材料分揀控制系統(tǒng)

1、機電工程系畢業(yè)設(shè)計論文基于PLC(CPM2A)控制的材料分揀裝置設(shè)計The Design of Material Selecting System Based on CPM2A PLC 摘要本文討論的材料分揀控制系統(tǒng)，完成了材料自動分揀系統(tǒng)的所有基本工作。它使用了PLC、傳感器、位置控制、電氣傳動和氣動等技術(shù)，可以實現(xiàn)不同材料的自動分揀和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計算機監(jiān)控。材料自動分揀系統(tǒng)能連續(xù)、大批量地分揀貨物,不受氣候、時間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運行，同時由于自動分揀系統(tǒng)單位時間分揀件數(shù)多，因此自動分揀系統(tǒng)可以彌補人力分揀在重復(fù)分揀方面的低效率工作,而且分揀誤差率極低,自動分

2、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確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機制，如果采用人工鍵盤或語音識別方式輸入，則誤差率在3%以上，如采用傳感器信息輸入，除非物料本身的特征有差錯，否則不會出錯。因此，本設(shè)計使用傳感器甄別物料外部特征作為信息輸入機制,以最大限度的降低分揀誤差。人員的使用上也僅局限于在上位機上對整個控制系統(tǒng)進行監(jiān)控和針對不同生產(chǎn)要求修改系統(tǒng)控制流程,基本做到無人化生產(chǎn)。本論文闡述了利用OMRON生產(chǎn)的一種PLC-CPM1A-V1結(jié)合氣動、傳感器和位置控制等技術(shù),并運用梯形圖編程,實現(xiàn)對鐵塊、鋁塊、黃色塑料塊及其它顏色非金屬材料塊共四種材料的自動分揀.該系統(tǒng)的通用性極

3、強,可靠性好,程序開發(fā)簡單,可適應(yīng)進行材料分揀生產(chǎn)線的需求。 文中主要介紹了系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計.PLC;材料分揀;梯形圖編程目錄 緒論. .4第1章 系統(tǒng)整體設(shè)計方案. .51.1 控制裝置的選擇. . .51.2 組態(tài)軟件的選擇. . .6第2章 設(shè)備概述及技術(shù)數(shù)據(jù). .72.1材料分揀裝置工作過程概述.7 2.2技術(shù)數(shù)據(jù).7第3章 基礎(chǔ)氣壓.8第4章 以PLC控制氣壓系統(tǒng)原理 10 結(jié)論 .20結(jié)束語. .21謝辭.22參考文獻.23 緒論隨著社會的不斷發(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

4、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。利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)線上的分揀設(shè)備進行智能化控制是一種既能節(jié)約成本現(xiàn)今社會科技發(fā)展迅速，各個行業(yè)不斷創(chuàng)新突破。隨著人們生活的需要，PLC的應(yīng)用已經(jīng)滲透到了國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，對人們的生產(chǎn)生活起到了不可取代的巨大作用，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。了解并應(yīng)用PLC知識是一項可用性極強并意義深遠的事.本系統(tǒng)是利用可編程控制器(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、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、

5、精度高、易控制的特點,可根據(jù)不同對象,廣泛應(yīng)用于生活的各個場所。作為新一代的學(xué)子，我們應(yīng)當(dāng)積極努力，在PLC方面有所收獲，但由于本人知識構(gòu)成有限，設(shè)計中難免有所缺陷，望各位老師同學(xué)給予批評和指正第一章 系統(tǒng)整體設(shè)計方案1.1  控制裝置的選擇控制裝置作為材料分揀系統(tǒng)的核心控制器，需要有滿足系統(tǒng)運行實際情況要求的反映速度和足夠的輸入/輸出接口的控制器，在系統(tǒng)設(shè)計之初，統(tǒng)計出系統(tǒng)需要的I/O接口約為26個左右，傳感器反映時間肉眼無法分辨，所以至少需要一個能夠?qū)崟r處理信息的控制器。綜合考慮設(shè)計題目的要求和最大系統(tǒng)開銷時的運算強度，嘗試了使用不同的PLC作為控制器，最終選擇了歐姆龍（CPM1

