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1基于PLC的颜色辨别正品分拣系统控制——硬件系统设计摘要：颜色传感器的出现使辨别物体的颜色更便捷，使生产线能根据工件的颜色进行分拣，大大提高了工业自动化。在以前生产线上采用人工分拣有颜色的工件，自动化程度低，效率低，已经不能适应工业生产需要了。而本设计选用的TCS230颜色传感器因具备精度高、编程简单以及输出数字化等优点，使本系统的颜色辨别结构使用更加方便。本次设计采用可编程控制器能够对信号的采集、处理、输出的一系列集中控制，使系统可以安全可靠运行。实现了传感器和变频器和三相减速电机和推杆电机等硬件配合控制，实现了传送带自动减速，工件颜色的辨别，工件的次品分拣等功能。PLC和变频器和三相减速电机的配合使用使传送带运行的速度更加平稳，调速方便，而三相减速电机能提供大转矩，使传送带带载增强。PLC作为本次系统控制核心，使使用更加灵活、简单，且抗干扰能力强，使系统运行更为可靠，为本次设计提供了安全可靠的硬件环境。关键词：PLC；颜色辨别；分拣；变频器；三相减速电机Abstract：Colorsensortodeterminethecolorofobjectsmoreconvenient,theproductionlinecanbesortedaccordingtothecolor,greatlyimprovingtheindustrialautomation.Beforetheproductionlineusingmanualsortingcolorworkpiece,lowdegreeofautomation,lowefficiency,hasbeenunabletomeettheneedsofindustrialproduction.TCS230colorsensorisadoptedinthisdesignhasthecharacteristicsofhighresolution,programmablecolorselectionanddigitaloutputetc.excellent,thecolordiscriminationstructureoftheapplicationofthisconvenient.Thisdesignusescanrealizethecollection,processing,outputsignaloftheprogrammablecontrollerofaseriesofcentralizedcontrol,morestableoperationoftheproductionline.Thesensorisrealizedandinverterandthree-phasegearmotorandpushrodmotorandotherhardwarecontrol,realizetheconveyorbeltautomaticdeceleration,workpiececolordiscrimination,defectiveworkpiecesortingfunction.PLCandinverterandthree-phasemotorwiththeuseoftheconveyorbeltrunningspeedismorestable,convenientspeed,andcanprovidehightorquethree-phasemotor,theconveyorbeltcarryingenhanced.2PLCasthecorecontrolofthissystem,theuseofmoreflexible,simple,andstronganti-interferenceability,makethesystemmorereliable,providesasafeandreliableenvironmentforthedesignofhardware.Keywords:temperaturesensor;singlechipmicrocomputer;monitoring;programming设计说明生活中，人们喜欢将不同颜色的东西分拣开来，使同一种颜色的东西放在一起。工业生产线也一样，利用颜色传感器检测不同颜色的工件，和人工辨别颜色分拣相比减少了分拣误差，提高生产线生产效率和自动化程度。本系统，规定红蓝绿三种颜色的工件为正品，非红绿蓝颜色工件为次品，当把工件自动出料到传送带上，物体被光电传感器检测到且输出信号到PLC输入端，PLC延时一秒后，从输出端输出信号到变频器的数字输入端使三相减速电机以设定的速度带动传送带转动，当工件到达TCS230颜色传感器时，检测的信号输出到PLC输入端，PLC根据颜色辨别模块传到PLC上的信号，如果不是红色工件或者蓝色工件和绿色工件三种颜色的工件，PLC让传送带10Hz速度运行到废品处理的区域，然后启动推杆电机，把工件推到设定的废品区。如果是红蓝绿三种颜色的工件，PLC让传送带以30Hz运行到传送带末端。本设计硬件上，传送带由滚筒和皮带组成，利用联轴器把滚筒和三相减速电机连接在一起，从而带动传送带启动和停止和调速，而三相减速电机由PLC和变频器配合通过变频器的升/降（UP/DOWN）频率运行控制方式来进行调速，本设计用的变频器是汇川变频器，电机启动或者停止受变频器数字端的正转端控制，只要对正转端通电或者断电就可以实现启动和停止，通过变频器的控制面板可以将变频器的多功能输入端子DI1～DI4进行给定和UP/DOWN频率运行控制相应的功能参数进行给定，将变频器的数字端子的多功能输入端子的DI1设置为正传（FWD）输入端，DI2设置为UP给定，而DI3为DOWN给定，只要改变三个端子数字状态就可以实现UP/DOWN频率运行控制方式来进行调速，这些数字输入端与PLC的输出端两连接，改变相应的输出端子的状态就可以实现对变频器的启动和停止和UP/DOWN频率运行控制方式来进行调速。