材料分拣装置的PLC控制系统毕业设计论文Word文件下载.docx
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2、技术数据
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且小于0.85MPa
四、设计要求
1、控制要求：
（1）分拣出金属与非金属。
（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。
（6）建议分拣颜色为：
红、绿、蓝；
建议分拣材料为：
铁、铝、塑料。
2、设计内容：
（1）根据分拣装置工作过程设计功能表图。
（2）设计电气控制原理图。
（3）进行PLC选型及I/O分配。
（4）设计PLC硬件系统。
（5）设计PLC控制程序。
（6）按要求撰写毕业设计说明书。
（7）绘制设计图样。
五、应完成的技术资料
1、开题报告（3000字左右）
2、毕业设计说明书（12000字左右）
3、技术资料
（1）系统电气原理图；
（2）PLC的I/O接线图；
（3）控制程序清单及注释；
六、毕业设计（论文）工作进度安排：
9月1日—9月3日：
熟悉设计内容、要求、任务；
收集与设计相关的论文、资料，方案论证与选择；
9月4日—9月7日：
初步完成系统框图设计，完成系统配置与选型；
9月8日—9月12日：
完善系统硬件电路设计；
9月13日—9月18日：
绘制软件框图、编写梯形图及梯形图调试；
9月19日—9月23日：
撰写毕业设计说明书；
9月24日—9月28日：
绘制图纸；
9月29日：
完成英文文献翻译；
10月20日：
答辩。
教研组主任签字
时间
年月日
毕业设计（论文）开题报告
材料分拣装置的PLC控制系统设计
电气自动化应用
姓名
一、选题背景及依据（简述题目的研究背景，国内外研究现状，列出主要参考文献）
1、研究背景：
可编程序控制器（PLC）是20世纪60年代以来发展极为迅速的一种新型工业控制装置。
现代PLC应用综合了计算机技术，自动控制技术和网络通信技术，其应用越来越广泛、深入，已进入到系统的过程控制、运动控制、通信网络、人机交互等领域。
由于PLC应用向智能化和网络化方向发展。
智能化是指PLC除具有传统的顺序控制功能外，还增加了用于过程控制和位置控制各种专用接口及控制算法；
而网络化是指以触摸屏为代表的人机接口实现了PLC与用户之间的、灵活的信息交换，且逐渐成为主流趋势。
2、PLC编程的特点；
（1）可靠性强，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。
PLC由于采用现在大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。
例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30小时。
一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。
从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电器控制系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百以及数千分之一，故障也就大大降低。
此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障是可及时发出报警信息。
在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。
这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
（2）配套齐全，功能完善，实用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种系列化产品。
可以用于各种规模的工业控制场合。
除了逻辑处理功能以外，现在的PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。
近年来PLC功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中，加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使PLC组成各种控制系统变得非常容易。
（3）易学易用，深受工程技术人员的欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。
它接口容易，编程技术易于为工程技术人员接受。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便的实现继电器电路的功能。
为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
（4）系统的设计、建造工作量少，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同事维护也变得容易起来。
更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能，这很适合多品种，小批量的生产场合。
（5）体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。
由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想设备。
2、参考文献：
（1）陈其纯.可编程序控制器应用技术，高等教育出版社2000年
（2）孙平.可编程序控制器原理及应用，北京高等教育出版社1999年
（3）张桂香.电气控制与PLC应用，化学工业出版社2006年
（4）张运波.工厂电气控制技术，化学工业出版社2001年
（5）余雷声.电气控制与PLC应用，化学工业出版社2001年
（6）王兆义.小型可编程控制器使用技术，化学工业出版社2002年
（7）张泽荣.可编程控制器原理及应用，化学工业出版社2002年
（8）李景学.可编程控制器应用设计系统及方法，化学工业出版社2001年
（9）田瑞庭.可编程应用控制技术，化学工业出版社1994年
（10）田效伍.电气控制与PLC应用技术，机械工业出版社2006年
（11）常晓玲.电气控制系统与可编程控制器，机械工业出版社2000年
（12）汤蕴缪.电机学，机械工业出版社1999年
