物料自动分检PLC控制系统设计毕业设计论文.docx

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物料自动分检PLC控制系统设计毕业设计论文

毕业设计论文

专业：

数控专业

设计题目：

物料自动分检PLC控制

系统设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解XX大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

摘要

物料自动分检线在先进的制造领域中具有重要的地位，它可以搬运货物，分检物品，代替人的繁重劳动。

可以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因此被被广范用于机械制造，冶金，电子，轻工和原子能等部门。

随着经济的快速发展，采用PLC控制系统设计方案，采用整体化的设计思想，充分考虑了软，硬件各自的特点并进行分析和设计。

得出了经济型，实用型，高可靠的物料自动分检系统。

PLC是一种先进的工业控制装置，本文设计了一个能分检金属、白色非金属、黑色非金属三种物料的PLC物料分检系统。

文中首先介绍了三种物料分检的工艺过程，分解了三种物料分检的逻辑控制要求，介绍了PLC控制器的结构、功能、工作原理和主要特点。

接着对三种物料的自动分检PLC控制系统进行了硬件、软件设计。

在硬件设计中，选择了三菱FX2NPLC，给出了I/O地址分配表，绘制了I/O接线图。

各功能模块的梯形图设计及其说明，重点用步进指令对搬运模块进行了详细设计。

最后给出了三种物料的自动分检的PLC逻辑控制系统的梯形图的指令表。

这次设计的三种物料自动分检系统可以用于同类物流制造行业，对于代替人的繁重劳动、实现生产过程机械化和自动化、保护人身安全具有参考价值。

关键词：

PLC自动分检机械手

前言……………………………………………………………………………………………3

第1章绪论……………………………………………………………………………………4

1.1三种物料自动分检的工艺流程……………………………………………………4

1.2三种物料自动分检控制要求………………………………………………………6

1.3物料自动分检PLC控制系统设计流程……………………………………………8

第2章PLC控制器………………………………………………………………………………9

2.1PLC的产生与发展……………………………………………………………………9

2.2PLC的基本结构………………………………………………………………………10

2.3PLC的基本工作原理…………………………………………………………………10

2.4PLC的控制系统………………………………………………………………………11

2.5PLC的主要特点………………………………………………………………………12

2.6PLC与其他控制装置的比较………………………………………………………14

第3章物料自动分检PLC控制系统硬件设计…………………………………………………15

3.1物料自动分检PLC控制系统输入输出设备…………………………………………15

3.2PLC选型……………………………………………………………………………15

3.3I/O口地址分配表…………………………………………………………………18

3.4I/O口接线图…………………………………………………………………………19

第4章物料自动分检PLC控制系统软件设计………………………………………………20

4.1功能模块功能图设计………………………………………………………………20

4.2整个控制系统的梯形图程序………………………………………………………24

4.3控制系统指令表……………………………………………………………………29

结论……………………………………………………………………………………………32

致谢…………………………………………………………………………………………33

参考文献……………………………………………………………………………………34

前言

物料自动分检在先进的制造领域中具有重要地位，这种系统可以搬运货物、分检物品，代替人的繁重劳动。

可以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因此被广泛用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能部门。

目前，自动分拣系统在国内各行业的应用水平参差不齐，在邮政物流系统当中应用较好，但在其它行业的应用状况并不理想。

PLC控制器是先进的工业控制装置，具有编程简便、维护修改方便、体积小、可靠性高等优点，用PLC控制器实现物料自动分检可以在工业中得到广泛应用。

第一章绪论

1.1三种物料自动分检的工艺流程

三种物料自动分检工艺过程如下：

（1）送料。

物料盘中共放置三种物料:

金属物料，白色非金属物料，黑色非金属物料，由24V直流电动机驱动物料盘旋转，把物料送至物料台上。

（2）搬运。

由机械手把物料送入传送带口，整个搬运机构能完成手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪松紧四个自由度动作。

（3）物料传送与分检。

物料落入落料口后，由安装在落料口的光电传感器发出信号，传送带在电机的驱动下移动，由三种物料传感器区别三种物料，由电控气阀推出不同的出料口，从不同的出料口出料。

上述工艺过程所采用的物料自动分检线、送料机构、搬运机构、双向电空气阀、物料传送带和分检机构、推料气缸分别如下图所示：

物料自动分检线工作示意图

1-送料机构；2-机械手搬运机构；3-物料传送和分检机构

4-传送带驱动电动机；5-气缸电控阀

送料机构工作示意图

搬运机构工作示意图

双向电空气阀

物料传送与分检工作示意图

推料气缸

1.2三种物料自动分检控制要求

（1）送料。

由24V直流电动机驱动物料盘旋转，把物料送至物料台上，物料由一个光电反射型传感器检测，主要为PLC提供一个输入信号，如果转盘在运行中，光电传感器没有检测到物料并保持10秒钟，则应让系统停机然后报警。

