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1、 垃圾自動(dòng)分揀機(jī)構(gòu)PLC控制 第1章 前言 最初的分揀系統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)。通過人工搜索、搬運(yùn)來(lái)完成貨物的提取。這種分揀系統(tǒng)的作業(yè)效率低下，無(wú)法滿足現(xiàn)代化物流配送對(duì)速度和準(zhǔn)確性的高要求。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開始運(yùn)用各種各樣的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)。 自動(dòng)分揀系統(tǒng)是二戰(zhàn)后在美國(guó)、日本以及歐洲廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)。一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口四部分組成，它們通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的分揀系統(tǒng)

2、。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程控制器應(yīng)運(yùn)而生。并且功能也越來(lái)越強(qiáng)大。在應(yīng)用上，PLC有著其他設(shè)備無(wú)以比擬的優(yōu)越性，它可靠性高，抗干擾能力高；適用性強(qiáng)，應(yīng)用靈活；編程方便，易于使用；功能強(qiáng)大，擴(kuò)展能力強(qiáng)；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便；維修方便，維修工作量少；體積小，質(zhì)量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 對(duì)本系統(tǒng)完成其設(shè)計(jì)之后，進(jìn)行了整體調(diào)試。在硬件部分，調(diào)試其各部分安裝的位置及角度，使其材料物塊的運(yùn)行與傳感器安裝的角度適合。將硬件各部分的動(dòng)作幅度進(jìn)行調(diào)試之后，進(jìn)行了軟硬件綜合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)材料分揀系統(tǒng)中上料、傳送與分揀的全過程。 第2章 垃圾分揀自動(dòng)分揀的設(shè)計(jì)背景

3、 2.1分檢系統(tǒng)的基本介紹 自動(dòng)分揀系統(tǒng)(Automatic sorting system)是先進(jìn)配送中心所必需的設(shè)施條件之一。它具有很高的分揀效率，通常每小時(shí)可分揀商品6000-12000箱，可以說(shuō)，自動(dòng)分揀機(jī)是提高物流配送效率的一項(xiàng)關(guān)健因素。它是二次大戰(zhàn)后在美國(guó)、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動(dòng)分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家大中型物流中心不可缺少的一部分。 自動(dòng)分揀機(jī)是自動(dòng)分揀系統(tǒng)的一個(gè)主要設(shè)備。它本身需要建設(shè)短則40-50米，長(zhǎng)則150-200米的機(jī)械傳輸線，還有配套的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大（動(dòng)輒20000平方米以上），而

4、且還要建3-4層樓高的立體倉(cāng)庫(kù)和各種自動(dòng)化的搬運(yùn)設(shè)施（如叉車）與之相匹配，這項(xiàng)巨額的先期投入通常需要花10-20年才能收回。 該系統(tǒng)的作業(yè)過程可以簡(jiǎn)單描述如下：物流中心每天接收成百上千家供應(yīng)商或貨主通過各種運(yùn)輸工具送來(lái)的成千上萬(wàn)種商品，在最短的時(shí)間內(nèi)將這些商品卸下并按商品品種、貨主、儲(chǔ)位或發(fā)送地點(diǎn)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分類，將這些商品運(yùn)送到指定地點(diǎn)（如指定的貨架、加工區(qū)域、出貨站臺(tái)等），同時(shí)，當(dāng)供應(yīng)商或貨主通知物流中心按配送指示發(fā)貨時(shí)，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在最短的時(shí)間內(nèi)從龐大的高層貨存架存儲(chǔ)系統(tǒng)中準(zhǔn)確找到要出庫(kù)的商品所在位置，并按所需數(shù)量出庫(kù)，將從不同儲(chǔ)位上取出的不同數(shù)量的商品按配送地點(diǎn)的不同運(yùn)送到不同的理

5、貨區(qū)域或配送站臺(tái)集中，以便裝車配送。 自動(dòng)分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。 控制裝置的作用是識(shí)別、接收和處理分揀信號(hào)，根據(jù)分揀信號(hào)的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達(dá)地點(diǎn)或按貨主的類別對(duì)商品進(jìn)行自動(dòng)分類。這些分揀需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測(cè)、語(yǔ)音識(shí)別、高度檢測(cè)及形狀識(shí)別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去根據(jù)對(duì)這些分揀信號(hào)判斷，來(lái)決定某一種商品該進(jìn)入哪一個(gè)分揀道口。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示，當(dāng)具有相同分揀信號(hào)的商品經(jīng)過該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使改變?cè)谳斔脱b置上的運(yùn)

6、行方向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)入分揀道口。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種，不同的裝置對(duì)分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。 輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀商品貫通過控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機(jī)（或主傳送帶）以便進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。 分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機(jī)（或主傳送帶）進(jìn)入集貨區(qū)域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使商品從主輸送裝置滑向集貨站臺(tái)，在那里由工作人員將該道口的所有商品集中后或是入庫(kù)儲(chǔ)存，或是組配裝車并進(jìn)行配送作業(yè)。

