毕业设计自动分拣控制论文.docx
《毕业设计自动分拣控制论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计自动分拣控制论文.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
毕业设计自动分拣控制论文
毕业设计（论文）
题目PLC编程在流水线生产中自动
分拣控制系统中的运用研究
学生姓名吴佳鹏
学号2015309435
专业发电厂及电力系统
班级20153094
指导教师张爽爽
评阅教师张爽爽
完成日期2017年9月25日
三峡电力职业学院
毕业设计（论文）课题任务书
（2017—2018学年）
课题名称
PLC编程在升降机自动控制系统中的运用研究
学生姓名
吴佳鹏
院别
三峡电力职业学院
专业
发电厂及电力系统
班级
20153094
指导老师
张爽爽
指导人数
1
课题概述：
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。
原始资料及主要参数：
1） 该机构的主体结构参数为，总长度=10m,总宽=4。
5m，总高=2m.
2） 根据输送带标准规定,滚筒表面最大线速度为6m/s,以及各种输送带额定拉伸力的要求，初步将系统张力定为70t ，系统功率定为40kw 。
3） 由系统张力，功率以及运行速度，选择电机和减速器型号.
4） 根据实际工作要求，初步确定整个系统压力为20MP 。
参考资料及文献（包括指定给学生阅读的外文资料）
[1]王庭有.可编程控制器原理及应用（第二版）[M］。
北京：
国防工业出版社，2008。
[2]李建兴。
可编程控制器应用技术[M］.北京：
机械工业出版社，2005。
［3］范永生，王岷。
电气控制与PLC应用（第二版）[M]。
北京:
中国电力出版，2007.
[4]常晓玲.电气控制系统与可编程控制器[M］。
北京：
机械工业出版社，2008。
［5］李惠昇.分拣控制技术［M]..北京：
机械工业出版社,2003.
［6]周美兰，周封，王岳宇。
PLC电气控制与组态设计[M］.北京:
科技出版社，2003.
设计成果要求：
1、开题报告：
800字
2、说明书：
400字
3、图纸：
A4号张、号张、号张
4、论文：
6000字
5、其他：
无
进度计划安排
起止日期：
要求完成的内容:
1、2017．7．6—2017．9．30
2、2017．10．6—2017．11．15
3、2017．11．16—2017．12．10
4、2017．12．11—2017．12．20
5、2017．12．21—2018．01．9
1、顶岗实习、收集论文资料.
2、完成开题报告，毕业论文电子版初稿。
3、完善毕业论文、打印纸文本交指导老师审核。
4、毕业设计（论文），装订成册,连同电子文档一并上交指导老师，指导老师批阅毕业论文。
5、毕业答辩.
审核（系主任）
批准（院长）
PLC编程在流水线生产中自动分拣控制的运用研究
-—-PLC编程在升降机控制运用
学生：
吴佳鹏
指导老师:
张爽爽老师
（三峡电力职业学院）
摘要:
为降低物流行业中自动分拣系统的能耗，以及实现分拣系统精确的位移控制，将PLC 技术应用到分拣系统中.在对自动分拣系统的模型机进行功能分解的基础上，采用PLC 并结合变频器,实现了对自动分拣系统包括上料、皮带输送、机械手搬运和分类仓更大大降低了能耗；同时，能储等功能的自动控制。
研究结果表明：
使用PLC 带动变频器不仅能方便地控制分拣系统电机的启停，够精确控制机械手动作时间和步进电机传动产生的位移.
