資源目錄里展示的全都有預(yù)覽可以查看的噢，，下載就有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】==================== 畢業(yè)設(shè)計（論文） 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 題 目： 物料自動分揀系統(tǒng) 教 學 院：電氣與電子信息工程學院 專業(yè)名稱： 電氣工程及其自動化 學 號： 學生姓名： 指導教師： 年 月 日 摘 要 PLC技術(shù)，控制起來非常簡便，并且它能夠承受高溫及其他的惡劣的環(huán)境條件，所以plc比起單片機來，工業(yè)上優(yōu)先使用plc，它已經(jīng)成為了當代工業(yè)流水線和企業(yè)最受歡迎的自動化控制方法。 PLC技術(shù)融合了傳統(tǒng)的繼電控制技術(shù)，現(xiàn)代的計算機技術(shù)，以及發(fā)達的通信技術(shù)，專門為了工業(yè)應(yīng)用和工廠設(shè)備而設(shè)計 。并且具有：使用方便，編程簡單，功能強，性價比高，可靠性強，抗干擾能力強，適應(yīng)性強，后期處理、維修簡單方便等諸多優(yōu)點，比起單片機來更加可靠與實用，這就是人們選擇plc的“內(nèi)”因。再加上plc小巧的外形包裝，超低的重量，和超小的功耗這些“外”因，使得plc越來越受工業(yè)企業(yè)的推崇與喜愛。 本文論述物料自動分揀系統(tǒng)，主要應(yīng)用PLC技術(shù)，輔助以啟動裝置，位置技術(shù)，現(xiàn)場總線技術(shù)，電機拖動原理，電氣傳動技術(shù)，傳感技術(shù)，自動檢測技術(shù)等設(shè)計而成，對大批的物料進行自動分揀的工作，完成分門別類的放置物料。本系統(tǒng)具有很多的優(yōu)點，例如，運行起來比較穩(wěn)定，精度與敏捷度，自動化的程度都很高，而且非常便于使用和控制，如果你想使用它來分裝另一批貨物的話，只需要動動手指，對本系統(tǒng)稍加修改，對本程序稍作處理即可。 關(guān)鍵詞: plc；可編程控制器；分揀裝置系統(tǒng)；控制系統(tǒng)；感應(yīng)系統(tǒng) ABSTRACT PLC technology, control is very simple, and it can withstand high temperatures and other harsh environmental conditions, so PLC than SCM, industry give priority to the use of PLC, it has become the automatic control method of the most popular contemporary and industrial assembly enterprises. PLC technology combines the traditional relay control technology, modern computer technology and communication technology developed, specifically for industrial applications and factory equipment and design. And has the merits of easy use, simple programming, strong function, high price, high reliability, strong anti-jamming ability, strong adaptability, post processing, maintenance is simple and convenient, compared with the single chip microcomputer to more reliable and practical, this is what people choose PLC "in". Plus PLC compact appearance package, low weight, and small power consumption for these "outside", makes the PLC more and more respected and loved in industrial enterprises. In this paper, automatic material sorting system, the main application of PLC technology, aided by starting device, location technology, field bus technology, driving principle of the motor, the electric