（13）姚勇刚.机电传动与控制技术，北京轻工业出版社2005年
（14）孙平.可编程控制器原理，北京高等工业出版社2003年
（15）常文平.电气控制与PLC原理及应用西安电子科技大学出版2006年
二、主要设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案、设计（研究）工作步骤
1．设计内容
有内置电源，有进步电动机、传送带、汽缸、电磁阀、旋转编码器、气体压缩机、滤清器、气压指示等部件。
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。
2、设计思想
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，依次接受各种传送带检测。
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，继续前进。
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）当电感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，推动汽缸3动作
（7）其他物料被送到SD位置时，推动汽缸4动作
（8）汽缸运行应有动作限位开关
（9）下料槽内无下料时，延时后自动停机
3．关键问题
在系统的设计过程中，需要根据以下要求具体设计：
（1）拟定设计思路，它是整个设计过程的指导
（2）选择合适的硬件，以便节省成本和稳定的运行
（3）选择合适的PLC使其能够满足工作的需要
（4）编制PLC的输入/输出分配表或绘制输入/输出端子接线图
（5）根据系统要求编写软件说明书，然后再进行程序设计
（6）注重设计的可用性，以便在工作过程中工作人员对系统的交流和更好的去操作
（7）设计工作台、电气柜及非标准电器元部件
4．设计步骤
（1）根据设计任务书，分析设计任务；
（2）查阅相关文献资料，解决关键问题；
（3）完成相关硬件电路的设计，并进行器件的选型；
（4）绘制软件流程框图；
（5）编写程序，调试；
（6）功能完善。
三、毕业设计（论文）工作进度安排
9月1日—9月10日：
9月11日—9月15日：
9月15日—9月20日：
9月20日—9月23日：
9月23日—9月25日：
9月26日—9月27日：
9月27日—9月30日：
指导教师签字
毕业设计（论文）评语及成绩
班级
学号
201024136
毕业设计（论文）题目
材料分拣分拣装置的PLC控制系统设计
指导教师姓名
指导教师职称
指导教师评语：
签字：
年月日
专家评语：
签字：
年月日
答辩小组意见：
答辩小组组长签字：
年月日
成绩：
院长（主任）签字：
摘要
随着科学技术的飞速发展，现代工业控制系统越来越复杂，传统控制科学面临着新的挑战。
PLC以其体积小、功能齐全、价格低廉和可靠性高等方面具有独特的优点，在各个领域获得了广泛应用。
PLC的使用大大提高了控制系统的可靠性和自控程度，为企业提供了更可靠的生产保障。
如何在PLC自动控制领域充分发挥PLC的优势，是目前自动控制学科的重要课题之一。
本课题正是在这样的背景下，围绕基于PLC的材料分拣装置设计展开研究。
论文首先叙述了PLC的材料分拣装置的发展背景、现状和发展方向。
然后，说明了PLC自动分拣控制系统工作原理和与传统继电器的区别。
本文详细叙述了一种基于PLC的材料分拣装置设计及自动控制编程，以及怎样通过PLC程序设计来实现材料分拣和自动控制。
其电路结构简单，投资少（可利用原有设施改造），分拣系统不仅自动化程度高，还具有在线修改功能，灵活性强，系统具有数据采集准确、可靠性高及系统成本低等优点。
关键词：
PLC；
材料分拣；
自动控制；
传感器
ABSTRACT
Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,modernindustrialcontrolsystemsbecomemorecomplicated,thetraditionalcontrolofscienceisfacingnewchallenges.PLCwithitssmallsize,full-featured,lowcostandhighreliabilityhasuniqueadvantages,invariousfieldshasbeenappliedwidely.TheuseofPLCcontrolsystemgreatlyimprovedthereliabilityandautomationlevel,providingamorereliableproductionandprotection.HowtogivefullplaytoPLCautomaticcontroladvantages,isanimportantsubjectinoneoftheautomaticcontrol.
Thistopicisinthiscontext,thesurroundingmaterialsortingdevicebasedonPLCdesignofastudy.PaperfirstdescribesthematerialsortingdevicePLCbacksthedevelopment,currentstatusandfuturedirections.Then,showtheworkofPLCcontrolsystemforautomaticsortingprincipleandthedifferencebetweentraditionalrelays.
ThispaperdescribesthematerialsortingbasedonPLCcontroldevicedesignandprogramming,PLCprogrammingandhowtoachievebymaterialsortingandautomaticcontrol.Thecircuitstructureissimple,lessinvestment（transformationofexistingfacilitiescanbeused）,sortingsystemisnotonlyahighdegreeofautomation,butalsochangeswiththeonlinefeatures,flexibility,accuratedataacquisitionsystemwithhighreliabilityandsystemcostlow.
