基于PLC的物料分拣控制系统报告书

数控研究项目设计报告学院机械工程学院专业班级学生姓名学号指导教师提交日期2014年07月8日1摘要PLC控制是目前工业上昀常用的自动化控制方法，由于其控制方便，能够承受恶劣的环境，因此，在工业上优于单片机的控制。PLC将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体,专门为工业控制而设计,具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点,因此在工业上的应用越来越广泛。本文主要讲述PLC在材料分拣系统中的应用，利用可编程控制器(PLC),设计成本低、效率高的材料自动分拣装置。以PLC为主控制器,结合气动装置、传感技术、位置控制等技术,现场控制产品的自动分拣。系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点,可根据不同对象,稍加修改本系统即可实现要求。关键词:可编程控制器，分拣装置，控制系统，传感器2第一章概述1.1研究主要内容-------------------------------------------------------------------41.2过程和成果-----------------------------------------------------------------4第二章分拣系统组成及控制要求2.1分拣系统组成-------------------------------------------------------------------52.2分拣系统控制要求--------------------------------------------------------------62.3工作任务分析-------------------------------------------------------------------7第三章控制系统设计3.1PLC选型--------------------------------------------------------------------------83.2I/O表-----------------------------------------------------------------------------83.3PLC端子电路图-----------------------------------------------------------------93.4变频器接线图-------------------------------------------------------------------103.5气动系统回路图----------------------------------------------------------------11第四章程序编制说明4.1系统控制流程图及说明--------------------------------------------------------124.2顺序功能图和梯形图及说明---------------------------------------------------134.3软元件注释列表-----------------------------------------------------------------27第五章程序调试和优化5.1程序调试过程-------------------------------------------------------------------285.2程序存在的问题和不足--------------------------------------------------------295.3程序修改和优化----------------------------------------------------------------305.4最终测试结果------------------------------------------------------------------30第六章体会和小结6.1研究体会和小结----------------------------------------------------------------30参考文献----------------------------------------------------------------------------31目录3第一章概述1.1研究主要内容自动分拣系统（AutomatedSortingSystem)是二次大战后率先在美国、日本的物流中心中广泛采用一种自动化作业系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。该系统的作业过程可以简单描述如下：流动中心每天接收成百上千家供应商或货主通过各种运输工具送来的成千上万种商品，在最短的时间内将这些商品卸下并按商品品种、货主、储位或发送地点进行快速准确的分类，将这些商品运送到指定地点(如指定的货架、加工区域、出货站台等)，同时，当供应商或货主通知物流中心按配送指示发货时，自动分拣系统在最短时间内从庞大的高层货架存储系统中准确找到要出库的商品所在位置，并按所需数量出库，将从不同储位上取出的不同数量的商品按配送进点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送。本次项目主要通过PLC选型和选择合适的传感器，并安装成仿真自动分拣生产线系统，然后进行程序设计，实现自动分拣功能。1.2过程和成果因为自动分拣系统已经建立好在实验室，所以我们需要做的是先了解整个系统的组成，及PLC的I/O分配等。通过老师几节课的介绍，我们初步认识整个系统的基本组成和基本操作，然后我们通过GXdeveloper软件中的“软元件测试”功能，判断并画出系统的接线图。