)傳感器檢測(cè)是否有物料通過(guò)。(2)當(dāng)金鐵通過(guò)時(shí)，金屬檢測(cè)傳感器接受到信號(hào)，并傳送到plc中。(3)氣缸在接收到金屬檢測(cè)信號(hào)后3s后啟動(dòng)氣缸，將金屬物料推出。3.2 I/O：序號(hào)PLC地址名稱及功能1I0.0啟停開(kāi)關(guān)3I0.1接近開(kāi)關(guān)傳感

16、器4I0.2金屬檢測(cè)傳感器5Q0.0傳輸電機(jī)啟動(dòng)6Q0.1入料推桿7Q0.2分揀推桿8Q0.3開(kāi)關(guān)指示燈3.3 PLC外圍接線圖：S7-200I0.0 Q0.0I0.1 Q0.1I0.2 Q0.2 Q0.3 啟停開(kāi)關(guān) 傳輸帶電機(jī)接近開(kāi)關(guān)傳感器 入料推桿金屬檢測(cè)傳感器 分揀推桿 開(kāi)關(guān)指示燈推桿入料入料口傳感器是否檢測(cè)到物料？YN檢測(cè)是否是金屬？Y送料入槽返回 N推桿將金屬物料推出啟動(dòng)皮帶送料開(kāi)始3.4程序流程圖：3.5 PLC梯形圖程序：3.6 PLC STL程序：LD I0.0= Q0.0S S0.0, 1= Q0.3LSCR S0.0LD SM0.0S Q0.1, 1TON T37, 10L

17、D T37SCRT S0.1R Q0.1, 1SCRELSCR S0.1LD SM0.0LPSAN I0.1TON T38, 30LPPA T38S Q0.1, 1LD I0.1SCRT S0.2R Q0.1, 1SCRELSCR S0.2LD SM0.0LPSA I0.2S Q0.2, 1LPPTON T39, 50LD T39SCRT S0.0R Q0.2, 1SCRE第四章 、調(diào)試仿真：4.1硬件調(diào)試：1.傳感器調(diào)整：調(diào)整傳感器的位置，使它能準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)傳送帶上的物料。2.推桿調(diào)整：將物料放上傳送帶，上下調(diào)整推桿，并使它準(zhǔn)確能將物料推出。4.2軟件調(diào)試： 在PLC軟件上編寫(xiě)梯形圖并進(jìn)行編譯，檢查其是否有錯(cuò)誤。再將其連接到接口，查看是否連接正確。4.3整體調(diào)試：將設(shè)計(jì)方案編寫(xiě)的程序通過(guò)PC機(jī)與編程軟件輸入并下載到可編程控制器后運(yùn)行，分析動(dòng)作結(jié)果是否滿足設(shè)計(jì)要求，不滿足要求的則進(jìn)行修改、補(bǔ)充，使程序完全符合控制要求。結(jié)束語(yǔ)本次設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在課程設(shè)計(jì)的開(kāi)始部分先對(duì)自動(dòng)分揀機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行了必要的介紹，隨后進(jìn)一步介紹了自動(dòng)分揀機(jī)的分類。在文章后面部分分別進(jìn)行了金屬分揀機(jī)總體設(shè)計(jì)方案的確定，硬件的設(shè)計(jì)計(jì)算和軟件的設(shè)計(jì)，進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論研究的正確性。最終完成此次課程設(shè)計(jì)。