7、 以上四部分裝置通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的自動(dòng)分揀系統(tǒng)。 2.2分揀系統(tǒng)的意義 二次大戰(zhàn)以后，自動(dòng)分揀系統(tǒng)逐漸開始在西方發(fā)達(dá)國(guó)家投入使用，成為發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)和物流中心，配送中心或流通中心所必需的設(shè)施條件之一。 （1）能連續(xù)、大批量地分揀貨物 由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動(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)由于自動(dòng)分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀件數(shù)多，它可以連續(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，如用人工分揀則每小時(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)

8、。 （2） 分揀誤差率極低 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。 （3）分揀作業(yè)基本實(shí)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，減輕工員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高人員的使用效率，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送貨車輛抵達(dá)自動(dòng)分揀線的進(jìn)貨端時(shí)，由人工接貨，由人工控制分揀

9、系統(tǒng)的運(yùn)行，分揀線末端由人工將分揀出來(lái)的貨物進(jìn)行集載、裝車，自動(dòng)分揀系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)、管理與維護(hù)。 如美國(guó)一公司配送中心面積為10萬(wàn)平方米左右，每天可分揀近40萬(wàn)件商品，僅使用400名左右員工，自動(dòng)分揀線做到了無(wú)人化作業(yè)。 對(duì)于分揀系統(tǒng)的應(yīng)用前景，主要著眼于分揀系統(tǒng)的可靠性，優(yōu)越性，應(yīng)用領(lǐng)域的適用性以及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、成本等方而來(lái)考慮。 但因分揀系統(tǒng)其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，因此，在發(fā)達(dá)國(guó)家，物流中心、配送中心或流通中心不用自動(dòng)分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。對(duì)于自動(dòng)分揀系統(tǒng)因其自身存在的一些問題，在一定程度上限制了其應(yīng)用的領(lǐng)域及其范圍。在引進(jìn)和建設(shè)自動(dòng)分揀系統(tǒng)時(shí)一定要考慮以下條件：

10、 自動(dòng)分揀系統(tǒng)的一次性投資巨大，其本身需要建設(shè)短則40~50米，長(zhǎng)則150~200米的機(jī)械傳輸線，還有配套的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大，動(dòng)輒2萬(wàn)平方米以上，而且一般自動(dòng)分揀系統(tǒng)都建在自動(dòng)主體倉(cāng)庫(kù)中，這樣就要建3~4層樓高的立體倉(cāng)庫(kù)，庫(kù)內(nèi)需要配備各種自動(dòng)化的搬運(yùn)設(shè)施，這絲毫不亞于建立一個(gè)現(xiàn)代化工廠所需要的硬件投資。這種巨額的先期投入要花10~20年才能收回，如果沒有可靠的貨源作保證，則有可能系統(tǒng)大都由大型生產(chǎn)企業(yè)或大型專業(yè)物流公司投資，小企業(yè)無(wú)力進(jìn)行此項(xiàng)投資。 2.3 垃圾自動(dòng)分揀機(jī)構(gòu)的意義 現(xiàn)代社會(huì)已將物流的高科技(自動(dòng)分揀桃、自動(dòng)化立體倉(cāng)

11、庫(kù)、信息處理及通訊自動(dòng)化等)廣泛應(yīng)用于各個(gè)流通領(lǐng)域?？梢钥隙?，隨著物流大環(huán)境的逐步改善，科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，特別是感測(cè)技術(shù)(激光掃描)、電子標(biāo)簽及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等的引入使用，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國(guó)發(fā)展空間巨大。 垃圾分揀經(jīng)濟(jì)是從源頭上對(duì)垃圾進(jìn)行分類，便于垃圾進(jìn)行分類處理，廢紙、金屬、玻璃、塑料等垃圾可以回收利用，用于制造新的產(chǎn)品；碳含量高的垃圾則可以送到垃圾焚燒廠發(fā)電；不能回收而且熱值不高的垃圾則需要填埋（本垃圾分揀機(jī)主要對(duì)可回收垃圾進(jìn)行分揀、處理、再生利用）。該系統(tǒng)的作業(yè)過程可以簡(jiǎn)單描述如下：在生活中，每天都會(huì)有成千上萬(wàn)的垃圾產(chǎn)生，而垃圾的分類處理也變成至關(guān)重要的問題。垃圾分揀機(jī)，用以解決

12、生活垃圾不能從源頭進(jìn)行機(jī)械分揀的問題，它正好可以在短時(shí)間內(nèi)將垃圾中不同種類、不同材料的垃圾分揀出來(lái)，然后將垃圾分類處理，或銷毀或再生利用。這樣不僅可以充分的利用生活垃圾，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，而且減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，提高了工作效率，為社會(huì)提供了服務(wù)。有了垃圾分揀機(jī)，就可讓人們不必為垃圾進(jìn)行分類的問題煩惱。 第3章分檢系統(tǒng)中的硬件 3.1 PLC的分類 目前，在我國(guó)PLC的分類還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)性能和應(yīng)用范圍可將其進(jìn)行如下分類。 1、按性能分類 根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)、用戶程序存儲(chǔ)器容量和控制功能的不同，可將其分為小型、中型和大型二類。 小型PLC又稱低檔PLC

