基于分拣系统的设计课程设计.docx

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基于分拣系统的设计课程设计

基于分拣系统的设计--课程设计

课程设计

基于分拣系统的设计

学生姓名

0.

所在系

机械工程系

班级

08级机电4班

专业

机电一体化技术

指导教师

2010年10月

摘要

随着科学技术的发展，自动分拣系统（Automaticsortingsystem）已成为先进配送中心所必需的设施条件之一，它一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成，具有很高的分拣效率。

自动分拣机是自动分拣系统的一个主要设备，它是提高物流配送效率的一项关健因素。

自动分拣系统是二次大战后率先在美国、日本的物流中心中广泛采用一种自动化作业系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。

该系统采用西门子PLC、西门子变频器、传感器等，可有效的减少运输时间，实现准确定位，实现自动化。

目前自动分拣系统在很多商业领域都有广泛应用。

关键词：

自动分拣系统变频器传感器PLC

第一章、系统总体设计

1.1系统功能描述

当传感器检测到信号，供料站将物料送到放料台上，放料台上的传感器检测到信号，PLC控制步进电机，机械手将物料搬运到传输带上，传输带上的传感器检测到信号，异步电机开始转动，带动输送带和物料一起运动，当分拣站的传感器检测到信号，就将物料推到指定的仓库，仓库边的传感器检测到信号，异步电机停止转动，等待下一个物料到来在开始运转。

1.2系统总体实物图

图1-1-1总体实物图

1.3运动简图

图1-1-2运动简图

1.4气动控制回路图

图1-2气动回路图

1.5系统运动流程图

机械手手臂前伸

手臂伸出限位传感器检测到位后，延时0.5秒，手爪气缸下降

手爪下降限位传感器检测到位后，延时0.5秒，气动手爪抓取物料

手爪夹紧限位传感器检测到夹紧信号后；延时0.5秒，手爪气缸上升

手爪提升限位传感器检测到位后，手臂气缸缩回

手臂缩回限位传感器检测到位后；手臂向右旋转

手臂旋转一定角度后，手臂前伸

手臂伸出限位传感器检测到位后，手爪气缸下降

手爪下降限位传感器检测到位后，延时0.5秒，气动手爪放开物料；若输送线上有物料，则在分拣气缸完成分拣后，再放开物料

手爪气缸上升，手爪提升限位传感器检测到位后，手臂气缸缩回

手臂缩回限位传感器检测到位后，手臂向左旋转到基准位置，等待下一个物料到位

放料台光电传感器检测物料是否到位

机械手不动作

Y

N

图1-3系统运动流程图

第二章、系统硬件设计

2.1控制系统组成

图2-1系统连线图

2.2硬件选型

PLC：

选用西门子S7-200，S7-200是西门子公司推出的一种小型PLC,它主要有扩展性能好，结构紧凑，指令功能强大，价格实惠等一系列独特优势，这些优势使其成为许多小型控制工程的理想的控制器。

  S7-200PLC的扩展模块主要有数字量、模拟量、通讯模块和其他特殊功能模块。

可以灵活地组装成各种规模的控制器。

控制规模可以从几点到几百点。

S7-200PLC可以方便地组成PLC-PLC网络和微机-PLC网络，从而完成规模更大的工程。

  S7-200的编程软件可以方便地在Windows环境下对其进行编码、调控。

使得PLC的编程更加方便、快捷。

可以说，S7-200可以完美地满足各种小型控制系统的要求。

图2-2西门子PLCS7-200实物图

变频器：

采用西门子MM420变频器，三相380V供电，输出功率0.75KW。

集成RS-485通讯接口，提供BOP操作面板；具有线性V/F控制、平方V/F控制、可编程多点设定V/F控制，磁通电流控制、直流转矩控制；集成3路数字量输入/1路继电器输出，1路模拟量输入/1路模拟量输出；具备过电压、欠电压保护，变频器、电机过热保护，短路保护等。

提供调速电位器，所有接口均采用安全插连接。

图2-3-1西门子MM420变频器实物图

图2-3-2西门子MM420变频器原理图

电磁阀:

选用二位五通电磁阀，它是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压，气动。

电磁阀里有密闭的腔，在不同的位置开有通孔，每个孔都通向不同的气管，腔中间是阀。

一面是电磁铁，另一面是弹簧，磁铁线圈通电阀体就会被吸引过来，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排气的孔，而进气孔是常开的，气体就会进入不同的气管，然后通过气的压力来推动气缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。

