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1、+荿莈螂袈莈蒁蚅膆莇薃袀肂莆蚅蚃羈畢 業(yè) 設 計 （論 文）題 目： PLC控制物料分揀的應用 分 院 ： 機電學院 專業(yè)： 機電一體化技術 姓 名： 指導教師： 浙江交通職業(yè)學院機電學院2012年11月IPLC控制物料分揀的應用摘 要 隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，可編程控制器的需求量逐年增大，應用領域也越來越廣。本設計中PLC控制機電一體化物料分揀系統(tǒng)由上料機構、搬運機械手機構、物料傳輸分揀機構組成。每個機構的運用都比較廣泛，特別是搬運機械手，其應用逐漸普及，在汽車、電子、機械加工、食品、醫(yī)藥等領域的生產(chǎn)流水線或貨物裝卸調(diào)運已得到廣泛應用，更好地節(jié)約能源和提高運輸設備或產(chǎn)品的效率，以降低其他

2、搬運方式的限制和不足，滿足現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的要求。關鍵詞： PLC 物料分揀 機械手 II I1 系統(tǒng)的組成、機構功能1.1系統(tǒng)的組成機電一體化物料分揀系統(tǒng)由上料機構、搬運機械手、皮帶輸送線、物件分揀等機構組成，通過PLC連接控制的模擬機電一體化生產(chǎn)線。其PLC控制工作流程圖如下圖（圖1）。送料機構無物料報警停機物料光電檢測有物料驅動機械手機械手抓料取走機械手臂旋轉機械手放料后回原點傳送和分揀機構圖1 PLC工作流程1.2系統(tǒng)機構的組成與功能1.2.1上料機構上料機構的組要組成部分如下圖所示（圖2）。圖2上料機主要組成與功能上料機構由井式工件庫、光電傳感器、工件、存放料臺、推料氣缸、安裝支架等組成

3、。主要完成將工件依次送至存放料臺上。沒有工件時，報警指示黃燈閃爍，放入工件后閃爍自動停止。1.2.2搬運機械手機構搬運機械手的組要組成部分如下圖所示（圖2.3）。圖2.機械手主要組成與功能搬運機械手由氣動手爪、雙導桿氣缸、單桿氣缸、電感傳感器、磁性傳感器、多種類型電磁閥、步進電機及驅動器組成。主要完成通過氣動機械手手臂前伸，前臂下降，氣動手指夾緊物料，前臂上升，手臂縮回，手臂旋轉到位，手臂前伸，前臂下降，手爪松開將物料放入料口，機械手返回原位，等待下一個物料到位等動作。1.2.3皮帶輸送與分揀機構皮帶傳送與分揀機構組要組成部分如下圖所示（圖2.4）。圖2.4皮帶傳送與分揀主要組成與功能皮帶輸送

4、與分揀機構由皮帶輸送線、分揀料槽、單桿氣缸、旋轉氣缸、三相異步電動機、磁性傳感器、光電傳感器、電感傳感器、光纖傳感器及電磁閥等組成。主要完成物料的輸送、分揀任務。2 系統(tǒng)的控制要求2.1 上料機構在復位完成后，點動“啟動”按鈕，料筒光電傳感器檢測到有工件時，推料氣缸將工件推出至存放料臺，若3秒鐘后，料筒檢測光電傳感器仍未檢測到工件，則說明料筒內(nèi)無物料，這時警示黃燈閃爍，放入物料后熄滅；機械手將工件取走后，推料氣缸縮回，工件下落，氣缸重復上一次動作。2.2 搬運機械手機構（自動控制+手動控制）（2.2.1）自動控制：（旋轉開關打到自動擋）當存放料臺檢測光電傳感器檢測物料到位后，機械手手臂前伸，手

5、臂伸出限位傳感器檢測到位后，延時0.5秒，手爪氣缸下降，手爪下降限位傳感器檢測到位后，延時0.5秒，氣動手爪抓取物料,手爪夾緊限位傳感器檢測到夾緊信號后；延時0.5秒，手爪氣缸上升，手爪提升限位傳感器檢測到位后，手臂氣缸縮回，手臂縮回限位傳感器檢測到位后；手臂向右旋轉，手臂旋轉一定角度后，手臂前伸，手臂伸出限位傳感器檢測到位后，手爪氣缸下降，手爪下降限位傳感器檢測到位后，延時0.5秒，氣動手爪放開物料,手爪氣缸上升，手爪提升限位傳感器檢測到位后，手臂氣缸縮回，手臂縮回限位傳感器檢測到位后，手臂向左旋轉，等待下一個物料到位，重復上面的動作。在分揀氣缸完成分揀后，再將物料放入輸送線上。（2.2.2

