材料分拣装置模型电气控制系统设计.docx

1、材料分拣装置模型电气控制系统设计信息与电气工程学院课程设计说明书（2009/2010学年第一学期）课程名称 ： 可编程控制器应用 题 目 ：材料分拣装置模型电气控制系统设计 专业班级 ： 电气1111班 学生姓名 ： 2222222222 学 号： 111111111111 指导教师 ： 2222222222222222等 设计周数 ： 两 周 设计成绩 ： 2010 年 1月 8日引言随着工业自动化程度的不断提高, 传统的人工分拣货物的做法已经无法满足现代化生产的需要。利用传感器采集的信号对不同材质和颜色的物料进行自动分拣为一些物流中心和工厂的效率提高提供了一个新方法。材料分拣装置采用架式结

2、构，配有控制器（PLC）或电气接口、传感器（光电式、电感式、电容式、颜色、磁感应式）、旋转编码器、电动机、输送带、气缸、电磁阀、直流电源、空气过滤减压器等，构成典型的机电一体化装置。材料分拣装置由料块仓库、电动输送带、自动分拣部件、控制器和手动操作盘组成。 料块仓库是一个手动入库自动出库的部件。使用时可将料块放入仓库中，当光电传感器感测到料块时系统开始运行，即启动输送带并由出库气缸将库内最底层料块推入输送带。电动输送带是由交流减速电机驱动的皮带式水平输送装置。它将料块匀速平稳的送至自动分拣部件。自动分拣部件由传感器、旋转编码器、微型直线气缸及滑道组成。当传感器检测到相应料块时，对应的气缸将其推

3、入应去的滑道；当料块的材料或颜色为非分拣要求时，经旋转编码器计量后对应的气缸将其推入应去的滑道。控制器采用PLC。它接受料仓传感器、各料块传感器、旋转编码器、气缸位置传感器的信号，根据要求分别控制输送带电机和各电磁换向阀。手动操作盘可以通过按钮控制装置的各种动作，并实现自动运行的启动。本装置还可以与其他装置联机运行，构成连续性生产线模型。电感式传感器由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到

4、非接触式之检测目的。电容式传感器的感应由两个同轴金属电极构成，很像“打开的”电容器电极，该两个电极构成一个电容，串联在RC振荡回路内。 电源接通时，RC振荡器不振荡，当一个目标朝着电容器的电极靠近时，电容器的容量增加，使振荡器开始振荡，通过后级电路的处理，将停振和振荡两种信号转换成开关信号，从而起到了检测有无物体存在的目的。该传感器能检测金属物体，也能检测非金属物体，对金属物体可以获得最大的动作距离，对非金属物体动作距离决定于材料的介电系数越大，可获得的动作距离越大。摘要材料分拣装置是一个模拟自动化工业生产过程的微缩模型，它使用了PLC、传感器、位置控制、电气传动和气动等技术，可以实现不同材料

5、的自动分拣和归类功能。该装置采用架式结构，配有控制器（PLC）或电气接口、传感器（光电式、电感式、电容式、颜色、磁感应式）、旋转编码器、电动机、输送带、气缸、电磁阀、直流电源、空气过滤减压器等，构成典型的机电一体化装置。系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点，能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率低且人工劳动强度大大降低，可明显提高劳动生产率。而且，分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接，实现对材料的分配和管理。其设计采用标准化、模块化的组装，系统布局灵活，程序开发简单，维护、检修方便，可适应进行材料分拣的弹性生产线的需求，受场地等因素的影响不大。同时，只要对本系统稍加修改即可实现

6、各种不同生产线的要求。经过对材料分拣装置的实时监控，证实该系统具有很高的稳定性和实时性，能满足监控系统的需要。一、课程设计目的1.掌握PLC控制的基本原理, 掌握气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容2.掌握计算机监控软件，掌握计算机上位监控3.掌握气动方面的减压器、滤清、气压指示,掌握与各类气源之间的接线二、实验设备1.材料分拣装置模型 1台2.计算机 1台3.编程电缆 1根三、实验原理与步骤该装置采用台式结构，内置电源，配装FP0系列主机，转接面板上设计了可与其它PLC或单片机连接的转接口。该装置中，选用了颜色识别传感器及对不同材质敏感的电容式和电感式传感器，分别被固定在网板上允许学员重

7、新安装传感器排列位置或选择网板不同区域安装(如三个传感器集中装在汽缸5附近的网板区域)。可增加编程难度，开发学员创造能力。本装置还设置了气动方面的减压器、滤清、气压指示等，可与各类气源相连接。各传感器置见图1。 (a)信号板图 (b) 传感器位置图 图1各传感器位置及信号板接口1、气源由二联体左侧进气口连接6气管,另一端接至气源。（非长期使用，不要向油杯里注油）2、当选用外部PLC时,可通过转接板与I/O接口连接，见表1。表2DB37针-D型接口序号对PLC的I/O口硬板位置号1I1.312I0.393I1.224I0.2105I1.136I0.1117I1.048I1.7129I1.4510