有了接线图之后，我们自己就可以通过程序设计实现分拣功能了。当然，本项目的重点设计就是程序设计，所以差不多花了10天左右时间在程序设计和在线调试上。在调试的过程中不断发现并解决问题，有时因为忽略了曾经学过的理论知识，导致在调试时出现了问题。这也使我重新重视理论要与实践的相互结合。终于，昨天调试完毕，基本解决了问题，正确实现了仿真自动分拣系统的功能。4第二章分拣系统组成及控制要求自动分拣输送生产线由输送带装置、机械手装置等机械装置以及配套的电气控制系统、气路回路组成。它采用台式结构，内置电源，有步进电机、汽缸、电磁阀、旋转编码器、气动减压器、滤清器、气压指示等部件，可与各类气源相连接。选用颜色识别传感器及对不同材料敏感的电容式和电感式传感器，分别固定在网板上，且允许重新安装传感器排列位置或选择网板不同区域安装。仿真自动分拣系统总体如图2-1所示，图2-2是系统主要组成部分。分别是输送带、送料模块、推料模块、吸盘和搬运机械手、检测装置、控制面板、控制柜。图2-1材料分拣装置结构示意图如图2-2设计系统的硬件组成2.1分拣系统组成5（1）上电系统上电后，红色指示灯HL2亮，提示系统已通电。（2）运行A、按下启动按钮SB1，系统检测机械手初始状态。初始状态满足输送带启动运行，不满足则红色指示灯HL2闪烁并自动停机。机械手初始位置：水平气缸活塞位于左侧，垂直气缸活塞杆内缩，如图1中所示。B、放入制品，制品在输送带上向前输送。当制品到达机械手取料点下方时传输带停止，而后机械手启动，将制品取出并根据之前传感器识别的信号将不同类别的制品放入不同位置的塑料箱内：非金属制品放入左侧的塑料箱内，银色金属制品放入中间的塑料箱内，黑色金属制品放入右侧的塑料箱。具体位置如图1中所示。制品一经取走，传输带重新启动运行。C、制品放置到位后5秒内如有制品经过检测点，则系统重复步骤B的动作。若无，则绿色指示灯HL1闪烁。闪烁延时10秒，期间有制品加入则转入正常运行，无制品则自动停机。D、正常运行过程中，绿色指示灯HL1亮，红色指示灯HL2灭。2.1控制要求（3）停机按下停止按钮SB2，系统执行完当前的分拣任务后机械手构返回初始位置并停机。绿色指示灯HL1灭，红色指示灯HL2亮。（4）安全与保护A、紧急停机按下紧急停止按钮SB0，系统各执行机构即刻全部停止工作，红色指示灯HL2闪烁。B、变频器因电机过载、过流、短路或输入电压过高等原因而保护停机时，系统即刻停止运行，红色指示灯HL2闪烁。C、紧急停机、故障停机，若机械手吸盘上有制品不能跌落。（5）故障处理A、紧急停机后待故障处理完毕，解除紧急停止按钮SB0，红色指示灯HL2由闪烁状态转为点亮状态。B、变频器故障停机后，按变频器复位按钮SB3，变频器复位，红色指示灯HL2由闪烁状态转为点亮状态。（6）系统复位紧急停机、故障停机后再启动必须对系统进行复位操作。按系统复位按钮SB4，机械手返回初始位置。（7）其它说明A、输送带运行时驱动电机运行频率：35Hz；B、机械手运行过程中不得与输送带发生碰撞。62.3工作任务分析1、如果要实现如控制要求所要求的功能，首先需要确定PLC的I/O分配，绘制I/O分配表和接线图。2、调整传感器的安装位置，调节气缸的速度和传感器的灵敏度。3、学会单独控制系统每一部分的运动，测试每一步骤的运行是否到位成功，然后再调整传感器的位置，直到各部位实现的功能能满足控制要求。4、尝试用程序设计将所有动作连贯起来，包括程序设计的控制流程图和梯形图。5、基本功能实现。（1）电感传感器的调试在电感传感器下方的传送带上，放置铁质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对铁质材料的检出点。（2）电容传感器的调试在电容传感器下方的传送带上，放置铝质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对铝质材料的检出点。（3）颜色传感器的调试通电状态下，在颜色传感器下方的传送带上，放置带有某一颜色料块，调节传感器上的电位器，观察窗口中红绿（或蓝）指示灯，当两灯恰同时发光时，该灵敏点即为料块颜色检出点。（注：顺时针旋转检测色温向低端移动，否则反之）7第三章控制系统设计PLC控制系统设计，主要是根据被控制对象对PLC控制系统的功能要求,确定系统所需的用户输入、输出设备，选择合适的PLC类型，并分配I/O点。3.1PLC选型根据控制要求，输入应该有4个开关信号，3个传感器信号，包括电感传感器、电容传感器、颜色传感器、备用传感器，以及检测下料的传感器和计数传感器。相应地，有7个汽缸运动位置信号，每个汽缸有动作限位和回位限位，共计10个信号。输出包括控制电动机运行的接触器，以及10个控制汽缸动作的电磁阀等。共需I/O点40个，其中23个输入，17个输出。根据上面所确定的I/O点数，且该材料分拣装置的控制为开关量控制。因此，选择一般的小型机即可满足控制要求。本系统选用三菱公司的FX2n-48MR-00型号的PLC。它有24个输入点，24个输出点，满足本系统的要求。3.2I/O表输入输出83.3PLC端子电路图根据所选择的PLC型号，对本系统中PLC的输入输出端子进行分配，如图3-2所示:图3-2PLC的输入输出接线端子图9z三相400V电源输入᥹ഄ⬉ᴎ,0᥹ഄⳌѸ⌕⬉⑤0&&%0&5/3356/7/89:᥹ഄℷ䕀ਃࡼড䕀ਃࡼЁ䗳催䗳Ԣ䗳᥻ࠊ䕧ֵܹো˄⬉य़䕧ܹϡৃ˅'&9⬉⑤˄໪䚼⬉⑤᱊ԧㅵ݀݅ッ˅67567)5+505/6'3&㒻⬉఼䕧ߎ㒻⬉఼䕧ߎ˄ᓖᐌ䕧ߎ˅䖤㸠Ё䲚⬉ᵕᓔ䏃䕧ߎ䲚⬉ᵕᓔ䏃䕧ߎ݀݅ッⓣൟǃ⑤ൟ䗮⫼5816($%&乥⥛䆒ᅮֵো˄῵ᢳ˅'&̚9ˇ9'&̚P$⬉ԡ఼ッᄤ䕧ܹ˄⬉⌕䕧ܹ˅˄῵ᢳ݀݅ッ˅38᥹ষⳈ⌕⬉ᡫ఼˄)5+(/˅䖲᥹Ⳉ⌕⬉ᡫ఼ᯊˈ䇋পϟ3੠䯈ⱘⷁ䏃⠛DŽ᥻ࠊ⬉䏃ッᄤЏ⬉䏃ッᄤⓣൟⷁ䏃⠛ৃ䗮䖛䕧ܹッᄤࡳ㛑ߚ䜡˄3U̚3U˅ব᳈ッᄤⱘࡳ㛑DŽ໮↉䗳ᑺ䗝ᢽৃ䗮䖛3U581ッᄤࡳ㛑䗝ᢽব᳈ッᄤⱘ