材料分揀裝置模型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

、設(shè)計(jì)題目材料分揀裝置模型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)﹑設(shè)計(jì)任務(wù)2熟分揀裝置實(shí)物模型的結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理。2理各路檢測(cè)型號(hào)到PLC的輸通道，包括傳感器的原理、連接方法、信號(hào)種類、信號(hào)調(diào)理電路、引入PLC的線以及PLC的編.2.3理從PLC到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出通道括各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的種類和工作機(jī)理動(dòng)路的構(gòu)成，PLC輸出信號(hào)的種類和地。2.4繪電控系統(tǒng)的電路原理,編制I/O地址分配表。2編PLC的程序，合實(shí)物模型完成系統(tǒng)調(diào)即能正確實(shí)現(xiàn)材料分裝置的功.﹑技術(shù)要求3當(dāng)倉(cāng)傳感器檢測(cè)到有物料后，按照一定的時(shí)間間隔或按照輸送帶上物料間隔適如物料的間隔不小于某個(gè)規(guī)定)的由PLC制上料汽缸將物料送至輸送帶上。輸帶把物料依次帶到各分揀工.物料經(jīng)過(guò)各分揀工位,工位上的傳感器會(huì)檢測(cè)出是符合檢出條件即質(zhì)或顏色是否滿足設(shè)定條件到傳感器發(fā)出的符合檢出條件信號(hào)（即信號(hào)有效）時(shí)，控制相應(yīng)汽缸動(dòng)作將物料推出傳送帶，送入相應(yīng)下料斗。3.3PLC要過(guò)輸送帶電機(jī)軸上的編碼器跟蹤物料的位置，當(dāng)物料在前3各揀工位均未檢出時(shí)，由第四各工位上的汽缸將物料推出傳送帶，送入下料.4、實(shí)驗(yàn)原理與步驟4。1實(shí)原理及功能該裝置采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)內(nèi)電源，配裝西門子S7—200系主機(jī),轉(zhuǎn)面板上設(shè)計(jì)了可與其它PLC或單片機(jī)連接的轉(zhuǎn)接口。該裝置中，選用了顏色識(shí)別傳感器及對(duì)不同材質(zhì)敏感的電容式和電式傳感器，分別被固定在網(wǎng)板上．本裝置還設(shè)置了氣動(dòng)方面的減壓器、濾清、氣壓指示等，可各類氣源相連接。分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。信號(hào)板及各傳感器位置(a)(b）-1-

（a）信號(hào)板（b)傳感位置圖4。2實(shí)運(yùn)行步驟1）通電狀態(tài)下，下料時(shí)下料傳感器動(dòng)作，傳送帶運(yùn)行。電感傳感器檢測(cè)到鐵材料時(shí)，氣缸1-2-

動(dòng)作，將材料塊推下。2）電容傳感器檢測(cè)到鋁材料時(shí)，氣缸2作將材料推下。3）顏色傳感器檢測(cè)到非金屬材料綠色塊,氣缸3作將材料塊推.4)其它顏色非金屬材料塊送到SD位氣缸4動(dòng)作將材料塊推下.5）豎井式下料槽無(wú)下料時(shí)，傳帶運(yùn)行一個(gè)行程自動(dòng)停機(jī)。5．檢測(cè)元件與執(zhí)行裝置主要是對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器和各個(gè)傳感器的選擇，并對(duì)其作簡(jiǎn)要介紹。5.1旋編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是與步進(jìn)電機(jī)連接在一起，在本系統(tǒng)中可用來(lái)作為控制系統(tǒng)的計(jì)數(shù)器，并提供脈沖輸入它轉(zhuǎn)化為位移量可對(duì)傳輸帶上的物料進(jìn)行位置傳送至相應(yīng)的傳感器時(shí)出信號(hào)到PLC，以進(jìn)行分,也可用來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)本系統(tǒng)選用E6A2CW5C旋編碼器，原理如圖所示圖—3旋編碼器原理示意旋轉(zhuǎn)編碼器介紹旋轉(zhuǎn)編碼器是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖(十個(gè)到幾千個(gè)都有），和供電電壓等。5電感感器電感式接近開(kāi)關(guān)屬于有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器來(lái)測(cè)金屬物它L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)頭使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流.這個(gè)渦流反作用于接近開(kāi),接近開(kāi)關(guān)振蕩能力衰減內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)變.由可別出有無(wú)金屬物體接近，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或.系統(tǒng)選用M18X1X40電傳感器-3-