变频器相应的故障报警有TA-TC常开故障继电器触点，TA-TC常开触点与PLC的输入端连接，如果变频器发生故障TA-TC常开触点就会闭合，通知PLC报警。颜色传感器输出信号到单片机，单片机根据颜色的种类输出信号驱动三极管的基极，使三极管导通，而三极管的集电极连接PLC的输入端，PLC就会获取颜色传感器输出的信号。分拣3单元由推杆电机和中间继电器组成，由24V直流开关电源为推杆电机提供电源，PLC输出口接中间继电器的线圈的输入端，而推杆电机的电源输入端和24V电源和中间继电器的常开触点之间相串联，改变推杆电机电源正负极就改变推杆电机的推和缩动作，接中间继电器的目的是保护PLC的输出触点。安装有两个空气开关作为设备的保护，一个作为总开关，其中一个空气开关是保护变频器的，防止线路短路烧坏变频器。关键词：PLC；变频器；颜色传感器；推杆电机；硬件1引言1.1研究背景日常生活中，人们利用肉眼辨别不同颜色的东西，很多工厂的生产线上是利用人工分拣不同颜色的产品。随着现代工业生产向高速化、自动化方向的发展，特别是微机技术的不断深入发展，以微机技术为平台的可编程控制器（ProgrammableLogicalController）技术日益智能化和不断完善，使顺应各类场所的传感器连连续续的出现，它们凭借稳定性极佳、可以承受恶劣的环境考验、功能多和操作简单等优秀的特点，非常受自动控制领域产业欢迎，扮演工业自动控制领域不可或缺的地位。颜色分拣在工农行业中应用需求高，而在现在的市场经济中，竞争无处不在，各厂家为获得竞争优势，在技术上不断完善和反展、在质量上更加安全可靠和在操作上更加方便，从而获得客户们更多的订单。1.2研究的目的与意义中国制造业不断增多，从而对自动化程度要求越来越高，所以在自动化方面必须进行改革以适应生产上的需求。颜色分拣系统的出现改变了传统的分拣方式。实现自动控制的颜色分拣系统能够极大的提升生产效率和产品质量，明显消除靠人眼分拣产生的误差，有效减少员工的劳动强度并降低能源和资源的损耗。提高生产效率，为自己创造出最大的效益，在生产过程中不会出现失误，这样在尽量防止错误出现和故障的影响，将会为公司获取巨大的利益。自动化程度在制造产业中不断提高，使用规模不断拓展。分拣行业中自动化操作正在改变着分拣过程的动作方式的加工方法。实现自动分拣的系统可以明显地提高生产效率和产品质量，明显消除靠人4眼分拣产生的误差，有效减少职工的劳动强度并降低能源和资源的损耗。具备革命意义的自动化扭转着分拣行业的制造方式及其产品的传输形式。设计和安装的自动分拣系统，不断提高分拣行业的产品质量和生产效率，从而降低了加工上的误差和减少了劳动强度，所以自动分拣系统表现出非常明显的作用。色彩辨别普遍应用于各类工业检测和自动控制范畴，而生产过程当中一直靠人眼来辨别颜色工作现在已经被相关的颜色传感器所替换。如：各类物体外观颜色辨别如产品包装色标检测，产品外表特点颜色的检测，液体溶液颜色转变进程的检测与控制，能够应用在彩色打印机、医疗诊断、LED检测、液体颜色识别、电脑彩色监控标准、颜色产品加工控制、和油漆、纺织品、化装品及打印材料的彩色搭配等颜色检测产品等等。1.2.2国内研究状况颜色识别的分拣系统应用及其广泛，比如农业上应用它来分拣不同颜色的水果，蔬菜等农产品，工业上那就更多了，涉及颜色的东西都可以进行分类。对于分拣方面中国的研究非常少，而日本在1980年就已经依据工业发展需要提出自动分拣的观点，并且随后的发展逐步推进物流的信息化建设，发展物流信息管理系统的整体规划和建设，经过互联网使自动分拣系统加快获得实现和改善，同时对于怎么进一步加快分拣效率和减少物流本钱支付的研究也随之出现，但关于我国国内物流方面的介绍少之又少，多是因为国内物流行业发展到大规模扩张之间的时间较短，所以在分拣体系方面的研究当前来讲为数不多，这方面现有的有关建树的文献资料国内也缺乏。近几年国务院虽出台了部分鼓励物流成长的政策，但国内的物流业仍然处在一个劣势地位，智能化的分拣体系在国内几乎见不到踪迹，除邮政和顺丰之类如此的物流业巨头外，其他的物流企业仍然还在人工化的分拣方式，没有政府的资金鼓励，物流行业的发展步伐将很大地受到限制。伴随我国经济的飞跃，如：各类物体外观颜色辨别如产品包装色标检测，产品外表特性颜色的检测，液体溶液颜色转变过程的检测与把握，能够应用彩色打印机、医疗诊断、LED检测、液体颜色辨别、电脑彩色监控指标、颜色产物加工控制、和油漆、纺织品、化装品及打印材料的彩色搭配等颜色检测产品等等。我们很多实现了国产化。1.2.3国外研究状况TCS230是由美国TAOS公司推出的一款能辨别有颜色的物体的传感器，利用三原色定理，有颜色的物体在可见光的照射下，反射颜色光到颜色传感器，然后颜色传感器内5部对型号进行处理，输出数字量的信号，利用微机直接读取处理。TCS230一出现就迅速占领颜色辨别传感器领域的市场，也受到广大用户的欢迎，特别是加工业迫切需要这样的传感器充当人的眼睛。颜色传感器性能不断改进和更新，但作为最早出现的颜色传感器因为性能稳定，在工业自动化上占有相当高的地位。美国是最先使用条形码进行物品的分拣，当颜色传感器的现世，使用颜色分拣各类物体外观颜色辨别如物体包装色标检测，产品外观特性颜色的检测，液体溶液颜色变化进程的检测与把持，发达国家应用颜色传感器进行颜色辨别和分拣是非常普遍的，加快了自动化应用的发展，同时颜色分拣技术加快了工业和医疗卫生和文化产业发展。2颜色辨别正品分拣系统控制基本概况在系统的总体设计方面，首先对颜色分拣系统所需各部分零件进行研究和对电路进行设计；分别有PLC、变频器、三相减速电机、颜色传感器、51单片机最小系统、推杆电机，光电传感器，中间继电器等进行资料上的研究，接着进行传送带动力模块设计、颜色辨别模块的设计、分拣模块的设计、系统接线的设计、系统调试等。经过上述步骤，进行不断对出现的问题解决和对不足之处修改和完善。2.1系统的基本功能本系统的开发设计有以下功能：（1）对红，绿，蓝三种颜色辨别；（2）对不是红，绿