基于分拣系统的设计Word文件下载.docx
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第一章、系统总体设计
1.1系统功能描述
当传感器检测到信号，供料站将物料送到放料台上，放料台上的传感器检测到信号，PLC控制步进电机，机械手将物料搬运到传输带上，传输带上的传感器检测到信号，异步电机开始转动，带动输送带和物料一起运动，当分拣站的传感器检测到信号，就将物料推到指定的仓库，仓库边的传感器检测到信号，异步电机停止转动，等待下一个物料到来在开始运转。
1.2系统总体实物图
图1-1-1总体实物图
1.3运动简图
图1-1-2运动简图
1.4气动控制回路图
图1-2气动回路图
1.5系统运动流程图
图1-3系统运动流程图
第二章、系统硬件设计
2.1控制系统组成
图2-1系统连线图
2.2硬件选型
PLC：
选用西门子S7-200，S7-200是西门子公司推出的一种小型PLC,它主要有扩展性能好，结构紧凑，指令功能强大，价格实惠等一系列独特优势，这些优势使其成为许多小型控制工程的理想的控制器。
S7-200PLC的扩展模块主要有数字量、模拟量、通讯模块和其他特殊功能模块。
可以灵活地组装成各种规模的控制器。
控制规模可以从几点到几百点。
S7-200PLC可以方便地组成PLC-PLC网络和微机-PLC网络，从而完成规模更大的工程。
S7-200的编程软件可以方便地在Windows环境下对其进行编码、调控。
使得PLC的编程更加方便、快捷。
可以说，S7-200可以完美地满足各种小型控制系统的要求。
图2-2西门子PLCS7-200实物图
变频器：
采用西门子MM420变频器，三相380V供电，输出功率0.75KW。
集成RS-485通讯接口，提供BOP操作面板；
具有线性V/F控制、平方V/F控制、可编程多点设定V/F控制，磁通电流控制、直流转矩控制；
集成3路数字量输入/1路继电器输出，1路模拟量输入/1路模拟量输出；
具备过电压、欠电压保护，变频器、电机过热保护，短路保护等。
提供调速电位器，所有接口均采用安全插连接。
图2-3-1西门子MM420变频器实物图
图2-3-2西门子MM420变频器原理图
电磁阀:
选用二位五通电磁阀，它是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压，气动。
电磁阀里有密闭的腔，在不同的位置开有通孔，每个孔都通向不同的气管，腔中间是阀。
一面是电磁铁，另一面是弹簧，磁铁线圈通电阀体就会被吸引过来，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排气的孔，而进气孔是常开的，气体就会进入不同的气管，然后通过气的压力来推动气缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。
这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。
图2-4电磁阀实物图和原理图
气缸：
选用双作用单杆气缸，其结构合理、性能可靠、质量稳定、安装使用维修方便，该产品深受广大用户的欢迎。
图2-5-1气缸实物图
1，13－弹簧挡圈2－防尘圈压板3－防尘圈4－导向套5－杆侧端盖6－活塞杆
7－缸筒8－缓冲垫9－活塞10－活塞密封圈11－密封圈12－耐磨环14－无杆侧端盖
图2-5-2气缸原理图
电机：
选用四相步进电机和三项异步电机。
四相步进电机它可以获得准正弦波驱动电流，从而使用户应用更简单方便。
它有五种通电方式，可提供微步距控制以使步进电动机的基本步距角的最大红分为1/16。
通过步进电机驱动器可使用户方便地实现高转、低振动水平、低噪音、快速响应和高效驱动的自动机控制系统。
Y系列三项异步电机是全封闭、外扇冷三相鼠笼型一般用途的电机，具有高效、节能、起动力大、噪音低、振动小、可靠性高等特点。
图2-3-1步进电机实物图
图2-3-2步进电机原理图
图2-4异步电机实物图
传感器：
选用光电传感器，光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：
发送器，接收器和检测电路。
发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）和激光二极管。
光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。
接收器有光电二极管或光电三极管组成。
在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。
在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。
图2-5-1传感器实物图
图2-5-2传感器原理图
2.3PLC输入输出口分配
第三章、系统软件设计
3.1I/O分配表
设备符号
设备名称
PLC口
SB5
开始按钮
I0.0
SB6
停止按钮
I0.1
SB4
复位按钮
I0.2
A
检测供料站有无工件光电传感器
I0.3
B
检测搬运站有无工件光电传感器
I0.4
C
供料缸推出到位位置接近开关
I0.5
D
供料缸返回到位位置接近开关
I0.6
E
机械手伸出到位位置接近开关
I0.7
F
机械手缩回到位位置接近开关
I1.0
G
机械手下降到位位置接近开关
I1.1
H
机械手提升到位位置接近开关
I1.2
I
手爪夹紧位置接近开关
I1.3
J
机械手基准位置电感传感器
I1.4
K
第一类工件气缸推出到位位置接近开关
I1.5
L
第一类工件气缸返回到位位置接近开关
I1.6
M
第二类工件旋转气缸转出到位位置接近开关
I1.7
N
第二类工件旋转气缸转回到位位置接近开关
I2.0
O
检测分检站有无工件传感器
I2.1
P
检测第一类工件电感传感器
I2.2
Q
检测第二类工件光电传感器
I2.3
R-Z
分拣槽检测光电传感器
I2.4
PUL+
步进电机驱动器PUL+
Q0.0
DIR+
步进电机驱动器DIR+
Q0.1
ENA+
步进电机驱动器ENA+
Q0.2
S
供料缸推出电磁阀
Q0.3
T
机械手伸出电磁阀
Q0.4
U
机械手下降电磁阀
Q0.5
V
手爪夹紧电磁阀
Q0.6
W
手爪松开电磁阀
Q0.7
X
第一类工件推出电磁阀
Q1.0
Y
第二类工件转出电磁阀
Q1.1
LR
指示灯红灯
Q1.2
LG
指示灯绿灯
Q1.3
LY
指示灯黄灯
Q1.4
5
变频器D1N1
Q2.0
3.2控制程序设计
子程序1：
子程序2：
结束语
经过三周的实训，基于机电一体化自动分拣系统的设计已经完成。
本次设计主要涉及了PLC的I/O分配，PLC编程等方面，设计中涉及的许多问题，更是对以前所学知识的回顾及在过去两年中学到的知识的系统总结，这次设计对我们将来的工作有很大的帮助。
在设计中，我积极查阅资料，细心钻研各个细节，完成了PLC的I/O分配及编程，也让我明白了在设计中考虑问题应该全面。
在设计中既锻炼了我的动手能力，又学会查阅资料，提炼需要的信息。
在设计过程中，指导老师李庭贵老师给予了我很大帮助，李老师对设计中出现的问题作了及时讲解和耐心指导，使我的设计得以顺利完成。
在此，特向李老师表示感谢；
同时，也向帮助我的同学表示感谢。
由于本人水平有限，文中难免出现错误与不足之处，恳请各位老师批评指正。
参考文献
[1]华满香电气控制及PLC应用《三菱系列》.北京大学出版社，2009年
[2]陶权、韦瑞录PLC控制系统设计、安装与调试.北京理工大学出版社，2009
[3]中国工控网
[4]谢克明.电工电子技术.高等教育出版社，2003
[5]周进民.液压与气动技术.西南交通大学出版社，2009
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