关键词：
PLC ；自动分拣系统；自动控制；变频器中图分类号:
TP278；TH39
Abstract:
inordertoreducetheenergyconsumptionoftheautomaticsortingsysteminthelogisticsindustryandrealizetheaccuratedisplacementcontrolofthesortingsystem,thePLCtechnologyisappliedtothesortingsystem.Basedonfunctionaldecompositioninthemodelmachineofautomaticsortingsystem，thecombinationofPLCandfrequencyconverter，therealizationofautomaticsortingsystemincludesfeeding，beltconveyor,manipulatorhandlingandsortingbinalsogreatlyreducetheenergyconsumption；atthesametime,canautomaticallycontrolthestoragefunction。
TheresultsshowthatusingPLCtodrivetheinvertercannotonlyconvenientlycontrolthestartandstopofthemotorofthesortingsystem，butalsocontrolthemovementtimeofthemanipulatorandthedisplacementgeneratedbythesteppermotoraccurately。
Keywords:
PLC;automaticsortingsystem；automaticcontrol;frequencyconverterclassificationnumber:
TP278;TH39
前言——
随着社会对物流服务的需求日益增长，分拣作为物流作业中的一个重要环节越来越受到人们的重视。
有研究表明，分拣作业是耗费人力、时间，成本最高的环节，使用人力占整个物流中心的50%左右,作业时间占60%以上，而作业成本达到物流中心总成本的40%左右［1］.因此，自动分拣系统是现代先进配送中心必需的设施。
目前，国内大部分的自动识别分拣系统采用继电［2]存在数字化程度低、故障率高等缺点.对器控制，于传统的继电器电路来说，它难以实现复杂逻辑功能。
1、PLC的发展与定义
1。
1PLC的产生
起源
美国汽车工业生产技术要求的发展促进了PLC的产生,20世纪60年代,美国通用汽车公司在对工厂生产线调整时，发现继电器、接触器控制系统修改难、体积大、噪声大、维护不方便以及可靠性差，于是提出了著名的“通用十条”招标指标。
［2］
1969年，美国数字化设备公司研制出第一台可编程控制器（PDP一14），在通用汽车公司的生产线上试用后，效果显著；1971年，日本研制出第一台可编程控制器（DCS-8）;1973年，德国研制出第一台可编程控制器；1974年，我国开始研制可编程控制器:
1977年，我国在工业应用领域推广PLC。
［2]
最初的目的是替代机械开关装置（继电模块）。
然而，自从1968年以来，PLC的功能逐渐代替了继电器控制板，现代PLC具有更多的功能。
其用途从单一过程控制延伸到整个制造系统的控制和监测.［3]
发展
20世纪70年代初出现了微处理器。
人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。
此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物.个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC）。
20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。
更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。
20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。
世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。
这标志着可编程控制器已步入成熟阶段.
20世纪80年代至90年代中期,是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30～40％。
在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易.
PLC即可编程逻辑控制器，简称可编程控制器。
世界上的一台PLC由美国数字设备公司在1969年制成,并成功应用到美国通用汽车公司的生产线上。
第一台PLC满足了美国通用公司提出的以新型的控制装置代替传统继电器控制装置的各项技术要求,它具有如下特点:
（1）编程方便，现场可更改程序;
（2）维修方便,采用模块化结构;（3）可靠性高于继电器控制装置；（4）体积小于继电器控制装置；（5）数据可直接送入管理计算机（6）用户程序储存器容量至少能扩展到4KB；（7）输入可以是交流115V；（8）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电池阀、接触器等；（9）通用性强，通用方便；（10）成本可与继电器控制装置竞争。
第一台PLC既有继电器控制系统的外部特性,又有计算机的可编程性、通用性和灵活性，开创了PLC的新纪元。
20世纪70年代中期，随着大规模集成电路和微型计算机技术的发展,美国、日本、德国等把微处理器引入PLC，使PLC在继电器控制和计算机控制的基础上，逐渐发展为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型自动控制装置。
而且，在编程方面采用了面向生产、面向用户的语言,打破了以往必须由具有计算机专业知识的人员使用计算机编程的限制，使广大工程技术人员鼎和具有电工知识的人员乐于接受和应用，所以PLC得到了迅速而广泛的推广.
1。
2PLC的定义
可编程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；它采用一类可编程的储存器，用于内部储存程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入/输出模块控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充气功其功能的原则设计。
1.3PLC的发展
形成期（1970—1974年）
在这一期间的PLC以准确计算的面貌与用户见面。
在软件上采用机器码和汇编语言编写应用程序,在硬件上采用中小规模集成电路构成系统。
其功能仅限于开关逻辑控制,且价格昂贵，只在一些大型生产设备和自动生产线上使用.