transmission technology, sensor technology, automatic detection technology and design, for a large number of material for automatic sorting, complete categories of placing the material. The system has many advantages, for example, up and running stability, precision and agility, high degree of automation, and very easy to use and control, if you want to use it to packaging another batch of goods, only need to fingertips, of the system slightly Acacius change of the programs are slightly can handle. Key words: PLC; programmable logic controller; sorting device system; control system; induction system 目 錄 緒 論 1 1.1 物料分揀系統(tǒng)概述 2 1.2 物料分揀系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 3 1.3 研究的目的及意義 6 第1章 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計 8 1.1 材料分揀裝置工作過程概述 8 1.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標 9 1.3 系統(tǒng)的設(shè)計要求 9 1.3.1 功能要求 9 1.3.2 系統(tǒng)的控制要求 10 第2章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 11 2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 11 2.2 硬件選型與硬件組態(tài) 11 2.2.1 確定I/ O 點數(shù) 11 2.2.2 PLC 的選擇 12 2.2.3 PLC的輸入輸出端子分配 12 2.2.4 PLC輸入輸出接線端子圖 13 2.3 檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇 14 2.3.1 步進電機的選擇 14 2.3.2 旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇 14 2.3.3 電感式傳感器的選擇 15 2.3.4電容式傳感器的選擇 16 2.3.5 顏色傳感器 17 2.6 光電編碼器 19 第3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 1 3.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計 1 3.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計 2 第4章 控制系統(tǒng)的調(diào)試 8 4.1 硬件調(diào)試 8 4.2 軟件調(diào)試 8 4.3 整體調(diào)試 10 結(jié) 論 11 參考文獻 12 附 錄 13 致 謝 18 緒 論 1.1 物料分揀系統(tǒng)概述 當代，隨著機器人代替人類的生產(chǎn)和勞動，機械化和自動化的普及與應(yīng)用，越來越多的企業(yè)和工廠把自己的視線集中到了成本低、效率高的自動化上來，而plc以它特低的性價比，走入了人們的視線，應(yīng)用plc技術(shù)更是成為了企業(yè)和工廠的首選。Plc技術(shù)可以代替人類去做一些重復(fù)的。無聊的工作。而使用plc技術(shù)設(shè)計的物料自動分揀系統(tǒng)，更是可以取代大量工人的勞動，并且比人工勞動的效率更高，分揀的速度，種類，分揀量，都要比人工勞動好，大大節(jié)省了勞動力。使用plc技術(shù)已經(jīng)是是企業(yè)和工廠首選之法。 特別是像一些物流公司，雜貨公司，那些需要進行，不得不去進行物料分揀的企業(yè)和公司，一直以來都是人工的進行分揀，由于工人們工作會產(chǎn)生疲勞效應(yīng)，因“人”不是“機器人”，而導致生產(chǎn)效率低，分揀效率低，流水線技術(shù)不夠先進，導致公司或企業(yè)的生產(chǎn)速度慢，并且占用了大量的人力資源，造成了資源浪費，并且浪費企業(yè)的資金。影響了公司的業(yè)績，阻礙了公司的優(yōu)化之路。