13、，它的I/O點(diǎn)數(shù)小于128點(diǎn)，用戶程序存儲(chǔ)器容量小于4K字，功能簡(jiǎn)單，以開關(guān)量控制為主，可實(shí)現(xiàn)條件控制、順序控制、定時(shí)記數(shù)控制。適用于單機(jī)或小規(guī)模生產(chǎn)過程。中型PLC又稱中檔PLC，它的I/O點(diǎn)數(shù)在128~512點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)器容量為4K~8K字，功能比較豐富、兼有開關(guān)量和模擬量的控制能力，具有浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、中斷控制、通信聯(lián)網(wǎng)和PID調(diào)節(jié)等功能。適用于小型連續(xù)生產(chǎn)過程的復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)過程控制。 大型PLC又稱高檔PLC，它的I/O點(diǎn)數(shù)在512點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到8K字以上，控制功能完善，在中檔機(jī)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大和增加了函數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)視、記錄、打印及中斷控制、智

14、能控制、遠(yuǎn)程控制的功能。適用于大規(guī)模的過程控制、集散式控制系統(tǒng)和工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。 2、按結(jié)構(gòu)分類 根據(jù)PLC的構(gòu)成形式，可將PLC分為整體式和機(jī)架式 (模塊式)兩大類。整體式PLC是將CPU、存儲(chǔ)單元、輸入輸出模塊和電源部件集中配置在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。這種PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)少、體積小，價(jià)格低，便于裝入設(shè)備內(nèi)部。小型PLC通常采用這種結(jié)構(gòu)。機(jī)架式PLC將各單元做成獨(dú)立的模塊，使用時(shí)將這些模塊分別插入機(jī)架底板的插座上?？筛鶕?jù)生產(chǎn)實(shí)際的控制要求建立模塊，構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)。這種PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)多，配置靈活方便，易于擴(kuò)展。大中型PLC通常采用這種結(jié)構(gòu)。 3、按應(yīng)用范圍分類 根據(jù)應(yīng)用范圍的不同，可將

15、PLC分為通用型和專用型兩類。通用型PLC作為標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制裝置可在各個(gè)領(lǐng)域使用，而專用型PLC是為了某類控制要求專門設(shè)計(jì)的PLC，如數(shù)控機(jī)床專用型、鍋爐設(shè)備專用型、報(bào)警監(jiān)視專用型等。由于應(yīng)用的專一性，使其控制質(zhì)量大大提高 。 3.2 PLC種類及型號(hào)選擇 PLC種類較多，主要有西門子、三菱、OMRON、FANAC、東芝等，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門子、三菱、OMRON的PLC。根據(jù)系統(tǒng)中的控制要求PLC點(diǎn)數(shù)：實(shí)際輸入點(diǎn)15點(diǎn)，實(shí)際輸出點(diǎn)8點(diǎn)，綜合對(duì)比三菱FX系列（包括FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N等）、西門子系列、OMRO

16、N系列中I/O點(diǎn)數(shù)為32點(diǎn)各型號(hào)的PLC的價(jià)格、性能、實(shí)用場(chǎng)合等各方面，本系統(tǒng)可選擇PLC型號(hào)為：FX2N—32MR，合計(jì)總數(shù)32點(diǎn)—16點(diǎn)輸入，DC24V，16點(diǎn)繼電器輸出；尺寸（mm）：220×87×90，其性能、價(jià)格都優(yōu)于其他PLC。 FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列，它能最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充通訊功能，適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2N系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功

17、能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 該型號(hào)PLC有16個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，16個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，能夠滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量。 3.3傳感器的簡(jiǎn)介　 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)。 傳感器是一個(gè)

18、完整的測(cè)量裝置（或系統(tǒng)），能把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系的有用電量輸出，以滿足信息的傳輸處理、記錄、顯示和控制等要求。[3] 傳感器一般由敏感元件、變換元件和其他輔助元件組成。但是隨著傳感器集成技術(shù)的發(fā)展，傳感器的信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路也會(huì)安裝在傳感器的殼體內(nèi)或者與敏感元件集成在同一芯片之上。因此，信號(hào)調(diào)理電路以及所需輔助電源都應(yīng)作為傳感器組成的一部分，如圖2-1所示。 圖2-1 傳感器的組成示意圖 敏感元件——感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的其他量的元件，如膜片和波紋管，可以把被測(cè)壓力變成位移量。若敏感元件能直接輸出電量（如熱電偶），就兼為傳感元件了。還有一些新型傳感器

19、，如壓阻式和諧振式壓力傳感器、差動(dòng)變壓器式位移傳感器等，其敏感元件和傳感器就完全是融為一體的。 變換元件——又稱傳感元件，是傳感器的重要組成元件。它可以直接感受被測(cè)量（一般為非電量）且輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的電量，如熱電偶和熱敏電阻。傳感元件也可以不直接感受被測(cè)量，而只感受與被測(cè)量成確定關(guān)系的其他非電量。例如，差動(dòng)變壓器式壓力傳感器，并不直接感受壓力，而只是感受與被測(cè)壓力成確定關(guān)系的銜鐵位移量，然后輸出電量。一般情況下使用的都是這種傳感元件。 信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路——能把傳感元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄和控制的有用信號(hào)的電路。信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路根據(jù)傳感元件類型的不同有很多種類，常用的