这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。

图2-4电磁阀实物图和原理图

气缸：

选用双作用单杆气缸，其结构合理、性能可靠、质量稳定、安装使用维修方便，该产品深受广大用户的欢迎。

图2-5-1气缸实物图

1，13－弹簧挡圈2－防尘圈压板3－防尘圈4－导向套5－杆侧端盖6－活塞杆

7－缸筒8－缓冲垫9－活塞10－活塞密封圈11－密封圈12－耐磨环14－无杆侧端盖

图2-5-2气缸原理图

电机：

选用四相步进电机和三项异步电机。

四相步进电机它可以获得准正弦波驱动电流，从而使用户应用更简单方便。

它有五种通电方式，可提供微步距控制以使步进电动机的基本步距角的最大红分为1/16。

通过步进电机驱动器可使用户方便地实现高转、低振动水平、低噪音、快速响应和高效驱动的自动机控制系统。

 Y系列三项异步电机是全封闭、外扇冷三相鼠笼型一般用途的电机，具有高效、节能、起动力大、噪音低、振动小、可靠性高等特点。

图2-3-1步进电机实物图

图2-3-2步进电机原理图

图2-4异步电机实物图

传感器：

选用光电传感器，光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：

发送器，接收器和检测电路。

发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）和激光二极管。

光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。

接收器有光电二极管或光电三极管组成。

在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。

在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。

图2-5-1传感器实物图

图2-5-2传感器原理图

2.3PLC输入输出口分配

第三章、系统软件设计

3.1I/O分配表

设备符号

设备名称

PLC口

SB5

开始按钮

I0.0

SB6

停止按钮

I0.1

SB4

复位按钮

I0.2

A

检测供料站有无工件光电传感器

I0.3

B

检测搬运站有无工件光电传感器

I0.4

C

供料缸推出到位位置接近开关

I0.5

D

供料缸返回到位位置接近开关

I0.6

E

机械手伸出到位位置接近开关

I0.7

F

机械手缩回到位位置接近开关

I1.0

G

机械手下降到位位置接近开关

I1.1

H

机械手提升到位位置接近开关

I1.2

I

手爪夹紧位置接近开关

I1.3

J

机械手基准位置电感传感器

I1.4

K

第一类工件气缸推出到位位置接近开关

I1.5

L

第一类工件气缸返回到位位置接近开关

I1.6

M

第二类工件旋转气缸转出到位位置接近开关

I1.7

N

第二类工件旋转气缸转回到位位置接近开关

I2.0

O

检测分检站有无工件传感器

I2.1

P

检测第一类工件电感传感器

I2.2

Q

检测第二类工件光电传感器

I2.3

R-Z

分拣槽检测光电传感器

I2.4

PUL+

步进电机驱动器PUL+

Q0.0

DIR+

步进电机驱动器DIR+

Q0.1

ENA+

步进电机驱动器ENA+

Q0.2

S

供料缸推出电磁阀

Q0.3

T

机械手伸出电磁阀

Q0.4

U

机械手下降电磁阀

Q0.5

V

手爪夹紧电磁阀

Q0.6

W

手爪松开电磁阀

Q0.7

X

第一类工件推出电磁阀

Q1.0

Y

第二类工件转出电磁阀

Q1.1

LR

指示灯红灯

Q1.2

LG

指示灯绿灯

Q1.3

LY

指示灯黄灯

Q1.4

5

变频器D1N1

Q2.0

3.2控制程序设计

子程序1：

子程序2：

结束语

经过三周的实训，基于机电一体化自动分拣系统的设计已经完成。

本次设计主要涉及了PLC的I/O分配，PLC编程等方面，设计中涉及的许多问题，更是对以前所学知识的回顾及在过去两年中学到的知识的系统总结，这次设计对我们将来的工作有很大的帮助。

在设计中，我积极查阅资料，细心钻研各个细节，完成了PLC的I/O分配及编程，也让我明白了在设计中考虑问题应该全面。

在设计中既锻炼了我的动手能力，又学会查阅资料，提炼需要的信息。

在设计过程中，指导老师李庭贵老师给予了我很大帮助，李老师对设计中出现的问题作了及时讲解和耐心指导，使我的设计得以顺利完成。

在此，特向李老师表示感谢；同时，也向帮助我的同学表示感谢。

由于本人水平有限，文中难免出现错误与不足之处，恳请各位老师批评指正。

参考文献

[1]华满香电气控制及PLC应用《三菱系列》.北京大学出版社，2009年

[2]陶权、韦瑞录PLC控制系统设计、安装与调试.北京理工大学出版社，2009

[3]中国工控网

[4]谢克明.电工电子技术.高等教育出版社，2003

[5]周进民.液压与气动技术.西南交通大学出版社，2009