成熟期（1974—1978年）
在这一时期，一方面随着大规模集成电路的出现，出现了以微处理器为核心的新一代PLC，另一方面采用了梯形图语言，通俗易懂。
PLC技术也日趋完善。
大发展时期（1978年至今）
由于PLC技术的发展始终保持两个特点：
一是继承继电器控制系统的特点，二是应用了计算机技术，所以PLC的应用不断扩大,全面促进了PLC的生产和研究，生产的品种越来越多。
需求量也越来越大，而且很受欢迎。
PLC已成工业控制领域中占主导地位的基础自动化设备。
PLC也已成为重要产业。
据不完全统计，世界PLC总销售额1987年为25亿美元。
1988年31亿美元,比前一年增长24%。
1989年为36亿美元，比前一年增长16%。
而且新的生产厂家不断涌现,产量产值大幅度增加，价格也普遍下降。
2、PLC的特点及应用
2。
1PLC的特点
功能特点
（1）可靠性高。
由于PLC大都采用单片微型计算机,因而集成度高，再加上相应的保护电路及自诊断功能,提高了系统的可靠性。
（2）编程容易。
PLC的编程多采用继电器控制梯形图及命令语句，其数量比微型机指令要少得多,除中、高档PLC外，一般的小型PLC只有16条左右。
由于梯形图形象而简单，因此容易掌握、使用方便，甚至不需要计算机专业知识，就可进行编程。
（3）组态灵活.由于PLC采用积木式结构，用户只需要简单地组合，便可灵活地改变控制系统的功能和规模,因此，可适用于任何控制系统。
（4）输入/输出功能模块齐全。
PLC的最大优点之一，是针对不同的现场信号（如直流或交流、开关量、数字量或模拟量、电压或电流等），均有相应的模板可与工业现场的器件（如按钮、开关、传感电流变送器、电机启动器或控制阀等）直接连接,并通过总线与CPU主板连接.
（5）安装方便。
与计算机系统相比，PLC的安装既不需要专用机房，也不需要严格的屏蔽措施.使用时只需把检测器件与执行机构和PLC的I/O接口端子正确连接，便可正常工作。
（6）运行速度快。
由于PLC的控制是由程序控制执行的，因而不论其可靠性还是运行速度，都是继电器逻辑控制无法相比的。
近年来，微处理器的使用，特别是随着单片机大量采用,大大增强了PLC的能力，并且使PLC与微型机控制系统之间的差别越来越小，特别是高档PLC更是如此.[5]
工作原理
当可编程逻辑控制器投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。
完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
一、输入采样阶段
在输入采样阶段,可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。
输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。
在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。
因此，如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入.
可编程逻辑控制器（2张）
二、用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。
在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令.
即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点.即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。
三、输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后,可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段.在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。
这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。
2。
2PLC的分类
PLC种类繁多,其规模和性能也各不相同。
对PLC的分类，通常根据其I/O点数、结构形式、功能等进行大致分类。
按I/O点数分类1、小型PLC2、中型PLC3、大型PLC
按结构形式分类1、整体式PLC2、模块式PLC
按功能分类1、低档PLC2、中档PLC3、高档PLC
2.3PLC的应用
1、开关量逻辑控制2、闭环过程控制3、数据处理4、通信联网
3、PLC的结构及编程语言
3。
1PLC的硬件结构
PLC的硬件主要由中央处理器、储存器、输入/输出单元、电源单元、外围设备等部分组成。
3.2PLC的等效电路
PLC系统的等效电路可分为3个部分，即输入部分、内部控制电路和输出部分。
输入部分采集输入信号,输出部分就是系统的执行部件，这两部分与继电器控制电路相同。
内部控制电路是通过编程方法实现的控制逻辑，用软件编程代替继电器控制电路的功能。
3.3PLC常见的编程语言
1、梯形图2、指令表3、顺序功能图4、功能块图5、结构文本
4、自动分拣控制的要求及流程
4.1自动分拣工作流程图及操作面板图
图1自动分拣工作流程图
4。
2全体控制
（1）当按下操作面板上的【PB1】（X20）时，机器人的供给指令（Y0）被置为ON
当机器人移动完部件而且回到出发点后，供给指令（Y0）被置为OFF.
机器人在供给指令（Y0）被置为ON以后补一个部件。
（2）当操作面板上的【SW1】（X24）被置为ON时，传送带正转。
当【SW1】（X24）被置为OFF,传送带停止了.
（3）当传送带上的大，中和小部件被输入传感器上（X1），中（X2）和下（X3）分拣
而且将被搬运到特定的碟子上。
大部件：
在传送带分支的分拣器（Y3）被置为ON的时候被放到后部传送带然后从右端落下。
中部件：
在传送带分支的分拣器（Y3）被置为OFF的时候被放到前面传送带然后被机器人放到碟子上.
小部分：
在传送带分支的分拣器（Y3）被置为ON的时候被放到后部传送带。
当在传送带分支的传感器检测到部件（X6）被置为ON，传送带停，部件件被推倒碟子上.
