垃圾分拣机系统设计说明.docx

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垃圾分拣机系统设计说明

广厦建设职业技术学院

电气自动化专业课程设计

论文题名：

垃圾分拣机系统设计

学生：

凯永

年级：

10电气

（2）班

指导教师：

吴丽丽

专业：

电气自动化

学号：

022*******

垃圾分拣机系统设计

摘要

自动分拣机构的积极作用正日益为人们所认识，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的筛选与传送。

在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。

在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分拣，本课程设计拟设计垃圾分拣传送机控制系统的PLC设计。

在熟悉了分拣系统的原理的基础上，采用PLC完成垃圾分拣机的控制系统设计。

进一步了解垃圾分拣机的工作过程，并制定其控制系统的设计方案。

系统具有自动化程度高、运行稳定、分拣精度高、易控制的特点,对不同的分拣对象,稍加修改本系统即可实现要求。

关键词：

垃圾分拣PLC控制系统

引言

最初的分拣系统是完全基于人力的作业系统。

通过人工搜索、搬运来完成货物的提取。

这种分拣系统的作业效率低下，无法满足现代化物流配送对速度和准确性的高要求。

随着科学技术的飞速发展，分拣系统中开始运用各种各样的自动化机械设备。

计算机控制技术和信息技术成为信息传递和处理的重要手段。

机械化、自动化、智能化成为现代分拣系统的主要特点与发展趋势。

自动分拣系统是二战后在美国、日本以与欧洲广泛采用的一种分拣系统。

一般由控制装置、分类装置、输送装置与分拣道口四部分组成，它们通过计算机网络联结在一起，配合人工控制与相应的人工处理环节构成一个完整的分拣系统。

随着计算机技术的飞速发展，可编程控制器应运而生。

并且功能也越来越强大。

在应用上，PLC有着其他设备无以比拟的优越性，它可靠性高，抗干扰能力高；适用性强，应用灵活；编程方便，易于使用；功能强大，扩展能力强；控制系统设计、安装、调试方便；维修方便，维修工作量少；体积小，质量轻，易于实现机电一体化。

1.垃圾分拣系统的设计背景

现代社会已将物流的高科技（自动分拣桃、自动化立体仓库、信息处理与通

讯自动化等）广泛应用于各个流通领域。

可以肯定，随着物流大环境的逐步改善，科学技术日新月异的进步，特别是感测技术（激光扫描）、电子标签与计算机控制技术等的引入使用，自动分拣系统在我国发展空间巨大。

垃圾分拣经济是从源头上对垃圾进行分类，便于垃圾进行分类处理，废纸、金属、玻璃、塑料等垃圾可以回收利用，用于制造新的产品；碳含量高的垃圾则可以送到垃圾焚烧厂发电；不能回收而且热值不高的垃圾则需要填埋（本垃圾分拣机主要对可回收垃圾进行分拣、处理、再生利用）。

该系统的作业过程可以简单描述如下：

在生活中，每天都会有成千上万的垃圾产生，而垃圾的分类处理也变成至关重要的问题。

垃圾分拣机，用以解决生活垃圾不能从源头进行机械分拣的问题，它正好可以在短时间将垃圾中不同种类、不同材料的垃圾分拣出来，然后将垃圾分类处理，或销毁或再生利用。

这样不仅可以充分的利用生活垃圾，实现可持续性发展，而且减轻了工作人员的负担，提高了工作效率，为社会提供了服务。

有了垃圾分拣机，就可让人们不必为垃圾进行分类的问题烦恼。

2.垃圾分拣装置结构与总体设计

2.1分拣系统的组成

　分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置与分拣道口组成。

　　1．控制装置。

控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、输送装置进行相应的作业。

　　2．分类装置。

分类装置的作用是根据控制装置发出的分拣指令，当具有一样分拣信号的商品经过该装置时，该装置动作，使其改变输送装置上的运行方向进入其它输送机或进入分拣道口。

　　3．输送装置。

输送装置的主要组成部分是传送带或输送机，其主要作用是使待分拣物料通过控制装置、分类装置，并沿固定线路运送物料。

4．分拣道口。

分拣道口是已分拣物料脱离主输送机（或主传送带）进入相应的箱区域的通道。

2.2垃圾分拣机的工作过程

它采用台式结构，置电源，有电动机、传感器、回收箱等部件。

选用不同类型的传感器对垃圾进行检测，识别它的材料，对它进行分拣。

系统上电后，可编程序控制器首先控制启动输送带，下料传感器检测料槽有无物料，若无料，输送带运转一个周期后自动停止等待下料；当料槽有料时，下料传感器输出信号给PLC，PLC控制输送带继续运转，同时电动机处于电动状态。

当垃圾上传送带时，到某一传感器时，传感器对其进行检测，如果检测出是对应材料的垃圾，则同时发送信号给相应的，将垃圾推入相应回收箱；如果不是，则继续前行直到到达相应的传感器，并被推入回收箱为止，则为完成。

