基于PLC的物料自动分拣系统设计.docx
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基于PLC的物料自动分拣系统设计
摘要
本论文介绍了樱桃西红柿分拣机的工作机理及其简单的工艺流程，主要针对其控制系统做详细说明。
本文对该分拣机进行了总体方案设计，采用PC与PLC相结合的技术实现了樱桃西红柿的自动分选。
根据实际生产需求以及设计生产效率，合理选择各动力及控制元件。
并且编制控制程序。
关键词：
自动分拣机；控制系统；可编程逻辑控制器；PC；继电器。
Abstract
Withtherapiddevelopmentofthemicroelectrictechniqueandcomputertechnology,PLC（namelyprogrammablecontroller）getswidelyapplicationveryintheindustrycontrolledfield.
PLCisonekindonthebasisoftechnologyofdigitalcomputer,electroniccontroldevicedesignedtouseundertheenvironmentofindustryspecially,adoptitbymemorythatcanprogrammer,itislastuserordernottousedfor,throughfigureorintroductionsofsimulationexport,finishsuchfunctionsconfirmedasaseriesoflogic,order,timing,counting,operation,etc.,tocontrolallkindsofintegratedequipmentofelectromechanicsandproductionprocess.
Keywords：
Automaticsortingsystem；Controlsystem;Programmablelogicalcontroller；PC；SolidStateRely
目录
1、前言5
2、总体功能介绍6
2.1排队部分7
2.1.1电机选择8
2.1.2电子无级速度控制器选择8
2.2输送部分9
2.2.1电机的选择9
2.2.2电机工作情况10
2.3视觉系统11
3、电控设计12
3.1输入部分12
3.2输出部分13
3.3控制面板13
3.3.1输送、排队继电器14
3.3.2按钮开关14
3.3.3信号灯15
4、系统PLC选择15
4.1PLC简介15
4.1.1PLC的起源与发展15
4.1.2PLC控制系统与其他工业控制系统的比较16
4.1.3PLC控制系统的硬件组成18
4.1.4PLC控制系统的软件组成20
4.2PLC选择23
5、总结24
6、参考文献25
第一章前言
樱桃西红柿又名葡萄番茄、圣女果、珍珠番茄，在国外又有“小金果”、“爱情果”之称。
它既是蔬菜又是水果，色泽艳丽、形态优美，并且味道适口、营养丰富，除了含有番茄的所有营养成分之外，其维生素含量比普通番茄高。
被联合国粮农组织列为优先推广的“四大水果”之一。
圣女果是一种热带作物，鲜红碧透，味清甜，无核，口感好，营养价值极高。
伴随着人们生活水平的提高，其消费量逐渐增加。
圣女果一般单重10～20g，果实横径2厘米左右。
在不断增长的市场需求刺激下，我国的樱桃西红柿产业正快速发展，目前已经形成一定规模。
并且伴随着国际市场的需求增大，作为一种高档蔬菜的樱桃番茄将会有一个长足的发展。
为了提高樱桃西红柿的出产效率，并且使樱桃番茄规格划分更加准确，效率更高，需要设计一种自动的等级分拣机。
自动分拣机是将混在一起而去向不同的物品，按设定要求自动进行分发配送的设备，它主要由输送装置、分拣机构、控制装置等组成。
当分拣物到达分拣口时，通过推拉机构、拨块、倾倒、输送等方式，使分拣物滑动或传输到分拣口，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。
自动分拣机的种类很多，但较为先进的主要有三种：
滑靴式分拣机、翻盘/翻板式分拣机、交叉带式分拣机。
在该自动分拣机的帮助下，樱桃番茄的分级不再是单纯依靠采摘人员的大致分类，而是可以在更严格的分级标准下，快速准确的分出等级，对产品的质量有更明确的保证，增加劳动生产率，提高产品的市场竞争力。
利用该自动分拣系统，可以省去专人进行樱桃番茄的等级划分，减少工人的劳动强度，节约劳动成本，并且可以实现连续的生产，很大程度的提高生产效率，取得更大的利益。
第二章总体功能介绍
对于自动分拣系统，首先必须实现以下基本条件：
1、分拣误差率极低。
因此要求系统拥有很高的稳定性，以及对产品信息采集要有较高的准确性。
2、能够持续工作。
同样要求控制系统有极高的稳定性。
3、自动化生产。
建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少人员的使用，减轻人员的劳动强度，提高人员的使用效率，基本实现无人化作业。
现将樱桃番茄按照其尺寸及色泽分为规格一和规格二两种。
产品经送料系统送入排队系统，在此等待，并依次经过光耦。
光耦在传送系统配合下，采集每个樱桃番茄的信息，并且将该信息送入PC机的采集卡。
PC机将光耦采集的信息进行分析，并根据预装的程序判断该产品属于规格一或者规格二。
判断完成后，根据结果向每种规格所对应的继电器发出信号。
并转换成指令送入PLC。
PLC根据程序设计，在收到产品的规格指令后，经过一定时间延迟，打开规格一或者规格二出料口的电磁阀，产品在空气压缩机的气压作用下出料，将不同规格的产品经不同出料口送出分拣机，分拣任务完成。
