程成基于PLC的自動分揀系統(tǒng)設(shè)計

1、xxxxxx畢業(yè)設(shè)計xxxxxx學(xué)院畢業(yè)設(shè)計題 目： 基于plc的自動分揀系統(tǒng)設(shè)計 班 級： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 摘 要plc控制是目前工業(yè)上最常用的自動化控制方法，由于其控制方便，能夠承受惡劣的環(huán)境，因此，在工業(yè)上優(yōu)于單片機的控制。plc將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專門為工業(yè)控制而設(shè)計，具有功能強、通用靈活、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強、編程簡單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點,因此在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛。 本文主要講述plc在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用可編程控制器( plc) ，設(shè)計成本低、效率高的材料自動分揀裝置。以plc 為主控制器，結(jié)合氣動裝置

2、、傳感技術(shù)、位置控制等技術(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、精度高、易控制的特點，可根據(jù)不同對象，稍加修改本系統(tǒng)即可實現(xiàn)要求。關(guān)鍵詞： plc，分揀裝置，變頻器，傳感器目 錄封面·································

3、··········i摘要·······································

4、83;··ii目錄·········································iii緒論·····

5、······································1第1章 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計·········

6、·····21.1 材料分揀裝置工作過程概述···························21.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)·············&

7、#183;·······················31.3 系統(tǒng)的設(shè)計要求························&

8、#183;············31.3.1 功能要求···································&#

9、183;·····31.3.2 系統(tǒng)的控制要求································3第2章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計·······

10、3;··············42.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)·································

11、3;···42.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)·······································42.2.1確定i/ o點數(shù)···

12、83;································42.2.2 plc的選擇···············&#

13、183;·······················42.2.3 plc的i/o分配·······················

14、3;···········42.2.4 plc輸入輸出接線端子圖···························52.3檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇······

15、;······················62.3.1 光電式旋轉(zhuǎn)編碼器·························&#

16、183;·······62.3.2 電感式接近開關(guān)································82.3.3 光纖傳感器······

17、·································92.3.4變頻器···············

18、83;···························102.3.5電動機·····················

19、;······················132.3.6 磁控開關(guān)··························

20、;···············142.3.7光電開關(guān)·································

21、·········162.3.8電磁閥及氣缸······································17第3章

22、 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計······················183.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計························

23、;········183.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計·······························18第4章 控制系統(tǒng)的調(diào)試······&#

24、183;··························234.1 硬件調(diào)試·····················

25、3;····················234.2 軟件調(diào)試····························

26、··············234.3整體調(diào)試··································

27、83;········23結(jié) 論········································

28、3;24致 謝·········································25參考文獻·······

29、;·······························26附錄（plc程序）·················

30、···············2731緒 論分揀是把很多貨物按品種從不同的地點和單位分配到所設(shè)置的場地的作業(yè)。按分揀的手段不同，可分為人工分揀、機械分揀和自動分揀。目前自動分揀已逐漸成為主流，因為自動分揀是從貨物進入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動分揀裝置來完成的。這種裝置是由接受分揀指示情報的控制裝置、計算機網(wǎng)絡(luò)，把到達分揀位置的貨物送到別處的的搬送裝置。由于全部采用機械自動作業(yè)，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較

31、多，而且錯誤率極低。隨著社會的不斷發(fā)展，市場的競爭也越來越激烈，因此各個生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，尤其在需要進行材料分揀的企業(yè)，以往一直采用人工分揀的方法，致使生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競爭能力差，材料的自動分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。針對上述問題，利用 plc 技術(shù)設(shè)計了一種成本低，效率高的材料自動分揀裝置，在材料分揀過程中取得了較好的控制效果。物料分揀采用可編程控制器plc進行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且勞動強度大大降低，可顯著提高勞動生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接，實現(xiàn)對物料實物流、物料信息流的分配和管理。 其設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)化

