自动装送货模拟设计.docx
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自动装送货模拟设计
摘要
现今时代，机械已成为生活中不可缺少的一部分，许多的生产厂商都采用自动化的机械来缩少成本和劳力，自动化已变成必不可少的生产方式。
本文中我是针对MPS机电一体化中的上料站来进行设计改进，使物品自动进行装送货。
原来在许多小型物品包装安放应用场合中，自动装送料都是人工装送的，这样会需求许多劳力和成本，根据本文中的设计想法，将会实现全自动化的装送料过程，这不仅减少了劳力，更节省了成本。
本模拟系统中，采用了传感器技术、机械技术、信息技术等多种技术，并将这多种技术有机的结合。
要实现自动化，必不可少的要用到PLC，可编程控制器PLC是一种具有很强的抗干扰能力、高的可靠性、高的性能价格比且编程简单的控制设备。
基于它的突出优点，它广泛的应用到工业控制领域及其他诸多领域中。
在综合应用这些技术时，我根据系统的功能目标，合理的配置布局了传感检测机构、制动机构、机动机构等，并使它们在微处理单元的控制下协调有序地工作，在机地融合在一起，达到物理—能量的有序运动。
关键词：
PLC、传感器
目录
第一章自动装送货设计思路3
1、系统设计的基本步骤3
2、系统控制方案3
第二章自动装送货模拟设计硬件部分5
1、电动机的选用5
2、传感器的选用5
3、PLC的选用7
第三章自动装送货模拟设计软件部分10
1、PLC梯形图概念10
2、模拟系统流程图11
3、模拟系统接线图12
4、模拟系统程序13
小结14
致谢15
参考文献16
附录
第一章自动装送货设计思路
因为装送货工人收到每天的生产作业表后,将把货物送到电子称上进行称重,然后在进行包装｡在这个过程中工人工作繁重,出错率高,生产数据无纪录等不能保证企业的生产工艺，因此文中以可编程逻辑控制器（PLC），传感器技术等现代工控技术为基础,开发了以PLC技术控制的自动装料系统｡在整个生产过程中,一旦生产计划制定完成,计算机将按照计划对每种原料进行称重,不再需要人工来干预｡在这个过程中工人只是进行取料,由计算机通过压力传感器发来的数据校核重量,减轻了工人的工作负担,提高了工作效率｡
1、系统设计的基本步骤
1.深入了解和分析自动装送货控制系统的工艺条件和控制要求。
2.确定I/O设备。
根据自动装送货控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。
常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯等。
3.根据I/O点数选择合适的PLC类型。
4.分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。
5.设计装送货控制系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图程序，这是整个装送货控制系统设计的核心工作。
6.将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。
7.自动装送货控制系统整体调试，在PLC软硬件设计和现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，调试中发现的问题要逐一排除，直至调试成功。
2、系统控制方案
本文的设计思路是这样的，在小车装货部位装有一个光电传感器1，当感应到小车到位时，料斗阀打开，使料件从料斗中送到回转料仓，当货物减少到一定量时，料斗阀关闭，回转料仓转动，使货物有序的从滑道滑进箱子中；箱子固定在传送带上，箱子下装有一个重力传感器，当箱子装满时，重力传感器发出一个信号给传送带，使传送带运行，把箱子送到送料部位，在此同时，重力传感器还发送一个信号给回转料仓，使回转料仓停转；当小车装满货物时，小车运行，把货物运送到光电传感器2的地方，卸下货物，在此同时，传送带运行到原来的部位；卸完货物后，小车返回，当小车到光电传感器1部位时，系统重新运行；当检测到料斗中货物减少到一定数量时，会自动添加。
自动装送货系统模拟示意图如下图1所示：
图1：
送料系统模拟示意图
就如图1所示：
回转料仓送料部分我是参考的MPS中的上料检测站来进行选用改造的，我在回转料仓的基础上加上了料斗和料位传感器，让它能够自动添加货物。
而小车装送料我是对小车往返技术加以了应用，把装送货物添加进了小车往返中。
把传感器技术和机械技术等用微处理单元有机结合，再用PLC编程就形成了装送料的模拟系统，这就是我的一个完整的设计思路。
第二章模拟系统硬件部分
本文中的装送货系统有机械技术、传感器技术和信息技术等组成。
1、电动机的选用
小车中装有一个电动机，它是控制小车往返运行的，这要选用何种类型的呢？
我进行了调查，电动机按其功能可分为驱动电动机和控制电动机；按电能种类分为直流电动机和交流电动机;按电源相数来分类可分为单相电动机和三相电动机；按机构及工作原理分类可分为异步电动机和同步电动机；按运转速度分类，电动机可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机等。
根据各种电动机的描述及其功能，在小车中我选用的电动机是直流电动机，因为它具有调速性能好，启动力矩大的特性，能较好的适合本系统要求，所以考虑原动机选用直流电动机。
2、传感器的选用
本系统中，采用了传感器技术，传感器定义有许多种，国家标准GB7665—87对传感器下的定义是：
