基于plc的材料分拣系统毕业论文(编辑修改稿)

基于plc的材料分拣系统毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

三、 在 设计 中 选择的电容传感器是 武汉超荣电子有限公司 供应 的 电容式接 近传感器CCJ/CRJ 系列。 主要是因为它有以下优点：电容式接近开关 CCJ/CRJ 系列具有多种电源、响应频率快等特点，能可靠的检测金属、非金属。 用于工业控制的非金属检测定位、限位以及料位、液位的检测。 输出有 NPN 输出、 PNP 输出、电压 0－ 5DVC； 0－ 30DVC输出、 90－ 260VAC，检测距离从 4mm25mm 不等。 颜色传感器 的 介绍 考虑到本次设计是推出式物流分拣装置及分拣信号自动识别系统设计 ， 分拣装置采用动力式皮带输送装置，驱动装置是选用电动机。 在分拣系统中的信号采集最后一部分主要依靠色敏 传感器。 因为各个物块的颜色不同，根据颜色值的变化能分清是否要实行分拣操作。 由于只要求分拣系统能分辨颜色值的变化，而对物品的颜色标定没有具体要求。 具体的颜色测量方式有三种：直接式、透射式、反射式 ,考虑到系统用在物品分拣系统上，所以使用反射式测量方式。 在分拣支路上安装色敏传感器，通过调整色敏传感器的工作点，进行颜色测定时，须对信号采集电路的信号输出大小进行计算，得出被测物块的颜色值，把所测的颜色值同 PLC 中的物块颜色值进行比较，得到它们之间最相关的值，确定所测值的颜色。 如果需要分拣则驱动气动执行机构。 本设计 分析了目前市场上应用极为广泛的颜色传感器类型和每种颜色传感器的应用场合，以选择最适合在本设计中所能应用的传感器。 目前，用于颜色识别的传感器有两种基本类型（都属于光电式的）：其一是色标传感器，它使用一个白炽灯光源或单色LED 光源；其二是 RGB（红绿蓝）颜色传感器，它检测目标物体对三基色的反射比率，从而鉴别物体颜色。 这类装置许多是温反射型、光束型和光纤型的，封装在各种金属和聚碳酸酯外壳中。 典型的输出包括： NPN 和 PNP、继电器和模拟输出。 RGB 颜色传感器对相似颜色和色调的检测可靠性较高。 它是通过测量构成物体颜色的三基色的反射比率实现颜色检测的。 由于这种颜色检测法精密度极高，所以 RGB传感器能准确区别极其相似的颜色，甚至相同颜色的不同色调。 一般 RGB 传感器都有红、绿、蓝三种光源。 三种光通过同一透镜发射后被目标物体反射。 光被反射或吸收的量值取决于物体颜色。 RGB 传感器有两种测量模式。 一种是分析红、绿、蓝光的比例。 因为检测距离无论怎样变化，只能引起光强的变化，而三种颜色光的比例不会变，因此，即使在目标有机械振动的场合也可以检测。 第二种模式是利用红绿蓝三基色的反射光强度实现检测目的。 利用这种模式可实现微小 颜色判别的检测，但传感器会受目标机械位置的影响。 无论应用哪种模式，大多数 RGB 传感器都有导向功能，使其非常容易设置。 这种传感器大多数都有内建的某种形式的图表和 阀值，利用它可确定操作特性。 色标传感器常用于检测特定色标或物体上的斑点，它是通过与非色标区相比较来实现色标检测，而不是直接测量颜色。 色标传感器实际是一种反向装置，光源垂直于目标物体安装，而接收器与物体成锐角方向安装，让它只检测来自目标物体的散射光，从而避免传感器直接接收反射光，并且可使光束聚焦很窄。 白炽灯和单色光源都可用于色标检测。 *******毕业（论文） 13 颜色传感器 种类很多，仔细考虑了一下，还是决定选择 CS 系列颜色传感器中的 CS3型。 测量范围是 60mm，可分辨三种颜色，工作温度是 10～ 55℃ ；工作频率是 250Hz；输出方式是 PNP；工作电源 12～ 30VDC。 应用范围： CS 系列色彩检测器是应用于自动化生产线上的色彩测量的传感器，具有测量速度快、分辨率高、不受外界光线干扰且无须任何保养的特点。 可非接触监控彩色及透明的物体。 主要应用于印刷品、包装标签、填充物、包装记号、商标、零件的辩识和分类。 电动机部分 本设计 选用的是三相异步电动机。 目前较常用的交流电动机有 两种： 三相异步电动机。 单相交流电动机。 第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。 