基于PLC的材料分拣模型控制系统设计Word文件下载.docx
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Abstract:
Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,modernindustrialcontrolsystemsbecomemorecomplicated,thetraditionalcontrolofscienceisfacingnewchallenges.PLCwithitssmallsize,full-featured,lowcostandhighreliabilityhasuniqueadvantages,invariousfieldshasbeenappliedwidely.TheuseofPLCcontrolsystemgreatlyimprovedthereliabilityandautomationlevel,providingamorereliableproductionandprotection.HowtogivefullplaytoPLCautomaticcontroladvantages,isanimportantsubjectinoneoftheautomaticcontrol.
Thistopicisinthiscontext,thesurroundingmaterialsortingdevicebasedonPLCdesignofastudy.
PaperfirstdescribesthematerialsortingdevicePLCbacksthedevelopment,currentstatusandfuturedirections.Then,showtheworkofPLCcontrolsystemforautomaticsortingprincipleandThedesignofthehardwareandsoftwaredesigninPLCcontrolsystem.
Keywords:
programmablecontroller;
materialsorting;
automaticcontrol;
sensor
1前言
分拣是把很多货物按品种从不同的地点和单位分配到所设置的场地的作业。
按分拣的手段不同，可分为人工分拣、机械分拣和自动分拣。
目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。
这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。
由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多。
随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。
针对上述问题，利用PLC技术设计了一种成本低，效率高的材料自动分拣装置，在材料分拣过程中取得了较好的控制效果。
随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制几乎扩展到所有工业领域。
现代社会要求制造业对市场要求做出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。
为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的看着系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程控制器（ProgrammableLogicController，PLC）正是顺应着一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。
物料分拣采用可编程控制器PLC进行控制，能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率低且劳动强度大大降低，可显著提高劳动生产率。
而且，分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接，实现对物料实物流、物料信息流的分配和管理。
其设计采用标准化、模块化的组装，具有系统布局灵活，维护、检修方便等特点，受场地原因影响不大。
同时，只要根据不同的分拣对象，对本系统稍加修改即可实现要求。
PLC控制分拣装置涵盖了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容，是实际工业现场生产设备的微缩模型。
应用PLC技术结合气动、传感器和位置控制等技术，设计不同类型材料的自动分拣控制系统。
该系统的灵活性较强，程序开发简单，可适应进行材料分拣的弹性生产线的需求。
本文主要介绍了PLC控制系统的硬件和软件设计，以及一些调试方法。
2材料分拣装置结构及总体设计原理
2.1材料分拣装置工作过程概述
如图1所示为本分拣装置的结构示意图。
图1 材料分拣装置结构示意图
Fig1Materialsortingdevicestructurediagram
