基于plc的物料分揀設備自動化控制系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 。 26 漯河職業技術學院畢業設計 1 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 所設置的場地的作業 。 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 、計算機網絡，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，因此， 分揀處理能 力 較大，分揀分類數量也較多。 隨著社會 的不斷發展，市場的 競爭也越來越激烈，因 此各個生產企業都迫切地需要改進生產技術，提高生產效率，尤其在需要進行材料 分揀 的企業，以往一直采用人工 分揀 的方法，致使生產效率低，生產成本高，企業的競爭能力差，材料的自動 分揀 已成為企業的唯一選擇。針對上述問題，利用 PLC 技術設計了一種成本低，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、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率。而且，分揀系統能靈活地與其他物流設備無縫連接，實現對物料實物流、物料信息流的分配和管理。 其設計采用標準化、模塊化的組裝，具有系統布局靈活，維護、檢修方便等特點，受場地原因影響不大。同時，只要根據不同的分揀對象，對 本 系統稍加修改即可實現要求。 PLC 控制分揀裝置涵蓋了 PLC 技術、氣動技術、傳感器技術、位置控制技術 等 內容，是實際工業現場生產設備的微縮模型。 應用 PLC 技術結合氣動、傳感器和位置控制等技術，設計不同類型 材料的自動 分揀 控制系統。該系統的靈活性較強，程序開發簡單，可適應進行材料 分揀 的彈性生產線的需求。本文主要介紹了 PLC 控制系統的硬件和軟件設計 ， 以及一些調試方法 。漯河職業技術學院畢業設計 2 第 1 章 材料分揀裝置結構設計 PLC 控制分揀裝置涵蓋了 PLC 技術、氣動技術、傳感器技術、位置控制技術等內容，是實際工業現場生產設備的微縮模型。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 控制系統的設計，首先必須對控制對象進行調查，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 的轉換條件。 材料分 揀裝置工作過程概述 如圖 11 所 示 為本分揀裝置的結構示意圖。 圖 11 材料分揀裝置結構示意圖 如圖所示是一個傳送、分揀金屬工件和塑料工件的系統 。工件由供料盤推出至位置 Ⅰ 的供料架后，由機械手氣爪夾持送至傳送帶位置 Ⅱ 的下料孔，工件經電感式接近開關檢測確定為金屬工件后，即由裝在傳送帶 Ⅲ 位置的氣缸活塞桿推至分揀斜槽，若檢測為塑料工件，則由傳送帶繼續向前傳送，由Ⅳ 位 置 的氣缸活塞桿推至分揀斜槽。 漯河職業技術學院畢業設計 3 系統的技術指標 輸 入 電壓： AC360～ 400V DC24V 消 耗 功率： ≤ 1000W 環 境 溫度范圍： 5～ 40℃ 氣 源 ：大于 系統的設計要求 系統的設計要求主要包括功能要求和控制要求，進行設計之前，首先應分 析 控制對象的要求。 功能要求 材 料 分揀裝置應實現 的 基本功能 ： 下料、傳送、 分揀金屬工件和塑料工件 。 控制要求 系統利用 電容式接近開關 傳感器 和電感式接近開關傳感器 對待測材料進行檢測并分類。當待測物體經下料裝置送入傳送帶后，依次接受各種傳感器檢測。