32、、模塊化的組裝，具有系統(tǒng)布局靈活，維護、檢修方便等特點，受場地原因影響不大。同時，只要根據(jù)不同的分揀對象，對本系統(tǒng)稍加修改即可實現(xiàn)要求。plc控制分揀裝置涵蓋了plc技術(shù)、氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容，是實際工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。應(yīng)用plc技術(shù)結(jié)合氣動、傳感器和位置控制等技術(shù)，設(shè)計不同類型材料的自動分揀控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的靈活性較強，程序開發(fā)簡單，可適應(yīng)進行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求。本文主要介紹了plc控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，以及一些調(diào)試方法。第1章 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計plc控制分揀裝置涵蓋了plc技術(shù)、氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容，是實際工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)

33、備的微縮模型。本章主要介紹分揀裝置的工藝過程及控制要求。要想進行plc控制系統(tǒng)的設(shè)計，首先必須對控制對象進行調(diào)查，搞清楚控制對象的工藝過程、工作特點，明確控制要求以及各階段的特點和各階段之間的轉(zhuǎn)換條件。1.1 材料分揀裝置工作過程概述如圖1-1 所示為本分揀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-1 材料分揀裝置結(jié)構(gòu)示意圖它采用臺式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，有三相異步電機、汽缸、電磁閥、旋轉(zhuǎn)編碼器、氣動減壓器、濾清器、氣壓指示等部件，可與各類氣源相連接。選用顏色識別傳感器及對不同材料敏感的電感式傳感器，分別固定在網(wǎng)板上，且允許重新安裝傳感器排列位置或選擇網(wǎng)板不同區(qū)域安裝。系統(tǒng)上電后，要等到手動啟動后系統(tǒng)才進入運行狀態(tài)，

34、當(dāng)有物料從料口到傳送帶上時，光電傳感器輸出信號給plc，同時電感傳感器和光纖傳感器進行檢測，將物料信息反饋給plc，plc根據(jù)物料的材質(zhì)和顏色，選擇不同的速度傳送道不同的位置，并控制對應(yīng)的電磁閥動作，將物料推入對應(yīng)的倉中。1.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)輸入電壓：ac200240v（帶保護地三芯插座）消耗功率：250w環(huán)境溫度范圍：-540氣源：大于0.2mpa切小于0.85mpa1.3 系統(tǒng)的設(shè)計要求系統(tǒng)的設(shè)計要求主要包括功能要求和控制要求，進行設(shè)計之前，首先應(yīng)分析控制對象的要求。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）分揀黑色和白色（3）金屬料、白色非金屬和

35、黑色非金屬料分別用不同的速度傳送1.3.2 系統(tǒng)的控制要求系統(tǒng)利用各種傳感器對待測材料進行檢測并分類。當(dāng)待測物體經(jīng)機械手或其他傳送機構(gòu)送入傳送帶后，依次接受各種傳感器檢測。如果被某種傳感器測中，通過相應(yīng)的氣動裝置將其推入料倉中。其控制要求有如下幾個方面：（1）系統(tǒng)送電后，各部分在初始位置時，需要手動啟動后方可運行 （2）電機運行，帶動傳輸帶傳送物體向前運行（3）有物料時，電動機帶動傳送帶動作，將物料送走（4）當(dāng)電感傳感器檢測到金屬物料時，汽缸1 動作（5）當(dāng)光纖傳感器檢測到白色非金屬物料時，汽缸2 動作（6）當(dāng)電感傳感器和光纖傳感器均沒有檢測到，而光電傳感器檢測到有物料時，汽缸3 動作 （7）

36、汽缸運行應(yīng)有伸出限位保護（8）按下停止按鈕，要等到該物料分揀完成后方可停止（9）啟動后，有物料就自動分揀，而分揀完成就自動停止（10）分揀時，根據(jù)檢測到的不同材料，應(yīng)有不同的速度運行第2章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計plc控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，主要是根據(jù)被控制對象對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。2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，如圖2-1 所示。圖2-1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖2.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)即分析控制系統(tǒng)的要求，確定i/o點數(shù)，選擇plc的型號，然后進行i/o分配。2.2.1 確定i/ o 點數(shù)根據(jù)控制要求，輸