8、I0.41311I0.5612I1.61413I0.6714I0.01515I0.7816I1.51617、18Q0.2C21、22Q0.0A23、24Q0.1B25、26Q0.3D27、28Q0.4E29、30Q0.5KA19、33-37COM+24V20（0）0 V3、编制程序4、接通电源5、将料块放入竖井式料槽。6、运行方式：有料时自动运行，无料时走完一个行程自动停机。四、设计程序清单 I/O地址分配表 分拣系统与PLC的I/O分配表西门子plc(I/O)分拣系统接口(I/O)备注输入部分I1.7sfw1(推气缸1动作限位)I0.1sfw2(推气缸2动作限位)I0.2sfw3(推气缸3动

9、作限位)I0.3sfw4(推气缸4动作限位)I0.4sfw5(下料气缸动作限位)I0.5sa(电感传感器)I0.6sb(电容传感器)I0.7sc(颜色1传感器)I1.0sbw1(推气缸1回位限位)I1.1sbw2(推气缸2回位限位)I1.2sbw3(推气缸3回位限位)I1.3sbw4(推气缸4回位限位)I1.4sbw5(下料气缸回位限位)I1.5sd(颜色2传感器)预留传感器I1.6sn(下料传感器)判断下料有无I0.0ucp(计数传感器)输出部分Q0.0yv1(推气缸1电磁阀)Q0.1yv2(推气缸2电磁阀)Q0.2yv3(推气缸3电磁阀)Q0.3yv4(推气缸4电磁阀)Q0.4yv5(下料

10、气缸电磁阀)Q0.5m(输送带电机)五、调试方法1.通电状态下，在颜色传感器下方的传送带上，放置带有某一颜色料块，调节传感器上的电位器，观察窗口中红黄（或绿）指示灯，当两灯恰同时发光时，该灵敏点即为料块颜色检出点。（注：顺时针旋转检测色温向低端移动，否则反之）2.在电感传感器下方的传送带上，放置铁质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对铁质材料的检出点。(不同检测体的修正系数见图2所示) 图2 不同检测体的修正系数3.在电容传感器下方的传送带上，放置铝质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对

11、铝质材料的检出点。4.气压表标值建议调定在0.12 Mpa。六、设计要实现的内容1 材料分拣功能1) 分拣出金属与非金属2) 分拣出某一颜色块3) 分拣出金属中某一颜色块4) 分拣出非金属中某一颜色块5) 分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块。2 材料分拣的控制要求1) 通电状态下，下料时下料传感器动作，传送带运行。电感传感器检测到铁材料时，气缸1动作，将材料块推下。2) 电容传感器检测到铝材料时，气缸2动作将材料推下。3) 颜色传感器检测到非金属材料黄色块时，气缸3动作将材料块推下。4) 其它颜色非金属材料块送到SD位置时，气缸4动作将材料块推下。5) 竖井式下料槽无下料时，传送带运行

12、一个行程自动停机。3 程序如附录。六、课程设计心得这次实验我受益匪浅，不但明白了在课堂上不懂得问题，而且通过实践的方法深刻的记到了脑海里，让我懂了实践出真理的道理。这次的课程设计虽然只有两周，但是在这短短的两周里，让我了解了一个可实现的PLC程序的编程过程，虽然编程不是那么简单，但是整个过程让我知道了怎么样去实现一个PLC程序，怎么样在程序不能按要求是现在的时候发现要修改的地方。上课时听老师讲感觉不是很难，但是自己实际操作的时候，才发现要把书本上的知识和实践结合起来并不是很容易的，所以在做程序的时候要考虑的很多。单个的设计做起来也许不是很难，但是要是把两个不同的软件结合起来却不是那么容易，各个

13、连接的关键点要注意怎么样实现连接，这样才能使这两个软件和程序结合起来，构成一个高效完整的系统，实现设计的总体要求。通过这次实验我知道了自己的不足，知道了知识海洋的高深。我决心继续努力学习微机原理,不断提高自己的动手能力，使自己为社会做出更多贡献。七、参考文献1 杨公源 可编程控制器（PLC）原理与应用M.北京：电子工业出版社2 常斗南 可编程控制原理、应用、实验M.北京：机械工业出版社3 施敏芳 可编程控制器在生产流水线控制系统中的应用J.华侨大学学报4 樊尚春 传感器技术及应用M.北京：北京航空航天大学出版社5 王伯雄 测试技术基础M.北京：清华大学出版社课程设计评 语课程设计成 绩指导教师（签字） 年 月 日附录1附录2附录3附录4附录5附录6