考虑到产品的特殊性，产品在分拣机的各部分中不能有强烈的碰撞等，因此产品在进出料时由空气压缩机提供气压使产品移动。
以下是为实现自动分拣机的上述功能的各种控制要求。
送料、出料部分，由一台空气压缩机提供气压，电磁阀控制，共需要三个电磁阀。
产品的输送及依次排队由电机提供动力。
这里需要两个继电器对电机进行控制。
产品规格信息由视觉系统采集后送给PC进行分析，并将分级结果转换为指令送入控制系统。
系统的主要控制功能将由PLC实现。
系统设计4个控制开关：
总行、送料、输送、手/自动转换。
下面对分拣机各功能模块进行设计说明：
2.1排队部分
产品经进料口送入分拣机后，需要使其可以依次经过光耦进入输送部分，而排队部分就是实现这一功能的。
功能的具体实现如下图：
2.1.1电机选择
排队输送机构采取电机带动。
根据设计生产效率及小番茄重量，需要电机轴上功率P=0.06KW。
并且要求电机效率高，运转平稳、振动小、质量轻，故选用90YYJT90型齿轮减速电子调速电动机，额定功率0.09kW，频率50Hz，电压200V，输出转速1-500r/min（任意选择）。
选用浙江佳雪微特电机集团生产的90YYJT90-3。
该产品具有高精度、低噪声等优点，并且拥有良好的加工工艺，整体适应性良好，属于小功率齿轮减速、电子调速电机，具有较高的性价比。
排队电机的安装线路图：
2.1.2电子无级速度控制器选择
在现代工业系统中，电动机是主要的驱动设备，目前在电动机拖动系统中已大量采用晶闸管（即可控硅）装置向电动机供电的KZ—D拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统，并且伴随着电子技术的发展，促使电机调速逐步从模拟化向数字化转变。
选择浙江微特电机生产的SC-A电子无级速度控制器。
该产品采用PD比例调节器，电流负反馈技术，实现恒力矩无级调速，具有运转平稳，起动迅速，控制精度高等特点。
并且该产品结构简单，能与主电路同步，能平稳移相且有足够的移相范围，控制角调整量可达10000步，能够实现电机的无级平滑控制，脉冲前沿陡且有足够的幅值，脉宽可设定，稳定性与抗干扰性能好。
以下为其接线图：
2.2输送部分
产品经过光耦后，经由输送系统送到出料口，由电机带动滚轮来实现。
2.2.1电机的选择
该电机的线路图如下所示：
根据传送带设计所需转速，以及生产效率，确定在输送部分所需电机功率P=0.65KW。
选择由上海锐进电机公司生产的MBL07-Y0.75-C5（一级齿轮减速，减速比为1：
5）。
该电机主要由压紧的主动轮装置、摩檫传动机构、调速控制机构组成，并具有以下的特点。
（1）.高强度：
在加冲击负栽或机器逆转时，本机性能可靠，能精确转动，无后坐力。
（2）.变速范围大：
变速比均为1：
5，即输出转速可在1：
45至1：
7.25之间任意变化。
（3）.调速精度高：
调速精度为1--0.5转。
（4）.性能稳定：
本机的传动部件都经过特殊的热处理，精密度加工摩檫部位，润滑良好，运行平稳、噪音低、寿命长。
（5）.同轴结构：
输入轴、输出轴同向旋转，体积小、重量轻。
（6）.组合能力强：
本机可与各种类型减速机组合，实现低转速，大扭矩的变速效果。
（7）.在允许负载的情况下，调定的转速恒定；
（8）.全机密封，可适用于潮湿、多尘、有轻度腐蚀性的工作环境。
2.2.2电机工作情况
工作温度：
部件磨合（空机运转）开始时，温升可高于环境温度的40°-50°，当运转60-80小时后，温度逐渐降低，温度约高于环境温度25°，并保持恒定。
工况系数表：
K
工作情况
1
均匀、匀速负载、单向旋转、无惯性
1.3
中等冲击、脉动负载、常反转、中惯性
1.5
中等冲击、脉动负载、常反转、大惯性
1.75
严重冲击、脉动负载、常反转、大惯性
调速方式：
手动调速（分快慢手轮、指针手轮两种）
配直角器调速
电动调速
2.3视觉系统
视觉系统主要包括光耦、采集卡、摄像灯、摄像头等，主要完成对产品信息的采集功能。
下面是视觉系统安装线路：
视觉摄像头需要24V直流电源。
视觉系统的摄像灯以及采集卡需要12V直流电源。
作为产品等级划分的指令输出部分，采集卡及采集灯需要稳定的电源供应，以满足系统的稳定性要求，来保证产品规格划分的可靠性。
考虑到控制系统的保护，所选交直流转换器要求很高的转换准确度。
交直流转换有热电变换、电动系、静电系、电子系等方法。
系统需要高稳定性，低误差，较高的灵敏度，因此选用热电变换。
由所需电压及考虑使用环境和成本，选用德力西公司生产的SA-350-24型号交直流转换器。
SA-350-24转换器采用了拥有专利的薄膜量程电阻器，能够提供非比寻常的转换准确度，其总不确定度低达±2%，并且能够提供较宽的电压范围和宽频率范围。
该转换器拥有良好的温度稳定性和快速的稳定时间，可以在更快的时间内进行测量。
并且该产品在保证良好的性能之外，拥有比同规格产品要低的价格。
具有较高的性价比，适合在我们的番茄分拣机上使用。
以下为其功能参数：
温度稳定度在使用环境中可达12个小时稳定时间
预热时间上电15分钟，达到稳定
温度性能工作：
11°C至35°C;
校准：
18°C至28°C;
储存：
-40°C至50°C
第三章电控设计
本设计主要针对自动分拣机控制系统的设计，以下就对该部分设计进行详细的说明。
3.1输入部分
产品信息由光耦采集，PC分析后，给出两种规格结果，并输入给PLC。
由于采集卡给出信号为弱电输入，不足以作为指令信号输送给PLC，因此这里需要两个继电器进行调节。
右图为产品规格信息的输入线路图：
根据系统性能要求及成本考虑，可以选择固态继
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