它采用台式结构，内置电源，有步进电机、汽缸、电磁阀、旋转编码器、气动减压器、滤清器、气压指示等部件，可与各类气源相连接。
选用颜色识别传感器及对不同材料敏感的电容式和电感式传感器，分别固定在网板上，且允许重新安装传感器排列位置或选择网板不同区域安装。
系统上电后，可编程序控制器首先控制启动输送带，下料传感器SN检测料槽有无物料，若无料，输送带运转一个周期后自动停止等待下料；
当料槽有料时，下料传感器输出信号给PLC，PLC控制输送带继续运转，同时控制气动阀5进行下料，每次下料时间间隔可以进行调整。
物料传感器SA为电感传感器，当检测出物料为铁质物料时，反馈信号送PLC，由PLC控制气动阀1动作选出该物料；
物料传感器SB为电容传感器，当检测出物料为铝质物料时，反馈信号送PLC,PLC控制气动阀2动作选出该物料；
物料传感器SC为颜色传感器，当检测出物料的颜色为待检测颜色时，
PLC控制气动阀3动作选出该物料。
物料传感器SD为备用传感器。
当系统设定为分拣某种颜色的金属或非金属物料时，由程序记忆各传感器的状态，完成分拣任务。
系统的技术指标
输入电压：
AC200～240V（带保护地三芯插座）消耗功率：
250W
环境温度范围：
-5～40℃
气源：
大于0.2MPa切小于0.85Mpa系统的设计要求
系统的设计要求主要包括功能要求和控制要求，进行设计之前，首先应分析控制对象的要求。
功能要求
材料分拣装置应实现基本功能如下
（物料重量均为0.1kg,空心立方体,体积75cm3）
（1）分拣出金属和非金属
（2）分拣某一颜色块
（3）分拣出金属中某一颜色块
（4）分拣出非金属中某一颜色块
（5）分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块系统的控制要求
系统利用各种传感器对待测材料进行检测并分类。
当待测物体经下料装置送入传送带后，依次接受各种传感器检测。
如果被某种传感器测中，通过相应的气动装置将其推入料箱；
否则，继续前行。
其控制要求有如下9个方面：
（1）系统送电后，光电编码器便可发生所需的脉冲
（2）电机运行，带动传输带传送物体向前运行
（3）有物料时，下料汽缸动作，将物料送出
（4）当电感传感器检测到铁物料时，推汽缸1动作
（5）当电容传感器检测到铝物料时，推汽缸2动作
（6）当颜色传感器检测到材料为某一颜色时，推汽缸3动作
（7）其他物料被送到SD位置时，推汽缸4动作
（8）汽缸运行应有动作限位保护
（9）下料槽内无下料时，延时后自动停机
2.2材料分拣装置系统工作原理
本文所设计的PLC材料分拣系统采用推块式分拣机的台式结构，有竖井式材料输入料槽，滑板式产品输出料槽口。
同时，输送带作为传动结构，为了方便较快速度
的启动和停止，用异步交流电机驱动；
对不同材质的三种传感器分别固定在网孔板上；
为了保证整个系统的安全性又加了一个光电传感器。
整个控制系统有气动部件、电气
部件和硬件三大部分组成。
气动部分由空气压缩机、气缸、气瓶、气压指示表、分水过滤器、冷却器、减压阀、配气器、等部件组成；
电气部分由PLC、铁检测传感器、铝检测传感器、颜色检测传感器、光电传感器、异步交流电机、开关、电源等部件组成；
硬件部分由传送带异步电动机、传送带、底座、支架等组成。
材料分捡系统工作原理示意图如图2所示。
11
1
10
2
3
4
9
8
7
6
5
1—气瓶 2—PLC3—料槽4—电源5—电机
6—料槽传感器 7—料仓气缸8—皮带9—仓库10—气缸11—传感器
图2 材料分捡系统工作原理示意图
Fig2 Materialsortingsystemschematicdiagram
其工作过程是开启电源，气动系统开始工作，系统进入自检状态。
下料传感器
检测下料槽内是否有物料，若没有物料，延时后自动等待上料；
当下料槽内有物料时，系统自动运行。
首先，下料传感器发送信号给PLC，PLC传送信号给下料气缸。
经过一定时间，下料汽缸将物料推至传送带。
当物料在传送带传送时，PLC计数器开始计数，电机开始运行。
当传感器检测到物料为铁金属时，发出反馈信号给PLC，由PLC控制气缸一动作，将物料推到料仓。
当气缸电磁阀运行到后限位开关时，电磁阀复位，回到原状态。
同理，可通过相应传感器分拣相应的物料。
系统的结构图如图3所示。
铁出料气缸
铁检测传感器
PLC
输送带和下料气缸
其他出料气缸
塑料出料气缸
铝出料气缸
空气压缩机
光电检测传感器
颜色料传感器
铝检测传感器
图3 系统结构图
Fig3Systemstructurediagram
3PLC材料分拣系统的硬件设计
3.1系统的硬件配置
系统由气动部件、电气部件和硬件三大部分组成。
系统的硬件配置如表1。
表1 系统硬件配置
Table1 Systemhardwareconfiguration
PLC
1台
底座
1个
启动开关
光电传感器
2个
铁传感器
电机
铝传感器
气缸
5个
颜色传感器
限位开关
10个
气瓶
皮带
1条
电源
气压传动装置
1套
3.2系统的运行方式
系统是全自动的运行方式。
在系统开始工作前需要人工合上刀闸开关，然后手动启动系统的电源开关。
系统开始运行，进入自检状态，当有物料进入料槽时，系统开始自动运行；
当料槽中没
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