因此，plc物料自動分揀裝置，能夠完全彌補這一不足，讓企業(yè)更有競爭力，解放大部分的生產(chǎn)力，為公司，工廠節(jié)約了成本，提高了效率。這是一些企業(yè)和公司優(yōu)化的必選，這也是自動化發(fā)展的趨勢與人類社會發(fā)展的需要。隨著自動化的普及與發(fā)展，plc物料自動分揀裝置取代人類勞動已成為必然。 物料自動分揀系統(tǒng)是通過把寫好的程序輸入裝置里面，通電之后就能夠不停歇的，連續(xù)的，無誤差的進行工作，不像人類工作效率低速度慢，使用plc技術(shù)，顯著地提高了效率。并且，根據(jù)plc的特點，受到環(huán)境因素和工作因素的影響很小，裝置檢測、使用和維修，后期更換等非常方便。Plc的發(fā)展已經(jīng)成為社會的必然。一個分揀系統(tǒng)裝置根本不夠用的，兩個，多個分揀裝置系統(tǒng)很有可能被應(yīng)用在一個公司，一個生產(chǎn)線上，這足以證明plc分揀系統(tǒng)有著很大的發(fā)展前景和市場空間。 一個plc物料自動分揀系統(tǒng)可以應(yīng)用在各個不同的工廠或者企業(yè)，一個企業(yè)的各個不同的地方，它受大多自動化公司或企業(yè)的青睞。 PLC因其控制方便，編程簡單，能夠承受高溫、高壓等惡劣的環(huán)境等特點，并且后期維護費用少，已經(jīng)成為了目前企業(yè)、工業(yè)最常用的自動化控制方法。PLC技術(shù)，加上啟動裝置，位置技術(shù)，現(xiàn)場總線技術(shù)，電機拖動原理，電氣傳動技術(shù)，傳感技術(shù)，自動檢測技術(shù)，構(gòu)成了一個有機的整體，把他們結(jié)合起來，完全就是應(yīng)用自動化生產(chǎn)技術(shù)公司生產(chǎn)現(xiàn)場的縮影。 本論文向大家清楚地展示了PLC控制系統(tǒng)的軟硬件，控制程序的流程以及軟硬件的調(diào)試和使用，還附有程序流程圖，讓大家對plc物料自動分揀系統(tǒng)有一個簡單的了解，以便于大家以后的應(yīng)用。 1.2 物料分揀系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 相信大家都知道，我們國家是一個發(fā)展中國家，自動化程度遠遠沒有那些發(fā)達國家高。在發(fā)達國家，他們工廠或者生產(chǎn)線流水線上，采用的都是自動化程度高的自動化系統(tǒng)，解放了生產(chǎn)力。而在我國，發(fā)達程度低，改革開放時技術(shù)革新慢，技術(shù)只在追著別人跑，大部分的物料分揀用的都是人工作業(yè)，這就在一定程度上限制了我們國家的發(fā)展。但是呢，即使是在一些發(fā)達國家，他們也沒有使用高度自動化系統(tǒng)，究其原因，無非是投資大，技術(shù)太高沒有相關(guān)的人員可以駕馭得了，高度自動化系統(tǒng)需要專業(yè)的技術(shù)人員去操作，還要有可靠的公司提供技術(shù)與人員的支持。所以這也是自動化沒有大大普及的原因吧。 還有一個原因，就是由于系統(tǒng)對物料的包裝、物料的顏色，物料的材料等要求非常高，需要采用統(tǒng)一的標準化的包裝，才能應(yīng)用自動分揀裝置對大部分商品進行自動分揀，這是很困難的一件事，要對所有的商品包裝商和商品供應(yīng)商進行統(tǒng)一的規(guī)劃。要是專門為一個公司訂制的一個自動分揀系統(tǒng)，這耗費的人力物力財力又大大超出消費指標，后期維修及其他相關(guān)工作難度很大。 說了這么多的缺點，但是我相信隨著社會的高速發(fā)展，自動化越來越普及，即使是物料分揀系統(tǒng)有這么多的不足之處，在一切都講求效率的時代，人們肯定會越來越重視plc物料自動分揀系統(tǒng)。本設(shè)設(shè)計出了一個高效的，安全的，低成本的plc物料自動分揀裝置，就在一定程度上解決了那些大大小小的問題難題。 1.3 研究的目的及意義 物料分揀系統(tǒng)中，物料傳感器，傳送皮帶，步進電機，氣缸以及其它精密儀器的使用、發(fā)展、更新?lián)Q代，使得自動化程度越來越發(fā)達，越來越高級，能夠滿足人們的需求，代替人們?nèi)ネ瓿筛鞣N惡劣艱苦條件下（高溫，高壓，大風，大雨，危險地方，腐蝕環(huán)境，有毒氣體環(huán)境）的重復(fù)單一，枯燥無味的工作，比如搬運貨物，傳送物體，物料分揀之類的工作。正是因為這樣，plc物料自動分揀系統(tǒng)被物流公司，冶金廠，電子廠，制造廠，運輸公司，以及其他用得到的公司所看好，在當代企業(yè)和工業(yè)中的應(yīng)用得到了廣泛的認可。 以中央處理器為核心，結(jié)合計算機技術(shù)，電氣拖動技術(shù)，電機技術(shù)，微機控制技術(shù)，自動控制原理，等先進技術(shù)和高科技應(yīng)用，使得plc物料自動分揀裝置具有了效率高、使用簡單方便、功能完善程度高，組裝簡單容易，編程不是那么復(fù)雜，功耗低等一系列優(yōu)點；同時也使得plc物料自動分揀系統(tǒng)裝置占據(jù)了企業(yè)、工廠的舉足輕重的地位。