20、電路有電橋、放大器、振動(dòng)器和阻抗變換器等。 傳感器根據(jù)使用要求的不同，可以做的很簡(jiǎn)單，也可以做的很復(fù)雜；可以使帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，也可以是不帶反饋的開環(huán)系統(tǒng)。因此，傳感器的組成將依不同的情況而有所差異 。 3.4傳感器的選擇 傳感器是將被檢測(cè)對(duì)象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘?hào)的一種變換器。它主要被用于檢測(cè)系統(tǒng)本身與作業(yè)對(duì)象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制系統(tǒng)的動(dòng)作提供信息。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求需要對(duì)位置檢測(cè)裝置、視覺傳感器進(jìn)行選用。位置檢測(cè)裝置檢測(cè)氣缸動(dòng)作是否到位，視覺傳感器是為了完成對(duì)物料的識(shí)別。 （1）位置檢測(cè)裝置 在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)氣缸執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，應(yīng)有相應(yīng)的位置檢測(cè)裝置檢測(cè)動(dòng)作是

21、否到位，常用的位置檢測(cè)裝置是行程開關(guān)。行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。行程開關(guān)的品種規(guī)格很多，按其操作結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)、滾輪直動(dòng)、杠桿單、雙輪等。選用行程開關(guān)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同使用場(chǎng)合，滿足各方面的要求來(lái)進(jìn)行選擇。 本設(shè)計(jì)中采用直線接觸式磁感應(yīng)開關(guān)檢測(cè)氣缸回位動(dòng)作是否到位，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到指定位置時(shí)，碰到行程開關(guān)，終結(jié)上一個(gè)動(dòng)作，準(zhǔn)備執(zhí)行下一個(gè)動(dòng)作。 （2）視覺傳感器 系統(tǒng)視覺的作用就是最大程度模仿人的眼睛

22、，能夠?qū)Σ煌奈矬w進(jìn)行識(shí)別，本系統(tǒng)采用材質(zhì)傳感器和顏色傳感器，對(duì)物料進(jìn)行分揀。 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(lái)檢測(cè)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(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)生渦流。這個(gè)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(shí)別出有無(wú)金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。本系統(tǒng)用該器件來(lái)檢測(cè)鐵質(zhì)材料。 電容傳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(cè)量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板,而另一個(gè)極板是待測(cè)物體的本身。當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí)，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，

23、使得和測(cè)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(cè)鋁質(zhì)材料[1] 。 根據(jù)不同物料有不同的顏色，可以針對(duì)一種顏色的物料進(jìn)行揀出。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（綠）、B（藍(lán)）三種顏色的彩色濾光器，以便處理各自的輸出信號(hào)并識(shí)別彩色的方法。材料分揀系統(tǒng)采用它主要是用來(lái)識(shí)別紅色與綠色的材料。 目前，用于顏色識(shí)別的傳感器有兩種基本類型：①色標(biāo)傳感器，它使用一個(gè)白熾燈光源或單色LED光源；②RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，它檢測(cè)物體的對(duì)三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。這類裝置許多

24、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。典型的輸出有：NPN和PNP、繼電器和模擬輸出。 為了便于PCL控制程序的編寫，利于公司企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，綜合其各種情況，在本設(shè)計(jì)，選擇RGB顏色傳感器著為識(shí)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(jiǎn)單化，控制系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)。 3.5 驅(qū)動(dòng)部分的分析與選擇 系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)力源的不同，分為液壓、氣壓、電氣、機(jī)械、氣液聯(lián)合和電液聯(lián)合等多種方式。目前采用的主要有液壓、氣壓、電氣這三種驅(qū)動(dòng)方式。 液壓驅(qū)動(dòng)，功率重量比大，可實(shí)現(xiàn)頻繁平穩(wěn)的變速和換向，容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，可

25、自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)。但也存在其油液容易泄露污染環(huán)境，需要配備油源，成本較高，工作噪聲較大。 電氣驅(qū)動(dòng)，控制精度高，驅(qū)動(dòng)力較大，響應(yīng)快，信號(hào)檢測(cè)、傳遞、處理方便。但是由于這種驅(qū)動(dòng)方式價(jià)格昂貴，限制了在一些場(chǎng)合的應(yīng)用。因此，人們尋求其他一些經(jīng)濟(jì)適用的驅(qū)動(dòng)方式。 氣壓驅(qū)動(dòng)具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率體積比高、無(wú)污染及抗干擾性強(qiáng)、在工業(yè)機(jī)械手中應(yīng)用較多。另一方面，氣動(dòng)技術(shù)作為“廉價(jià)的自動(dòng)化技術(shù)”，由于其元器件性能的不斷提高，生產(chǎn)成本的不斷降低，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。在現(xiàn)代化的成套設(shè)備與自動(dòng)化生產(chǎn)線上，幾乎都配有氣動(dòng)系統(tǒng)。氣動(dòng)機(jī)械手技術(shù)已經(jīng)成為能夠滿足許多行業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐要求的一種重要使用工

