基于plc自动分拣控制系统论文

基于plc自动分拣控制系统论文内容摘要：

示和控制等要求。 [3] 传感器一般由敏感元件、变换元件和其他辅助元件组成。 但是随着传感器集成技术的发展 ,传感器的信号调理与转换电路也会安装在传感器的壳体内或者与敏感元件集成在同一芯片之上。 因此 ,信号调理电路以及所需辅助电源都应作为传感器组成的一部分 ,如图 21 所示。 图 21 传感器的组成示意图 敏感元件 ??感受被测量 ,并输出与被测量成确定关系的其他量的元件 ,如膜片和波纹管 ,可以把被测压力变成位移量。 若敏感元件能直接输出电量 (如热电偶 ),就兼 为传感元件了。 还有一些新型传感器 ,如压阻式和谐振式压力传感器、差动变压器式位移传感器等 ,其敏感元件和传感器就完全是融为一体的。 变换元件 ??又称传感元件 ,是传感器的重要组成元件。 它可以直接感受被测量 (一般为非电量 )且输出与被测量成确定关系的电量 ,如热电偶和热敏电阻。 传感元件也可以不直接感受被测量 ,而只感受与被测量成确定关系的其他非电量。 例如 ,差动变压器式压力传感器 ,并不直接感受压力 ,而只是感受与被测压力成确定关系的衔铁位移量 ,然后输出电量。 一般情况下使用的都是这种传感元件。 信号调理与转换电路 ??能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录和控制的有用信号的电路。 信号调理与转换电路根据传感元件类型的不同有很多种类 ,常用的电路有电桥、放大器、振动器和阻抗变换器等。 传感器根据使用要求的不同 ,可以做的很简单 ,也可以做的很复杂。 可以使带反馈的闭环系统 ,也可以是不带反馈的开环系统。 因此 ,传感器的组成将依不同的情况而有所差异 [2]。 传感器的选择 关振荡能力衰减 ,内部电路的参数发生变化。 由此 ,可识别出有无金属物体接近 ,进而控制开关的通或断。 本系统用该器件来检测铁质材料。 电容传 感器也属于具有开关量输出的位置传感器 ,是一种接近式开关。 它的测量头通常是构成电容器的一个极板 ,而另一个极板是待测物体的本身。 当物体移向接近开关时 ,物体和接近开关的介电常数发生变化 ,使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化。 由此 ,便可控制开关的接通和关断。 本装置中电容传感器是用于检测铝质材料 [1]。 传感器是将被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种变换器。 它主要被用于检测系统本身与作业对象、作业环境的状态 ,为有效地控制系统的动作提供信息。 根据本设计的要求需要对位置检测装置、视觉传感器进行选用。 位置 检测装置检测气缸动作是否到位 ,视觉传感器是为了完成对物料的识别。 (1)位置检测装置 在本设计中 ,当气缸执行动作时 ,应有相应的位置检测装置检测动作是否到位 ,常用的位置检测装置是行程开关。 行程开关又称限位开关 ,是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器 ,用于控制机械设备的行程及限位保护。 在实际生产中 ,将行程开关安装在预先安排的位置 ,当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时 ,行程开关的触点动作 ,实现电路的切换。 行程开关的品种规格很多 ,按其操作结构可分为直动、滚轮直动、杠杆单、双轮等。 选用行程开 关时 ,应根据不同使用场合 ,满足各方面的要求来进行选择。 本设计中采用直线接触式磁感应开关检测气缸回位动作是否到位 ,当运动到指定位置时 ,碰到行程开关 ,终结上一个动作 ,准备执行下一个动作。 (2)视觉传感器 系统视觉的作用就是最大程度模仿人的眼睛 ,能够对不同的物体进行识别 ,本系统采用材质传感器和颜色传感器 ,对物料进行分拣。 电感式接近开关属于有开关量输出的位置传感器 ,用来检测金属物体。 它由 LC 高频振荡器和放大处理电路组成 ,利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时 ,使物体内部产生涡 流。 这个涡流反作用于接近开关 ,使接近开 根据不同物料有不同的颜色 ,可以针对一种颜色的物料进行拣出。 颜色传感器同样也属于具有开关量输出的位置传感器。 它是在 Si 等多数光电二极管之前 ,分别放置 R(红 )、 G(绿 )、 B(蓝 )三种颜色的彩色滤光器 ,以便处理各自的输出信号并识别彩色的方法。 材料分拣系统采用它主要是用来识别红色与绿色的材料。 