目前，有物料分揀裝置的公司和企業(yè)大多采用plc進行控制，因為plc能夠在那些惡劣的條件下進行作業(yè)。 并且，plc結(jié)合一些精密的儀器，達到了傳感度高，性能好，故障率低，可靠性高，能夠?qū)Σ煌伾?，不同材料，不同溫度的物料進行按照人們要求進行分類。正因如此，一些流水線作業(yè)和自動化生產(chǎn)更喜歡使用plc物料自動分揀裝置。人們按照自己的意愿編寫好程序，輸入到plc裝置中，就能讓plc系統(tǒng)裝置代替人們在惡劣條件下進行煩勞單調(diào)的工作，要是分揀的物料或者其他什么條件需要改變時，也僅僅是改變他輸入的程序即可。Plc自動分揀裝置的這些優(yōu)點，大大降低了成本費用，人工費用，以及額外支出的費用。 本課題講述的是PLC自動分揀系統(tǒng)裝置，結(jié)合其他工藝技術(shù)，能夠完成如下工作：1、對不同顏色和不同種類的物料進行分揀（這種技術(shù)廣泛應(yīng)用于中小批量的自動化生產(chǎn)的流水線），2、可部分代替人們在高溫作業(yè)區(qū)進行作業(yè)，3、可部分代替人們在危險區(qū)進行作業(yè)（這種作業(yè)是單調(diào)持久的）。如果分揀對象或者位置發(fā)生了改變時，僅僅只需改變輸入程序，加一些小小的改動，就能很快地進入使用，非常方便，又節(jié)省了一部分費用。 第1章 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計 Plc物料自動分揀裝置應(yīng)用了plc技術(shù)，電機拖動技術(shù)，電氣傳動技術(shù)，微機控制技術(shù)，傳感器技術(shù)，位置控制技術(shù)，電力電子技術(shù)，自動控制原理，現(xiàn)代控制原理等一系列電氣工程及其自動化技術(shù)，這是我們所學習的技術(shù)，以及將來作為一名合格的高級電氣工程師所必備的技術(shù)，這就是我們以后從事單位的縮影。 本章主要介紹了應(yīng)用plc物料自動分揀裝置的工藝選材，工作過程以及過程中的控制要求。對工作環(huán)境，工作要求，工作特點，和過程中的要求和特點進行詳細的闡明。 1.1 材料分揀裝置工作過程概述 下圖所示為自動分揀裝置的工作原理圖： 圖1-1 物料自動分揀系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖 物料自動分揀裝置內(nèi)置電源，有五個氣缸，氣體壓縮機，二聯(lián)體過濾器，電磁閥組，步進電機，傳輸帶，光電碼盤，下料槽，卸料槽，氣缸回位限位，電感傳感器，電容傳感器，氣缸動作限位，顏色傳感器，下料傳感器，備用傳感器等一系列裝置。他們以各自的位置排列在裝置內(nèi)的不同位置，并且可以根據(jù)實際需要進行重新排版，增加或者減少一些其他的元件。 整個plc自動分揀裝置通電以后，程序先啟動步進電機，步進電機帶動傳送帶進行運轉(zhuǎn)。若是傳送帶上沒有物料，那么，傳送帶運行一周后自動停止工作。若是傳送帶上有物料，那么，下料傳感器檢測到物料之后，傳送信號給plc，傳送帶繼續(xù)運轉(zhuǎn)，氣動閥5開始工作。當電感傳感器檢測到物體為鐵材料的話，氣動閥1將把物料進行推動，篩選出該物料；當電容傳感器檢測到物料為鋁材料時，氣動閥2開始工作，篩選出該物料；當顏色傳感器檢測到該物體為所選顏色后，氣動閥3開始工作，篩選出該物料。還有一個備用傳感器，可進行某種顏色的某種材料的物料的篩選工作。根據(jù)不同需要，調(diào)整編寫程序。就能實現(xiàn)對物料的分揀工作。 1.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標 輸入電壓：AC200～240V（帶保護地三芯插座） 消耗功率：250W 環(huán)境溫度范圍：-5～40℃ 氣源：大于0.2MPa小于0.85Mpa 1.3 系統(tǒng)的設(shè)計要求 根據(jù)控制對象的不同，我們所編寫的程序，選用的設(shè)備也會有所不同。我們要分析所需和所求。 1.3.1 功能要求 材料分揀裝置應(yīng)實現(xiàn)基本功能如下 ： （1）分揀出金屬和非金屬 （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 （5）分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊 1.3.2 系統(tǒng)的控制要求 PLC物料自動分揀系統(tǒng)利用電容傳感器，電感傳感器，顏色傳感器和備用傳感器對所有物料進行分揀工作。所有物料通過步進電機帶動皮帶進入工作區(qū)域，當通過不同的傳感器時，相應(yīng)的氣缸進行工作，將物料進行篩選。 