“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
它是实现自动监测和自动控制的首要环节。
本文中因为要检测料件是否到位和检测料件是否装满而选用了光电传感器、料位传感器和重力传感器。
光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。
它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。
光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。
它在本系统中的功用是检测小车是否到位，传送信号给系统是装货还是卸货。
重力传感器实际上是一种将质量信号转换成可测量的电信号输出装置。
用传感器首先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对于正确选用传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。
对称重传感器设定车辆检测范围，当称重传感器检测车辆到位，信号传到PLC，进行相应的程序运行。
CYB-605S系列桥式传感器因其可靠的密封结构，高精度，宽量程，性能稳定；具有很强的抗偏、抗扭、抗侧能力，适应于所有工业称重，被广泛地安装于各类工业用的平台、料斗、料仓、料罐吊车上、地中衡及轨道衡。
技术特点
1高精度、低漂移
2量程宽、密封可靠，
3具有很强的抗偏载能力强
料位传感器是指对容器中固体物料高度的变化进行实时连续检测的传感器。
它在本系统中的功用是当料斗中的货物减少到一定数量时会自动加货。
3、PLC的选用
系统中采用了PLC，PLC的定义有许多种。
国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：
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。
它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，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设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
PLC基于电子计算机，但是并不等同于普通计算机。
普通计算机进行入出信息变换时，大多只考虑信息本身，而信息入出的物理过程一般不考虑的。
但PLC则需要考虑信息入出的可靠性、实时性，及信息的实际使用。
特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，便于维修及抗干扰等问题,入出信息变换及可靠的物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。
PLC可以通过它的外设或通信接口与外界交换信息。
其功能要比继电控制装置多的多、强的多。
PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本的功能：
逻辑处理功能；
数据运算功能；
准确定时功能；
高速计数功能；
中断处理（可以实现各种内外中断）功能；
程序与数据存储功能；
联网通信功能；
自检测、自诊断功能。
可以说，凡普通小型计算机能实现的功能，PLC几乎也都可以做到。
像PLC这样。
集丰富功能于一身，是别的电控器所没有的，更是传统的继电控制电路所无法比拟的。
丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能，同时，也为自动门行业的远程化、信息化及智能化创造了条件。
PLC的种类很多，常见的PLC有西门子S7系列，欧姆龙C系列，松下，LG，三菱Fn系列等。
本文中PLC可采用多种类型，它们各有各的优点，我采用的是三菱PLC。
本次设计选用三菱FX2N系列PLC。
FX2N系列PLC的小型化、高速度、高性能都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。
除输入输出16-25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接、模拟控制、定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。
在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。
可选用16/32/48/64/80/128点的主机，采用最小8点的扩展模块进行扩展。
可根据电源及输出形式，自由选择。
丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变，中断输入处理，直接输出等。
便利指令数字开关的数据读取，16位数据的读取，矩阵输入的读取，7段显示器输出等。
数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。
特殊用途、脉冲输出（20KHZ/DC5V，10KHZ/DC12V-24V），脉宽调制，PID控制指令等。
外部设备相互通信，串行数据传送，ASCIIcode印刷，HEX<-->ASCII变换，校验码等。
时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入等。
PLC的外围设备包括光电传感器、称重传感器、电机。