37、入應(yīng)該有2個開關(guān)信號，3個傳感器信號，包括電感傳感器、光纖感器。相應(yīng)地，有3個汽缸運動位置信號，每個汽缸的動作到位信號，共計11 個信號。輸出包括控制電動機以不同速度運行的3個發(fā)向變頻器的信號，以及3個控制汽缸動作的電磁閥。共需i/ o 點18個，其中11個輸入，8個輸出。2.2.2 plc的選擇根據(jù)上面所確定的i/ o點數(shù)，且該材料分揀裝置的控制為開關(guān)量控制。因此，選擇一般的小型機即可滿足控制要求。本系統(tǒng)選用西門子公司的s7-200系列cpu224cn 型plc。它有14個輸入點，10個輸出點，滿足本系統(tǒng)的要求。2.2.3 plc的i/o分配根據(jù)所選擇的plc型號，對本系統(tǒng)中plc的輸入輸出

38、端子進行分配，如表1所示表1 材料分揀裝置plc 輸入和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編碼器a相i0.1編碼器b相i0.2編碼器z相i0.3光電開關(guān)檢測有沒有料i0.4電感傳感器檢測金屬料i0.5光纖傳感器檢測黑白色i0.6磁性開關(guān)1i0.7磁性開關(guān)2i1.0磁性開關(guān)3i1.1啟動按鈕i1.2停止按鈕輸出部分q0.0變頻器5號端子接通時以15hz運行q0.1變頻器6號端子接通時以20hz運行q0.2變頻器7號端子接通時以25hz運行q0.3電磁閥1q0.4電磁閥2q0.5電磁閥3q0.6指示燈1準(zhǔn)備就緒q0.7指示燈2運行指示燈q1.0指

39、示燈3分揀完成指示燈2.2.4 plc輸入輸出接線端子圖根據(jù)表1可以繪制出plc的i/o接線圖，如圖2-2所示圖2-2 s7-200-224cnplc的外形及i/o接線圖2.3 檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇主要是對旋轉(zhuǎn)編碼器和各個傳感器的選擇，并對其作簡要介紹。2.3.1 光電式旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是與步進電機連接在一起，在本系統(tǒng)中可用來作為控制系統(tǒng)的計數(shù)器，并提供脈沖輸入。它轉(zhuǎn)化為位移量，可對傳輸帶上的物料進行位置控制。 傳送至相應(yīng)的傳感器時，發(fā)出信號到plc，以進行分揀，也可用來控制步進電機的轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)選用鑫亞h38s6-500-3-2-24增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，其組成和原理如圖2-3所示。圖2

40、-3 旋轉(zhuǎn)編碼器的組成及原理示意圖旋轉(zhuǎn)編碼器介紹：旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個到幾千個都有），和供電電壓等。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。編碼器如以信號原理來分，可分為增量脈沖編碼器（spc）和絕對脈沖編碼器（apc）兩者一般都應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測元件。編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，

41、精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個數(shù)量級，塑料碼盤是經(jīng)濟型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。工作原理如下：由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號組合成a、b、c、d，每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將c、d信號反向，疊加在a、b兩相上，可增強穩(wěn)定信號；另每轉(zhuǎn)輸出一個z相脈沖以代表零位參考位。 由于a、b 兩相相差90度，可通過比較a相在前還是b相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。分辨率：編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或

42、直接稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度510000線。信號輸出: 信號輸出有正弦波（電流或電壓），方波（ttl、htl），集電極開路（pnp、npn），推拉式多種形式，其中ttl為長線差分驅(qū)動（對稱a，a-；b，b-；z，z-），htl也稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對應(yīng)。信號連接：編碼器的脈沖信號一般連接計數(shù)器、plc、計算機，plc和計算機連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開關(guān)頻率有低有高。如單相聯(lián)接，用于單方向計數(shù)，單方向測速。a、b兩相聯(lián)接，用于正反向計數(shù)、判斷正反向和測速。a、b、z三相聯(lián)接，用于帶參考位修正的位置測量。 a、a-，b、b-，z、z-連接，由于帶有對