控制要求有以下幾個方面： （1）系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖 （2）電機運行，帶動傳輸帶傳送物體向前運行 （3）有物料時，下料汽缸動作，將物料送出 （4）當電感傳感器檢測到鐵物料時，推汽缸1 動作 （5）當電容傳感器檢測到鋁物料時，推汽缸2 動作 （6）當顏色傳感器檢測到材料為某一顏色時，推汽缸3 動作 （7）其他物料被送到SD 位置時，推汽缸4 動作 （8）汽缸運行應(yīng)有動作限位保護 （9）下料槽內(nèi)無下料時，延時后自動停機 第2章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 PLC物料自動分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計，根據(jù)被控對象選擇相應(yīng)的plc控制系統(tǒng)，確定控制系統(tǒng)能夠滿足物料分揀的各項要求，性能要切合實際，既不能浪費，又不能造成過大的誤差，滿足不了要求。這需要我們?nèi)ミx擇合適的PLC硬件系統(tǒng)。 2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) PLC物料自動分揀系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，如下圖所示。 圖2-1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖 2.2 硬件選型與硬件組態(tài) 根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，進行plc的選型，然后進行I/O口的分配。 2.2.1 確定I/ O 點數(shù) 根據(jù)本設(shè)計的需要，系統(tǒng)的部件有電感傳感器，電容傳感器，備用傳感器，顏色傳感器，五個氣缸，啟動和停止信號，總計需要24個I/O口，18個I口，6個O口。 2.2.2 PLC 的選擇 本系統(tǒng)裝置選用開關(guān)量控制，選用西門子公司的S7-200系列CPU226 型PLC。既節(jié)約成本，不會造成浪費，又滿足本系統(tǒng)的需求。 2.2.3 PLC的輸入輸出端子分配 根據(jù)所選擇的PLC型號，對本系統(tǒng)中PLC的I/O進行如下的分配，如下表所示 表2-1 物料自動分揀裝置PLC 輸入/輸出端子分配表 西門子PLC(I/O) 分揀系統(tǒng)接口(I/O) 備注 輸 入 部 分 I0.0 UCP(計數(shù)傳感器) 接旋轉(zhuǎn)編碼器 I0.1 SN(下料傳感器) 判斷下料有無 I0.2 SA(電感傳感器) I0.3 SB(電容傳感器) I0.4 SC(顏色傳感器) I0.5 SD(備用傳感器) I0.6 SFW1(推氣缸1動作限位) I0.7 SEW2(推氣缸2動作限位) I1.0 SFW3(推氣缸3動作限位) I1.1 SFW4(推氣缸4動作限位) I1.2 SFW5(下料氣缸動作限位) I1.3 SBW1(推氣缸1回位限位) I1.4 SBW2(推氣缸2回位限位) I1.5 SBW3(推氣缸3回位限位) I1.6 SBW4(推氣缸4回位限位) I1.7 SBW5(下料氣缸回位限位) I2.0 SB1(啟動) I2.1 SB2(停止) 輸 出 部 分 Q0.0 M(輸送帶電機驅(qū)動器) Q0.1 YV1(推氣缸1電磁閥) Q0.2 YV2(推氣缸2電磁閥) Q0.3 YV3(推氣缸3電磁閥) Q0.4 YV4(推氣缸4電磁閥) Q0.5 YV5(下料氣缸電磁閥) 2.2.4 PLC輸入輸出接線端子圖 根據(jù)上表我們可以繪制出本設(shè)計PLC的接線端子圖，如下圖所示。 圖2-2 PLC輸入輸出的接線端子圖 2.3 檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇 檢測元件首先要保證符合系統(tǒng)的配置，要讓整個裝置能夠安全可靠的工作，其次要物美價廉，最后整個裝置看起來要協(xié)調(diào)。 2.3.1 步進電機的選擇 步進電機是整個系統(tǒng)動力的來源。步進電機的控制是由脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)決定的，不會受到負載變化的影響，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度運行的，通過控制脈沖的個數(shù)來控制為一輛，通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，來達到精確控制電機的目的。由于傳統(tǒng)脈沖跟不上時代的節(jié)奏，本設(shè)計采用微機控制產(chǎn)生脈沖，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的脈沖發(fā)生器，用軟件的方法產(chǎn)生控制脈沖，通過這種方法控制步進電機的運行狀態(tài)，包括電機的速度，加速度，運行的角度，旋轉(zhuǎn)的角度。用軟件控制電機，使得電路沒那么復(fù)雜，在一定程度上減小了誤差，提高了效率。