26、具。表2-1給出了各種控制方式的比較： 表2-1 各種控制方式的比較 項(xiàng)目 氣壓傳動(dòng) 液壓傳動(dòng) 電氣傳動(dòng) 機(jī)械傳送 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單 復(fù)雜 復(fù)雜 較復(fù)雜 安裝自由度 大 大 中 小 輸出力 稍大 大 小 不太大 定位精度 一般 一般 很高 高 動(dòng)作速度 大 稍大 大 小 響應(yīng)速度 慢 快 快 中 清潔度 清潔 可能有污染 清潔 較清潔 維護(hù) 簡(jiǎn)單 比氣動(dòng)復(fù)雜 需要專門技術(shù) 簡(jiǎn)單 價(jià)格 一般 稍高 高 一般 技術(shù)要求 較低

27、 較高 最高 較低 控制自由度 大 大 中 小 危險(xiǎn)性 幾乎無(wú)問題 注意著火 一般無(wú)問題 無(wú)特殊問題 3.6 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，組成氣動(dòng)回路是為了驅(qū)動(dòng)用于各種不同目的機(jī)械裝置，其最重要的三個(gè)控制內(nèi)容是：力的大小、運(yùn)動(dòng)的方向和運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)內(nèi)容的控制，正是利用它們組成了各種氣動(dòng)控制回路?，F(xiàn)今各控制系統(tǒng)中用于分揀物料的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有以下幾種： （1）機(jī)械手夾持式 夾持式手部的結(jié)構(gòu)與人手類似，是工業(yè)機(jī)械廣泛應(yīng)用的一種手部形式。它主要由手指、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成

28、。其又可分為內(nèi)撐式、外夾式和內(nèi)外夾持式，區(qū)別在于夾持工件的部位不同，手爪動(dòng)作方向相反。夾持式手部設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：①手指應(yīng)有一定的開閉范圍；②手指應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力；③要保證工件在手指內(nèi)的定位精度；④結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高；⑤通用性和可換性。 （2）氣吸式 氣吸式手部又稱為真空吸盤式手部，它是通過吸盤內(nèi)產(chǎn)生真空或負(fù)壓，利用壓差而將工件吸附，是工業(yè)機(jī)械手常用的一種吸持工件的裝置。它由吸盤、吸盤架及進(jìn)排氣系統(tǒng)組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、不易損傷工件、使用方便可靠等優(yōu)點(diǎn)；但要求工件上與吸盤接觸的部位光滑平整、清潔、被吸附工件材質(zhì)致密，沒有透氣空隙。主要適應(yīng)于板材、薄壁零件、陶瓷搪瓷制品、玻

29、璃制品、紙張及塑料等表面光滑工件的抓取。 氣吸式又可分為：負(fù)壓吸盤：真空式、噴氣式、自擠式空氣吸盤；磁力吸盤：永磁吸盤、電磁吸盤。真空式吸附型它是利用真空泵抽出吸附頭的空氣而形成真空，故稱真空式。噴氣式吸附的工作原理是當(dāng)壓縮空氣高速進(jìn)入噴嘴時(shí)，由于管路的開始段截面積是逐漸收縮的，所以氣流速度逐漸增大，在吸氣口處形成負(fù)壓。吸附頭與吸氣口連同，故形成真空，以吸住工件。自擠式空氣吸盤是將軟質(zhì)吸盤按壓在工件的表面，擠出吸盤內(nèi)的空氣、從而造成真空、吸住工件。磁吸式手是利用工件的導(dǎo)磁性，利用永久磁鐵或電磁鐵通電后產(chǎn)生的磁力來(lái)吸附材料工件。 （3）氣缸式 氣缸輸出直線往復(fù)式氣缸是氣動(dòng)執(zhí)行元件之一。目前

30、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。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。 當(dāng)氣缸動(dòng)作時(shí)動(dòng)作限位開關(guān)斷開，氣缸快速?gòu)棾觯藭r(shí)先導(dǎo)式電磁閥復(fù)位，當(dāng)氣壓太大時(shí)而氣缸沒有復(fù)位時(shí)氣缸復(fù)位限位開關(guān)感應(yīng)動(dòng)作從而關(guān)閉先導(dǎo)式電磁閥從而起到保護(hù)氣缸的作用。 第4章垃圾分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計(jì) 4.1分揀系統(tǒng)的

31、組成 分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。 1．控制裝置?？刂蒲b置的作用是識(shí)別、接收和處理分揀信號(hào)，根據(jù)分揀信號(hào)的要求指示分類裝置、輸送裝置進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)。 2．分類裝置。分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指令，當(dāng)具有相同分揀信號(hào)的商品經(jīng)過該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使其改變輸送裝置上的運(yùn)行方向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)入分揀道口。 3．輸送裝置。輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀物料通過控制裝置、分類裝置，并沿固定線路運(yùn)送物料。 4．分揀道口。分揀道口是已分揀物料脫離主輸送機(jī)(或主傳送帶)進(jìn)入相應(yīng)的箱內(nèi)區(qū)域的通道。 4.2垃圾分揀機(jī)的工作