43、稱負信號的連接，電流對于電纜貢獻的電磁場為0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠的距離。 對于ttl的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達150米。 對于htl的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達300米。h38s6-500-3-2-24增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率為500線，而本系統(tǒng)帶動傳送帶的帶輪半徑為30mm，所以脈沖當(dāng)量為u=2r/500=0.0377mm從料口到1、2、3號倉的距離分別為200mm、300mm、400mm，所以脈沖數(shù)分別為n1=l1/u=530n2=l2/u=796n3=l3/u=10612.3.2 電感式接近開關(guān)電感式接近開關(guān)屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器

44、，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)選用ljg2a-4/zona2電感傳感器。接線圖如圖2-4，原理圖如圖2-5。圖2-4 ljg2a-4/zona2型電感傳感器接線圖圖2-5 電感傳感器工作原理圖電感傳感器介紹： 由鐵心和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感器，又稱電感式位移傳感器。這種傳感器的線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定的，其電感量的變化

45、是由于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)把線圈接入測量電路并接通激勵電源時，就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。電感式傳感器的特點是：無活動觸點、可靠度高、壽命長；分辨率高；靈敏度高；線性度高、重復(fù)性好；測量范圍寬（測量范圍大時分辨率低）；無輸入時有零位輸出電壓，引起測量誤差；對激勵電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高；不適用于高頻動態(tài)測量。電感式傳感器主要用于位移測量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機械量（如力、張力、壓力、壓差、加速度、振動、應(yīng)變、流量、厚度、液位、比重、轉(zhuǎn)矩等）的測量。常用電感式傳感器有變間隙型、變面積型和螺管插鐵型。在實際應(yīng)用中，這三種傳感器多制成差動式，以便提高線

46、性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。2.3.3 光纖傳感器選用歐姆龍（omron）公司生產(chǎn)的，型號為e3x-na11光纖傳感器。此傳感器為黑白顏色傳感器，可檢測目標(biāo)物體對黑白色的反射比率，從而鑒別物體顏色。e3x-na11傳感器引腳如圖2-7所示圖2-6 光纖傳感器電路圖圖2-7 光纖傳感器俯視圖光纖傳感器介紹：光纖是光電接近開關(guān)（簡稱光纖式光電開關(guān)）由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光纖檢測頭是分離的兩部分，光纖檢測頭的尾部部分分成分別插入兩個光纖孔。光纖是光電傳感器的輸出連接至plc。光纖式光電開關(guān)的傳感器部分沒有絲毫電路連接，不產(chǎn)生熱量，只利用很少的光能，這些特點使光纖傳感器成

47、為危險環(huán)境下的理想選擇。還可以用于關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的長期高溫可靠穩(wěn)定的監(jiān)視。相對于傳統(tǒng)傳感器，光纖傳感器的優(yōu)點有：抗電磁干擾，可工作于惡劣黃警，傳輸距離長，使用壽命長，此外，由于光纖頭具有較小的體積，所以可以安裝在很小的空間里。光纖傳感器調(diào)試：安裝完成后，用螺絲刀進行靈敏度的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時會看到“入光量指示燈”發(fā)生的變化。在檢測距離固定后當(dāng)白色共檢出現(xiàn)在光纖頭下方時，“動作顯示燈”亮，提示檢測到工件，當(dāng)黑色共檢出現(xiàn)在光纖頭下方時，“動作顯示燈”不亮，這個光線是光電開關(guān)調(diào)試完成。2.3.4變頻器變頻器采用西門子公司的micromaster420變頻器mm420變頻器的安裝和接線。圖2-8 變頻器與電機