步進電機作為整個系統(tǒng)的動力源，帶動皮帶進行物料的運輸，與旋轉(zhuǎn)編碼器相連。 為了達到精確控制物料的篩選，就要嚴格控制電機的運作，精確電機的定位，因此，PLC物料自動分揀系統(tǒng)步進電機選用的型號為42BYGH101。 2.3.2 旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇 旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置，同時也能使用PWM技術(shù)實現(xiàn)快速調(diào)速，是一款以光、電、機三大技術(shù)為核心的速度位移傳感器。旋轉(zhuǎn)編碼器具有分辨率高，功率損耗低，體積小這些優(yōu)點，能夠很好地與PLC物料自動分揀裝置很好的嵌合在一起，形成一個完美的plc物料自動分揀裝置。旋轉(zhuǎn)編碼器用來記錄步進電機的運動，每當步進電機轉(zhuǎn)一圈的時候，旋轉(zhuǎn)編碼器也跟著轉(zhuǎn)一圈，旋轉(zhuǎn)之后，旋轉(zhuǎn)編碼器吧信號傳送給PLC物料自動分揀系統(tǒng)，系統(tǒng)就會按照步進電機的轉(zhuǎn)動來下達指令。簡單地來說，旋轉(zhuǎn)編碼器就是把步進電機的脈沖量轉(zhuǎn)化為物料皮帶上的位移量。通過旋轉(zhuǎn)編碼器，就可以實現(xiàn)PLC系統(tǒng)對皮帶上的物料的位置進行控制。當物料經(jīng)過相應(yīng)的傳感器時，系統(tǒng)就會指定相應(yīng)的氣缸進行運作，完成物料的篩選。 PLC物料自動選用E6A2CW5C 旋轉(zhuǎn)編碼器,原理如下圖所示。 光 電 碼 盤 圖2-3 旋轉(zhuǎn)編碼器的原理示意圖 2.3.3 電感式傳感器的選擇 電感式傳感器 inductance type transducer 電感式傳感器的原理是電磁感應(yīng)，將感應(yīng)到的物理量，轉(zhuǎn)化為電量的一款儀器?？杀粰z測的物理量有位移、壓力、流量、頻率，加速度，厚度等等諸多物理量，利用這些物理量對電感產(chǎn)生的系數(shù)的變化，實現(xiàn)由被測信號到電量的轉(zhuǎn)化。 電感式傳感器又稱位移式傳感器，它的結(jié)構(gòu)簡單，由鐵芯、線圈和一部分電路組成，測量時，需要將一部分線圈接入被測電路，一點點被測量的變化都能被感應(yīng)到，與plc結(jié)合，可以實現(xiàn)在酸性堿性環(huán)境下進行作業(yè)，可靠性很高，工作壽命長。同時，電感式傳感器的分辨率和靈敏度都很高，能檢測到細小的變化，并且是線性的，可重復(fù)的，不會漏記，錯記，或是重記，非常好用。inductance type transducer 雖有頻率響應(yīng)低，可快速控制性低等缺點，但這不影響它在PLC物料自動分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用。 本設(shè)計中的電感式傳感器是用來檢測金屬物料。 PLC物料自動分揀系統(tǒng)選用M18X1X40 電感傳感器。 M18X1X40 電感傳感器接線圖如下圖： 圖2-4 M18X1X40 電感傳感器接線圖 M18X1X40 電感傳感器原理圖如下圖： 圖2-5 電感傳感器的工作原理圖 2.3.4電容式傳感器的選擇 電容式傳感器，可以測量的東西有很多，和電感式傳感器一樣可以測量位移、壓力、流量、頻率，加速度，厚度等，不過它還可以測量物質(zhì)的溫度，密度和濕度。電容式傳感器capacitive type transducer 它是將測到的物理量的變化轉(zhuǎn)化為電容量的變化，來實現(xiàn)由非電量到電量之間的轉(zhuǎn)換。主要元件就是一個可變電容，主要分為極距變化型、面積變化型、介質(zhì)變化型三大類。電容式傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，適應(yīng)性強，動態(tài)響應(yīng)好，靈敏度高，可以實現(xiàn)不用接觸就能測量，但是電容傳感器也有他的缺點，它不像電感傳感器是線性的，它比電感的阻抗高很多，因此負載能力也就差。 下圖為本系統(tǒng)所選的電容式傳感器的工作原理圖： 圖2-6 電容式傳感器的工作原理圖 2.3.5 顏色傳感器 顏色傳感器，顧名思義，就是檢測物體的顏色，通過檢測物體的三基色RGB(紅綠藍)的反射比率來確定物體本身的顏色，將物體的顏色與設(shè)定的顏色相比較，然后傳遞信號給plc系統(tǒng)，以便選擇符合顏色的物料。顏色傳感器可以分辨人類肉眼難以分辨的細小差距的顏色，對顏色的分辨度更為敏感，同時它也更加快捷。 PLC物料自動分揀系統(tǒng)選用TAOS公司最新生產(chǎn)的TCS230顏色傳感 TCS230傳感器的引腳如下圖所示： 圖2-7 TCS230顏色傳感器引腳分布圖 RGB 顏色傳感器介紹： TCS230是美國TAOS公司生產(chǎn)的一款高性能的顏色傳感器。