圖2電感傳感器工作原理圖電感傳感器介紹：由心和線構(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)都是一定的感的變化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.把線圈接入測(cè)量電路并接通激勵(lì)電源時(shí)，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(diǎn)①無(wú)活動(dòng)觸點(diǎn)、可靠度高、壽命長(zhǎng)；②分辨率高；③靈敏度高；④線性度高、重復(fù)性;測(cè)量范圍寬（測(cè)量范圍大時(shí)分辨率低無(wú)輸入時(shí)有零位出電壓，引起測(cè)量誤⑦對(duì)激勵(lì)電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高不適用于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)電感式傳感器主要用于位移測(cè)量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機(jī)械力、張力、壓力、壓差、加速度、振動(dòng)、應(yīng)變、流量、厚度、液位、比重、轉(zhuǎn)矩)的測(cè)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(shí)際應(yīng)用中，這三種傳感器多制成差動(dòng)式以便提高線性度和減小電磁吸力所造成的附加誤.5.3電傳感器電容傳感器也屬于具有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種接近式開(kāi)關(guān)。它測(cè)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)物體的本身物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)物和接近開(kāi)關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化此便可控制開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)斷。本系統(tǒng)選用2KX8ME1電容傳感,原理圖如圖—-4-

圖2電容傳感器工作原理圖電容傳感器介紹：用電測(cè)法測(cè)量非電學(xué)量首先必須將被測(cè)的非學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量而后輸入之通常把非電學(xué)量變換成電量的元件稱為變換器據(jù)同非電學(xué)量的特點(diǎn)設(shè)計(jì)成的有關(guān)轉(zhuǎn)換裝置稱為傳感而被測(cè)的力學(xué)量如位移、力、速度等）轉(zhuǎn)換成電容化的傳感器稱為電容傳感器.從能量轉(zhuǎn)換的角而言，電容變換器為無(wú)源變換器，需要將所測(cè)的力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓或電流后進(jìn)行放大和處理。力學(xué)量中的線位移、角位移、間隔、距離、厚度、拉伸、壓縮、膨脹、變形無(wú)不與長(zhǎng)度有著密切聯(lián)系的;這些量又都是通過(guò)長(zhǎng)度或者長(zhǎng)度比值進(jìn)行測(cè)量的量，而其測(cè)量方法的相互關(guān)系也很密切。另外，在有些條件下，這些力學(xué)量變化相當(dāng)緩慢，而且變化范圍極小，如要求測(cè)量極小距離或位移時(shí)要有較高的分辨率他傳感器很難做到實(shí)現(xiàn)高分辨率要求精測(cè)中所普遍使用的差動(dòng)變壓器傳感器的分辨率僅達(dá)～μm量級(jí)；而有一種電容測(cè)微儀，他的分辨率為0。01，比前者提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，最大量程100±5，此他在精密小位移測(cè)量中受到青睞.5.4光傳器光電傳感器是一種小型電子設(shè)備可以檢測(cè)出其接收到的光強(qiáng)的變化。用來(lái)檢測(cè)物體有無(wú)的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設(shè)備,發(fā)射器帶一個(gè)校準(zhǔn)鏡頭,將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空管放大器上金圓筒內(nèi)有一個(gè)小的白熾燈做為光源這些小而堅(jiān)的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形系統(tǒng)選用FPG系小放大器內(nèi)藏型光電傳感器。原理如圖2所示，其中負(fù)載可接至。-5-