48、的安裝接線圖及外形圖三相交流電源經(jīng)熔斷器、空氣斷路器、變頻器輸出到交流電動機。在上圖中，有兩點需要注意，一是屏蔽，二是接地。變頻器到電動機的線采用屏蔽線，而且屏蔽層要接地，另外帶電設(shè)備的機殼要接地。西門子mm420（micromaster420）是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列，外形如圖2-8所示。該變頻器額定參數(shù)為： 電源電壓：380v480v，三相交流 額定輸出功率：0.75kw 額定輸入電流：2.4a 額定輸出電流：2.1a 操作面板：基本操作板（bop） 拆卸蓋板后可以看到變頻器的接線端子如圖2-9所示。圖2-9 mm420變頻器的接線端子變頻器控制電路的接線見圖2-10圖2-

49、10 變頻器接線圖圖 2-11基本操作面板（bop）的外形利用bop 可以改變變頻器的各個參數(shù)。bop 具有7 段顯示的五位數(shù)字，可以顯示參數(shù)的序號和數(shù)值，報警和故障信息，以及設(shè)定值和實際值。參數(shù)的信息不能用bop 存儲。表2 基本操作面板（bop）上的按鈕及其功能顯示/按鈕功能功能的說明狀態(tài)顯示lcd顯示變頻器當(dāng)前的設(shè)定值啟動變頻器按此鍵起動變頻器。缺省值運行時此鍵是被封鎖的。為了使此鍵的操作有效，應(yīng)設(shè)定p0700 = 1停止變頻器off1：按此鍵，變頻器將按選定的斜坡下降速率減速停車，缺省值運行時此鍵被封鎖；為了允許此鍵操作，應(yīng)設(shè)定p0700 = 1。off2：按此鍵兩次（或一次，但時間較

50、長）電動機將在慣性作用下自由停車。此功能總是“使能”的。改變電動機的轉(zhuǎn)動方向按此鍵可以改變電動機的轉(zhuǎn)動方向，電動機的反向時，用負號表示或用閃爍的小數(shù)點表示。缺省值運行時此鍵是被封鎖的，為了使此鍵的操作有效應(yīng)設(shè)定p0700 = 1電動機點動在變頻器無輸出的情況下按此鍵，將使電動機起動，并按預(yù)設(shè)定的點動頻率運行。釋放此鍵時，變頻器停車。如果變頻器/電動機正在運行，按此鍵將不起作用。功能此鍵用于瀏覽輔助信息。變頻器運行過程中，在顯示任何一個參數(shù)時按下此鍵并保持不動2秒鐘，將顯示以下參數(shù)值（在變頻器運行中從任何一個參數(shù)開始）：1. 直流回路電壓（用d表示單位：v）2. 輸出電流a3. 輸出頻率（hz）

51、4. 輸出電壓（用o表示單位v）5. 由p0005選定的數(shù)值（如果p0005選擇顯示上述參數(shù)中的任何一個（3，4或5），這里將不再顯示）。連續(xù)多次按下此鍵將輪流顯示以上參數(shù)。跳轉(zhuǎn)功能在顯示任何一個參數(shù)（rxxxx或pxxxx）時短時間按下此鍵，將立即跳轉(zhuǎn)到r0000,如果需要的話，您可以接著修改其它的參數(shù)。跳轉(zhuǎn)到r0000后，按此鍵將返回原來的顯示點。訪問參數(shù)按此鍵即可訪問參數(shù)。增加數(shù)值按此鍵即可增加面板上顯示的參數(shù)數(shù)值。減少數(shù)值按此鍵即可減少面板上顯示的參數(shù)數(shù)值。表3 本系統(tǒng)變頻器的參數(shù)參數(shù)好參數(shù)值說明p07002命令元選擇“由外部端子輸入”p10003選擇固定頻率p070116開啟5號端子