当系统设定为分拣某种材料的物料时，由程序记忆各传感器的状态，完成分拣任务。

2.3系统的设计要求

系统的设计要求主要包括功能要求和控制要求，进行设计之前，首先应分析控制对象的要求。

2.3.1功能要求

垃圾分拣装置应实现基本功能如下：

（1）分拣出金属材料的垃圾

（2）分拣出塑料材料的垃圾

（3）分拣出玻璃材料的垃圾

（4）分拣出纸质材料的垃圾

2.3.2控制要求

系统利用各种传感器对待测垃圾进行检测并分类。

当待测物体经下料装置送入传送带后，依次接受各种传感器检测。

如果被某种传感器测中，通过相应的电动机将其推入相应的垃圾回收箱；否则，继续前行。

其制要求有如下几个方面：

（1）系统送电后，光电编码器便可发生所需的脉冲

（2）电机运行，带动传输带传送垃圾运行

（3）有物料时，下料电机动作，将垃圾送出

（4）当电涡流传感器检测到金属时，电动机1动作，推入金属回收箱

（5）当电容传感器检测到塑料时，电动机2动作，推入塑料回收箱

（6）当光敏传感器检测到玻璃时，电动机3动作，推入玻璃回收箱

（7）当电容传感器检测到废纸时，电动机4动作，推入废纸回收箱

（8）电动机运行应有动作限位保护

（9）下料槽无下料时，延时后自动停机

3.控制系统的硬件设计

PLC控制系统的硬件设计，主要是根据被控制对象对PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备，选择合适的PLC类型，并分配I/O点。

3.1系统的硬件结构

3.1.1分拣机的动作过程

按下启动按钮后，电动机M5运行，绿灯L2亮，传送带运转，表示可以进垃圾。

S1～S6为检测垃圾的接近开关，当接近开关S1为ON时表示垃圾分拣机检测到有垃圾到来。

从编码器输入物料的材料编码，分别以1、2，3、4、5代表金属、塑料、玻璃、纸质、其它5种材料的材料编码，即正常的编码值为1、2、3、4、5。

若非此5个数，则红L1闪烁表示出错，电动机M5停止，需按下启动按钮后才能重新运行。

若是此5个数中的任意一个，则红灯L1亮，绿灯L2灭，电动机M5持续运行。

当接近开关S2为ON时，表明垃圾到达第一个回收处，如果垃圾材料编码与此处编码一样，则电动机M5停止，电动机M1启动并推动推杆，将此垃圾分拣到该回收箱，接近开关S2变为OFF，M1的推杆自动收回，分拣完毕后红灯L1熄灭，绿灯L2亮表示可以继续进垃圾；如果材料编码与此处编码不同，则电动机M5继续保持运行，当接近开关S3为ON时表明垃圾到达第二个处再进行比较判断，依次类推，当接近开关S4和接近开关S5为ON时表明垃圾到达第三个和第四个回收箱处；如果材料编码与前四处编码均不同，则表明编码为5，垃圾将经过接近开关S6处自动进入第5个回收箱，然后红灯L1熄灭，绿灯L2亮可以继续进垃圾。

设计系统的硬件结示意图：

3.2机型的选择与输入输出的确定

3.2.1机型的选择

垃圾分拣是一个比较固定的过程，要实现的功能也相对简单，无需A/D和D/A转换、加减运算。

另外，控制程序也比较固定，不需要在线编程，选用整体式PLC就可以满足工艺的要求了。

综合前面的工艺要求与I/O点数可知，在机型上可选用西门子公司生产的CPU型号为226型的微型可编程控制器。

3.2.2I／O分配

在设计过程中选用西门子S7-200系列PLC，基本单元选用CPU226模块DC24输入/继电器10输出，扩展单元选用EM223DC8输入/继电器8输出能满足控制要求。

在确定了控制对象的控制要求和选择好PLC的机型后，即可以进行安全监控系统的流程设计，考虑到编程简单、检查方便和接线容易等因素，根据实际过程，编制了输入、输出点的地址编号。

编程控制器系统I/O点数估算。

系统I/O分配见下表

表1输入、输出点分配

输入量

输出量

启动按钮

I0.0

红灯（L1）

Q0.0

复位按钮

I0.1

绿灯（L2）

Q0.1

停止

I0.2

传送带M5

Q0.2

接近开关1（S1）

I0.3

电动机1（M1）

Q0.3

接近开关2（S2）

I0.4

电动机2（M2）

Q0.4

接近开关3（S3）

I0.5

电动机3（M3）

Q0.5

接近开关4（S4）

I0.6

电动机4（M4）

Q0.6

接近开关5（S5）

I0.7

接近开关6（S6）

I1.0

编码器

I2.0～I2.3

由表可知共需I/O点数为13个输入，7个输出

其硬件连接图如下：

图为分拣机与PLC的硬件连接图

4.系统软件设计

在系统软件设计过程中，首先根据系统控制要求和工艺流程设计出系统顺序功能图，然后根据顺序功能图设计出梯形图。

4.1垃圾入箱控制软件设计流程

设计流程：

垃圾检测；编码信息检测；编码信息转化为脉冲信号；垃圾入箱；出错控制。

PLC控制部分流程图如图所示：

流程图

4.2单一垃圾分拣机的PLC控制梯形图

单一垃圾分拣机的PLC控制梯形图如下图所示。

结论

分拣机采用可编程控制器PLC进行控制，能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率低且劳动强度大大降低，可显著提高劳动生产率。

而且，分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接，实现对物料实物流、物料信息流的分配和管理。

其设计采用标准化、模块化的组装，具有系统布局灵活，维护、检修方便等特点，受场地原因影响不大。

同时，只要根据不同的分拣对象，对本系统稍加修改即可实现求。

本系统采用的可编程控制器，只要结合不同的传感器，比如根据材料的属性、尺寸的大小、物体的颜色等选择相应的传感器，就可对不同的物料进行分拣，具有广泛的应用前景。

通过此次设计，了解学习了PLC在大小球分选系统的工作原理与使用方法。

其中电路与软件实现是此次设计的主要部分。

作为一个好的控制系统必须把各种控制都考虑在之外，还要考虑安全控制，一个安全的系统才是真正的好系统

参考文献

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