該款顏色傳感器帶有電流、頻率轉(zhuǎn)化器，具有數(shù)字兼容接口，可直接與微處理器或者其他電路相連接。它的輸入量是顏色，通過硅光電二極管陣列和一個電流／頻率轉(zhuǎn)換器將檢測到的信號轉(zhuǎn)化為電信號（這些集成在一個CMOS電路上）。TCS230顏色傳感器的輸出是數(shù)字量，可與其他微機電路相連。TCS230芯片內(nèi)含一個交叉連接的 ８×８光電二極管陣列，都可以通過編程實現(xiàn)對這些光電二極管的操作，來達到精簡電路的目的。 這些使得TCS230的具有分辨率高，誤差小，檢測范圍廣，電路簡單，操作簡單，使用簡單等優(yōu)點，但也存在編程稍微復(fù)雜的特缺點。 引腳S0、S1為輸入端口，輸出頻率分頻系數(shù)選擇輸入端；OE也是輸入端口，輸入頻率使能端，低電平有效，可以控制輸出的狀態(tài)；GND為芯片電源接地端；VDD為芯片電源電壓端。OUT為頻率輸出端口，輸出頻率（fo）。S2、S3為輸入端口，是光電二極管類型選擇輸入端，選擇濾波器的類型。正因為有了這些，使得組合S0、S1和S2、S3可以達到不同的使用目的。 下表所示是S0、S1及S2、S3的可用組合。 表2-2 S0、S1和S2、S3 的組合選項 S0 S1 輸出頻率定標 S2 S3 濾波器類型 L L 關(guān)斷電源 L L 紅色 L H 20% L H 藍色 H L 20% H L 無 H H 100% H H 綠色 2.6 光電編碼器 光電編碼器，又稱手輪（全稱手動脈沖發(fā)生器），是一款通過光學原理和電學原理將檢測到的物理量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量或者脈沖量的光電儀器，是一種數(shù)字化的儀器。具有抗干擾能力強，計算精確結(jié)構(gòu)簡單，造型新穎，易于檢修，使用簡單方便，性價比高，帶載能力強等特點，在航天航空，數(shù)控機床，機器人，電動機，自動檢測等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。幾十年的發(fā)展，光電編碼器的發(fā)展趨于更加成熟，性能更加優(yōu)越，同時還伴隨著一系列的工業(yè)化產(chǎn)品，而目前使用最多的光電編碼器主要有光柵盤和光電探測裝置構(gòu)成，檢測原理為光電碼盤與電機同軸轉(zhuǎn)動，電機每轉(zhuǎn)動一個角度，光電編碼器就檢測到一個數(shù)據(jù)，將建測到的數(shù)據(jù)發(fā)送給plc，在測量當前電動機轉(zhuǎn)速的同時還能夠記錄旋轉(zhuǎn)的方向與角度。根據(jù)光電編碼器的檢測原理，編碼器可分為光學式光電編碼器、磁式光電編碼器、感應(yīng)式光電編碼器和電容式光電編碼器。 當電機轉(zhuǎn)動時，光電編碼器也跟著同軸轉(zhuǎn)動，A、B兩根線就會產(chǎn)生脈沖，A、B兩根線的脈沖永遠相差九十度的相位角。當A相脈沖超前于B相脈沖時，光電編碼器為正轉(zhuǎn)，電機也就是正轉(zhuǎn)。當A相脈沖滯后于B相脈沖時，光電編碼器為反轉(zhuǎn)，電機也就是反轉(zhuǎn)。A線可單獨用來測量脈沖的個數(shù)。 下圖為光電編碼器的波形圖和工作原理圖： 圖2-8光電編碼器的原理圖和波形 47 第3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 軟件的設(shè)計，關(guān)系到整個系統(tǒng)能否正常運行，是整個系統(tǒng)裝置的核心，程序的設(shè)計應(yīng)該依照系統(tǒng)想要實現(xiàn)的工作流程，寫出相應(yīng)程序，畫出相應(yīng)的流程圖，并設(shè)計PLC程序的梯形圖。 3.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計 根據(jù)我們想要實現(xiàn)的物料能夠進行自動分揀，分析過每一個步驟，一步接著一步的工作流程，特此畫出如下的流程圖： 圖3-1　控制系統(tǒng)的流程圖 當系統(tǒng)上電后，裝置開始運行。下料槽上有物料，系統(tǒng)檢測到后，光電碼盤發(fā)出脈沖，皮帶開始帶動物體向前移動，電容傳感器檢測到有相應(yīng)物體通過，則對應(yīng)氣缸運動，將物體選出，選出之后氣缸回位，若不是相應(yīng)物體，則氣缸不工作。物體繼續(xù)前行，當電感傳感器檢測到有相應(yīng)物體通過是，則對應(yīng)氣缸進行工作，將物體選出，之后氣缸回位，若不是相應(yīng)物體，則氣缸不工作。物體繼續(xù)前行，顏色傳感器檢測到有相應(yīng)物體通過時，則對應(yīng)氣缸工作，將物體選出，之后氣缸回位，若不是，氣缸不工作，物料繼續(xù)前行。然后備用傳感器同理，選出對應(yīng)的物體。本系統(tǒng)裝置可以實現(xiàn)多次運行和單次運行。若有需要，本系統(tǒng)可實現(xiàn)對分揀過的物料進行計數(shù)，實現(xiàn)對一種物料和多種物料進行分揀，只需增加一些程序，或者相應(yīng)的裝置（例如不同的傳感器、計數(shù)器等）。 