应用plc实现自动输送分拣系统控制毕业设计(编辑修改稿)

应用plc实现自动输送分拣系统控制毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

， 将 电感传感器 安装在垂直高于 传送带 的位置处 ，电容传感器 安装在垂直高于 传送带 处 ，颜色传感器则为。 每个气缸间距离为 8cm，传感器与相应气缸距离为 7mm，出料处距第一处气缸 26cm。 各传感器位置如下 ： 图 各传感器位置 分布 图 在硬件测量设计上主要利用编码器进行测量。 首先，在编译程序上定义 1 个高速计数器。 然后，在系统正常工作时，编码器将电机转速转换成脉冲信号，再驱动高速计数器对其进行计数。 最后，通过对脉冲的计数设计出相邻物料之间的步距、传感器与气缸之间的步距以及物品从出库到终点的步距。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 7 总体设计 本次 控制系统设计由 硬件 和 设计 软件设计 两 部分 组成。 硬件部分 可详细地 分为控制部分、传感器部分、气动部分、电动部分、输送部分以及电源部分。 控制部分 采用西门子 S7200 型 PLC(CPU224)外加 1 个扩展模块（ EM221） ； 传感器部分由标识传感器、电容式接近开关 、 电感式接近开关 、编码器、光电开关 组成 ； 输送部分则是由 单相 交流 异步 电 动 机驱动的皮带式输送装置 ；气动部分采用亚达空压机、分水滤气器、减压器、油雾器、气缸及输气管道；电动部分主要有电控换向阀、阀岛及磁性开关组成 ； 电源 供电采用 24 伏 直流 稳压电源。 软件设计部分主要通过设计 PLC 梯形图实现分拣功能 和设计组态界面实现上位机监控功能。 控制程序设计部分大体分为 5 个部分：定义和调用高速计数器、传送带的运行和停止、设定档位、流程、物料的出库及分拣、报警保护。 组 态设计主要有组态与 PLC 的通讯 、 监控界面绘制 、 数据变量分配等。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 8 3 系统的 硬件设计 系统 硬件 选型 设计 针对本课题的研究内容，首先，建立本课题的硬件系统， 然后，根据所要实现的功能，选择相关器件。 为了使 系统 具有 稳定可靠的工作性能 ，则需要对元器件进行选型，那么，选用何种产品能使得硬件系统具有更高的性价比也就成为硬件设计的重点。 编码器的选型 设计 编码器 为传感器类的一种，是将信号或数据编制、转换为可用以通讯、传输和存储形式的设备。 编码器是把角位移或直 线位移转换成电信号的一种装置。 按照读出方式，编码器可以分为接触式和非接触式两种。 接触式采用电刷输出，以电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是 “1”还是 “0”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是 “1”还是 “0”； 旋转编码器是一种光电式旋转测量装置，它将被测的角位移直接转换成数字信号（高速脉冲信号）。 因此，可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给 PLC，利用 PLC 的高速计数器对其脉冲信号进行计数，以获得测量结果。 不同型号的旋转编码器，其输出脉冲的相数也不同。 按 照工作原理，编码器可分为增量式和绝对式两类。 增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。 绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。 增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲 A、 B 和 Z 相； 由于 A、B 两相相差 90 度，可通过比较 A 相在前还是 B 相在前，以判别编码器的正转与反转，沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 9 通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。 它的优点是原理构造简单 、 机械平均寿命 长、 抗干扰能力强 、 可靠性高 、 适 合于长距离传输。 选型及 性能特点 为了 节省系统所占空间和不影响周边环境， 并且具备较好的工作性能， 本次设计选择日本欧姆龙公司生产的 E6A2CW5C 型号的编码器。 此型号编码器采用密封轴承和 半径 8mm 的 不锈钢旋转轴，输出 脉冲为 A、 B 两相，具有响应频率高，无噪音等特点。 主要 应用在一些 计数，变速等场合。 编码器的技术参数 此类型编码器主要相关参数如下：工作电压 12～ 24 V；分辨率 100P/R； 输出相 A、 B 两相 ； 最大 响应频率 20KHz；旋转方向 正向 ； 输出方式 集电极开路输 出。 可编程控制器的选型 设计 可编程控制器实质上是一种工业计算机，只不过它比一般的计算机具有更强的与工业过程 相连接的接口和更直接的适应于控制要求的编程语言，故可编程控制器 与计算机的组成十分相似。 从硬件结构看，它有中央处理单元、存储器、输入 / 输出单元 、编程器、电源等主要部件组成。 如下图所示： 图 可编程控制器基本结构 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 10 选型及 性能特点 本次设计的系统的控制部分可选用西门子 、 三菱 、 欧姆龙等多家 PLC，介于西门子公司生产的可编程控制器具有极高的可靠性、极丰富的指令集、易于掌握、便捷的操作、丰富的内置集成功能、实时特性、强劲的通讯能力、丰富的扩展模块并适用于各种场合中的检测、 监控 等优点 ， 本次设计采用此品牌可编程控制器，为了在实现功能的同时也能将成本降到最低，因此， 通过对输入输出点的计算 选用 S7200 系列CPU224 的可编程控制器以及一个扩展模块 EM221。 可编 程控制器 的 技术参数 此类型可编程控制器主要相关参数如下： 工作电压 24V 直流电； 输入 点数 14；输出点数 10；可扩展模块数量 7 块；高速计数器数量 6 个（ HSC0～ 5）。 