52、p070216開啟6號端子p070316開啟7號端子p1001155號端子固定頻率為15hzp1002206號端子固定頻率為20hzp1003257號端子固定頻率為25hzp11201加速時間為1sp11211減速時間為1s2.3.5 電動機 異步電機作為執(zhí)行機構(gòu)用于帶動傳輸帶輸送物料前行，與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一起?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)，來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的。 同時，可以通過控制變頻器的輸出頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度，達到調(diào)速的目的。電機選用的型號為jscc80ys25gy38 (德國精研電機)，如下圖所示：圖2-12 jscc三相異步電動機圖2-13 電機外形圖及接線 本電機在

53、機殼內(nèi)帶有一個減速機構(gòu)，可很方便實現(xiàn)減速。電機用柔性聯(lián)軸器與帶動皮帶的塑料輪相連接，塑料輪的另外一端與旋轉(zhuǎn)編碼器相連。2.3.6磁控接近開關(guān)磁控接近開關(guān)（簡稱磁控開關(guān)）主要用于檢測位置變化磁控開關(guān)是一種非接觸式位置檢測開關(guān)，不會磨損和損傷被測對象速度比較快。磁控接近開關(guān)工作原理：當(dāng)有磁性物質(zhì)接近磁控開關(guān)時，磁控開關(guān)被磁化而使得接點吸合在一起，從而使回路接通。在本系統(tǒng)中，采用上海雙旭電子有限公司的d-c73磁性開關(guān)，在氣缸的活塞桿上安裝磁性物質(zhì)，在汽缸缸筒外面各安裝一個磁控開關(guān)，這樣就能識別各是否到極限位置。應(yīng)用時，采用共陰接法，棕色線接plc輸入端，藍色線接公共端。圖2-14 磁性開關(guān)的外觀及

54、工作原理圖2-15 磁性開關(guān)的內(nèi)部電路調(diào)試：先將磁控開關(guān)安裝在氣缸外面，先不擰緊，把氣缸桿拉出，然后調(diào)節(jié)磁控開關(guān)的位置，調(diào)到指示燈亮的時候，說明位置剛好，擰緊螺絲即可。2.3.7光電開關(guān)光電開關(guān)是利用光的各種性質(zhì)，檢測物體的有無和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。用在環(huán)境比較好、無灰塵、無粉塵污染的場合，為非接觸式測量，對被測物體無任何影響，在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到廣泛的應(yīng)用。此處采用漫反射式光電開關(guān)，它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時漫反射式的光電開關(guān)是首選

55、的檢測模式。該系統(tǒng)采用sick(德國施克)公司的mht15-n2317光電開關(guān)，其外形和工作原理如下圖所示：2-16 mht15-n2317光電開關(guān)外形和工作的原理根據(jù)上圖所示，在接線時，光電開關(guān)的褐色線接電源的“+”端，藍色線接電源的“-”端，黑色線接plc的輸入點。安裝與調(diào)試：光電開關(guān)具有檢測距離長，對檢測物體限制小，響應(yīng)速度快，分辨率高，便于調(diào)整等優(yōu)點。但在安裝過程中，必須保證傳感器到被檢測物體的距離在“檢出距離”的范圍內(nèi)，因此，需要認(rèn)真調(diào)試。當(dāng)檢測到物料時，磁性開關(guān)上的指示燈就會離開亮，此時有輸出，否則就沒檢測到。2.3.8電磁閥及氣缸氣源處理裝置：氣源處理組件及其回路原理圖分別如圖1

56、-14所示。氣源處理組件是氣動控制系統(tǒng)中的基本組成器件，它的作用是除去壓縮空氣中所含的雜質(zhì)及凝結(jié)水，調(diào)節(jié)并保持恒定的工作壓力。在使用時，應(yīng)注意經(jīng)常檢查過濾器中凝結(jié)水的水位，在超過最高標(biāo)線以前，必須排放，以免被重新吸入。氣源處理組件的氣路入口處安裝一個快速氣路開關(guān)，用于啟/閉氣源，當(dāng)把氣路開關(guān)向左拔出時，氣路接通氣源，反之把氣路開關(guān)向右推入時氣路關(guān)閉。圖2-17 氣源處理組件氣源處理組件輸入氣源來自空氣壓縮機，所提供的壓力為0.61.0mpa, 輸出壓力為00.8mpa可調(diào)。輸出的壓縮空氣通過快速三通接頭和氣管輸送到工作單元。雙作用直線氣缸：標(biāo)準(zhǔn)氣缸是指氣缸的功能和規(guī)格是普遍使用的、結(jié)構(gòu)容易制造