3.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計 根據(jù)流程圖和想要實現(xiàn)的功能，進行程序的編寫（注意程序的完整性與功能性），利用STEP7-Micro/WIN40進行程序的編寫與植入。 下面對一些元件做一下簡單的介紹： 這條指令是當使能端輸入有效時，從Q0.0或Q0.1輸出高速脈沖。 這條指令是當輸入有效時，使程序進入高速計數(shù)模式。 這條指令是當輸入指令有效時，控制高速計數(shù)器的工作的。 下面對所編寫的部分梯形圖作簡單的介紹說明： 程序1.0 程序1.1 （1）這兩條程序為主程序，當PLC運行時，第一次掃描SM0.1=1，將Q0.0清零，使能端有效，開始調(diào)用子程序SBR_0。 程序2.0 （2）這嗷嗷程序為，當系統(tǒng)處于RUN模式時，通過設(shè)置PWM的周期與脈寬來設(shè)置PWM，然后產(chǎn)生輸入脈沖，電機就啟動，帶動皮帶上的物體進行工作。當皮帶上沒有無聊時，則通過T33延時后自動停機。 程序3.0 （3）這條程序為高速計數(shù)指令，進行過初始化操作（定義HSCO的控制方式，清零，設(shè)置欲置值，定義工作模式）之后，就開始計數(shù)。就能夠?qū)崿F(xiàn)對電機的精確控制，以及對物料的計數(shù)。 程序4.0 （4）這條程序就是物料自動分揀的主要程序了，當各個傳感器檢測到有相應(yīng)物體通過時，電機停止前進一秒，相應(yīng)的氣缸工作，將物料分揀出來，然后氣缸回位，電機繼續(xù)前行。 第4章 控制系統(tǒng)的調(diào)試 所有的東西，設(shè)計好了之后，在應(yīng)用前都要進行調(diào)試。我們在plc軟硬件，軟件設(shè)計完成之后，也應(yīng)該進行調(diào)試工作。人無完人，每個人都會出錯，我們在整個系統(tǒng)的設(shè)計過程當中，難免會有些疏漏，當我們使用所設(shè)計的物料自動分揀系統(tǒng)裝置之前，要進行嚴謹?shù)臏y試與調(diào)試，來排除一些程序中的錯誤，和系統(tǒng)中的不足。盡量做到最好，為以后的應(yīng)用打好堅實的基礎(chǔ)。除此之外，所有的硬件也應(yīng)進行調(diào)試工作，已達到最佳的使用準備。 4.1 硬件調(diào)試 1．電感傳感器的調(diào)試 在電感傳感器相對應(yīng)的皮帶位置放上物料，調(diào)整電感傳感器的位置，使電感傳感器恰好達到能夠檢測到物料的位置，相應(yīng)指示燈亮即可。 2．電容傳感器的調(diào)試 在電容傳感器相對應(yīng)的皮帶位置放上物料，調(diào)整電容傳感器的位置，使電容傳感器恰好達到能夠檢測到物料的位置，相應(yīng)指示燈亮即可。 3．顏色傳感器的調(diào)試 在顏色傳感器相對應(yīng)的皮帶位置放上物料，調(diào)整顏色傳感器的位置，使顏色傳感器恰好達到能夠檢測到物料的位置，相應(yīng)指示燈亮即可。 4.2 軟件調(diào)試 我們通過個人電腦應(yīng)用STEP7-Micro/WIN40進行程序的書寫和編譯，在書寫過程中要細心認真，寫完之后認真檢查。檢查無誤后，通過數(shù)據(jù)線將寫好的程序下載到PLC中。然后接通電源，將裝置啟動，檢查相應(yīng)的指示燈是否亮起。然后在相應(yīng)的位置放置相應(yīng)的物料，觀察物料是否能夠被整正確的分揀。分條件進行不同的實驗，看是否能滿足本設(shè)計的需要，是否按照本設(shè)計的流程在進行工作。若沒有達到要求，則認真進行分析，查找原因，盡量解決困難與問題，實現(xiàn)系統(tǒng)的物料自動分揀。 4.3 整體調(diào)試 將寫好的程序?qū)懭隤LC，PLC物料自動分揀裝置啟動，放置不同的物料，觀察裝置是否按照要求進行物料自動分揀，如果能達到要求，皆大歡喜，如果沒有達到要求，則努力調(diào)試與檢查各個方面，查漏補缺，直到達到理想的要求為止。 結(jié) 論 基于PLC的物料自動分揀系統(tǒng)裝置，能夠代替人們?nèi)ネ瓿筛鞣N惡劣艱苦條件下（高溫，高壓，大風，大雨，危險地方，腐蝕環(huán)境，有毒氣體環(huán)境）的重復(fù)單一，枯燥無味的工作，比如搬運貨物，傳送物體，物料分揀之類的工作。正是因為這樣，plc物料自動分揀系統(tǒng)被物流公司，冶金廠，電子廠，制造廠，運輸公司，以及其他用得到的公司所看好，在當代企業(yè)和工業(yè)中的應(yīng)用得到了廣泛的認可。 人們按照自己的意愿編寫好程序，輸入到plc裝置中，就能實現(xiàn)自動分揀或者其他類型的自動化，自動化程度高、運行穩(wěn)定、精度高、易控制，PLC物料自動分揀系統(tǒng)有著廣闊的發(fā)展空間與良好的發(fā)展前景。 參考文獻 [1] 常斗南. 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