32、過程 圖3-1 垃圾分揀機(jī)工作過程示意圖 它采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，有電動(dòng)機(jī)、傳感器、回收箱等部件。選用不同類型的傳感器對(duì)垃圾進(jìn)行檢測(cè)，識(shí)別它的材料，對(duì)它進(jìn)行分揀。系統(tǒng)上電后，可編程序控制器首先控制啟動(dòng)輸送帶，下料傳感器檢測(cè)料槽有無(wú)物料，若無(wú)料，輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)周期后自動(dòng)停止等待下料；當(dāng)料槽有料時(shí)，下料傳感器輸出信號(hào)給 PLC，PLC 控制輸送帶繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)垃圾上傳送帶時(shí)，到某一傳感器時(shí)，傳感器對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)出是對(duì)應(yīng)材料的垃圾，則同時(shí)發(fā)送信號(hào)給相應(yīng)的，將垃圾推入相應(yīng)回收箱內(nèi)；如果不是，則繼續(xù)前行直到到達(dá)相應(yīng)的傳感器，并被推入回收箱為止，則為完成。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)定

33、為分揀某種材料的物料時(shí)，由程序記憶各傳感器的狀態(tài)，完成分揀任務(wù)。 4.3系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主要包括功能要求和控制要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)分析控制對(duì)象的要求。 4.3.1功能要求 垃圾分揀裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)基本功能如下： （1）分揀出金屬材料的垃圾 （2）分揀出塑料材料的垃圾 （3）分揀出玻璃材料的垃圾 （4）分揀出紙質(zhì)材料的垃圾 4.3.2控制要求 系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)待測(cè)垃圾進(jìn)行檢測(cè)并分類。當(dāng)待測(cè)物體經(jīng)下料裝置送入傳送帶后，依次接受各種傳感器檢測(cè)。如果被某種傳感器測(cè)中，通過相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)將其推入相應(yīng)的垃圾回收箱內(nèi)；否則，繼續(xù)前行。 其制

34、要求有如下幾個(gè)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(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)傳輸帶傳送垃圾運(yùn)行 （3）有物料時(shí)，下料電機(jī)動(dòng)作，將垃圾送出 （4）當(dāng)電渦流傳感器檢測(cè)到金屬時(shí)，電動(dòng)機(jī)1動(dòng)作，推入金屬回收箱 （5）當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到塑料時(shí)，電動(dòng)機(jī)2動(dòng)作，推入塑料回收箱 （6）當(dāng)光敏傳感器檢測(cè)到玻璃時(shí)，電動(dòng)機(jī)3動(dòng)作，推入玻璃回收箱 （7）當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到廢紙時(shí)，電動(dòng)機(jī)4動(dòng)作，推入廢紙回收箱 （8）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行應(yīng)有動(dòng)作限位保護(hù) （9）下料槽內(nèi)無(wú)下料時(shí)，延時(shí)后自動(dòng)停機(jī) 第5章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，

35、主要是根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，選擇合適的PLC類型，并分配I/O點(diǎn)。 5.1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 5.1.1 分揀機(jī)的動(dòng)作過程 按下啟動(dòng)按鈕后，電動(dòng)機(jī)M5運(yùn)行，綠燈L2亮，傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)，表示可以進(jìn)垃圾。S1～S6為檢測(cè)垃圾的接近開關(guān)，當(dāng)接近開關(guān)S1為ON時(shí)表示垃圾分揀機(jī)檢測(cè)到有垃圾到來(lái)。從編碼器輸入物料的材料編碼，分別以1、2，3、4、5代表金屬、塑料、玻璃、紙質(zhì)、其它5種材料的材料編碼，即正常的編碼值為1、2、3、4、5。若非此5個(gè)數(shù)，則紅L1閃爍表示出錯(cuò)，電動(dòng)機(jī)M5停止，需按下啟動(dòng)按鈕后才能重新運(yùn)行。若是此5個(gè)數(shù)中的任意一個(gè)，則

36、紅燈L1亮，綠燈L2滅，電動(dòng)機(jī)M5持續(xù)運(yùn)行。當(dāng)接近開關(guān)S2為ON時(shí)，表明垃圾到達(dá)第一個(gè)回收處，如果垃圾材料編碼與此處編碼相同，則電動(dòng)機(jī)M5停止，電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)并推動(dòng)推桿，將此垃圾分揀到該回收箱內(nèi)，接近開關(guān)S2變?yōu)镺FF，M1的推桿自動(dòng)收回，分揀完畢后紅燈L1熄滅，綠燈L2亮表示可以繼續(xù)進(jìn)垃圾；如果材料編碼與此處編碼不同，則電動(dòng)機(jī)M5繼續(xù)保持運(yùn)行，當(dāng)接近開關(guān)S3為ON時(shí)表明垃圾到達(dá)第二個(gè)郵箱處再進(jìn)行比較判斷，依次類推，當(dāng)接近開關(guān)S4和接近開關(guān)S5為ON時(shí)表明垃圾到達(dá)第三個(gè)和第四個(gè)回收箱處；如果材料編碼與前四處編碼均不同，則表明編碼為5，垃圾將經(jīng)過接近開關(guān)S6處自動(dòng)進(jìn)入第5個(gè)回收箱，然后紅燈L1熄