目前 ,用于颜色识别的传感器有两种基本类型 :①色标传感器 ,它使用一个白炽灯光源或单色 LED 光源。 ② RGB(红绿蓝 )颜色传感器 ,它检测物体的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、光纤型的 ,封装在各种金属和聚碳酸脂外壳中。 典型的输出有 :NPN 和 PNP、继电器和模拟输出。 为了便于 PCL 控制程序的编写 ,利于公司企业的经济效益 ,综合其各种情况 ,在本设计 ,选择 RGB 颜色传感器着为识别物料颜色的装置 ,继电器输出方式 ,便于 PLC 控制系统的简单化 ,控制系统更容易实现 [4~5]。 驱动部分的分析与选择 系统的驱动系统是驱动执行机构运动的传动装置 ,其驱动系统根据动力源的不同 ,分为液压、气压、电气、机械、气液联合和电液联合等多种方式。 目前采用的主要 有液压、气压、电气这三种驱动方式。 液压驱动 ,功率重量比大 ,可实现频繁平稳的变速和换向 ,容易实现过载保护 ,可自行润滑 ,使用寿命长。 但也存在其油液容易泄露污染环境 ,需要配备油源 ,成本较高 ,工作噪声较大。 电气驱动 ,控制精度高 ,驱动力较大 ,响应快 ,信号检测、传递、处理方便。 但是由于这种驱动方式价格昂贵 ,限制了在一些场合的应用。 因此 ,人们寻求其他一些经济适用的驱动方式。 气压驱动具有价格低廉、结构简单、功率体积比高、无污染及抗干扰性强、在工业机械手中应用较多。 另一方面 ,气动技术作为“廉价的自动化 技术” ,由于其元器件性能的不断提高 ,生产成本的不断降低 ,被广泛应用于现代化工业生产领域。 在现代化的成套设备与自动化生产线上 ,几乎都配有气动系统。 气动机械手技术已经成为能够满足许多行业生产实践要求的一种重要使用工具。 表21 给出了各种控制方式的比较 : 表 21 各种控制方式的比较 项目 气压传动 液压传动 电气传动 机械传送 系统结构 简单 复杂 复杂 较复杂 安装自由度 大 大 中 小 输出力 稍大 大 小 不太大 定位精度 一般 一般 很高 高 动作速度 大 稍大 大 小 响应速度 慢 快 快 中 清洁度 清洁 可能有污染 清洁 较清洁 维护 简单 比气动复杂 需要专门技术 简单 价格 一般 稍高 高 一般 技术要求 较低 较高 最高 较低 控制自由度 大 大 中 小 危险性 几乎无问题 注意着火 一般无问题 无特殊问题 通过以上三种驱动方式的比较选用气动驱动的方式 ,不仅能够满足了本设计的要求 ,而且节约了成本 [16~18]。 执行机构的选择 在气压传动系统中 ,组成气动回路是为了驱动用于各种不同目的机械装置 ,其最重要的三个控制内容是 :力的大小、运动的方向和运动的速度。 与生产装置相连接 的各种类型的气缸 ,靠压力控制阀、方向控制阀和流量控制阀分别实现对三个内容的控制 ,正是利用它们组成了各种气动控制回路。 现今各控制系统中用于分拣物料的执行机构主要有以下几种 : (1)机械手夹持式 夹持式手部的结构与人手类似 ,是工业机械广泛应用的一种手部形式。 它主要由手指、传动机构、驱动机构组成。 其又可分为内撑式、外夹式和内外夹持式 ,区别在于夹持工件的部位不同 ,手爪动作方向相反。 夹持式手部设计时应注意以下事项 :①手指应有一定的开闭范围。 ②手指应具有适当的夹紧力。 ③要保证工件在手指内的定位精度。 ④结构紧 凑 ,重量轻 ,效率高。 ⑤通用性和可换性。 [19] (2)气吸式 气吸式手部又称为真空吸盘式手部 ,它是通过吸盘内产生真空或负压 ,利用压差而将工件吸附 ,是工业机械手常用的一种吸持工件的装置。 它由吸盘、吸盘架及进排气系统组成 ,具有结构简单、质量轻、不易损伤工件、使用方便可靠等优点。 但要求工件上与吸盘接触的部位光滑平整、清洁、被吸附工件材质致密 ,没有透气空隙。 主要适应于板材、薄壁零件、陶瓷搪瓷制品、玻璃制品、纸张及塑料等表面光滑工件的抓取。 气吸式又可分为 :负压吸盘 :真空式、喷气式、自挤式空气吸盘。 磁 力吸盘 :永磁吸盘、电磁吸盘。 真空式吸附型它是利用真空泵抽出吸附头的空气而形成真空 ,故称真空式。 喷气式吸附的工作原理是当压缩空气高速进入喷嘴时 ,由于管路的开始段截面积是逐渐收缩的 ,所以气流速度逐渐增大 ,在吸气口处形成负压。 吸附头与吸气口连同 ,故形成真空 ,以吸住工件。 自挤式空气吸盘是将软质吸盘按压在工件的表面 ,挤出吸盘内的空气、从而造成真空、吸住工件。 磁吸式手是利用工件的导磁性 ,利用永久磁铁或电磁铁通电后产生的磁力来吸附材料工件。 (3)气缸式 气缸输出直线往复式气缸是气动执行元件之一。 目前最常选用的 是标准气缸 ,其结构和参数都已系列化、标准化。