毕业论文：基于plc控制的全自动物料分拣系统设计

毕业论文：基于plc控制的全自动物料分拣系统设计内容摘要：

： 20 世纪 80 年代中期开始， PLC 在开放功能上取得较大发展。 主要在通信系统的开放，使各厂商的产品可以通信。 此外， PLC 开始采用标准化软件系统，增加高级语言编程，并完成了编程语言的标准化工作。 这一阶段的产品主要有西门子公司的 S7系列， AB 公司的 PLC5,SLC500、德维森的 V80 和 PPC11，加拿大 ONLINE CONTROL 公司与合控电气公司所开发的 OPENPLC 等。 PLC 在以后的发展方向可以概括为： (1)发展简易、经济的小型、微型 PLC； (2)致力于提高功能性价比； (3)能研制出功能强大、系统庞大、技术完善的 PLC。 PLC 的定义和特点 PLC 的定义 可编程序控制器简称 PLC，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、 计时、计数和算术运算等操作的指 令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 及有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 PLC 的特点 （ 1） 可靠性高、抗干扰能力强； （ 2） 编程简单、易于掌握； （ 3） 功能强、通用性好； （ 4） 设计、安装容易、维护工作量少； （ 5） 体积小、重量轻、功耗低。 PLC 的基本结构和基本原理 PLC 的基本结构 图 1 PLC的基本组成 如图 1， PLC 的基本组成： （ 1）中央处理单 元； （ 2） 存储器； （ 3） 输入 /输出接口； （ 4） 电源及外部设备。 PLC 的工作原理 当 PLC 运行后，工作过程分为三个阶段 ： 输入采样、用户程序执行和输出刷新。 完成三个阶段称作一个扫描周期。 在整个运行期间， PLC 的 CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 3 物料分拣系统的工作过程和设备选择 物料分拣系统的工作过程 按下启动按钮 X0， 物料台检测到有物料，则变频器驱动电机，使圆盘转动，再由圆盘通道和机械手把物料送到物料分拣带上检测，以上动作实现了上料的过程。 把物料送到检测台。 如果在 4秒钟内检测不到物料，红灯闪烁，否则绿灯闪烁，机械手、电动机和变频器不动作，整个系统停止。 当检测到物料时，物料提升到上限时，机械手臂先伸出，手爪夹紧物料后，手臂提升，再缩回，然后右旋，手臂伸出，下降，松开物料，手臂再提升，缩回，再回到左旋初始位置。 分拣台上光电传感器检测到物料时，启动传送带；当电感传感器检测到 金属物质的物料 时，活塞 1 伸出推动物料进入料槽再缩回；当到电容传感器检测到 非金属的物料 时，活塞 2伸出推动物料进入料槽再缩回。 当物料台再次检测到物料时，循环以上动作。 物料传输是通过机械手 和三相异步电动机及变频器来实现，机械手可通过伸出，下降，夹紧物料，提升，缩回等动作将物料从物料台送到传输带上，而三相异步电动机启动传送带的动作及变频器改变传输带的速度。 在传输带上，光电传感器是启动传输带运行的信号，用电容传感器和电感传感器来分拣传输带上的物料，电感传感器可检测金属物质的物料，电容传感器可检测非金属的物料。 这是实现分拣的动作。 三菱 PLC 的选型 表 1 I/O分配表 输入部分 输出部分 功能 地址 功能 地址 启动按 钮 X0 物料驱动电动机 Y0 物料检测 X13 红灯 Y17 物料提升上限 X11 绿灯 Y16 物料提升下限 X12 物料提升 Y1 手臂伸出限位 X5 手臂伸出 Y2 手臂缩回限位 X6 手臂缩回 Y3 手爪提升上限 X7 手爪提升 Y5 手爪下降下限 X10 手爪下降 Y4 手爪磁性开关 X2 手爪 (电磁阀 ) Y15 手臂左旋限位 X3 手臂左旋 Y6 手臂右旋限位 X4 手臂右旋 Y7 光电传感器 X22 推料一伸出 Y11 电感传感器 X20 推 料一缩回 Y10 电容传感器 X21 推料二伸出 Y12 推料一伸出限位 X14 推料二缩回 Y13 推料一缩回限位 X15 电动机转动及中速 Y21 推料二伸出限位 X16 推料二缩回限位 X17 停止按钮 X1 I/O 点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加 10%～ 20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。 根据物料分拣系统的工作过程可知，系统的输入信号有 19 个，输出信号有 16，因此选三菱 FX2N48MR。 三菱变频器的选择 在实践中常常将机械设备根据负载转矩特性不同，分为如下三类： （ 1）恒转矩负载； （ 2）恒功率负载； （ 3）流体类负载。 根据负载特性选取适当控制方式的三菱变频器 三菱变频器的控制方式主要分为： V/f 控制，包括开环和闭环；矢量控制，包括无速度传感器和带速度传感器控制；直接转矩控制；几种种方式的优缺点如下： （ 1） V/f 开环控制 优点：结构简单，调节容易，可用于通用鼠笼型异步电机； 缺点：低速力矩难保证，不能采用力矩控制，调速范围小 ； 主要采用场合：一般的风机，泵类节能调速或一台变频器带多台电机传动场合。 （ 2） V/f 闭环控制 优点：结构简单，调速精度比较高，可用于通用性异步电机； 缺点：低速力矩难保证，不能采用力矩控制，调速范围小，要增加速度传感器； 主要采用场合：用于保持压力，温度，流量， PH定值等过程场合。 （ 3）无速度传感器的矢量控制 优点：不需要速度传感器，力矩响应好、结构简单，速度控制范围较广； 缺点：需要设定电机参数，须有自动测试功能； 采用场合：一般工业设备，大多数调速场合。 （ 4）带有速度传感器的矢量控制 优点：力 矩控制性能良好，力矩响应好，调速精度高，速度控制范围大；。