6、A-V1）可編程序控制器來作為整個控制裝置的信息處理器。歐姆龍（CPM1A-V1）擁有高速處理能力，CPU內(nèi)置最多六路高速計數(shù)器(30KHz)，而且有30點I/O，通過擴展可達100點數(shù)。完全可以滿足題目要求的26個輸入/輸出點的要求，并且是目前可以選擇的比較經(jīng)濟的控制器。使用PLC控制所有輸入信號在程序處理前統(tǒng)一讀入，并在程序處理過程中不再變化。而程序處理的結(jié)果也是在掃描周期的最后時段統(tǒng)一輸出。其工作特點是將一個連續(xù)的過程分解成若干靜止的狀態(tài)，極類似放映電影的原理。所以PLC僅在掃描周期的起始時段讀取外部輸入狀態(tài)，該時段相對較短，抗輸入信號串入的干擾極為有利。這種方式對于高速變化的過程可能漏

7、掉變化的信號，也會帶來系統(tǒng)響應(yīng)的滯后。為克服上述問題，可利用立即輸入輸出、脈沖捕獲、高速計數(shù)器或中斷技術(shù)。本設(shè)計中變量的變化速度較小，歐姆龍（CPM1A-V1）PLC完全可以滿足設(shè)計要求。 1.2 軟件算法的選擇根據(jù)題目要求，只要料倉內(nèi)有料，就要以一定的時間間隔連續(xù)出料，并且準確地檢測到不同材質(zhì)物料，及時分揀，。軟件基本算法為使用單回路控制系統(tǒng)，只要倉內(nèi)有料，經(jīng)過測試每隔2秒出一次料最為適當(dāng)，當(dāng)物料從物料倉被氣桿放出，經(jīng)過傳送帶運送到傳感器的探測頭下方時，進入探測范圍，探測頭進行相應(yīng)動作，傳感器感受到其對應(yīng)的物料產(chǎn)生信號（即電感傳感器能夠?qū)﹁F塊產(chǎn)生反饋信號，電容傳感器對鋁塊產(chǎn)生反饋信號，顏色傳

8、感器對黃色塑料塊產(chǎn)生反饋信號），傳感器產(chǎn)生的信號經(jīng)過I/O接口輸入控制器，控制器根據(jù)程序設(shè)計發(fā)出相應(yīng)控制指令，讓對應(yīng)的器件工作。 第二章 設(shè)備概述及技術(shù)數(shù)據(jù)1、材料分揀裝置工作過程概述如圖所示，為本材料分揀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其工作過程為：通電狀態(tài)下，下料傳感器動作，傳送帶運行，電感傳感器檢測到鐵材料塊時，汽缸1動作將材料推下。電容傳感器檢測到鋁材料塊時汽缸2將材料推下。顏色傳感器檢測到非金屬材料黃色塊時，汽缸3將材料推下。其它顏色非金屬材料塊被傳送到SD位置時，汽缸4將材料推下。豎井式下料槽無下料時，傳送帶運行一個行程自動停機。2.技術(shù)數(shù)據(jù)輸入電壓：AC200240V(帶保護地三芯插座)消耗功

9、率：250W 環(huán)境溫度范圍：5400C 氣源：大于0.2MPa且小于0.85Mp第三章基礎(chǔ)氣壓1. 氣壓系統(tǒng)基本架構(gòu)空 壓 機 干 燥 機 儲 氣 槽 三點組合 氣 壓 缸 方 向 閥 壓源2. 氣壓源：工作壓力 47 bar ( 1 Kg / cm2 = 0.981 bar)3. 三點組合（調(diào)理組）：調(diào)壓、濾水、潤滑4. 氣壓缸:單動缸、雙動缸5. 方向閥：(1)口與位的觀念一個方塊代表一個作動位置方塊內(nèi)的箭頭表示氣流的方向( T代表不通的口 )一個作動位置中進氣與出氣口的總和為口數(shù) 6. 基本氣壓回路第四章 以PLC控制氣壓系統(tǒng)原理A為單動缸，以單邊電磁閥控制當(dāng)按鈕開關(guān)PB ON，則氣壓缸