37、滅，綠燈L2亮可以繼續(xù)進(jìn)垃圾。 圖4-1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)示意圖 5.2機(jī)型的選擇及輸入輸出的確定 5.2.1 機(jī)型的選擇 垃圾分揀是一個(gè)比較固定的過程，要實(shí)現(xiàn)的功能也相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)需A/D和D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算。另外，控制程序也比較固定，不需要在線編程，選用整體式PLC就可以滿足工藝的要求了。綜合前面的工藝要求與I/O點(diǎn)數(shù)可知，在機(jī)型上可選用西門子公司生產(chǎn)的CPU型號(hào)為226型的微型可編程控制器。 5.2.2 I／O分配 在設(shè)計(jì)過程中選用西門子S7-200系列PLC，基本單元選用CPU226模塊DC24輸入/繼電器10輸出，擴(kuò)展單元選用EM223DC8輸入/繼電

38、器8輸出能滿足控制要求。在確定了控制對(duì)象的控制要求和選擇好PLC的機(jī)型后，即可以進(jìn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)，考慮到編程簡(jiǎn)單、檢查方便和接線容易等因素，根據(jù)實(shí)際過程，編制了輸入、輸出點(diǎn)的地址編號(hào)。 編程控制器系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)估算。系統(tǒng)I/O分配見下表 表1 輸入、輸出點(diǎn)分配 輸入量 輸出量 啟動(dòng)按鈕 I0.0 紅燈（L1） Q0.0 復(fù)位按鈕 I0.1 綠燈（L2） Q0.1 停止 I0.2 傳送帶M5 Q0.2 接近開關(guān)1（S1） I0.3 電動(dòng)機(jī)1（M1） Q0.3 接近開關(guān)2（S2） I0.4 電動(dòng)機(jī)2（M2）

39、 Q0.4 接近開關(guān)3（S3） I0.5 電動(dòng)機(jī)3（M3） Q0.5 接近開關(guān)4（S4） I0.6 電動(dòng)機(jī)4（M4） Q0.6 接近開關(guān)5（S5） I0.7 接近開關(guān)6（S6） I1.0 編碼器 I2.0～I(xiàn)2.3 由表可知共需I/O點(diǎn)數(shù)為13個(gè)輸入，7個(gè)輸出 圖4-2為分揀機(jī)與PLC的硬件連接圖 在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程中，首先根據(jù)系統(tǒng)控制要求和工藝流程設(shè)計(jì)出系統(tǒng)順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)出梯形圖。 第6章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 6.1可編程控制器（PLC）簡(jiǎn)介 在可編程序控制器問世之前，繼電器接

40、觸器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域中占有主導(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。 為了解決這一問題，早在1968年，美國(guó)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(hào)不斷翻新，以求在激烈競(jìng)爭(zhēng)的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢(shì)，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(duì)未來(lái)的新型控制裝置做出了具體設(shè)想。要把計(jì)算機(jī)的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點(diǎn)和繼電器接觸器控制的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)溶入于新的控制裝置中，且要求新的控制裝置編程簡(jiǎn)單，使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人員也能很快掌握它的使用技術(shù)。 美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)根據(jù)GM公司招標(biāo)的技術(shù)要求，于1969年

41、研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并在GM公司汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得成功。其后，日本、德國(guó)等相繼引入這項(xiàng)新技術(shù)，可編程序控制器由此而迅速發(fā)展起來(lái)。 在20世紀(jì)70年代初期、中期，可編程序控制器雖然引入了計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)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(jì)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(jìn)行邏輯控制，而且可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。因此，美國(guó)電器制造協(xié)會(huì)(NEMA)將可編程序控制器命名為PC(Programmable Controller)，

42、但人們習(xí)慣上將之仍稱為PLC，以便與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC(Personal Computer)相區(qū)別。80年代以來(lái)，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(shí)的PLC具有了高速計(jì)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(kuò)大。 目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。 PLC的發(fā)展初期，不同的開發(fā)制造商對(duì)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(guó)際電工委員會(huì)(IEC)于1985年1月制定了

43、PLC的標(biāo)準(zhǔn)，并給它作了如下定義： 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(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)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(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則而設(shè)計(jì)。 PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框如圖3-1所示： 圖3-1 PLC結(jié)構(gòu)框圖 （1）中央處理單元（CPU） 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，完成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作

44、任務(wù)等。 （2）存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元?？删幊绦蚩刂破髋溆袃煞N存儲(chǔ)器，即系統(tǒng)存儲(chǔ)器(EPROM)和用戶存儲(chǔ)器(RAM)。 （3）輸入/輸出（I/O）電路 輸入輸出電路是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)各類信號(hào)連接的部分。 輸入口用來(lái)接收生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，輸出口用來(lái)送出可編程控制器的運(yùn)算后得出的控制信息，并通過機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各類控制。按照信號(hào)的種類歸類有直流信號(hào)輸入、輸出，交流信號(hào)的輸入、輸出；按照信號(hào)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。 （4）電源 可編程控制器的電源包括可編程控制器各工作

45、單元供電的開關(guān)電源以及為掉電保護(hù)電路供電的后備電源，后者一般為電池。 （5）編程器 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入PLC的用戶程序存儲(chǔ)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)上可分為三種類型，簡(jiǎn)易編程器、圖形編程器和通用計(jì)算機(jī)編程。 基本工作原理：我們已經(jīng)知道PLC是一種存儲(chǔ)程序的控制器。用戶根據(jù)某一對(duì)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(chǔ)器中寄存。PLC的控制功能就是通過運(yùn)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 PLC運(yùn)行程序的方式與微型計(jì)算機(jī)相比有較大的不同，微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，一旦執(zhí)行到END指令，程序運(yùn)行結(jié)束。而PLC從0