三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。 单 相电源相与相之间的电压在相位上是相差 120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差 120 度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化是同步的。 旋转磁场的转速为： n=60f/P （ 34） 式中 f 为电源频率、 P 是磁场的磁极对数、 n 的单位是：每分钟转数。 根据此式我们知道，电动机的转速与磁极数和使用电源的频率有关，为此，控制交流电动机的转速有两种方法： 改变磁极法； 变频法。 以往多用第一种方法，现在则利用变频技术实现对交流电动机的无级变速控制。 旋转磁场的旋转方向与绕组中电流的相序有关。 相序 A、 B、 C 顺时针排列，磁场顺时针方向旋转，若把三根电源线中的任意两根对调，例如将 B 相电流通入 C 相绕组中， C 相电流通入 B 相绕组中，则相序变为： C、 B、 A，则磁场必然逆时针方 向旋转。 利用这一特性我们可很方便地改变三相电动机的旋转方向。 定子绕组产生旋转磁场后，转子导条（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向以 n1的转速旋转起来。 一般情况下，电动机的实际转速 n1 低于旋转磁场的转速 n。 因为假设n 和 n1 相同 ，则转子导条与旋转磁场就没有相对运动，就不会切割磁力线，也就不会产生电磁转矩，所以转子的转速 n1 必然小于 n。 为此我们称三相电动机为异步电动机。 相对于本分拣系统设置要求我选用浙江省瑞安 市金龙调速电机厂 生产的 YS 系 YS 8024 型号 三相异步电动机。 它按照国家标准设计制 造，具有高效、节能、噪声低、振动小、寿命长、维护方便、起动转矩大等特点，采用 B 级绝缘，外壳防护等级为 IP44，冷却方式为 IC411，额定电压为 380V，额定频率为 50Hz，额定功率为 750W。 空气压缩机 空气压缩机是 本材料分拣系统 装置中 不可缺少的部分 ，它是将 电 动机的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。 空气压缩机的种类很多，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**:基于 PLC 的材料分拣系统设计 14 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。 空气压缩机的选择主要依据气动系统的工作压力和流量。 气源的工作压力应比气动系统中的最高工作压力高 20%左右，因为要考虑供气管道的沿程损失和局部损失。 如果系统中某些地方的工作压力要求较低，可以采用减压阀来供气。 空气压缩机的额定排气压力分为低压（ ~）、中压（ ~10MPa）、 高压（ 10~100MPa）和超 高压（ 100MPa以上）。 基于本分拣系统的工作要求选用的是 威普德尔工业机械系列的 标准型 涡轮空气压缩机，产品性能优越，效率高，运行可靠。 主要是因为它 体积少 、 重量轻 、 结构精密 、 运动部件少 、 无磨损。 此外还有： （ 1） 安装简单 产品出厂时，机器内已添加足量的专用油，所以安装就位，就可以自动运行。 （ 2） 节省电力 机器的操控是由系统伍自动调节，特别 双涡轮供气或单机供气，大幅 减少运行耗电量达 60%真正做到高效节能。 （ 3） 节省易耗品 特殊设计的双柱形油气罐，罐内构筑多个立面，使油气混合气体在罐内经数次 分离但又不产生城市降，减小油雾，延长加油周期和油雾分离器的使用时间，使用权其能长时间输出含油量低于 3PPM 的压缩空气。 （ 4） 超级润滑 油 特殊配方和添加剂合成的 GLX 系列空气压缩机开发的超级润滑油，客观存在的润滑性能，密封性能，冷却性能，降噪和防腐蚀等方面都有良好表现，在高温时的热稳定性和抗氧化性使涡轮压缩机在各种高温 、高压、超负载实验中都能保持最佳状态。 *******毕业（论文） 15 第 4 章 基于 PLC 的材料分拣系统的 软件 部分 设计 本课题是关于材料分拣系统的设计。 