材料分拣装置模型电气控制系统设计 PLC.docx
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材料分拣装置模型电气控制系统设计PLC
信息与电气工程学院
课程设计说明书
（2010/2011学年第一学期）
课程名称：
可编程控制器应用
题目：
材料分拣装置模型电气控制系统设计
专业班级：
电气07-1班
学生姓名：
袁志勇
学号：
070060105
指导教师：
岑毅南、李兵
设计周数：
两周
设计成绩：
2011年1月10日
引言
随着工业自动化程度的不断提高,传统的人工分拣货物的做法已经无法满足现代化生产的需要。
利用传感器采集的信号对不同材质和颜色的物料进行自动分拣为一些物流中心和工厂的效率提高提供了一个新方法。
材料分拣装置采用架式结构，配有控制器（PLC）或电气接口、传感器（光电式、电感式、电容式、颜色、磁感应式）、旋转编码器、电动机、输送带、气缸、电磁阀、直流电源、空气过滤减压器等，构成典型的机电一体化装置。
材料分拣装置由料块仓库、电动输送带、自动分拣部件、控制器和手动操作盘组成。
料块仓库是一个手动入库自动出库的部件。
使用时可将料块放入仓库中，当光电传感器感测到料块时系统开始运行，即启动输送带并由出库气缸将库内最底层料块推入输送带。
电动输送带是由交流减速电机驱动的皮带式水平输送装置。
它将料块匀速平稳的送至自动分拣部件。
自动分拣部件由传感器、旋转编码器、微型直线气缸及滑道组成。
当传感器检测到相应料块时，对应的气缸将其推入应去的滑道；当料块的材料或颜色为非分拣要求时，经旋转编码器计量后对应的气缸将其推入应去的滑道。
控制器采用PLC。
它接受料仓传感器、各料块传感器、旋转编码器、气缸位置传感器的信号，根据要求分别控制输送带电机和各电磁换向阀。
手动操作盘可以通过按钮控制装置的各种动作，并实现自动运行的启动。
本装置还可以与其他装置联机运行，构成连续性生产线模型。
电感式传感器由三大部分组成：
振荡器、开关电路及放大输出电路。
振荡器产生一个交变磁场。
当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。
振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的。
电容式传感器的感应由两个同轴金属电极构成，很像“打开的”电容器电极，该两个电极构成一个电容，串联在RC振荡回路内。
电源接通时，RC振荡器不振荡，当一个目标朝着电容器的电极靠近时，电容器的容量增加，使振荡器开始振荡，通过后级电路的处理，将停振和振荡两种信号转换成开关信号，从而起到了检测有无物体存在的目的。
该传感器能检测金属物体，也能检测非金属物体，对金属物体可以获得最大的动作距离，对非金属物体动作距离决定于材料的介电系数越大，可获得的动作距离越大。
摘要
材料分拣装置是一个模拟自动化工业生产过程的微缩模型，它使用了PLC、传感器、位置控制、电气传动和气动等技术，可以实现不同材料的自动分拣和归类功能。
该装置采用架式结构，配有控制器（PLC）或电气接口、传感器（光电式、电感式、电容式、颜色、磁感应式）、旋转编码器、电动机、输送带、气缸、电磁阀、直流电源、空气过滤减压器等，构成典型的机电一体化装置。
系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点，能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率低且人工劳动强度大大降低，可明显提高劳动生产率。
而且，分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接，实现对材料的分配和管理。
其设计采用标准化、模块化的组装，系统布局灵活，程序开发简单，维护、检修方便，可适应进行材料分拣的弹性生产线的需求，受场地等因素的影响不大。
同时，只要对本系统稍加修改即可实现各种不同生产线的要求。
经过对材料分拣装置的实时监控，证实该系统具有很高的稳定性和实时性，能满足监控系统的需要。
一、课程设计目的
1.掌握PLC控制的基本原理,掌握气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容
2.掌握计算机监控软件，掌握计算机上位监控
3.掌握气动方面的减压器、滤清、气压指示,掌握与各类气源之间的接线
二、实验设备
1.材料分拣装置模型1台
2.计算机1台
3.编程电缆1根
三、实验原理与步骤
该装置采用台式结构，内置电源，配装FP0系列主机，转接面板上设计了可与其它PLC或单片机连接的转接口。
该装置中，选用了颜色识别传感器及对不同材质敏感的电容式和电感式传感器，分别被固定在网板上．允许学员重新安装传感器排列位置或选择网板不同区域安装（如三个传感器集中装在汽缸5附近的网板区域）。
可增加编程难度，开发学员创造能力。
本装置还设置了气动方面的减压器、滤清、气压指示等，可与各类气源相连接。
各传感器置见图1。
（a）信号板图
（b）传感器位置图
图1各传感器位置及信号板接口
1、气源由二联体左侧进气口连接Φ6气管,另一端接至气源。
（非长期使用，不要向油杯里注油）
2、当选用外部PLC时,可通过转接板与I/O接口连接，见表1。
表2DB37针-D型接口
序号
对PLC的I/O口
硬板位置号
1
I1.3
1
2
I0.3
9
3
I1.2
2
4
I0.2
10
5
I1.1
3
6
I0.1
11
7
I1.0
4
8
I1.7
12
9
I1.4
5
10