（4）当机器人里的部件在桌子上（X11）被置为ON，取出指令（Y7）被置为ON。
当机器人操作完成（X12）被置为ON（当一个部件被放在碟子上时为ON）,取出指令（Y7）被置为OFF。
（5）当操作面板上的[SW2］（X25）被置为ON以后,一个新的部件会被自动补给。
当机器人开始搬运一个中部件.当一个小部件被放到碟子上，或者一个大的部件
从传送带的右端掉下.）
（6）闪烁灯在以下情况点亮。
红灯:
当机器人补给一个部件时亮
绿灯：
当传送带移动时点亮
黄灯：
当传送带停止时点亮
4.3写入程序的要点
（1）点击远程控制中的【梯形图编辑】按钮。
（2）输入一个程序。
（3）按下【F4】键转换程序。
（4）选中“在线"-“写入PLC”将梯形图区域中的程序写入PLC。
4.4确认程序的要点
（1）打开操作面板上的【SW1】（X24）.结果》传送带移动到右边。
（2）按下操作面板上的【PB1】（X20）按钮。
结果》漏斗补给一个部件。
（3）分拣部件大小
结果》》大部件:
被搬运到后部传送带而且从传送带右端掉下。
中部件：
被搬运到前部传送带而且被机器人移动到碟子上。
小部件:
被搬运到后部传送带而且被推到下部的碟子上。
（4）当操作面板上的［SW2]（X25）被打开时的
结果》》当机器人开始移动一个中部件或者当一个小部件被放在碟子上或者是在一个小部件从传送带上掉下来时由机器人补给下一个部件.
5、I/O分配表
表1I/O分配表
输入与输出
注解
输入与输出
注解
X0
当机器人在原点位置时接通
Y0
当Y0接通时,供给一个部件
X1
当检测到部件时接通
Y1
当Y1接通时，输送带向前移动
X2
当检测到部件时接通
Y2
当Y2接通时，输送带向前移动
X3
当检测到部件时接通
Y3
当Y3接通时，向前面移动
X4
当在右端检测到部件时接通
Y4
当Y4接通时,输送带向前移动
X5
当在右端检测到部件时接通
Y5
当Y5接通时,输送带向前移动
X6
当在推出机构前检测到部件时接通
Y6
当Y6接通时伸出，当Y6断开时缩回
X10
当取出机器人在原点位置检测到部件时接通
Y7
当Y7接通时，机器人将部件移动至盘子中
X11
当部件在桌子上接通
Y10
当Y10接通时亮
X12
当部件在盘子中时接通
Y11
当Y11接通时亮
Y12
当Y12接通时亮
6、梯形图
7、指令表
指令表
致谢
感谢我的指导老师张老师,您是一个随和而又认真的人，在平时的时候你就像我们的朋友一样，有什么问题都可以找你.而你也能够积极为我们解决，与我们交流，但是在学习上面,你对我们极其严厉。
在大学的学习中，张老师不仅是我学习上的导师，也是我人生道路上的引导者。
在本文的撰写过程中,张老师作为我的指导老师，他治学严谨，学识渊博,视野广阔，为我营造了一种良好的学术氛围。
置身其间,耳濡目染，潜移默化,使我不仅接受了全新的思想观念，树立了明确的学术目标,领会了基本的思考方式,掌握了通用的研究方法，而且还明白了许多待人接物与为人处世的道理。
其严以律己、宽以待人的崇高风范,朴实无华、平易近人的人格魅力，与无微不至、感人至深的人文关怀，令人如沐春风,倍感温馨。
正是由于她在百忙之中多次审阅全文，对细节进行修改，并为本文的撰写提供了许多中肯而且宝贵的意见，本文才得以成型。
非常感谢大家在我的毕业设计中，给予我极大的帮助，使我对整个毕业设计的思路有了总体的把握，并耐心的帮我解决了许多实际问题，使我有了很大的收获。
同时,他们在整个开发过程中提出了许多建设性意见，并给我解决了一些专业性问题。
总之，在以后的学习生活中我将以加倍的努力对给予我帮助的学校、老师及同学们的回报。
附录一
附录二
参考文献
[1］电气控制与PLC案例教程,胡汉文张鑫编著,鄂东职业技术学院，2007
[2］PLC基础及应用 廖常初主编，机械工业出版社,2006
[3］冈市自来水公司供水调度系统工程—-验收资料2005
［4］LC分析与设计应用，周万珍高鸿斌编著，电子工业出版社，2004
［5］器应用技术，张万忠主编，化学工业出版社，2002
［6］电器及PLC控制技术,黄净主编，机械工业出版社，2002
升级会员 