10、前進A+當(dāng)按鈕開關(guān)PB OFF，則氣壓缸后退A-輸入：PB=X0輸出：A+=Y0LD X0OUT Y0END接線圖材料分揀裝置動作圖材料分揀裝置汽路圖可編程控制結(jié)構(gòu)圖輸入點分配圖I/OIN序號輸入點代號內(nèi)容002000PB啟動按鈕012001PB原位置按鈕022002SN物料感應(yīng)器032003SA電感傳感器042004SB電容傳感器052005SC顏色傳感器062006SD其他傳感器072007SFW1汽缸1推出確認082008SBW1汽缸1返回確認092009SFW2汽缸2推出確認102010SBW2汽缸2返回確認112011SFW3汽缸3推出確認122012SBW3汽缸3返回確認13201

11、3SFW4汽缸4推出確認142014SBW4汽缸4返回確認152015SBW5汽缸放料返回確認162100SFW5汽缸放料確認172101PB急停開關(guān)輸出點分配圖I/OOUT序號輸出點代號內(nèi)容013000PL啟動023001PL原位置033002SOL1汽缸1動作043003SOL2汽缸2動作053004SOL3汽缸3動作063005SOL4汽缸4動作073006SOL5下料汽缸動作083007MC1馬達啟動PLC梯型圖結(jié)論1、設(shè)計總結(jié)：本設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)不同材料的自動分揀和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計算機監(jiān)控。材料自動分揀系統(tǒng)能連續(xù)、大批量地分揀貨物,不受氣候、時間、人的體力等的限制，而且

12、分揀誤差率極低。2、功能介紹：準確、連續(xù)、大批量地分揀貨物。4、調(diào)試要點：首先確保各器件的完好性，其次檢測各元件的電源線和地線是否接觸良好，然后組裝器件，接好電源用萬用表檢測各電源端、地端的狀態(tài)是否正常。檢查無誤后打開電源開關(guān)并并拷貝一份程序作為備用。根據(jù)顯示現(xiàn)象調(diào)試程序和元氣件直至成功。按下啟動按鈕后材料分揀裝置自動運行。結(jié)束語通過本次的設(shè)計，我在不斷的操作，實驗中學(xué)到了很多東西，也遇到了很多的問題，了解到了自己的許多不足之處，但也發(fā)揮了我的優(yōu)勢，用上了以前所學(xué)的知識，使我對以前的知識更加能靈活運用。它說明了PLC這門課程并不是孤立的，是和其他很多課程都相通的，這為學(xué)習(xí)也增添了很多趣味，同時

13、對平時學(xué)過的書本知識也是一個很好的實踐機會。PLC作為一種科技含量較高的課題，它的應(yīng)用領(lǐng)域范圍極其廣泛，尤其是在科技高度發(fā)達的今天，這次課題的設(shè)計為我們了解及走進這門科學(xué)提供了難得的機會，為我們以后步入社會打下了堅實的基礎(chǔ)，也使我對單片機學(xué)習(xí)興趣大大提高，我會在今后的學(xué)習(xí)中明確學(xué)習(xí)的方向，不斷的努力，不斷的進步。由于能力有限，因此本論文所設(shè)計的材料分揀裝置的PLC控制系統(tǒng)不能對分揀進行記憶和上位監(jiān)控，這樣導(dǎo)致此材料分揀裝置的應(yīng)用受到了很大的限制。在本次設(shè)計中本人感觸良多，主要是本人的單片機控制技術(shù)得到了多方面、多角度的提高。在實驗中真的有一種“書到用時方恨少”的無奈感覺。但這些問題沒有制約我探

14、索的欲望，我將會更加努力的學(xué)好專業(yè)知識，力求上進，爭取更大進步。謝辭畢業(yè)設(shè)計是對我大學(xué)三年的總結(jié)，因而投入了極大的熱情和很高的積極性，更幸得指導(dǎo)老師周偉老師多方幫助，使得設(shè)計能順利完成，圓滿結(jié)束了三年的大學(xué)生活。 再次感謝周偉老師長期以來悉心的指導(dǎo)和在設(shè)計過程提供的大量料、修改意見及多次的參觀機會，讓我對PLC有了較全面了解，為日后的工作更進一步的學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)，也積累了許多寶貴的設(shè)計經(jīng)驗。感謝學(xué)長不厭其煩解答我的各種疑問，主動向我們介紹設(shè)計經(jīng)驗。 感謝同組同學(xué)的默契配合，我從他們身上也學(xué)到了不少東西。 同樣感謝三年來給予我支持和幫助的所有老師和同學(xué)。參考文獻1于海生微型計算機控制技術(shù)M 清華大學(xué)出版社19