46、000號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲(chǔ)地址號(hào)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?gòu)念^開始執(zhí)行，并周而復(fù)始地重復(fù)，直到停機(jī)或從運(yùn)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工作方式。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。另外，PLC對(duì)輸入、輸出信號(hào)的處理與微型計(jì)算機(jī)不同。微型計(jì)算機(jī)對(duì)輸入、輸出信號(hào)實(shí)時(shí)處理，而PLC對(duì)輸入、輸出信號(hào)是集中批處理。下面我們具體介紹PLC的掃描工作過程。 PLC掃描工作方式主要分三個(gè)階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。 1)輸入采樣 PLC在開始執(zhí)行

47、程序之前，首先掃描輸入端子，按順序?qū)⑺休斎胄盘?hào)，讀人到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個(gè)過程稱為輸入采樣。PLC在運(yùn)行程序時(shí)，所需的輸入信號(hào)不是現(xiàn)時(shí)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(gè)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)改變，只有到下一個(gè)掃描周期輸入采樣階段才被刷新。 2)程序執(zhí)行 PLC完成了輸入采樣工作后，按順序從0000號(hào)地址開始的程序進(jìn)行逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸入映像寄存器、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(jìn)行運(yùn)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(gè)結(jié)果在全部程序未被執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到輸出端子上。 3)輸出刷新

48、 在執(zhí)行到END指令，即執(zhí)行完了用戶的所有程序后，PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進(jìn)行輸出，驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備。 PLC工作過程除了包括上述三個(gè)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(shí)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能裝置實(shí)現(xiàn)通信。 6.2 垃圾入箱控制軟件設(shè)計(jì)流程 設(shè)計(jì)流程：垃圾檢測(cè)；編碼信息檢測(cè)；編碼信息轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)；垃圾入箱；出錯(cuò)控制。PLC控制部分流程圖如圖所示： 圖5-1軟件設(shè)計(jì)流程圖 6.3單一垃圾分揀機(jī)的PLC控制梯形

49、圖 單一垃圾分揀機(jī)的PLC控制梯形圖如下圖所示。 結(jié)論 分揀機(jī)采用可編程控制器PLC 進(jìn)行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，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)能靈活地與其他物流設(shè)備無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料實(shí)物流、物料信息流的分配和管理。 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)，受場(chǎng)地原因影響不大。 同時(shí)，只要根據(jù)不同的分揀對(duì)象，對(duì)本系統(tǒng)稍加修改即可實(shí)現(xiàn)求。 本系統(tǒng)采用的可編程控制器，只要結(jié)合不同的

50、傳感器，比如根據(jù)材料的屬性、尺寸的大小、物體的顏色等選擇相應(yīng)的傳感器，就可對(duì)不同的物料進(jìn)行分揀，具有廣泛的應(yīng)用前景。 通過此次設(shè)計(jì)，了解學(xué)習(xí)了PLC在大小球分選系統(tǒng)的工作原理及使用方法。其中電路及軟件實(shí)現(xiàn)是此次設(shè)計(jì)的主要部分。 作為一個(gè)好的控制系統(tǒng)必須把各種控制都考慮在內(nèi)之外，還要考慮安全控制，一個(gè)安全的系統(tǒng)才是真正的好系統(tǒng) 致 謝 三年的大學(xué)，匆匆而過，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?nèi)晁鶎W(xué)的一個(gè)體現(xiàn)，經(jīng)歷半年的努力，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束。在設(shè)計(jì)的過程中，慢慢的學(xué)習(xí)，逐漸的鞏固大學(xué)所學(xué)的知識(shí)，期間有艱苦，有辛酸，也有欣喜，

51、有快樂。在論文的寫作過程中遇到了無(wú)數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。尤其要感謝我的論文指導(dǎo)老師，他們對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。另外，在校圖書館查找資料的時(shí)候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最中心的感謝！ 感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。 感謝和許多同學(xué)對(duì)我的支持和鼓勵(lì)，感謝你們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活上給我的幫助，和我一起解決各種各樣的困難。此外，我還要感謝我的父母，謝謝他們一直以來(lái)對(duì)我的學(xué)業(yè)

52、的支持和幫助。 最后，祝所有關(guān)心、幫助和支持我的人們身體健康、工作順利！ 由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友批評(píng)和指正！ 參考文獻(xiàn) [1] 孫平. 可編程控制器原理及應(yīng)用 [M]. 北京高等教育出版社,1999. [2] 張桂香. 電氣控制與PLC應(yīng)用 [M]. 化學(xué)工業(yè)出版社,2006. [3] 張運(yùn)波. 工廠電氣控制技術(shù) [M]. 化學(xué)工業(yè)出版社,2001. [4] 余雷聲. 電氣控制與PLC應(yīng)用 [M]. 化學(xué)工業(yè)出版,2001. [5] 王兆義. 小型可編程控制器實(shí)用技術(shù)

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