PLC编程语言的种类可分为三种：
1梯形图2流程图3指令语言
第三章模拟系统软件设计
1、PLC梯形图概述
梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。
梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。
梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。
PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器与PLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。
该存储单元如果为“1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称这种状态是该软继电器的“1”或“ON”状态。
如果该存储单元为“0”状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为“0”或“OFF”状态。
使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。
梯形图两侧的垂直公共线称为母线（Busbar），。
在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线（左母线和右母线）之间有一个左正右负的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。
右母线可以不画出。
根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。
梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。
解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。
逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。
2、系统流程图
3、接线图
4、程序
程序讲解
当按下开始按钮X0时，开始指示灯Y3得电，在Y3得电的同时光电传感器1（X4得电）感应到小车到位及箱子在原位时回转料仓转动（Y0得电）进行装料，在箱子装满时，重力传感器（X3得电），传送带电动机（Y1）得电，在20秒后，箱子到达指定部位进行送料，小车电动机（Y2）得电，小车运行到光电传感器2（X5得电）部位，小车进行卸货及传送带运行，20秒后，卸货完成，传送带带动箱子到原来部位，小车返回，当感应到小车到位及箱子在原位时系统继续运行。
X2料位传感器是当料件减少到一定量时，X2得电，料斗阀（Y4得电），进行加料，20秒后加料停止，料斗阀关闭。
小结
自动装送料模拟系统具有运行可靠、投资低、升级方便等特点，应用PLC控制系统，使系统易于操作，而且安全准确。
根据监控系统的监控，可以提供较完善的系统运行信息和产品信息，为现场操作人员创造了高效率的工作环境，实现了较为先进的过程控制和管理技术水平，并减轻了系统维护的工作量。
本模拟系统能极大的改善操作员的劳动强度，明显的提高了工作效率。
本设计采用PLC控制方式来实现自动装送料系统。
系统能检测货物的装送情况，使装送货实现全自动化，能为社会提供更好的装送货方式，为社会做出贡献。
致谢
为期一个多月的毕业论文已接近尾声了，我的四年学生生涯也即将圈上一个句号。
毕业设计是我对这四年来的大学生活进行总结，是对我们所学知识的一个测试，也是一个自我的检验。
在这里我要特别感谢我的指导老师的热情关怀和悉心指导。
在我撰写论文的过程中，老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了老师悉心细致的教诲和无私的帮助。
特别是他广博的学识、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。
如果没有他的帮助，此次设计的完成将变得非常困难。
然后感谢帮助我的同学们，在整个设计过程中，他们也给我很多帮助和无私的关怀，更重要的是为我们提供不少技术方面的资料，在此感谢他们，没有这些资料就不是一个完整的论文。
还要感谢这四年来所有的老师，为我打下扎实的专业知识基础。
正是因为有了他们的支持和鼓励，此次毕业设计才会顺利完成。
在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢！
参考文献
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2002年
2汤自春PLC原理与应用技术[M].北京：
高等教育出版社，2006
3张万忠可编程控制器应用技术[M].北京：
化学工业出版社，2005.
4张万忠,孙晋可编程控制器入门与应用实例[M]．北京：
中国电力出版社，2005年．
5王万丽，郝庆文，臧永福.《三菱系列PLC原理及应用》.北京：
人民邮电出版社，2009
附录：
输入输出列表
序号
输入列表
说明
序号
输出列表
说明
1
X0
开始按钮
1
Y0
回转台电机K1
2
X1
停止按钮
2
Y1
传送带电机
3
X2
料位传感器
3
Y2
小车电动机
4
X3
重力传感器
4
Y3
开始指示灯HL1
5
X4
光电传感器1
5
Y4
料斗阀
6
X5
光电传感器2
升级会员 