57、的、制造廠通常作為通用產(chǎn)品供應(yīng)市場的氣缸。雙作用氣缸具有結(jié)構(gòu)簡單，輸出力穩(wěn)定，行程可根據(jù)需要選擇的優(yōu)點，但由于是利用壓縮空氣交替作用于活塞上實現(xiàn)伸縮運動的，回縮時壓縮空氣的有效作用面積較小，所以產(chǎn)生的力要小于伸出時產(chǎn)生的推力。這里采用cdj2b16*60氣缸，其工作原理和示意圖如下：圖2-18 單電控電磁換向閥的工作原理圖2-19 雙作用氣缸工作示意圖單電控電磁換向閥組：電磁換向閥是利用其電磁線圈通電時，靜鐵芯對動鐵芯產(chǎn)生電磁吸力使閥芯切換，達到改變氣流方向的目的。電磁閥帶有手動換向和加鎖鈕，有鎖定（lock）和開啟（push）2 個位置。用小螺絲刀把加鎖鈕旋到在lock 位置時，手控開關(guān)向下

58、凹進去，不能進行手控操作。只有在push 位置，可用工具向下按，信號為“1”，等同于該側(cè)的電磁信號為“1”；常態(tài)時，手控開關(guān)的信號為“0”。在進行設(shè)備調(diào)試時，可以使用手控開關(guān)對閥進行控制，從而實現(xiàn)對相應(yīng)氣路的控制，以改變推料缸等執(zhí)行機構(gòu)的控制，達到調(diào)試的目的。這里采用mvse-300-4e1單控電磁閥，工作原理如下：圖 2-20 單電控電磁換向閥的工作原理第3章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計軟件設(shè)計是plc控制系統(tǒng)的核心，程序設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求及工藝流程，畫出狀態(tài)流程圖并設(shè)計出梯形圖。3.1 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的要求，分析各個設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序，可畫出程序流程圖，如圖3-

59、1所示。圖3-1控制系統(tǒng)流程圖應(yīng)用高速計數(shù)器編制程序，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能。用高速計數(shù)器計數(shù)步進電機轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，來確定物料到達傳感器的距離，實現(xiàn)定位功能。定位時，電機停轉(zhuǎn)，計數(shù)器清零，傳感器開始工作，對物料進行分揀處理。3.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計根據(jù)所繪流程圖，在step7-micro/win40軟件中編寫梯形圖程序。程序清單見附錄。此指令為高速脈沖輸出指令，當(dāng)使能端輸入有效時，檢測用程序設(shè)置的特殊功能寄存器位，激活由控制位定義得脈沖操作，從q0.0或q0.1輸出高速脈沖。此指令為高速計數(shù)器定義指令，使能輸入有效時，為指定的高速計數(shù)器分配一種工作模式。高速計數(shù)是用來累計比plc掃描頻率更高的脈沖輸入。此指令為高速計數(shù)器指令，使能輸入有效時，根據(jù)高速計數(shù)器特殊存儲器位的狀態(tài)，并按照hdef指令指定的模式，設(shè)置高速計數(shù)器并控制其工作。下面對所編寫梯形圖作簡要的介紹：（1）以上為主程序的一部分，首先上電后進行初態(tài)檢查，并對高速計數(shù)器清零，檢查完畢，按i1.1后，進入運行狀態(tài)，為之后分揀進行做好準(zhǔn)備。當(dāng)plc處于run模式時，每次有物料到料口，再對高速計數(shù)器清零，之后對物料進行辨別。（2）以上為子程序中的分揀過程，兩個傳感器分別進行檢測，可以檢測出金屬料