如果被某種傳感器測 中，通過相應的氣動裝置將其推入料箱；否則，繼 續 前行。其控制要求有如下 8個方面： 1．由按鈕 SB1 控制系統啟動。系統需在原點狀態下才能啟動。系統原點狀 態 時，原點指示燈（黃燈）閃光（每秒閃光 1 次）。原點狀態要求是： （ 1）供料盤停止轉動； （ 2）機械手無夾持工件，氣爪松開，機械手直線氣缸活塞桿退回，機 械 手停止在左邊的限止位置上； （ 3）傳送帶電動機停止轉動；傳送帶上各直線氣缸活塞桿退回； 2． 當 系統啟動后，運行指示燈（綠燈）發光。 系統啟動后，當供料架無工件時，供料盤應立刻轉動，直至供料架的光 電 傳感器檢測到工件才停止。 漯河職業技術學院畢業設計 4 4．當供料架的光電傳感器檢測到工件后，氣動機械手的手 臂就伸出、下降，用氣爪將工件夾緊（夾緊 1s），然后上升、縮回，轉動至右限止位置，再伸出，下降，氣爪放松，通過位置 Ⅱ 的下料孔將工件放到皮帶傳送機的傳送 帶 上。 5．機械手放下夾持工件 1s 后上升、縮回，轉回左限止位置后繼續進行工 件 傳送。 6．當傳送帶位置 Ⅱ 的傳感器檢測到工件后，傳送帶電機立刻啟動運行（變頻器輸出頻率為 45Hz）。若是金屬工件，就由位置 Ⅲ 的直線氣缸 A 分揀到斜槽 11；若是非金屬工件，就由位置 Ⅳ 的直線氣缸 B 分揀到斜槽 12。分揀用直線 氣 缸動作由氣缸上的磁性開關控制。物料被分揀后，氣缸活塞復位。 7．若傳送 帶位置 Ⅱ 的傳感器連續 6s 都檢測不到工件，則指示燈（紅色）閃光（ 1s 閃爍 3 次），提示皮帶傳送機缺料。當傳送帶位置 Ⅱ 的傳感器檢測到 工 件后才熄滅。 8．按鈕 SB2 控制系統正常停機。按下 SB2，運行指示燈（綠燈）熄滅。若機械手已無夾持工件，系統就會在完成工件的傳送與分揀后，回到原點位置上，進入待機狀態。若機械手夾持有工件，則系統會繼續進行工件的傳送與分揀，在工作完成后才停止運行并使系統回到原點位置上，進入待機狀態。 漯河職業技術學院畢業設計 5 第 2 章 控制系統的硬件設計 PLC 控制系統的硬件設計，主要是根據被控制對象對 PLC 控制系統的功能要求，確定系統所需的用戶輸入、輸出設備，選擇合適的 PLC 類型，并分配 I/O 點。 控制系統設計 設計 控制 系統的結構框圖，如圖 21 所示。 圖 21 控制 系統的 結構框圖 系統關鍵技術 系統關鍵技術即分析控制系統的要求 ， 確定 I/O點數，選擇 PLC的型號，漯河職業技術學院畢業設計 6 然 后 進行 I/O分配。 傳感器的類型選擇，執行部件的運動精度的問題。 確定 I/O 點數 根據控制要求，采用觸摸屏控制， PLC 的輸入信號全部來自傳感器，光電傳感器 2 個，電容式接近開關傳感器 3 個，電感式接近開關傳感器 1 個， 機械手各動作到位檢 測傳感器 5 個， A、 B 氣缸動作到位檢測傳感器 4 個，共計15個。輸出包括指示燈 3 個，供料電機 1 個，皮帶電機 1 個，機械手控制氣缸動作的電磁閥 7 個， 控制 A、 B 氣缸動作的電磁閥 4 個，共計 16 個。輸入輸 出 共需要 I/O 點 31 個。 PLC 選擇 根據上面所確定的 I/ O 點數 ， 且該材料分揀裝置的控制為開關量控制。因 此，選 擇一般的 小型機 即可滿 足控制 要求。 本系統選 用 三菱 公司的 FX 2N系列 48MR型 PLC。它有 24個輸入點， 24個輸出點，滿足本系統的要求。 PLC 輸入輸出端子及其它軟元件分配 根據所選 擇的 PLC型號 ，對本系統中 PLC的輸入輸出端 子 及其它軟元件 進行 分 配，如表 2 表 2 表 23所示 表 21 材料分揀裝置 PLC 輸入端子 I/ O分配表 輸入繼電器 作用 備注 X0 機械手左轉到位檢測 X1 機械手右轉到位檢測