本设计 采用 可编程序控制器对分拣部分进行控制。 最初研制生产的 PLC 主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置。 它们的运行方式是不同的：继电器控制装置采用硬接线逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点在继电器控制线路的那个位置 会 立即同时动作。 PLC 的 CPU 则采用顺序逻辑扫描用户程序的串行运行方式，即如果 一个逻辑线圈被接通或断开，该线圈的程序 中所有的触点（包括起常开或常闭触点）不会立即动作，必须等到扫描到该触点时 才会动作。 而用户最常用的编程语言就是梯形图，梯形图就是从继电器控制电路图演变而来，以图形符号及其相互之间的相互关系表示相互关系。 梯形图编程是各种 PC 通用的方式。 尽管各种 PC 的指令系统以及指令的助记符不完全相同，但梯形图的设计方法基本上是相同的。 首先，梯形图按自上而下，从左至右的顺序排列，每个继电器为一个逻辑行，即一层阶梯。 没一逻辑行起于左母线，终于右母线。 继电器线圈与右母线直接相连接，不能在继电器线圈与右母线之间连接其它元素。 梯形图中 ，一般情况下，某个编号的继电器线圈只能出现一次，而继电器的接点则可无限引用，既可是常开接点，也可是常闭接点。 输入继电器的线圈由输入点上的外部输入信号驱动。 因此，梯形图中输入继电器的接点用以表示对应点的输入信号。 语句编程也是各种 PC 通用的编程方式。 通常是 根据梯形图来进行语句表编程。 由于 PC 的指令比较简单，所以语句表编程比较简单。 首先，对梯形图的的并列支路编程时，先上后下、先左后右。 其次，在较复杂的梯形图中，常遇到几个逻辑组相串联或相并联的情况，其逻辑运算比较复杂，编程时需用接点组的串、并联指令，这时需要使用堆栈。 可编程控制器运行时，在系统程序的监视下，按常规的顺序对系统内部的各个任务进行查询、判断和执行， CPU 每一个时刻只能执行一个操作，随着时间延伸，一个动作接一个动作顺序执行，这种分时操作过程 称为扫描。 扫描过程周而复始的不断循环。 一个扫描过程称为扫描周期。 在一个扫描周期内，前面执行的结果，马上就可被后面的将要执行的任务所用。 材料分拣系统的软件设计 流程图 本课题要求实现三种物料的分拣， 分别是铁质物料、铝质物料、红色物料等。 本系统采用可编程控制器 来控制分拣系统装置。 系统开始运行 时 ，第一个光电传感器 首先检测进料槽有无物料，若有开始上料 （我设置的是每 3 秒一次把物料推上传送带） ，之后启动传送带 （系统启动时延迟 1 秒工作）。 传送带启动后，物料到达第一个电感传感器传感器开始检测，若是铁块，推下，不是继续前行。 到达第二个电容传感器时又开始检测，若是铝块，推下，不是继续往前传送，到达第三个颜色传感器，开始检测，若是带有颜色的物块，推下，没有继续前行。 第四个传感器是备用传感器，它主要起到把前面漏拣的物料分拣下来，只要有物块就推下。 这是一个循环过程。 若第一个光电传感器没检测到物料，则断电延时器开始记时，到一周期后断电， 整个系统停止。 直至检测下料槽的光电传感器检测到物料时才会启动整个系统重新开始工作，进行物料分拣。 以下是我对于以上设计思路来进行软件程序设计的。 分拣系统的软件设计 结构图如图 41 所示。 **:基于 PLC 的材料分拣系统设计 16 图 41 材料分拣系统 软件设计流程图 分拣系统的 梯形图 设计 根据要求， 利 用 PLC 的基本逻辑指令来实现分拣系统的控制 程序编程。 一、 首先是 进料槽 控制部分 开始工作时，如果 进料槽 有 待分拣的 物料，则 进料槽 的光 电传感器就接受到信号，然后把信号传送给 PLC。 PLC 通过 控制 电磁阀来控制气缸推手把物料推入传送带。 本 设计的是每三秒钟推一次物料。 在光电传感器检测到物料时，程序首先形成自锁，同时记时器 1 开始记时 ，气缸推手把物料推入传送带。 记时器 1 和记时器 2 主要是控制 进料槽的推手每三秒工作一次。 这样被分拣物料就会有规律的被传送到传送带上被分拣。 X000就代表光电传感器的输入信号。 X00 X002 分别是行程开关，用来控制 Y000、 Y001。 Y000、。