空 气 压 缩 机的选型 设计 气 压 缩 机简介 空气压缩机是 气源装置中的主体，它是将电动机的机械能转换成气 压的装置，是压缩空气的气压发生装置。 空气压缩机 按工作原理可分为容积型压缩机和速度型压缩机。 容积型压缩机的工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力。 速度型压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度 ，使气体分子具有的动能转化为气体的压力能，从而提高压缩空气的压力。 气 压 缩 机的 选型及 性能特点 本设计的系统的空 气 压 缩 机可分为容积式、螺杆式、活塞式 空气压缩机，因为螺杆式空气压缩机具有优良的可靠性能，因此，本次设计选择此种空压机，同时这种工作方 式的空压机还具有机组重量轻、震动小、噪声低、操作方便、 运行效率高等特点，通过市场调研及多方咨询，选择杭州萧山亚达公司的 型号的静音空气压缩机，同时，此型号的空气压缩机还具备体积小、操作简单、供压适中的特点。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 11 3. 静音 空压机的技术参数 此类型空 压机 主要相关参数：工作电压 220V； 额定功率 125W； 适用压力 ； 最高压力。 换向阀 的选型 设计 换向型方向控制阀 (简称换向阀 )，是通过改变气流通道而使气体流动方向发生变化，从而达到改变气动执行元件运动方向目的。 它包括气压控制换向阀、电磁控制换向阀、机械控制换向阀、人力控制换向阀和时间控制换向阀等。 的选型及 工作性能 为了安全环保 及从可行性等方面 考虑， 本次设计 采用气动装置完成物料的出库、入库。 在整个气动装置中起到主导控制作用的就是电控 换向阀，出于无污染，不用提供动力资源且使用寿命长，体积小的原因，此次设计选用济南杰菲特公司生产的SR540RN18R 型号的电控换向阀。 同时，为了使设计的气动部分工作更加顺利，并能适应设计的规模，整个气动部分均选用 这一 公司 的 生产装置，有气缸、磁性开关、减压器、油雾器 等部件。 3. SR540 换向阀 的技术参数 此类型 换向阀 主要相关参数：换向时间 小于 秒；工作介质 洁净压缩 空气；工作压力范围 ～。 电动机的选型设计 单相交流电动机只有一个绕组，并且转 子是鼠笼式的。 由于单相电不能产生旋转 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 12 磁场。 因此，要使单相电动机能自动旋转起来，就要在定子中加上一个起动绕组， 起动绕组与主绕组在空间上相差 90 度，这样起动绕组就要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差 90 度。 这样两个在时间上相差 90 度的电流通入两个在空间上相差 90 度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动。 此次设计的自动分拣系统的传送部分主要由电动机完成，在电动机的选择上也就尤为重要，电动机转速过快，传感器无法识别 传送带上的物品，转速过慢，则会浪费更多的时间。 由于大部分电机转速过快且噪音大，因此，不适合本次设计的系统。 为了能配合传感器的识别工作以及实验室环境，我采用了联谊公司生产的带减速器的YN606 型号电机作为设计传送部分的动力来源。 其中，配套的减速器为 60JB150G08型号的变速齿轮箱。 此外，此电机还具有体积小、免维修、寿命长 等 优点。 单相交流电机的技术参数 主要相关参数：工作电压 220V； 额定频率 50Hz； 额定电流 ； 额定功率 6W； 减速比 1： 30； 空载转速 1550r/min。 稳压电源的选型 设计 直流稳压电源又称直流稳压器。 它的供电电压大都是交流电压，当交流供电电压或负载电阻变化时，稳压器的直 流 输出电压都能保持稳定。 为了使 本次设计更加趋于实验室环境，故设备规模较小， 由于外部设备较多 ， PLC内部供电不足， 因此需要一个稳压电源 供电， 将我们日常所用的 220V 交流电转换成24V 直流电，为了得到更高的性价比，本次设计的电源部分选用上海明纬电子有限公沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 13 司生产的 HS5024 型号的稳压电源。 3. HS5024 直流稳 压电源的技术参数 主要相关参数如下：输入电压电流 115VAC,； 输入频率50/60Hz； 输出电压电流 24VDC,。 传感器的选型 设计 本次毕业设计的自动分拣系统可检测 3 种材质的物品，在设计中对每种材质的物品的检测均有多种检测方法。 由于物料分 3 种，分别是铁质、铝质和塑料。 由于铝质传感器很难在市场上找到，故选用金属传感器代替。 因此在传感器排序上要安排得当，否则，无法达到预期的设计效果。 我将铁质传感器放在第 1 位，金属传感器放在第 2位，最后的是颜色传感器。 接 近传感器可以在不与目标物实际接触的情况下检测靠近传感器的金属目标物。 根据操作 原理，接近传感器大致可以分为以下三类：利用电磁感应的高频振荡型、 使用磁铁的磁力型和利用电容变化的电容型。 一般接近开关有两种安装方式：齐平安装和非齐平安装。 齐平安装：接近开关头部可以和金属安装支架相平安装。 非齐平安装：接近开关头部不能和金属安装支架相平安装。 一般，可以齐平安装的接近开关也可以非齐平安装，但非齐平安装的接近开关不能齐平安装。 这是因为，可以齐平安装的接近开关头部带有屏蔽，齐平安装时，其检测不到金属安装支架，而非齐平 安装的接近开关不带屏蔽，当齐平安装时，其可以检测到金属安装 支架。 正因为如此，非齐平安装的接近开关的灵敏度比齐平安装的灵敏度要大些，在实际应用中可以根据实际需要选用。 1. 电感式接近开关的选型 设计 （ 1）电感式接近开关简介 电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由 LC 高频振荡器和放沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 14 大电路组成，利用金属物体接近这个能产生电磁。