Keywords:
PLC；
materialsorting；
automaticcontrol；
sensor
第1章绪论
1.1PLC材料分拣装置的研究背景
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[1]。
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。
PLC的应用面广、功能强大、使用方便，是当代工业自动化系统的主要设备之一。
PLC已经广泛的应用于各种机械设备和生产过程的自动化控制中，PLC在其他领域，例如民用个家庭自动化也得到了迅速的发展。
而在众多工业生产领域中，对不同的材料进行分拣，以往常采用传统的继电器接触控制，使用硬连接电器多，可靠性差，自动化程度不高。
目前已有许多企业采用先进控制器对传统接触控制进行改造，大大提高了控制系统的可靠性和自动控制程度，为企业提供了更可靠的生产保障。
本文在此介绍一种采用可编程控制器（PLC）对材料自动分拣的一种方法，其电路结构简单，投资少（可利用原有设施改造），自动分拣系统不仅自动化程度高，还具有在线修改功能，灵活性强。
本控制系统是一简单的材料分拣控制系统，在本系统的基础上，可以将之改进为物流分拣系统、自动分拣机，从而服务于人们的日常生活中。
1.2PLC材料分拣系统的现状
随着生产趋于个性化、集约化，许多企业开始加深对物流的认识及其价值的深度挖掘，通过物流建设降低成本，提升竞争力。
自动化物流系统逐渐应用于烟草、制造、家电、医药、食品、图书等领域。
随着物流市场需求的增长，国内物流系统及装备供应商通过自主技术创新、引进消化吸收，从起初低端技术、国外进口到现在高端创新、与国外厂商同台竞技，物流装备技术水平已明显提高，但在高端技术方面也还存在较大差距。
1.3PLC材料分拣系统的发展方向
PLC材料分拣系统未来发展方向可以分为系统集成、工艺创新和自动分拣机[2]三个方向。
1.3.1系统集成
由于专业高度分工和全球经济一体化，系统集成是一种理念和趋势。
国内厂商应采取国内集成、国外配套的合作思路，充分利用合作方在高端产品、关键设备上技术先进成熟的优势，迅速实现优势互补，提高整个物流系统的技术含量和技术水平。
集成不是简单的设备组合，是以系统思维的方式对设备功能的充分应用，并保证软硬接口的无缝和快捷，目的是实现集成创新。
1.3.2工艺创新
物流系统应充分注重“系统”概念，系统由多个单元组成。
单元的有效组合，即是流程及工艺的设计，这是一个全局优化的复杂过程。
工艺设计中最重要的是了解用户的实际需求，不同的行业和用户对物流的需求有着较大的差异，这是一种个性化的服务，应不断拓展创新。
就从烟草行业来讲，结合卷烟生产工艺，将物流做宽做深，从烟叶醇化到成品发货，从制丝分组加工到储叶储丝模块化精益生产，工艺创新和装备已融入并实现工厂生产自动化（FA）。
现在社会上己将物流的高科技产品（自动分拣机、自动化立体仓库、信息处理及通讯自动化等）广泛应用于各个流通领域。
自动分拣系统是一次大战后在美国、日本的配送中心广泛采用的一种物流设备，己经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。
可以肯定，随着物流大环境的逐步改善，科学技术日新月异的进步，特别是感测技术、电子标签及计算机控制技术等的引入使用，自动分拣系统在我国发展空间巨大。
1.3.3自动分捡机
在商业配送领域自动分捡机的应用较为广泛，可实现多品种、小批量、多批次、短周期的物品分拣和配送作业。
自动分捡机的种类很多，有滑靴式、翻板式、交叉带式等，国内厂商能提供相应产品，但从分类能力、可靠性等指标来看，性参数能较国外先进水平还有较大差距。
目前，项目系统集成中进口比例较高，在机场物流行李分拣系统中，由于分拣量大及高可靠性要求，基本都从国外进口。
随着商业配送物流的快速发展，配送中心对自动分拣机将会有更多需求，分拣技术水平和设备性能将会有较大提高。
物流配送中心是从事配送业务的物流场所或组织，它的作业流程包括“入库—保管—拣货—分拣—暂存—出库”。
物流中心每天接受众多供应商或货主通过各种运输工具送来的成千上万种物品，用最短的时间将物品卸下并按品种、货主、储位或发送地点进行快速准确的分类，然后将物品运送到指定地点。
当订货商向物流中心发出配送订单后，自动分拣系统在最短时间内从自动化立体仓库中准确找到要出库的物品所在位置，并按所需数量出库，最后将从不同储位上取出的不同数量的物品按配送地点的不同运送到不同的存货区域进行分拣，以便装车配送。
值得一提的是对于小件物品的分拣技术和设备近几年发展较快，主要集中在卷烟配送行业，从电子标签拣选模式到立式、通道式分发机半自动分拣，甚至全自动补货、分拣、装箱，技术和设备都更新很快，目前各供应商仍以高速分拣、高度自动化的方向快速发展。
第2章PLC材料分拣系统的硬件设计
2.1PLC自动分拣控制系统工作原理
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2.1所示。
图2.1材料分捡系统工作原理示意图
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
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2.2所示。
颜色料传感器
图2.2系统结构图
2.2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2.1。
表2.1系统硬件配置
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
2.3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；
当料槽中没有物料时，系统进入自检状态，等待物料再次进入料槽，然后自动运行。
系统需要停止工作时，需要人工切断系统电源，然后再切断主电源。
自动运行方式是由一台可编程序控制器（PLC）来控制整个系统自动运行，系统根据传感器传出的信号执行事先编译好程序[3]。
系统主电路图和结构图如图2.3所示。
在图2.3中，M1为传送带提供动力的异步电动机，M2为空气压缩机。
FU1为主电路的熔断器，起短路保护的作用。
当电路发生短路时，通过熔体的电流使其发热，当达到熔化温度时自行熔断，从而分段电路。
接触器KM1控制电动机M1的运行。
当接触器收到PLC为1的信号时，接触器闭合，电动机就可以启动运行。
FR1、FR2分别为电机过载保护用的热继电器，电动机一旦出现长时间过载自动切断电路。
并能购随过载程度而改变动作时间的继电器，充分发挥了电动机的过载能力，保证电动机的正常启动和运转。
空压机电机
传送带电机
KM2
图2.3系统主电路图
2.4PLC与传统继电器的区别及选型
2.4.1PLC与传统继电器的区别
最初研制生产PLC主要用于代替传
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