（2）搬运。

对机械手的手臂伸缩，手臂旋转，手抓上下，手抓松紧四个自由度动作进行控制。

旋转气缸：

由双向电控气阀控制，用来控制机械手臂的正反转。

机械手臂的左右旋转位置由旋转位置传感器检测。

气动手爪：

由双向电空气阀控制，用来控制手爪抓取和松开物料。

手爪夹紧时，装在手爪处的磁性传感器有信号输出，指示灯亮。

在控制过程中不允许双向电空气阀的两个线圈同时得电。

伸缩气缸：

有双向电控气阀控制，用来控制机械手臂的伸出与缩回。

气缸上装有两个磁性传感器，用来检测气缸伸出或缩回的位置。

提升气缸：

由双向电控气阀控制，用来控制手爪的上升与下降。

气缸上装有两个磁性传感器，用来检测气缸上升或下降的位置。

缓冲阀：

旋转气缸高速正转或反转时，起缓冲减速作用。

（3）物料传送与分检。

物料落入落料口后，由安装在落料口的光电传感器发出信号，传送带在电机的驱动下移动，移动的速度由变频器自由调节。

三个工位上分别设置电感传感器和光纤传感器，电感传感器主要用来分别物料是否是金属，它的检测距离为3-5mm；而光纤传感器可以分别物料的颜色。

调节光纤传感器，可以用来区别各种颜色。

来自物料盘共有三种物料：

一种是金属，要求它从A出料口出料；第二种是白色非金属，要求它从B出料口出料；第三种是黑色非金属，要求它从C出料口出料。

把物料从传送带推入出料槽使用的是推料气缸，推料气缸的伸缩位置由限位传感器检测，推料气缸的动作速度可以通过调节节流阀来控制。

如果物料在15秒内没有送到传送带上，则表明传送带空转，15秒后应停转。

另外，系统报警时，传送带要停转。

1.3物料自动分检PLC控制系统设计流程

第2章PLC控制器

2.1PLC的产生与发展

在可编程序控制器问世之前，继电器接触器控制在工业控制领域中占有主导地位。

众所周知，继电器接触器控制系统是采用固定接线的硬件实现控制逻辑。

如果生产任务或工艺发生变化，就必须重新设计，改变硬件结构，这样造成时间和资金的浪费。

另外，大型控制系统用继电器接触器控制，实用的继电器数量多，控制系统的体积大，耗电多，且继电器触点为机械触点，工作频率较低，在频繁动作情况下寿命较短，造成系统故障，系统的可靠性差。

为了解决这一问题，早在1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司，为了适应汽车型号不断翻新，以求在激烈竞争的汽车工业中占有优势，提出要用一种新型的控制装置取代继电器接触器控制装置，并且对未来的新型控制装置做出了具体设想，要把计算机的完备功能以及灵活性、通用性好等优点和继电器接触器控制的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点溶入于新的控制装置中，且要求新的控制装置编程简单，使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术，美国数字设备公司（DEC）根据GM公司招标的技术要求，于1969年研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车自动装配线上试用，获得成功。

其后，日本、德国等相继引入这项新技术，可编程序控制器由此而迅速发展起来。

在20世纪70年代初期、中期，可编程序控制器虽然引入了计算机的优点，但实际上只能完成顺序控制，仅有逻辑运算、定时、计数等控制功能。

所以当时人们将可编程序控制器称为PLC。

随着微处理器技术的发展，20世纪70年代末至80年代初，可编程序的处理速度大大提高，增加了许多特殊功能，使得可编程序控制器不仅可以进行逻辑控制，而且可以对模拟量进行控制。

因此，美国电器制造协会（NEMA）将可编程序控制器命名为PC，但人们习惯上仍称之为PLC，以便与个人计算机PC相区别。

80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器为核心的可编程序控制器得到迅速发展。

这时的PLC具有了高速计数、中断技术、PID调节和数据通信等功能，从而使PLC的应用范围和应用领域不断扩大。

PLC的发展初期，不同的开发制造商对PLC有不同的定义。

为使这一新型的工业控制装置的生产和发展规范化，国际电工委员会（IEC）于1985年1月制定了PLC的标准，并给它作了如下定义：

“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其有关的外部设备，都应按易于工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则而设计。

”

2.2PLC的基本结构

目前，可编程序控制器的产品很多，不同厂家生产的PLC以及同一厂家生产的不同型号的PLC，其结构各不相同，但就其基本组成和基本工作原理而言，是大致相同的。

它们都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持。

实际上可编程序控制器就是一种新型的工业控制计算机。

PLC的主机由微处理器（CPU）、存储器（EPROM、