I0.4
13
11
I0.5
6
12
I1.6
14
13
I0.6
7
14
I0.0
15
15
I0.7
8
16
I1.5
16
17、18
Q0.2
C
21、22
Q0.0
A
23、24
Q0.1
B
25、26
Q0.3
D
27、28
Q0.4
E
29、30
Q0.5
KA
19、33-37
COM
+24V
20
（0）
0V
3、编制程序
4、接通电源
5、将料块放入竖井式料槽。
6、运行方式：
有料时自动运行，无料时走完一个行程自动停机。
四、设计程序清单
I/O地址分配表
分拣系统与PLC的I/O分配表
西门子plc（I/O）
分拣系统接口（I/O）
备注
输
入
部
分
I1.7
sfw1（推气缸1动作限位）
I0.1
sfw2（推气缸2动作限位）
I0.2
sfw3（推气缸3动作限位）
I0.3
sfw4（推气缸4动作限位）
I0.4
sfw5（下料气缸动作限位）
I0.5
sa（电感传感器）
I0.6
sb（电容传感器）
I0.7
sc（颜色1传感器）
I1.0
sbw1（推气缸1回位限位）
I1.1
sbw2（推气缸2回位限位）
I1.2
sbw3（推气缸3回位限位）
I1.3
sbw4（推气缸4回位限位）
I1.4
sbw5（下料气缸回位限位）
I1.5
sd（颜色2传感器）
预留传感器
I1.6
sn（下料传感器）
判断下料有无
I0.0
ucp（计数传感器）
输
出
部
分
Q0.0
yv1（推气缸1电磁阀）
Q0.1
yv2（推气缸2电磁阀）
Q0.2
yv3（推气缸3电磁阀）
Q0.3
yv4（推气缸4电磁阀）
Q0.4
yv5（下料气缸电磁阀）
Q0.5
m（输送带电机）
五、调试方法
1.通电状态下，在颜色传感器下方的传送带上，放置带有某一颜色料块，调节传感器上的电位器，观察窗口中红黄（或绿）指示灯，当两灯恰同时发光时，该灵敏点即为料块颜色检出点。
（注：
顺时针旋转检测色温向低端移动，否则反之）
2.在电感传感器下方的传送带上，放置铁质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对铁质材料的检出点。
（不同检测体的修正系数见图2所示）
图2不同检测体的修正系数
3.在电容传感器下方的传送带上，放置铝质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对铝质材料的检出点。
4.气压表标值建议调定在0.12Mpa。
六、设计要实现的内容
1材料分拣功能
1）分拣出金属与非金属
2）分拣出某一颜色块
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。
2材料分拣的控制要求
1）通电状态下，下料时下料传感器动作，传送带运行。
电感传感器检测到铁材料时，气缸1动作，将材料块推下。
2）电容传感器检测到铝材料时，气缸2动作将材料推下。
3）颜色传感器检测到非金属材料黄色块时，气缸3动作将材料块推下。
4）其它颜色非金属材料块送到SD位置时，气缸4动作将材料块推下。
5）竖井式下料槽无下料时，传送带运行一个行程自动停机。
3程序如附录。
六、课程设计心得
和学别的学科一样，在学完PLC理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。
我们做的是一个材料分拣系统。
由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。
但通过各方面的查资料并学习。
我们基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。
分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。
通过这次设计实践。
我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。
在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。
能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到实践与理论的差距。
通过合作，我们的合作意识得到加强。
合作能力得到提高。
上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。
在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。
能过比较选出最好的方案。
在这过程也提高了我们的表过能力。
在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。
在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。
做事要学思结合。
七、参考文献
1杨公源可编程控制器（PLC）原理与应用[M].北京：
电子工业出版社
2常斗南可编程控制原理、应用、实验[M].北京：
机械工业出版社
3施敏芳可编程控制器在生产流水线控制系统中的应用[J].华侨大学学报
4樊尚春传感器技术及应用[M].北京：
北京航空航天大学出版社
5王伯雄测试技术基础[M].北京：
清华大学出版社
课程设计
评语
课程设计
成绩
指导教师
（签字）
年月日
附录1
附录2
附录3
附录4
附录5
附录6
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