圖光電傳感器原理圖光電傳感器介紹光電傳感器是能夠?qū)⒖梢?jiàn)光轉(zhuǎn)換成某種電量的傳感器電傳感器采用光電元件作為檢測(cè)元件,先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信光電傳感器一般由光源、學(xué)通路和光電元件部組光傳感器是將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光敏器件它用檢測(cè)直接引起光強(qiáng)變化的非電量可來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量化的其他非電量。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多。傳感的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單形式靈活多樣體積小近來(lái)隨光電技術(shù)的發(fā)展電式傳感器已成系列產(chǎn),其品種及產(chǎn)量日益增加，用戶可根據(jù)需要選用各種規(guī)格的產(chǎn)品，它在機(jī)電控制、計(jì)算機(jī)、國(guó)防科技方面的應(yīng)用都非常廣泛。5顏色感器選用AOS司生產(chǎn)的，型號(hào)T顏傳感器.此傳感器為GB（紅綠)顏色傳感,可檢測(cè)目標(biāo)物體對(duì)三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色TCS230感器引腳如圖-7所示圖27TCS230色傳感器RGB顏色傳感器介紹：是國(guó)公司生產(chǎn)的一種可編程彩色光到頻率的轉(zhuǎn)換器器具有分辨率高、可編程的顏色選擇與輸出定標(biāo)、單電源供電等特;輸出為數(shù)字量，可直接與微處理器連接.它把可配置的硅光電二極管與電頻率轉(zhuǎn)換器集成在一個(gè)單一的CMOS電上，同在單一芯片上還集成了紅綠(RGB）三種濾光器，是業(yè)界一個(gè)有數(shù)字兼容-6-

接口的RGB色傳感器的出信號(hào)是數(shù)字量以驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的TTL或CMOS輯輸入，因此可直接與微處理器或其它邏輯電路相連接。由于輸出的是數(shù)字量,并且能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)彩色信道位上的轉(zhuǎn)換精,因而不再需要A/D轉(zhuǎn)電,使電路變得更簡(jiǎn)單TCS230用引腳的SOIC表面貼裝式封裝,單一芯片上集成有個(gè)電二極管。這些二極管共分為四種類其中個(gè)光電二極管帶有紅色濾波器,16個(gè)電二極管帶有綠色濾波器16個(gè)光電二極管帶有藍(lán)色濾波器，其余16個(gè)帶有任何濾波器，可以透過(guò)全部的光信這些光電二極管在芯片內(nèi)是交叉排列的，能夠最大限度地減少入射光幅射的不均勻從而增加顏色識(shí)別的精確；另一方面，相同顏色的1個(gè)光電二極管是并聯(lián)連接的均分布在二極管陣列中可以消除顏色的位置誤差。工時(shí)，通過(guò)兩個(gè)可編程的引腳來(lái)動(dòng)態(tài)選擇所需要的濾波器。該傳感器的典型輸出頻率范圍從2Hz~500kHz，戶還可以通過(guò)兩個(gè)可編程引腳來(lái)選擇100%、％或的輸出比例因子,或電源關(guān)斷模式。輸出比例因子使傳感器的輸出能夠適應(yīng)不同的測(cè)量范,高了它的適應(yīng)能力.當(dāng)入射光投射到TCS230上，通過(guò)光電二極管控制引腳、S3的同組合，可以選擇不同的濾波器；經(jīng)過(guò)電流到頻率轉(zhuǎn)換器后輸出不同頻率的方波（占空比），不同的顏色和光強(qiáng)對(duì)應(yīng)不同頻率的方;可以通過(guò)輸出定標(biāo)控制引腳選不同的輸出比例對(duì)輸出頻率范圍進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同的需求。S1用選擇輸出比例因子或電源關(guān)斷模式、用選擇濾波器的類;是率輸出使能引腳，可以控制輸出的狀態(tài)有多個(gè)芯片引腳共用微處理器的輸入引腳時(shí)，也可以作為選信號(hào)是頻率輸出引腳是片的接地引腳VCC為芯片提工作電.表、及S2、S3的用組合。表、S1及、的組合項(xiàng)LLHH

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輸出頻率定標(biāo)關(guān)斷電源2020%％

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濾波器類型紅色藍(lán)色無(wú)綠色。步電機(jī)步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)傳輸帶輸送物料前行，與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)，來(lái)控制角位移,而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。同，可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制材-7-