6、）手動控制：（旋轉開關打到手動擋）按一下“手臂伸出/縮回按鈕”時手臂伸出，再按一下按鈕手臂縮回，如此按下同一按鈕手臂在伸出與縮回兩態(tài)間往復循環(huán)。按一下“手爪下降/上升按鈕”時手爪下降，再按一下按鈕手爪上升，如此按下同一按鈕手爪在下降與上升兩態(tài)間往復循環(huán)。按一下“手爪夾緊/松開按鈕”時手爪抓緊，再按一下按鈕手爪松開，如此按下同一按鈕手爪在夾緊與松開兩態(tài)間往復循環(huán)；按一下“手臂右旋/左旋按鈕”手臂向右旋，再按一下按鈕手臂向左旋，如此按下同一按鈕手臂在向右旋轉與向左旋轉兩態(tài)間往復循環(huán)；2.2.3 成品分揀機構當入料口光電傳感器檢測到物料時，變頻器接收啟動信號，三相交流異步電機以30HZ的頻率正轉運行

7、，皮帶開始輸送工件，當料槽一到位檢測傳感器檢測到金屬物料時，推料一氣缸動作，將金屬物料推入一號料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時，電動機停止；當料槽二檢測傳感器檢測到白色物料時，旋轉氣缸動作，將白色物料導入二號料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時，旋轉氣缸轉回原位，同時電動機停止；當物料為黑色物料直接導入三號料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時，電動機停止。2.2.4 啟動、停止、復位、警示(4.1）系統(tǒng)上電后，點動“復位”按鈕后系統(tǒng)復位，將存放料臺、皮帶上的工件清空，點動“啟動”按鈕，警示綠燈亮，缺料時警示黃燈閃爍；放入工件后設備開始運行，不得人為干預執(zhí)行機構，以免影響設備正常運行。

8、4.2）按“停止”按鈕，所有部件停止工作，警示紅燈亮，缺料警示黃閃爍。2.2.5 突然斷電的處理突然斷電，設備停止工作。電源恢復后，點動“復位”按鈕，再點動“啟動”按鈕。3 PLC的選型目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)PLC產(chǎn)品，國內(nèi)廠家的PLC影響率和市場占有率很小，主要是國外品牌。比較著名的有美國的AB、通用（GE）、莫迪康（MODICON）、日本的三菱（MITSUBISHI）、歐姆龍（OMRON）、富士電機（FUJI）、松下電工、德國的西門子（SIEMENS）、法國的TE、施耐德（SCHNEIDER）、韓國的三星（SAMSUNG）、LG等。圖3模擬系統(tǒng)對PLC的要求功能要求在滿足一般開關

9、量輸入信號控制要的同時，系統(tǒng)要進行步進電機控制，要求輸出脈沖信號，所以輸出類型要是晶體管輸出（T）。I/O點數(shù)要求系統(tǒng)所需輸入點數(shù)為26點；系統(tǒng)所需輸出點數(shù)為14點。在實際統(tǒng)計出的I/O點數(shù)的基礎上加15%20%的備用量，以便今后調(diào)整和擴展。確定型號根據(jù)上述要求可暫定型號為：三菱FX2N-64MT?？紤]到FX2N-64MT與FX2N-48MT相比價格稍微較貴。但FX2N-48MT的輸入點數(shù)能不能滿足系統(tǒng)要求，但也可選用擴展模塊比如：FX2N-8EX（輸入點為8的擴展模塊）。考慮多方面因素：最后確定可編程控制器型號為：三菱FX2N-64MT（圖3）4 指令語句表編程語言本設計中運用了指令語句表編

10、程語言和指令語句表編程語言，通過指令語句表能看出清編程思路，控制要求和系統(tǒng)實現(xiàn)的功能。125 系統(tǒng)調(diào)試機電一體化物料分揀系統(tǒng)PLC 程序應在未帶載情況下模擬調(diào)試好，在接觸器等輸出狀態(tài)正確后，再將各個控制元器件接上，模擬調(diào)試完成后，則可進行現(xiàn)場安裝，并進行運行調(diào)試，確定參數(shù)，完善程序，最后交付運行使用。程序的調(diào)試與運行監(jiān)控程序的調(diào)試及運行監(jiān)控是程序開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，很少有程序是一經(jīng)編制就可以運行成功的，只有經(jīng)過試運行甚至現(xiàn)場運行才能發(fā)現(xiàn)程序中不合理的地方并且進行修改。本設計中使用的編程軟件GX-DeveloperV7.0具有監(jiān)控功能，將仿真軟件GX Simulator 6c安裝后就可直接在編程軟件