料分揀裝置的可編程控制系統(tǒng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速達(dá)到調(diào)速的目的.步進(jìn)電機(jī)選用的型號(hào)為42BYGH101。．控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)6.1控系流程圖設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的要求析個(gè)設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順可畫出程序流程,如-1所示。該系統(tǒng)可在分揀的同時(shí)對(duì)分揀的材料進(jìn)行數(shù)量的統(tǒng)計(jì),只需在各汽缸動(dòng)作的同時(shí)累計(jì)即可。應(yīng)用高速計(jì)數(shù)器編制程序,可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能。用高速計(jì)數(shù)器計(jì)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)，來(lái)確定物料到達(dá)傳感器的距離，實(shí)現(xiàn)定位功能。定位時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器清，傳感器開(kāi)始工作對(duì)物料進(jìn)行分揀處理在1~3動(dòng)后重新運(yùn),高速計(jì)數(shù)器也重新計(jì).如相應(yīng)的傳感器沒(méi)有檢測(cè)到物體，則電機(jī)重新運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器也重新計(jì)數(shù)，繼續(xù)運(yùn)行到下一位如只對(duì)材料的某一特性進(jìn)行分揀,比只分揀金屬和非金屬，則需對(duì)傳感器的安放或程序進(jìn)行修改即可圖61控系統(tǒng)流程圖-8-

6.2PLC的分表西門子plc（I/O）分系統(tǒng)接(I/O)

備注I1sfw1(推氣缸1動(dòng)限位）I0.1sfw2（推氣缸2動(dòng)作位）I0sfw3(推氣缸3動(dòng)限位）I0.3sfw4（推氣缸4動(dòng)作位I0.4sfw5(下料氣缸動(dòng)作位）I0sa（電感傳感器輸I0sb(電容傳感）入I0sc（顏色1傳感）部I1.0sbw1(推氣缸1回位限位）分I1sbw2（推氣2回位限位)I1sbw3(推氣缸3回限位）I1.3sbw4（推氣缸4回位位I1.4sbw5（下料氣缸回位限位）I1.5sd（色傳感）I1.6sn(下料傳感器)I0.0ucp(計(jì)數(shù)傳感器）Q0yv1（推氣缸1電閥）輸Q0yv2(推氣缸2電磁閥）出Q0yv3(推氣缸3電磁閥）部Q0yv4(推氣缸4電磁閥）分Q0.4yv5（下料氣缸電磁閥）Q0m（送帶電機(jī)）

預(yù)留傳感器判斷下料有無(wú)-9-

6PLC程梯形圖-10

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7、調(diào)試方法7硬件試1.通狀態(tài)下，在顏色傳感器下的傳送帶上,放置帶有某一顏色料塊，調(diào)節(jié)傳感器上的電位器，觀察窗口中紅黃（或綠）指示燈，當(dāng)兩燈恰同時(shí)發(fā)光時(shí)，該靈敏點(diǎn)即為料塊顏色檢出點(diǎn)-14

順時(shí)針旋轉(zhuǎn)檢測(cè)色溫向低端移動(dòng)，否則反之）2。在電感傳感器下方的傳送帶，放置鐵質(zhì)料調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動(dòng)，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光,高度即為傳感器對(duì)鐵質(zhì)材料的檢出點(diǎn)測(cè)的修正系數(shù)圖2所示圖2不檢測(cè)體的修正系數(shù)3。在電容傳感器下方的傳送帶,置鋁質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動(dòng)，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光,高度即為傳感器對(duì)鋁質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。4。氣壓表標(biāo)值建議調(diào)定在0.12Mpa7.2軟調(diào)試將所編寫的梯形圖程序進(jìn)行編譯，通過(guò)上下位機(jī)的連接電纜把程序下載到PLC中剛好的程序難免有這樣那樣的缺陷或錯(cuò)誤。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯(cuò)減系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，確保系統(tǒng)在各種正常和異常情況時(shí)都能作出正確的響應(yīng)，需要進(jìn)行離線測(cè)試，既不將的出接到設(shè)備上。按照控制要求在指定輸入端輸入信號(hào)，觀察輸出指示燈的狀態(tài)，若輸出不符合要，則查找原因，并排除之。8、課程設(shè)計(jì)體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)的主要目的是掌握PLC的基本功能。通過(guò)對(duì)本例的設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到PLC在工生產(chǎn)中的重要作用。在本例中，使我們學(xué)習(xí)到了-15

如何對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)以及在元件選擇方面的許多知.在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)首了解該系統(tǒng)的功能和任務(wù)在搞清楚這點(diǎn)以才能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)后能根據(jù)統(tǒng)的需要來(lái)進(jìn)行元件的選取和系統(tǒng)的模塊化細(xì).近年來(lái)隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)技已成為電子技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)新的亮點(diǎn)使PLC技成為一門綜合應(yīng)用技，也是電子技術(shù)發(fā)展也革新的一個(gè)潮隨著我們對(duì)PLC控系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)的不