11、中進行程序的調(diào)試及監(jiān)控。通過仿真軟件按照控制要求一步步進行輸入輸出端口設置，看輸出是否滿足控制要求。仿真時是否正常按預期效果輸出，若不是按預期效果輸出，再根據(jù)出不正常的地方返回用軟件仿真，查看相應的軟件模擬動作是否正常，若有異再修改程序，這樣反復調(diào)試，直至程序可用模擬調(diào)試運行正常。如圖5、圖6、圖7 所示是程序的調(diào)試及監(jiān)控。圖5程序的調(diào)試圖5.1 程序調(diào)試及運行開始對程序軟元件進行調(diào)試在仿真軟件中可以直接對各種軟器件進行置位，X0000-0237、Y0000-0237、T00-99、C00-99、M00-99等部分常用的軟器件可直接進行置位，對于特殊功能輔助繼電器、時間繼電器、計數(shù)器不能直接置

12、位著。通過輸入（X000-0237）可強制置位，再觀察輸出（Y0000-0237）的變化這可以看出程序運行時的狀態(tài)，再根據(jù)控制要求一步步調(diào)試，直至程序調(diào)試成功。則可進行實物運行調(diào)試。圖6程序的調(diào)試圖5.2 程序軟元件調(diào)試及運行監(jiān)控對程序時序圖進行監(jiān)控調(diào)試通過時序圖可以清楚的反應出程序輸出的狀態(tài)，可以直接觀看到各個軟元件的時序圖，因而更有助于對程序的調(diào)試。圖7 程序時序圖監(jiān)控調(diào)試系統(tǒng)模擬調(diào)試 本系統(tǒng)設計基礎源于學校的實驗室，自動控制部分可以在實驗室進行模擬調(diào)試。首先將程序寫入三菱FX2N-48MT可編程控制器中，模擬調(diào)試時，先進行PLC空載模擬調(diào)試。按系統(tǒng)的運行條件，控制要求以及控制流程圖在 P

13、LC 的輸出指示燈上看輸出。直到程序改正到PLC輸出指示燈按要求熄滅、亮起時，則可進行真正的模擬系統(tǒng)調(diào)試。將硬件部分按照原理圖連接好，檢查主電路和控制電路確定無誤后，進行調(diào)試。模擬調(diào)試時看個執(zhí)行元件是否按要求執(zhí)行動作，進過不斷的調(diào)試修改直至調(diào)試成功。結束語本文闡述PLC控制物料搬運分揀等應用，將工廠曾經(jīng)需要大量人力物力來解決的物料搬運和分揀工作，通過合理利用三菱FX2N-64MT的性能，將經(jīng)過人工編程，達到在人員精簡同時，效率還得到了很大的提高。這真是現(xiàn)代化工廠所需要的。通過效率的提升，工廠生產(chǎn)力會大大提高，生產(chǎn)成本的降低，產(chǎn)品的利潤的提升，工廠的效益會有明顯改變。參考文獻1 華滿香. 電氣控

14、制及PLC應用M. 北京： 北京大學出版社，2011.2 章國華，蘇東. 典型生產(chǎn)線原理、安裝與調(diào)試M. 北京：北京理工大學出版社，2011.3 PLC的介紹： 4 編程器簡介： 5 仿真軟件簡介： 致 謝大學生活即將結束，我也將涉足于社會之中。借此機會我要感謝我的父母親，一直在身后默默的支持我。對父母說再多聲的謝謝也不及自己的行動更實際。其次我要感謝在大學三年里教過我知識的每一位任課老師和曾經(jīng)幫助過我的同學。在學校中我學會了自學，懂得了許多為人處世的道理，很大部分都是聽取了老師們的良言。感謝各位老師，學到最后你們所傳授的知識都是很有用的，這點我一直都是這樣認為的。最后我要特別感謝指導本篇論文的豐二中老師，在百忙中抽空出來為我們盡心盡責的指導。